K ems 20060428

1
한국형 에너지관리시스템(K-EMS) 개발
전력IT 국가전략
기술개발사업
2006. 4. 28

2
한국형 EMS(K-EMS) 개발
추진 배경
개발 내용
추진 계획

3
정보공개 시스템
(인터넷)
원자력
수력화력
복합
발 전 소
변 전 소
구역전기/직접 구매자
계량기
발전회사
전력계통 분석자동발전 제어
전력계통 감시, 제어
자 금
계 량입 찰
계량기
EMS 단말장치
EMS 단말장치
통 신 망
인터넷망
전
력
거
래
소
765/345 kV
154 kV
시장운영 시스템
(CBP/MOS)
주시스템 후비시스템
계통운영 시스템
(EMS)
산 자 부
발 전 회 사
송 전 회 사
배 전 회 사
판 매 회 사
연 구 소
정보공개
정 산급전계획
은 행
송전선
배전선
입찰단말장치
판매회사
입찰단말장치
방화벽방화벽
방화벽
• EMS : Energy Management System
• MOS : Market Operating System
• CBP : Cost Based Pool System
일반 소비자
공장 빌딩
가정가로등
계량기
EIS
G
정보공개 시스템
(인터넷)
원자력
수력화력
복합
발 전 소
변 전 소
구역전기/직접 구매자
계량기
발전회사
전력계통 분석전력계통 분석자동발전 제어자동발전 제어
전력계통 감시, 제어
자 금
계 량입 찰
계량기
EMS 단말장치
EMS 단말장치
통 신 망
인터넷망인터넷망
전
력
거
래
소
765/345 kV
154 kV
시장운영 시스템
(CBP/MOS)
계통운영 시스템
(EMS)
산 자 부
발 전 회 사
송 전 회 사
배 전 회 사
판 매 회 사
연 구 소
정보공개
정 산급전계획
은 행
송전선
배전선
입찰단말장치
판매회사
입찰단말장치
방화벽방화벽
방화벽
일반 소비자
공장 빌딩
가정가로등
계량기
EIS
G
EMS (Energy Management System)

4
첨단 IT 기술과 고급 전력계통 기술이 통합된 복합기술
다양한 기능 및 고도의 신뢰성을 요구하는 시스템
일부 선진국(미국, 독일, 프랑스, 일본 등)만이 개발 제작
EMS 기술의 특징
고급 전력계통 기술
첨단 IT 기술
Real-time
Data
Processing
Real-time
Data
Processing
Communication
& Network
Communication
& Network
Large
Volume
Database
Large
Volume
Database
High
Reliability
High
Reliability
자동발전제어
(AGC)
자동발전제어
(AGC)
경제급전
(ED)
경제급전
(ED)
상태추정
(SE)
상태추정
(SE)
조류계산
(PF)
조류계산
(PF)
최적조류계산
(OPF)
최적조류계산
(OPF)
상정고장해석
(CA)
상정고장해석
(CA)
수요예측
(LF)
수요예측
(LF)
급전원 훈련
(DTS)
급전원 훈련
(DTS)
최적급전계획
(DSO)
최적급전계획
(DSO)
자료취득
감시,제어
(SCADA)
자료취득
감시,제어
(SCADA)
과거자료
추출,분석
과거자료
추출,분석

5
• SCADA, AGC
• 미국 L&N사 제작
• 1979년 도입
• SCADA, AGC
• 미국 L&N사 제작
• 1979년 도입
• SCADA, AGC/ED, NA, DTS
• 일본 Toshiba사 제작
• 1988년 도입
• 일본 Toshiba사 제작
• 1988년 도입
• 미국 AREVA사 제작
• 2002년 도입
• 미국 AREVA사 제작
• 2002년 도입
자동급전
시스템
(ALD)
자동급전
시스템
(ALD)
급전종합
자동화시스템
(EMS)
급전종합
자동화시스템
(EMS)
차세대EMS
(New EMS)
차세대EMS
(New EMS)
해외 EMS 도입 3회 : 운영경험 획득 및 운영기술 확보
제작사의 기술이전 기피 : 설계 및 구축 핵심기술 축적 미비
EMS 구축 및 운영 현황

6
KDN, LS산전(공동연구 : 전기연구원)제작사
SCADA
조류계산 ( PFC )
자동발전제어 ( AGC )
경제급전 ( ED )
상정사고 해석 ( CA)
2003. 8 ~ 12(5개월)
전력거래소
제주 EMS 프로젝트
기능
개발기간
발주처
항목
개발에 장기간 소요, 개발 Risk가 커서 민간부문의 투자 기피로 기
술개발이 부진
상대적으로 간단한 기능으로 구성된 제주EMS를 국내 기술로 개발,
활용
EMS 국내개발 사례

7
기술수준 지수
현재 기술수준으로 구현 가능
선진기술 대비 75% 수준
SCADA 기술 고급 전력계통 기술
국내 기술 수준
실시간
데이터 처리
통신 및
네트워크
전력계통
데이터베이스
화면처리
기술
기술 구분
SE EDAGC PFATC SCEDCA OPF DSO
SCADA : IT기술 위주, 국내 기술로 충분히 개발이 가능한 수준
발전계획 및 전력계통해석 분야 : 학문적 기초연구 성과 축적
시스템 엔지니어링, 실용화 핵심기술 : 부족한 실정
EMS 국내기술 수준

8
연구개발 추진 배경(1)
국내시장 환경 10년 주기 1회로 시장 수요 발생
국내 수요가 전력거래소로 국한
시스템 설치 후 차기 구매까지 통상 10년 이상 소요
기술의 다양성 및 복잡성 기업의 연구개발 비용 과중
다양성 : 연구개발인력 다수 필요
복잡성 : 고급 기술자 필요
신뢰성 확보 민간기업 Test Bed 구축 불가능
고도의 신뢰성을 요하는 제품
기능/성능에 대한 검증을 위해 실제 전력계통과 연계된
Test Bed 필요
세계적으로도 전력산업 구조개편으로 전력시장 분야에 집중투자로
EMS 분야는 상대적 답보상태

9
전력IT 세계시장을 주도하고 있는 선진사 Big 4( ABB, Siemens, AREVA T&D, GE Harris )는 EMS, 광
역 SCADA, DMS간의 기술연관성으로 인하여 Module화 방법을 이용한 제품개발 또는 EMS
Backbone에 관련 Module을 이식하여 광역 SCADA, DMS 시장에 대응
가장 기술개발이 어려운 EMS를 개발함으로써 광역SCADA, DMS 제품 확보 용이: 전력IT 기술 파급효
과
Network Manager Platform 으로 EMS, GMS, DMS, SCADA 뿐아니라 Gas
Application 등 까지 시스템 구성이 가능
ABB 제품 구성 전략
Network Manager
AREVA 제품 구성 전략
각 시스템 구성에 필요한 부분을 Module 화하여 필요한 Module 및
Application을 조합하여 Solution 구성
EMS
광역 SCADA
DMS
e-terraarchive
e-terrabrowser
e-terracomm
e-terrahabitat
e-terramodeler
e-terracontrol
e-terraoasis
e-terraautomation
e-terraplatform
e-terrascada
e-terrasimulator
e-terrapc-link
e-terra…
…
Common Module
e-terraschedule
Application Solution
e-terra…
…
연구개발 추진배경(2)

10
연구개발 추진배경(3)
High
Risk
민간 기업의
EMS 연구개발 투
자
실질적으로 불가능
산자부 전력IT 과제로 추진
국내기술력, 산학연 공동 개발
전력거래소, Test Bed 제공

11
전력IT 기술개발 선도`
전력산업 경쟁력 강화
전력계통운영 핵심설비인
EMS와 전력거래 핵심기술개
발
전문기술
인력양성
전문기술
인력양성
전력 IT 기술
경쟁력 강화
전력 IT 기술
경쟁력 강화
해외기술
종속탈피
해외기술
종속탈피
선진화된 국내
IT 기술
축적된
계통운영기술
국내 전력계통 특성에 적합한
EMS 개발 및 안정적 전력공급
국내 전력계통 특성에 적합한
EMS 개발 및 안정적 전력공급
전력IT 기반기술 레벨-업 및 전문인력 양성전력IT 기반기술 레벨-업 및 전문인력 양성
전력산업 환경변화에 신속한 대응전력산업 환경변화에 신속한 대응
EMS 기술개발 필요성

12
연구개발 추진 연혁
2005. 7 : 산자부, 2005년도 전력산업 국가전략과제 지원 공고
2005. 8 : 전담센터, 사업계획서 접수
2005. 9 : 전담센터, 2005년도 전력IT 국가전략과제 선정 평가
2005. 11 : 산자부-거래소, 한국형EMS 개발 협약서 체결
2005. 11 : 한국형EMS 개발 연구과제 착수회의 개최
2006. 1 : 한국형EMS 개발 전담 조직(IT기술개발실) 설치
2006. 3 : 한국형EMS 기본설계(기술규격서) 작성

13
연구개발 목표
제어
자료취득
한국형EMS
실시간 계통운영 급전원 훈련
자동발전제어
(AGC)
계통해석
(NA)
SCADA 모의훈련
(DTS)
발전계획
경제급전
최적화급전
계획(DOS)
시장운영
입 찰
계 량
정 산
계통운영
설 비
시장연계
발전소
변전소
송전선로
국가 전력계통의 안전성과 경제성을 확보하기 위한 종합IT 기반 구축으로
한국형 에너지관리시스템(K-EMS)을 국내기술로 개발 및 실용화

14
연구개발 개요
연구기간 : 2005. 11. 1 – 2010. 10. 31 (5년]
• 1단계 : 2005. 11. 1 – 2008. 10. 31 [3년]
• 2단계 : 2008. 11. 1 – 2010. 10. 31 [2년]
사업비 : 총 392억원
• 정부출연금 : 214억원 [57%]
• 민간부담금 : 178억원 [43%]
참여기관
• 총괄주관기관 : 전력거래소
• 1세부과제 주관기관 : 전력거래소
• 2세부과제 주관기관 : 한전KDN㈜
• 3세부과제 주관기관 : 전기연구원
• 4세부과제 주관기관 : LS산전㈜
• 5세부과제 주관기관 : LS산전㈜

15
연구개발 주요 일정
Baseline
EMS(30개월)
PrototypeEMS(44개월)
Full-scale
EMS(60개월)
SCADA 기본 기능
Test Bed 구축
경제급전, 자동발전제어
수요예측, 예비력/보조서비스
상태추정, 조류계산
송전손실계수
Simulator 설계
실증시험 6개월
SCADA 기본 기능
Test Bed 구축
송전손실계수
Simulator 설계
SCADA 고급 기능 구현
최적조류계산
안전제약 경제급전
조상설비 운용계획(전압계획)
송전가능용량 계산 시작
Simulator 개발
최적조류계산
Simulator 개발
최적화 발전계획
안전도 향상
송전가능용량 계산 완료
고장회로 해석
상정고장 해석
Simulator 실증시험
총괄 실증시험 6개월
안전도 향상
고장회로 해석
상정고장 해석
1단계 개발목표1단계 개발목표
중간평가 [36개월]중간평가 [36개월]
최종평가 [60개월]최종평가 [60개월]

16
Baseline
EMS(30개월)
PrototypeEMS(44개월)
Full-scale
EMS(60개월)
SCADA 기본기능 구현
Test Bed 구축
송전손실계수
Simulator 설계
SCADA 기본기능 구현
Test Bed 구축
송전손실계수
Simulator 설계
최적조류계산
Simulator 개발
최적조류계산
Simulator 개발
안전도 향상
고장회로 해석
상정고장 해석
안전도 향상
고장회로 해석
상정고장 해석
개발
(24개월)
개발
(24개월)
실증시험
(6개월)
실증시험
(6개월)
개발
(54개월)
개발
(54개월)
실증시험
(4개월)
실증시험
(4개월)
개발
(40개월)
개발
(40개월)
실증시험
(6개월)
실증시험
(6개월)
연구개발 단계

17
연구개발팀 구성
참여기업 :
-한전KDN(주)
-전력거래소
-IYC&C㈜
위 탁 :
-산업기술대학교
-홍익대학교
-이엔아이테크㈜
참여기업 :
- 3IC㈜
참여기업 :
-LS산전(주)
-전력거래소
-투에이시스템㈜
참여기업 :
-한국전력공사
-전력거래소
-한전KDN(주)
-파워21㈜
위 탁 :
-연세대학교
-인천대학교
참여기업 :
-전력거래소
위탁
-서울대학교
통합 EMS 연계 SCADA
시스템 및 DB 개발
[한전KDN]
통합 EMS 연계 SCADA
시스템 및 DB 개발
[한전KDN]
시스템 설계, 구축 및
실증시험
(전력거래소)
시스템 설계, 구축 및
실증시험
(전력거래소)
통합 EMS 용 전력계통
해석 프로그램 개발
[㈜ LS 산전]
통합 EMS 용 전력계통
해석 프로그램 개발
[㈜ LS 산전]
통합 EMS 급전운영자
훈련시뮬레이터 개발
[㈜ LS 산전]
통합 EMS 급전운영자
훈련시뮬레이터 개발
[㈜ LS 산전]
통합 EMS 용 발전계획
응용 프로그램 개발
[전기연구원]
통합 EMS 용 발전계획
응용 프로그램 개발
[전기연구원]
총괄주관기관
[전력거래소]
총괄주관기관
[전력거래소]

18
EMS 기술규격 설계자문
Test bed 실증시험 자문
EMS H/W, 시스템 S/W 기술조사
Test bed 시스템 현장 설치
시스템 관리용 프로그램 개발
H/W, 시스템S/W 시험절차서 개발 지원
시스템운영(H/W, 시스템S/W)운영 지원
EMS 규격설계/구축/실증시험
EMS 기술동향 및 요구사항 분석
EMS 기술규격 설계
EMS H/W, 시스템 S/W 규격설계
Test bed 환경구축
단계별 Test bed 실증시험
급전원 훈련시뮬레이터 개발
발전계획 기능 개발
SCADA 기능 개발
통합 Database 구축
EMS 개발기능 통합화
사업총괄 (전력거래소)
총괄관리
제1과제 (전력거래소)
EMS 규격설계/구축/실증시험
EMS 기술동향 및 요구사항 분석
EMS 기술규격 설계
EMS H/W, 시스템 S/W 규격설계
Test bed 환경구축
단계별 Test bed 실증시험
참여기업(3IC)
EMS H/W, 시스템 S/W 기술조사
Test bed 시스템 현장 설치
시스템 관리용 프로그램 개발
H/W, 시스템S/W 시험절차서 개발 지원
시스템운영(H/W, 시스템S/W)운영 지원
외부 전문 자문
EMS 기술규격 설계자문
Test bed 실증시험 자문
제2과제(한전KDN)
SCADA 기능 개발
통합 Database 구축
EMS 개발기능 통합화
제3과제(전기연구원)
제4과제(LS산전)
전력계통해석 기능 개발
제5과제(LS산전)
급전원 훈련시뮬레이터 개발
기술규격제공
실증시험
기술규격
검토
EMS
설계/구축 및
실증시험
1과제 : EMS 설계/구축/실증시험

19
Market
Database
Messaging & MiddlewareMessaging & Middleware
Generation
Database
Historical
Database
Network
Database
Data Acquisition/Control
Protocol Handler
Scheduling 통신 에러관리
원격제어
발,변전소 RTU
RCC SCADA
NEMS/제주 EMS 등
Data Processing
경보/이벤트 처리
아날로그/디지털 펄스/수동값/연산
정합성 검증
Graphic User Interface
온라인 감시/제어
경보/이벤트 시스템 상태 감시
보고서/경향그래프
Real-time
Database
발전계획 Application 통합 계통해석 Application 통합
AGC
ED OPF
DSO SE
DPF LF
CA
2과제 : SCADA 및 통합 DB 개발

20
SCADA
실시간
Database
네트워크
토폴로지
프로그램 상태추정
AGC /
예비력
최적화 발전계획/
보조서비스
(에너지 & 예비력)
수요
예측
기동
정지
경제급전
Offline OPF
안전도 향상
상정고장
분석
상정고장 선택
상태추정값
외부
계통모델
과부하
발생
발전기 목표값
아날로그 측정값
현재 계통상태 갱신
발전기 출력 현재값
차단기/스위치
상태
Base point,
참여율
or 안전제약
경제급전
전력거래소 급전실
전력생산비
계산
전력시장시스템
연계방안
발전출력 재배분
발전 및
수요
현재값
전 력 계 통
발전출력, 변압
기탭, 조상설비
조정값 권고
3과제 : 발전계획 응용프로그램 개발

21
최적 전력계통 모델링
Network Topology
상태추정
(State Estimation)
온라인 비주얼
급전원 조류계산
(Dispatch Power Flow)
데이터 변환기
(Data Converter)
PSS/E
입력 자료 생성
상정사고 해석
(Contingency Analysis)
가용송전용량계산
(ATC)
전압계획
(Voltage Var Design)
휴전계획 DB
(Outage Schedule DB)
조류계산
(Power Flow)
송전선 과부하 해소 방안
고장해석
(Short Circuit Analysis))
실계통 온라인
데이터 측정
Study 모드 개발
4과제 : 전력계통해석 응용프로그램 개발

22
Dispatcher
Simulator
Dispatcher
Simulator
Network
Application
Network
Application
전화를 통한
의사 교환
컴퓨터 메시지
교환
운영자 액션 결과
로그 기록
Generation
Simulation
(AGC, LFC, ED등)
Generation
Simulation
(AGC, LFC, ED등)
훈련원
교수
시뮬레이션 진행
시나리오 케이스 입력
이벤트 액션 입력
시뮬레이션 제어
훈련원 평가 항목 입력
모의 현장
데이터
Power Flow
Solver
Power Flow
Solver
발전기
정보
계통상태
ControlData
Control
EMS Functions
DTS Control Data
계통고장 모의 훈련
계통제어 조작 훈련
발전기 탈락 복구 훈련
광역 정전 복구 훈련
시스템 운전 훈련
K-EMS
실시간 DB
Snap-Shot
K-EMS
전력계통 및 발전 데이터
Snap-Shot
DTS View Data
Power
System
Modeling
Database
EMS
Database
5과제 : 급전원훈련 시뮬레이터 개발

23
연구개발 추진계획(1)
설계
• EMS 30년 운영경험을 가진 전력거래소 분야별 전문가 투입
• EMS 개발 경험을 가진 국내, 외 전문가의 자문 및 검증
• 국제 표준, 산업 표준을 기반으로 하는 한국형EMS로 개발
개발
• 국내 최고의 EMS 분야 전문기관 설계 및 시험[전력거래소]
• 국내 최고의 전력IT 전문기업 개발 [한전KDN, LS산전]
• 국내 최고의 전력 연구기관 개발 [전기연구원, 전력연구원, 대학]
실증시험
• 전력거래소 후비급전소[천안]에 실증설비(Test Bad)를 구축
• 실제 전력계통 운영 환경과 동일한 시험환경 구축
• 3단계에 걸쳐 16개월의 철저한 실증시험 시행

24
연구개발 추진계획(2)
실용화 전략
• 연구개발 완료 후 한국형EMS 실증설비는 후비EMS와 병행 운영
• 기존 후비 EMS 수명주기 종료 후 후비EMS로 상용 운영
• 전력계통 운영 환경 변화에 따라 지속적인 기능개선 추진
사업화 지원
• 전력거래소의 국제협력 채널을 통한 해외 사업화 적극 지원
• EMS 설계, EMS 운영교육 및 기술자문 분야는 전력거래소 직접 참여

25
기술적 측면
• 우리나라 전력계통 실정에 맞는 EMS를 국내기술로 구축하여 기술 선진화
• 전력계통과 전력시장 기능의 통합기반을 구축하여 전력IT 기술의 첨단화
• 전력분야 IT 기술의 경쟁력확보로 해외수출 가능(수출기업 육성)
산업 경제적 측면
• 외국 EMS 도입 및 유지보수에 따른 외화유출 방지
• 동남아 등에 전력IT 수출기반의 구축
• K-EMS 기술을 기반으로 부가기술 개발 촉진
정책적 측면
• 국내 환경에 적합한 EMS 개발로 계통운영 안전성 향상으로 사회적 이익창출
• 전력분야 IT기술의 레벨-업으로 해외 의존도 탈피, 기술자립 및 수출기반 구축
• 시스템의 국산화로 전력분야 IT 인프라 구축 및 전문인력 양성
기술개발 효과

26
전력거래소는 한국형EMS 개발의
성공적인 수행을 위하여
최선의 노력을 경주하겠습니다.

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