2. 최대전력 제어장치 구축

2. 2. 최대전력 제어장치 구축

3. 2-1. 최대전력 제어장치 구축개요 1. 프로젝트 : 최대전력 제어시스템 구축 2. 계약업체 : ㈜ 나라컨트롤 3. 계약기간 : 2007년 12월 28일 ~ 2008년 06월 25일 4. 과업목적 1) 1~4호선 변전소의 최대전력을 관리하여 전력요금을 절약하기 위한 최대전력 제어시스템 구축 2) 합리적인 시공과 시스템운영에 안정성 확보 5. 과업대상 1) 종합관제센터 2) 변전소 : 1~4호선 (39개 변전소) 3) 역 사 : 1~4호선 (60개 역사) 시스템 설계 • 시스템 표준화 • 결함허용(Fault Tolerant) 고신뢰 시스템 • 무중단 백업시스템 통합관제시스템 시스템 기능 • 경보제어, 사건기록, 운전기록 • 스케줄링 • 경향분석 • 시스템간 정보공유 및 동기화

4. 2-2. 시스템 구축방향 최대전력 제어시스템 구축 • 24시간 중단 없는 지하철 설비 관제 • 효율적인 전력사용을 통한 비용절감 • - 향후 설비관제 시스템 대비 확장성 / 안전성 효율성 / 유연성 신뢰성 / 경제성 • 효율적인 운영 및 연동 시나리오 구축을 통한 장비 운영의 효율성 증대 • 표준화된 개방형 통신방식 (BACNet,KSX6909,Lonworks, Modbus/TCP 등)지원 시스템 선정으로 확장에 대비 • 성능이 보장된 시스템 적용으로 신뢰성 확보 • 체계적인 운영기술교육 및 유지보수를 통한 운영관리비용 최소화 • 설비관제 확대에 따른 장비의 확장성 및 프로그램의 기능 확장 고려 • 통합서버 시스템 및 통신선로의 이중화 구성을 통한 안전성 확보

5. 시청역 변전소 5 5 5 5 4 4 4 4 2 2 6 6 1 1 3 3 3 3 2-3. 시스템 구성 흐름도 • 최대전력제어 흐름도 한전 순화변전소 최대전력제어장치 설치 지하철 수전변전소 최대전력 목표치 초과시 부하제어신호 발송 관제단말 PC 최대전력제어장치 역사 전력설비 부하제어 1단계(환기,송풍기) 서 울 역 시 청 역 종 각 역 역사 전력설비 부하제어 2단계(냉방기,1단계포함) 역사 전력설비 부하제어 3단계(냉방기,송풍기.1,2단계포함) 최대전력 목표치 이하시 제어신호 정상화

6. 1단계 제어 본선용 환기선풍기 승강장 선로부 급기 승강장 선로부 배기 3단계제어 2단계 제어 2단계제어 1단계제어 환기실 송풍기 냉동기/ 냉각탑 냉각탑 1단계제어 3단계 제어 복귀 복귀 냉방기 기능실 송풍기 공조기 2-4. 수요전력 예상 시나리오 수요전력 Graph 목표 전력량 임의설정(00kw) 15(분) 실제 전력량

7. Switch Switch 2-5. 전체 시스템 구성도 본 사 전 력 기 계 실 (통합서버) 본사 기계설비팀 동작역 설비관제 (1,2,3,4호선) 1호선 콘솔 2호선 콘솔 3호선 콘솔 4호선 콘솔 설비팀 콘솔 MAIN 시스템 BACK UP 시스템 PRT(경보용) PRT(보고용) Switch Switch 광 전송로 (Gigabit ETHERNET) 통신기계실 통신기계실 통신기계실 광단자 광단자 광단자 Switch Switch Switch 광단자함 광단자함 광단자함 역무실 역무실 역무실 광단자함 광단자함 광단자함 Switch Switch Switch 화재수신반 CGU CGU I/F UPS DDC PLC 환기실A,B 본선환기실 환기실A,B 본선환기실 환기실A,B 본선환기실 DDC 부하설비 부하설비 PLC MCC MCC DDC 부하설비 부하설비 부하설비 MCC PLC 부하설비 냉동기 제어반 부하설비 부하설비 냉동기 제어반 MCC LOCAL 역사 DDC 역사 PLC 역사

8. 2-6. 통합 시스템 기능 통합 시스템 기능 (본사전력기계실 통합서버) 구성 및 동작 원리 無 중단 시스템 • MAIN 서버 이상 발생시 BACK UP 서버에서 제어기능을 이관하여 서비스 수행 • MAIN 서버와 BACK UP 서버 상호간 백업 지원 • 24시간 365일 무중단 통합 시스템 운영 • 연동 프로세서에 의한 안정성 확보 • 주요 데이터를 BACK UP 서버와 공유하여 운영 • 시스템의 안정성을 보장하기 위해 무 중단 시스템을 적용하므로 중단 없는 서비스를 제공한다. 다음과 같은 무 중단 시스템이 가져야 할 사항을 분석하여 서울 메트로에 적용함 MAIN 서버 BACK UP 서버 상호 백업 無 중단 시스템의 기능 • 각 호선별 및 설비관련 정보를 수집, 저장하는 시스템으로 수집된 정보를 각 호선별로 관리하며, 해당 관제단말에서 모니터링 및 제어가 가능하도록 구성한다. • 유지보수관련 단말과 서울메트로 1,2,3,4호선의 동작 설비 관제실 및 기계설비팀 유지보수 단말에 운영상황 및 제어가 가능하여야 한다. • 통합서버는 이중계로 구성하여 동작중인 시스템에 장애가 발생하면 대기중인 시스템으로 즉시 제어권이 이관되어 운영상의 단절이 없도록 하여야 한다. 서비스재가동 LOCAL 역사 (19개 역사) PLC 역사 (19개 역사) DDC 역사 (22개 역사) -총 60개 역사-

9. 경보 전송 본사전력기계실 서버 (2Sets) 본사기계설비팀 콘솔 (1Set) 동작역 설비관제 콘솔 (4Sets) 지하철 1~4호선 60개 역사 제어 및 감시 Local 역사 : 19 개 역사 PLC 역사 : 19 개 역사 DDC 역사 : 22 개 역사 2-7. 통합 시스템 운영방안 통합 시스템 기능 (본사전력기계실 통합서버) 운영 방안 도입 효과 운영 방안 • 지하철 1~4호선 60개 역사에 대한 전력 및 설비 자동제어 통합 감시 및 제어 • 통합 감시 제어를 통한 에너지 효율 극대화 추구 • 비상시 담당자에게 경보 메시지 전송서비스

10. 2-8. 관제 Client 단말 관제 Client 단말 (동작 설비관제실 관제단말) 관제 Client 단말의 기능 관제 Client 단말의 운영 화면 • 1,2,3,4호선의 동작역 설비관제실에 설치 • 각 호선별 관련 정보를 표시 및 제어를 수행하여 운영상황을 종합관리 할 수 있도록 하는 장비 • 각 호선별 전체 상태, 특정 설비 상세 상태표시, 장애이력 등 다양한 정보의 표시가 가능하도록 구성 • DDC의 감시 및 프로그래밍 기능을 수행 • 감시는 경보, 리포팅, 그래픽 구현, 자료장기간저장, 자동 자료 선택 및 스케줄 설정, 데이터 베이스로부터의 제어 관제점 데이터를 추가하거나 삭제하는 것이 용이 • 모든 정보는 그래픽과 텍스트 상태로 표시가 가능 지하철 1~4호선 60개 역사 제어 및 감시

11. 3. 역사별 시스템 구성

12. 3-1. LOCAL 역사 시스템 구성도 LOCAL 역사 제어 경보 전송 본사전력기계실 서버 (2Sets) 본사기계설비팀 콘솔 (1Set) 동작역 설비관제 콘솔 (4Sets) • LOCAL 제어역사 - 역무관리실 • 수동 조작판넬 철거 • 아난시에이터 신규설치(Local 감시/제어) • 아난시에이터 내부에 DDC 및 CGU 설치 • UPS를 신설하여 역무실 전원공급 • 화재수신반, 본선환기설비 등 제어접점 연결 광 전송로 통신기계실 광단자 Switch 광단자함 • LOCAL 제어역사 –환기실(A,B) 역무실 광단자함 • 환기 및 냉방 설비등 부하설비 제어접점 연결 • 냉동기 설치 역사에서만 냉동기제어반 감시 및 제어 Switch 화재수신반 I/F UPS • LOCAL 제어역사 –본선환기실 환기실A,B 본선환기실 • 본선환기설비 제어접점 연결 부하설비 MCC 부하설비 MCC 부하설비 냉동기 제어반

13. 역무실 3-1. LOCAL 역사 시스템 구성도 냉동기 미설치역사 공사 Scope • 역무실에 설치된 수동 조작판넬 철거 • 철거된 판넬에서 I/O 접점 인터페이스 광통신망 연결(Ethernet) 철거 ANN’(CGU, DDC 내장) 화재 수신반 수동조작 판넬(철거) • 아난시에이터 설치 • DDC 및 CGU(통신게이트 장비 설치) Power 제공 I/O 접점 연결 설치 UPS I/F • 기존 Local 판넬의 기 설치된 배선 사용 • 화재수신반 접점 인터페이스(Zone별 접점은 소방업체에서 제공) • 본선 환기설비 및 기존 판넬의 접점 인터페이스 • CGU(통신게이트 장비)를 통한 종합사령실과 인터페이스 통신 MCC MCC • UPS를 설치하여 안정적인 전원공급 휀/펌프 휀 전원 환기실 A,B 본선 환기실

14. 3-2. PLC 역사 시스템 구성도 PLC 역사 제어 경보 전송 본사전력기계실 서버 (2Sets) 본사기계설비팀 콘솔 (1Set) 동작역 설비관제 콘솔 (4Sets) • PLC 제어역사 - 역무관리실 • 통신게이트웨이(CGU) 신규설치 • 기 설치된 PLC와 Modbus로 통신 인터페이스 • 기 설치된 PLC 프로그램 업그레이드 • 환기실에 설치된 부하설비 제어정보 송수신 광 전송로 통신기계실 광단자 Switch 광단자함 • PLC 제어역사 –환기실(A,B) 역무실 광단자함 • 기 설치된 PLC의 I/O를 확장하여 운영 • 환기 및 냉방 설비등 부하설비 제어접점 연결 • 냉동기 설치 역사에서만 냉동기제어반 감시 및 제어 Switch CGU PLC 환기실A,B 본선환기실 • LOCAL 제어역사 –본선환기실 PLC • 본선환기설비 제어정보 송수신 MCC 부하설비 PLC 부하설비 부하설비 냉동기 제어반

15. 3-3. DDC 역사 시스템 구성도 DDC 역사 제어 경보 전송 본사전력기계실 서버 (2Sets) 본사기계설비팀 콘솔 (1Set) 동작역 설비관제 콘솔 (4Sets) • DDC 제어역사 - 역무관리실 • 통신게이트웨이(CGU) 신규설치 • 기 설치된 DDC와 통신 인터페이스 (Serial/Ethernet) • 기 설치된 DDC 프로그램 업그레이드 • 부하설비 제어정보 송수신 광 전송로 통신기계실 광단자 Switch 광단자함 역무실 광단자함 Switch • LOCAL 제어역사 –본선환기실 CGU • 본선환기설비 제어정보 송수신 DDC 환기실A,B 본선환기실 DDC MCC 부하설비 DDC 부하설비 부하설비 냉동기 제어반

16. 역무실 3-3. DDC 역사 시스템 구성도 DDC 역사 제어 공사 Scope 광통신망 연결(Ethernet) • 역무실에 CGU(통신게이트 장비 설치) 설치 CGU • 역무실에 설치된 기존 DDC와 CGU 인터페이스 • CGU(통신게이트 장비)를 통한 종합사령실과 인터페이스 • DDC프로그램 업그레이드를 통한 프로그램 수정 • CGU(통신게이트 장비)와 역무실 DDC와 BACnet 인터페이스 DDC 통신 냉동기 제어반 MCC DDC 냉동기 휀/펌프 휀 환기실 A,B 본선 환기실

17. 변전실 CVVSB 4C 2.5㎟ 전력량계 Demand Controller 3-4. 변전소 최대전력제어장치 변전소 최대전력제어장치 전기분야 변전실 업무 • 변전실 D/C(Demand Controller) 설치 - 39개소 • 최대수요 목표치 등 데이터설정은 원격관리 • 수요전력을 예측하여 3단계 관리정보를 송신 • 관제시스템에서 각 관할 변전소별 부하제어 • 수납형 Rack 제작 설치 • 차폐 케이블(CVVSB) 사용 노이즈 방지 • D/C 전원 공급 전기분야 역무실 및 사령실 업무 • UPS 1차측 전원 공급 Demand Controller • 전력사용량을 상시 감시하여 미리 설정된 목표 전력값을 초과하지 않도록 자동으로 예측전력을 연산하여 최대수요 전력 관리

18. 4. 최대전력제어 제어방안

19. 4-1. 단계별 제어 및 대상 설비 단계별 제어방안 • 설비의 특성 및 중요도에 따라 단계별 제어 • 1단계 제어 –승객의 안전에 영향을 미치지 않고 기능이 미미한 장비 • 2단계 제어 –승객의 안전에 영향을 미치지 않고 기능에 적은 영향을 미치는 장비 • 3단계 제어 –승객의 안전에 영향을 미치지 않고 기능에 영양을 미치는 장비 • 제어불가 –승객의 안전과 기능에 영향을 미치는 장비 단계별 제어대상 설비 • 운영 시나리오는 서울 메트로 상황에 맞게 추후 협의 하여 운영 1) 기능실 송풍기, 2) 공조기, 3) 냉방기 17,891kw 3단계 1)냉동기, 2)냉각탑, 3)냉각수펌프, 4)냉수펌프, 5)환기실 송풍기 72,715kw 2단계 1)본선용 환기송풍기, 2)승강장 선로부 급,배기 28,144kw 1단계

20. 4-2. 최대전력제어 단계별 구축 단계별 제어 내용 구축대상 : 60개역(냉방역사 52개, 환기설비 자동화 역사 8개) 각 단계별 제어 기기 (설비구축 후 변경가능) ※ 최대전력 절감목표 : 230,479kW → 205,449kW(25,030kW 절감) - 추진 : 7 ~ 9월 중 피크전력상승 억제 - RㆍH시간대( 07:30~08:30, 18:00~20:00) 집중 절전 - 예상 절감금액 (사용량 및 피크전력) : 년간 25억원