사우디아라비아의 급증하는 전력 수요에 대응하기 위해 사우디 전력공사(Saudi Electricity Company, SEC)는 중고압 전력망을 업그레이드하고 있습니다. 유지보수 비용과 가동 중단 시간을 줄이기 위해 COPA-DATA 파트너인 알-오자이미(Al-Ojaimi)는 zenon 소프트웨어 플랫폼을 활용한 자동화 시스템을 구축했습니다. 이 시스템은 원격 구형 개폐장치를 4개 지역 제어센터와 연결해 고장 처리와 정전 시간을 크게 단축하며 전력망 안정성을 향상시켰습니다.
주요 내용
zenon을 통한 사우디 전력공사 에너지 자동화:
- 4개 제어센터 운영
- 송전선에 분산된 구형 개폐기, 섹셔널라이저, 차단기 통합
- 프로그래밍 필요 없는 빠른 엔지니어링
- 전력 공급 신뢰도 향상
- 고장 대응 속도 개선
- 가동 중단 시간 최소화
- 현장 유지보수 부담 및 위험성 감소
사우디 전력 인프라의 디지털 전환
사우디아라비아는 약 3,700만 명의 인구를 가진 중동 최대 국가로, 전국적인 전력 공급의 안정성 확보는 국가 핵심 과제입니다. 2016년 모하마드 빈 살만 알 사우드 왕세자가 발표한 Vision 2030이라는 국가 경제전환 프로그램의 일환으로, 석유 의존 경제에서 탈피해 2030년까지 온실가스 배출량을 45% 감축하고 2050년까지 탄소중립 달성을 목표로 하고 있습니다. 이는 지구 온난화를 섭씨 1.5도로 제한하려는 파리 기후 협약의 목표를 달성하는 데 필요합니다.
국가 전력망의 안정적인 운영 책임
전력은 석유나 태양광, 풍력 등 어떤 방식으로 생산되더라도 가정, 산업, 고속철도, 지하철, 보안 시스템 등 다양한 수요처에 끊김 없이 공급되어야 합니다.
사우디아라비아의 국영 전력공급기관인 SEC는 전력 생산·송전·배전·운영을 담당하는 조직을 각 지역(중부, 동부, 서부, 남부)별로 분리해 운영합니다. National Grid Saudi Arabia(NGSA)는 국가 전체에 효율적으로 전력을 배분하는 역할을 수행하며, 이들이 사용하는 제어 시스템은 모두 고도화된 모니터링 기술을 요구합니다.
제어 센터의 대형 스크린에서 각 자산의 위치와 상태를 표시하는 지리적 개요.
도전 과제: 넓은 지역에 분산된 전력 설비
사우디아라비아의 고압 배전망에는 여러 제조업체의 33kV 및 13.8kV용 리클로저, 섹션라이저 및 회로 차단기 수천 개가 10년 이상에 걸쳐 설치되어 있습니다. 이 장치들은 SEC의 제어 및 운영 센터에서 멀리 떨어진 넓은 지역에 걸쳐 가공선을 따라 분산되어 있습니다.
최근까지 리클로저, 섹션라이저, 회로 차단기는 정보 기술(IT) 시스템과 연결되지 않은 채 고립된 방식으로 작동했습니다. 따라서 SEC의 직원들은 이 장비의 상태에 대한 정보나 전력망의 부하 변화에 대응할 수 있는 수단이 없었습니다. 반복적인 열림과 닫힘과 같은 장비의 비정상적인 작동 동작은 종종 눈에 띄지 않았습니다. 오작동에 대한 정보는 전적으로 고객의 보고에 의존했습니다.
기술자가 영향을 받는 개별 자산으로 이동해야 했기 때문에 유지보수에 많은 시간과 위험, 비용이 소요되었습니다. 고장 보고서에는 영향을 받은 영역은 표시되어 있지만 개별적인 원인 결함의 정확한 위치는 표시되지 않았기 때문에 오류를 찾는 것조차 어려웠습니다. 거리가 멀기 때문에 유지보수 엔지니어가 고장난 장비의 품목을 파악하기 위해 사막을 몇 시간 동안 운전해야 하는 경우가 많았습니다. SEC 전기 기술자들이 네트워크 장애를 찾아서 해결하고 정전 후 정상 작동을 복구하는 데 몇 시간이 걸리는 경우가 많았습니다.
더 자세한 정보를 얻기 위해 관제 센터의 SEC 직원은 개별 자산에 대한 정보를 더 자세히 조사할 수 있습니다. 시스템은 모든 장애 사고를 보고하므로 관제 센터 직원은 즉시 장애 원인을 격리하고 문제를 신속하게 해결할 수 있습니다.
자동화를 통한 품질 개선
대규모 전력망의 신뢰성, 수익성, 안전성을 높이기 위해 SEC는 기존의 가공선로 재폐로기, 섹션화기, 회로 차단기를 자동화하기로 결정했습니다. 네트워크 운영자가 장비를 원격으로 모니터링하고 작동할 수 있도록 하는 것이 목표였습니다. 이렇게 하면 장시간 출장할 필요가 없어지고 지역 정전 시간을 줄여 서비스 품질을 개선할 수 있습니다. 프로젝트 범위에는 이 장비를 사우디아라비아의 13개 주마다 하나씩 제어 센터 네트워크에 통합하는 것이 포함되었습니다.
남부 ʽ아시르, 알바하, 자잔, 나즈란 지방의 경우 알-오자이미 에너지 서비스(Al-Ojaimi Energy Services)가 이 프로젝트를 수주했습니다. 1976년에 설립된 엔지니어링, 계약 및 제조 회사인 모하메드 알-오자이미 그룹(Al-Ojaimi)의 자회사로 테스트 및 시운전, 유지보수 및 문제 해결, 엔지니어링 및 고품질 자동화 분야에서 전문적인 전문 지식을 제공합니다.
전력선을 따라 전기 네트워크 자산을 더 쉽게 유지보수하고 시간을 절약하기 위해 알-오자이미는 공중전화 네트워크를 통해 장비를 제어 센터와 연결했습니다.
원격 하드웨어의 원활한 통합
이 야심찬 SEC 프로젝트에는 중앙 집중식 이중화 서버 기반과 남부 지방에 각각 하나씩 총 4개의 제어 센터가 포함되었습니다. 제어 센터에는 엔지니어링 워크스테이션, 운영자 워크스테이션, 대형 스크린을 구성하는 벽걸이형 제어 모니터 세트가 설치되어 있습니다. 또한 이 프로젝트에는 약 340만 명의 인구가 거주하는 약 350㎢의 면적에 분산된 2,400개의 가공 배전반 설치를 통합하는 작업도 포함되었습니다.
이 포괄적인 모니터링 및 자동화 프로젝트를 구현하기 위해 알-오자이미는 공중전화 네트워크를 통해 오버헤드 리클로저, 섹션라이저 및 회로 차단기를 제어 센터와 연결했습니다. 이 장비는 일반적으로 직렬 인터페이스만 제공되기 때문에 Al-Ojaimi 직원은 모뎀 및 4G 라우터와 같은 통신 장치를 각 위치에 설치해야 했습니다.
이 작업은 SEC의 SOA 제어 센터 부서의 지원을 받았습니다. 장비 및 상태에 대한 지리적 데이터를 제공하고 필요한 신호 및 연결 매개변수를 정의 및 사용자 지정하는 것 외에도 다른 제조업체 및 공급업체와 개조 작업을 조정했습니다. 또한 SOA 제어 센터 부서는 원격 지역으로의 공급을 위한 물류 지원과 기존 장치를 구성하는 데 필요한 기술 지원도 제공했습니다.
독립적인 로우코드 소프트웨어 플랫폼 zenon
이 모든 작업은 COPA-DATA의 zenon 소프트웨어 플랫폼을 기반으로 구현되었습니다. zenon은 300개 이상의 통신 프로토콜 및 전력 산업 표준을 기본 지원하며, 하드웨어와 무관한 개방형 구조로 구성되어 있어 이기종 장비와의 통합, 시각화, 제어, 리포팅 시스템을 쉽고 신속하게 구축할 수 있었습니다.
"zenon은 사용하기 쉬운 로우코드 플랫폼으로, 복잡한 프로그래밍 없이도 시스템 확장과 유지보수가 가능했습니다. 이 때문에 SEC는 zenon을 공식 승인된 하드웨어 독립형 제어 및 자동화 플랫폼으로 채택했습니다."라고 SEC의 제어센터의 담당자가 전했습니다.
분산된 장비에 대한 명확한 보기
알-오자이미는 COPA-DATA의 지원을 받아 zenon을 사용하여 모든 분산 장비에 대한 운영 템플릿과 보고서를 생성하는 시스템을 구현했습니다. 제어실에서는 zenon 기반 시각화를 통해 그리드 상태에 대한 모든 종류의 정보를 여러 대의 모니터에 표시합니다. 여기에는 상황 인식 개요부터 과거 및 추세 보고서까지 다양한 정보가 포함됩니다.
"HTML5 기반 zenon 시각화를 사용하여 사용자의 요구에 따라 화면을 설계하고 모든 리클로저, 섹션라이저 및 회로 차단기의 인간-기계 인터페이스를 표준화했습니다."라고 알-오자이미 자동화 관리자는 말합니다. "이러한 방식으로 SEC 직원은 설치된 개별 하드웨어에 관계없이 장비에 대한 일관된 보기를 누릴 수 있습니다." zenon은 또한 사용자에게 최첨단 보안 기능뿐만 아니라 zenon Worldview 및 지도 통합과 같은 다양하고 편리한 모듈을 제공합니다. 따라서 처음부터 사용자 수용도가 높았습니다.
4개 지역 관제 센터의 운영자는 zenon 기반 시스템을 사용하여 사용하기 쉬운 단일 인터페이스를 통해 모든 유형의 자산과 오버헤드 장치를 제어하고 모니터링할 수 있습니다. 벽의 더 나은 부분을 덮는 대형 화면에서 기본 창은 각 자산의 위치와 상태를 표시하는 지리적 개요입니다. 더 자세한 정보가 필요한 경우 운영자는 다양한 창이나 하위 화면을 사용하여 개별 자산을 더 자세히 살펴볼 수 있습니다.
더 빠른 대응, 더 안정적인 전력망
시스템은 모든 장애 사고를 보고하고 데이터 로그에 저장합니다. 따라서 관제 센터에 상주하는 직원은 단 몇 초 만에 장애 발생 지점을 격리할 수 있습니다. 필요한 경우 서비스 팀은 문제를 해결하는 데 필요한 지식, 도구, 예비 부품을 갖추고 정확한 위치로 출동하여 매우 짧은 시간 내에 문제를 해결할 수 있습니다.
알-오자이미 자동화 관리자는 "광역 송전 자산 네트워크 내의 문제를 더 잘 파악할 수 있게 되면서 SEC는 결함을 처리하는 데 필요한 노력과 가동 중단 시간을 줄일 수 있었습니다."라고 말합니다. "이는 결과적으로 네트워크 전반의 개선으로 이어져 그리드의 안정성을 높였습니다."
별도의 언급이 없는 한 모든 이미지: © Al-Ojaimi