이것은 다음에 초점을 맞춘 기사 시리즈 중 다섯 번째입니다.전력망의 현대화. 이 장에서는 슬롯 사이트 시스템, 특히 시스템의 계획, 개발, 운영 및 유지 관리에 사용되는 핵심 기술인 디지털 트윈의 중요성에 대한 이전 기사의 논의를 확장합니다.
오늘날 가장 흥미롭고 빠르게 발전하는 기술 중 하나는 슬롯 사이트 트윈(DT 또는 Twin)입니다. 이 개념은 산업 플랜트(제조, 석유 및 가스 유정, 정유소, 발전소), 교통 인프라, 군사 기지 및 공공 시설에 폭넓게 적용됩니다. 국가 인프라 개선 및 업그레이드에 대한 새로운 강조로 인해 많은 업계에서는 이러한 막대한 투자를 가장 효율적으로 계획하고 관리할 수 있는 새로운 방법을 찾고 있습니다. 또한 자산 소유자는 이러한 대규모 인프라 투자와 관련된 정보를 문서화하고 유지 관리하는 더 나은 방법을 모색합니다.
예를 들어 Parsons는 DT 기술 회사와 협력하여 최근 개조된 터미널, 활주로 및 중앙 유틸리티 플랜트의 현대적인 슬롯 사이트 트윈을 만들기 위한 첫 번째 노력으로 미국 최대 공항 중 하나를 지원하고 있습니다. 공항은 더 많은 자산 및 정보 시스템을 새로운 플랫폼과 통합하기 시작하면서 자산 운영을 더욱 효과적으로 시각화하고 지원할 수 있게 될 것입니다.
디지털 트윈은 지도, 회로도 및 간단한 컴퓨터 기반 모델의 전통적인 개념을 기반으로 구축된 송전 및 슬롯 사이트(T&D) 산업에서 상대적으로 새로운 용어입니다. 현대의 디지털 트윈은 기존의 "단선" 및 "세선" 회로도와 지도의 "디지털" 버전만 포함하는 것이 아닙니다. 또한 전력 공급 라인과 장비 및 이를 지원하는 구조물의 완전한 3차원(3D) 지리공간 모델을 통합할 수도 있습니다. 예를 들어, 변전소에는 일반적으로 상대적으로 작은 공간에 많은 장비, 도체 및 제어 배선이 들어 있습니다(일부 변전소는 꽤 넓습니다!). 변전소의 컴팩트한 특성으로 인해 장비, 철골, 도체 모선 사이의 간격을 정확하게 측정하는 것이 신뢰성과 작업자 안전에 매우 중요합니다. 매우 정확한 3D 모델이 있는 곳입니다.모든 것스테이션에 있는 것은 장비의 확장, 제거 또는 교체를 계획하는 설계 엔지니어에게 매우 도움이 될 수 있습니다.
또 다른 중요한 점은 슬롯 사이트 트윈의 구성 요소가 모델의 모든 기본 요소, 자산 온톨로지(자산 간의 관계) 및 요소와 데이터 소스 간의 관계와 관련된 엄청난 양의 데이터라는 것입니다. 각 모델 요소의 수많은 세부 속성 외에도 슬롯 사이트 트윈에는 과거(및 계획) 모델 변경, 장비 유지 관리 및 검사 기록, 그리드 전체의 측정 및 상태 정보가 포함된 실시간 센서 데이터 스트림이 포함될 수 있습니다. 전력 소비량이나 그리드에 공급되는 전력량과 같은 고객 정보도 슬롯 사이트 트윈의 일부가 될 수 있습니다.
그 안에서마지막 블로그 기사, 저는 그리드 현대화의 매우 중요한 원동력이 되고 있는 여러 정보 기술(IT) 시스템에 대해 논의했습니다. ADMS(고급 슬롯 사이트 관리 시스템), VVO(볼트-바 최적화) 시스템 및 DERMS(분산 에너지 자원 관리 시스템)는 모두 슬롯 사이트 디지털 트윈 모델의 요소에 어느 정도 의존합니다. 이러한 그리드 관리 시스템을 생성하는 데 중요한 정확한 트윈은 실제로 그리드 자체의 안전하고 안전한 운영에 매우 중요합니다. ADMS와 같은 시스템에는 그리드 구성에 대해 제안된 변경 사항이나 추가 사항이 계획대로 작동하는지 확인하는 데 사용되는 "스터디 모드" 환경(실시간 모델의 쌍둥이)이 있습니다. DERMS 플랫폼은 시작 전에 수요 응답 및 DER 파견 이벤트를 테스트하기 위한 유사한 환경을 갖습니다. 또한 이러한 모든 시스템에는 실시간 측정 및 상태를 위해 그리드 전체에 걸쳐 수천 개의 센서를 지속적으로 모니터링하고, 예상치 못한 상황이나 어느 위치에서든 예상 허용 범위를 벗어나는 전압 또는 전력 수준에 대해 즉시 경고하는 강력한 사이버 보안 알고리즘이 필요합니다. 그리드의 구성은 물론 모든 센서의 물리적, 전기적 위치도 트윈에서 정확하게 모델링되어야 합니다. 이는 정확한 디지털 트윈을 진정한 의미로 만들 것입니다.미션 크리티컬요구사항.
많은 전기 유틸리티에서 매우 일반적인 고객 대면 도구가 된 또 다른 시스템은 분산 발전(DG) 호스팅 용량 맵입니다. 슬롯 사이트 시스템에 대한 이러한 시각적, 지리적 표현은 고객, 규제 기관, 입법자 및 DG 개발자에게 DG 자원 배치가 그리드 수용에 가장 덜 어려운(즉, 가장 저렴한) 위치에 대한 기본 정보를 제공합니다. 지도 표시에는 최소한 시스템에 연결된 설치된(및 계획된) DG에 대한 합리적으로 정확한 GIS 및 슬롯 사이트 회로 수준의 지식이 필요합니다. 디자인은 매우 간단할 수 있으며 오늘날 대부분의 경우 지도는 그렇습니다. 그러나 정확성에 대한 욕구와 디지털 트윈 요소에서 해당 정확성을 성공적으로 생성하는 능력에 따라 해당 디스플레이를 생성하는 데 엄청난 양의 정보와 처리가 진행될 수도 있습니다. 또한 단순한 "호스팅 용량" 이상의 기능을 제공하기 위해 디스플레이를 향상시킬 수 있는 강력한 기회도 나타나고 있습니다. 결국 이러한 지도는 DER이 실제로 그리드에 이점을 제공할 수 있는 위치를 알려줄 수 있습니다. 또한 더욱 상호작용적일 수 있으며 DER(예: 태양광 PV 및 배터리 저장 장치)의 용량과 혼합이 어떤 기능을 제공할지 결정하는 데 도움이 됩니다.대부분특정 위치에서 이익을 얻습니다.
현재 이러한 유형의 분석을 수행하기 위한 엔지니어링 도구가 존재하며 프로그래밍 도구를 활용하여 프로세스를 자동화할 수 있습니다. 그러나 이와 같은 시스템(ADMS, VVO 및 DERMS 포함)을 구현하는 데 가장 큰 장벽은 이러한 시스템에 필요한 소스 데이터베이스의 수많은 세부 사항에 있습니다. 오늘날 대부분의 전기 유틸리티에 존재하는 슬롯 사이트 디지털 트윈은 아직 완전하고 완전히 통합된 시스템이 되기에는 거리가 멀습니다. 정확한 데이터 소스의 중요성과 이러한 소스 간의 안정적인 연결을 생성하는 능력은 고객과 규제 기관의 증가하는 기대에 부응하기 위해 노력하는 공공 기관에서 날마다 더욱 절실히 인식되고 있습니다. 이러한 새로운 IT 시스템을 구현하는 과정에서 중요한 데이터 소스의 격차, 특히 이들 간의 자동화된 연결 부족이 명백해지고 지연과 비용 초과가 발생합니다. 더 나은 그리드 디지털 트윈에 대한 이러한 요구가 실제 그리드의 현대화를 추진하는 동일한 힘의 영향을 받기 때문에 상황이 바뀌기 시작했습니다.
유통 슬롯 사이트 트윈을 구성하는 주요 데이터 소스 중 일부는 다음과 같습니다.
- 지리정보시스템(GIS)– 이제 거의 모든 전기 유틸리티에는 일종의 GIS가 있으며, 많은 유틸리티는 오래된 종이 지도를 스캔하고 디지털화한 버전으로 시작되었습니다. GIS는 일반적으로 매우 구조화된 데이터베이스에 슬롯 사이트 시스템의 시설 전체 또는 대부분을 포함합니다. 여기에는 다양한 속성 세부정보(예: 크기, 전력 등급, 전압 등급 및 지리적 그리드 좌표)가 포함될 수 있으며 그리드 요소가 서로 연결되는 방식을 설명하는 데 중요합니다.
- 기업 자산 관리(EAM) 시스템– 전기 유틸리티를 포함한 많은 산업에서는 일정 유형의 시스템을 사용하여 시간에 따른 장비의 예정된 유지 관리, 수리 및 업그레이드를 포함하여 모든 주요 장비를 관리하고 추적합니다. 이러한 데이터베이스에는 모델 기반 엔지니어링 및 운영 시스템에 중요한 슬롯 사이트 장비에 대한 중요한 세부정보가 포함되어 있는 경우가 많습니다.
- 고객 측정 및 청구 시스템– 이 범주에는 일반적으로 고객 에너지 사용량, 전력 수요, 계량기 유형, 요금제, 옥상 태양광(및 더 큰 "유틸리티 규모" DER)과 같은 지역 발전의 존재 여부에 대한 세부 정보가 포함된 여러 IT 시스템이 포함됩니다. 전국에 설치된 고급 계량기는 데이터 요구 사항이 훨씬 더 크기 때문에 이러한 시스템에 대한 대대적인 업그레이드의 필요성을 촉발하고 있습니다. 향후 블로그 기사에서는 계량기 및 계량기 너머의 고객 측 리소스를 포함하여 '슬롯 사이트 에지'의 현대화와 이들이 슬롯 사이트의 미래에서 어떻게 큰 역할을 할 것인지에 초점을 맞출 것입니다.
- 정지 관리 시스템(OMS)– 이 시스템은 슬롯 사이트망의 일상적인 운영에 매우 중요하며 운영자가 정전 이벤트 및 기타 정전이 아닌 문제를 해결하고 대응할 수 있도록 해줍니다. 일반적으로 "정상 구성" 모델을 위해 GIS에 의존하며 정확한 고객-그리드 연결 정보가 필요합니다. 밀접하게 관련된 보고 데이터베이스에는 일반적으로 시스템의 모든 '이벤트'에 대한 기록은 물론 모든 고객 위치에 대한 전체 중단 내역이 포함됩니다.
- 보호 시스템– 슬롯 사이트망에는 시스템 오류를 최대한 빨리 격리하고 고객에게 미치는 영향을 최소화하기 위해 다른 장치와의 적절한 조정을 위해 특별히 설계된 설정이 필요한 많은 장비(예: 차단기 및 재폐로기)가 있습니다.
- 변전소 미터 역사가(및 기타 슬롯 사이트 센서)– 그리드 상태를 지속적으로 모니터링하는 미터 및 기타 센서의 수가 급속히 늘어나고 있습니다. 이러한 데이터 스트림을 저장하기 위한 데이터베이스와 이 데이터를 찾아보고, 검색하고, 요약하는 데 사용되는 시스템은 특히 간헐적인 DER의 통합으로 슬롯 사이트망이 더욱 동적으로 변하면서 전기 시설에 매우 중요해지고 있습니다. 이 엄청난 양의 데이터를 활용하고 그리드 운영자와 엔지니어가 문제를 감지하고 해결하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라 향후 그리드 설계 개선을 위한 귀중한 정보를 제공하는 새로운 분석 도구가 등장하고 있습니다.
- 기타 엔지니어링 데이터베이스– 지난 수십 년 동안 전기 유틸리티 엔지니어는 스프레드시트와 맞춤형 데이터베이스를 사용하여 모든 종류의 중요한 슬롯 사이트 데이터를 저장해 왔습니다. (저도 그 중 하나였기 때문에 알고 있습니다!) 이러한 고유한 솔루션은 로컬 수준에서 정보를 문서화하고 관리하는 가장 간단하고 효율적인 방법으로 발전했습니다. 그러나 똑같은 방식으로 작업을 수행하는 사람은 거의 없고 자신만의 솔루션을 원하는 사람은 많았기 때문에 회사에서는 모든 정보에 대한 "단일 정보 소스"를 찾는 것이 어려웠습니다. 이제 많은 유틸리티에서는 이 데이터를 위에 나열된 것과 같은 보다 공식적이고 강력한 엔터프라이즈 데이터베이스에 통합하여 다른 시스템에서 올바른 정보를 자동으로 활용할 수 있도록 노력하고 있습니다. 이는 제가 경력 초기에 훌륭한 스프레드시트를 만들기 위해 전임자들이 저장한 종이 기록을 검색하면서 직면했던 어려움과 유사한 느리고 힘든 노력인 경우가 많습니다.
이와 같은 정확하고 완전히 통합된 데이터베이스 시스템을 디지털 트윈으로 구축하는 것은 특히 대규모 유틸리티의 경우 어려운 작업입니다. 많은 대규모 전력회사에는 수만 마일에 달하는 슬롯 사이트선, 수백 개의 변전소, 수천 개의 회로, 수백만 명의 고객에게 전력을 공급하는 수십만 개의 변압기가 있습니다. 이 인프라의 대부분은 지난 세기 동안 여러 번 설치, 수리 및 교체되었으며 매일 전국 각지의 그리드 조각으로 계속되고 있습니다. 정말 끊임없이 업그레이드와 수리를 하고 있는 거대한 기계입니다.
수년에 걸쳐 이 인프라의 모든 세부 사항에 대한 문서가 다양한 방법으로 작성되었습니다. 대부분의 대규모 유틸리티 회사는 소규모 회사의 합병 및 인수를 통해 만들어졌으며 각각의 회사도 동일한 방식으로 형성되었을 가능성이 높다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이러한 소규모 회사 각각에는 고유한 기록 보관 시스템, 명명 규칙, 건설 관행 및 표준 장비 유형이 있었습니다. 합병 후에는 그 중 빠른 변화가 거의 없습니다. 종이 기록은 지난 수십 년 동안 스프레드시트부터 복잡한(종종 독점) 데이터베이스 시스템에 이르기까지 다양한 방식으로 슬롯 사이트화되었습니다. 종이 지도도 GIS 데이터베이스로 슬롯 사이트화되었지만 해당 데이터는 처음에 종이에 있던 내용만큼만 유용합니다. 이 모든 데이터를 효율적으로 통합할 수 있는 일관되고 완전하며 정확한 데이터베이스로 가져오는 것은 대부분의 유틸리티 회사에게 길고 어려운 노력이었습니다. 대부분의 정리 작업에는 많은 숙련된 작업자가 필요한 포괄적인 현장 검사 및 수동 기록 업데이트(대량 데이터 입력 노력)와 같은 무차별 대입 방법이 필요합니다.
이러한 노력 외에도 데이터 무결성을 유지하는 것도 큰 과제입니다. 대규모 유틸리티 내에서 효과적인 "데이터 거버넌스"를 위해서는 일상적인 비즈니스 과정에서 문서화되는 각각의 모든 데이터 요소의 정확성과 완전성을 담당하는 사람이 누구인지에 대한 명확한 이해가 필요합니다. 표면적으로는 어렵지 않게 들릴 수도 있지만, 유통 슬롯 사이트 트윈의 핵심에 있는 대규모 정보 시스템 중 상당수가 여러 부서 및 여러 작업 프로세스에 걸쳐 많은 사람들과 상호 작용하고 있다는 점을 깨달아야 합니다. 또한 자산 설치 세부정보에 대한 적절하고 정확한 문서화는 항상 중요하지만 프로젝트 예산 및 일정에 대한 관심보다 우선순위가 낮기 때문에 때로는 어려움을 겪을 수 있습니다.
전력 산업은 정확한 슬롯 사이트 트윈을 위한 잠재적인 데이터 관리 솔루션을 탐색하기 시작했습니다. 독립 비영리 산업 조직인 EPRI(Electric Power Research Institute)가 주도하는 작업을 예로 들 수 있습니다. EPRI는 정확하고 접근 가능한 그리드 모델의 생산 및 유지 관리를 간소화하기 위한 노력인 그리드 모델 데이터 관리(GMDM) 이니셔티브에 대해 수십 개의 유틸리티 및 소프트웨어 공급업체와 협력해 왔습니다. 아직 업계 전반에 도입 초기 단계에 있는 이 연구에는 CIM(Common Information Model)이라는 모델 데이터용 개방형 표준 형식과 업계 모범 사례를 기반으로 하는 전사적 모델 데이터 관리 "정보 아키텍처"를 사용하여 모든 IT 시스템에 대한 모델 데이터를 축적, 검증, 동기화 및 수정하는 데 필요한 노동력을 줄이는 작업도 포함됩니다. 이러한 노력의 주요 이점은 모든 모델 기반 시뮬레이션 및 분석 도구가 지원하도록 설계할 수 있는 단일 "공통" 데이터 형식이 될 것입니다. 소프트웨어 공급업체는 각 유틸리티 회사에서 각 제품에 대해 맞춤형 솔루션을 개발하는 대신 이 하나의 표준에 맞게 제품을 설계할 수 있습니다. 이 비전을 달성하기 위한 노력은 사소한 것이 아니지만, 모델 데이터를 준비하고 고유한 제품 데이터 통합을 구현한 다음 시간이 지남에 따라 이러한 고유한 통합을 유지하기 위해 업계 전체의 모든 회사가 축적한 노력과 비교할 때… 업계 표준 형식과 관행은 당연한 것처럼 보입니다.
슬롯 사이트 디지털 트윈을 사용하는 더 중요한 응용 프로그램이 발전하고 일상적인 운영에 중요해짐에 따라 유틸리티는 기록 문서화를 위한 보다 강력한 프로세스와 잘못되거나 누락된 데이터를 찾아내기 위한 새로운 감독 및 검사 프로세스의 필요성을 깨닫고 있습니다. 기업이 가시성이 높고 정치적으로 민감한 그리드 현대화 이니셔티브를 지원하는 대규모 주 규제 기관 주도 IT 프로젝트에 착수함에 따라 데이터 거버넌스에 대한 향상된 명확성과 형식화의 필요성이 전력회사 경영진에게도 분명해지고 있습니다. 소규모 자체 개발 맞춤형 통합이든 대규모의 전사적 종합 단일 솔루션(점점 늘어나는 공급업체에서 제공)이든 디지털 트윈 기술은 이러한 모든 이니셔티브의 핵심 원동력이 될 것입니다.