맞춤 솔루션 제공으로 자동화 업그레이드 앞장

로크웰 오토메이션 프로젝트 엔지니어링 그룹은 호주 Snowy Mountains Hydroelectric Scheme사의 기존 제어 및 정보 시스템을 업그레이드했다.

호주 남알프스에 위치하는 Snowy Moun tains Hydroelectric Scheme사는 용수 공급 및 수력 발전을 위해 지난 1949년에 착공해 1974년 설립됐다. 이 회사는 엄청난 양의 물을 처리하는 16개 댐, 145km에 이르는 터널, 80km에 이르는 송수로와 2개의 펌핑 스테이션, 7개의 수력 발전소가 있다.

총 31개의 발전기를 포함하는 Scheme의 발전소는 총 3,756MW의 전력을 생산할 수 있으며, 매년 평균적으로 4,500GWh의 재생 가능한 청정 수력 전기를 호주 전역에 공급하고 있다.

2005년 회사 설립 이후 최초로, Snowy Hydro의 오너 및 운영자는 시대적 요구에 대응하기 위해 총 2,250억원 규모의 업그레이드를 포함하는 Scheme 현대화 프로젝트를 7년 동안 진행한다 공표했다. 가장 핵심적인 작업은 제어, 보호 및 관리 시스템, HV 회로 차단기 및 발전기 등의 시스템을 완전히 대체하는 일로서, 제휴 형태의 관계를 통해 로크웰 오토메이션 프로젝트 엔지니어링 그룹과 Snowy Hydro팀은 제어 시스템의 문제점들을 함께 해결하고 있다.

정보는 힘

각 Snowy 발전소의 제어 및 정보 시스템은 31개의 발전기/터빈 어셈블리(유닛)와 2개의 펌핑 유닛과 관련된 다양한 보조 시스템을 지원한다. 물 냉각, 오일 및 관리 오일 윤활은 물론 베어링 및 와인딩 온도와 기타 유닛 진단 등을 수행한다.

Snowy Hydro의 제어 기술 매니저인 Darryl Eager에 의하면 이번 업그레이드는 신뢰성 유지 및 실시간 작업 정보 수집을 위해 매우 중요하다고 한다. “가능한 많은 정보의 수집 및 활용을 통해 혜택을 극대화하고자 한다. 정보는 모든 형태의 개선에 매우 중요하다.”

간단히 말하면, 이번 제어 시스템 업그레이드 목표는 1960/1970 릴레이 로직 제어 및 아날로그 게이지를 첨단 PAC 및 EOI 기술로 대체하는 것이다.

33개의 유닛 제어 업그레이드 중 첫번째는 2006년에 Tumut 3(T3) 발전소에서 이뤄졌으며, 콘셉트를 증명하는 계기가 됐다. 표준 유닛 제어 아키텍처는 기본적으로 2대의 Allen-Bradley ControlLogix PAC(해당 유닛의 통제 장치에 대해 1대, 나머지 터빈/발전기에 대해 1대)와 발전기 각 쌍의 변압기에 대한 세 번째 Control Logix PAC로 구성되며, 로컬 제어 및 모니터링을 위한 PanelView Plus 1500 EOI, 중요한 발전기 전력 파라미터 수집 및 모니터링을 위한 Allen-Bradley Powermonitor 3000 전력 품질 및 서브 미터링이 포함된다.

아키텍처는 DeviceNet/ControlNet/ EtherNet/IP 통신 구조를 기반으로 한다. DeviceNet 통신은 컨트롤러를 Allen-Bradley E3 Plus 인텔리전트 모터 보호 과부하 릴레이 및 Allen-Bradley XM 시리즈 온도 모듈과 같은 발전기 근처 장치들로 연결한다. 듀얼 이중화를 지원하는 ControlNet P2P 통신은 컨트롤러를 리모트 I/O 섀시, PanelView Plus EOI 및 Powermonitor 3000으로 연결한다. EtherNet/IP는 컨트롤러 모니터링 및 유지보수는 물론 유닛-to-변압기 그리고 유닛-to-유닛 통신을 지원한다.

로크웰 오토메이션 프로젝트 엔지니어링 그룹의 현장 지원 팀은 제안된 설계의 모든 요소에 대해 분석 및 최적화 작업을 실시한다. 모든 회로에 대해 파악, 검토, 최적화 및 검증을 진행하는 것이다.

Run-On 모드 중요성

신뢰성이 최우선 목표였지만 Eager와 그의 팀은 각 유닛이 서로 독립적으로 작동할 수 있는 ‘Unitisation’ 원칙도 고수했다. 각 발전소의 여러 유닛들이 모두 이중화를 기본으로 지원함으로써 이 문제는 쉽게 해결됐다. 폴트가 발생한 경우에도 유닛이 지속적으로 동작하도록 하는 것도 중요한 문제였다.

SnowyHydro의 Cooma지점 운영 코디네이터인 Warren Heardat에 의하면 전기 업계는 꼭 필요할 경우에만 생산한다고 한다. 그는 “우리는 제품 재고를 발생시키지 않고, 꼭 필요한 만큼만 즉시 생산한다”며 “로크웰 오토메이션은 발전기 유닛을 꼭 필요한 만큼만 작동시키는데 필요한 컴포넌트를 정확히 제안했고, 훌륭한 설계를 통해 ‘Run-On’을 구현할 수 있었다”고 덧붙였다.

Heard가 언급하고자 하는 것은 Device Logix와 함께 연계해 인텔리전트 모터 보호 기능을 제공하는 Allen-Bradley E3 Plus 과부하 릴레이다. 이 스타터 회로는 E3 Plus 인텔리전트 보호 릴레이 내에 설정된 온보드 I/O 및 로직이 DeviceNet 통신 또는 주 컨트롤러의 장애시 Run-On 모드 작동에 요구되는 모든 작업을 수행할 수 있게 설계됐다. 

로크웰 오토메이션 테크니컬 프로젝트 매니저인 Carl Prowse에 의하면 E3 Plus의 DeviceLogix는 유닛에 장애가 발생하더라도 다른 유닛이 작동할 때까지 해당 유닛의 작동을 유지할 수 있다고 말했다. “우리의 목표는 설계를 가장 단순화하는 것이다.”

통신 장비

프로젝트에서 가장 중요한 한 부분은 Snowy의 기존 SCADA 시스템 및 보호 릴레이에 DNP3(Distributed Network Protocol)를 구현하는 일이었다. Eager에 의하면, ControlLogix 플랫폼을 사용하게 된 이유가 바로 이것 때문이라고 한다. “ControlLogix는 현재 우리가 사용하는 SCADA 시스템에 적용 가능한 DNP3 솔루션을 지원하는 반면, 다른 컨트롤러는 그렇지 못했다.”

Eager는 무엇보다도 ControlLogix에 관심이 많았지만 통합 아키텍처 접근 방식의 많은 이점들을 알게 됐다고 말했다. “모든 것이 동일한 로크웰 오토메이션 소프트웨어 툴에 의해 작동된다. 동일한 룩앤드필을 제공해서 작업자의 신속한 시스템 사용 및 유지 보수가 가능하다.”

또 한 가지 주목할 사항은 Snowy가 최근 오토메이션 자산을 모니터링하고 유지 보수하는 툴인 로크웰 오토메이션 Factory Talk AssetCentre를 적용했다는 점이다. Eager는 Scheme 전체에 걸쳐 설치돼 있는 40개 이상의 PAC로부터 정보 수집이 가능하고, 변경사항이 발생하면 이메일을 수신할 수 있다고 한다. Scheme 전체에 걸쳐 호환되는 제어 플랫폼을 사용함으로써 가능한 일이다.

프로젝트는 원활히 진행됐다. Eager는 “로크웰 오토메이션은 프로젝트 초기부터 이 프로젝트가 33번에 걸친 업그레이드가 될 것이라고 이해하고 있었다”라고 말하며, “사실상 로크웰 오토메이션이 하고 있는 일은 오토메이션을 자동화하는 일”이라고 덧붙였다.

Eager에 의하면 Snowy Hydro는 원래의 주된 목표인 신뢰성 향상을 달성했음은 물론 10배 이상의 실시간 작업 데이터가 Cooma에 위치한 Snowy Mountains Control Centre로 수집되고 있다. 중요한 것은 Scheme 현대화 프로젝트의 제어 업그레이드 요소를 2012년까지 성공적으로 완료할 수 있는 기반이 마련된 것이다.

통합 프로젝트 관리

로크웰 오토메이션 시스템 및 솔루션 비즈니스(SSB) 부사장 및 총괄 매니저인 Terry Gebert는 “우리는 Snowy의 프로젝트 목표를 바탕으로 가치 엔지니어링 프로세스를 개발하고 프로젝트의 요구 사항을 충족하기 위해 혁신적인 팀 및 솔루션을 구축했다”고 말하며, Snowy가 비용 절감 및 효율성에 새로이 초점을 맞추기 시작할 때 그의 팀은 Snowy를 도와 새로 설정된 목표를 달성했다고 설명했다.

현재까지 17대의 시스템이 Snowy Hydro로 공급됐으며, With Six of The 17대의 시스템 중 6대가 성공적으로 설치돼 서비스 중이다. Gebert에 의하면 현재 시스템 생산 일정은 설치 일정보다 훨씬 앞서 있다.

[월간 FA저널 ()]

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