핵심 요약: 장기적인 수력발전 성능을 위한 표준화된 자동화 기반
미국의 한 대형 전력회사는 노후화된 인프라, 분산된 기존 제어 시스템 및 갈수록 복잡해지는 운영 문제에 대응하기 위해 수력발전 설비군을 여러 해에 걸쳐 현대화하고 있습니다. 100기 이상의 발전 유닛을 보유하고 일부는 100년 넘게 가동 중인 이 전력회사에는 현장별 요구 사항을 충족하면서 신뢰성을 높이고 인력 전환을 지원하며 설비의 장기적인 운영 가능성을 확보할 수 있는 확장형 자동화 전략이 필요했습니다.
에머슨의 Ovation™ Automation 플랫폼을 표준으로 채택한 이 전력회사는 수력발전 설비군 전체의 일관된 운영, 설비 상태에 대한 가시성 향상 및 사이버보안 강화를 지원하는 통합 제어 및 데이터 아키텍처를 구축했습니다. 이 현대화 프로젝트는 교육과 유지보수를 간소화하면서 원격 운영, 발전소 간 협조, 예측 유지보수 및 고급 시뮬레이션을 가능하게 합니다. 지금까지 완료된 도입 사례는 표준화된 자동화 기반이 유닛 가용성을 높이고 문제 해결 속도를 개선하며 기존 수력발전 설비가 향후 전력망 및 운영 요구에 대응할 수 있도록 준비하는 방법을 보여줍니다.
결과: 설비군 전체의 표준화를 통한 측정 가능한 운영 개선
- 하천 관리 최적화, 원격 운영 자동화 및 통합 상태 모니터링을 지원하는 표준화된 자동화 기반 구축
- 설계 비용 절감, 교육 간소화 및 여러 현장에서 일관된 장비 태그 지정 지원
- 표준화된 자동화 기반은 교육 간소화 및 인력 이동성 향상을 통해 인력 전환을 지원합니다.
- 장비 신뢰성 향상 및 문제 해결 대응 시간 단축을 통한 유닛 가용성 증가
- 현재와 미래의 사이버보안 준수 지원
- 시뮬레이션 도구는 잠재적인 문제가 운영에 영향을 미치기 전에 이를 선제적으로 파악하고 해결합니다.
- 현재까지 13개 유닛에 대한 도입을 완료했으며, 그 과정에서 얻은 교훈을 향후 도입에 적용하고 있습니다.
적용 공정
수력발전 설비군 전체의 자동화 현대화
고객
미국에 본사를 둔 대형 전력회사
과제: 대규모 수력발전 설비군의 노후 인프라와 분산된 제어 시스템
미국의 한 대형 에너지 공급업체는 100기 이상의 발전 유닛으로 구성된 노후 수력발전 설비군을 현대화해야 하는 과제에 직면했습니다. 이 중 일부 유닛은 100년이 넘었습니다. 과거에는 업그레이드가 개별적으로 이루어져 시스템이 분산되고 자동화 수준이 제한적이며 데이터 가용성이 일관되지 않았습니다. 표준화의 부재로 인해 운영 비효율성, 유지보수 요구 증가 및 신뢰성 문제가 발생했습니다. 앞으로 80년간 추가로 안정적인 운영을 이어가기 위해 이 전력 생산업체에는 일관성을 확보하고 데이터 접근성을 개선하며 사이버보안 태세를 강화하고 설비군 전체의 성능을 높일 수 있는 확장 가능하고 표준화된 자동화 전략이 필요했습니다.
솔루션: 확장 가능한 수력발전 설비군 현대화를 지원하는 통합 Ovation 자동화
이 에너지 공급업체는 에머슨과 협력하여 수력발전 설비군 전체의 터빈 교체, 발전기 재권선, 여자 시스템 업데이트 및 신규 유압 동력 장치 도입을 포함하는 수십억 달러 규모의 다년간 종합 현대화 프로그램의 일환으로 자동화 전략을 시행했습니다.
자동화 솔루션의 핵심은 분산된 기존 시스템을 대체한 에머슨의 통합 Ovation 자동화 플랫폼이었습니다. 이 표준화된 제어 아키텍처는 각 사이트의 고유한 요구 사항에 맞게 적용할 수 있으며 모든 장치에서 일관성을 유지할 수 있습니다.
Ovation 플랫폼은 다음을 제어하고 모니터링합니다.
- 조속기, 윤활유, 하이 리프트, 폭기, 냉각수 및 제동을 포함한 유닛 운전
- 서비스용 공기 및 용수, 개폐장치, 집수조, 배수, 호수 및 저수지 수위, 여수로 게이트, 헤드게이트 및 유입 밸브 시스템을 위한 플랜트 보조 설비 운영
- 여자 시스템, 전기 보호, 에너지 관리, 기상 관측소 및 전사 데이터 히스토리언 시스템 통합
- 원격 운영, 하천 관리 및 최적화를 위한 발전소 간 협조
통합된 고급 자동화 솔루션을 구현하면 실시간 모니터링, 예측 유지보수 및 중앙 집중식 데이터 수집이 가능합니다. 이 접근 방식은 발전소 관리를 간소화하고 원격 운영과 발전소 간 협조를 가능하게 할 뿐 아니라, 확장 가능한 업그레이드, 유지보수 비용 절감, 설비 신뢰성 향상 및 데이터 가시성 개선을 통한 의사결정 능력 강화를 위한 기반도 마련합니다.
에머슨 솔루션의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
- 표준화된 자동화 플랫폼: 에머슨의 Ovation 제어 시스템은 일관된 제어 로직, 고성능 HMI 및 타사 시스템과의 통합을 제공합니다.
- 데이터 기반 운영: 에머슨의 Ovation 솔루션은 새로운 에머슨 Rosemount 계측 기기(레벨, 압력, 유량, 위치, 온도)에서 수집한 데이터를 활용하여 24/7 모니터링 & 진단 센터를 통한 중앙 집중식 모니터링을 지원합니다.
- 통합 진동 모니터링 및 보호: Ovation Machinery Health 모니터를 사용하면 기계적 문제를 조기에 감지하고 비용이 많이 드는 장비 고장을 방지할 수 있습니다.
- 사이버보안 제품군: 에머슨의 DHS 인증 Ovation 제어 시스템은 바이러스 백신, 패치 관리 및 규정 준수 자동화 기능을 제공합니다.
- 프로그램 관리 방식: 전담팀이 모든 현장의 실행을 조율하여 일관성을 확보하고 이해관계자의 참여를 촉진하며 현장별 제약 조건에 유연하게 대응할 수 있도록 했습니다.
이러한 핵심 구성 요소 외에도 에머슨은 표준화와 현장별 요구 사항의 균형을 맞추는 맞춤형 접근 방식을 통해 복잡한 유압 동력 장치(HPU) 현대화도 해결했습니다.
약 30가지에 달하는 다양한 구성에 직면한 에머슨은 주문형 설계 접근 방식을 사용하여 섬프, 모터, 펌프, 밸브 및 어큐뮬레이터와 같은 공통 구성 요소 제품군을 선택하고, 일관된 유압 회로도를 유지하면서 각 사이트에 적정 규모로 맞출 수 있도록 이를 혼합 및 조합했습니다. 위켓 게이트의 개폐, 압력, 섬프 온도 및 수위, 어큐뮬레이터 수위를 모니터링하기 위해 계측 기기가 추가되었습니다.
또한 에머슨의 종합 솔루션은 일정의 유연성, 인력 전환 및 부품의 구식화 등 전력 생산업체의 장기 계획에서 파악된 과제와 전략적 우선순위에도 대응했습니다. 통합 Ovation 플랫폼을 통해 전력회사는 혁신과 표준화 사이의 균형을 유지하면서 고급 애플리케이션과 시뮬레이션을 활용하여 교육 및 장기적인 인력 개발을 지원할 수 있습니다. 특히 표준화된 자동화 기반은 전력회사가 AI 기반 분석 및 예측 최적화와 같은 미래 혁신 기술을 도입할 수 있도록 하여 장기적인 적응성과 성능 향상을 보장합니다. 대규모의 수명이 긴 설비군을 관리하는 수력 발전 운영자의 경우, 현대화 전략은 신뢰성, 유지보수성 및 장기적 적응성을 보장하면서 표준화와 유연성의 균형을 맞춰야 합니다. 이 프로젝트는 통합 자동화 플랫폼이 분산된 기존 시스템을 여러 현장에서 일관된 운영을 지원하는 통합된 데이터 기반 체계로 전환하는 방법을 보여줍니다. 이 유틸리티는 장비 가시성을 개선하고, 원격 및 조정된 운영을 가능하게 하며, 사이버보안 및 시뮬레이션을 제어 아키텍처에 포함함으로써 유닛 가용성을 강화하는 동시에 운영 복잡성을 줄였습니다. 또한 표준화된 자동화 접근 방식은 교육을 단순화하고 확장 가능한 업그레이드를 활성화하여 인력 전환과 지속적인 현대화를 지원합니다. 이러한 기능을 통해 기존 수력발전 설비는 전력망 수요와 운영 요구 사항이 계속 변화하는 상황에서도 회복탄력성, 효율성 및 대응 능력을 유지할 수 있습니다.중요한 이유: 표준화된 자동화를 통한 기존 수력발전 설비의 미래 대응력 확보
"PLC를 사용하는 대신 분산 제어 시스템으로 전환하기로 한 결정은 데이터 가시성과 분석을 기반으로 했습니다. Ovation 기술은 그래픽, 로직, 알람, 히스토리언 등 모든 것이 하나의 플랫폼에 내장된 포괄적 솔루션입니다. 우리는 이제 막 Ovation™ 자동화 플랫폼이 제공하는 가능성을 활용하기 시작했습니다.”
- 미국 전력회사 수석 엔지니어
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- Ovation 자동화 플랫폼
수력발전소 제어, SCADA 및 타사 시스템과의 통합을 위한 통합 자동화 플랫폼으로 성능과 신뢰성을 향상시킵니다. - 원격 운영 센터
Ovation 자동화 소프트웨어가 지원하는 원격 기능을 통해 지리적으로 분산된 발전소를 연중무휴 24시간 안전하게 모니터링하고 진단할 수 있습니다. - Ovation 기계 상태 모니터
장비가 고장 나기 훨씬 전에 문제를 조기에 감지할 수 있는 완전 통합형 진동 모니터링 및 보호 기능 - 발전 및 용수 사이버보안 제품군
수력발전 및 기타 발전 분야의 사용자가 공정 중단 없이 핵심 자산을 보호할 수 있도록 지원하는 ICS 사이버보안 제품군입니다.
관련 사례 연구
에머슨 수력발전 자동화 솔루션이 신뢰성, 유닛 급전 운영 및 전력망 안정성을 개선한 추가 사례를 살펴보십시오.
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