The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

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EPON Based Communication Network Architecture for Offshore Wind Power Farm

EPON을 기반으로 한 해상 풍력 단지 통신망 구조

  • 정진효 (KT 네트워크관제센터) ;
  • 양원혁 (전북대학교 BK21 사업단) ;
  • 김영천 (전북대학교 IT정보공학부 스마트그리드연구센터)
  • Received : 2012.10.01
  • Accepted : 2013.01.11
  • Published : 2013.02.28
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Abstract

In recent, the communication networks of wind power farm are becoming crucial technologies for monitoring and controlling the large-scale offshore wind power farm. In this paper, EPON based communication network architectures are proposed in order to combat the problems of conventional Ethernet based communication network such as delay, data processing overhead and the fairness of data transmission among turbines in offshore wind power farm. The proposed architecture constructs the point to multi-point network by using OLT and ONUs installed in central control center and wind turbines respectively. The EPON based communication network architecture has low cost, high reliability, and fair transmission capability. To evaluate the performance of proposed architectures, the wind power farm based on IEC 61850 is modelled by using OPNET The simulation results are analyzed and compared with conventional Ethernet based communication network in terms of the overhead, delay and fairness of data transmission.

최근 풍력 발전 단지가 대형화 해상화됨에 따라 이를 모니터링하고 제어하기 위한 통신망의 중요성이 높아지고 있다. 본 논문에서는 해상 풍력 단지에서 사용하는 기존 Ethernet 기반의 통신망의 문제점인 지연시간, 데이터 처리 오버헤드 및 풍력 발전기간 데이터 전송의 공평성 문제를 해결하기 위하여 EPON(Ethernet Passive Optical Network) 기반의 통신망 구조를 제안하고 성능 평가를 수행한다. 제안한 구조는 OLT(Optical Line Terminal)를 중앙 제어 센터에 설치하고 해상의 풍력 발전기에 ONU(Optical Network Unit)를 설치하여 점 대 다점 통신망을 구성하는 토폴로지이다. EPON 기반 토폴로지는 수동소자를 사용함으로써 망 구성 비용이 저렴하고 관리가 용이하며 높은 신뢰성과 데이터 전송의 공평성을 보장할 수 있다. 제안한 통신망 구조의 성능을 평가하기 위하여 OPNET Modeler를 이용하여 IEC 61850 표준을 기반으로 한 풍력단지를 모델링한다. 시뮬레이션 결과는 기존 이더넷 기반의 통신망과 지연시간, 오버헤드 및 전송의 공평성 관점에서 비교 분석한다.

Keywords

References

  1. World Wind Energy Association, "World wind energy report 2010," Apr. 2011.
  2. Global Wind Energy Council, "Global wind statistics 2010," Feb. 2011.
  3. IEC 61400-25, "Communications for monitoring and control of wind power plants"
  4. S. Dutta, and T. J. Overbye, "A clustering based wind farm collector system cable layout design," in Proc. PECI, pp.1-6, Feb. 2011.
  5. IEC 61850, "Communication networks and system in substations"
  6. A. Raza, K. Ullah, S. Ahmed, S. Ahmed, H. S. Jang, and H. S. Yang, "Baseline efficiency in EPON based architecture to inter-network Substations," in Proc. IEEE CCC, pp.1-6, Feb. 2009.
  7. A. Raza, K. Ullah, S. Ahmed, S. Ahmed, H. S. Jang, H. S. Yang, "Gigabit ethernet based substation under IEC 61850 standard," in Proc IEEE CCC, pp.1-6, Feb. 2009.
  8. A. L. Pattener, "SCADA and communication networks for large scale offshore wind power systems," in Proc. RPG, pp.1-6, Sep. 2011.
  9. M. A. Ahmed, W. H. Yang, Y. C. Kim, "Simulation study of communication network for wind power farm," in Proc. ICTC, pp.706-709, Sep. 2011.
  10. A. L. Pattener, "SCADA and communication networks for large scale offshore wind power systems," in Proc. RPG, pp.1-6 Sep. 2011.
  11. J. P. Verhoef, P. J. Eecen, R. J. Nijdam, H. Korterink, and H. H. Scholtens, "WT-Bird : a low cost solution for detecting bird collisions", in Proc. ECN Publication, pp.1-46, Apr. 2004.
  12. M. A. Ahmed, and Y. C. Kim, "Two-tiered communication network architecture for standalone wind turbine," in Proc. KICS Winter Conf., pp. 51, Feb. 2012.