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KR100863672B1 - 배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법 - Google Patents

배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법 Download PDF

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KR100863672B1
KR100863672B1 KR1020060106918A KR20060106918A KR100863672B1 KR 100863672 B1 KR100863672 B1 KR 100863672B1 KR 1020060106918 A KR1020060106918 A KR 1020060106918A KR 20060106918 A KR20060106918 A KR 20060106918A KR 100863672 B1 KR100863672 B1 KR 100863672B1
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KR
South Korea
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signal
distribution
distribution automation
real
automation
Prior art date
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KR1020060106918A
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권성철
신창훈
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 한국 전력 사업소의 시험자 및 피시험자들이 실제 배전 자동화 시스템을 운영하기 전에 거의 실제의 배전 계통과 유사한 실시간 배전 계통 시뮬레이터를 이용하여 훈련할 수 있는 배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법은 시험자가 실시간 배전 계통 시뮬레이터를 통해 실제의 배전 계통에서 발생하는 가상 고장 신호를 생성하는 단계와; 상기 가상 고장 신호를 배전 자동화 시스템의 입력 신호에 맞게 변환하는 단계와; 상기 가상 고장 신호에 의한 배전 자동화 시스템의 고장 상태를 피시험자가 정상 상태로 조절하는 제어 신호를 생성하는 단계와; 상기 제어 신호를 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 입력 신호에 맞게 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법{TRAINING SIMULATOR OF DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM AND DRIVIG METHOD THERE OF}
도 1은 종래 배전 자동화 교육 및 훈련 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전 자동화 교육 및 훈련 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배전 자동화 교육ㆍ훈련 시스템의 구동 방법을 자세하게 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 배전 자동화 교육 시스템 110 : 실시간 배전 계통 시뮬레이터 120 : 배전 자동화 시스템 130 : 시그널 컨디셔닝 장치
146 : 배전 자동화 중앙제어시스템 148 : 리클로져
152 : 제1 단말 장치 154 : 제1 자동화용 개폐기
162 : 제2 단말 장치 164 : 제2 자동화용 개폐기
172,174 : 증폭기
본 발명은 배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 특히, 한국 전력 사업소의 시험자 및 피시험자들이 실제 배전 자동화 시스템을 운영하기 전에 거의 실제의 배전 계통과 유사한 실시간 배전 계통 시뮬레이터를 이용하여 훈련할 수 있는 배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
현재 한국 전력 공사의 종합 배전 자동화 시스템(TDAS)은 1999년부터 보급되기 시작하여 2006년 현재 67개 사업소에 설치되어 있고 자동화용 개폐기는 전국의 사업소에 1,295대 정도 보급되어 왔다. 향후 전국의 배전 사업소 전체에 보급될 예정이고, 자동화용 개폐기도 전체 개폐기의 50% 정도를 자동화할 계획에 있다.
그러나 한국 전력 공사에서는 배전 사업소의 교육 및 훈련을 위하여 중앙 교육원에 실험실 규모의 배전 자동화 시스템을 설치하여 교육중이나 단순히 자동화 시스템을 이용하여 원격 감시 및 제어를 목적으로 하고 있을 뿐 실제 계통에 대한 모의와 실제 계통 사고에 대한 운전원의 대응 등에 대한 교육은 이루어지지 않고 있다.
도 1은 종래에 한국 전력 공사의 시험자와 피시험자에게 교육하기 위한 시스템을 간략하게 도시한 도면이다. 배전 자동화 교육시스템은 단순히 배전 자동화 시스템 서버 선로에 설치되는 제1 및 제2 개폐기(54,64) 및 리클로져(48) 몇 개를 설치하여 피시험자가 기기제어 명령을 내리고, 이의 제어 결과를 받아보는 정도의 시스템 운영 교육에 그쳤다. 이에 따라, 실제 배전 계통 상황의 변화에 따른 어떠 한 훈련도 수행할 수 없는 훈련시스템이다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 한국 전력 사업소의 시험자 및 피시험자들이 실제 배전 자동화 시스템을 운영하기 전에 거의 실제의 배전 계통과 유사한 실시간 배전 계통 시뮬레이터를 이용하여 훈련할 수 있는 배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 따른 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법은 시험자가 실시간 배전 계통 시뮬레이터를 통해 실제의 배전 계통에서 발생하는 가상 고장 신호를 생성하는 단계와; 상기 가상 고장 신호를 배전 자동화 시스템의 입력 신호에 맞게 변환하는 단계와; 상기 가상 고장 신호에 의한 배전 자동화 시스템의 고장 상태를 피시험자가 정상 상태로 조절하는 제어 신호를 생성하는 단계와; 상기 제어 신호를 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 입력 신호에 맞게 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가상 고장 신호는 1선 지락고장과 3선 단락고장 등의 신호로 생성할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배전 자동화 시스템의 입력 신호는 아날로그 전류/전압 신호인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 피시험자가 맨-머신 인터페이스를 통해 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 입력 신호는 디지털 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배전 자동화 시스템은 실제의 배전 계통에서 발생하는 고장 상태의 가상 고장 신호를 생성하는 실시간 배전 계통 시뮬레이터와; 상기 가상 고장 신호를 정상 상태로 조절하는 제어 신호를 생성하고, 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터에 제어 신호를 공급해주는 배전 자동화 시스템과; 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터와 상기 배전 자동화 시스템의 신호를 각각의 입력 신호에 맞게 변환시켜주는 시그널 컨디셔닝 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 시그널 컨디셔닝 장치는 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 입력 신호는 디지털 신호로, 상기 배전 자동화 시스템의 입력 신호는 아날로그 전압/전류 신호로 신호의 레벨을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배전 자동화 시스템은 상기 배전 계통을 보호해주는 리클로져와; 상기 고장 상태 및 정상 상태에 따라 스위칭 역할을 하는 제1 및 제2 자동화용 개폐기와; 상기 고장 상태 및 정상 상태의 입력 신호를 상기 제1 및 제2 자동화용 개폐기의 입력 신호에 맞게 제공해주는 제1 및 제2 단말 장치와; 상기 정상 상태로 조절하는 상기 제어 신호를 생성하는 배전 자동화 중앙 제어 시스템을 포함하는 것 을 특징으로 한다.
한편,상기 피시험자가 맨-머신 인터페이스를 통해 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 이하, 첨주한 도면들을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 배전 자동화 교육 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 배전 자동화 교육 시스템(100)은 실제의 배전 계통에서 발생하는 가상 고장 신호를 생성하는 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)와, 가상 고장 신호에 따라 정상 상태로 조절하는 제어 신호를 생성하고 제어 신호를 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)에 공급하는 배전 자동화 시스템(120)과, 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)와 배전 자동화 시스템(120)의 신호를 변환시켜주는 시그널 컨디셔닝 장치(130)를 포함한다.
실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)는 실제의 배전 계통에서 동특성 및 과도 현상에 의해 발생할 수 있는 가상 고장 신호를 생성하여 배전 자동화 시스템(120)에 공급한다. 구체적으로, 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)는 가상 고장 신호를 배전 자동화 시스템(120)에 포함된 제1 및 제2 단말장치(152,162), 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164), 리클로져(148), 배전 자동화 중앙 제어 장치(146) 각각에 공급하여 임의의 고장 상태를 모의한다. 여기서, 가상 고장 신호는 전압, 전류, 고장 등의 신호를 포함한다. 또한, 실시간 배전 계통 시뮬레이터는 1선 지락고장 과 3선 단락고장 등의 고장 상황을 임의의 위치나 고장 지속 시간으로 만들 수 있다. 한편, 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)는 배전 자동화 시스템(120)을 통해 제어 신호를 공급받는다.
배전 자동화 시스템(120)은 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)에서 가상 고장 발생시 고장을 검출하고 그를 정상 상태로 조절할 수 있는 제어 신호를 생성한다. 여기서, 배전 자동화 시스템(120)은 리클로져(148), 제1 및 제2 단말 장치(152,162), 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164), 배전 자동화 중앙 제어 장치(146)를 포함한다.
리클로져(148)는 배전 선로를 보호해주는 보호 장치이다. 구체적으로, 배전 선로에 흐르는 전류를 감지하여 일정 전류이상 전류가 흐르면 선로에 이상이 생겼다고 판단해서 선로를 끊어 버리고, 바로 다시 선로로를 이어준다.
제1 및 제2 단말 장치(152,162)는 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)에서 임의의 고장 발생시 가상 고장 신호를 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164)의 입력 신호에 맞게 제1 및 제2 단말 장치(152,162)에 공급해준다. 다시 말하여, 제1 및 제2 단말 장치(152,162)는 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164)에 상태의 신호에 맞게 공급해주는 제공자 역할을 한다. 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164)는 제1 및 제2 단말 장치(152,162)에 제공받은 신호에 따라 선로의 개폐나 접속 상태를 변경하는 스위칭 역할을 한다.
또한, 제1 및 제2 단말 장치(152,162)는 배전 자동화 중앙 제어 시스템(146)에서 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164) 각각의 고장 상태에 따른 제어 신호를 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164)에 공급한다. 한편, 기기는 제1 및 제2 단말 장치(152,162)와 리클로져(148) 뿐만 아니라 현재 개발되어 현장 설치 계획 중인 다회로 차단기 혹은 새로 개선된 고장 표시기 등이 되면 이러한 기기의 모의 계통과 연계한 실계통과 유사한 연동 시험을 수행할 수 있다.
배전 자동화 중앙 제어 시스템(146)은 각 기기에서 공급된 신호에 따라 순차적으로 판독하여 그에 따라 제어하기 위한 논리 조작을 하는 공통 제어 장치이다. 구체적으로 배전 자동화 제어 시스템(146)은 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164), 리클로져(148) 각각에 따른 임의의 가상 고장 신호를 피시험자가 조절하여 각각에 따른 제어 신호를 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164), 리클로져(148)에 공급한다. 여기서, 배전 자동화 중앙 제어 시스템(146)은 신호를 수신 및 송신, 에러 감지 및 교정 등의 업무를 수행하는 전단 처리 장치(144)와, 수신된 신호의 제어 신호를 공급하는 배전 자동화 서버(142)를 포함한다.
한편, 배전 자동화 서버(142)는 피시험자가 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164), 리클로져(148) 각각의 임의의 고장 상태를 파악하고 그에 따른 제어 신호를 공급하기 위해 맨-머신 인터페이스(MMI)을 이용한다.
시그널 컨디셔닝 장치(130)는 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)와 배전 자동화 시스템 기기들 간의 아날로그 전압/전류 및 디지털 입력/출력의 신호 레벨을 조절한다. 구체적으로, 시그널 컨디셔닝 장치(130)는 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)에서 공급된 신호를 배전 자동화 시스템(120)의 기기들에 입력 신호에 맞게 신호 레벨을 조절해서 공급해준다. 그리고, 시그널 컨디셔닝 장치(130)는 배전 자 동화 시스템(120)의 기기에서 공급된 신호를 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)의 입력 신호에 맞게 신호 레벨을 조절해준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법을 자세하게 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 배전 자동화 교육 시스템(100)의 구동 방법은 시험자가 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)를 통해 실제의 배전 계통에서 발생하는 가상 고장 신호를 생성하는 단계와, 가상 고장 신호를 배전 자동화 시스템(120)의 기기들에 신호에 맞게 변환하는 단계와, 배전 자동화 시스템(120)을 통해 가상 고장 신호를 정상 상태로 조절하여 제어 신호를 생성하는 단계와, 제어 신호를 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)의 신호에 맞게 변환하는 단계와, 고장 상황에 대하여 임의의 위치나 고장을 지속적으로 변환하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 시험자는 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)를 통해 실제의 배전 계통에서 동특성 및 과도 현상에 의해 발생할 수 있는 임의의 고장을 모의하고 이에 따른 가상 고장 신호를 출력한다. 이때, 가상 고장 신호는 실시간으로 배전 자동화 시스템(120)에 포함된 제1 및 제2 단말 장치(152,162), 리클로져(148) 등에 공급되기 위해 시그널 컨디셔닝 장치(130)에 공급된다. 여기서, 가상 고장 신호는 배전 계통의 전압, 전류 신호를 실시간으로 출력한다.
다음으로, 시그널 컨디셔닝 장치(130)에 공급된 가상 고장 신호는 배전 자동화 시스템(120)으로 공급할 수 있는 신호로 변환한다. 구체적으로, 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)에서 임의의 고장을 모의한 가상 고장 신호는 아날로그 전압/ 전류 신호(170,176)로 증폭기(172,174)에 공급되어 증폭기(172,174)를 통해 제1 및 제2 단말 장치(152,162), 리클로져(148)에 공급된다. 즉, 배전 자동화 시스템(120)에 포함된 제1 및 제2 단말 장치(152,162), 리클로져(148) 각각에 3상으로 전압/전류 신호가 공급된다. 또한, 제1 및 제2 자동화용 개폐기(154,164)와 연결된 제1 및 제2 단말 장치(152,162) 및 리클로져(148) 각각의 고장 상태를 배전 자동화 중앙 제어 시스템(146)에 공급된다.
한편, 제1 단말 장치(152)는 제1 단말 장치(152)에 연결된 제1 자동화용 개폐기(154)의 입력 신호에 맞게 조절하여 가상 고장 신호인 아날로그 전압/전류를 공급한다. 제2 단말 장치(162)는 제2 단말 장치(162)에 연결된 제2 자동화용 개폐기(164)의 입력 신호에 맞게 조절하여 가상 고장 신호인 아날로그 전압/전류를 공급한다.
다음으로, 배전 자동화 중앙 제어 시스템(146)은 제1 및 제2 단말 장치(152,162)와 리클로져(148) 각각의 고장 상태를 정상 상태로 조절하는 제어 신호를 출력한다. 구체적으로, 배전 자동화 중앙 제어 시스템(146)으로 입력된 각각 기기들의 고장 상태가 맨-머신 인터페이스(MMI)를 통해 표시되어 피시험자가 모니터링을 할 수 있다. 피시험자는 맨-머신 인터페이스(MMI)를 통해 제1 및 제2 단말 장치(152,162)와 리클로져(148)의 고장 상태에 따라 제어 신호에 생성한 뒤, 이 제어 신호에 따라 개폐기를 스위칭한다.
다음으로, 제1 및 제2 단말 장치(152,162)와 리클로져(148) 각각의 제어 신호는 시그널 컨디셔닝 장치(130)에서 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)에 공급할 수 있는 신호로 변환한다. 구체적으로, 제어 신호에 따른 제1 및 제2 단말 장치(152,162), 리클로져(148)의 상태의 신호를 디지털 신호로 변환하여 실시간 배전 계통 시뮬레이터(110)에 공급한다. 따라서, 시험자는 피시험자를 통해 효과적인 결과 과정을 보여줬는지를 판단할 수 있게 된다. 한편, 시험자는 상술한 반복적인 단계를 통해서 다양한 고장 상황을 구현할 수 있다.
본 교육 시스템은 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 유연한 계통모의 방법을 이용하여 다양한 계통에 대한 모의를 하고, 이를 배전 자동화 시스템과 연계하여 훈련ㆍ시험함으로써 향후 분산 전원이 연계된 상황에서의 배전 자동화 시스템 운영 교육 및 훈련에도 사용될 수 있어 배전 계통 운영자의 계통 운영에 도움을 주어 운영에서 야기되는 다양한 오동작 사고를 줄이고, 실계통에서 직접할 수 없는 고장 발생이나 개발중인 양방향 리클로져 및 분산전원 단독운전 방지장치 등에 대한 시험 및 계통 영향 분석 등을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배전 자동화 교육 시스템 및 그의 구동 방법은 실제 계통에서 발생하는 1선 지락고장과 3선 단락고장 등의 고장에 대한 상황을 실시간 배전 계통 시뮬레이터, 개폐기, 단말 장치, 리클로져, 시그널 컨디셔닝 장치등을 이용함으로써 정확한 교육을 할 수 있다. 또한, 이러한 기기들의 동작하는 방법을 익힐 수 있다. 이에 따라, 다양한 배전 계통의 운전 상황에 따른 배전 계통 운영자의 대응 능력을 높여 배전 자동화 시스템의 효율적이고 안전한 운 전을 할 수 있어 배전 계통의 신뢰도를 높일 수 있다.
그리고, 본 발명은 자동화용 배전기기의 모의 계통 연동 시험을 통한 성능 검증을 통하여 배전기기 및 배전 자동화 소프트웨어의 개발에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 현재 배전 계통에서 활발히 설치되고 있는 태양광발전 및 풍력 발전 등의 다양한 분산 전원의 배전 계통 연계시의 배전 자동화 시스템 운영 및 새로운 배전기기의 성능 시험에 응용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해 할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 시험자가 실시간 배전 계통 시뮬레이터를 통해 실제의 배전 계통에서 발생하는 가상 고장 신호를 생성하는 단계와;
    상기 가상 고장 신호를 배전 자동화 시스템의 입력 신호에 맞게 변환하는 단계와;
    상기 가상 고장 신호에 의한 배전 자동화 시스템의 고장 상태를 피시험자가 정상 상태로 조절하는 제어 신호를 생성하는 단계와;
    상기 제어 신호를 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 입력 신호에 맞게 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상 고장 신호는 1선 지락고장과 3선 단락고장 등의 신호로 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배전 자동화 시스템의 입력 신호는 아날로그 전류/전압 신호인 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피시험자가 맨-머신 인터페이스를 통해 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 입력 신호는 디지털 신호인 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템의 구동 방법.
  6. 실제의 배전 계통에서 발생하는 고장 상태의 가상 고장 신호를 생성하는 실시간 배전 계통 시뮬레이터와;
    상기 가상 고장 신호를 정상 상태로 조절하는 제어 신호를 생성하고, 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터에 제어 신호를 공급해주는 배전 자동화 시스템과;
    상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터와 상기 배전 자동화 시스템의 신호를 각각의 입력 신호에 맞게 변환시켜주는 시그널 컨디셔닝 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시그널 컨디셔닝 장치는 상기 실시간 배전 계통 시뮬레이터의 입력 신호는 디지털 신호로, 상기 배전 자동화 시스템의 입력 신호는 아날로그 전압/전류 신호로 신호의 레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배전 자동화 시스템은
    상기 배전 계통을 보호해주는 리클로져와;
    상기 고장 상태 및 정상 상태에 따라 스위칭 역할을 하는 제1 및 제2 자동화용 개폐기와;
    상기 고장 상태 및 정상 상태의 입력 신호를 상기 제1 및 제2 자동화용 개폐기의 입력 신호에 맞게 제공해주는 제1 및 제2 단말 장치와;
    상기 정상 상태로 조절하는 상기 제어 신호를 생성하는 배전 자동화 중앙 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    피시험자가 맨-머신 인터페이스를 통해 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 교육 시스템.
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