IEEE 1547-2018은 분산전원이 무엇을 할 수 있어야 하는지를 정한 표준이다. 그 8부에서 보았듯 표준은 시험 방법을 별도 문서에 맡겼고, 그 문서가 2020년에 나온 IEEE 1547.1-2020이다. 앞 표준이 '요구'라면 이 표준은 '증명'이다. 어떤 장비로 어떤 파형을 넣고 무엇을 재어 어떤 기준으로 합격을 판정하는지, 시료는 몇 개를 어떤 순서로 시험하는지, 결과는 어떤 형식으로 남기는지가 282쪽에 걸쳐 적혀 있다. 이 연재는 그 표준을 7편으로 나누어 풀어 쓴다.
1부는 시험 표준 전체에 걸쳐 적용되는 규칙을 다룬다. 요지는 이렇다. 1547.1-2020은 검증을 형식시험, 생산시험, 설계·설치 평가, 커미셔닝, 정기 시험의 다섯 단계로 나누어 앞 표준 11절에 대응시키고, 제어 기능의 합격 판정에 '측정 정확도의 1.5배'라는 통일된 여유를 두며, 모든 형식시험 결과를 기계가 읽을 수 있는 표준 이름 체계의 CSV 파일로 남기게 한다. 이 세 가지 공통 규칙이 2부 이후의 개별 시험 절차를 떠받친다.
1.1절은 이 표준이 DER의 IEEE 1547 적합성을 검증하는 시험과 절차를 제공한다고 밝힌다. DER는 모든 기능을 갖춘 단일 장치일 수도 있고 각각 제한된 기능을 가진 부품의 조립체일 수도 있으며, 제한된 기능의 부품은 그 기능에 대해 시험받아야 한다. 적합성은 형식·생산·커미셔닝 시험과 설계·설치 평가의 조합으로 확립되고, 정기 시험이 필요할 수 있다. 부록 A는 시험 신호와 램프 함수를 정한 규범 부록이고, 부록 B는 별도 문서인 결과 보고 서식의 위치를 안내하며, 부록 C~J는 정보용이다.
1.2절의 범위는 DER를 전력계통에 연계하는 장비와 시스템의 연계·상호운용 기능이 개정·정정·보완된 IEEE 1547에 적합함을 확인하기 위해 수행해야 하는 형식·생산·커미셔닝·정기 시험과 평가다. 1.3절의 목적은 반복 가능한 결과와 다양한 DER 기술·기능을 수용하는 유연성을 함께 갖춘 표준화된 절차다. 1.4절의 한계는 두 가지다. 제품 안전 시험은 다루지 않는다. 인증 절차를 정의하지 않지만 이 시험을 인증 절차의 일부로 쓸 수 있다. 각주 2는 미국에서 인버터 기반 DER가 IEEE 1547을 직접 참조하고 1547.1의 시험 절차 적용을 요구하는 UL 1741로 승인되는 것이 통례이며, 형식시험은 대개 국가공인시험기관(NRTL)이 수행하고 DER는 1547.1 형식시험 통과를 뜻하는 UL 1741 적합으로 승인된다고 설명한다.
1.5절은 적합성 검토의 한계를 미리 인정한다. 이 표준의 시험과 절차는 합리적인 시험 범위를 제공하지만 IEEE 1547의 모든 측면을 예상하고 다룰 수는 없고, 예상하지 못한 시나리오가 있을 수 있다. IEEE 1547의 요구는 현장에서 운전 수명 내내 적용되므로, 형식시험과 커미셔닝 시험이 현장의 정확한 성능을 예측하지 못할 수 있다. 시험 표준이 자신의 한계를 첫 절에 적어 둔 것은 인증서를 절대적 보증으로 읽지 말라는 경고다.
2절의 규범 참조 문서는 1547-2018보다 늘었다. 통신 시험을 위해 DNP3 응용 노트 AN2018-001(DER 통신용 DNP3 프로파일), IEEE 1815-2012, IEEE 2030.5-2018, 2019년 7월 15일자 SunSpec DER 정보 모델 규격이 들어왔다. 고장전류 시험을 위해 IEEE C37.04-2018과 C37.09-2018(고압 차단기), C37.60(재폐로기), IEC/IEEE 62271-37-013(발전기 차단기)이, 오실로그래프 자료 형식을 위해 IEEE C37.111/IEC 60255-24(COMTRADE)와 IEEE 1159.3(PQDIF)이, 회전기 파라미터 시험을 위해 IEEE 112(유도기)와 IEEE 115(동기기), IEEE 421.5(여자 시스템 모델)가 참조된다. IEC 61000-3-6(왜곡 설비의 배출 한계), IEEE C37.90.1·C37.90.2(계전기 서지·전자파), C62.41.2·C62.45(저압 서지), C62.92.1·C62.92.6(중성점 접지)도 있다.
3절은 1547-2018의 정의를 별표로 표시해 그대로 옮기고, 시험에 필요한 용어를 더한다. 그 가운데 뒤의 연재에서 반복되는 것을 아래 표에 모았다.
| 용어 | 뜻 |
|---|---|
| 교류 시험 전원(ac test source) | DER 시험을 위해 사업자 전원을 흉내 내는 전압·주파수 시험 장비의 조립체. 적절한 경우 실제 Area EPS를 쓸 수 있다 |
| 시험 대상 장비(EUT, equipment under test) | 시험받는 장비. DER 장치, DER 시스템, 부품 어느 것이든 될 수 있다 |
| DER 장치(DER unit) | 보조 DER 장치 없이 IEEE 1547을 만족하는 완전 적합 DER |
| DER 시스템(DER system) | DER 장치와 보조 장치로 이루어져 시스템으로 형식시험되고 제조사 지침대로 설치되어 전체로서 완전 적합인 시스템 |
| DER 조합(DER composite) | 부분 적합 부품과 보조 장치로 이루어져 상세 설계 평가, 설치 평가, 커미셔닝 시험으로 완전 적합을 판정해야 하는 시스템 |
| 설계 평가 / 설치 평가 | 연계 심사 중의 탁상 검토(대개 장비 납품·설치 전) / 커미셔닝 시점의 준공 검증. 둘을 합쳐 DER 평가라 한다 |
| 검출 시간(detection time) | 이상 시작부터 차단 장치를 제어하는 장치·기능의 상태 변화까지의 최소 시간. 처리 시간과 같은 뜻 |
| 최소 요구 정확도(MRA) | 1547-2018 표 3의 정상 상태 최소 측정·계산 정확도 |
| 다상(multiphase) | 별도 변압기나 3상 변압기에서 나온 2상 이상. 120/240 V 분상 계통은 단상 변압기 하나에서 나오므로 다상이 아니다 |
| 시험 대상 파라미터(PUT) | 시험에서 바꾸는 파라미터(전압, 주파수, 전력 등) |
| 신호 주입 시험 | EUT의 감지 단자에 신호를 넣는 방법. 1차 주입과 2차 주입이 있다 |
| 시험기관(testing agency) | 형식시험을 수행하고 생산시험 프로그램을 감독하는 시험·검증 기관. 미국에서는 NRTL일 수 있다 |
| 플랜트 제어기 | DER 시스템·조합의 DER 장치와 보조 장치를 관리·지령하고 측정·상태 정보를 모으는 제어 시스템. 상호운용 인터페이스 역할을 하거나 1547 제어 기능을 수행할 수 있다 |
표 1. 3.1절의 시험 용어.
4.1절은 시험 절차의 실행이 적절한 안전 절차와 예방 조치에 따라야 한다는 문장으로 시작한 뒤, 1547-2018 11절이 정한 단계에 시험을 대응시킨다.
DER 형식의 시료 하나 이상이 먼저 형식시험(5절)과 상호운용성 시험(6절)을 통과해야 하고, 형식시험으로 합리적으로 검증할 수 없는 기준은 DER 평가와 커미셔닝 시험 같은 다른 수단으로 검증한다. 형식시험 기관은 부분 적합 조건을 포함해 4.5의 방식으로 결과를 보고해야 한다. 각 DER 장치와 보조 장치는 해당하는 생산시험(7절)을 모두 통과해야 한다. 시험기관의 결과 보고서와 제조사 지침은 설치 뒤 어떤 추가 시험이 필요한지 정하는 설계 평가(8절)에 쓰이고, 설계 평가는 형식시험으로 충족되지 않은 1547의 모든 요구가 시뮬레이션·계산 같은 적절한 수단이나 설치 평가·커미셔닝으로 충족되도록 해야 한다. 설치 평가와 커미셔닝은 설계 평가 결과, 제조사 지침, 연계 요건이 요구하는 대로 자격 있는 인력이 현장에서 수행하고, 정기 시험은 사업자와 DER 운영자의 상호 합의로 현장에서 수행한다(9절).
4.1절의 주는 설계·설치 평가와 커미셔닝의 요구가 RPA와 형식시험에 없던 보조 장치의 유무에 따라 달라지고, 8절과 9절의 절차가 설치와 사업자 절차의 폭넓은 다양성을 수용하기 위해 형식·생산 시험보다 의도적으로 덜 규범적이라고 밝힌다. 시험기관과 제조사가 합의하면 여러 시험을 하나로 합칠 수 있으나, 합친 시험이 개별 시험의 모든 요구를 만족해야 하고 4.7의 순서 요구도 지켜야 한다.
시험 결과는 EUT가 이 절이 정한 허용 오차 안에서 1547의 요구를 만족함을 검증해야 한다. 형식시험에서 달리 정하지 않는 한 DER 성능은 1547-2018 표 3의 정상 상태 최소 요구 측정 정확도(MRA)의 150퍼센트 안이어야 한다. 각주 9가 그 논리를 설명한다. DER의 제어 성능은 DER가 잴 수 있는 것보다 정확할 수 없으므로 MRA의 100퍼센트 안에서 제어하라고 요구할 수 없고, 150퍼센트 기준은 측정 불확도(MRA)와 제어 불확도를 함께 허용한 값이다. 과도 측정 요구도 만족해야 하지만 형식시험 기준 계산에는 쓰지 않는다.
측정 입력 X에 응답해 출력 Y를 조절하는 제어 기능(volt-var, volt-watt, watt-var, 주파수 드룹)에는 식 (1)이 적용된다. 시험소가 잰 출력 Ymeas는 Ymin 이상 Ymax 이하여야 하며, Ymin = Y(Xmeas + 1.5·MRA(X)) − 1.5·MRA(Y), Ymax = Y(Xmeas − 1.5·MRA(X)) + 1.5·MRA(Y)다. Y(X)는 1547이 정의한 목표 특성 함수이고 Xmeas는 시험소가 잰 입력이다. 각주 12·13은 이 식이 해당 기능들의 합리적 구현이 모두 단조 감소한다는 사실을 이용한다고 밝힌다. 해당 형식시험 조항에 명시된 경우에는 다른 검증 방법도 허용된다.
부록 C는 카테고리 B 기본 volt-var 곡선으로 예를 든다. 전압의 MRA는 공칭의 1퍼센트, 무효전력의 MRA는 정격 피상전력의 5퍼센트이므로, Qmax는 곡선을 오른쪽으로 0.015 p.u.만큼, 위로 0.075 p.u.만큼 옮긴 곡선이고 Qmin은 반대 방향으로 옮긴 곡선이다. 부록의 식은 불감대가 평평하다고(Q2 = Q3) 가정하는데, 1547이 요구하는 것은 아니지만 5절에서 시험하는 곡선은 모두 그렇다. volt-watt에서는 상한만 적용된다. volt-watt 모드에서 EUT 유효전력의 하한은 없기 때문이다. 이 식의 뜻은 정격 10 kVA 인버터의 volt-var 시험에서 무효전력이 목표에서 ±0.75 kvar까지 벗어나도, 그리고 전압 측정이 ±1.5 V(120 V 기준)만큼 어긋나 생긴 편차까지도 합격이라는 뜻이다.
4.3절은 EUT 제조사가 환경 조건의 범위를 명시하고 시험을 그 안에서 하라고 한다. 4.4절은 제조사가 시험자에게 설치·사용 지침, 응용 노트, 매뉴얼 등 올바른 설치에 필요한 문서와, 합격 기준의 규격 한계 정의를 담은 기능 설명을 제공하고 시험 보고서에 적도록 요구한다. 외부 장치나 특수 접속 요구(망 임피던스, 부담, 차폐 케이블, 최대 케이블 길이, 필터)는 근거와 함께 명시해야 하고, 시험 결과에 영향을 줄 수 있는 보조 장비 목록도 제공해야 한다. EUT가 DER 시스템이면 제조사 지침에 필수·선택 부품, PCC와 각 부품 PoC 사이의 최대 허용 임피던스 또는 전압 상승, 허용 토폴로지(방사상, 데이지체인 등), 시스템 안의 변압기·통신 부품·계측 변환기·케이블 요구가 있어야 하며, 시험기관은 허용 구성 범위 안에서 PCC-PoC 전압 변화, 시스템 안의 무효전력 손실, 통신 지연이 적합성에 미치는 영향을 고려해야 한다.
4.5절은 이 표준에서 가장 실무적인 절이다. 4.5.2의 목적 설명에 따르면 1547-2018이 기능을 크게 넓혔으므로 검증할 파라미터와 설정의 수가 크게 늘었고, 사업자 보호장치와의 협조 요구는 DER 성능 능력의 상세한 지식을 필요로 하며, 보급률이 오를수록 사업자는 연계 심사의 DER 평가에서 그 정보를 써야 한다. 자료의 양과 중요성 때문에 성능 자료를 평가된 능력이 드러나게 요약하고 표준화된 형식으로 제시하는 것이 필수가 되었다. 표준 형식은 당사자 간 정보 교환을 쉽게 하고, 교환 중 오류 가능성을 줄이며, 자동화된 DER 평가를 가능하게 하고, 결과를 시험기관까지 추적할 수 있게 한다.
보고 요구(4.5.3)는 시험기관이 수행·감독한 대표 시료의 형식시험, 시험기관이 정기 점검하는 제조 시점의 생산시험, 사업자나 AGIR가 정한 커미셔닝 시험에 적용된다. 설치 평가와 정기 시험은 8절·9절의 요구를 만족하는 상호 합의 형식이면 된다. 형식시험 요약 보고서는 시험기관이 만들고 제조사가 보관하며, 1547-2018 표 28의 명판 정보와 평가된 모든 기능(허용 범위 안의 조정 범위 포함)을 담아야 한다. 각주 14는 1547이 금지하지 않는 한 허용 범위 밖의 설정도 추가 능력 입증을 위해 시험할 수 있다고 한다. 생산시험 결과는 요청 시 제조사가 제공하고 모델·일련번호를 포함한다. 커미셔닝 요약 보고서는 자격 있는 개인이나 기관이 발행해 사업자에게 제공하며, 보안 PDF 또는 합의된 형식이다. 현장에 적용된 설정의 검증 보고서는 설치자·제조사·자격 기관이 발행할 수 있고 보안 PDF나 CSV로 제공한다.
4.5.4의 자료 형식은 둘이다. 서술 결과는 보안 PDF, 표 형식 결과는 SHA-256 해시 체크섬을 포함한 CSV다. PDF 요약 파일은 관련 CSV 파일명과 해시, 그리고 1547-2018 11.4.2의 오실로그래프 자료처럼 적합성 입증에 필요한 다른 파일의 이름과 체크섬을 참조해야 한다. 오실로그래프 자료는 COMTRADE 또는 PQDIF 형식이어야 하고 각 시험이 정한 표본화율, 정확도, 사건 전후 캡처 요구를 만족해야 한다.
CSV의 각 레코드는 '파라미터 이름-자료 맥락-자료 형식-선택 수식어, 값, 단위, 줄바꿈'의 형식이다. 파라미터 이름은 대문자, 숫자, 밑줄, 하이픈으로 쓰며 밑줄은 한 개념 안의 가독성을 위해, 하이픈은 맥락·형식·수식어 구간을 나누기 위해 쓴다. 값이 여러 요소이면 하이픈으로 구분한다. 부록 B의 표는 1547-2018 표 28~40의 파라미터 이름을 이 이름 체계로 대응시킨다. 예를 들어 역률 1에서의 유효전력 정격은 NP_P_MAX, 이상 운전 카테고리는 NP_ABNORMAL_OP_CAT, volt-var 곡선의 V1은 QV_CURVE_V1, 진입 지연은 ES_DELAY다.
| 자료 맥락 코드 | 뜻 | 누가 쓰는가 |
|---|---|---|
| TR (Technical Range) | 평가 범위를 넘을 수 있는 DER 장치의 기술적 능력 | EUT 제조사(범위 밖, 예시) |
| ER (Evaluated Range) | 시험기관이 평가한 성능 범위 | 시험기관(이 표준의 대상) |
| SR (Specified Range) | 1547의 허용 범위와 다른 사업자 지정 범위 | 사업자(범위 밖, 예외적 경우만) |
| SS (Specified Settings) | 사업자나 AGIR가 지정한 설정 | 사업자·AGIR(범위 밖) |
| AS (Applied Setting) | DER에 적용된 설정. 커미셔닝 시점이나 이후 변경 시 보고 | 설치자·제조사 |
| MIN / MAX (자료 형식) | 조정 범위 또는 평가 범위의 최소·최대값 |
표 2. 자료 맥락과 자료 형식 코드(4.5.5.2). TR·SS·SR·Other는 1547.1의 범위 밖이지만 연계 절차에서 쓰는 자료의 표준화 교환 방법을 보이기 위해 포함되었다(각주 15). 각주 16은 허용 범위와 다른 범위를 예외적 경우가 아니면 지정하지 말고, 그런 경우는 표준 개정을 위해 후원 기관에 보고하라고 한다.
| 단위 약어 | 뜻 | 단위 약어 | 뜻 |
|---|---|---|---|
| V, V p.u. | 볼트(직류), p.u. 전압(교류) | kVA | 피상전력 |
| A | 암페어(교류 또는 직류) | P p.u. | p.u. 유효전력 |
| Hz | 주파수 | var p.u. | p.u. 무효전력 |
| s | 초 | PF | 역률(주입 또는 흡수) |
| Text | 문자열 | S | 무효 서셉턴스(지멘스) |
| Ohms | 저항 또는 리액턴스 |
표 3. 단위 약어(표 1). p.u. 값은 EUT의 명판 값을 기준으로 한다.
4.5.5.2 끝의 주는 이 이름 체계가 형식시험 결과 보고에 범위가 한정되지만, 사업자 요구 문서의 명세, 배전·송전 계획과 보호를 위한 DER 모델링 같은 다른 용도의 표준화 교환에 관심을 보인 이해관계자가 많았고, 자료 출처와 선택 수식어 필드가 그런 용도를 허용한다고 적는다. 4.5.6의 추적성은 형식시험 요약 보고서에 시험기관의 이름과 주소, 관련 적합 인증서나 보고서 번호, 발행일, 발행 책임자 이름을 요구한다.
4.6.1은 교류 시험 전원의 요구다. 개별 시험 절차에서 달리 정하지 않는 한 다음을 만족해야 한다.
| 항목 | 요구 |
|---|---|
| 능력 | EUT 제조사가 밝힌 성능을 확인할 수 있어야 한다 |
| 전압 고조파 | EUT를 연결해 정격에서 정상 운전할 때 총고조파왜곡(THD) 3.0% 미만 |
| 정상 상태 전압 변동 | 설정 전압에서 공칭의 ±1%(0.01 p.u.) 이내 |
| 정상 상태 주파수 변동 | 시험이 요구하지 않는 한 0.1 Hz 이내 |
| 분해능·변화율 | 각 시험의 프로파일을 만들 수 있는 전압·주파수 제어 분해능과 변화율. 시험기관은 EUT 전압 감지점에서 잰 프로파일이 시험 요구를 만족하는지 확인해야 한다 |
| 상·중성선 | EUT와 호환. 중성선이 있는 다상 전원은 상-중성점 전압이 공칭 ±3%, 위상 변위 ±3° 안에서 평형. 중성선이 없으면 상간 전압 ±3%. 3상 전원의 역상 전압 1.5% 미만 |
| 부하 뱅크 | 전력을 흡수하지 못하는 전원을 쓸 때 등 부하 뱅크를 포함할 수 있다 |
표 4. 교류 시험 전원 요구(4.6.1).
신호 주입 방법을 쓰면 주입 전압 신호가 주입 수준에 맞게 이 요구를 만족해야 하고, 보고서에 어느 시험이 신호 주입을 썼는지와 그 근거를 적어야 한다. 생산·커미셔닝 시험에서는 위 요구를 모두 만족하기 어려울 수 있으므로 생산시험은 제조사와 시험기관이, 커미셔닝은 사업자와 DER 운영자(또는 대리인)가 수용할 수 있는 요구를 정한다. IEEE 4(고전압 시험 기법)의 범위에 드는 시험·EUT에서 충돌이 있으면 1547.1이 우선한다.
4.6.2는 모의 DER 입력 전원이다. 시험기관과 제조사가 두 조건에 동의하면 원동기나 입력 에너지원을 대체 하드웨어로 흉내 낼 수 있다. 모의 시스템이 시험과 관련된 모든 시간 규모에서 실제 원동기·에너지원의 동특성을 충분히 담아내야 하고, 제어 전원·펌프 같은 DER 보조 시스템을 포함해 시험 수행 능력에 영향을 줄 수 있는 취약점이 제대로 담겨야 한다. 각주 18은 태양광 인버터를 실제 어레이나 어레이 시뮬레이터로, 배터리 인버터를 실제 배터리나 동적 배터리 에뮬레이터로 시험하라는 요구가 아니며 직류 전압원으로 충분할 수 있다고 하고, 보조 시스템은 특히 지속운전 시험에서 우려된다고 적는다.
4.6.3은 측정 시스템이다. 시험 시스템의 측정 불확도는 1547-2018 표 3의 정상 상태 최소 요구 DER 측정 정확도의 0.5배 이하여야 한다. 전압이라면 0.5퍼센트, 무효전력이라면 정격의 2.5퍼센트다. 주파수 측정 불확도는 표본화된 파형 자료의 후처리로 달성할 수 있다. 각주 19는 표준 작성 당시 통상의 측정 장비가 주파수 불확도 요구를 만족하지 못하는 경우가 많아, 장비 갱신이 바람직하지만 만족할 수 없는 요구를 만들지 않기 위해 후처리를 허용했다고 밝힌다. 측정 장비는 각 시험의 판정 기준을 확인할 수 있어야 하고 유효한(만료되지 않은) 추적 가능한 교정을 받아야 한다. 표본화율은 관심 고조파와 과도를 포함한 측정 신호 주파수의 2배 이상이어야 하고 필터링이 신호의 정확한 포착을 제한해서는 안 된다. 달리 정하지 않으면 적용 전압은 1547대로 직전 기본파 주기의 실효값이다.
형식시험 중 표 2의 특정 시험 묶음은 같은 EUT 시료로, 정해진 순서 제한 아래 실행해야 한다. 한 시험이 같은 묶음의 다른 시험에 미치는 영향을 평가하기 위해서다.
온도 안정성과 연계 무결성 시험은 다른 시료로 나누어 할 수 있지만, 각 시료에 전압 트립 시험의 30퍼센트 이상과 주파수 트립 시험의 30퍼센트 이상을 실행해야 한다. 각주 21은 그 취지를 설명한다. 트립 시험의 상당 부분이 온도 시험을 거친 시료와 연계 무결성 시험을 거친 시료 각각에서 수행되게 하되, 한 시료가 둘 다 거치도록 요구하지는 않는다. 온도 시험용 시료는 온도 센서를 삽입하기 위해 개조될 수 있어 연계 무결성 시험을 견디는 능력이 손상될 수 있기 때문이다.
형식시험에 쓰는 모든 시료는 동일한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어여야 한다. 시험기관은 모든 EUT의 일련번호, 하드웨어 모델 번호, 제어 보드 조립 버전, 소프트웨어·펌웨어 버전, 그 밖의 식별자를 기록·보고하고, 일련번호 외의 모든 식별자가 동일함을 검증해야 한다. 시험 실패로 DER를 개조하면 시험기관이 개조의 성격에 따라 이전 시험의 일부 또는 전부를 다시 할지 정한다. 같은 묶음, 다른 묶음, 표 2에 없는 시험 어느 것에도 해당할 수 있다.
4.8절은 의도적 단독운전이 가능한 DER와 장치를 다룬다. 시험은 제조사가 섬 운전용으로 명시한 확장 범위를 포함해야 하고, 확장 범위의 값은 1547-2018 8.2.7을 따라야 한다. 제조사는 그 장치가 1547-2018 8.2.8의 어느 섬 카테고리에 속하는지 명시해야 하며 둘 이상에 속할 수 있다. 보고서는 시험한 설정 범위를 적는다. 섬 운전으로 들어가고 나오는 전환 중 Area EPS 섬은 1547-2018 8.2.4~8.2.6을 따라야 한다.
부록 A는 규범 부록이다. 부족·과전압, 부족·과주파수, 역전력·최소 수입 전력 시험에서 쓰는 램프·계단 시험 신호를 정한다. 예시는 고값 쪽의 양의 램프·계단이며 저값 쪽은 부호가 반대다.
A.2는 시간 용어를 정의한다. 검출 시간은 8~16 ms 정도이고, 조정 가능 시간 지연은 0에서 수 초, 개재 장치 시간은 전자기계식 보조 계전기가 있을 때 8~16 ms 정도, 차단 장치 시간은 차단기의 트립 코일 동작과 아크 소호 시간으로 반 주기에서 수 주기이며 인버터는 브리지 점호를 멈추는 데 시간이 거의 걸리지 않는다. 클리어링 시간은 이 넷의 합이고 1547의 규범 요구는 클리어링 시간 기준이다. 트립 시간은 측정 파라미터가 트립 한계를 넘은 첫 반주기의 앞 영점부터 EUT가 요구대로 응답할 때까지의 구간으로, 보호 기능의 시간 지연을 포함하며 장비에 따라 클리어링 시간의 일부이거나 같다.
A.3의 계단 변화 시험 신호는 보호 파라미터의 클리어링 시간 설정 정확도를 재는 데 쓴다. 시험 대상 파라미터만 식 p(t) = A·u(t − tb') + Pb로 바꾸고 나머지는 공칭으로 둔다. u는 단위 계단 함수이고 Pb는 시작점이다. 각주 156~158에 따르면 스케일 A는 최종값 PU가 트립점 PT의 110퍼센트 이상(저값 시험은 90퍼센트 이하)이 되도록, 주파수 시험은 101퍼센트 이상(99퍼센트 이하)이 되도록 고르고, 시작점 Pb는 트립점의 10퍼센트 이내이되 넘지 않아야 한다. 그림 A.2의 주는 전압이 대상이면 상승 시간을 가능한 한 빠르게 하되 2주기를 넘지 않게 하고, 유지 시간 th를 트립 시간 설정의 100퍼센트에 시간 MRA의 200퍼센트를 더한 값 이상으로 하며, 클리어링 시간을 t0에서 tc까지 재라고 한다. 계단 함수가 EUT의 설계나 설정과 충돌하면 제조사와 시험기관이 합의한 대체 방법을 쓸 수 있다.
A.4의 변화율 제한 계단 함수는 주파수 트립 설정의 거동을 재는 데 쓴다. 변화율을 제한하는 이유는 ROCOF 때문에 의도치 않게 트립하는 것을 피하기 위해서다. 그림 A.3의 주에 따르면 주파수가 대상일 때 첫 기울기 (a)는 5.5.5의 ROCOF 요구 적합을 보이기 위해 ROCOF 한계 이상이어야 하고, 둘째 기울기 (b)는 ROCOF 한계 이하이거나 그보다 크면 EUT가 입증한 ROCOF 능력 안이어야 한다. 유지 시간 요구는 A.3과 같다.
A.5와 A.6은 역전력 또는 최소 수입 전력 보호의 크기와 시간 시험 신호다. 크기 시험은 전압을 공칭으로 두고 전류만 램프 i(t) = m·r(t − t0) + Ib로 올리며, 기울기 m은 0.5·a를 2·z로 나눈 값이다. a는 제조사가 밝힌 그 보호 파라미터의 정확도(MRA)이고 z는 클리어링 시간 설정에 제조사가 밝힌 검출 시간을 더한 값이다. 유지 시간은 클리어링 시간 설정의 2배 이상이다. 각주 162는 전압이 공칭이고 전압·전류 위상차가 180도이므로 역전력 트립 크기가 전류 신호 크기의 함수가 되고, 역률이 측정 정확도에 영향을 주면 시험 설계가 여러 역률을 수용해야 한다고 적는다. 시간 시험은 전류를 계단으로 바꾸며 최종값이 트립 크기의 110퍼센트 이상이어야 하고, 상승 시간은 1주기와 클리어링 시간 설정의 1퍼센트 가운데 큰 쪽보다 짧아야 한다.
5.1절의 일반 규칙은 8부에서 본 1547-2018 11.2.2를 되풀이하되 두 가지를 더한다. 제품군 안에서 형식시험 결과를 50~200퍼센트 정격에 적용하는 규칙에는 예외가 있어, 5.17(과전압 기여)과 5.18(고장전류)은 제조사와 시험기관이 한 구성원이 최대 지속 고장전류 관점에서 전체를 대표한다고 합의하지 않는 한 제품군의 각 구성원을 시험해야 한다. 기술적 이유로 정해진 시험 방식을 쓸 수 없으면 같은 측정을 같은 정확도로 하는 대체 방식을 합의로 쓸 수 있고, 그 내용과 이유를 보고서에 적어야 한다. 신호 주입은 해당 조항이 명시적으로 허용할 때만 쓸 수 있다. 여러 시험이 EUT를 정격의 33, 66, 100퍼센트 같은 이산 출력 수준에서 운전하게 하는데, 시험 대상 파라미터의 성능에 영향을 주지 않는 한 EUT를 조정하거나 입력 전원의 출력을 제한해 그 수준을 만들 수 있다. 제조사가 EUT와 RPA 사이에 변압기를 요구하면 여러 형식시험에서 변압기를 EUT의 일부로 포함해야 하고, 허용된 변압기 결선이 여럿이면 각 결선으로 반복하며, 권수비는 편한 값을 쓰되 임피던스와 결선은 제조사 규격대로여야 한다.
5.2절은 1547-2018 4.7의 응답 우선순위 시험이 5.4, 5.5, 5.10, 5.13, 5.16의 시험에 들어 있다고 밝힌다. 5.3절의 온도 안정성 시험은 EUT가 제조사가 명시한 운전 온도 범위 전체에서 1547-2018 표 3의 측정 정확도를 유지하는지 검증한다. DER 장비의 종류가 다양해 단일 절차를 정할 수 없으므로 기능 시험 절차는 제조사와 시험기관이 합의하되, 크기와 시간의 최소 요구 측정 정확도 안에서 동작함을 확인해야 한다.
| 단계 | 내용 |
|---|---|
| 시료 준비 | 보호·감시·측정·제어 기능을 나머지 DER에서 분리해도 기능에 영향이 없으면 나머지를 뺄 수 있다. 다만 제조사는 완전한 DER가 온도 범위 전체에서 수용 가능하게 동작한다는 실질적 정보를 제공해야 하고, 일부만 시험하면 그 부분이 DER의 최대·최소 운전 온도에서 겪을 온도로 시험한다 |
| 온도 안정 | 챔버 온도에서 최소 2.5시간 뒤, 30분 간격의 세 번 연속 측정이 고온 시험에서는 최대 온도 이상, 저온 시험에서는 최소 온도 이하일 때 안정으로 본다. 최저 온도점에서는 안정될 때까지 장비를 비가압 상태로 둔다 |
| a) 온도 선택 | EUT 규격의 최소·최대 운전 온도 두 점 |
| b) 측정 항목 | 전압, 유효전력, 무효전력, 주파수. 추가로 고온 끝에서 클리어링 시간 시험, 저온 끝에서 진입 시험을 해 시간 측정 정확도를 확인 |
| c), d) 실행 | 각 온도점에서 b)의 각 시험을 총 5회 반복하고 기록 |
| 판정 | 트립과 진입 기능이 온도 범위 전체에서 올바르게 동작해야 한다. 최대·최소 온도에서 DER가 보고한 전압·주파수·유효·무효전력의 정상 상태 값이 외부 측정값 ± 각 MRA 안이어야 한다 |
표 5. 온도 안정성 시험의 절차와 판정(5.3.3, 5.3.4).
5.3.5의 주석은 실무 조언이다. 완전한 EUT로 온도 시험을 하는 것이 불필요하거나 불가능할 수 있으므로 제조사 권고에 따라 측정·제어 부품만 시험할 수 있고, 이때 1차 신호 주입을 쓰거나 센서의 최악 불확도를 기준에 반영해야 한다. 챔버 문을 여는 것을 최소화하고, 특히 저온에서는 문을 열면 즉시 결로가 생길 수 있다. 고온 시험에는 외함을 포함해 외함으로 인한 추가 온도 상승을 반영하고, 불가능하면 주위 온도를 EUT 내부 운전 온도를 대표하는 수준까지 올린다. 반대로 외함은 내부 발열 때문에 최저 온도 도달을 막을 수 있으므로 원하는 저온에 이를 때까지 가압하지 않거나 온도를 더 낮춘다. 저온 시험을 먼저 하는 것이 권장되는데, 데워진 챔버를 식히는 데 훨씬 오래 걸리기 때문이다.
부록 I는 3부 이후의 제어 기능 시험을 읽을 때 필요한 배경이다. DER는 자기가 붙은 교류 전원의 시험 전압에 영향을 준다. 이 영향은 이상적 전압원과 DER 사이의 직렬 임피던스 Z로 모델링할 수 있고, Z는 시험 전원 임피던스와 전원-DER 사이 임피던스를 합쳐 DER 단자에서 본 총 임피던스다. DER가 전류를 더 주입하면 Z에 걸리는 전압이 커지고, 단자 전압은 그 전압 변화와 이상 전원 전압의 합이다. 순저항 임피던스라면 출력 전류가 늘수록 단자 전압이 오른다.
전압 조정 기능이 켜지면 DER는 단자 전압을 재어 전류를 조절하므로 단자 전압이 되먹임 루프가 되는 폐루프 시스템이 만들어진다. 부록은 volt-var 특성, 1차 지연으로 근사한 시간 응답, 피상전력에서 전류로의 변환, 선로 임피던스로 이루어진 블록도(그림 I.2)와 그 방정식을 제시하고, 비선형성 때문에 해석적 닫힌 해가 복잡하므로 반복 해법으로 폐루프 시간 응답을 구할 수 있다고 한다. X/R 비가 크고 유효전력이 일정한 경우에는 유효·무효전력을 분리하고 공칭 전압 주위로 정규화한 소신호 임피던스로 단순화한 모델(그림 I.3)을 쓸 수 있다. 1547-2018이 정의한 개방 루프 응답시간은 Z가 0인 강한 계통에서의 값이며, 실제 시험 전원에는 임피던스가 있으므로 시험소가 관측하는 응답은 폐루프 응답이다. 4부에서 볼 volt-var·volt-watt 시험이 응답시간 판정에 여유를 두고 시험 전원의 임피던스를 보고하게 하는 이유가 여기 있다.
1부의 요지를 다시 묶으면 이렇다. 첫째, 검증은 다섯 단계로 나뉘고 앞 단계가 증명하지 못한 것은 뒷 단계가 증명해야 하며, 뒤로 갈수록 규범성이 낮아지고 당사자 합의의 자리가 커진다. 둘째, 합격의 여유는 하나의 원리로 통일되어 있다. DER는 자기가 잴 수 있는 것보다 정확히 제어할 수 없으므로 측정 정확도의 1.5배가 판정선이고, 시험 장비는 그 정확도의 절반 이하 불확도로 재야 한다. 셋째, 결과는 사람이 읽는 PDF와 기계가 읽는 CSV로 남기고, CSV의 이름 체계는 1547-2018 표 28~40의 파라미터를 그대로 따르므로 시험 결과가 사업자의 DER 평가와 통신 설정에 곧바로 이어진다.
이 세 규칙은 시험 표준이 스스로 인정한 한계와 짝을 이룬다. 1.5절이 말하듯 형식시험은 현장의 정확한 성능을 예측하지 못하고, 부록 I가 말하듯 시험소의 응답은 시험 전원의 임피던스에 따라 달라지며, 4.6.3의 각주가 말하듯 통상의 계측기는 주파수 정확도 요구를 만족하지 못해 후처리에 기댄다. 인증서가 보증하는 것은 정해진 조건에서 정해진 여유 안의 거동이고, 그 조건과 여유가 무엇인지 아는 것이 인증서를 읽는 첫걸음이다.
2부는 형식시험의 본체인 5.4와 5.5로 간다. 과전압·부족전압 트립 시험, 저전압·고전압 지속운전 시험, 과주파수·부족주파수 트립 시험, 저주파·고주파 지속운전 시험, ROCOF 시험, 그리고 응답 우선순위 시험(5.16)의 절차와 파형, 판정 기준을 다룬다.