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IEEE 1547.1-2020 해설 4부 — 유효전력 제한·전압조정·주파수지원·과전압·고장전류 시험

2026년 9월 10일
IEEE 1547.1-2020 해설 연재
  1. 1부: 시험 표준의 구조, 판정 정확도, 보고 형식, 시험 장비
  2. 2부: 전압·주파수 외란 응답 형식시험
  3. 3부: 진입·동기화·무결성·단독운전·개방상·전류왜곡 시험
  4. 4부: 유효전력 제한·전압조정·주파수지원·과전압·고장전류 시험 (이 글)
  5. 5부: 상호운용성 시험과 프로토콜 매핑
  6. 6부: 생산시험, DER 평가, 커미셔닝, 정기 시험
  7. 7부: HIL 시험, 단락 시뮬레이터, 대체 전원, 단독운전 부록

1547-2018 해설 3부와 5부에서 본 제어 곡선들, 곧 volt-var, watt-var, volt-watt, 주파수 드룹, 일정 역률, 일정 무효전력은 모두 설정값에 따라 다른 거동을 낸다. 시험은 이 곡선을 어떻게 증명하는가. 4부는 그 답인 1547.1-2020의 5.13~5.15절과, 계통 보호 협조에 필요한 자료를 만들어 내는 5.17(과전압 기여)과 5.18(고장전류), 그리고 설정이 정전 뒤에도 남는지를 보는 5.19를 다룬다.

4부의 요지는 이렇다. 제어 곡선 시험은 곡선의 모든 꺾임점 양옆을 측정 정확도의 1.5배만큼 떨어진 전압·전력·주파수로 계단 이동하며 정상 상태 값과 응답시간을 재고, 곡선 3종과 출력 3수준을 곱한 조합으로 반복한다. 과전압과 고장전류 시험은 사업자의 DER 평가에 쓸 파형과 곡선을 만드는 시험이다.

유효전력 제한 시험(5.13)

이 시험은 1547-2018 4.6.2의 유효전력 제한 능력과, 4.7에 따라 volt-watt와 주파수 드룹이 제한보다 우선하는지를 함께 확인한다. 카테고리 A는 volt-watt가 요구되지 않지만 능력이 있으면 시험한다. 절차는 volt-watt와 드룹을 카테고리 기본값으로 켜고(각주 84: 드룹은 1547에 따라 기본 켜짐), 정격 출력에서 시작해 제한 66퍼센트를 걸고, 주파수를 59 Hz로 내렸다 돌리고, 61 Hz로 올렸다 돌리고, 전압을 1.08 p.u.로 올렸다 돌린다. 제한 33퍼센트와 0퍼센트에서 반복하고 전체를 3회 한다. 입력 전원은 정격 출력에 충분해야 하고 의도적으로 바꾸면 안 된다.

유효전력 제한 시험의 순서(5.13)0.000.330.661.00유효전력 (p.u.)b)~c) 정격 → 제한 66%d) 59 Hze) 61 Hzf) 1.08 p.u.드룹 +0.2 → 0.86드룹 −0.2 → 0.46volt-watt: 1.08 p.u.에서 P2까지 절반66% 제한에서의 기대 거동(5.13.4). 59 Hz와 61 Hz는 불감대 밖 약 1 Hz이므로 드룹 5퍼센트로 정격의 약 0.32 p.u.를 더하거나 뺀 뒤 제한·볼트와트와 우선순위를 겨룬다33%와 0% 제한에서는 1.08 p.u.에서 출력이 바뀌지 않는다(제한이 volt-watt 곡선값보다 낮으므로)그림의 값은 규칙에 따른 개념 설명이며, 정확한 기대값은 표 23의 식과 측정 주파수·전압으로 계산한다
그림 1. 유효전력 제한 시험의 순서(5.13.2)와 기대 거동. 제한이 걸린 상태에서 주파수와 전압을 흔들어 우선순위를 본다.

판정(5.13.4)에서 c)단계의 정상 상태 출력은 지령 백분율에 유효전력 MRA의 1.5배를 더한 값 이하로 4.6.2의 시간(30초) 안에 내려가야 한다. d)·e)단계의 출력은 표 23의 식대로 4.2의 허용차 안에서 조절되어야 하며 응답시간은 4.6.2를 따른다. 각주 85는 1547-2018 표 23의 고주파 식에 부호가 '+'로 잘못 인쇄된 오류가 있어 정오표로 고쳐졌음을 밝힌다. f)단계에서 66퍼센트 제한의 기대 출력은 Pexpected = Prated − (Prated − P2)(Vmeas/Vnom − 1.06)/0.04이며, 33퍼센트와 0퍼센트에서는 출력이 바뀌지 않아야 한다. 1.08 p.u.에서 기본 volt-watt 곡선은 정격의 60퍼센트(P2 = 0.2일 때)를 허용하므로 66퍼센트 제한보다 낮아 우선하지만, 33퍼센트 제한보다는 높아 제한이 그대로 남는다. 플랜트 제어기처럼 전력을 내지 않는 EUT는 지령 출력으로 검증하고 설계 평가나 커미셔닝이 필요할 수 있다. 주석(5.13.5)은 구내 부하를 제어해 수출을 제한하는 시스템은 제어 가능 부하를 포함해 시험하고 모의 PCC의 전력으로 판정할 수 있으며, RPA가 PCC인 용도에서는 UL 1741의 전력 제어 시스템 요구로 부하·발전 변화에 대한 응답시간을 정량화할 수 있다고 한다. 부하 제어 없이 시험하는 것은 의무이고 부하 제어를 포함한 시험은 선택이다.

전압 조정 시험의 공통 규칙(5.14.2)

5.14의 시험은 무효전력 능력과 5개 전압 조정 모드의 동작을 검증한다. 시험 중 전압 조정 기능은 계통 전압을 바꾸도록 설계되어 있으므로 시험소는 낮은 임피던스의 전원이나 EUT 출력을 상쇄하는 부하로 적용 전압을 설정값 ±1퍼센트 안에 유지해야 한다. av는 전압 MRA의 150퍼센트(0.015 p.u.)로 정의한다. 제조사는 정격, 입력 전압 범위, 연속 운전 영역의 전압 하한 VL과 상한 VH, 최소 출력, 무효전력 흡수·주입 정격, 카테고리, 프로토콜을 밝힌다. 전원 전압은 1주기 안에 새 값으로 계단 이동하고 EUT 출력은 제조사 지침의 최대 속도로 램프하며, 전압은 6.4.2의 연속 운전 범위 안에 머문다. 출력은 목표의 ±7.5퍼센트 안이면 된다.

무효전력 능력은 VL, VN, VH 각각에서 정격 출력으로 흡수와 주입을 보여야 하며, 5.14의 어느 시험에서든 신호 주입 없이 정격 출력에서 Qrated,inj와 Qrated,abs를 세 전압에서 내면 된다. 최소 무효전력 능력 확인에 신호 주입은 허용되지 않고, 발전이 실제 전압 측정과 분리될 수 있는 곳에서는 모든 시험에 신호 주입을 쓸 수 있다. 카테고리 A는 공칭 아래 전압에서 유효·무효전력 요구를 전압에 비례해 낮춰 잡을 수 있다. 시험은 개방 루프 응답을 평가하며, 강한 전원에서는 개방 루프 응답이 폐루프 응답과 같고, 제조사와 시험소가 합의하면 부록 I에 따라 폐루프 응답을 대신 쓸 수 있다.

불평형 3상 전압 시험에서는 제조사가 EUT가 상별 전압에 응답하는지, 3상 실효값 평균이나 정상분에 응답하는지를 밝혀야 한다. 상별 응답이면 상마다, 평균·정상분 응답이면 3상 합계로 평가하며 이것이 1547-2018 4.3의 적용 전압 요구를 검증한다. 표 24의 불평형 조건은 사례 A가 한 상 1.07 p.u. 이상, 두 상 0.91 p.u. 이하이고, 사례 B가 두 상 1.07 이상, 한 상 0.91 이하다. 일정 역률 시험에서는 불평형을 300초 이상 유지해 6.4.2.2대로 트립하지 않음을 확인한다.

일정 역률 모드(5.14.3)

이 시험은 1547-2018 5.3.2의 고정 역률 운전을 검증한다. 최소 주입 역률 PFmin,inj는 A·B 모두 0.90, 최소 흡수 역률 PFmin,ab는 A가 0.97, B가 0.90이며, 그 사이의 중간값 PFmid도 시험한다. 파라미터를 바꿀 때마다 예상 응답시간의 4배 이상 전압·전류를 기록한다. 절차는 트립을 가장 넓게 두고 제어 기능을 모두 끈 뒤, 가용 출력을 정격으로 두고(무효전력 요구를 맞추기 위해 유효전력을 줄일 수 있다) 일정 역률 모드를 PFmin,inj로 켠다. 정상 상태 뒤 출력을 Pmin으로, 다시 정격으로 계단 이동하고, 전압을 VL + av, VH − av, VL + av로 계단 이동하며, 다상 장치는 공칭, 사례 A, 공칭, 사례 B, 공칭을 거친다. 모드를 끄면 역률이 1로 돌아와야 한다. 다른 세 역률, 입력 전압 최소·최대에서 반복하고 프로토콜마다 반복할 수 있다.

판정은 각 계단 뒤 EUT가 10초 안에 90퍼센트 × (Qfinal − Qinitial) + Qinitial에 이르고, Qfinal이 Pfinal을 X로 삼은 4.2의 정확도 요구를 만족한다는 조건이다. 역률 PF에서 무효전력은 Q = P·√(1/PF² − 1)이므로 유효전력 측정 오차가 무효전력 판정에 반영된다.

volt-var 모드(5.14.4~5.14.6)

volt-var 시험은 고정된 VRef에서 전압 변화에 대한 응답을 본다. 특성 1은 1547-2018 표 8의 기본값이고, 특성 2와 3은 기준 전압을 1.05와 0.95 p.u.로 치우치게 하고 불감대의 무효전력을 0이 아닌 값으로 둔 곡선이다.

파라미터특성 1 (A)특성 1 (B)특성 2 (A·B)특성 3 (A·B)
VRefVNVN1.05 VN0.95 VN
V2 / Q2VN / 00.98 VN / 01.04 VN / 무효 능력의 50% 주입0.93 VN / 50% 주입
V3 / Q3VN / 01.02 VN / 01.07 VN / 50% 주입0.96 VN / 50% 주입
V1 / Q10.9 VN / 피상전력의 25% 주입0.92 VN / 44% 주입0.88 VN / 무효 능력의 100% 주입0.9 VN / 100% 주입
V4 / Q41.1 VN / 25% 흡수1.08 VN / 44% 흡수1.1 VN / 100% 흡수1.1 VN / 100% 흡수
개방 루프 응답시간 Tr10 s5 s1 s90 s

표 1. volt-var 시험 특성(표 25~27). 특성 2·3의 Q1은 낮은 전압에서 능력이 줄 수 있다는 각주가 있다.

volt-var 시험 특성 2와 30.880.900.951.001.051.10-10+1전압 (p.u.)무효전력 (정격 무효 능력 대비)특성 2: VRef 1.05, 불감대 1.04~1.07, Q2=Q3=+50%, Tr 1 s특성 3: VRef 0.95, 불감대 0.93~0.96, Q2=Q3=+50%, Tr 90 s표 26·27. 기본 곡선(특성 1) 외에 기준 전압이 치우치고 불감대가 0이 아닌 무효전력을 갖는 곡선과 응답시간의 양 극단(1 s, 90 s)을 시험한다
그림 2. volt-var 시험 특성 2와 3(표 26·27). 불감대 안에서도 무효전력을 주입하는 곡선으로, 기준 전압 이동과 응답시간의 양 극단을 시험한다.

절차(5.14.4.2)는 특성 1로 volt-var를 켜고 자율 VRef 조정을 끈 뒤, 모드가 활성이고 올바른 특성이 보고되는지 확인하고, 전압을 V3 아래 av, 위 av, (V3+V4)/2, V4 아래·위 av(V4가 VH 미만일 때), VH 아래 av로 올렸다가 같은 점을 거쳐 VRef로 돌아오고, 다시 V2 위·아래 av, (V2+V1)/2, V1 위·아래 av, VL 위 av로 내렸다가 돌아온다. VRef를 1.05와 0.95 VN으로 바꿔 반복하고, 출력 20퍼센트와 66퍼센트에서 반복하고, 특성 2와 3에서 반복한다.

volt-var 시험의 전압 계단 순서0.880.920.981.001.021.081.10-0.440+0.44전압 (p.u.), 카테고리 B 특성 1무효전력 (p.u.)1·112·103·94·85·6·712·2413·2314·2215·2116·2017·19185.14.4.2 g)~dd)의 24개 전압 계단(카테고리 B 특성 1, VRef = VN). 각 꺾임점의 위아래 av = 0.015 p.u.와 구간 중간, 연속 운전 한계 안쪽을 차례로 밟는다
그림 3. volt-var 시험의 전압 계단 순서(5.14.4.2). 24개 계단이 곡선의 모든 꺾임점 양옆과 구간 중간을 밟는다.

판정(5.14.4.3)에서 정상 상태 값은 Tr보다 훨씬 긴 시간 뒤에 재며, 지침으로 응답시간의 2배에서 정상 상태 오차가 1퍼센트다. 계단마다 Tr 시점의 기대 무효전력 Q(Tr) = 90퍼센트 × (Qfinal − Qinitial) + Qinitial을 계산하고, Qfinal은 Vfinal을 X로, Q(Tr)은 Tr을 X로 삼아 4.2의 정확도 요구로 판정한다. 곧 응답시간 판정에도 시간 MRA에 따른 여유가 붙는다.

VRef 시험(5.14.5)은 자율 조정 VRef를 켜고 Tref를 300초로 둔 뒤 전압을 (V3+V4)/2와 (V2+V1)/2로 계단 이동하고, Tref 5,000초에서 반복한다. 기록은 Tref의 4배 이상이다. 판정은 Tref 시점의 무효전력 Q(Tref)가 전압 상승에서는 Q4의 10퍼센트 미만, 하강에서는 Q1의 10퍼센트 미만이어야 한다는 조건이다. 기준 전압이 측정 전압을 따라가면 곡선이 함께 이동해 무효전력이 0으로 돌아오므로, 시정수 뒤에는 응답의 10퍼센트만 남아야 한다는 뜻이다. 불평형 계통 시험(5.14.6)은 특성 1에서 사례 A·B와 공칭을 오가며 같은 판정을 하고, 불평형 응답 설정이 여럿이면 각각 확인한다.

watt-var, 일정 무효전력, volt-watt(5.14.7~5.14.10)

watt-var 시험(5.14.7)은 유효전력 변화에 대한 무효전력 응답을 본다. ap는 전력 MRA의 150퍼센트(정격 피상전력의 7.5퍼센트)다. 특성 1은 1547-2018 표 9의 기본값이고, 특성 2는 Q1·Q2를 피상전력의 13퍼센트(A) 또는 22퍼센트(B) 흡수, Q'1·Q'2를 22퍼센트 주입으로 둔 곡선이며, 특성 3은 Q2를 Q3와 같은 25 또는 44퍼센트 흡수, Q'1·Q'2를 44퍼센트 주입으로 둔 곡선이다. 절차는 전압 트립을 기본값으로 두고, 가용 출력을 Pmin에서 시작해 P1 아래·위 ap, (P1+P2)/2, P2 아래·위 ap, (P2+P3)/2, P3 아래·위 ap, 정격으로 올렸다가 같은 점으로 돌아오는 것이며, 흡수 가능 EUT는 P' 값으로 반복하고, 출력 20·66퍼센트와 특성 2·3에서 반복한다. 판정은 volt-var와 같은 구조이되 X가 Pfinal이다.

일정 무효전력 시험(5.14.8)은 무효전력 지령을 Qmax,inj로 두고 활성 상태와 설정값이 보고되는지 확인한 뒤, 출력을 정격의 20퍼센트(또는 Pmin 중 작은 쪽), 5퍼센트, 정격으로 계단 이동하고, 전압을 VL + av, VH − av, VL + av, 다상은 불평형 사례를 거치며, 모드를 끄면 무효전력이 0으로 돌아와야 한다. Qmax,ab, 0.5 Qmax,inj, 0.5 Qmax,ab와 입력 전압 최소·최대에서 반복한다. 판정은 각 계단 뒤 10초 안에 Qfinal의 90퍼센트에 이르고 Qfinal이 4.2를 만족한다는 조건이다. 출력 5퍼센트 계단은 1547-2018 5.2의 5~20퍼센트 구간 능력을 확인하는 자리다.

파라미터특성 1(기본)특성 2특성 3
V1 / P11.06 VN / Prated1.05 VN / Prated1.09 VN / Prated
V2 / P21.1 VN / 0.2 Prated와 Pmin 중 작은 값1.1 VN / 같음1.1 VN / 같음
P'2 (흡수 가능 DER)P'ratedP'ratedP'rated
개방 루프 응답시간10 s90 s0.5 s

표 2. volt-watt 시험 특성(표 31~33). 특성 2는 시작 전압 1.05와 응답 90초, 특성 3은 시작 전압 1.09와 응답 0.5초로 조정 범위의 양 끝이다.

volt-watt 시험(5.14.9)은 카테고리 A에 선택이다. 절차는 정격 출력에서 특성 1을 켜고, 전압을 VL 위 av, V1 아래·위 av, (V1+V2)/2, V2 아래·위 av, VH 아래 av로 올렸다가 같은 점으로 돌아오는 것이며, 출력 20·66퍼센트와 특성 2·3에서 반복한다. 판정은 Pfinal을 Vfinal에 대해, P(Tr) = 90퍼센트 × (Pfinal − Pinitial) + Pinitial을 Tr에 대해 4.2로 판정한다. 부록 C가 말했듯 volt-watt에는 상한만 있다. 불평형 시험(5.14.10)은 volt-var의 불평형 시험과 같은 구조이며 흡수 가능 EUT는 P' 값으로 반복할 수 있다. 모든 5.14 시험에서 전력을 내지 않는 플랜트 제어기는 지령값으로 설계 평가 단계에서 검증하고 신호 주입을 쓸 수 있다.

주파수 지원 시험(5.15)

5.15는 1547-2018 6.5.2.7의 주파수 드룹 기능을 검증하며, 표 41의 프로토콜로 설정을 바꾸면 상호운용성 검증을 겸할 수 있다. 5.15.1.1도 표 23의 고주파 식 부호 오류가 정오표로 고쳐졌음을 다시 적는다. 요구(5.15.1.2)에서 전원은 EUT 정격 1 p.u.당 10 mHz 넘게 주파수를 바꾸면 안 되고, 출력은 목표의 ±7.5퍼센트 안이며, 발전이 실제 주파수 측정과 분리될 수 있으면 신호 주입을 쓸 수 있다. 회전기 DER는 공칭 아래 주파수에서 최대 가용 출력을 주파수에 비례해 낮춰 잡을 수 있다. 주파수는 카테고리의 ROCOF 한계 속도로 램프하고 출력은 제조사 지침대로 램프한다.

과주파수 시험(5.15.2)에서 제조사는 정격, 공칭 주파수, 연속 운전 영역의 상·하한 fH·fL, 소신호 성능 ΔPsmall(W), 대신호 성능 ΔPlarge(분당 정격의 퍼센트), 카테고리를 밝히고, Δfsmall = ΔPsmall · fN · kOF를 계산한다. af는 주파수 MRA의 150퍼센트(15 mHz)다.

파라미터특성 1(기본): I / II / III특성 2: I / II / III
dbOF, dbUF (Hz)0.036 / 0.036 / 0.0360.017 / 0.017 / 0.017
kOF, kUF0.05 / 0.05 / 0.050.03 / 0.03 / 0.02
Tr 소신호 (s)5 / 5 / 51 / 1 / 0.2

표 3. 주파수-유효전력 시험 특성(표 34~37). 특성 2는 불감대와 드룹, 응답시간이 모두 허용 범위의 가장 공격적인 끝이다.

주파수-유효전력 시험의 램프 순서6060.56161.562주파수 (Hz)fN + dbOFh)~i) 불감대 아래·위 afj) +Δf_small (소신호)k) fH (대신호)l) fH − Δf_small5.15.2.2 h)~o)의 주파수 램프 순서(과주파수). 램프는 카테고리의 ROCOF 한계 속도로 한다. 부족주파수 시험(5.15.3)은 거울상이며 EUT 출력을 50%에 둔다Δf_small = ΔP_small · fN · k. 예: ΔP_small 0.04 p.u.와 k 0.05이면 0.12 Hz. 그림의 계단 폭은 개념 설명용판정: 소신호 램프 뒤 Tr 시점의 출력이 90% 응답 기준과 4.2 정확도 안, 대신호 램프는 1/ΔP_large 분 안에 정상 상태
그림 4. 주파수-유효전력 시험의 램프 순서(5.15.2.2). 불감대 양옆, 소신호 편차, 연속 운전 상한을 차례로 밟는다.

절차는 주파수 트립을 가장 넓게 두고, 정격 출력에서 특성 1로 켜고 활성 상태를 확인한 뒤, 주파수를 (fN + dbOF) 아래·위 af, Δfsmall + fN + dbOF, fH로 램프하고, fH − Δfsmall, 불감대 위·아래 af, fN으로 돌아온다. 출력 20·66퍼센트와 특성 2에서 반복하고, 흡수 가능 EUT는 음의 Pmin으로 특성 1을 다시 한다. 판정(5.15.2.3)은 각 램프 뒤 정상 상태 Pfinal과 기대값 Pexpected(fsteady)를 정하되 fsteady는 전원 주파수나 EUT 보고 주파수(표 3 정확도 만족)에서 취하고, 소신호 램프 뒤 Tr 시점의 Psmall(Tr) = 90퍼센트 × (Pfinal − Pinitial) + Pinitial을 Tr에 대해 4.2로 판정하며, 큰 램프에서는 1/ΔPlarge분 안에 정상 상태에 이르러야 한다. 분당 20퍼센트라면 5분이다. 부족주파수 시험(5.15.3)은 EUT 출력을 정격의 50퍼센트에 두고 시작해 fL까지 내려가는 거울상 절차이며, 출력을 절반에 두는 것은 저주파에서 늘릴 여유를 남기기 위해서다.

과전압 기여 시험(5.17)

지락 과전압(GFOV) 시험(5.17.1)은 모든 DER에 선택이며, 1547-2018 7.4.1의 적합을 DER 평가에서 판단할 자료를 만든다. 3상 전류 조절형 DER, 곧 통상의 인버터를 대상으로 하고 고대역 전류 조절이 없는 전압원형 DER에는 대개 적용되지 않는다. 각주 86은 목적을 이렇게 적는다. 부하가 접지된 상태에서 전류 조절형 DER가 IEEE C62.92.1의 유효 접지 한계를 넘는 지락 과전압을 만드는지를 C62.92.6의 논의대로 판정해, 접지 변압기 같은 보조 접지 전원의 필요를 평가하는 데 쓴다.

지락 과전압 시험 회로(그림 14 취지)교류 시험 전원S3S2EUT (3상)RLC 부하 (Y, QF 1.0)각 상-중성점 사이N (중성점, S3와 무관하게 유지)S4한 상을 대지에단락(지락)S3를 열어 잠시 안정한 섬을 만든 뒤 S4로 1선 지락. 건전상 전압-시간 곡선을 기록한다(또는 S3 개방 1주기 안에 S4 폐로)
그림 5. 지락 과전압 시험 회로(그림 14 취지). 품질계수 1.0의 RLC 부하로 섬을 만든 뒤 한 상을 지락시켜 건전상 전압을 기록한다.

절차는 역률 1, 능동 전압 조정 끄기로 시작한다. 제조사가 외부 변압기로 시험하기로 하면 변압기는 EUT와 S2 사이에 두고 EUT의 일부로 보며, 기본 결선은 계통 쪽 델타, EUT 쪽 Y(또는 접지 Y)이고 제조사가 달리 정하면 그 결선으로 한다. 변압기 결선과 임피던스는 DER 평가용으로 문서화한다. 부하를 비접지 Y나 델타로 연결해 시험할 수도 있다. 과전압 트립의 크기와 클리어링 시간을 허용 범위의 최대로 두고, 정격 출력, 전압 ±2퍼센트, 주파수 ±0.1 Hz에서 품질계수 1.0 ± 0.05의 부하(QF = 1이면 유도·용량 무효전력이 각각 유효전력과 같다)를 공진 주파수가 트립 설정 안에서 공칭에 최대한 가깝게 조정하고, S3를 닫고 S3의 기본파 전류가 정격의 2퍼센트 미만이 되도록 R·L·C를 맞춘다. S3를 열어 전압 10퍼센트, 주파수 0.5퍼센트 안의 안정한 섬을 잠시 만들고(또는 S3 개방 1주기 안에 S4를 닫고), S4를 닫아 EUT가 부하 가압을 멈추거나 전압이 안정될 때까지 기록한다. 3회 반복하고, 최소 주입 역률에서 반복하며, 더 높은 과전압을 만든 역률에서 S4를 다른 상에 차례로 붙여 모든 상을 시험한다. 요구는 오실로그래프 자료(COMTRADE·PQDIF, 10 kHz 이상, 정확도 1퍼센트 이하), 비유도성 저항, 고 Q 인덕터(철심 인덕터는 단독 운전 시 전류 THD 2퍼센트 이하), 직렬 저항·인덕턴스가 작은 콘덴서다. 판정 기준 대신, 트립까지의 순시 전압으로 전압-지속시간 곡선을 만드는 것이 결과물이다. 각주 87은 단독운전 보호를 켠 채 하기를 권하되 시험 중 전압·주파수를 안정시키기 위해 끌 수 있다고 한다.

부하 차단 과전압(LROV) 시험(5.17.2)은 개폐 동작이 발전-부하 섬을 만들 때 DER 시스템이 계통 과전압에 미치는 영향을 DER 평가에서 검증할 자료를 만든다. 모든 DER에 역률과 무관하게 적용되며 EUT의 무효전력 보상은 켠 채 둔다. 외부 변압기가 필요하면 EUT와 저항 부하 사이에 두거나 같은 임피던스의 인덕터로 대신할 수 있고, 5 W 미만의 정류기 회로로 계량기 부하를 흉내 낼 수 있다. 절차는 정격 전압 ±2퍼센트, 주파수 ±0.1 Hz에서 원하는 출력 ±2퍼센트(전압원 입력이면 최대 출력 입력 전압의 10퍼센트 안)와 부하 ±2퍼센트를 맞추고 S3를 열어 EUT가 부하 가압을 멈출 때까지 부하 전압을 기록한다.

EUT 출력부하 50%부하 33%부하 10%부하 0%
100%예​예​
66%예​예​
33%아니오아니​오예​

표 4. 부하 차단 과전압 시험의 출력·부하 조합(표 40). 백분율은 명판 정격 기준이며 각 조합을 5회, S3의 개방 시점을 파형의 다른 위치로 해서 반복한다.

판정은 1547-2018 그림 3의 전압-지속시간 곡선을 트립까지의 순시 전압으로 만들고, 지속시간은 각주 110의 누적 방식으로 계산해 그 한계를 넘지 않는다는 조건이다. 주석은 여러 부하 차단 조건의 최대 기록 전압이 사업자의 보호 협조 연구에 유용하므로 EUT 문서와 함께 제시하라고 한다. 이 시험은 3부의 개방상 시험과 연결된다. 중성선 전류를 흘릴 수 없는 단상 EUT는 무부하 LROV 자료로 개방상 시험을 대신할 수 있었다.

고장전류 시험(5.18)

5.18은 1547-2018 11.4의 요구대로 배전계통 단락 고장에 대한 DER 응답을 특성화한다. 동기·유도발전기처럼 일반 물리 모델이 정확하고 널리 받아들여지는 장치는 제조사가 모델 파라미터를 제공하고, 인버터는 5.18.1의 절차로 고장 응답을 시험한다. 각주 89는 그 이유를 든다. 거리 계전기는 동기발전기 고장 모델을 바탕으로 고장 위치를 송전 철탑 몇 기 안으로 계산하며, 일부 사업자는 인버터 기반 발전 근처에서 방향 계전기의 오동작을 겪었다. 위상각 정보가 모델링과 검증에 중요한 이유다.

인버터 고장전류 시험 장치(그림 16 취지)프로그램 가능교류 전원(≥ EUT)흡수용 저항(선택)a-a 측정점고장 스위칭(LG·LL·LLG·LLLG)EUT (인버터)+ 지정 변압기고장상 전압 < 공칭의 5%로 1 ms 안에 도달·유지, 건전상 90~138%, 주파수 59~61 Hz(10주기 평균)역률 1, 최소 진상, 최소 지상, 그리고 동적 전압 지원처럼 역률이 0에 가까운 모드에서 각각. 각 고장 5회, 파형 위치를 달리해 가장 긴 고장전류 자료를 보고기록: 각 선-대지 전압, 상 전류, 중성선 전류. COMTRADE 또는 PQDIF, 10 kHz 이상, 고장 전 100 ms 포함, 전원의 대칭분 임피던스 병기
그림 6. 인버터 고장전류 시험 장치(그림 16 취지). 전원이 고장상 전압을 5퍼센트 아래로 눌러 고장을 흉내 내고 측정점의 파형을 기록한다.

일반 요구(5.18.1.2)에서 내부 절연 변압기나 제조사가 요구하는 외부 변압기는 EUT의 일부이며 그 대칭분 임피던스, 결선, kVA 정격을 제공한다. 장치 요구(5.18.1.3)에서 전원은 시험 중 전류·전압·전력 제한 모드에 들어가지 않을 크기여야 하고, 전류를 흡수하지 못하면 저항으로 EUT 출력을 흡수한다. 지락된 상의 상-대지 전압은 측정점 a-a에서 모든 시험 역률에서 EUT 전류를 흡수하면서 공칭의 5퍼센트 미만으로, 상간 고장의 상간 전압도 5퍼센트 미만으로, 건전상 상-대지 전압은 90~138퍼센트로, 주파수는 10주기 평균 59.0~61.0 Hz로 유지해야 한다. 부록 H는 계통을 1차 전원으로 시험하는 지침을 준다.

절차(5.18.1.4)는 정격 피상전력에서 역률 1, 최소 진상, 최소 지상, 그리고 고장 지속운전 동적 전압 지원처럼 역률이 0에 가까워질 수 있는 모드가 있으면 그 모드에서도, 그리고 운전 가능한 카테고리 I·II·III마다 한다. 입력 전원은 출력을 제한하지 않아야 하고 전압·주파수 트립은 공칭에서 가장 멀고 가장 긴 시간으로 둔다. 1선 지락(LG) 시험은 단상·3상 인버터에 적용되며 정격 정상 상태에서 고장상 전압을 1 ms 안에 한계 안으로 떨어뜨려 유지하고, 파형의 다른 위치에서 5회 반복해 고장전류 지속시간이 가장 긴 자료를 공식 결과로 보고하며, 3상은 나머지 두 상에서 반복한다. 3상 지락(LLLG)은 3상 인버터만, 상간(LL)은 3상 인버터와 델타로 3상을 이룰 수 있는 단상 인버터 3대에, 2선 지락(LLG)은 변압기나 Y 결선의 단상 인버터 3대처럼 영상분 경로가 있는 3상 인버터에 LL에 더해 적용한다. 자료 요구(5.18.1.5)는 각 선-대지 전압, 상 전류, 중성선 전류 파형을 COMTRADE 또는 PQDIF로 10 kHz 이상, 고장 전 100 ms 이상을 포함해 고장전류 과도 전체가 담기게 하고, 시험 장치 도면, 입력 전원 파라미터, 전원의 정상·역상·영상 임피던스와 전압을 함께 Local EPS 운영자가 사업자에게 제공한다는 내용이다.

회전기(5.18.2)의 경우 동기발전기는 IEEE 115의 시험에 따른 정격 전압, 정격 피상전력과 역률, 직축·횡축 초과도 리액턴스, 직축 과도 리액턴스, 직축·횡축 동기 리액턴스, 역상·영상 임피던스, 각종 단락·개방 시정수, 여자기 시정수, 전기자 단락 시정수, 고정자·계자 저항, 발전기와 원동기를 합한 관성 모멘트를 제공하고, 여자기는 IEEE 421.5의 표준 모델로 줄 수 있다. 유도발전기는 IEEE 112에 따른 고정자·회전자 저항과 누설 리액턴스, 자화 리액턴스, 상호 인덕턴스, 관성 모멘트, 극수다. 이중여자기는 고장 중 회전자 컨버터가 크로바로 단락되어 자기 보호하면 유도기 파라미터를 제공하고, 다른 방식으로 보호하거나 보호하지 않으면 인버터 절차로 시험한다.

설정 유지 시험(5.19)

이 시험은 DER 파라미터 설정이 전원 재투입 뒤에도 유지되는지 확인한다. 제조사는 설정을 저장하는 부품에의 전압 측정점을 밝혀 시험자가 그 회로의 전압이 제거되었음을 확인할 수 있게 하고, 시험은 그 제어 부품만으로 할 수 있다. 절차는 시험기관이 제조사 모르게 1547-2018 표 30~40에서 조정 가능한 파라미터 3개를 골라 초기·기본값과 다른 허용 범위 안의 값으로 바꾸고 구현을 확인해 기록한 뒤, 시험 전원 전압을 제거하고 입력 전원을 끊거나 발전을 정지해 저장 부품의 전압이 60초 이상 없음을 확인하고(백업 전원이 있으면 분리해야 할 수 있다), 전원을 복구해 값을 확인한다. 다른 파라미터로 총 3회 반복한다. 판정 기준은 바꾼 값과 복구 뒤 값이 모두 일치한다는 조건이다. 사업자가 원격으로 써넣은 설정이 정전 한 번에 공장 기본값으로 돌아가면 4부까지의 모든 시험이 무의미해지므로 짧지만 필요한 시험이다.

결론 — 제어 곡선은 꺾임점 양옆에서, 보호 자료는 파형으로 증명한다

4부의 시험을 한 문장으로 줄이면 '곡선의 모든 꺾임점을 측정 정확도의 1.5배 거리에서 양옆으로 밟고, 정상 상태 값은 목표 함수의 허용띠로, 응답시간은 90퍼센트 도달 시점으로 판정하며, 이것을 곡선 3종과 출력 3수준에서 반복한다'가 된다. 유효전력 제한 시험은 그 곡선들이 제한 신호와 부딪힐 때의 우선순위를 확인하고, 설정 유지 시험은 그 모든 설정이 정전을 견디는지 확인한다. 반면 과전압 기여와 고장전류 시험은 판정 기준이 없거나 느슨하다. 이 둘은 사업자의 보호 협조와 접지 평가에 쓸 파형과 곡선을 만드는 시험이며, 1547-2018 11.4가 500 kVA 이상의 인버터 DER에 오실로그래프 자료를 요구한 것을 절차로 옮겼다.

이 절들이 반복해 적어 둔 한 문장이 있다. 전력을 내지 않는 플랜트 제어기는 지령값으로 설계 평가 단계에서 검증한다는 문장이다. 대규모 태양광 단지에서 실제로 1547의 곡선을 구현하는 것은 플랜트 제어기이고, 그 제어기의 지령이 수백 대 인버터의 실제 출력으로 이어지는지는 6부의 설계 평가와 커미셔닝이 확인해야 한다. 표 23의 부호 오류를 두 절이 거듭 알리는 것도 시험 표준이 성능 표준의 오류를 잡아 주는 자리다.

5부는 6절과 부록 E로 간다. 명판·구성·감시·관리 정보의 상호운용성 시험, 그리고 IEEE 2030.5, DNP3, SunSpec Modbus, IEC 61850-7-420 각각으로의 파라미터 매핑이 그 내용이다.