IEEE Std 2800-2022 강의 연재. 표준 본문의 문장을 옮기지 않고 요구사항을 다시 서술하며, 각 요구사항 뒤의 §번호는 IEEE Std 2800-2022의 조항 번호다. 시리즈 목록은 Grid 코너에서 볼 수 있다. 이 글은 10부이다.
9부의 10장은 모델을 요구했고, 모델은 언젠가 실제 사건과 비교되어야 한다. 5부의 라이드스루 요구는 고장이 났을 때 플랜트가 어떻게 행동했는지 알아야 판정할 수 있다. 1부에서 본 2016년 사고 조사가 가능했던 것도 발전소들이 남긴 기록 덕분이었고, 그 조사에서 드러난 문제 가운데 하나가 기록의 부재와 시각의 불일치였다. IEEE 2800-2022 11장은 그래서 플랜트가 무엇을 어떤 속도로 얼마나 오래 기록하고 누구에게 제공해야 하는지를 표 19 하나로 정한다. 이 글의 논지는 다음과 같다. 11장은 사고 분석과 모델 검증이 가능해지는 최소 조건을 정한 장이며, 그 조건은 아홉 종류의 데이터, ±1 μs의 시각 동기, 그리고 인버터 내부 기록의 공유 원칙으로 이루어진다.
11장은 목적을 성능 감시, 사건 분석, 외란 기반 모델 검증(NERC 신뢰도 지침)의 셋으로 적는다. 플랜트는 개별 유닛부터 POM까지 지정된 지점에서 가용한 여러 기술로 측정해야 하고, 데이터 종류·측정점·기록 속도·기간·보존은 표 19가 정한다 11.
'인버터 고장 코드와 동적 기록' 범주의 비밀 데이터를 제외하고, IBR 소유자는 이 데이터를 사건 분석·성능 감시·모델 검증을 위해 TS 소유자·운영자에게 제공해야 한다. 제외된 범주의 제공은 상호 합의에 따르며, 제공하지 않는 경우 IBR 소유자는 TS 측이 요청하는 중요 계통 사건을 스스로 분석해 결과를 공유해야 한다 11. TS 운영자·부하균형 주체·신뢰도 조정자·시장과 교환하는 운영 측정 데이터는 4.6에 있다. 표준은 지역 규제가 운전·제어 모드의 계획되지 않은 변경을 IBR 소유자가 TS 운영자에게 적시에 보고하도록 요구할 것으로 기대한다고 적는다 11.
이 예외는 제조사의 지식재산과 계통 신뢰도 사이의 절충이다. 인버터의 고장 코드와 제어 내부 신호는 제어 알고리즘을 드러낼 수 있으므로 제조사는 공개를 꺼린다. 표준은 공개를 강제하지 않는 대신, 공개하지 않으면 분석 의무를 IBR 소유자에게 지운다.
차단기·변압기·무효전력 보상 설비의 상태 로그를 포함한 모든 측정 데이터는 협정세계시(UTC)에 동기되어야 한다. 시각 동기 설계는 IEEE 2030.101이 다룬다. 플랜트 수준의 모든 감시 장치(사건 순서 기록기, 디지털 고장 기록기, 동적 외란 기록기, 전력품질 미터)는 ±1 μs 정확도로 UTC에 동기되어야 하고, 전력 산업용 응용 프로파일인 IEEE C37.238이나 IEC/IEEE 61850-9-3을 구현한 IEEE 1588 준수 장치를 쓰는 것이 선호된다. 비변조 IRIG-B 기반 기술도 쓸 수 있지만 표준 IRIG-B를 넘는 추가 구현이 있어야 이 정확도를 달성한다. 유닛 수준 감시 장치는 ±100 μs로 동기되어야 한다 11.
수집된 데이터는 해당하면 IEEE 과도 데이터 교환 공통 형식(COMTRADE)이나 IEEE 전력품질 데이터 교환 형식(PQDIF)을 따라야 한다. COMTRADE는 IEEE C37.111-1999, C37.111-2013 또는 이후 판으로, PQDIF는 IEEE 1159.3-2003, 1159.3-2019 또는 이후 판으로 제공한다. 각주 146은 여러 구성 파일 대신 CFF 확장자의 단일 파일을 권고한다. 측정 데이터는 표 19가 지정한 대로 4.4의 정확도 요구를 만족해야 한다 11.
| 데이터 종류(형식) | 최소 측정점 | 기록 속도 | 보존 | 기간 | 정확도 기준 |
|---|---|---|---|---|---|
| 플랜트 SCADA 데이터(CSV) | POM 전압과 중전압 집전계통 전압, POM 주파수, 플랜트 유효·무효전력, 개별 유닛 유효·무효전력, 분로 동적 설비 무효전력; TS 운영자의 외부 제어 신호, AGC 신호, 유닛에 보낸 유효·무효전력 지령 | 1초에 1 레코드(지령은 변경 시만 가능) | 1년 | 1년 | 4.4 표 1 |
| 플랜트 설비 상태(표 형식 로그) | 모든 차단기 상태와 변경 로그, 분로 보상 설비 상태, 변전소 변압기 상태(주변압기·집전), OLTC 상태, 중전압 집전계통 상태, 개별 유닛 상태, 시각 표시, GPS 시계 상태 | 변경 시 | 1년 | — | 해당 없음 |
| 유닛 기능 설정(표 형식 로그) | 유닛 자율 기능의 파라미터 설정(IEEE 1547 표준 설정을 쓰는 유닛은 1547.1/EPRI 공통 파일 형식 가능) | 변경 시 | 1년 | — | 해당 없음 |
| 사건 순서 기록 SER(표 형식 로그, 시각 태그 1 ms 이내) | 사건 일시(UTC), 사건 종류(상태 변경·동기 상태·설정 변경 등), 순번. 수백~수천 건을 저장할 크기 | 변경 시 | 90일 | — | 해당 없음 |
| 디지털 고장 기록 DFR(COMTRADE + 로그) | 최소 플랜트 수준(POM)의 대전력계통 사건 응답. 시각, 각 상의 상전압, 모선 주파수, 각 상 전류와 잔류·중성 전류, 계산된 유효·무효전력, 해당하면 동적 무효 설비의 전압·주파수·전류·출력, 이진 상태 | 사이클당 128 샘플 이상, 트리거 | 90일 | 5 s (고장 전후 분할은 합의) | 4.4 표 2 |
| 동적 외란 기록 DDR(COMTRADE + 로그) | POM에서 연속 기록. 시각, 모선 전압 페이저(상·정상분), 모선 주파수, 전류 페이저(상·정상분), 계산된 유효·무효전력 | 입력 960 샘플/s 이상, 출력 60 레코드/s 이상, 연속 | 1년 | — (트리거 방식을 TS 소유자가 허용하면 레코드당 3분 이상) | 4.4 표 2 |
| 인버터 고장 코드와 동적 기록(CSV + 로그) | 라이드스루나 트립을 유발한 사건에 대해 유닛에서: 주·부 고장 코드, 고장·경보 상태어, 운전 모드 변경, 고·저전압 및 고·저주파수 라이드스루, PLL 동기 상실, 직류 전류·전압, 교류 상전류·전압, PWM 변조 지수, 제어 지령·기준·피드백 신호 | 수 kHz, 트리거 | 90일 | 5 s (분할 합의) | IBR 소유자가 명시 |
| 전력품질 — 플리커(PQDIF) | IEC 61000-4-15·4-30 준수 플리커미터의 플랜트 수준 Pst·Plt | 10분 | 90일 | — | IEC 61000-4-30 |
| 전력품질 — RVC(PQDIF) | IEC 61000-4-30 준수 PQ 미터의 플랜트 수준 ΔV/V (1사이클 RMS, 반 사이클마다 갱신) | — | 90일 | — | IEC 61000-4-30 (2015/AMD1:2021 이후 알고리즘) |
| 전력품질 — 초단기 고조파(COMTRADE 또는 PQDIF) | 플랜트 수준 전압·전류 고조파, 총 왜곡과 50차까지 개별. TS 소유자가 요구하지 않으면 선택 | 3 s | 10일 | — | IEC 61000-4-7·4-30 |
| 전력품질 — 단기 고조파 | 같음 | 10분 | 90일 | — | IEC 61000-4-7·4-30 |
| 전력품질 — 장기 고조파 | 같음 | 주간 95 백분위(IEEE 519) | 1년 | — | IEC 61000-4-7·4-30 |
표 1. 측정 데이터의 종류·측정점·기록 속도·보존·기간(IEEE 2800 표 19 재구성). 전력품질 항목은 표준의 한 범주를 네 행으로 나누어 적었다.
표는 세 층으로 나누어 읽으면 된다. 첫 층은 느린 연속 기록이다. SCADA는 1초, 설비 상태와 설정은 변경 시에만 기록하고 1년을 보존한다. 성능 감시와 사건 전 조건 파악에 쓰인다. 둘째 층은 사건 기록이다. SER은 무엇이 어떤 순서로 일어났는지를 1 ms 시각 태그로, DFR은 고장 중 순시 파형을 사이클당 128 샘플 이상으로, 인버터 기록은 유닛 내부 상태를 수 kHz로 남기며 90일을 보존한다. 셋째 층은 DDR이다. 페이저와 주파수를 60 레코드/s 이상으로 연속 기록해 1년을 보존하며, 각주 149는 연속 기록이 원칙이고 TS 소유자가 트리거 방식을 허용하면 레코드가 3분 이상이어야 한다고 적는다. 외란 기반 모델 검증에는 이 데이터가 가장 많이 쓰인다.
전력품질 데이터의 기록 속도 3초, 10분, 주간 95 백분위는 IEC 61000-4-30의 집계 시간 계층과 IEEE 519의 통계 방법을 그대로 따른 값이다. 7부에서 본 8장의 한도가 주간 95 백분위로 판정되므로 장기 고조파를 1년 보존하는 것이다.
10장의 마지막 문단들은 11장의 데이터가 어디에 쓰이는지를 정한다. 안정도 모델의 플랜트 제어기 부분은 보통 시운전 시험 결과로 검증하거나 보정한다. 미래에 지을 플랜트는 준공 검증 모델이 준공 무렵에야 나오지만, 접속 과정에서 IBR 소유자는 신뢰할 만한 모델을 제공하기 위해 가능한 모든 노력을 해야 한다. 접속 과정 중이든 운전 중이든 표준이 정의한 응답을 바꾸는 제어 변경은 TS 측과 IBR 소유자가 상호 합의해야 하고, IBR 소유자는 TS 측이 정한 일정에 따라 갱신 모델을 제공해야 한다 10.
플랜트가 운전에 들어가면 계통 사건 데이터로 플랜트 수준 모델을 검증할 수 있다. 적절한 사건 데이터로 검증할 때 사건 중 플랜트의 성능이 시뮬레이션과 정확히 일치하지 않을 수 있으므로, 플랜트가 표준의 성능 요구를 만족하는지 판단하는 데 공학적 판단이 필요하다. IBR 소유자와 TS 측이 함께 판단해 시뮬레이션 성능이 사건에서 관측된 성능과 가깝게 일치하지 않으면, IBR 소유자는 TS 측이 정한 일정에 따라 갱신 모델을 제공해야 한다 10. 각주 145는 사건 데이터로 검증할 때 계통과 플랜트의 사건 전 운전 조건을 시뮬레이션에서 최대한 맞춰야 한다고 적는다. 그 사건 전 조건이 SCADA와 설비 상태 로그에서, 사건 응답이 DDR·DFR·인버터 기록에서 나온다.
이 절차의 실무적 결과는 모델이 접속 시점의 문서가 아니라 수명 기간 동안 갱신되는 문서가 된다는 점이다. 12장의 시운전 후 감시(11부)가 이 절차를 검증 틀 안에 배치한다.
11장의 요구는 세 가지로 정리된다. 첫째, 아홉 종류의 데이터를 정해진 속도로 정해진 기간 보존한다. 느린 연속 기록(SCADA·상태·설정)은 1년, 사건 기록(SER·DFR·인버터 기록)은 90일, 페이저 연속 기록(DDR)은 1년, 전력품질은 집계 시간에 따라 10일에서 1년이다. 둘째, 모든 기록을 UTC에 동기하되 플랜트 수준은 ±1 μs, 유닛 수준은 ±100 μs로 맞추고 COMTRADE·PQDIF 형식으로 제공한다. 셋째, 인버터 내부 기록을 제외한 모든 데이터를 TS 측에 제공하고, 내부 기록을 제공하지 않으면 사건 분석 의무를 스스로 진다. 이 세 조건이 갖춰져야 10장의 모델을 사건으로 검증하고 7장의 라이드스루를 사후에 판정할 수 있다.
표 19가 정하지 않은 것은 데이터의 전달 경로와 분석 도구다. 사건이 난 뒤 며칠 안에 어떤 형식으로 넘길지, 여러 플랜트의 기록을 어떻게 합쳐 볼지는 TS 운영자의 절차에 달려 있다. 한국에서는 전력거래소와 한국전력이 그 절차의 주체이며, 표 19의 항목은 그 절차가 요구할 최소 목록의 참고가 된다. 11부에서는 이 모든 요구가 어떻게 시험되고 검증되는지, 12장의 적합성 검증 틀을 다룬다.