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 11부이다.
1부부터 10부까지 본 요구는 대부분 POM에서 판정되고, 그 판정에는 플랜트 전체가 필요하다. 그런데 플랜트가 지어지기 전에 접속 여부를 정해야 하고, 지어진 뒤에도 POM에 고장을 걸어 볼 수는 없다. 그래서 검증은 여러 단계의 조합이 된다. IEEE 2800-2022 12장은 그 조합을 정한다. 어떤 방법이 있고(12.2), 어느 요구에 어느 방법을 어느 순서로 쓰는지(12.3 표 20)다. 이 글의 논지는 다음과 같다. 12장은 검증의 '무엇과 언제'를 정한 장이지 '어떻게'를 정한 장이 아니며, 그 '어떻게'는 각주 151이 예고한 IEEE P2800.1·P2800.2로 넘겨졌다. 그럼에도 표 20은 유닛 형식시험이 무엇을 대신할 수 없는지, 설계 평가가 왜 중심에 놓이는지, 수명 기간의 검증이 어디서 이어지는지를 정확히 보여 준다.
12장은 4장부터 11장까지의 각 요구에 적용되는 시험·검증 요구와 방법, 그리고 접속 과정의 어느 단계에서 그것이 요구되는지를 정한다. 적용되는 방법은 모든 IBR에 요구되고 결과는 공식 문서화되어야 한다 12.1. 각주 151은 이 표준이 어떤 검증 방법을 언제 쓸지를 정하고, P2800.1과 P2800.2가 시험·평가 절차와 합격·불합격 기준을 포함해 어떻게 구현할지를 정할 것이며, 어느 문서를 적용할지는 지역의 AGIR가 정한다고 밝힌다.
모든 접속·상호운용성 요구는 형식시험, IBR 평가, 시운전 시험, 운영 평가의 조합으로 검증되어야 하고, 어느 방법이 어느 요구에 적용되는지는 표 20이 정한다. 이 방법들은 플랜트, 유닛, 보충 IBR 장치에 적용될 수 있다 12.2.1. 각주 152는 IEEE 1547.1-2020, IEC 61400-21-1, FGW TR3·TR4·TR8, IEC 62927, IEEE 115 같은 기존 형식시험 절차가 이 표준의 적합 검증에 맞을 수도 아닐 수도 있고, UL 1741 SA·SB 같은 설비 인증은 표준 밖이라고 적는다.
형식시험(type test)은 하나의 장치나 장치의 조합에 수행하며, 표 20에 따라 유닛과 보충 IBR 장치에 수행해야 한다 12.2.2. NOTE는 형식시험이 플랜트 전체에는 거의 적용되지 않으며, 유닛 형식시험 결과를 라이드스루 능력 요구의 검증에 직접 쓸 수는 없지만 플랜트 수준 모델을 만드는 데 필요하고 그 모델이 설계 평가에서 요구를 검증한다고 설명한다. 각주 154도 같은 뜻이다. 거의 모든 성능 요구가 POM이나 POI에서 적용되므로 형식시험은 적합을 완전히 검증할 수 없고, 설계 평가의 판단에 유용한 정보(10장의 검증된 모델 등)를 제공한다. 보충 장치를 써서 요구를 맞추는 경우 그 장치의 형식시험은 다른 정보와 합쳐 설계 평가에서 해당 요구와 그 장치가 영향을 주는 다른 요구를 검증할 수 있을 만큼 충분한 정보를 주어야 한다. 형식시험의 세부는 이 표준이 정하지 않고 다른 표준이 정할 수 있다 12.2.2.
형식시험에 관한 추가 규칙이 넷 있다. VSC-HVDC, FACTS, 초대형 변환기처럼 형식시험이 비현실적인 설비는 다른 방법으로 적합을 입증할 수 있다. 형식시험은 IBR의 거동을 대표하는 유닛이나 서브시스템(태양광 인버터, IV형 풍력의 발전기-인버터 조합 등)에 공장·시험소·현장에서 수행하고, 전기·기계의 모의 조건에서 성능의 관련 측면을 포괄적으로 검증하도록 설계한다. 하드웨어와 소프트웨어가 적절히 스케일되었을 뿐 다르지 않은 같은 제품군의 다른 정격 유닛에는 한 유닛의 결과를 대표로 쓸 수 있다. 형식시험은 보통 시험 대상 장치의 POC에서 하므로 POC와 POM의 조건 차이, 다수 유닛과 보충 장치의 집계 거동을 후속 검증에서 고려해야 한다. 현장에서 이 표준에 적합한 대체 부품으로 교체하는 것은 이전 형식시험을 무효로 하지 않으며, 현장 적합 입증은 TS 운영자와 합의한다 12.2.2.
보충 장치로 요구의 일부를 맞추는 경우 설계 평가는 그 요구와, 그 장치가 적합에 영향을 줄 수 있는 다른 요구에 특정되어야 한다 12.2.3. 준공 설치 평가는 시운전 시점의 현장 평가로, 인도·설치된 유닛, 집전계통, 보충 장치, 보호 기능이 설계 평가가 정의한 설계를 만족하거나 넘는지 검증한다 12.2.4. 시운전 시험은 현장에서 유닛·보충 장치·플랜트에 수행하는 검증으로, 설계·인도·설치된 플랜트가 요구를 만족하는지 확인한다. 모든 시운전 시험은 서면 절차에 근거해야 하고, 그 절차는 좋은 공학 관행을 따르며 표 20의 해당 요구에 맞게 TS 운영자의 승인을 받아야 한다. 운전성 시험과 기능 성능 시험을 포함할 수 있다 12.2.5.
시운전 후 모델 검증은 설계 평가 때 제공한 모델이 현장에 설치·설정된 플랜트를 정확히 나타내는지 확인하고 보정한다. 초기 모델링 뒤 설계·설비·제어 설정이 바뀌었을 수 있기 때문이다. 결과는 10장에 따른 최종 플랜트 사양과 모델로 이루어진 '기록 설계(design of record)'이며, TS 측이 플랜트의 상태를 대표하는 것으로 쓴다 12.2.6. 시운전 후 감시는 운전 중, 특히 POM 전압이나 주파수가 정상 운전 영역을 벗어난 계통 사건 뒤의 현장 성능을 평가해 플랜트가 수명 기간 동안 요구를 계속 만족하는지 검증한다 12.2.7. 각주 157은 북미에서 NERC MOD-025-2, MOD-026-1, MOD-027-1, MOD-031-1이 적용될 수 있다고 적는다. 주기 시험은 시운전 뒤 정해진 시점에 성능을 재확인하고 12.2.8, 주기 검증은 TS 측이 정의한 실질적 변경 뒤에 변경된 플랜트가 요구를 계속 만족하는지 확인한다 12.2.9. 각주 158은 실질적 변경의 예로 검증된 성능에 영향을 주는 소프트웨어·펌웨어 변경, 적합 대체 부품이 아닌 부품으로의 현장 개조·교체·수리, 공장 시험 뒤의 보호 설정 변경, 초기 시운전 뒤의 보호 기능 조정을 든다. 운전 중 플랜트의 응답을 바꾸는 제어·하드웨어 변경은 TS 측과 IBR 소유자가 상호 합의해야 한다 12.2.9.
표 20은 플랜트(유닛과 보충 장치 포함)의 적합을 확인하는 데 써야 하는 검증 방법의 종류와 순서를 정한다. 대체 수단은 TS 측과 IBR 소유자가 상호 합의할 수 있다. 각 행은 표준의 요구와 그 RPA를 적고, 나머지 열은 12.2의 방법 가운데 요구되는 것을 표시한다. 신규 플랜트의 요구는 시운전 후 모델 검증까지의 지정된 방법이 모두 만족스럽게 완료되었을 때 검증된 것으로 본다. 설계 평가의 결과나 TS 측과의 합의에 따라 필요 여부가 달라지는 방법은 D로 표시된다. 요구를 담지 않은 조항, 그리고 요구를 담지만 별도 검증이 필요 없고 다른 요구에 정보를 주는 조항은 표에 없다. 표 20은 최소 검증 요구이며 TS 측이 추가 시운전 시험과 검증을 요구하는 것을 막지 않는다 12.3.1.
행렬을 열 방향으로 읽으면 세 가지가 보인다. 첫째, 형식시험(첫 열)은 측정 정확도(4.4), 접속 무결성(4.11), 무효전력 능력(5.1), FFR(6.2), 라이드스루(7.2.2·7.2.3·7.3.2), 순시 과전압 제한(8.3.1)에만 R이고 나머지는 D나 NR이다. 형식시험은 유닛의 물리적 능력을 확인하는 수단이지 플랜트 성능을 확인하는 수단이 아니다. 둘째, 설계 평가(둘째 열)는 4.2와 8.2.2·9.5를 빼면 R이다. 대부분의 요구가 모델과 시뮬레이션을 거친다. 셋째, 시운전 시험(넷째 열)은 라이드스루 세 항목과 과전압 제한, 4.11·4.12·4.9·10장에서 NR이다. 고장을 일부러 만들 수 없는 요구는 시운전에서 시험하지 않고 설계 평가와 시운전 후 감시로 검증한다.
행 방향으로 읽으면 요구의 성격이 드러난다. 무효전력 능력(5.1)은 형식시험부터 시운전 후 모델 검증까지 다섯 단계가 모두 R이다. 플랜트 시운전에서 실제로 무효전력 스텝을 걸어 볼 수 있기 때문이다. 고조파 전압 왜곡(8.2.2)은 여덟 단계가 모두 D인데, 7부에서 본 대로 표준이 한도값을 정하지 않아 TS 소유자가 정한 경우에만 검증 대상이 되기 때문이다. 격리 장치(4.8)는 준공 평가·시운전 시험·주기 시험만 R이다. 모델로 검증할 것이 없고 눈으로 확인할 것만 있는 요구다. 고조파 전류 왜곡(8.2.1)의 형식시험은 1.0 MW 이하 유닛에만 요구되고(각주 165), 플리커(8.1.3)와 함께 주기 시험이 N/A인 이유는 전력품질이 11장의 연속 측정으로 감시되기 때문이다.
각주 161과 162는 6장의 두 항목을 설명한다. PFR은 보통 플랜트 제어기가 수행하므로 유닛이 출력 지령에 응답할 능력만 있으면 유닛 수준 형식시험이 따로 필요 없고 플랜트 수준에서 할 수 있다. FFR은 유닛의 직접 제어로 작동하면 유닛 수준에서 시험해야 하고, 그렇지 않으면 플랜트 수준에서 할 수 있다. 각주 163·164는 7.2.2의 RPA를 나눈다. 7.2.2.3(전류 주입)은 POC에서, 7.2.2.1·7.2.2.2·7.2.2.4·7.2.2.6은 POM에서 적용된다. 표 20의 NOTE 둘은 검증 방법의 범위가 IBR 설계에 따라 다를 수 있어 상호 합의할 수 있고, 시험·평가 절차와 합격 기준은 해당 표준을 참조하며, TS 측이 합의 아래 추가 검증을 요구하는 것을 이 표준이 막지 않는다고 적는다.
12장이 정한 것은 여덟 가지 검증 방법과, 요구마다 어느 방법이 필수(R)·조건부(D)·불필요(NR)인지를 적은 행렬이다. 그 행렬에서 유닛 형식시험은 열 개 남짓 항목에만 필수이고, 설계 평가는 거의 모든 항목에 필수이며, 시운전 시험은 고장을 만들 수 없는 라이드스루 요구에서 빠진다. 형식시험은 모델을 만들기 위한 입력이고, 설계 평가가 그 모델로 POM의 성능을 검증하며, 시운전 후 모델 검증이 준공 상태의 '기록 설계'를 남기고, 시운전 후 감시가 실제 사건으로 그것을 확인한다. 이 순서가 10장의 모델과 11장의 측정 데이터가 12장에서 하는 역할이다.
표준이 비워 둔 '어떻게'는 IEEE P2800.1과 P2800.2가 채우기로 되어 있었고, 각주 151은 두 문서가 이 표준 채택 시점에 개발 중이었다고 밝힌다. 그 문서들의 확정 여부와 내용은 이 연재의 범위 밖이며 별도로 확인해야 한다. 한국에서 이 틀을 쓴다면 설계 평가의 수행 주체와 모델 요건, 시운전 시험 절차의 승인 주체를 접속 절차에 먼저 명시해야 표 20이 작동한다. 12부에서는 규범 조항을 마친 뒤 부속서 B로 돌아가, 교류·직류·복합 접속의 실제 구성 예에서 지점 용어가 어떻게 놓이는지를 본다.