단독 운전 방지 보호는 모든 그리드 연결 태양광 인버터의 필수 안전 기능이지만 EPC 및 시스템 통합업체에서는 기본 메커니즘을 제대로 이해하지 못하는 경우가 많습니다. 이 기사에서는 단독 운전이 무엇인지, 수동 및 능동 감지 방법의 작동 방식, 어떤 글로벌 표준이 적용되는지, Sungrow의 SG-CX 및 SH 시리즈가 여러 시장에서 단독 운전 방지를 구현하고 인증하는 방법에 대해 설명합니다.

섬여행이란 무엇이며 왜 위험한가요?

섬화 계획된 정전, 결함 또는 업스트림 보호 계전기 작동으로 인해 계통 연결이 끊어진 후에도 계통 연결형 태양광 인버터가 계속해서 전력을 생성하고 로컬 네트워크의 한 부분에 공급할 때 발생합니다. PV 어레이에 의해 여전히 전력이 공급되는 인버터는 라이브 그리드 세그먼트라고 생각되는 전압과 주파수를 유지합니다. 실제로 해당 세그먼트는 주 유틸리티 시스템에서 격리되어 효과적으로 작은 "섬"을 형성합니다.

결과는 심각합니다. 유틸리티 현장 작업자 전원이 차단된 것으로 생각되는 라인에서 작동하면 예측할 수 없는 인버터 공급 섬으로 인해 감전사 위험에 직면하게 됩니다. 자동 리클로져 — 일시적인 오류를 제거하기 위해 오류가 발생한 라인을 잠시 분리했다가 다시 연결하는 보호 장치 — 아일랜드와 위상이 다른 라인에 다시 전원을 공급하려고 시도하여 리클로저 양쪽의 장비를 손상시키는 격렬한 과도 현상을 일으킬 수 있습니다. 위상 불일치 아일랜드와 반환 유틸리티 사이의 충돌로 인해 하류에 연결된 모터, 변압기 및 민감한 부하가 파손될 수 있습니다.

이러한 이유로 전 세계 거의 모든 그리드 코드에서는 그리드 연결 인버터가 유틸리티 레퍼런스의 손실을 감지하고 정의된 시간 내에 연결을 끊도록 요구합니다. 가장 일반적으로 2초 그러나 이탈리아의 CEI 0-21에서는 특정 주파수 조건에서 0.1초 이내에 연결이 끊어져야 합니다. 규정 준수 여부는 형식 테스트 연구소에서 검증되고 그리드 연결 승인 과정에서 확인됩니다.

수동적 단독 운전 방지 감지

수동 감지 방법은 계통 매개변수를 지속적으로 모니터링하고 매개변수가 정상 작동 범위를 벗어나면 인버터를 트립하는 방식으로 작동합니다. 인버터 출력을 의도적으로 교란할 필요는 없습니다. 인버터는 단순히 관찰하고 반응합니다. 주요 패시브 매개변수는 다음과 같습니다.

수동적 방법은 계산이 간단하고 그리드에 잡음을 추가하지 않으며 심각한 전력 불균형이 있을 때 신속하게 대응합니다. 그들의 약점은 비감지 구역(NDZ): 섬의 부하가 연결이 끊어진 순간 인버터의 유효 및 무효 전력 출력과 거의 일치하는 경우 전압과 주파수는 무기한으로 정상 작동 대역 내에 머무를 수 있습니다. NDZ 문제는 수동 감지 방법과 함께 능동 감지 방법을 추가하려는 주요 동기입니다.

능동적인 단독 운전 방지 감지

능동 방법은 의도적으로 인버터 출력에 작고 제어된 교란을 도입합니다. 인버터가 계통에 연결되어 있으면 계통의 큰 겉보기 임피던스가 측정 가능한 효과 없이 교란을 흡수합니다. 고립되면 섭동이 누적되어(정상 대역을 벗어난 구동 전압 또는 주파수) 인버터는 자체적으로 증가하는 편차와 트립을 감지합니다. 일반적인 활성 기술은 다음과 같습니다.

능동 방법은 NDZ를 효과적으로 제거하며 수동 보호와 함께 대부분의 최신 전력망 규정에 필요합니다. 트레이드오프는 매우 작은 정도의 전력 품질 교란(정격 출력의 1% 미만으로 측정)으로, 이는 IEC 62116에서 정의한 제한 내에 있으며 실제로는 감지할 수 없습니다.

글로벌 단독 운전 방지 표준

단독 운전 방지 요구 사항은 지역 그리드 코드에 따라 설정되며 국제 테스트 표준에 의해 지원됩니다. 아래 표에는 여러 시장에서 작동하는 태양광 EPC에 가장 관련성이 높은 프레임워크가 요약되어 있습니다.

표준지역최대 여행 시간주요 요구 사항
IEEE 1547-2018미국2초OUV, OUF 및 활성 방법; 성능 카테고리 A/B/C
VDE-AR-N 4105독일5초ROCOF + 벡터 이동; 특정 전압/주파수 트립 창
AS/NZS 4777.2호주 / 뉴질랜드2초OUV, OUF, 활성 방법; 볼트-VAr 응답 통합
IEC 62116국제2초모든 감지 방법에 대한 NDZ 검증을 정의하는 테스트 절차
G99 / G100영국2초OUV, OUF, ROCOF; 16A 이상에서는 주전원 보호 손실이 필수입니다.
CEI 0-21이탈리아0.1초엄격한 주파수 제한 전 세계적으로 가장 빠른 필수 이동 시간

IEC 62116은 그리드 코드가 아닌 테스트 절차 표준입니다. 이는 최악의 NDZ 조건을 시뮬레이션하기 위해 공진 RLC 부하를 사용하는 유형 테스트 환경에서 단독 운전 방지 방법을 검증하는 방법을 정의합니다. IEC 62116 인증을 받은 인버터는 발전과 부하가 균형을 이루는 경우에도 선택한 수동 및 능동 방법의 조합이 표준 시간 제한 내에 단독 운전을 감지한다는 것을 입증했습니다. 이 인증서는 일반적으로 G99 또는 AS/NZS 4777 그리드 연결 애플리케이션의 일부로 필요합니다.

Sungrow 인버터가 단독 운전 방지를 구현하는 방법

Sungrow의 SG-CX 시리즈 상업용 스트링 인버터 및 SH 시리즈 하이브리드 인버터는 수동 OUV/OUF/ROCOF 모니터링과 능동 SMS 또는 AFD 교란을 결합한 계층형 접근 방식을 통해 단독 운전 방지를 구현합니다. 구체적인 조합은 시장 버전과 해당 그리드 코드에 따라 다릅니다. 시장별 펌웨어 변형은 대상 국가에 대한 올바른 트립 임계값, ROCOF 감도 및 활성 방법 매개변수로 사전 구성되어 있습니다. EPC는 DNO가 비표준 설정을 요청하지 않는 한 시운전 시 이러한 항목을 수동으로 구성할 필요가 없습니다.

Sungrow의 현재 스트링 및 하이브리드 플랫폼에 대한 인증 범위에는 다음이 포함됩니다. IEC 62116, IEEE 1547-2018, VDE-AR-N 4105 및 AS/NZS 4777.2, 요청 시 Econo Solar를 통해 국가별 유형 테스트 인증서를 받을 수 있습니다. 단독 운전 방지 펌웨어는 장치의 시장 버전과 연결되어 있으므로 견적 단계에서 올바른 국가 변형이 주문되었는지 확인하는 것이 중요합니다. 배송 후 펌웨어 변형을 개조하는 것은 경우에 따라 가능하지만 공장 승인이 필요합니다.

유틸리티 규모의 경우 중앙 및 스트링 인버터 Sungrow의 플랜트 컨트롤러는 연결 지점에서 추가 ROCOF 및 벡터 시프트 릴레이 보호를 통해 인버터 수준 단독 운전 방지를 보완하여 엄격한 상호 연결 요구 사항을 충족하는 심층 방어 아키텍처를 제공할 수 있습니다. 설정은 다음을 통해 구성할 수 있습니다. 아이솔라클라우드 또는 Modbus TCP이며 적절한 액세스 자격 증명을 가진 승인된 담당자가 조정할 수 있습니다.

단독 운전 방지 보호 시운전 및 테스트

SAT(현장 승인 테스트) 중 단독 운전 방지 동작을 확인하는 것은 대부분의 관할 구역에서 그리드 연결 요구 사항이며 승인을 시운전하기 전에 실제적으로 필요합니다. IEC 62116에서 참조하는 표준 검증 접근 방식은 다음을 사용합니다. 그리드 시뮬레이터 또는 균형에 가까운 부하 조건에서 규정에 지정된 시간 창 내에 인버터의 연결이 끊어지는지 확인하기 위한 제어된 릴레이 트립 테스트입니다.

대부분의 프로젝트에 대한 실제 SAT 절차는 세 단계로 구성됩니다. 먼저, 인버터의 펌웨어 버전이 유형 테스트를 거쳐 승인된 버전과 일치하는지 확인합니다. 둘째, 인버터가 대표 출력 레벨(일반적으로 정격 전력의 50~100%)에서 발전하는 동안 업스트림 계통 차단기를 열어 릴레이 트립 테스트를 수행하고 인버터가 필요한 시간 내에 단독 운전 방지 트립을 실행하는지 확인합니다. 셋째, DNO 또는 네트워크 운영자에게 제출할 시운전 보고서에 이동 시간, 사용된 방법 및 펌웨어 버전을 문서화합니다.

G99에 따른 영국과 AS/NZS 4777 연결 계약에 따른 호주에서 일반적으로 DNO가 입회 테스트를 요구하는 프로젝트의 경우 Econo Solar는 네트워크 운영자가 기대하는 유형 테스트 인증서와 시운전 문서 템플릿을 제공할 수 있습니다. SAT 날짜 이전에 이 서류를 준비하면 중대형 상업용 PV 프로젝트에서 시운전 지연의 가장 일반적인 원인을 피할 수 있습니다.