산업별 어플리케이션

개요 

지구 환경 문제에 대한 대응으로서 메가 솔러를 포함하는 태양광 발전 시스템, 혹은 풍력 발전 시스템 등이 도입되고 있는 재생 가능 에너지에 있어서는, 파워 컨디셔너(인버터, PCS)를 이용하여 태양광 모듈이나 풍차에 의해 발전된 직류 전력을 교류 전력으로 변환합니다. 이 변환 효율은 해마다 높아지고 있으며, 변환 손실이 적은 제품이 시장에서의 경쟁력을 높이는 하나의 지표가 되고 있습니다.
태양광 발전용 파워 컨디셔너의 효율 측정 방법에 대해서는 일본에서는 JIS C 8961 , 국제 규격에서는 IEC 61683 등으로 규정되어 있습니다. 또한 효율 측정에서도 최대 효율뿐만 아니라 유럽 효율 또는 미국의 CEC 효율이 규정되어 있는 경우가 있어 , 각국에서 각각의 규제가 있는 경우가 많습니다.
일반적으로 최대 효율은 효율이 최대가 되는 특정 조건에 있어서의 평가 데이터이지만, 예를 들어 유럽 효율이나 CEC 효율은 경부하 시부터 정격 부하 시까지의 복수 점 에서의 효율을 측정하고, 부하율에 따라 가중치를 붙여 산출하고 있습니다
계통 연계에 있어서도 다양한 문제가 있습니다. 태양광발전, 풍력발전 등의 출력이 대량으로 전력계통에 연계된 경우 전력계통의 교란에 의해 일제히 전압이 변동되면 전력 품질에 큰 영향을 줍니다. 이러한 일제 해열 등에 의한 문제를 방지하기 위해, 순간적인 전압 저하가 발생하더라도 운전을 계속하는 운전 계속 성능이 중요합니다 . 계통 교란시에도 전력 품질을 확보하기 위해 필요한 분산 전원의 운전 계속 성능 요건의 정비가 계속 진행되고 있습니다. 이러한 효율 평가에서는 전압 변동, 주파수 변동 시험, 온도 상승 시험 등이 있으며, 전력계를 이용한 전력 계측 및 파형 측정기 를 사용한 순간 파형 변동 의 확인이나 온도 측정 등 의 시험 이 세계 각국에서 행해지고 있습니다.

과제

발전되는 재생 가능 에너지의 양은 자연 상황에 따라 변동하는 경우가 많기 때문에 발전 용량의 급증에 의해 전력 계통이 불안정해질 수 있습니다. 또, 계통에 낙뢰 가 있어 발전 시스템측이 일제히 해열하는 경우 등도 전력 계통 에 영향을 줍니다.
이러한 현상이 일어났을 때의 유효 전력, 무효 전력, 전압값, 주파수, 역률, 효율 등의 변동을 파악하여 상세하게 확인하고 싶은 요망이 있습니다 .
또한, 파형 측정기 는 계통을 장시간 연속 감시하여 비정상적인 파형 데이터를 포착하는 것이 주된 목적이지만, 장시간에 걸친 파형 관측에서는 데이터량이 많아져 버려, 신경이 쓰이는 파형이나 이상 데이터를 찾기 어려워진다는 문제도 있습니다 .
이러한 문제를 해결하고 싶기 때문에, 전력계의 수치 데이터와 파형 데이터를 장시간, 동일 시간축상에서 측정하여 이상 데이터 등을 확인·감시를 하고 싶은 경우가 늘어나고 있습니다.

IS8000 에 의한 과제 해결 ( Solution )

IS8000에 의한 제안

1. 온라인 모니터에 의한 데이터 확인과 조작

라인 모니터 조작은 통신 인터페이스 경유로 계측기를 PC 로부터 리모트 컨트롤 할 수 있습니다. 스코프 코더 DL950 혹은 전력계 WT5000 본체의 터치 패널 스크린(컨트롤 화면)이 PC 화면에 표시됩니다. 계측기 본체의 조작과 같이 떨어진 장소에 있는 PC 상에서 설정을 자유롭게 변경할 수 있어 측정 파형이나 전력계 데이터도 확인할 수 있습니다. 따라서, 제품 본체와 다른 소프트웨어의 조작을 새롭게 기억할 필요는 없습니다 * . 2 대 접속했을 때도 동시에 2 화면, PC 상에 표시할 수 있습니다. 설정에 문제가 없는 것으로 보이면 파형 데이터 또는 전력계 데이터를 수집 할 수 있습니다. 제어실에서 떨어진 장소에 있는 DL950 의 파형을 PC 상에서 확인할 수 있으므로 실험실과 컨트롤실을 왕복하면서 파형 데이터의 보존이나 설정 조건을 변경하는 등의 수고를 줄일 수 있어 효율적인 데이터 수집이 가능합니다. 

* 본체의 터치 패널 조작과 일부 기능만. 하드키 조작은 제외

그림 1 　DL950 의 원격 제어 화면

그림 2 　WT5000 의 원격 제어 화면

2. DL 소프트웨어와 WT 소프트웨어의 통합

오실로스코프와 전력계 소프트웨어는 별도의 소프트웨어로 데이터 수집을 하기 때문에 일반적으로 파일 형식이 다릅니다 . 이번에 새롭게 개발한 통합 계측 소프트웨어 플랫폼 IS8000 은 파형 데이터와 전력계 데이터 의 동기 측정이라는 측정 요구에 맞추어 하나의 통합 계측 소프트웨어로서 사용할 수 있습니다. 데이터 수집 소프트웨어를 통일함으로써 오실로스코프와 전력계 의 설정 방법을 가능한 한 동일한 조작으로 하고 있습니다. 지금까지는 따로따로 측정해 보존하고 있던 방법에 비해 , 파일의 정리나 관리의 업무를 대폭 삭감하는 것이 가능 해집니다

그림 3 　파형 채널 및 전력 데이터 표시 및 저장 설정

그림 4 　전압 파형 변동시의 전압 · 전력 값 변동의 확인 예

3. IEEE1588 규격 * 의 WT/DL 시각 동기 표시

파형 측정기의 파형 연산 기능을 사용하여 전력값을 표시시키는 방법에 의해 전력값을 검증하는 경우가 있지만, 측정 파형과 추적성이 잡힌 고정밀 전력 값으로 결과를 얻을 수 없습니다. IS8000 통합 계측 소프트웨어 플랫폼은 , IEEE1588 시각 동기를 사용해 DL950 과 WT5000 을 동시에 접속 * 하는 것으로 동기 측정이 간단하게 가능하게 됩니다. (DL950 과 WT5000 의 동기 오차 는 약 10μs * 입니다.)
DL950 으로 취득할 수 있는 가장 빠른 20MS/s , 8ch 동시의 연속 파형 데이터와 함께 WT5000 의 전력 데이터를 PC 의 동일 시간축 상에 표시할 수 있습니다 . 따라서, 파워 미터 데이터는 파형 데이터와 함께 시계열의 추세를 표시 할 수 있으므로 미묘한 전력 변동을 확인할 수 있습니다.
예를 들어, 실제로 발생하는 전력 변동으로부터 이상 파형 데이터를 확인하여 문제를 발견하는 것도 가능합니다.

* IEEE1588 표준 : 네트워크를 통해 연결된 장비 간의 시간 동기화에 사용되는 고정밀
　시간 프로토콜 (PTP). PTP = Precision Time Protocol
* DL950 IEEE1588 마스터 기능 (시간 동기화) (/C40 옵션 ) 필요
* DL950 두 개의 IEEE1588 동기화 오류는 ± 150ns
* DL950 10Gbps 이더넷 (/C60 옵션 ) 필요
* 2 개의 동기화 측정 IS8000 여러 대 동기화 옵션 (/SY1) 필요

그림 5 　파형과 전력 데이터의 동기 측정 데이터 분석

4. 링크 파일 / 분할 파일에 의한 데이터 관리

IS8000 은 측정된 데이터를 하나 의 링크 파일로 관리할 수 있습니다. 기존과 같이 따로 따로 측정한 파형 데이터 파일과 전력 데이터 파일을 연관시키기 위해 같은 이름을 붙여 저장하거나, 측정 데이터마다 폴더를 작성하고 그 안에 파형 파일과 전력 데이터 파일을 넣어 관리 하는 등의 작업은 불필요해집니다. IS8000 을 사용하여 동시에 측정함으로써 파형 데이터도 전력 데이터도 하나의 통합 파일로 관리할 수 있습니다.
또한 편리한 파일 분할 기능도 있습니다. 파일을 분할하는 시간이나 사이즈를 설정하는 것으로, 분할 파일을 만들면서 전시간의 데이터 파일을 일원 관리할 수 있습니다. 측정 도중에 해석을 하고 싶은 경우는, 분할 버튼을 누르는 것으로 파일을 분할시켜 해석할 수도 있습니다. 예를 들어, 24 시간의 측정을 하고 있을 때에 1 시간마다의 파일 분할 시간을 설정하는 것으로 측정하면서 측정 종료한 시간분의 데이터를 해석할 수 있습니다. 측정 종료 후에는 분할 파일만으로는 취급하기 어렵기 때문에, 하나의 링크 파일로서 관리할 수 있습니다.

그림 6 　링크 파일과 분할 파일의 통합 이미지

그림 7 　링크 파일의 표시 예 ( 화면 왼쪽 )

5. 정확도 보증된 신뢰성 높은 전력 데이터의 활용

파형 측정기 안에 전력계 데이터를 연산하는 기능을 탑재하는 기기가 늘고 있습니다. 과도 현상에서도 데이터의 동시성을 확보할 수 있기 때문에 파형 측정기로 전력 연산할 수 있는 것은 매우 편리하지만 주의해야 하는 점이 있습니다. 국가 기준으로 연결된 전력 데이터의 정확도 보장합니다.
파형 측정기는 전압 프로브, 전류 프로브를 사용하여 고대역·고샘플 레이트에 의해 측정 신호의 형상을 보다 정확하게 파악하는 것이 주된 목적이 되고 있습니다. 따라서, 파형 측정기를 사용하여 전력 연산한 결과는 전력계로 측정한 데이터와 달리 , 정확도 보증이 없고 신뢰성에 대해서는 신중하게 검증할 필요가 있습니다. 한편, 요꼬가와의 전력계는 국가 표준으로 이어지는 계측 표준 을 높은 정밀도로 확립·유지하고 있으며, 전력계 데이터의 전압, 전류, 유효 전력 등에 있어서 신뢰성이 높은 데이터를 제공하고 있습니다.
IS8000 은 전력 트레이서빌리티 * 를 취한 WT5000 에 의한 전력 계측과 함께 DL950 에 의한 최고 속도 20MS/s , 8ch 의 데이터 전송을 가능하게 하고 있어, 신뢰성이 높은 전력계 데이터와 파형 데이터를 , 동일 시간축상에 동시 표시할 수 있습니다.
* 전력 추적성 : 고정밀 전력계 WT5000 의 성능을 지원하는 교정 기술

그림 8 　신전력 교정 시스템의 추적성 체계도

6. 파형과 전력계 데이터를 사용하여 자동 리포트 작성

리포트 작성 옵션( /RP1 )을 짜넣는 것으로 PC 상에서 리포트를 작성해 출력할 수 있습니다. 리포트의 구성은, 리포트 작성 마법사 기능을 사용하는 것으로, 레이아웃 설정 ( 이미지 표시 첨부 ) 을 할 수 있어 간단하게 리포트를 작성할 수 있습니다. 스코프 코더 DL950 혹은 파워 아날라이저 WT5000 에서 측정 및 저장한 파일을 바탕 으로 측정 조건, 파형 출력이나 측정 결과 등을 선택하여 보고서를 PDF 나 EXCEL 에 출력할 수 있습니다

그림 9 　보고서 템플릿 작성 화면

그림 10 　보고서 작성 중 파형 이미지 삽입 이미지

※ 게재되고 있는 화상등은 실제의 제품과는 일부 다른 경우가 있습니다.
    (본 어플리케이션의 사양은 측정 채널 수나 측정 조건 등에 의해 제한될 수 있습니다. 자세한 내용은 문의하시기 바랍니다.