그라젤 씨, 네오 메스테크닉의 CEO이신데요. 귀사에 대해 소개해 주시겠습니까?
네오 메스테크닉의 제품은 전력망과 재생 에너지 기술 전반에 걸친 애플리케이션에 중점을 두고 있습니다. 우리는 “전력” 회사입니다. 주요 제품으로는 전력 품질 분석기, 그리드 임피던스 분석기, 태양광 테스트 장비 등이 있습니다. 우리는 하이엔드 제품에 집중하고 기술 선도를 목표로 합니다. 그리드 임피던스 분석기는 오스트리아 전기 기술 협회의 혁신상 후보에 올랐습니다. 새로운 태양광 분석기 PM-10은 출시 일주일 만에 모든 대륙에 판매되었으며, 전력 품질 분석기 PQA8000H는 향후 10년간 예상되는 모든 요구 사항을 충족하는 현재 시장의 기준 계측기입니다.
그리드 문제와 관련하여 알려줄 소식이 있나요?
전력망은 중대한 변화를 겪고 있습니다. IGBT나 MOSFET과 같은 첨단 반도체 기술은 재생 에너지 기술과 전력망 자체에 대한 수많은 새로운 애플리케이션을 촉진하고 있습니다. 태양광 시스템, 전기 자동차 충전소, DC 그리드의 광범위한 채택과 함께 전력망은 부하 흐름 관리 및 전력 품질 보증과 같은 새로운 과제에 직면하고 있습니다. 또한 이러한 발전은 특히 고주파 그리드 임피던스 측면에서 그리드의 근본적인 특성을 변화시키고 있습니다. 전력 품질 문제는 더 이상 산업 환경에 국한된 것이 아니라 전체 전력망에 걸쳐 널리 퍼지고 있습니다. 이러한 발전에도 불구하고 표준화 노력은 여전히 진행 중이며, 직류 전류 및 초고조파를 비롯한 많은 새로운 현상의 경우 아직 방출 제한이 없는 경우가 많습니다.
전력 품질 전문가들은 로고스키 코일과 전류 클램프를 많이 사용합니다. 오늘날에도 여전히 적절한 측정 장비일까요?
각 기술에는 고유한 장점과 한계가 있습니다. 로고스키 코일은 장착 과정이 간편하여 사용하기 매우 편리하지만, 직류 전류는 측정할 수 없습니다. 철심 클램프는 변압기(1A/5A)에서의 2차 측정에만 사용됩니다. 이러한 클램프는 DC 전류를 측정할 수 없으며 대역폭(~20kHz)이 제한되어 있습니다. 또한 홀 기반 DC 클램프는 지구 자기장에 의해 유도되는 상당한 오차로 인해 작은 DC 구성 요소의 측정이 정확하지 않습니다. .
능동형 전력 전자 장치(EV 충전기, 태양광 발전)와 높은 스위칭 주파수(GaN, SiC)는 최대 150kHz 이상의 주파수 범위에서 방출을 유발합니다. SiC 기반 주파수 인버터는 이미 50~100kHz의 스위칭 주파수를 달성하고 있습니다.
댄센스는 AC/DC 제로 플럭스 트랜스듀서를 통해 프리미엄 옵션을 제공합니다. 높은 대역폭으로 DC에서 500kHz까지 전체 범위를 커버할 수 있습니다. 자속 보정 기술은 ppm 범위에서 높은 정확도를 보장하며 대지 자기장이나 기타 자기로 인한 오차가 매우 낮습니다. PQA8000H 디바이스를 사용하면 µA를 정밀하게 측정할 수 있습니다. 댄센스 트랜스듀서의 전압 출력은 대부분의 디바이스가 전압 신호로 직접 작동할 수 있기 때문에 쉽게 사용할 수 있습니다.
일부 사용자는 때때로 높은 주파수 범위에서 지정된 정확도와 관련하여 전류 센서의 부정확성이 큰 것을 발견합니다. 이미 이 문제를 경험하셨나요?
실제로 이런 경우가 종종 있습니다. 전력 분석기 제조업체이자 시스템 공급업체인 키사이트는 실험실에서 수집한 각 센서를 꼼꼼하게 평가합니다. 데이터시트에 명시된 사양이 충족되지 않는 경우가 종종 있습니다. 예를 들어 홀 센서와 같이 주문 시에도 특정 사양이 현실과 맞지 않을 수 있음을 예상할 수 있습니다. 그러나 댄센스 제품은 이와 관련하여 지속적으로 뛰어난 신뢰성을 입증하고 있습니다. 데이터시트에 제공된 사양은 정확하며, 독일 국립 계측 기관인 PTB는 주파수 측정을 위한 벤치마크로 댄센스 전류 트랜스듀서를 활용하고 있습니다.
어떤 경우에 AC/DC 전류 센서가 필요한지 설명해 주시겠어요?
일반적으로 다음과 같은 애플리케이션에는 AC/DC 센서가 필요합니다:
- 전력 및 효율 분석
높은 대역폭으로 신호의 AC 및 DC 부분을 측정하는 고정밀 전력 분석의 경우, 고해상도와 높은 정확도가 필수입니다. - 전력 품질 분석
전력 품질 분석에는 AC 부분뿐만 아니라 DC 및 고조파 부분도 중요합니다. 많은 국가 기술 지침은 저전압 범위에서 기생 DC 부품의 최대값을 정의하고 있습니다. 저희는 태양광 및 전기 자동차 충전기와 같은 능동 전력 전자기기의 DC 방출에 대한 연구 프로젝트와 석박사 학위 논문을 진행하고 있습니다. 첫 번째 결과는 대부분의 경우 기존 국가 지침과 관련하여 배출 제한을 위반하고 있음을 보여줍니다. 그 외에도 전력망을 따라 흐르는 직류 전류의 전파를 연구하고 있습니다. - DC 그리드
DC 그리드는 모든 전압 레벨에서 향후 큰 화두가 될 것입니다. AC에서 DC로의 변환 또는 DC/DC 변환이 이루어지는 곳이라면 어디에서든 AC와 DC를 모두 측정해야 합니다. IEC TR 63282는 이미 저전압 DC 그리드(LVDC)에서 DC 및 AC 구성 요소 측정의 필요성을 강조하고 있습니다. 물론 DC 그리드의 전력 품질 모니터링은 AC 그리드와는 다르게 보이지만 여전히 고주파 방출을 유발하는 높은 스위칭 주파수(PWM, DC/DC)가 있습니다(키워드: 초고조파, EMC, 공통 모드).
AC 애플리케이션이 있는 경우 전력 분석에 AC 전류 센서를 사용할 수도 있나요?
이전에는 여러 회사에서 전력 분석기 개발을 전문으로 했습니다. 예를 들어 주파수 인버터의 효율성 평가의 경우 AC 전류 센서를 사용한 전류 측정은 불가능합니다. 오늘날 모든 장치의 99%가 전력 전자 장치를 사용하며, AC에서 DC로의 변환은 DC에서 최대 수 MHz에 이르는 넓은 주파수 범위에서 전류를 생성합니다. 따라서 전력과 효율을 정밀하게 측정하려면 고정밀 제로 플럭스 트랜스듀서를 사용해야 합니다. 오늘날 AC/DC 컨버터의 효율 수준은 90~98%입니다.
댄센스 트랜스듀서는 이러한 애플리케이션에 완벽하게 적합합니다. DC 정확도가 뛰어나고 전체 주파수 범위에 걸쳐 높은 대역폭, 높은 동적 및 매우 낮은 위상 오류는 가장 높은 정확도 요구 사항을 가진 측정에 이상적입니다. 작은 위상 오차도 전력 판독에 심각한 오류를 초래할 수 있으므로 Danisense의 기술은 이러한 애플리케이션에 특히 적합합니다.
전력 품질 분석에서 매우 작은 DC 값을 기대합니다. 50Hz 진폭이 매우 높을 때 이것이 기술적으로 가능한가요?
DC 값은 두 자릿수 mA 범위에서 동시에 50Hz 진폭이 높기 때문에 신뢰할 수 있는 값을 제공하는 매우 정밀하고 안정적인 전류 센서가 필요합니다. 댄센스 전류 트랜스듀서는 여기에 매우 적합합니다. 또한 점점 더 중요해지고 있는 그리드 임피던스 측정에도 Danisense 고정밀 전류 트랜스듀서를 사용합니다.
AC 네트워크에서 DC 구성 요소를 측정하는 것이 중요한 이유는 무엇인가요?
모터와 변압기와 같은 유도성 부품은 DC 부품에 의해 미리 자화됩니다. 그 결과 제조업체가 지정한 자기 작동 지점이 이동합니다. 이는 결국 장비의 손실 증가와 더 빠른 노화로 이어집니다. 변압기가 DC 오프셋에 의해 자기 포화 범위로 밀려나면 허밍이 발생하여 소음 공해가 크게 증가합니다. 또한 변압기는 비선형 장치가 되어 고조파도 발생하게 됩니다.
패시브 변류기가 장착된 에너지 미터도 DC 구성 요소에 의해 정확도에 영향을 받을 수 있습니다.
DC 구성 요소의 효과와 관련하여 실제 그리드에서 DC 구성 요소가 어떻게 작동하는지에 대한 추가 연구를 시작했습니다. 논문은 다음 컨퍼런스에서 발표될 예정입니다.
제7회 스마트 에너지 시스템 및 기술에 관한 국제 컨퍼런스, SEST 2024
https://sest2024.polito.it/
그러나 인버터에 대해서는 정해진 국가 승인 절차를 통해 단위 인증서가 있습니다. 이를 통해 장치가 최신 표준을 충족하는지 확인할 수 있나요?
DC 구성 요소를 측정할 때 의문이 생깁니다: “어떻게 측정할 수 있을까? 홀 전류 클램프는 종종 너무 부정확합니다. 이러한 경우 µA 또는 mA 범위의 매우 작은 DC 전류를 정확하게 감지할 수 있는 플럭스게이트 Danisense 트랜스듀서를 권장합니다. 또한 댄센스 연구소는 IEC 17025 인증을 받았습니다.
또한 하나의 인버터에 대해서만 장치 인증을 테스트하므로 제조업체는 이 테스트를 수행할지 여부를 자유롭게 결정할 수 있습니다.
인버터 제조업체가 DC 구성 요소와 관련하여 장치를 개선할 수 있는 방법은 무엇이라고 생각하시나요?
인버터 출력의 DC 구성 요소는 모니터링되지 않는 경우가 많습니다. 이 구성 요소가 인버터의 제어 회로에 공급되면 제어 장치가 해당 보상을 시작할 수 있습니다. 적어도 유형 테스트 단계에서는 DC 구성 요소를 테스트해야 합니다.
특히 인버터 바로 뒤에 있는 변압기가 중간 전압에 이르는 대규모 시스템의 경우, DC 구성 요소의 측정이 전혀 수행되지 않습니다. 변압기는 가능한 DC 구성 요소를 전송하지 않습니다.
제가 알기로는 저전압 그리드에는 직류 전류만 있는 것으로 알고 있습니다. 그렇다면 고전압은 이러한 문제의 영향을 받지 않는다는 뜻인가요?
현재로서는 저전압 그리드가 더 큰 영향을 받고 있습니다. 전력망에 연결되는 거의 모든 전기 장치에는 전력 전자 장치가 통합되어 있습니다. 태양광 시스템, 전기 자동차 충전소 또는 히트 펌프는 높은 스위칭 주파수에서 작동하고 낮은 직류 전류를 방출하는 IGBT 또는 MOSFET을 기반으로 하는 능동 전력 전자 장치를 사용합니다. 모니터링 애플리케이션에 사용되는 전류 센서는 직류 전류를 감지할 수 없기 때문에 AC 네트워크의 직류 전류는 완전히 무시됩니다.
그럼에도 불구하고 더 높은 전압 레벨의 DC 전류는 두 가지 이유로 주목받고 있습니다. 한편으로는 접지된 변압기 중성점을 통해 양쪽이 접지된 네트워크 섹션으로 결합할 수 있기 때문입니다. 한 가지 예로 지자기 유도 전류(GIC)를 들 수 있습니다. 인접한 공급 네트워크에서 발생하는 부유 전류를 감지할 수도 있습니다. 예를 들어, 철도 시스템의 16.7Hz 전류도 접지 변압기 중성점으로 유입될 수 있습니다. 한편, 고전압 그리드에서 전력 전자 장치의 사용은 향후 몇 년 동안 크게 증가할 것입니다 – 키워드: 스마트 변압기.
더 높은 전압 레벨에서는 전력 품질 측정이 훨씬 더 복잡할까요?
네, 맞습니다. 전압 측정을 위해서는 고전압 분배기가 반드시 필요합니다. 전류 측정을 위해 변압기의 부싱을 사용할 수 있습니다. 여기에 사용되는 전류 센서는 고전압 절연이 필요하지 않습니다.
고전압 분야에서의 협력을 통해 현재 사용 가능한 전압 분배기와 완벽하게 작동하는 장치를 보장합니다. 또한 고전압 애플리케이션에서 플럭스게이트 전류 트랜스듀서에 대한 첫 문의를 받았습니다.
마지막으로 독자들에게 전하고 싶은 말이 있나요?
예, 테스트 및 측정 비즈니스의 실험실 장비가 대규모 네트워크 애플리케이션의 후반 단계에서 어떻게 필요하게 되는지 점점 더 자주 보게 됩니다. 예를 들어, 키사이트의 전력 품질 분석기는 하드웨어 측면에서도 고정밀 전력 분석기입니다.
매우 유익한 인터뷰에 참여해 주셔서 감사합니다.
Dipl.- Ing. Bernhard Grasel
CEO
NEO Messtechnik GmbH
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