전력 품질 모니터링 및 분석에서 NI를 선택해야 하는 이유

Updated 2023. 12. 7.

개요

문제를 해결하는 첫 단계는 문제를 측정하는 것입니다. 재생 에너지, 플러그인 차량, 인버터, 온그리드 스토리지, HVDC 및 유틸리티 망에서 발생하는 기타 변화는 이전 세대의 기기가 설계되었을 때 예상하지 못했던 방식으로 전력 품질에 영향을 미칩니다. NI 기술을 기반으로 하는 전력 품질 측정 디바이스는 전력 시스템 엔지니어가 그렇지 않으면 감지하기 어려운 전력 품질 문제를 수치화하는 데 필요한 품질과 유연성을 제공합니다. 이 백서는 전력 품질 분석기 및 전력 품질 모니터링 장비를 위한 NI 기술의 세 가지 이점에 대해 설명합니다.

전력망의 고품질 데이터

사용된 측정 구성 요소의 샘플링 속도, 분해능 및 정확도는 매우 중요하지만 틀림없이 더 중요한 것은 측정 시스템용 임베디드 하드웨어로 설계하는 능력입니다. NI는 40년 동안 측정 시스템을 위한 보드 수준 하드웨어를 설계한 경험이 있으며 이를 바탕으로 현재 매년 30,000명 이상의 고객에게 고품질 I/O 하드웨어, 드라이버 및 지원을 제공하고 있습니다.

유틸리티 어플리케이션에 사용되는 많은 측정 모듈은 초당 최대 50,000 샘플 속도의 24비트 분해능 변환기 설계를 기반으로 합니다. (각각 50/60Hz에서 1000/833.33샘플/주기) 샘플 속도, 분해능, 앨리어스 제거 필터 및 입력 노이즈는 모두 고품질 파형 웨이브폼을 중심으로 고려 및 설계되었습니다.

고품질 측정은 도메인 전문가가 이용할 수 있을 때만 유효합니다. NI 기술을 기반으로 구축된 측정 시스템은 원시 웨이브폼 데이터에 대한 완전히 프로그래밍 방식 접근을 제공합니다. 일반적인 NI 기반 시스템은 50,000샘플/초로 PT 또는 CT에서 데이터를 수집합니다. 이 데이터는 종종 필터링되고 다시 샘플링되어 전력 계산을 위해 일정한 수의 샘플/주기로 변환됩니다. 일반적인 계측기는 계산된 데이터와 기록에 대한 몇 가지 웨이브폼 포인트를 보고하지만 NI 기반 시스템은 모든 것에 대한 완전하게 제공합니다. 즉, 계산, 리샘플링된 웨이브폼 데이터 및 샘플링되지 않은 원시 웨이브폼 데이터까지 제공합니다. 어떤 데이터를 처리, 기록, 보고 또는 폐기할 지는 전문가에게 달려 있습니다. 이는 PC에서 시뮬레이션으로 종종 수행되는 연구에서는 일반적이지만 NI 기술은 이러한 기능을 견고한 현장 배치 가능한 시스템에도 구현합니다.

NI 기술을 기반으로 하는 지능형 전자 디바이스는 원시 웨이브폼 데이터를 완전하게 제공하여 범죄과학식 분석 및 향후 감지 알고리즘 개발에 도움이 됩니다.

^{그림 1: NI 기술을 기반으로 하는 지능형 전자 디바이스는 원시 웨이브폼 데이터를 완전하게 제공하여 포렌식 분석 및 향후 감지 알고리즘 개발에 도움이 됩니다.}

미래의 변화와 요구에 대비한 업그레이드 가능성

내일의 문제가 오늘의 문제와 다를 수 있는 것처럼 내일의 측정이 오늘의 측정과 다를 수 있습니다. NI 하드웨어 위 구축된 전력 품질 분석기 및 전력 품질 모니터는 LabVIEW 또는 C/C++(FPGA는 LabVIEW만 해당)의 조합으로 자유롭게 프로그래밍할 수 있으며 배포된 후에도 이미지를 다시 생성할 수 있습니다. 이는 새로운 자본 장비를 구매하고 설치할 필요 없이 새로운 문제를 감지하는 데 도움이 되도록 새로운 알고리즘을 배포할 수 있음을 의미합니다.

하드웨어의 측정 기능은 다음과 같이 향후 현장에서 추가할 수 있는 수십 가지 소프트웨어 설계 기능을 가능하게 합니다.

최대 100+ 차수의 고조파 노이즈 감지
고속 웨이브폼 데이터 오류 기록(리샘플링 또는 원시)
표준 축소/팽창/중단 이벤트 감지
미터링
깜박임 감지
사용자 정의

"사용자 정의"를 제외하고 LabVIEW 기능 블록(VI)은 LabVIEW Electrical Power Toolkit에 있는 위의 모든 소프트웨어 설계 기능을 다룹니다.

맞춤형 알고리즘 및 경보를 위한 처리 능력

CompactRIO 컨트롤러는 667MHz/코어의 듀얼 코어 ARM9부터 1.91GHz/코어의 쿼드 코어 INTEL 프로세서에 이르는 다양한 프로세서와 함께 사용할 수 있습니다. 또한 각 CompactRIO 프로세서는 제어 및 공동 처리 기능을 위해 FPGA에 연결됩니다. 이 처리 능력은 많은 전력 품질 분석 기능을 단일 장치로 병합하는 데 사용될 뿐만 아니라 유틸리티 전문가와 연구원이 현장에서 더 많은 알고리즘을 실행하여 정보를 더 빨리 얻을 수 있도록 돕습니다. 알고리즘은 오류 이벤트 이후에 수집된 다량의 데이터를 사용하여 스프레드시트에서 개발되는 경우가 많으며 그 후 포렌식 조사가 근본 원인을 파악하는 데 몇 달이 걸릴 수 있습니다. NI 기술에서 사용할 수 있는 처리 능력을 통해 중앙 작업에서 개발된 알고리즘의 일부를 전령망으로 내려 보내 문제가 발생하기 전에 감지하거나 가장 중요한 값을 모니터링하면서 경고를 통해 오류의 근본 원인을 식별하는 데 걸리는 시간을 단축할 수 있습니다. CompactRIO는 알고리즘 엔지니어링을 위한 이상적인 플랫폼입니다.

결론

송전, 배전 및 발전 기술이 변화하고 있어 유틸리티 및 공급업체가 전력망을 계측하고 품질 영향을 측정하는 것이 더 어려워지고 있습니다. 소프트웨어 중심 솔루션을 사용한 플랫폼 접근 방식은 지능형 전력망 장치가 현재 전력망에서 발생하는 변화와 과제를 따라잡을 수 있는 가장 좋은 방법입니다. CompactRIO 및 LabVIEW와 같은 NI 도구는 특히 송전 및 배전 측정 어플리케이션에 적합한 설계 요소를 갖춘 플랫폼에서 구축되었습니다.