배전계통 신뢰도 향상을 위한 배전설비 고장유형 예측 및 IT기반의 관리 모델 구축 The Construction of Fault Pattern Prediction and IT-Based Management Model in Distribution Facilities to Improve the Distribution System Reliability원문보기
황우현
(서울산업대학교 IT정책전문대학원
산업정보시스템전공 배전자동화시스템 데이터마이닝 주상변압기 고장복구 모델
국내박사)
우리나라의 경제 산업구조가 중공업 중심의 사회에서 고도 정보화 사회로 발전해감에 따라 전력의 안정적 공급이 더욱 중요한 현안으로 대두되고 있다. 과거 시퀀스제어 방식으로 설비를 제어하던 산업구조하에서는 정전이 발생할 경우 정전된 시간만큼 국부적인 지역에서 불편을 겪었으나, 대부분의 기간설비가 컴퓨터에 의해 제어되는 최근에는 순간적인 정전만으로도 광범위한 지역에 걸쳐 장애가 발생되고 있다. 돌발적인 정전이 발생할 경우 초정밀 반도체나 석유화학제품 등의 생산차질과 초고층 아파트, 대규모 상가 등에서 생활하는 수많은 사람이 불편을 겪게 된다. 또한 인터넷을 이용한 이메일, 쇼핑, 정보교환 등까지 중단되는 것을 고려하면 일시적인 정전이 지역을 넘어 전 세계로 파급된다고 할 수 있기 때문에 전력공급 신뢰도 향상에 대한 요구는 더욱 높아지고 있는 실정이다. 본 논문의 목적은 배전자동화 도입과 주상변압기의 고장유형 분석, 지중배전설비의 시공관리시스템 구축을 통해 배전계통의 신뢰도를 향상할 수 있는 방안을 제시하는데 있다. 첫 번째로 ...
우리나라의 경제 산업구조가 중공업 중심의 사회에서 고도 정보화 사회로 발전해감에 따라 전력의 안정적 공급이 더욱 중요한 현안으로 대두되고 있다. 과거 시퀀스제어 방식으로 설비를 제어하던 산업구조하에서는 정전이 발생할 경우 정전된 시간만큼 국부적인 지역에서 불편을 겪었으나, 대부분의 기간설비가 컴퓨터에 의해 제어되는 최근에는 순간적인 정전만으로도 광범위한 지역에 걸쳐 장애가 발생되고 있다. 돌발적인 정전이 발생할 경우 초정밀 반도체나 석유화학제품 등의 생산차질과 초고층 아파트, 대규모 상가 등에서 생활하는 수많은 사람이 불편을 겪게 된다. 또한 인터넷을 이용한 이메일, 쇼핑, 정보교환 등까지 중단되는 것을 고려하면 일시적인 정전이 지역을 넘어 전 세계로 파급된다고 할 수 있기 때문에 전력공급 신뢰도 향상에 대한 요구는 더욱 높아지고 있는 실정이다. 본 논문의 목적은 배전자동화 도입과 주상변압기의 고장유형 분석, 지중배전설비의 시공관리시스템 구축을 통해 배전계통의 신뢰도를 향상할 수 있는 방안을 제시하는데 있다. 첫 번째로 배전자동화시스템을 도입하여 배전계통을 운전할 경우에 배전계통의 신뢰도가 어느 정도 향상되는 가에 대해 연구하였다. 배전자동화시스템은 배전계통의 상태를 원격으로 감시하고, 돌발고장 시에는 고장구간을 색출하여 건전구간과 정전구간을 분리하여 고장구간을 축소하는데 활용된다. 인력에 의해 배전계통을 운전하는 경우에 비해 공급신뢰도가 향상되는 것으로 나타났다. 이 연구결과는 해외 전력회사에서 배전자동화시스템 도입시 활용이 가능할 것으로 전망된다. 두 번째는 배전계통의 주상변압기 고장사례를 데이터마이닝기법으로 분석하여 고장유형을 분석하고 고장을 예측하는 방안을 제시하였다. 주상변압기는 매년 많은 양이 소손됨에 따라 공급신뢰도에 영향을 미치고 있기 때문에 고장유형을 분석하여 대응방안을 제시하였다. 데이터마이닝기법을 이용하여 분석한 결과 주상변압기의 고장은 주로 8년을 기점으로 열화, 불량, 낙뢰, 하자에 의해 고장이 발생한다는 사실이 확인되었다. 이러한 결과를 활용하여 제작 후 8년 이하인 경우에는 제작불량이 68%, 하자가 19%로 나타나 주상변압기 생산과정에서 문제가 있었다고 추정된다. 낙뢰 피해가 적은 것은 설치 후 8년이 경과하는 동안 하자와 제작불량 등 불안정한 설비는 교체되었기 때문으로 판단된다. 열화고장이 6%를 기록한 것은 13년이 경과된 주상변압기를 정기적으로 교체하기 때문으로 보인다. 하지만 설치 후 8년이 초과된 경우에는 열화가 89%로 나타나 자재, 절연유 등의 성능이 나빠졌기 때문에 크게 증가한 것으로 예상된다. 또한 낙뢰가 1.8%, 제작불량이 9.3% 등으로 경미한 것은 제품의 품질이 우수해 장기간이 경과되었음에도 고장률이 낮게 나타난 것으로 판단된다. 하자는 하자기간 3년이 만료되어 분석에서 제외하였다. 이러한 연구결과를 토대로 하여 고장발생 유형별로 유사한 조건을 입력하면 고장 발생을 예측할 수 있다. 또한 고장예측에 따라 복구모델별로 사전준비작업이 가능해져 복구시간 단축으로 공급신뢰도를 향상시킬 수 있다. 세 번째는 3차원 지리정보시스템을 이용하여 시공시 촬영된 동영상을 3차원 이미지설비와 링크시키고 설비관리용 운영시스템을 구축하였다. 지중배전설비는 시공이 완료된 뒤에는 지하에 매설되어 육안으로 상태 확인이 곤란하고 사후 점검이 어려운 점을 보완하고자 하였다. 또한 시공완료 후에는 주기적인 점검대상 정보를 운영자에게 제공하여 유지보수의 누락을 방지하고, 고장 발생시에는 시공당시의 정보를 조회하여 복구시간을 단축할 수 있는 방안을 제시 하였다. 이러한 고장예방관리시스템을 활용할 경우 정전횟수와 시간을 단축이 가능할 것으로 전망된다. 이상과 같은 연구결과는 전력계통의 설비관리에 적용할 수 있으며 발전, 송전, 변전 그리고 배전과 고객의 설비를 IT를 이용하여 용이하게 관리함으로써 전력계통의 공급신뢰도를 향상시키는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
우리나라의 경제 산업구조가 중공업 중심의 사회에서 고도 정보화 사회로 발전해감에 따라 전력의 안정적 공급이 더욱 중요한 현안으로 대두되고 있다. 과거 시퀀스제어 방식으로 설비를 제어하던 산업구조하에서는 정전이 발생할 경우 정전된 시간만큼 국부적인 지역에서 불편을 겪었으나, 대부분의 기간설비가 컴퓨터에 의해 제어되는 최근에는 순간적인 정전만으로도 광범위한 지역에 걸쳐 장애가 발생되고 있다. 돌발적인 정전이 발생할 경우 초정밀 반도체나 석유화학제품 등의 생산차질과 초고층 아파트, 대규모 상가 등에서 생활하는 수많은 사람이 불편을 겪게 된다. 또한 인터넷을 이용한 이메일, 쇼핑, 정보교환 등까지 중단되는 것을 고려하면 일시적인 정전이 지역을 넘어 전 세계로 파급된다고 할 수 있기 때문에 전력공급 신뢰도 향상에 대한 요구는 더욱 높아지고 있는 실정이다. 본 논문의 목적은 배전자동화 도입과 주상변압기의 고장유형 분석, 지중배전설비의 시공관리시스템 구축을 통해 배전계통의 신뢰도를 향상할 수 있는 방안을 제시하는데 있다. 첫 번째로 배전자동화시스템을 도입하여 배전계통을 운전할 경우에 배전계통의 신뢰도가 어느 정도 향상되는 가에 대해 연구하였다. 배전자동화시스템은 배전계통의 상태를 원격으로 감시하고, 돌발고장 시에는 고장구간을 색출하여 건전구간과 정전구간을 분리하여 고장구간을 축소하는데 활용된다. 인력에 의해 배전계통을 운전하는 경우에 비해 공급신뢰도가 향상되는 것으로 나타났다. 이 연구결과는 해외 전력회사에서 배전자동화시스템 도입시 활용이 가능할 것으로 전망된다. 두 번째는 배전계통의 주상변압기 고장사례를 데이터마이닝기법으로 분석하여 고장유형을 분석하고 고장을 예측하는 방안을 제시하였다. 주상변압기는 매년 많은 양이 소손됨에 따라 공급신뢰도에 영향을 미치고 있기 때문에 고장유형을 분석하여 대응방안을 제시하였다. 데이터마이닝기법을 이용하여 분석한 결과 주상변압기의 고장은 주로 8년을 기점으로 열화, 불량, 낙뢰, 하자에 의해 고장이 발생한다는 사실이 확인되었다. 이러한 결과를 활용하여 제작 후 8년 이하인 경우에는 제작불량이 68%, 하자가 19%로 나타나 주상변압기 생산과정에서 문제가 있었다고 추정된다. 낙뢰 피해가 적은 것은 설치 후 8년이 경과하는 동안 하자와 제작불량 등 불안정한 설비는 교체되었기 때문으로 판단된다. 열화고장이 6%를 기록한 것은 13년이 경과된 주상변압기를 정기적으로 교체하기 때문으로 보인다. 하지만 설치 후 8년이 초과된 경우에는 열화가 89%로 나타나 자재, 절연유 등의 성능이 나빠졌기 때문에 크게 증가한 것으로 예상된다. 또한 낙뢰가 1.8%, 제작불량이 9.3% 등으로 경미한 것은 제품의 품질이 우수해 장기간이 경과되었음에도 고장률이 낮게 나타난 것으로 판단된다. 하자는 하자기간 3년이 만료되어 분석에서 제외하였다. 이러한 연구결과를 토대로 하여 고장발생 유형별로 유사한 조건을 입력하면 고장 발생을 예측할 수 있다. 또한 고장예측에 따라 복구모델별로 사전준비작업이 가능해져 복구시간 단축으로 공급신뢰도를 향상시킬 수 있다. 세 번째는 3차원 지리정보시스템을 이용하여 시공시 촬영된 동영상을 3차원 이미지설비와 링크시키고 설비관리용 운영시스템을 구축하였다. 지중배전설비는 시공이 완료된 뒤에는 지하에 매설되어 육안으로 상태 확인이 곤란하고 사후 점검이 어려운 점을 보완하고자 하였다. 또한 시공완료 후에는 주기적인 점검대상 정보를 운영자에게 제공하여 유지보수의 누락을 방지하고, 고장 발생시에는 시공당시의 정보를 조회하여 복구시간을 단축할 수 있는 방안을 제시 하였다. 이러한 고장예방관리시스템을 활용할 경우 정전횟수와 시간을 단축이 가능할 것으로 전망된다. 이상과 같은 연구결과는 전력계통의 설비관리에 적용할 수 있으며 발전, 송전, 변전 그리고 배전과 고객의 설비를 IT를 이용하여 용이하게 관리함으로써 전력계통의 공급신뢰도를 향상시키는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
The Construction of Fault Pattern Prediction and IT-Based Management Model in Distribution Facilities to Improve the Distribution System Reliability Submitted by Hwang, Woohyun Supervised by Kim, Ja-Hee Major in Industrial Information System Graduate School of Public Policy and Information Technolog...
The Construction of Fault Pattern Prediction and IT-Based Management Model in Distribution Facilities to Improve the Distribution System Reliability Submitted by Hwang, Woohyun Supervised by Kim, Ja-Hee Major in Industrial Information System Graduate School of Public Policy and Information Technology Seoul National University of Technology As Korean industrial structure has been developed from heavy industry to information industry, it is getting more important to supply the customers with stable electric power. When electric power was interrupted under the industrial structure which controlled facilities in a sequence control, it caused customers inconvenience in local areas for a period of outage. However, outage is now causing inconvenience in extensive areas under the computer system which controls power facilities. In the event of an unexpected outage, it disrupts the production of semiconductors or petrochemistry and causes many customers in skyscrapers and large shopping centers inconvenience. Moreover, considering interruption in e-mail, shopping and information exchange through the Internet, the demand for improving distribution system reliability should be needed because momentary outage can spread from local areas to all over the world. The purpose of this paper is to offer possible solutions to improve distribution system reliability through the size of distribution automation system installation, pole mounted transformer fault pattern analysis, and the development of construction management system for underground distribution facilities. First, under distribution system using distribution automation system, we worked on how the reliability of distribution system was going to improve. Distribution automation system monitors the condition of distribution system, finds out fault section in unexpected outage, isolates no fault section from outage one, and is used to minimize the fault section. It is possible for the outcome of this research to be utilized when overseas utilities introduce distribution automation system. Second, data mining method analyzes fault cases and the cause of fault so that it can introduce the solutions to predict the faults in distribution system. As thousands of pole mounted transformers have been broken in every year, the supply reliability has been reduced. This research introduces countermeasures by analyzing fault patterns. The outcome analyzed by data mining method shows that the faults of pole mounted transformers occur in 8 years after installation because of deterioration, defects, lightning, flaws. Using these results, it can be concluded that pole mounted transformers that are 8 years and below from the manufacturing date have a relatively high rate of manufacturing defects and faults which created problems in the production process of pole mounted transformers. And it is assumed that a low rate of lightning is due to the elimination of facilities damaged by flaws and manufacturing defects during the 8 years after installation and the stabilization of the remaining facilities. It is presumed that the low rate of deterioration(6%) is due to regular replacement of pole mounted transformers over 13 years. However, the rate of deterioration drastically increased to 89% when it passed 8 years due to degradation of material and insulation oil. Furthermore, it can be concluded that lightning(1.8%) and manufacturing defects(9.3%) were insubstantial as a result of the high quality of products which attains a low rate of the failure even when aged. A warranty was excluded from the analysis due to destruction of documents after the expiration of the warranty period(3 years). By entering similar conditions according to fault patterns based on the outcome of this research, preparation and operation using the fault prediction and restoration model is possible, which is assumed to enhance the reliability by reducing the restoration time. Third, the short movies of construction were linked to 3D image of facilities by 3D geographic information system and maintenance system was constructed. Due to underground burial, underground distribution facilities are hard to check the conditions after construction so this research supplements the points that it takes long to restore facilities when the fault occurs. Also, it provides operators with information on periodical inspection objects right after construction so that they can prevent an omission of maintenance. This system introduces the possible solutions to make the restoration shorter, asking for construction information when faults occur. It would be possible for outage frequency and time to be shortened when fault prediction system is installed. The outcome of this research above can be applied to facility management of power system. By effectively maintaining generation, transmission, substation, distribution and customer facilities using IT, it would contribute to improving power system reliability.
The Construction of Fault Pattern Prediction and IT-Based Management Model in Distribution Facilities to Improve the Distribution System Reliability Submitted by Hwang, Woohyun Supervised by Kim, Ja-Hee Major in Industrial Information System Graduate School of Public Policy and Information Technology Seoul National University of Technology As Korean industrial structure has been developed from heavy industry to information industry, it is getting more important to supply the customers with stable electric power. When electric power was interrupted under the industrial structure which controlled facilities in a sequence control, it caused customers inconvenience in local areas for a period of outage. However, outage is now causing inconvenience in extensive areas under the computer system which controls power facilities. In the event of an unexpected outage, it disrupts the production of semiconductors or petrochemistry and causes many customers in skyscrapers and large shopping centers inconvenience. Moreover, considering interruption in e-mail, shopping and information exchange through the Internet, the demand for improving distribution system reliability should be needed because momentary outage can spread from local areas to all over the world. The purpose of this paper is to offer possible solutions to improve distribution system reliability through the size of distribution automation system installation, pole mounted transformer fault pattern analysis, and the development of construction management system for underground distribution facilities. First, under distribution system using distribution automation system, we worked on how the reliability of distribution system was going to improve. Distribution automation system monitors the condition of distribution system, finds out fault section in unexpected outage, isolates no fault section from outage one, and is used to minimize the fault section. It is possible for the outcome of this research to be utilized when overseas utilities introduce distribution automation system. Second, data mining method analyzes fault cases and the cause of fault so that it can introduce the solutions to predict the faults in distribution system. As thousands of pole mounted transformers have been broken in every year, the supply reliability has been reduced. This research introduces countermeasures by analyzing fault patterns. The outcome analyzed by data mining method shows that the faults of pole mounted transformers occur in 8 years after installation because of deterioration, defects, lightning, flaws. Using these results, it can be concluded that pole mounted transformers that are 8 years and below from the manufacturing date have a relatively high rate of manufacturing defects and faults which created problems in the production process of pole mounted transformers. And it is assumed that a low rate of lightning is due to the elimination of facilities damaged by flaws and manufacturing defects during the 8 years after installation and the stabilization of the remaining facilities. It is presumed that the low rate of deterioration(6%) is due to regular replacement of pole mounted transformers over 13 years. However, the rate of deterioration drastically increased to 89% when it passed 8 years due to degradation of material and insulation oil. Furthermore, it can be concluded that lightning(1.8%) and manufacturing defects(9.3%) were insubstantial as a result of the high quality of products which attains a low rate of the failure even when aged. A warranty was excluded from the analysis due to destruction of documents after the expiration of the warranty period(3 years). By entering similar conditions according to fault patterns based on the outcome of this research, preparation and operation using the fault prediction and restoration model is possible, which is assumed to enhance the reliability by reducing the restoration time. Third, the short movies of construction were linked to 3D image of facilities by 3D geographic information system and maintenance system was constructed. Due to underground burial, underground distribution facilities are hard to check the conditions after construction so this research supplements the points that it takes long to restore facilities when the fault occurs. Also, it provides operators with information on periodical inspection objects right after construction so that they can prevent an omission of maintenance. This system introduces the possible solutions to make the restoration shorter, asking for construction information when faults occur. It would be possible for outage frequency and time to be shortened when fault prediction system is installed. The outcome of this research above can be applied to facility management of power system. By effectively maintaining generation, transmission, substation, distribution and customer facilities using IT, it would contribute to improving power system reliability.
주제어
#배전자동화시스템 개폐기자동화율 배전계통신뢰도 SAIFI SAIDI CAIFI 데이터마이닝 배전설비 고장예측 및 복구모델 주상변압기 고장유형 3D GIS 지중배전선설비 시공관리 지중배전설비 고장예방 DAS Didtribution Facility Fault Prediction Model Underground facility Distribution Reliability Datamining CART 알고리즘 Pole Transformer
학위논문 정보
저자
황우현
학위수여기관
서울산업대학교 IT정책전문대학원
학위구분
국내박사
학과
산업정보시스템전공 배전자동화시스템 데이터마이닝 주상변압기 고장복구 모델
지도교수
김자희
발행연도
2008
총페이지
100
키워드
배전자동화시스템 개폐기자동화율 배전계통신뢰도 SAIFI SAIDI CAIFI 데이터마이닝 배전설비 고장예측 및 복구모델 주상변압기 고장유형 3D GIS 지중배전선설비 시공관리 지중배전설비 고장예방 DAS Didtribution Facility Fault Prediction Model Underground facility Distribution Reliability Datamining CART 알고리즘 Pole Transformer
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