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신뢰도 평가에서 제한된 데이터를 이용한 와이블분포 모형화 기법
A Weibull Model Building Technique for Reliability Assessment with Limited failure Data 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. A / A, 전력기술부문, v.55 no.3, 2006년, pp.109 - 115  

김광원 (울산대 공대 전기전자정보시스템공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Weibull distribution is a good candidate for accurate probabilistic model with its rich shape-forming ability and relatively simple CDF(cumulative distribution function). If there are sufficient information to get convincible mean and variance for a probabilistic event, reliable parameters of th...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 전력시스템의 신뢰도해석을 목적으로 제한된 데이터로부터 와이블분포의 모수를 결정하는 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 데이터가 매우 제한되어 있는 경우에도 적용할 수 있도록 Li가 참고문헌 [3]에서 제시한 방법을 개선하였으며, 두 가치의 사례에 적용하여 믿을 수 있는 결과를 얻을 수 있었다. 본 논문에서 제안한 방법은 와이블분포 뿐만 아니라 여타의 확률변수의 모수추정에도 적용할 수 있으며, 그 결과는 다양한 신뢰도 해석 문제에 이용할 수 있다.
  • 본 논문에서는 전력시스템의 신뢰도해석을 목적으로 제한된 데이터로부터 와이블분포의 모수를 결정하는 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 데이터가 매우 제한되어 있는 경우에도 적용할 수 있도록 Li가 참고문헌 [3]에서 제시한 방법을 개선하였으며, 두 가치의 사례에 적용하여 믿을 수 있는 결과를 얻을 수 있었다.
  • 본 논문은 매우 제한된 데이터로부터 주어진 정보를 최대한 이용하여 확률모형의 모수를 결정하는 효과적인 방법을 제안한다. 본 논문은 확률모형으로써 와이블분포만을 대상으로 하고 있지만 최소자승근사로써 모형의 모수를 결정하므로 확률모형의 형태에 제약이 없어서 다른 확률모형의 모수 결정에도 본 논문의 결과를 이용할 수 있다.
  • 제안한 방법을 참고문헌 (3)의 사례문제에 적용하여 Li의 방법과 그 결과를 비교하였다. 사례문제의 목표는 BC Hydro의 500kV 리액터의 수명을 와이블분포로 모형화하는 것으로, 표 1에서와 같이 100개의 리액터를 표본으로 하였는데 수명이 다하여 제거된 리액터가 4개에 불과하므로 리액터의 수명 모형을 표본의 평균과 분산을 이용한 통계적 방법으로 구하는 것은 바람직하지 않다. 표 2는 운전중인 리액터와 제거된 리액터의 수를 운전년수별로 정리한 결과이며, 2000년을 기준 년도로 하여 표 1로부터 작성하였다.
  • 또 다른 사례로서 제안한 방법을 참고문헌 [5]의 사례문제에 적용하여 와이블분포의 모수를 추정하였다. 사례문제의 목표는 우리나라 복합화력 발전기의 수명을 와이블분포로 모형화하는 것으로, 표 7에서와 같이 36대의 발전기를 표본으로 하였는데 수명이 다하여 제거된 발전기가 16대에 이르러서 표본의 평균과 분산을 이용한 통계적 방법으로도 모수 추정이 어느 정도는 가능한 경우이다. 표 8은 운전중인 발전기와 제거된 발전기의 수를 운전 년수별로 정리한 결과이며, 2003년을 기준 년도로 하여 표 7로부터 작성하였다.
  • 신뢰도 모형을 위한 데이터가 충분히 확보되지 못한 경우에는 현재 보유하고 있는 데이터 외에 사건발생 없이 운전 중인 설비의 데이터를 함께 이용함으로써 보다 현실적인 확률모형을 구성할 수 있다. 이에 관해서는 Wenyuan Li가 정규분포 및 와이블분포의 모형을 대상으로 효과적인 방법을 제안하였으므로[3], 우선 Li의 방법을 소개하고 이를 개선한 본 논문의 방법을 소개하고자 한다.
  • 만약, 100대 중에서 31년동안 문제없이 운전중인 리액터의 수가 '30대'였다면 '22대인 경우와 다른 확률분포로 모형화되는 것이 타당하다. 이에 본 논문에서는 사건이 발생하지 않은 운전년도의 누적확률분포를 확률변수 모형에 포함시키는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 Li의 방법과 'step4'부터 차이가 있으며 다음과 같다.
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참고문헌 (5)

  1. R. Billinton and W. Li, Reliability Assessment of Electric Power Systems Using Monte Carlo Methods, Plenum Press, New York, 1994 

  2. W. Li, 'Incorporating Aging Failures in Power System Reliability Evaluation,' IEEE Trans. on Power Systems, vol. 17, no. 3, pp. 918?923, August 2002. 

  3. W. Li, 'Evaluating Mean Life of Power System Equipment with Limited End-of-Life Failure Data,' IEEE Trans. on Power Systems, vol. 19, no. 1, pp. 236-242, February 2004 

  4. 김광원, '와이블분포를 이용한 변전소 신뢰도 평가에 관한 연구,' 대한전기학회논문지, 51A권, 1호, pp. 7-14, 2002년 1월 

  5. 이성훈, 이승혁, 김진오,'통계적 분석방법을 이용한 복합화력 발전설비의 평균수명 계산 및 고장확률 예측,' 대한전기학회논문지, 54A권, 10호, pp. 480-486, 2005년 10월 

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