본 논문에서는 배전 시스템을 구성하는 기기들에 대한 설치 현황자료와 고장 자료 및 전국 지점을 대상으로 한 설문조사 자료를 이용하여 기후별 고장률을 예측하였다. 같은 종류의 배전 설비라 하더라도 그 설비가 설치되어 있는 기후 상태에 따라서 고장률은 다르게 나타날 수 있다. 그러므로 배전기기의 고장률을 설비관리나 최적 투자 계획의 운용에 사용하기 위해서는 대상 설비가 설치된 기후 특성을 고려해야 하며 이를 위해 기후 특성을 고려한 고장률 예측이 요구된다고 할 수 있다. 기후특성분석을 위하여 한국전력공사의 전국지점을 대상으로 기후 특성(호우, 낙뢰, 강풍, 해일, 특징 없음)으로 구분하여 설문조사를 실시하였고 기후 특성에 따른 영향도를 분석하였고 고장률 추정 알고리즘을 제안하였다.
본 논문에서는 배전 시스템을 구성하는 기기들에 대한 설치 현황자료와 고장 자료 및 전국 지점을 대상으로 한 설문조사 자료를 이용하여 기후별 고장률을 예측하였다. 같은 종류의 배전 설비라 하더라도 그 설비가 설치되어 있는 기후 상태에 따라서 고장률은 다르게 나타날 수 있다. 그러므로 배전기기의 고장률을 설비관리나 최적 투자 계획의 운용에 사용하기 위해서는 대상 설비가 설치된 기후 특성을 고려해야 하며 이를 위해 기후 특성을 고려한 고장률 예측이 요구된다고 할 수 있다. 기후특성분석을 위하여 한국전력공사의 전국지점을 대상으로 기후 특성(호우, 낙뢰, 강풍, 해일, 특징 없음)으로 구분하여 설문조사를 실시하였고 기후 특성에 따른 영향도를 분석하였고 고장률 추정 알고리즘을 제안하였다.
In this paper, the time-varying failure rate to consider climate effect was extracted. Even if the same kind of equipments is estimated for extracting the time-varying failure rate, the failure rates could be different depending on external effect such as climate. With the consequence, the failure r...
In this paper, the time-varying failure rate to consider climate effect was extracted. Even if the same kind of equipments is estimated for extracting the time-varying failure rate, the failure rates could be different depending on external effect such as climate. With the consequence, the failure rate extracted to consider the climate effect is necessary for using the failure rate on the optimal investment plan or asset management, To consider the characteristic of climate effects(Classified into 5 categories, heavy rain, thunderbolt, strong wind, tidal waves, no character), the survey of officers charging the operation of equipment in KEPCO branch office was done. With this consequence, this paper suggest the failure rate extraction method to consider the climate effect analyzed by the survey.
In this paper, the time-varying failure rate to consider climate effect was extracted. Even if the same kind of equipments is estimated for extracting the time-varying failure rate, the failure rates could be different depending on external effect such as climate. With the consequence, the failure rate extracted to consider the climate effect is necessary for using the failure rate on the optimal investment plan or asset management, To consider the characteristic of climate effects(Classified into 5 categories, heavy rain, thunderbolt, strong wind, tidal waves, no character), the survey of officers charging the operation of equipment in KEPCO branch office was done. With this consequence, this paper suggest the failure rate extraction method to consider the climate effect analyzed by the survey.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 배전 시스템을 구성하는 기기들에 대한 설치 현황자료와 고장 자료 및 전국 지점을 대상으로 한 설문조사 자료와 기본 신뢰도 이론을 토대로 배전 기자재에 대한 연도별에 따라 기후 영향을 고려한 고장률을 산출하였다{1-3].
본 논문에서는 배전 시스템을 구성하는 기기들에 대한 설치 현황자료와 고장 자료 및 각 지점의 현장 기후인자를 고려한 배전계통 설비의 시변 고장률 夺정관리자들을 대상으로 한 설문조사 자료를 이용하여 기기별, 연도별, 기후별 고장률을 예측하였다.
있었다. 이에 본 논문에서는 기후적 특성을 반영하는 설비 고장률을 예측함으로써 설비의 고유 특성뿐만 아니라 설치되어 운영되는 지역의 기후 특성 요소까지 반영된 고장률을 도출하였다. 이를 바탕으로 설비에 대한 관리 및 운영계획을 더욱더 체계적이고 과학적으로 수립하고 적용하는 데 많은 효과가 있으리라 사료된다.
제안 방법
본 논문에서는 기후특성을 호우, 낙뢰, 강풍, 해일, 특징 없음으로 구분하였다. 설문은 한국전력공사지점을 대상으로 실시되었지만 회신은 133개 지점에서 회수가 되었고, 지점 당 평균 3.
예상 수명을 분석하였다. 분석 방법은 설문지를 기후별로 구분한 다음 설문 항목에 있는 예상 수명을 이용하여 평균 예상 수명을 구하였다. 그 결과 각 배전 기기의 예상 수명은 표 2와 같이 분석되었으며 이러한 예상수명은 설비의 유지, 보수 및 관리 정책 수립에 많은 효과가 있을 것이다.
다음으로 기후별 특성이 각 배전 설비의 수명에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 설문을 바탕으로 배전 기기가 설치된 지역의 환경적 특성이 고장률에 미치는 영향을 산출하였다.
영향을 정량적으로 분석하였다. 설문을 바탕으로 배전 기기가 설치된 지역의 환경적 특성이 고장률에 미치는 영향을 산출하였다.
본 논문에서는 고장의 유형을 임의고장(random failure)과 열화고장(aging failure)의 2가지의 범주로 나누어 분석하였다. 수집된 고장 자료에는 고장 원인이 다양하게 기록되어 있지만 배전 설비의 고장은 크게 가동 기간과 관계없이 우연적인 원인에 의한 임의고장과 오랜 가동으로 인해 수명이 다하여 고장이 발생한 열화고장으로 나눌 수 있다.
수집된 고장 자료에는 고장 원인이 다양하게 기록되어 있지만 배전 설비의 고장은 크게 가동 기간과 관계없이 우연적인 원인에 의한 임의고장과 오랜 가동으로 인해 수명이 다하여 고장이 발생한 열화고장으로 나눌 수 있다. 따라서 본 논문에서는 자연현상이나 외물접촉, 고의 및 과실 등의 원인들을 임의고장의 원인에 포함하였고 자연 열화와 부식을 열화고장의 원인으로 분류하였다.
4절의 내용을 바탕으로 배전 설비의 기후별 고장률 분석을 실시하였다. 본 논문에서의 기후 구분 은총 5개의 기후 상태를 가정하였으므로 각 배전 설비별로 고장률이 각각 존재하게 된다.
대상 데이터
기존의 연구[4]는 기후의 영향을 고려하지 않고 분석된 결과이며, 본 논문에서는 기존의 연구의 고장자료의 모집단을 동일하게 하기 위해 1993년 이후 수집된 고장자료를 대상으로 하였다. 또한 최근에 도입된 설비의 경우 고장 자료의 수가 상대적으로 적게 수집이 된 설비도 다수 있었고, 이러한 설비의 경우 자료의 수가 미비하여 의미 있는 결과를 도출하기 어려운 점이 존재하지만 추후에 고장 자료의 수집이 보강이 될 경우 보다 정확한 결과를 도출할 수 있을 것이다.
요구된다. 이를 위해 본 논문에서는 한국전력공사 지점의 주소를 바탕으로 전국 지점이 위치한 지역의 기후특성을 고려하여 배전 설비 관리를 담당하는 담당자를 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 전력연구원에서 수행된 연구과제의 일부이다{10].
조사 방법은 다음과 같다. 설문 조사 대상은 현장 관리자들의 의견을 반영하기 위해 한국전력공사 지점에 근무하는 배전 설비 현장. 관리 담당자로 하였다.
관리 담당자로 하였다. 각 지점별로 담당자가 여러 명이고 각 담당자가 담당하는 지역이 서로 상이하기 때문에 각 지점별로 4부의 설문지를 우송하였다. 대표적인 설문지의 내용은 각 현장 관리자가 담당하는 지역의 기후 특징을 각 배전 설비별 평균 수명 및 기후 특성이 배전 설비의 수명에 미치는 영향 정도를 알아볼 수 있도록 구성되었다{10].
없음으로 구분하였다. 설문은 한국전력공사지점을 대상으로 실시되었지만 회신은 133개 지점에서 회수가 되었고, 지점 당 평균 3.5개의 설문이 회수되어 총 4기부의 설문지가 회수되었다. 설문에 응답한 내용은 현장 관리자의 주관이 많이 반영되어 있지만 다른 측면에서 보면 실제의 현장 실정을 가장 잘 알고 있는 관리자들의 의견이라는 점에서 그 의의를 찾을 수 있을 것이다.
수집된 설문지를 바탕으로 각 배전기기의 기후별 평균 예상 수명을 분석하였다. 분석 방법은 설문지를 기후별로 구분한 다음 설문 항목에 있는 예상 수명을 이용하여 평균 예상 수명을 구하였다.
정의하였다. 배전 설비의 실제 고장 자료로는 과거 12년간(1993년~2004년)의 고장 자료를 사용하였고, 각각의 배전 설비의 고장 자료 중에서 설치 시기가 가장 빠른 시기를 기준으로 모집단의 기간 및 범위를 정의하였다.
성능/효과
설문지에 나타난 우리나라의 기후 특성 비율은 그림 2와 같이 나타나 있다. 그림 2를 보면 기후별 특성은 낙뢰가 40[%]로 가장 많고, 강풍 20[%丄 호우 9[%], 해일 3[%], 폭설이나 태풍 등의 기타 기후가 8[%]이며 별다른 기후적 특성이 나타나지 않는 지역도 20[%]에 이르는 것으로 분석되었다.
분석 방법은 설문지를 기후별로 구분한 다음 설문 항목에 있는 예상 수명을 이용하여 평균 예상 수명을 구하였다. 그 결과 각 배전 기기의 예상 수명은 표 2와 같이 분석되었으며 이러한 예상수명은 설비의 유지, 보수 및 관리 정책 수립에 많은 효과가 있을 것이다.
3에 정리되어 있다. 결과를 분석하면 뚜렷한 기후 특성이 없는 경우에 비해 호우, 낙뢰, 강풍, 해일 등은 배전 설비의 수명을 크게 감소시킴을 알 수 있다. 낙롸의 경우는 상대적으로 영향이 적지만 해일은 그 영향이 매우 커서 평균수명을 크게 감소시키는 것을 알 수 있다.
결과를 보.면 기후별 영향도의 크기는 해일 지역의 경우 이상적인 경우에 비해 크게 영향을 받는 것으로 나타났고, 뚜렷한 기후적 특징이 없는 지역이 영향을 가장 덜 받는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 배전설비의 유지보수 및 설비투자 계획 시 반영된다면 보다 경제성을 가지는 결과를 도출할 것으로 사료된다.
배전 설비의 연도별 기대 고장 회수는 고장률 함수를 원하는 기간에 대하여 적분을 통해 추정할 수 있다. 본 논문에서 추정한 배전 설비의 고장률 함수는 임의고장률과 열화고장률로 나누어지고 배전 설비의 최종적인 고장률 함수는 임의고장률과 열화고장률의 합으로 표현된다. 여기에 기후인자를 반영하여 최종적인 고장률 함수를 유도하게 된다.
후속연구
고장자료를 대상으로 하였다. 또한 최근에 도입된 설비의 경우 고장 자료의 수가 상대적으로 적게 수집이 된 설비도 다수 있었고, 이러한 설비의 경우 자료의 수가 미비하여 의미 있는 결과를 도출하기 어려운 점이 존재하지만 추후에 고장 자료의 수집이 보강이 될 경우 보다 정확한 결과를 도출할 수 있을 것이다.
면 기후별 영향도의 크기는 해일 지역의 경우 이상적인 경우에 비해 크게 영향을 받는 것으로 나타났고, 뚜렷한 기후적 특징이 없는 지역이 영향을 가장 덜 받는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 배전설비의 유지보수 및 설비투자 계획 시 반영된다면 보다 경제성을 가지는 결과를 도출할 것으로 사료된다.
이에 본 논문에서는 기후적 특성을 반영하는 설비 고장률을 예측함으로써 설비의 고유 특성뿐만 아니라 설치되어 운영되는 지역의 기후 특성 요소까지 반영된 고장률을 도출하였다. 이를 바탕으로 설비에 대한 관리 및 운영계획을 더욱더 체계적이고 과학적으로 수립하고 적용하는 데 많은 효과가 있으리라 사료된다. 또한 배전계통의 투자 계획 수립에 대상 지역의 기후 특성이 반영됨으로써 보다 현실적이고 합리적인 계획 수립 및 대안 평가의 틀을 마련하였다는 것에 그 의의가 있을 것이다.
참고문헌 (10)
R. Billinton and P. Wang, "Teaching distribution system reliability evaluation using Monte Carlo simulation", IEEE Transaction on Power Systems, Vol. 14, No. 2, May 1999
R. N. Allan, R. Billinton, I. Sjarief, et. al, "Reliability Test System for Educational Purposes - Basic Distribution System Data and Results", IEEE Transaction on Power Systems, Vol. 6, No. 2, May 1991
Jong-Fil Moon, Jae-Chul Kim, Hee-Tae Lee, Chang-Ho Park, Sang-Yun Yun, Sang-Seung Lee, "Reliability Evaluation of Distribution System through the Analysis of Time-Varying Failure Rate", IEEE PES General Meeting, Denver, USA, June, 2004
Jong-Fil Moon, Jae-Chul Kim, Hee-Tae Lee, Sang-Seung Lee, Yong Tae Yoon, Kyung-Bin Song, "Time-varying failure rate extraction in electric power distribution component", PMAPS Conference, Stockholm, Sweden, June, 2006
Sebastian Martorell, Ana Sanchez, and Vicente Serradell, "Age-dependent reliability model considering effects of maintenance and working conditions", Reliability Engineering and System Safety, Vol. 64, 1999
Thomas F. Hassett, Duane L. Dietrich, and Ferenc Szidarovszky, "Time-Varying Failure Rates in the Availability & Reliability Analysis of Repairable Systems", IEEE Transactions on Reliability, Vol. 44, No. 1, Mar. 1995
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