[논문]신뢰도지수 종합화에 의한 배전계통 신뢰성 평가

이범; 김용하; 최상규; 이형노; 김형중

문제 정의

계통의 운용 및 계획수립자가 합리적인 의사결정을 하기 위하여 이들 신뢰도지수를 단일한 통합적인 지수값으로 계산할 필요가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 지수의 통합을 위한 기법으로 최근에 개발된 ANP기법을 도입하였다. ANP는 유사한 특성을 갖는 요소들을 평가대상, 평가기준1, .

가설 설정

및전력량 E, 를 다음으로 계산한다. 이때, ri의 결정에는 재폐로 여부가 영향을 미치게되는데, 본 연구에서는 수리완료시까지 재폐로가 되지 않는다고 가정하고 계산하였다.

제안 방법

평가기준으로 여러 전력회사에서 사용하는 각 신뢰도지수의 사용빈도를 이용하였는데, SAIFI, SAIDI, CAIDI. ASAI 의 사용빈도로부터 수용가-수용가 행렬을, ENS, AENS의 사용빈도로부터 에너지-에너지 행렬을 구성하였다. 또한, 각 부하집단별 신뢰도지수의 크기의 상관관계로 부처 부牛수용가, 부하-에너지, 수용가-부하, 수용가-에너지, 에너지-부하, 에너지-수용가행렬을 구성하였다.
그러므로 본 연구에서는 배전계통에 대한 신뢰도를 TLOC 뿐만 아니라 일부 전력공급설비의 고장 등으로 충분한 전력을 공급할 수 없는 상태 (Partial Loss of Continuity ; 이하 PLOC)까지도 고려하여 정확한 신뢰도를 계산할 수 있도록 하였으며, Analytic network process (이하 ANP)⑹기법을 도입하여, 앞서 구한 신뢰도지수를 하나의 척도로써 종합할 수 있도록 하였다. AHP에 의한 방법은 계층을 구성하고 있는 요소들의 관계가 단순히 수직적인 구조만을 갖게되는 단점이 있다.
AHP에 의한 방법은 계층을 구성하고 있는 요소들의 관계가 단순히 수직적인 구조만을 갖게되는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 부하집단 요소들을 클러스터라는 단위로 집단화하고, 이들 클러스터를 가중 처리하여 수평적인 평가를 할 수 있는 ANP라는 기법을 전력계통의 배전신뢰도산정에 처음 적용하였다. 이 결과, AHP에서 고려할수 없었던 부하집단의 크기 등을 반영할 수 있게 되었다.
부하집단 의 신뢰도지수를 요소로 하고, 이들 요소로 평가대상 클러스터인 부하 클러스터를 구성하였다. 또한 평가기준으로는 수용가 클러스터와 에너지 클러스터를 구성하였으며, 이들 클러스터의 요소로는 SAIFI, SAIDI, CAIDI, ASAI와 ENS, AENS로 각각 구성하였다.
ASAI 의 사용빈도로부터 수용가-수용가 행렬을, ENS, AENS의 사용빈도로부터 에너지-에너지 행렬을 구성하였다. 또한, 각 부하집단별 신뢰도지수의 크기의 상관관계로 부처 부牛수용가, 부하-에너지, 수용가-부하, 수용가-에너지, 에너지-부하, 에너지-수용가행렬을 구성하였다.
본 연구에서는 ANP를 사용하여 종합적인 신뢰도를 평가하고. 이를 AHP를 사용한 방법〔5}과 비교하였다.
본 연구에서는 부하에 대한 영향을 알아보기 위하여 가중행렬 요소중 부하-부하클러스터만을 변화시키고, 기타의 클러스터는 모두 1로 하였다. 부하-부하 클러스터의 가중계수에 따른 중요도를 그림 1에 나타내었다.
부하집단 의 신뢰도지수를 요소로 하고, 이들 요소로 평가대상 클러스터인 부하 클러스터를 구성하였다. 또한 평가기준으로는 수용가 클러스터와 에너지 클러스터를 구성하였으며, 이들 클러스터의 요소로는 SAIFI, SAIDI, CAIDI, ASAI와 ENS, AENS로 각각 구성하였다.
우선, 평가대상으로 각 부하집단별 크기를 사용하여 부하부하 행렬을 구성하였다. 평가기준으로 여러 전력회사에서 사용하는 각 신뢰도지수의 사용빈도를 이용하였는데, SAIFI, SAIDI, CAIDI.
제안한 방법을 인천국제공항의 배전계통에 적용하여 본 연구의 유용성을 검증하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 대규모 배전계통인 인천국제공항을 대상으로 하였으며, 계통자료로는 실계통자료를 사용하였고. 이 중 PLQC대상인 부하점에 대한 특성자료만을 표2에 나타내었다.
구성하였다. 여기서, 대규모부하는 터미널 등과 같이 개개의 규모가 큰 부하를 선정하였으며, 소규모부하는 가로등과 같이 개개의 규모가 작은 부하로 선정하였다. 따라서, 소규모부하라 하더라도 부하의 개수가 많기 때문에, 반드시 부하의 크기가 작은 것은 아니다.

데이터처리

고장모드-효과분석법으로 고장조합을 설비별로 결정한 후, 모든 전력설비에 대하여 TLOC만 으로 신뢰도를 계산한다.
이를 AHP를 사용한 방법〔5}과 비교하였다.

이론/모형

행렬을 구성하였다. 평가기준으로 여러 전력회사에서 사용하는 각 신뢰도지수의 사용빈도를 이용하였는데, SAIFI, SAIDI, CAIDI. ASAI 의 사용빈도로부터 수용가-수용가 행렬을, ENS, AENS의 사용빈도로부터 에너지-에너지 행렬을 구성하였다.

성능/효과

또한. ANP를 사용하여 종합적인 중요도를 산정함으로써 AHP에서 사용하던 신뢰도지수 및 전력회사들의 신뢰도지수 사용실적뿐만 아니라, 부하집단의 크기까지도 감안한 중요도를 계산할 수 있었다. 이 결과, 부하의 크기가큰 부하를 보강할 경우에 보다 효과적임을 알 수 있었으며, 각 클러스터의 수평적 관계까지도 고려할 수 있는 ANP를 사용하여야 보다 타당한 종합적 평가를 할 수 있음을 알 수 있었다.
고장발생이 가능한 모든 경우에 대하여 조류계산을 시행하고 각 부하에 공급되는 전압과 선로의 조류를 검토해 본 결과, 부하집단 2에 속한 IBC 4와 부하집단 5에 속한 화물청사만이 PLOC 대상으로 나타났다. 따라서, 이 부분에 대하여 PLOC를 식(1)~식(5)로 계산한 결과를 표 5에 나타내었다.
본 연구에서는 TLOC만을 대상으로 신뢰도를 계산하는 방법에서 진일보하여 PIQC까지도 감안하여 신뢰도를 계산할수 있도록 하였으며, TLOC에 기반을 둔 신뢰도와 PLOC를 감안한 신뢰도 모두에 대하여 배전신뢰도지수를 계산하고 비교한 결과, PLOC를 고려하여야만 정확하게 계산할 수 있음을 알 수 있었다. 또한.
ANP를 사용하여 종합적인 중요도를 산정함으로써 AHP에서 사용하던 신뢰도지수 및 전력회사들의 신뢰도지수 사용실적뿐만 아니라, 부하집단의 크기까지도 감안한 중요도를 계산할 수 있었다. 이 결과, 부하의 크기가큰 부하를 보강할 경우에 보다 효과적임을 알 수 있었으며, 각 클러스터의 수평적 관계까지도 고려할 수 있는 ANP를 사용하여야 보다 타당한 종합적 평가를 할 수 있음을 알 수 있었다.
표 2, 5 로부터 IBC 4와 화물청사는 두 개의 선로가- 모두가동중일 때는 정상적인 운전이 가능하지만, 어느 한 선로가 차단되었을 때에는 처대부하가 11.08〔Mw)와 24.0〔Mw〕로선로 용량인 10〔Mw)와 20〔Mw〕를 초과하여 정상적인 운전이 불가능하며. 따라서 표 5의 P와 같이 하루중 IBC 4는 19.

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