KR101930174B1 - 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템 - Google Patents

전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템 Download PDF

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KR101930174B1
KR101930174B1 KR1020170160443A KR20170160443A KR101930174B1 KR 101930174 B1 KR101930174 B1 KR 101930174B1 KR 1020170160443 A KR1020170160443 A KR 1020170160443A KR 20170160443 A KR20170160443 A KR 20170160443A KR 101930174 B1 KR101930174 B1 KR 101930174B1
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KR
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power system
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earthquake
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KR1020170160443A
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박문서
이슬비
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 입력된 지진 시나리오에 대한 전력계통의 피해를 예측하는 방법에 관한 것으로, 평가 대상 전력계통의 연결정보, 구성요소 위치정보, 구성요소 초기 서비스 공급정보를 포함하는 데이터베이스가 개별 셀의 집합으로 이루어진 네트워크 토폴로지 모델로부터 전력계통의 연결정보에 따라 전력계통 구성요소 의존도를 평가하는 단계, 사용자가 입력한 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도를 추정하는 단계, 상기 추정된 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 단계, 상기 전력계통 구성요소의 의존도와 상기 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 단계 및 상기 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 단계를 포함한다.

Description

전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템{SEISMIC DAMAGE ESTIMATION METHOD AND SYSTEM FOR ELECTRIC POWER SYSTEM}
본 발명은 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력계통 구성요소 간 전달되는 전력량에 따라 결정되는 의존도 값과 입력된 지진 시나리오와 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 추정되는 최대지반가속도를 기반으로 결정되는 전력계통 구성요소의 공통원인피해 값을 통해 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가 하여 최종적으로 지진 이후 전력계통의 서비스 제공 가능도를 예측하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 잇따른 지진으로 인해 국내에서도 대규모 자연재해에 대한 불안심리가 고조됨과 동시에 지진상황에서 전력의 공급 지속성 확보방안이 화두가 되고 있다.
그러나 광범위한 지역에 분산된 네트워크적 특성을 갖고 있는 전력계통의 경우 재난 발생 이후에 직접 현장을 방문하여 피해를 평가하는 것은 막대한 시간과 비용이 소요된다. 실제로 지난 네팔 지진 당시 사망자 또는 붕괴된 주택 수의 경우 지진 발생 이후 수주 이내에 집계된 반면 전력계통 피해로 인한 정전 피해는 파악에 어려움이 있었다.
따라서 전력계통의 피해 진단을 위해서는 구조물이 얼마나 무너졌는가의 물리적 손상뿐만 아니라, 시스템이 의도로 했던 서비스를 제공할 수 있는 능력이 얼마나 감소되었는가에 전력 공급 저하로의 접근이 필요하다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 단일 전력계통에 대하여 지진으로 인한 전력계통 구성요소의 공통원인피해 및 전력계통 구성요소 간 의존에 의한 연쇄피해를 평가함으로써, 지진 발생 직후 전력계통의 전력 공급 저하를 예측할 수 있도록 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법은 평가 대상 전력계통의 연결정보, 구성요소 위치정보, 구성요소 초기 서비스 공급정보를 포함하는 데이터베이스가 개별 셀의 집합으로 이루어진 네트워크 토폴로지 모델로부터 전력계통의 연결정보에 따라 전력계통 구성요소 의존도를 평가하는 단계, 사용자가 입력한 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도를 추정하는 단계, 상기 추정된 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 단계, 상기 전력계통 구성요소의 의존도와 상기 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 단계 및 상기 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통은 가스, 상수도, 하수도, 통신, 도로, 철도 또는 교통 계통일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소는 보통암반에 위치한 발전용량 200MW 이상의 화력 발전소 또는 보통암반에 위치한 송전전압 345kV의 변전소를 포함하고, 상기 전력계통은 상기 전력계통 구성요소의 집합이고, 상기 전력계통 구성요소의 위치정보는 위도 및 경도를 포함하고, 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보는 지진 피해 전 일정 기간동안 변전소에서 송전되는 연, 월, 주, 일, 시 또는 분 단위의 평균 전력량을 포함하고, 상기 일정기간은 연, 월, 주, 일, 시, 분 또는 사용자가 설정한 기간일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지진 시나리오는 진앙이 내륙에 위치한다는 전제, 발생시간, 진앙지 위치, 지진규모 및 진원 깊이를 포함하고, 상기 발생시간은 연, 월, 일, 시 및 분을 포함하고, 상기 진앙지 위치는 위도 및 경도를 포함하고, 상기 지진규모는 모멘트 규모를 포함하고, 상기 진원깊이는 km단위를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통의 연결정보는
Figure 112017118516611-pat00001
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00002
를 포함하고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00003
는
Figure 112017118516611-pat00004
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00005
는 다음의 수학식을 이용하여 결정 될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00006
(단,
Figure 112017118516611-pat00007
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00008
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00009
와 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00010
의 연결정보,
Figure 112017118516611-pat00011
은 총 전력계통 구성요소의 수임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00012
의 의존도는
Figure 112017118516611-pat00013
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00014
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00015
는
Figure 112017118516611-pat00016
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00017
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00018
(단,
Figure 112017118516611-pat00019
,
Figure 112017118516611-pat00020
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00021
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00022
에 대한 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00023
의 의존도,
Figure 112017118516611-pat00024
은 총 전력계통 구성요소의 수임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00025
의 최대지반가속도는 진앙거리에 따라서 추정된 중력가속도를 포함하고, 상기 진앙거리는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00026
여기서,
Figure 112017118516611-pat00027
이며,
Figure 112017118516611-pat00028
는 km 단위의 진앙거리이고, 상기 최대지반가속도는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00029
상기
Figure 112017118516611-pat00030
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00031
여기서,
Figure 112017118516611-pat00032
는 추정된 최대지반가속도 이고,
Figure 112017118516611-pat00033
은 모멘트 지진규모 이고,
Figure 112017118516611-pat00034
는 km 단위의 진앙거리이고,
Figure 112017118516611-pat00035
은 3.556이고,
Figure 112017118516611-pat00036
는 0.333이고,
Figure 112017118516611-pat00037
는 -0.027이고,
Figure 112017118516611-pat00038
는 0.00303임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소는 발전소 또는 변전소를 포함하고, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00039
의 공통원인피해는
Figure 112017118516611-pat00040
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00041
로 평가되고, 상기
Figure 112017118516611-pat00042
는
Figure 112017118516611-pat00043
를 포함하고, 상기 발전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해 평가
Figure 112017118516611-pat00044
의
Figure 112017118516611-pat00045
는 다음의 표를 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00046
상기 변전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해 평가
Figure 112017118516611-pat00047
의
Figure 112017118516611-pat00048
는 다음의 표를 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00049
여기서,
Figure 112017118516611-pat00050
는 추정된 최대지반가속도,
Figure 112017118516611-pat00051
는 퍼센트로 나타낸 공통원인피해 평가이고, i는
Figure 112017118516611-pat00052
임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00053
의 연쇄피해는
Figure 112017118516611-pat00054
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00055
로 평가되고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00056
는
Figure 112017118516611-pat00057
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00058
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00059
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해 평가이고, 상기
Figure 112017118516611-pat00060
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00061
여기서,
Figure 112017118516611-pat00062
는
Figure 112017118516611-pat00063
의 단위행렬,
Figure 112017118516611-pat00064
는
Figure 112017118516611-pat00065
의 상기 의존도 행렬,
Figure 112017118516611-pat00066
는
Figure 112017118516611-pat00067
의 상기 공통원인피해 행렬,
Figure 112017118516611-pat00068
은 총 전력계통 구성요소의 수이고, i는
Figure 112017118516611-pat00069
임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도는 다음의 수학식을 이용하여 예측될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00070
여기서,
Figure 112017118516611-pat00071
는 전력계통 구성요소, 상기
Figure 112017118516611-pat00072
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00073
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해 평가임.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 시스템은 평가 대상 전력계통의 연결정보, 구성요소 위치정보, 구성요소 초기 서비스 공급정보를 포함하는 데이터베이스가 개별 셀의 집합으로 이루어진 네트워크 토폴로지 모델이 생성 및 저장되는 네트워크 토폴로지 모델 저장부, 상기 네트워크 토폴로지 모델의 데이터 또는 지진 시나리오를 입력되는 입력부, 상기 전력계통의 연결정보에 따라 전력계통 구성요소의 의존도를 평가하는 전력계통 구성요소 의존도 평가부, 상기 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소의 최대지반가속도를 추정하는 전력계통 구성요소 최대지반가속도 추정부, 상기 추정된 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 전력계통 구성요소 공통원인피해 평가부, 상기 전력계통 구성요소의 의존도와 상기 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 전력계통 구성요소 연쇄피해 평가부, 상기 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 상기 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 전력계통 최종 서비스 제공 가능도 예측부 및 상기 네트워크 토폴로지 모델, 상기 전력계통의 데이터, 상기 전력계통 구성요소의 데이터, 상기 지진 시나리오, 상기 전력계통 구성요소의 의존도, 상기 전력계통 구성요소의 최대지반가속도, 상기 전력계통 구성요소 공통원인피해, 상기 전력계통 구성요소 연쇄피해, 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보 또는 상기 최종 서비스 제공 가능도가 표시되는 출력부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통은 가스, 상수도, 하수도, 통신, 도로, 철도 또는 교통 계통일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소는 보통암반에 위치한 발전용량 200MW 이상의 화력 발전소 또는 보통암반에 위치한 송전전압 345kV의 변전소를 포함하고, 상기 전력계통은 상기 전력계통 구성요소의 집합이고, 상기 전력계통 구성요소의 위치정보는 위도 및 경도를 포함하고, 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보는 지진 피해 전 일정 기간동안 변전소에서 송전되는 연, 월, 주, 일, 시 또는 분 단위의 평균 전력량을 포함하고, 상기 일정기간은 연, 월, 주, 일, 시, 분 또는 사용자가 설정한 기간일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지진 시나리오는 진앙이 내륙에 위치한다는 전제, 발생시간, 진앙지 위치, 지진규모 및 진원 깊이를 포함하고, 상기 발생시간은 연, 월, 일, 시 및 분을 포함하고, 상기 진앙지 위치는 위도 및 경도를 포함하고, 상기 지진규모는 모멘트 규모를 포함하고, 상기 진원깊이는 km단위를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통의 연결정보는
Figure 112017118516611-pat00074
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00075
를 포함하고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00076
는
Figure 112017118516611-pat00077
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00078
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00079
(단,
Figure 112017118516611-pat00080
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00081
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00082
와 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00083
의 연결정보,
Figure 112017118516611-pat00084
은 총 전력계통 구성요소의 수임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00085
의 의존도는
Figure 112017118516611-pat00086
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00087
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00088
는
Figure 112017118516611-pat00089
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00090
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00091
(단,
Figure 112017118516611-pat00092
,
Figure 112017118516611-pat00093
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00094
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00095
에 대한 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00096
의 의존도,
Figure 112017118516611-pat00097
은 총 전력계통 구성요소의 수임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00098
의 최대지반가속도는 진앙거리에 따라서 추정된 중력가속도를 포함하고, 상기 진앙거리는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00099
여기서,
Figure 112017118516611-pat00100
이며,
Figure 112017118516611-pat00101
는 km 단위의 진앙거리이고, 상기 최대지반가속도는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00102
상기
Figure 112017118516611-pat00103
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00104
여기서,
Figure 112017118516611-pat00105
는 추정된 최대지반가속도 이고,
Figure 112017118516611-pat00106
은 모멘트 지진규모 이고,
Figure 112017118516611-pat00107
는 km 단위의 진앙거리이고,
Figure 112017118516611-pat00108
은 3.556이고,
Figure 112017118516611-pat00109
는 0.333이고,
Figure 112017118516611-pat00110
는 -0.027이고,
Figure 112017118516611-pat00111
는 0.00303임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소는 발전소 또는 변전소를 포함하고, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00112
의 공통원인피해는
Figure 112017118516611-pat00113
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00114
로 평가되고, 상기
Figure 112017118516611-pat00115
는
Figure 112017118516611-pat00116
를 포함하고, 상기 발전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
Figure 112017118516611-pat00117
의
Figure 112017118516611-pat00118
는 다음의 표를 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00119
상기 변전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
Figure 112017118516611-pat00120
의
Figure 112017118516611-pat00121
는 다음의 표를 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00122
여기서,
Figure 112017118516611-pat00123
는 추정된 최대지반가속도,
Figure 112017118516611-pat00124
는 퍼센트로 나타낸 공통원인피해이고, i는
Figure 112017118516611-pat00125
임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00126
의 연쇄피해는
Figure 112017118516611-pat00127
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00128
로 평가되고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00129
는
Figure 112017118516611-pat00130
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00131
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00132
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해이고, 상기
Figure 112017118516611-pat00133
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00134
여기서,
Figure 112017118516611-pat00135
는
Figure 112017118516611-pat00136
의 단위행렬,
Figure 112017118516611-pat00137
는
Figure 112017118516611-pat00138
의 상기 의존도 행렬,
Figure 112017118516611-pat00139
는
Figure 112017118516611-pat00140
의 상기 공통원인피해 행렬,
Figure 112017118516611-pat00141
은 총 전력계통 구성요소의 수이고, i는
Figure 112017118516611-pat00142
임.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도는 다음의 수학식을 이용하여 예측될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00143
여기서,
Figure 112017118516611-pat00144
는 전력계통 구성요소, 상기
Figure 112017118516611-pat00145
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00146
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해 임.
본 발명이 제공하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템은 지진 규모 및 진앙지 위치에 따른 평가 대상 전력계통의 서비스 제공 가능도를 예측함으로써, 지진 직후 피해 지역의 전력 공급이 얼마나 저하될 것인지 정보를 제공할 수 있음은 물론, 지진 이전 전력 공급저하를 최소화 할 수 있는 네트워크 토폴로지(Topology)를 선정할 수 있도록 지원할 수 있다.
또한, 지진 이전 평가 대상 전력계통에 대하여 다양한 지진 시나리오를 적용해 봄으로써 최종 서비스 제공 가능도를 최대화 할 수 있는 전력계통 네트워크 토폴로지(Topology)를 선정할 수 있고, 지진 직후 지진에 따른 전력 공급 저하를 즉각적으로 판단하여 피해 지역별 수급이 필요한 비상 전력의 규모를 판단할 수 있으며, 지진 직후 임의의 전력계통 구성요소가 심각하게 손상될 것으로 예측되는 경우 전력공급을 위한 우회경로를 제안할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템의 네트워크 토폴로지 모델을 구현하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 평가대상 전력계통의 네트워크 토폴로지 모델을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 진앙거리와 최대지반가속도 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 최대지반가속도와 공통원인피해의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소 정보를 나타내는 표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 연결정보를 나타내는 표이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 의존도를 나타내는 표이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 진앙거리 및 최대지반가속도를 나타내는 표이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 나타내는 표이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 나타내는 표이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 최종 서비스 제공 가능도를 나타내는 표이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템의 네트워크 토폴로지 모델을 구현하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 평가대상 전력계통의 네트워크 토폴로지 모델을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 진앙거리와 최대지반가속도 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 최대지반가속도와 공통원인피해의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소 정보를 나타내는 표이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 연결정보를 나타내는 표이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 의존도를 나타내는 표이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 진앙거리 및 최대지반가속도를 나타내는 표이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 나타내는 표이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 나타내는 표이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 최종 서비스 제공 가능도를 나타내는 표이다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법은 네트워크 토폴로지 모델, 전력계통 구성요소 의존도 평가 단계(S100), 전력계통 구성요소 최대지반가속도를 추정하는 단계(S200), 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 단계(S300), 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 단계(S400) 및 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 단계(S500)를 포함한다.
상기 네트워크 토폴로지 모델은 평가 대상 전력계통의 연결정보, 구성요소 위치정보 및 구성요소 초기 서비스 공급정보를 포함하는 데이터베이스가 개별 셀의 집합으로 이루어진 형태일 수 있다. 상기 네트워크 토폴로지 모델은 지진정보 및 전력계통 정보를 포함할 수 있다. 상기 위치정보는 위도 및 경도를 포함할 수 있다. 상기 전력계통은 상기 전력계통 구성요소의 집합일 수 있다. 상기 전력계통 구성요소는 발전소(power plant) 및 변전소(substation)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전력계통 구성요소는 보통암반에 위치한 발전용량 200MW 이상의 화력 발전소 또는 보통암반에 위치한 송전전압 345kV의 변전소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 네트워크 토폴로지 모델의 전력계통 구성요소의 정보는 구성요소 타입, 경도, 위도, 초기 서비스 공급정보 및 구분을 포함할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 정보는 상기 전력계통의 연결정보와 함께 전력계통 그래프로 표현될 수 있다. 예를 들면, 상기 그래프는 지도로 표현될 수 있다.
상기 전력계통은 가스, 상수도, 하수도, 통신, 도로, 철도 또는 교통 계통일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 구성요소가 서로 의존성을 갖고 서로 연쇄작용을 하는 다양한 기반 시설 및 라이프라인 일 수 있다.
상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보는 지진 피해 전 일정 기간동안 변전소에서 송전되는 일 평균 전력량을 포함할 수 있다. 상기 일정기간은 연, 월, 주, 일, 시, 분 또는 사용자가 설정한 기간일 수 있다.
상기 네트워크 토폴로지 모델의 데이터베이스의 데이터는 지진 정보기관 또는 전력 정보 기관등에서 수집된 정보일 수 있다. 상기 네트워크 토폴로지(Topology) 모델은 소프트웨어에 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 네트워크 토폴로지 모델은 AnyLogic Personal Learning Edition 7.1 소프트웨어 또는 Java 및 C++을 기반으로 한 소프트웨어에 구현될 수 있다. 상기 전력계통 정보 데이터베이스를 미리 입력된 명령어를 통해 자동으로 수령할 수 있다. 이때 전력계통의 정보는 parameter의 형태로 기록될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 네트워크 토폴로지 모델은 평가 대상 전력계통의 정보 데이터베이스를 제공하는 목적이 달성된다면 상기 네트워크 토폴로지 모델의 구현 방법, 구현 주체 및 정보 수집 주체에 제한은 없다.
상기 전력계통의 연결정보는
Figure 112017118516611-pat00147
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00148
를 포함하고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00149
는
Figure 112017118516611-pat00150
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00151
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00152
(단,
Figure 112017118516611-pat00153
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00154
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00155
와 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00156
의 연결정보,
Figure 112017118516611-pat00157
은 총 전력계통 구성요소의 수 일 수 있다.
상기 전력계통 구성요소 의존도 평가 단계(S100)는 상기 네트워크 토폴로지 모델로부터 전력계통의 연결정보에 따라 전력계통 구성요소 의존도를 평가할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소 의존도는 상기 전력계통 구성요소 간 연결 유무와 전달되는 전력량에 따라 결정될 수 있다. 상기 전력계통 구성요소 간 의존도는 0(의존하지 않음)에서 1(매우 의존함) 사이의 값을 가질 수 있고, 상기 네트워크 토폴로지(Topology) 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다. 예를 들면, 총 전달되는 전력량 5000kWh중 구성요소 1로부터 2000kWh, 구성요소 2로부터 3000kWh를 전달받는 구성요소 5는 구성요소 1과 2에 대한 의존도가 각각 0.4와 0.6일 수 있다.
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00158
의 의존도는
Figure 112017118516611-pat00159
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00160
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00161
는
Figure 112017118516611-pat00162
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00163
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00164
(단,
Figure 112017118516611-pat00165
,
Figure 112017118516611-pat00166
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00167
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00168
에 대한 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00169
의 의존도,
Figure 112017118516611-pat00170
은 총 전력계통 구성요소의 수임.
상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도를 추정하는 단계(S200)는 사용자가 입력한 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도를 추정할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 최대지반가속도는 지진의 규모, 진앙지로부터 상기 전력계통 구성요소까지의 거리와 연관될 수 있다. 상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도는 상기 네트워크 토폴로지 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다.
진앙거리
Figure 112017118516611-pat00171
및 상기 추정된 전력계통 구성요소의 최대지반가속도
Figure 112017118516611-pat00172
는 다음의 수식들을 이용하여 결정 될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00173
Figure 112017118516611-pat00174
여기서,
Figure 112017118516611-pat00175
는 추정된 최대지반가속도 이고,
Figure 112017118516611-pat00176
은 모멘트 지진규모 이고,
Figure 112017118516611-pat00177
는 km 단위의 진앙거리이고,
Figure 112017118516611-pat00178
은 3.556이고,
Figure 112017118516611-pat00179
는 0.333이고,
Figure 112017118516611-pat00180
는 -0.027이고,
Figure 112017118516611-pat00181
는 0.00303이고,
Figure 112017118516611-pat00182
는
Figure 112017118516611-pat00183
이고,
Figure 112017118516611-pat00184
는
Figure 112017118516611-pat00185
이고, 중력가속도
Figure 112017118516611-pat00186
는
Figure 112017118516611-pat00187
일 수 있다.
상기 최대지반가속도는 최대지반가속도 그래프로 표현될 수 있다. 상기 최대지반가속도 그래프는 상기 진앙거리와 상기 최대지반가속도 사이의 관계를 로그 등 간격 그래프 일 수 있다.
상기 지진 시나리오는 사용자에 의해 입력될 수 있다. 상기 지진 시나리오는 진앙이 내륙에 위치한다는 전제를 포함할 수 있다. 상기 지진 시나리오는 지진 발생시간, 진앙지 위치, 지진규모 및 진원 깊이를 포함하고, 상기 발생시간은 연, 월, 일, 시 및 분을 포함하고, 상기 진앙지 위치는 위도 및 경도를 포함하고, 상기 지진규모는 모멘트 규모를 포함하고, 상기 진원깊이는 km단위일 수 있다. 예를 들면, 지진 시나리오는 지진 발생일시가 2016년 9월 12일 오후 8시 32분, 진앙지 경도가 128.5129, 진앙지 위도가 36.2553, 지진 규모가 6.0 모멘트 및 진원 깊이가 10km 일 수 있다. 상기 지진 시나리오는 사용자에 의해 하나 이상의 시나리오로 입력되어 순차적으로 수행될 수 있다.
상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 단계(S300)는 상기 추정된 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해는 지진으로 인해 동시다발적으로 발생할 수 있는 물리적 손상을 의미할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해는 재난 이전 보통의 상태일 때를 0(손상 없음)의 값으로 설정하고 이를 기준으로 판단될 수 있다. 전력계통 구성요소의 공통원인피해 값은 상기 네트워크 토폴로지 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다.
전력계통 구성요소의 공통원인피해는 상기 최대지반가속도 추정 단계에서 도출된 값을 공통원인피해 값으로 전환할 수 있다. 상기 최대지반가속도 값이 증가할수록 상기 공통원인피해도 증가할 수 있다. 상기 공통원인피해는 상기 최대지반가속도와 함께 공통원인피해 그래프로 표현될 수 있다. 상기 공통원인피해 그래프는 발전소 및 변전소 별로 도시될 수 있다. 도 5를 참조하여 예를 들면, 같은 최대지반가속도에 대하여 발전소 및 변전소의 공통원인피해 정도를 비교할 수 있다.
상기 전력계통 구성요소는 발전소 또는 변전소를 포함하고,
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00188
의 공통원인피해는
Figure 112017118516611-pat00189
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00190
로 평가되고, 상기
Figure 112017118516611-pat00191
는
Figure 112017118516611-pat00192
를 포함하고, 상기 발전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
Figure 112017118516611-pat00193
의
Figure 112017118516611-pat00194
는 다음의 표를 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00195
상기 변전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
Figure 112017118516611-pat00196
의
Figure 112017118516611-pat00197
는 다음의 표를 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00198
여기서,
Figure 112017118516611-pat00199
는 추정된 최대지반가속도,
Figure 112017118516611-pat00200
는 퍼센트로 나타낸 공통원인피해이고, i는
Figure 112017118516611-pat00201
임.
상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 단계(S400)는 상기 전력계통 구성요소의 의존도와 상기 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해는 지진으로 인한 1차 물리적 손상과 전력계통 구성요소 간 의존에 의한 2차 피해 파급을 고려하여 평가될 수 있다. 전력계통 구성요소의 연쇄피해 값은 상기 네트워크 토폴로지 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다. 도 8, 도 10 및 도 11을 참조하여 예를 들면, 전력계통 구성요소 5번의 경우 지진으로 인한 1차 물리적 손상은 없었음에도 불구하고 의존하고 있는 전력계통 구성요소 1번과 2번의 피해로 인하여 전달되는 전력량이 감소하여 피해가 파급되고, 전력계통 구성요소 6번의 경우 지진으로 인한 1차 물리적 손상은 없었음에도 불구하고 의존하고 있는 전력계통 구성요소 5번의 피해로 인해 전달되는 전력량이 감소하여 피해가 파급될 수 있다.
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00202
의 연쇄피해는
Figure 112017118516611-pat00203
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00204
로 평가되고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00205
는
Figure 112017118516611-pat00206
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00207
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00208
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해이고, 상기
Figure 112017118516611-pat00209
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00210
여기서,
Figure 112017118516611-pat00211
는
Figure 112017118516611-pat00212
의 단위행렬,
Figure 112017118516611-pat00213
는
Figure 112017118516611-pat00214
의 상기 의존도 행렬,
Figure 112017118516611-pat00215
는
Figure 112017118516611-pat00216
의 상기 공통원인피해 행렬,
Figure 112017118516611-pat00217
은 총 전력계통 구성요소의 수이고, i는
Figure 112017118516611-pat00218
임.
상기 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 단계(S500)는 상기 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측할 수 있다. 상기 최종 서비스 제공 가능도는 해당 전력계통이 지진 이전의 상태와 비교하여 서비스공급량이 얼마나 저하되었지를 의미할 수 있다. 상기 평가대상 전력계통의 서비스 제공 가능도는 상기 네트워크 토폴로지 모델에 지진규모 및 서비스 제공 가능도를 좌표로 하는 그래프의 형태로 기록될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 최종 서비스 제공 가능도의 기록 형태는 상기 최종 서비스 제공 가능도의 예측값을 표현할 수 있다면 다양할 수 있다.
상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도는 다음의 수학식을 이용하여 예측될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00219
여기서,
Figure 112017118516611-pat00220
는 전력계통 구성요소, 상기
Figure 112017118516611-pat00221
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00222
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해임. 도 12를 참조하여 예를 들면, 상기 도 12의 네트워크 토폴로지 모델의 경우 지진 이전 초기 서비스 공급정보(송전량)이 8000kWh였으나, 지진으로 인한 피해로 인하여 5421로 감소하였고, 이는 지진 이전의 상태와 비교하여 약 67% 정도의 전력만을 공급할 수 있을 것으로 예측할 수 있다.
상기 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 단계는 상기 연쇄피해와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 상기 전력계통 구성요소의 현재 서비스 공급정보를 예측하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 현재 서비스 공급정보는 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해에 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보를 곱한 값일 수 있다.
상기 전력계통의 지진 피해 예측 방법은 반복되어 수행될 수 있다. 상기 현재 서비스 공급정보 및 상기 전력계통 구성요소의 연결정보로부터 상기 전력계통 구성요소의 제2 초기 서비스 공급정보 및 상기 전력계통의 제2 연결정보가 생성될 수 있다. 상기 전력계통 제2 연결정보로부터 상기 전력계통 구성요소의 제2 의존도가 평가 될 수 있다. 사용자가 입력한 제2 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 제2 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소의 제2 최대지반가속도를 추정될 수 있다. 상기 추정된 제2 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 제2 공통원인피해가 평가될 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 제2 의존도와 상기 제2 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 제2 연쇄피해가 평가 될 수 있다. 상기 제2 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 제2 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 상기 전력계통의 제2 최종 서비스 제공 가능도가 예측될 수 있다. 상기 초기 서비스 공급정보, 상기 최종 서비스 제공 가능도와 상기 제2 최종 서비스 제공 가능도로부터 지진 이후 상기 전력계통의 여진 최종 서비스 제공 가능도가 예측될 수 있다. 이로 인해, 연속적인 지진 또는 여진 발생에 의한 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도가 예측 될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법은 전력계통 네트워크 토폴로지를 선정하는 단계(S800), 비상 전력의 규모를 판단하는 단계(S600) 및 전력공급을 위한 우회경로를 생성하는 단계(S700)를 제외하고는 도 1 내지 도 12의 전력계통의 지진 피해 예측 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 1 내지 도 12의 전력계통의 지진 피해 예측 방법과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
상기 비상 전력의 규모를 판단하는 단계(S600)는 상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도를 참조하여 피해 지역별 수급이 필요한 비상 전력의 규모를 판단할 수 있다. 상기 비상 전력의 규모를 판단하는 단계(S600)는 상기 전력계통 구성요소의 의존도로부터 상기 비상 전력을 전송할 수 있는 비상 전력 구성요소를 도출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 비상 전력 구성요소를 도출하는 단계는 상기 전력계통에 비상 전력을 제공할 수 있는 최소 개수의 비상 전력 구성요소를 추출 할 수 있다. 이로 인해 효율적인 비상 전력 공급이 가능하게 할 수 있다.
상기 전력공급을 위한 우회경로를 생성하는 단계(S700)는 상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도를 참조하여 전력공급을 위한 우회경로를 생성할 수 있다. 상기 전력공급을 위한 우회경로를 생성하는 단계(S700)는 상기 전력계통 구성요소의 의존도를 분산시키거나 의존 대상을 변경하는 방법으로 상기 우회경로를 생성할 수 있다. 또한, 상기 우회경로는 상기 전력계통에 근접한 위치에 있는 예비 우회 전력계통 중에서 상기 예비 우회 전력계통의 가용 전력을 참조하여 선택된 우회 전력계통과 상기 전력계통 사이에 생성 될 수 있다.
상기 전력계통 네트워크 토폴로지를 선정하는 단계(S800)는 목표 최종 서비스 제공 가능도를 만족하는 목표 전력계통 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다. 사용자는 목표 최종 서비스 제공 가능도를 설정할 수 있다. 상기 최대 전력계통 네트워크 토폴로지를 선정하는 단계(S800)는 상기 전력계통 구성요소의 연결관계를 변경하여 상기 설정된 목표 최종 서비스 제공 가능도를 만족하는 최대 전력계통 구성요소 연결관계를 생성할 수 있다. 또한, 상기 최대 전력계통 네트워크 토폴로지를 선정하는 단계(S800)는 상기 전력계통에 인접한 전력계통 구성요소를 추가하고, 상기 인접한 전력계통 구성요소와 상기 전력계통 구성요소의 연결관계를 변경하여 상기 설정된 목표 최종 서비스 제공 가능도를 만족하는 최대 전력계통 구성요소 연결관계를 생성할 수 있다.
상기 전력계통 네트워크 토폴로지를 선정하는 단계(S800)는 최종 서비스제공가능도를 최대화 할 수 있는 최대 전력계통 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다. 상기 최대 전력계통 네트워크 토폴로지는 상기 우회경로 및 상기 비상 전력 구성요소로부터 생성될 수 있다. 상기 최대 전력계통 네트워크 토폴로지는 하나 이상의 지진 시나리오로부터 생성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 시스템을 나타내는 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 방법 및 시스템의 네트워크 토폴로지 모델을 구현하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 평가대상 전력계통의 네트워크 토폴로지 모델을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 진앙거리와 최대지반가속도 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 최대지반가속도와 공통원인피해의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소 정보를 나타내는 표이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 연결정보를 나타내는 표이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 의존도를 나타내는 표이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 진앙거리 및 최대지반가속도를 나타내는 표이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 나타내는 표이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 나타내는 표이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 및 시스템의 최종 서비스 제공 가능도를 나타내는 표이다.
도 14 및 도 2 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 시스템은 네트워크 토폴로지 모델 저장부(600), 입력부(700), 전력계통 구성요소 의존도 평가부(100), 전력계통 구성요소 최대지반가속도 추정부(200), 전력계통 구성요소 공통원인피해 평가부(300), 전력계통 구성요소 연쇄피해 평가부(400), 전력계통 최종 서비스 제공 가능도 예측부(500), 출력부(800)를 포함한다.
상기 네트워크 토폴로지 모델 저장부(600)는 네트워크 토폴로지 모델을 생성 및 저장할 수 있다. 상기 네트워크 토폴로지 모델은 평가 대상 전력계통의 연결정보, 구성요소 위치정보 및 구성요소 초기 서비스 공급정보를 포함하는 데이터베이스가 개별 셀의 집합으로 이루어진 형태일 수 있다. 상기 네트워크 토폴로지 모델은 지진정보 및 전력계통 정보를 포함할 수 있다. 상기 위치정보는 위도 및 경도를 포함할 수 있다. 상기 전력계통은 상기 전력계통 구성요소의 집합일 수 있다. 상기 전력계통 구성요소는 발전소(power plant) 및 변전소(substation)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전력계통 구성요소는 보통암반에 위치한 발전용량 200MW 이상의 화력 발전소 또는 보통암반에 위치한 송전전압 345kV의 변전소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 네트워크 토폴로지 모델의 전력계통 구성요소의 정보는 구성요소 타입, 경도, 위도, 초기 서비스 공급정보 및 구분을 포함할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 정보는 상기 전력계통의 연결정보와 함께 전력계통 그래프로 표현될 수 있다. 예를 들면, 상기 그래프는 지도로 표현될 수 있다.
상기 전력계통은 가스, 상수도, 하수도, 통신, 도로, 철도 또는 교통 계통일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 구성요소가 서로 의존성을 갖고 서로 연쇄작용을 하는 다양한 기반 시설 및 라이프라인 일 수 있다.
상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보는 지진 피해 전 일정 기간동안 변전소에서 송전되는 일 평균 전력량을 포함할 수 있다. 상기 일정기간은 연, 월, 주, 일, 시, 분 또는 사용자가 설정한 기간일 수 있다.
상기 네트워크 토폴로지 모델의 데이터베이스의 데이터는 지진 정보기관 또는 전력 정보 기관등에서 수집된 정보일 수 있다. 상기 네트워크 토폴로지(Topology) 모델은 소프트웨어에 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 네트워크 토폴로지 모델은 AnyLogic Personal Learning Edition 7.1 소프트웨어 또는 Java 및 C++을 기반으로 한 소프트웨어에 구현될 수 있다. 상기 전력계통 정보 데이터베이스를 미리 입력된 명령어를 통해 자동으로 수령할 수 있다. 이때 전력계통의 정보는 parameter의 형태로 기록될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 네트워크 토폴로지 모델은 평가 대상 전력계통의 정보 데이터베이스를 제공하는 목적이 달성된다면 상기 네트워크 토폴로지 모델의 구현 방법, 구현 주체 및 정보 수집 주체에 제한은 없다.
상기 전력계통의 연결정보는
Figure 112017118516611-pat00223
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00224
를 포함하고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00225
는
Figure 112017118516611-pat00226
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00227
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00228
(단,
Figure 112017118516611-pat00229
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00230
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00231
와 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00232
의 연결정보,
Figure 112017118516611-pat00233
은 총 전력계통 구성요소의 수 일 수 있다.
상기 전력계통 구성요소 의존도 평가부(100)는 상기 네트워크 토폴로지 모델로부터 전력계통의 연결정보에 따라 전력계통 구성요소 의존도를 평가할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소 의존도는 상기 전력계통 구성요소 간 연결 유무와 전달되는 전력량에 따라 결정될 수 있다. 상기 전력계통 구성요소 간 의존도는 0(의존하지 않음)에서 1(매우 의존함) 사이의 값을 가질 수 있고, 상기 네트워크 토폴로지(Topology) 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다. 예를 들면, 총 전달되는 전력량 5000kWh중 구성요소 1로부터 2000kWh, 구성요소 2로부터 3000kWh를 전달받는 구성요소 5는 구성요소 1과 2에 대한 의존도가 각각 0.4와 0.6일 수 있다.
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00234
의 의존도는
Figure 112017118516611-pat00235
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00236
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00237
는
Figure 112017118516611-pat00238
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00239
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00240
(단,
Figure 112017118516611-pat00241
,
Figure 112017118516611-pat00242
)
여기서,
Figure 112017118516611-pat00243
는 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00244
에 대한 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00245
의 의존도,
Figure 112017118516611-pat00246
은 총 전력계통 구성요소의 수임.
상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도 추정부(200)는 사용자가 입력한 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도를 추정할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 최대지반가속도는 지진의 규모, 진앙지로부터 상기 전력계통 구성요소까지의 거리와 연관될 수 있다. 상기 전력계통 구성요소 최대지반가속도는 상기 네트워크 토폴로지 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다.
진앙거리
Figure 112017118516611-pat00247
및 상기 추정된 전력계통 구성요소의 최대지반가속도
Figure 112017118516611-pat00248
는 다음의 수식들을 이용하여 결정 될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00249
Figure 112017118516611-pat00250
여기서,
Figure 112017118516611-pat00251
는 추정된 최대지반가속도 이고,
Figure 112017118516611-pat00252
은 모멘트 지진규모 이고,
Figure 112017118516611-pat00253
는 km 단위의 진앙거리이고,
Figure 112017118516611-pat00254
은 3.556이고,
Figure 112017118516611-pat00255
는 0.333이고,
Figure 112017118516611-pat00256
는 -0.027이고,
Figure 112017118516611-pat00257
는 0.00303이고,
Figure 112017118516611-pat00258
는
Figure 112017118516611-pat00259
이고,
Figure 112017118516611-pat00260
는
Figure 112017118516611-pat00261
이고, 중력가속도
Figure 112017118516611-pat00262
는
Figure 112017118516611-pat00263
일 수 있다.
상기 최대지반가속도는 최대지반가속도 그래프로 표현될 수 있다. 상기 최대지반가속도 그래프는 상기 진앙거리와 상기 최대지반가속도 사이의 관계를 로그 등 간격 그래프 일 수 있다.
상기 입력부(700)는 상기 네트워크 토폴로지 모델의 데이터 또는 지진 시나리오를 입력할 수 있다. 상기 지진 시나리오는 사용자에 의해 입력될 수 있다. 상기 지진 시나리오는 진앙이 내륙에 위치한다는 전제를 포함할 수 있다. 상기 지진 시나리오는 지진 발생시간, 진앙지 위치, 지진규모 및 진원 깊이를 포함하고, 상기 발생시간은 연, 월, 일, 시 및 분을 포함하고, 상기 진앙지 위치는 위도 및 경도를 포함하고, 상기 지진규모는 모멘트 규모를 포함하고, 상기 진원깊이는 km단위일 수 있다. 예를 들면, 지진 시나리오는 지진 발생일시가 2016년 9월 12일 오후 8시 32분, 진앙지 경도가 128.5129, 진앙지 위도가 36.2553, 지진 규모가 6.0 모멘트 및 진원 깊이가 10km 일 수 있다. 상기 지진 시나리오는 사용자에 의해 하나 이상의 시나리오로 입력되어 순차적으로 수행될 수 있다.
상기 전력계통 구성요소 공통원인피해 평가부(300)는 상기 추정된 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해는 지진으로 인해 동시다발적으로 발생할 수 있는 물리적 손상을 의미할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해는 재난 이전 보통의 상태일 때를 0(손상 없음)의 값으로 설정하고 이를 기준으로 판단될 수 있다. 전력계통 구성요소의 공통원인피해 값은 상기 네트워크 토폴로지 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다.
전력계통 구성요소의 공통원인피해는 상기 최대지반가속도 추정부에서 도출된 값을 공통원인피해 값으로 전환할 수 있다. 상기 최대지반가속도 값이 증가할수록 상기 공통원인피해도 증가할 수 있다. 상기 공통원인피해는 상기 최대지반가속도와 함께 공통원인피해 그래프로 표현될 수 있다. 상기 공통원인피해 그래프는 발전소 및 변전소 별로 도시될 수 있다. 도 5를 참조하여 예를 들면, 같은 최대지반가속도에 대하여 발전소 및 변전소의 공통원인피해 정도를 비교할 수 있다.
상기 전력계통 구성요소는 발전소 또는 변전소를 포함하고,
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00264
의 공통원인피해는
Figure 112017118516611-pat00265
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00266
로 평가되고, 상기
Figure 112017118516611-pat00267
는
Figure 112017118516611-pat00268
를 포함하고, 상기 발전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
Figure 112017118516611-pat00269
의
Figure 112017118516611-pat00270
는 다음의 표를 이용하여 결정되고,
Figure 112017118516611-pat00271
상기 변전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
Figure 112017118516611-pat00272
의
Figure 112017118516611-pat00273
는 다음의 표를 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00274
여기서,
Figure 112017118516611-pat00275
는 추정된 최대지반가속도,
Figure 112017118516611-pat00276
는 퍼센트로 나타낸 공통원인피해이고, i는 임.
상기 전력계통 구성요소 연쇄피해 평가부(400)는 상기 전력계통 구성요소의 의존도와 상기 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가할 수 있다. 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해는 지진으로 인한 1차 물리적 손상과 전력계통 구성요소 간 의존에 의한 2차 피해 파급을 고려하여 평가될 수 있다. 전력계통 구성요소의 연쇄피해 값은 상기 네트워크 토폴로지 모델에 행렬의 형태로 기록될 수 있다. 도 8, 도 10 및 도 11을 참조하여 예를 들면, 전력계통 구성요소 5번의 경우 지진으로 인한 1차 물리적 손상은 없었음에도 불구하고 의존하고 있는 전력계통 구성요소 1번과 2번의 피해로 인하여 전달되는 전력량이 감소하여 피해가 파급되고, 전력계통 구성요소 6번의 경우 지진으로 인한 1차 물리적 손상은 없었음에도 불구하고 의존하고 있는 전력계통 구성요소 5번의 피해로 인해 전달되는 전력량이 감소하여 피해가 파급될 수 있다.
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00278
의 연쇄피해는
Figure 112017118516611-pat00279
의 행렬
Figure 112017118516611-pat00280
로 평가되고, 상기 행렬
Figure 112017118516611-pat00281
는
Figure 112017118516611-pat00282
를 포함하고, 상기
Figure 112017118516611-pat00283
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00284
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해이고, 상기
Figure 112017118516611-pat00285
는 다음의 수학식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00286
여기서,
Figure 112017118516611-pat00287
는
Figure 112017118516611-pat00288
의 단위행렬,
Figure 112017118516611-pat00289
는
Figure 112017118516611-pat00290
의 상기 의존도 행렬,
Figure 112017118516611-pat00291
는
Figure 112017118516611-pat00292
의 상기 공통원인피해 행렬,
Figure 112017118516611-pat00293
은 총 전력계통 구성요소의 수이고, i는
Figure 112017118516611-pat00294
임.
상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도 예측부(500)는 상기 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측할 수 있다. 상기 최종 서비스 제공 가능도는 해당 전력계통이 지진 이전의 상태와 비교하여 서비스공급량이 얼마나 저하되었지를 의미할 수 있다. 상기 평가대상 전력계통의 서비스 제공 가능도는 상기 네트워크 토폴로지 모델에 지진규모 및 서비스 제공 가능도를 좌표로 하는 그래프의 형태로 기록될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 최종 서비스 제공 가능도의 기록 형태는 상기 최종 서비스 제공 가능도의 예측값을 표현할 수 있다면 다양할 수 있다.
상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도는 다음의 수학식을 이용하여 예측될 수 있다.
Figure 112017118516611-pat00295
여기서,
Figure 112017118516611-pat00296
는 전력계통 구성요소, 상기
Figure 112017118516611-pat00297
상기 전력계통 구성요소
Figure 112017118516611-pat00298
의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해임. 도 12를 참조하여 예를 들면, 상기 도 12의 네트워크 토폴로지 모델의 경우 지진 이전 초기 서비스 공급정보(송전량)이 8000kWh였으나, 지진으로 인한 피해로 인하여 5421로 감소하였고, 이는 지진 이전의 상태와 비교하여 약 67% 정도의 전력만을 공급할 수 있을 것으로 예측할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 실시예에 따른 전력계통의 지진 피해 예측 시스템은 비상 전력 판단부(510), 우회경로 생성부(530), 네트워크 토폴로지 선정부(550)를 제외하고는 도 14 및 도 2 내지 도 12의 전력계통의 지진 피해 예측 시스템과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 14 및 도 2 내지 도 12의 전력계통의 지진 피해 예측 시스템과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
상기 비상 전력 판단부(510)는 상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도를 참조하여 피해 지역별 수급이 필요한 비상 전력의 규모를 판단할 수 있다. 상기 비상 전력 판단부(510)는 상기 전력계통 구성요소의 의존도로부터 상기 비상 전력을 전송할 수 있는 비상 전력 구성요소를 도출하는 비상 전력 구성요소 도출부를 포함할 수 있다. 상기 비상 전력 구성요소 도출부는 상기 전력계통에 비상 전력을 제공할 수 있는 최소 개수의 비상 전력 구성요소를 추출 할 수 있다. 이로 인해 효율적인 비상 전력 공급이 가능하게 할 수 있다.
상기 우회경로 생성부(530)는 상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도를 참조하여 전력공급을 위한 우회경로를 생성할 수 있다. 상기 우회경로 생성부(530)는 상기 전력계통 구성요소의 의존도를 분산시키거나 의존 대상을 변경하는 방법으로 상기 우회경로를 생성할 수 있다. 또한, 상기 우회경로는 상기 전력계통에 근접한 위치에 있는 예비 우회 전력계통 중에서 상기 예비 우회 전력계통의 가용 전력을 참조하여 선택된 우회 전력계통과 상기 전력계통 사이에 생성 될 수 있다.
상기 네트워크 토폴로지 선정부(550)는 목표 최종 서비스 제공 가능도를 만족하는 목표 전력계통 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다. 사용자는 목표 최종 서비스 제공 가능도를 설정할 수 있다. 상기 네트워크 토폴로지 선정부(550)는 상기 전력계통 구성요소의 연결관계를 변경하여 상기 설정된 목표 최종 서비스 제공 가능도를 만족하는 최대 전력계통 구성요소 연결관계를 생성할 수 있다. 또한, 상기 네트워크 토폴로지 선정부(550)는 상기 전력계통에 인접한 전력계통 구성요소를 추가하고, 상기 인접한 전력계통 구성요소와 상기 전력계통 구성요소의 연결관계를 변경하여 상기 설정된 목표 최종 서비스 제공 가능도를 만족하는 최대 전력계통 구성요소 연결관계를 생성할 수 있다.
상기 네트워크 토폴로지 선정부(550)는 최종 서비스제공가능도를 최대화 할 수 있는 최대 전력계통 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다. 상기 최대 전력계통 네트워크 토폴로지는 상기 우회경로 및 상기 비상 전력 구성요소로부터 생성될 수 있다. 상기 최대 전력계통 네트워크 토폴로지는 하나 이상의 지진 시나리오로부터 생성될 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
S100: 전력계통 구성요소 의존도 평가 단계
S200: 전력계통 구성요소 최대지반가속도를 추정하는 단계
S300: 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 단계
S400: 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 단계
S500: 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 단계
100: 의존도 평가부
200: 최대지반가속도 추정부
300: 공통원인피해 평가부
400: 연쇄피해 평가부
500: 최종 서비스 제공 가능도 예측부
600: 네트워크 토폴로지 모델 저장부
700: 입력부
800: 출력부

Claims (20)

  1. 전력계통 구성요소 의존도 평가부가 평가 대상 전력계통의 연결정보, 구성요소 위치정보, 구성요소 초기 서비스 공급정보를 포함하는 데이터베이스가 개별 셀의 집합으로 이루어진 네트워크 토폴로지 모델로부터 전력계통의 연결정보에 따라 전력계통 구성요소의 의존도를 평가하는 단계;
    전력계통 구성요소 최대지반가속도 추정부가 사용자가 입력한 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소의 최대지반가속도를 추정하는 단계;
    공통원인피해 평가부가 상기 추정된 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 단계;
    전력계통 구성요소 연쇄피해 평가부가 상기 전력계통 구성요소의 의존도와 상기 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 단계; 및
    최종 서비스 제공 가능도 예측부가 상기 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 상기 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 단계를 포함하고,
    상기 지진 시나리오는 진앙이 내륙에 위치한다는 전제, 발생시간, 진앙지 위치, 지진규모 및 진원 깊이를 포함하고,
    상기 발생시간은 연, 월, 일, 시 및 분을 포함하고,
    상기 진앙지 위치는 위도 및 경도를 포함하고,
    상기 지진규모는 모멘트 규모를 포함하고,
    상기 진원 깊이는 km단위를 포함하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통은 가스, 상수도, 하수도, 통신, 도로, 철도 또는 교통 계통인 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소는 보통암반에 위치한 발전용량 200MW 이상의 화력 발전소 또는 보통암반에 위치한 송전전압 345kV의 변전소를 포함하고,
    상기 전력계통은 상기 전력계통 구성요소의 집합이고,
    상기 전력계통 구성요소의 위치정보는 위도 및 경도를 포함하고,
    상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보는 지진 피해 전 일정 기간동안 변전소에서 송전되는 연, 월, 주, 일, 시 또는 분 단위의 평균 전력량을 포함하고,
    상기 일정기간은 연, 월, 주, 일, 시, 분 또는 사용자가 설정한 기간인 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통의 연결정보는
    Figure 112017118516611-pat00299
    의 행렬
    Figure 112017118516611-pat00300
    를 포함하고, 상기 행렬
    Figure 112017118516611-pat00301
    는
    Figure 112017118516611-pat00302
    를 포함하고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00303
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
    Figure 112017118516611-pat00304

    (단,
    Figure 112017118516611-pat00305
    )
    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00306
    는 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00307
    와 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00308
    의 연결정보,
    Figure 112017118516611-pat00309
    은 총 전력계통 구성요소의 수임.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00310
    의 의존도는
    Figure 112017118516611-pat00311
    의 행렬
    Figure 112017118516611-pat00312
    를 포함하고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00313
    는
    Figure 112017118516611-pat00314
    를 포함하고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00315
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
    Figure 112017118516611-pat00316

    (단,
    Figure 112017118516611-pat00317
    ,
    Figure 112017118516611-pat00318
    )
    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00319
    는 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00320
    에 대한 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00321
    의 의존도,
    Figure 112017118516611-pat00322
    은 총 전력계통 구성요소의 수임.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00323
    의 최대지반가속도는 진앙거리에 따라서 추정된 중력가속도를 포함하고,
    상기 진앙거리는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
    Figure 112017118516611-pat00324

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00325
    이며,
    Figure 112017118516611-pat00326
    는 km 단위의 진앙거리이고,
    상기 최대지반가속도는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
    Figure 112017118516611-pat00327

    상기
    Figure 112017118516611-pat00328
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
    Figure 112017118516611-pat00329

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00330
    는 추정된 최대지반가속도 이고,
    Figure 112017118516611-pat00331
    은 모멘트 지진규모 이고,
    Figure 112017118516611-pat00332
    는 km 단위의 진앙거리이고,
    Figure 112017118516611-pat00333
    은 3.556이고,
    Figure 112017118516611-pat00334
    는 0.333이고,
    Figure 112017118516611-pat00335
    는 -0.027이고,
    Figure 112017118516611-pat00336
    는 0.00303임.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소는 발전소 또는 변전소를 포함하고,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00337
    의 공통원인피해는
    Figure 112017118516611-pat00338
    의 행렬
    Figure 112017118516611-pat00339
    로 평가되고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00340
    는
    Figure 112017118516611-pat00341
    를 포함하고,
    상기 발전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
    Figure 112017118516611-pat00342
    의
    Figure 112017118516611-pat00343
    는 다음의 표를 이용하여 결정되고,
    Figure 112017118516611-pat00344

    상기 변전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
    Figure 112017118516611-pat00345
    의
    Figure 112017118516611-pat00346
    는 다음의 표를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
    Figure 112017118516611-pat00347

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00348
    는 추정된 최대지반가속도,
    Figure 112017118516611-pat00349
    는 퍼센트로 나타낸 공통원인피해이고, i는
    Figure 112017118516611-pat00350
    임.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112018076779133-pat00351
    의 연쇄피해는
    Figure 112018076779133-pat00352
    의 행렬
    Figure 112018076779133-pat00353
    로 평가되고, 상기 행렬
    Figure 112018076779133-pat00354
    는
    Figure 112018076779133-pat00355
    를 포함하고, 상기
    Figure 112018076779133-pat00356
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112018076779133-pat00357
    의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해이고, 상기
    Figure 112018076779133-pat00358
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
    Figure 112018076779133-pat00359

    여기서,
    Figure 112018076779133-pat00360
    는
    Figure 112018076779133-pat00361
    의 단위행렬,
    Figure 112018076779133-pat00362
    는
    Figure 112018076779133-pat00363
    의 의존도 행렬,
    Figure 112018076779133-pat00364
    는
    Figure 112018076779133-pat00365
    의 공통원인피해 행렬,
    Figure 112018076779133-pat00366
    은 총 전력계통 구성요소의 수이고, i는
    Figure 112018076779133-pat00367
    임.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도는 다음의 수학식을 이용하여 예측되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 방법.
    Figure 112017118516611-pat00368

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00369
    는 전력계통 구성요소, 상기
    Figure 112017118516611-pat00370
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00371
    의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해 임.
  11. 평가 대상 전력계통의 연결정보, 구성요소 위치정보, 구성요소 초기 서비스 공급정보를 포함하는 데이터베이스가 개별 셀의 집합으로 이루어진 네트워크 토폴로지 모델이 생성 및 저장되는 네트워크 토폴로지 모델 저장부;
    상기 네트워크 토폴로지 모델의 데이터 또는 지진 시나리오가 입력되는 입력부;
    상기 전력계통의 연결정보에 따라 전력계통 구성요소의 의존도를 평가하는 전력계통 구성요소 의존도 평가부;
    상기 지진 시나리오와 상기 전력계통 구성요소의 위치정보에 따라 상기 전력계통 구성요소의 최대지반가속도를 추정하는 전력계통 구성요소 최대지반가속도 추정부;
    상기 추정된 최대지반가속도에 따라 상기 전력계통 구성요소의 공통원인피해를 평가하는 전력계통 구성요소 공통원인피해 평가부;
    상기 전력계통 구성요소의 의존도와 상기 공통원인피해 평가에 따라 상기 전력계통 구성요소의 연쇄피해를 평가하는 전력계통 구성요소 연쇄피해 평가부;
    상기 연쇄피해 평가와 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보로부터 지진 이후 상기 전력계통의 최종 서비스 제공 가능도를 예측하는 전력계통 최종 서비스 제공 가능도 예측부; 및
    상기 네트워크 토폴로지 모델, 상기 전력계통의 데이터, 상기 전력계통 구성요소의 데이터, 상기 지진 시나리오, 상기 전력계통 구성요소의 의존도, 상기 전력계통 구성요소의 최대지반가속도, 상기 전력계통 구성요소 공통원인피해, 상기 전력계통 구성요소 연쇄피해, 상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보 또는 상기 최종 서비스 제공 가능도가 표시되는 출력부를 포함하고,
    상기 지진 시나리오는 진앙이 내륙에 위치한다는 전제, 발생시간, 진앙지 위치, 지진규모 및 진원 깊이를 포함하고,
    상기 발생시간은 연, 월, 일, 시 및 분을 포함하고,
    상기 진앙지 위치는 위도 및 경도를 포함하고,
    상기 지진규모는 모멘트 규모를 포함하고,
    상기 진원깊이는 km단위를 포함하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통은 가스, 상수도, 하수도, 통신, 도로, 철도 또는 교통 계통인 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소는 보통암반에 위치한 발전용량 200MW 이상의 화력 발전소 또는 보통암반에 위치한 송전전압 345kV의 변전소를 포함하고,
    상기 전력계통은 상기 전력계통 구성요소의 집합이고,
    상기 전력계통 구성요소의 위치정보는 위도 및 경도를 포함하고,
    상기 전력계통 구성요소의 초기 서비스 공급정보는 지진 피해 전 일정 기간동안 변전소에서 송전되는 연, 월, 주, 일, 시 또는 분 단위의 평균 전력량을 포함하고,
    상기 일정기간은 연, 월, 주, 일, 시, 분 또는 사용자가 설정한 기간인 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통의 연결정보는
    Figure 112017118516611-pat00372
    의 행렬
    Figure 112017118516611-pat00373
    를 포함하고, 상기 행렬
    Figure 112017118516611-pat00374
    는
    Figure 112017118516611-pat00375
    를 포함하고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00376
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
    Figure 112017118516611-pat00377

    (단,
    Figure 112017118516611-pat00378
    )
    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00379
    는 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00380
    와 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00381
    의 연결정보,
    Figure 112017118516611-pat00382
    은 총 전력계통 구성요소의 수임.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00383
    의 의존도는
    Figure 112017118516611-pat00384
    의 행렬
    Figure 112017118516611-pat00385
    를 포함하고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00386
    는
    Figure 112017118516611-pat00387
    를 포함하고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00388
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
    Figure 112017118516611-pat00389

    (단,
    Figure 112017118516611-pat00390
    ,
    Figure 112017118516611-pat00391
    )
    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00392
    는 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00393
    에 대한 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00394
    의 의존도,
    Figure 112017118516611-pat00395
    은 총 전력계통 구성요소의 수임.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00396
    의 최대지반가속도는 진앙거리에 따라서 추정된 중력가속도를 포함하고,
    상기 진앙거리는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
    Figure 112017118516611-pat00397

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00398
    이며,
    Figure 112017118516611-pat00399
    는 km 단위의 진앙거리이고,
    상기 최대지반가속도는 다음의 수학식을 이용하여 결정되고,
    Figure 112017118516611-pat00400

    상기
    Figure 112017118516611-pat00401
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
    Figure 112017118516611-pat00402

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00403
    는 추정된 최대지반가속도 이고,
    Figure 112017118516611-pat00404
    은 모멘트 지진규모 이고,
    Figure 112017118516611-pat00405
    는 km 단위의 진앙거리이고,
    Figure 112017118516611-pat00406
    은 3.556이고,
    Figure 112017118516611-pat00407
    는 0.333이고,
    Figure 112017118516611-pat00408
    는 -0.027이고,
    Figure 112017118516611-pat00409
    는 0.00303임.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소는 발전소 또는 변전소를 포함하고,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00410
    의 공통원인피해는
    Figure 112017118516611-pat00411
    의 행렬
    Figure 112017118516611-pat00412
    로 평가되고, 상기
    Figure 112017118516611-pat00413
    는
    Figure 112017118516611-pat00414
    를 포함하고,
    상기 발전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
    Figure 112017118516611-pat00415
    의
    Figure 112017118516611-pat00416
    는 다음의 표를 이용하여 결정되고,
    Figure 112017118516611-pat00417

    상기 변전소인 전력계통 구성요소의 상기 공통원인피해
    Figure 112017118516611-pat00418
    의
    Figure 112017118516611-pat00419
    는 다음의 표를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
    Figure 112017118516611-pat00420

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00421
    는 추정된 최대지반가속도,
    Figure 112017118516611-pat00422
    는 퍼센트로 나타낸 공통원인피해이고, i는
    Figure 112017118516611-pat00423
    임.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112018076779133-pat00424
    의 연쇄피해는
    Figure 112018076779133-pat00425
    의 행렬
    Figure 112018076779133-pat00426
    로 평가되고, 상기 행렬
    Figure 112018076779133-pat00427
    는
    Figure 112018076779133-pat00428
    를 포함하고, 상기
    Figure 112018076779133-pat00429
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112018076779133-pat00430
    의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해이고, 상기
    Figure 112018076779133-pat00431
    는 다음의 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
    Figure 112018076779133-pat00432

    여기서,
    Figure 112018076779133-pat00433
    는
    Figure 112018076779133-pat00434
    의 단위행렬,
    Figure 112018076779133-pat00435
    는
    Figure 112018076779133-pat00436
    의 의존도 행렬,
    Figure 112018076779133-pat00437
    는
    Figure 112018076779133-pat00438
    의 공통원인피해 행렬,
    Figure 112018076779133-pat00439
    은 총 전력계통 구성요소의 수이고, i는
    Figure 112018076779133-pat00440
    임.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 전력계통 최종 서비스 제공 가능도는 다음의 수학식을 이용하여 예측되는 것을 특징으로 하는 전력계통의 지진 피해 예측 시스템.
    Figure 112017118516611-pat00441

    여기서,
    Figure 112017118516611-pat00442
    는 전력계통 구성요소, 상기
    Figure 112017118516611-pat00443
    상기 전력계통 구성요소
    Figure 112017118516611-pat00444
    의 퍼센트로 나타낸 연쇄피해 임.
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