WO2021145636A1 - 변전소의 자산 관리 방법 - Google Patents

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WO2021145636A1
WO2021145636A1 PCT/KR2021/000374 KR2021000374W WO2021145636A1 WO 2021145636 A1 WO2021145636 A1 WO 2021145636A1 KR 2021000374 W KR2021000374 W KR 2021000374W WO 2021145636 A1 WO2021145636 A1 WO 2021145636A1
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substation
maintenance
asset management
substation device
management method
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PCT/KR2021/000374
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정재룡
김영민
채희석
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효성중공업 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a substation asset management method, and to a substation asset management method capable of deriving an optimized management plan for each substation device according to the soundness of the substation device.
  • a substation In the power system, a substation is installed to boost the output voltage of the generator or boost or step down the voltage of the system.
  • substations in addition to transformers for stepping up or stepping down voltage, devices for concentrating and distributing power, devices for controlling currents, or devices for protecting and controlling systems or devices in substations are installed.
  • a circuit breaker used in a gas insulated switchgear is equipped with a gas pressure sensor that detects gas pressure, an acceleration sensor that detects an abnormal signal, and a current voltage detector, and the transformer is a sensor that detects the state of the transformer.
  • Thermometer, pressure gauge, oil level sensor, current detector, etc. are installed.
  • sensors are connected to a protection device, a measuring device, a control device, and a device monitoring device via a cable that transmits an electrical signal.
  • the protection device, the measuring device, the control device, and the device monitoring device are connected to the substation monitoring and control device of the upper level via a cable that transmits an electric signal, respectively.
  • the above substations are equipped with very complex facilities for stably supplying electricity, and by monitoring the operation status of various devices such as circuit breakers installed in such substations, it detects signs of failure in advance and prepares for them or responds quickly to failures that have occurred. A monitoring system is provided for recovery.
  • An object of the present invention is to provide a substation asset management method capable of deriving an optimized reliability model for each substation device through soundness evaluation for each substation device.
  • the present invention is an optimized method rather than an end time delay method through a time shift when maintaining a substation device in the field of renewable energy and HVDC using digital equipment in which semiconductor devices such as IGBTs or thyristors are introduced. It provides a way to manage assets.
  • the substation asset management method comprises the steps of (a) generating the health of each substation device based on state data for each substation device and real-time monitoring information, (b) rating the substation device according to the generated soundness of each substation device. A step of matching and reflecting the life model by classification and classification, (c) setting a maintenance target device according to a predetermined priority, and performing a system reliability index and economic evaluation to perform a maintenance scenario for each candidate device maintenance target device and (d) performing maintenance using the selected maintenance scenario, and updating the health evaluation for each substation device according to the maintenance performance result.
  • the step (b) may be divided into a plurality of grades according to the soundness of each generated substation device, and matching may be reflected by changing a lifespan model for each grade.
  • the life model is established by deriving a shape parameter and a scale parameter according to a Weibull analysis, and the life model for each grade is first, a shape parameter (m) and a scale parameter ( ⁇ ) according to a Weibull analysis ) to obtain the average life model, set at least one of the upper and lower limits of the confidence interval, and then obtain at least one of the upper and lower limits of the shape parameter and the scale parameter through interval estimation.
  • a shape parameter (m) and a scale parameter ( ⁇ ) according to a Weibull analysis ) to obtain the average life model, set at least one of the upper and lower limits of the confidence interval, and then obtain at least one of the upper and lower limits of the shape parameter and the scale parameter through interval estimation.
  • the grade may be divided into a status grade including at least two grades based on the state data for each substation device and the real-time monitoring information.
  • step (a) the health of each substation device is generated by using the online monitoring status data for each substation device, the offline monitoring status data for each substation device, and the remote monitoring data, and the offline monitoring status data is the substation device It may include at least one of a star installation history, an inspection history, a failure history, an operating environment, and an operation history data.
  • step (c) (c-1) performing system reliability index and economic evaluation for each maintenance scenario based on the matched life model for the maintenance target device, and (c-2) the above
  • the method may include selecting a maintenance scenario for each candidate device for maintenance according to the soundness for each substation device, a life model reflecting matching for each substation device, the system reliability index, and the results of the economic evaluation.
  • step (a) the total score and measures of technical risk evaluation according to the operating environment for each substation device, insulation deterioration, electrical risk, thermal risk, chemical risk and mechanical risk, airtight performance, insulation performance, blocking performance and energization performance It may include the step of generating
  • step (c) the failure rate, failure recovery time, load amount for each load point, maintenance cost, recovery cost, maintenance cost target value, interest rate, facility sensitivity and substation device vertical relationship in the pre-created reference system reliability model
  • the lifespan is not the end point delay method through time shift. It is possible to provide soundness evaluation calibration technology through model change.
  • the present invention it is possible to evaluate the lifespan according to the state differently by applying a plurality of lifespan models within the confidence interval through the interval estimation, and there is an effect that can also reflect the change in the deterioration rate according to the grade of the state evaluation.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a substation asset management method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an example of setting the life model parameters of the substation equipment according to the state grade according to the health evaluation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of matching and reflecting a lifespan model according to a state grade according to a health evaluation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining the internal structure of a substation asset management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
  • a component When a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it can be understood that other components may exist in between. .
  • the terms include or include are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and includes one or more other features or numbers, It may be understood that the existence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a substation asset management method according to an embodiment of the present invention.
  • the substation asset management apparatus 100 generates health for each substation device based on state data for each substation device and real-time monitoring information (step S110).
  • the state data and real-time monitoring information for each substation device include online monitoring status data for each substation device, offline monitoring status data for each substation device, and remote monitoring data.
  • the offline monitoring state data may include installation history, inspection history, failure history, operating environment and operation history data for each substation device.
  • the substation asset management device 100 is a substation device-specific operating environment, insulation deterioration, electrical risk, thermal risk, chemical risk and mechanical risk, airtight performance, insulation performance, breaking performance, and technical risk evaluation total score and measures according to energization performance items can be created.
  • the substation asset management apparatus 100 classifies the grades according to the soundness of the generated devices, and reflects the life model of each device for each divided grade (S120).
  • the derivation of the health grade for each substation device according to the present invention can be evaluated by dividing it into status grades including three or more grades according to the facility status evaluation algorithm, based on the status data for each substation device and real-time monitoring information. there is. That is, the status grade can be divided into three grades: high, medium, low, or 'good model', 'caution model' and 'risk model'.
  • the state grade is divided into three grades, but the present invention is not limited thereto and may be divided into two grades or four or more grades depending on the characteristics or situation of the device.
  • FIG. 2 is a view showing an example of setting the life model parameters of the substation equipment according to the state grade according to the health evaluation according to an embodiment of the present invention
  • the upper and lower limits of the confidence interval of the life model are set, and the upper and lower limits of the shape and scale parameters are obtained through interval estimation.
  • the upper limit value of each parameter value is set as the parameter value of the good model among the status grades
  • the lower limit value is set as the parameter value of the risk model among the status grades.
  • MTTF Mel time to Failure; life expectancy
  • the present invention makes it possible to set different life models for each grade in this way, and to match and use the life model of the corresponding grade according to the state grades classified according to the health evaluation.
  • three status grades are set according to the health evaluation, but it is not necessary to be limited thereto, and 2, 5, 7, etc. may be variously changed and used according to the characteristics or situation of the device.
  • the state class is divided into two, one of the upper and lower limits of the confidence interval of the life model is set and the corresponding values of each parameter can be calculated.
  • a value corresponding to the middle may be additionally set together with the upper and lower limits of the confidence interval of the life model.
  • the present invention can provide a health evaluation calibration technology through a life model change rather than an end time delay method through a time shift through the method as described above, and also through the application of multiple life models within a confidence interval through interval estimation. It is possible to evaluate different lifespans according to , and it is also possible to reflect that the deterioration rate varies according to the state grade.
  • the substation asset management apparatus 100 reflects the life model corresponding to the life model parameter of the device in step S120.
  • 3 is a diagram illustrating an example of matching and reflecting a lifespan model according to a state grade according to a health evaluation according to an embodiment of the present invention.
  • the region is divided into three grades, that is, according to the region determined based on the capacitance score of the capacitor constituting the HVDC sub module and the thermal resistance score of the IGBT. It can be classified into good grade, caution grade, and danger grade, and a life model corresponding to the corresponding grade can be matched and applied for each substation device.
  • a specific substation device corresponds to section 310 of FIG. 3, it is classified into a hazard class, and the life model graph corresponding to 311 on the right side of FIG. 3 will be matched and applied, and if a specific substation device corresponds to section 320 of FIG. 3, be careful Classified by grade and the life model graph corresponding to 321 on the right side of FIG. 3 will be matched and applied, and if a specific substation device corresponds to section 330 of FIG. 3, it is classified as good grade and the life model graph corresponding to 331 on the right side of FIG. 3 is matched will be applied That is, in the present invention, the life model corresponding to the status class divided according to the health evaluation of the substation equipment is reflected, and asset management such as maintenance is performed based on this.
  • three distinct state grades are set, but it is not necessary to be limited thereto, and as described above, it may be divided into two grades or four or more grades according to the characteristics or circumstances of the device. In this case, the number of life model graphs to which matching is applied may be reduced or increased according to the grade.
  • the substation asset management apparatus 100 sets the maintenance target device according to a specific priority (step S130). For example, when a specific priority is a failure rate, the substation asset management apparatus 100 may set a substation device having a high failure rate as a maintenance target device. In addition, different priorities according to various situations may be applied.
  • the substation asset management apparatus 100 performs system reliability index and economic evaluation for each maintenance scenario based on the reflected life model for the maintenance target device (step S140).
  • the substation asset management apparatus 100 includes a failure rate, a failure recovery time, a load amount for each load point, a maintenance cost, a recovery cost, a maintenance cost target value, an interest rate, Evaluate the cost of power outage damage, the amount of electricity in the supply area, the sensitivity of each facility, the present value and the future value by applying the facility sensitivity and the substation device hierarchy information.
  • the substation asset management apparatus 100 selects a maintenance scenario for each candidate device to be maintained according to the results of the health of each substation device, the reflected life model and economic feasibility evaluation (step S150).
  • the substation asset management apparatus 100 is configured for each substation device according to the reliability evaluation output value, technical evaluation output value, economic feasibility evaluation output value, and maintenance check-specific cost item for each candidate device for maintenance. Deduce and select a maintenance scenario including maintenance strategy method, cost, priority, inspection cycle for each device, expected cost, inspection scheduling, maintenance effect estimation, and expected replacement time for each device.
  • the substation asset management apparatus 100 calculates a maintenance scheduling and an estimate for each maintenance target device (step S160).
  • step S170 maintenance is performed using a maintenance scenario for each maintenance target device (step S170), and the substation asset management apparatus 100 updates the health evaluation for each substation device according to the maintenance result (step S170).
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining the internal structure of a substation asset management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the substation management apparatus 100 includes a health rating derivation unit 110 , a life model matching unit 120 , a system reliability index and economic feasibility evaluation unit 130 , a maintenance plan generation unit 140 and and a maintenance execution unit 150 .
  • the health grade deriving unit 110 performs a function of generating a health for each substation device based on state data for each substation device and real-time monitoring information, and deriving a health grade based on this.
  • the status data and real-time monitoring information for each substation device include online monitoring status data for each substation device, offline monitoring status data for each substation device, and remote monitoring data.
  • the offline monitoring state data may include at least one of an installation history, an inspection history, a failure history, an operating environment, and an operation history data for each substation device.
  • the soundness grade derivation unit 110 is a substation device operating environment, insulation deterioration, electrical risk, thermal risk, chemical risk and mechanical risk, airtight performance, insulation performance, breaking performance and energization performance according to the technical risk evaluation total score and You can create actions.
  • the derivation of the health grade for each substation device according to the present invention can be evaluated by dividing it into status grades including three or more grades according to the facility status evaluation algorithm, based on the status data for each substation device and real-time monitoring information. there is. That is, the status grade can be divided into three grades: high, medium, low, or 'good model', 'caution model' and 'risk model'.
  • the state grade is divided into three grades, but the present invention is not limited thereto and may be divided into two grades or four or more grades depending on the characteristics or situation of the device.
  • the life model matching unit 120 matches and reflects the life model according to the state grade according to the health evaluation.
  • the life model matching unit 120 divides the corresponding area according to the area determined based on the capacitance score of the capacitor constituting the HVDC sub module and the thermal resistance score of the IGBT as shown in the table on the left. It can be divided into grades of dogs, that is, good grades, caution grades, and dangerous grades, and a life model corresponding to the grade can be matched and applied.
  • a specific substation device corresponds to section 310 of FIG. 3, it is classified into a hazard class, and the life model graph corresponding to 311 on the right side of FIG. 3 will be matched and applied, and if a specific substation device corresponds to section 320 of FIG. 3, be careful Classified by grade and the life model graph corresponding to 321 on the right side of FIG. 3 will be matched and applied, and if a specific substation device corresponds to section 330 of FIG. 3, it is classified as good grade and the life model graph corresponding to 331 on the right side of FIG. 3 is matched will be applied That is, in the present invention, the life model corresponding to the status class divided according to the health evaluation of the substation equipment is reflected, and asset management such as maintenance is performed based on this.
  • three distinct state grades are set, but it is not necessary to be limited thereto, and as described above, it may be divided into two grades or four or more grades according to the characteristics or circumstances of the device. In this case, the number of life model graphs to which matching is applied may be reduced or increased according to the grade.
  • the system reliability index and economic feasibility evaluation unit 130 sets the maintenance target device according to a specific priority, and then evaluates the maintenance target candidate device system reliability index and economic feasibility for each maintenance scenario based on the reflected life model based on the life model.
  • the system reliability index and economic feasibility evaluation unit 130 is a failure rate, failure recovery time, load for each load point, maintenance cost, recovery cost, maintenance cost target value, interest rate, facility in the pre-generated reference system reliability model. Evaluate the cost of outage damage, the amount of electricity in the supply area, the sensitivity of each facility, the present value and the future value by applying the sensitivity and substation device hierarchical information.
  • the maintenance plan generation unit 140 selects a maintenance scenario for each candidate device for maintenance according to the results of the health of each substation device, the reflected life model, and economic evaluation.
  • the maintenance plan generation unit 140 is a maintenance strategy method for each substation device, according to the reliability evaluation output value for each maintenance scenario, the technical evaluation output value, the economic evaluation output value, and the cost item for each maintenance check; Deduce and select a maintenance scenario for each candidate device for maintenance, including cost, priority, maintenance cycle for each device, expected cost, maintenance scheduling, maintenance effect estimation, and expected replacement time for each device.
  • the maintenance execution unit 150 updates the health evaluation for each substation device according to the result of the maintenance according to the maintenance scenario for each maintenance target device selected by the maintenance plan generation unit 140 .
  • the end point delay through time shift It is possible to provide soundness evaluation and calibration technology by changing the life model rather than the method.
  • the present invention relates to an asset management method of a substation, and can be used in the substation field.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 변전소의 자산 관리 방법은, 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보를 기초로 변전소 기기별 건전도를 생성하는 단계, 생성된 변전소 기기별 건전도에 따라서 등급을 구분하고 구분된 등급 별로 수명모델을 매칭 반영하는 단계, 소정의 우선 순위에 따라 유지보수 대상 후보 기기를 설정하고, 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가를 수행하여 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 선정하는 단계, 및 선정된 유지보수 시나리오를 이용하여 유지보수를 실행하고, 유지보수의 수행 결과에 따라 변전소 기기별 건전도 평가를 갱신하는 단계를 포함한다.

Description

변전소의 자산 관리 방법
본 발명은 변전소의 자산 관리 방법에 관한 것으로, 변전소 기기의 건전도에 따라 변전소 기기 별 최적화된 관리 방안을 도출할 수 있는 변전소의 자산 관리 방법에 관한 것이다.
전력계통에는 발전기의 출력 전압을 승압하거나, 계통의 전압을 승압 또는 강압하기 위하여 변전소가 설치되어 있다. 변전소에는 전압을 승압 또는 강압하기 위한 변압기 외에, 전력을 집중, 배분하기 위한 기기나 조류를 제어하기 위한 기기 또는 계통이나 변전소내의 기기를 보호, 제어하기 위한 기기가 설치되어 있다.
예를 들면 가스절연개폐장치(GIS)에 사용되는 차단기에는 가스압을 검출하는 가스압센서, 이상에 따른 신호를 검출하는 가속도센서, 전류전압검출기 등이 설치되고, 변압기에는 변압기의 상태를 검출하는 센서로서 온도계, 압력계, 유면센서, 전류검출기 등이 설치되어 있다.
이들 센서는 전기신호를 전송하는 케이블을 거쳐 보호장치, 계측장치, 제어장치 및 기기 감시장치에 접속되어 있다. 다시 보호장치, 계측장치, 제어장치 및 기기 감시장치는 각각 전기신호를 전송하는 케이블을 거쳐 상위의 변전소 감시제어장치에 접속되어 있다.
상기의 변전소에는 전기를 안정적으로 공급하기 위한 아주 복잡한 설비가 갖추어지게 되며, 이러한 변전소에 설치된 차단기와 같은 각종 장치의 동작상태를 모니터링 하여 고장의 징후를 미리 발견하여 대비하거나 아니면 발생된 고장에 신속히 대응하여 복구할 수 있도록 모니터링 시스템이 제공되고 있다.
특히, 지금까지의 통상적인 전력설비의 경우 아날로그적 특성으로 인해 동일한 수명모델에 대해 타임 쉬프트(time shift) 형태로 건전도 평가 결과를 반영해도 큰 문제가 되지 않았다. 그러나 타임 쉬프트를 이용한 건전도 평가-수명모델 캘리브레이션(Calibration)은 유지 보수가 수행될 때마다 수명 종료 시점이 지연되기 때문에, 유지 보수가 지속적으로 적용될 경우 수명이 종료되지 않는다는 한계점이 존재한다.
아울러, 신재생에너지, HVDC 기술의 경우 IGBT 이나 사이리스터(Thyristor)와 같은 반도체 소자가 도입되었기 때문에, 그 특성이 기존의 전력설비와 다르게 디지털적 특성을 갖게 된다. 지금까지의 통상적인 전력설비의 경우 열화나 결함이 발생하였을 때, 설비의 저하 및 열화가 연속적으로 진행되지만, 반도체 소자와 같은 디지털 특성을 갖는 설비의 경우에는 열화나 결함이 발생하였을 때, 급격히 또는 순간적으로 고장으로 발전하는 특성이 있다.
이에 따라 반도체 소자 등을 적용한 디지털 전력설비에 대해서도 최적화된 관리 방안을 모색할 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 변전소의 기기 별 건전도 평가를 통해 변전소 기기 별 최적화된 신뢰도 모델을 도출할 수 있는 변전소의 자산 관리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 IGBT 이나 사이리스터(Thyristor)와 같은 반도체 소자가 도입된 디지털 설비를 사용하는 신재생에너지, HVDC 분야의 변전소 기기에 대한 유지 보수 시, 타임 쉬프트를 통한 종료 시점 지연 방식이 아닌 최적화된 자산 관리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 변전소의 자산 관리 방법은, (a) 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보를 기초로 변전소 기기별 건전도를 생성하는 단계, (b) 생성된 변전소 기기별 건전도에 따라서 등급을 구분하고 구분된 등급 별로 수명모델을 매칭 반영하는 단계, (c) 소정의 우선 순위에 따라 유지보수 대상 후보 기기를 설정하고, 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가를 수행하여 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 선정하는 단계, 및 (d) 선정된 유지보수 시나리오를 이용하여 유지보수를 실행하고, 유지보수의 수행 결과에 따라 변전소 기기별 건전도 평가를 갱신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (b) 단계는, 생성된 변전소 기기별 건전도에 따라서 다수의 등급으로 구분하고, 등급 별로 수명모델을 달리하여 매칭 반영할 수 있다.
또한, 상기 수명모델은, 와이블(Weibull) 분석에 따라 형상모수와 척도모수를 도출함으로써 수립되고, 등급별 수명모델은, 먼저 와이블(Weibull) 분석에 따른 형상모수(m)와 척도모수(η)를 통해 평균 수명(Average life) 모델을 구하고, 신뢰구간의 상한 또는 하한 중 적어도 하나 이상을 설정한 후 구간추정을 통해 형상모수와 척도모수의 상한 값 또는 하한 값 중 적어도 하나 이상을 구하는 방식을 포함하여 수립될 수 있다.
또한, 상기 등급은 상기 변전소 기기 별 상태 데이터와 상기 실시간 모니터링 정보를 기초로 적어도 2개 이상의 등급을 포함하는 상태 등급으로 구분될 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는, 변전소 기기 별 온라인 감시 상태 데이터, 변전소 기기 별 오프라인 감시 상태 데이터, 및 원격 감시 데이터를 이용하여 상기 변전소 기기 별 건전도를 생성하고, 상기 오프라인 감시 상태 데이터는 변전소 기기 별 설치 이력, 점검 이력, 고장 이력, 운영 환경 및 운전 이력 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 유지보수 대상 후보 기기에 대해서 매칭된 수명모델을 기초로 유지보수 시나리오 별 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가를 수행하는 단계 및 (c-2) 상기 변전소 기기 별 건전도, 상기 변전소 기기 별 매칭 반영된 수명모델, 상기 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가의 결과에 따라 상기 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는, 변전소 기기 별 운영 환경, 절연물 열화, 전기적 위험도, 열적 위험도, 화학적 위험도 및 기계적 위험도, 기밀 성능, 절연 성능, 차단 성능 및 통전 성능에 따른 기술적 위험도 평가 총점 및 조치사항을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, 미리 생성된 기준 계통 신뢰도 모델에 고장률, 고장 복구 시간, 부하점 별 부하량, 정비 비용, 복구 비용, 유지보수 비용 목표 값, 이자율, 설비 민감도 및 변전소 기기의 상하 관계 정보를 적용하여 정전 피해 비용, 공급지장 전력량, 설비별 민감도, 현재 가치 및 미래 가치를 평가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 변전소의 기기 별 건전도 평가를 통해 변전소 기기 별 최적화된 신뢰도 모델을 도출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 IGBT 이나 사이리스터(Thyristor)와 같은 반도체 소자가 도입된 디지털 설비를 사용하는 신재생에너지, HVDC 분야의 변전소 기기에 대한 유지 보수 시, 타임 쉬프트를 통한 종료 시점 지연 방식이 아닌 수명모델 변경을 통한 건전도 평가 캘리브레이션 기술을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 구간 추정을 통한 신뢰구간 내의 다수의 수명모델을 적용하여 상태에 따른 수명을 상이하게 평가할 수 있고, 상태 평가의 등급에 따라 열화 속도가 달라지는 것도 또한 반영이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 설비 교체 주기, 유지보수 방안 및 자산 관리 기법의 요청에 대한 고객의 니즈를 만족시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소 자산 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건전도 평가에 따른 상태 등급에 따라 변전소 기기의 수명모델 모수를 설정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건전도 평가에 따른 상태 등급에 따라 수명모델을 매칭 반영하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소 자산관리장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소 자산관리방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 변전소 자산관리장치(100)는 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보를 기초로 변전소 기기별 건전도를 생성한다 (단계 S110). 이때, 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보는, 변전소 기기 별 온라인 감시 상태 데이터, 변전소 기기 별 오프라인 감시 상태 데이터 및 원격 감시 데이터를 포함한다. 상기 오프라인 감시 상태 데이터는 변전소 기기 별 설치 이력, 점검 이력, 고장 이력, 운영 환경 및 운전 이력 데이터 등을 포함할 수 있다.
또한, 변전소 자산관리장치(100)는 변전소 기기 별 운영 환경, 절연물 열화, 전기적 위험도, 열적 위험도, 화학적 위험도 및 기계적 위험도, 기밀 성능, 절연 성능, 차단 성능 및 통전 성능에 따른 기술적 위험도 평가 총점 및 조치 사항을 생성할 수 있다.
다음, 변전소 자산관리장치(100)는 생성된 기기 별 건전도에 따라 등급을 구분하고 구분된 등급 별로 각각의 기기 별 수명모델을 반영한다(S120).
일 실시예에서, 본 발명에 따른 변전소 기기 별 건전도 등급 도출은 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보를 기초로, 설비 상태 평가 알고리즘에 따라 3개 이상의 등급을 포함하는 상태 등급으로 구분하여 평가할 수 있다. 즉, 상태 등급은 상, 중, 하 또는 '양호 모델', '주의 모델' 및 '위험 모델' 의 3개 등급으로 나눠질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상태 등급을 3개의 등급으로 나누고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기기의 특성이나 상황에 따라 2개의 등급 또는 4개 이상의 등급으로 나눌 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건전도 평가에 따른 상태 등급에 따라 변전소 기기의 수명모델 모수를 설정하는 예를 나타낸 도면이다
도 2 에서와 같이, 건전도 평가에 따른 상태 등급이 3개 등급인 경우, 변전소 자산관리장치(100)는 먼저 와이블(Weibull) 분석에 따른 형상모수(m)와 척도모수(η)를 통해 평균 수명(Average life) 모델을 구하게 된다. 예를 들어, 평균 수명(Average life) 모델은 와이블분석을 통해 도출된 각 모수의 값이 형상모수 m=1.59, 척도 모수 η=25.74 의 값을 얻는 경우, 이를 전체 상태 등급의 중간 등급인 '주의 모델'에 해당하는 모수로 설정한다.
그리고, 수명모델의 신뢰구간의 상한과 하한을 설정하고 구간추정을 통해 형상모수와 척도모수의 상한 값과 하한 값을 구한다. 예를 들어, 수명모델의 신뢰구간 상한을 95%, 하한을 85%로 설정하고 이를 토대로 각 모수의 상한 값과 하한 값을 산출하면, 도 2에서와 같이 형상모수(m)의 경우 상한 값은 m= 1.53, 하한 값은 m= 1.65 의 값을 갖게 되고, 척도모수(η)의 경우 상한 값은 η= 29. 56, 하한 값은 η= 22.59 의 값을 가질 수 있다. 이때, 각 모수 값들 중 상한 값은 상태 등급 중 양호 모델의 모수 값으로 정하고, 하한 값은 상태 등급 중 위험 모델의 모수 값으로 정하게 된다.
도 2 의 일 실시예에서는, 각 상태 등급 별로 m= 1.53, 1.59 및 1.65, η= 29.56, 25.74, 및 22.59 의 값을 갖는 것으로 설정된다. 즉, 양호 모델은 그 모수 값으로 m= 1.53, η= 29.56 으로 설정하고, 주의 모델은 m= 1.59, η= 25.74 으로 설정하며, 위험 모델은 m= 1.65, η= 22.59 으로 설정하게 된다. 또한, 이를 토대로 각 상태 등급 별 MTTF(Mean time to Failure; 기대수명)도 산출하여 사용할 수 있다.
본 발명은 이와 같이 등급 별로 수명모델을 달리 설정할 수 있도록 하고, 건전도 평가에 따라 구분된 상태 등급에 따라 해당 등급의 수명모델을 매칭하여 사용하도록 한다.
한편, 본 실시예에서는 건전도 평가에 따라 구분되는 상태 등급을 3개로 설정하였으나, 이에 한정될 필요는 없으며 기기의 특성이나 상황에 따라 2개나 5개, 7개 등 다양하게 변경 사용할 수도 있다. 일예로, 상태 등급을 2개로 나누는 경우, 상기 수명모델의 신뢰구간의 상한 또는 하한 중 하나를 설정하고 그에 해당하는 각 모수의 값을 산출하는 방식으로 적용할 수 있다. 또한, 상태 등급을 5개로 나누는 경우에는 상기 수명모델의 신뢰구간의 상한 및 하한과 함께, 그 중간에 해당하는 값을 추가 설정하는 방식으로 적용할 수 있다.
본 발명은 이상과 같은 방법을 통해 타임 쉬프트를 통한 종료 시점 지연 방식이 아닌 수명모델 변경을 통한 건전도 평가 캘리브레이션 기술을 제공할 수 있으며, 또한 구간추정을 통한 신뢰구간 내의 다수 수명모델 적용을 통해 상태에 따른 상이한 수명 평가가 가능하고, 상태 등급에 따라 열화 속도가 달라지는 것도 또한 반영이 가능하다.
다음, 변전소 자산관리장치(100)는 단계 S120에서 해당 기기의 수명모델 모수에 대응하는 수명모델을 반영한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건전도 평가에 따른 상태 등급에 따라 수명모델을 매칭 반영하는 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 좌측 표에서와 같이 HVDC 서브모듈(Sub module)을 구성하는 커패시터의 커패시턴스 점수 및 IGBT의 열저항 점수를 기반으로 정해진 영역에 따라서 해당 영역을 3개의 등급, 즉, 양호 등급, 주의 등급, 위험 등급으로 구분할 수 있고, 각 변전소 기기 별로 해당 등급에 대응하는 수명모델을 매칭 적용할 수 있다.
예를 들어, 특정 변전소 기기가 도 3의 310 구간에 해당하면 위험 등급으로 구분되고 도 3 우측의 311에 해당하는 수명모델 그래프가 매칭 적용될 것이고, 특정 변전소 기기가 도 3의 320 구간에 해당하면 주의 등급으로 구분되고 도 3 우측의 321에 해당하는 수명모델 그래프가 매칭 적용될 것이며, 특정 변전소 기기가 도 3의 330 구간에 해당하면 양호 등급으로 구분되고 도 3 우측의 331에 해당하는 수명모델 그래프가 매칭 적용될 것이다. 즉, 본 발명에서는 변전소 기기의 건전도 평가에 따라 구분된 상태 등급에 맞춰 이에 대응되는 수명모델이 반영되도록 하고, 이를 기반으로 하여 유지 보수 등의 자산관리가 행해지도록 하는 것이다.
한편, 본 실시예에서는 구분되는 상태 등급을 3개로 설정하였으나, 이에 한정될 필요는 없으며 상술한 바와 같이 기기의 특성이나 상황에 따라 2개의 등급 또는 4개 이상의 등급으로 나눌 수도 있다. 이 경우, 매칭 적용되는 수명모델 그래프의 수도 등급에 맞춰 줄어들거나 늘어날 수 있다.
다음, 변전소 자산관리장치(100)는 특정 우선 순위에 따라 유지보수 대상 후보 기기를 설정한다(단계 S130). 예를 들어, 변전소 자산관리장치(100)는 특정 우선 순위가 고장률인 경우, 고장률이 높은 변전소 기기를 유지보수 대상 후보 기기를 설정할 수 있다. 또한 다양한 상황에 따른 다른 우선 순위가 적용될 수도 있다.
이후, 변전소 자산관리장치(100)는 유지보수 대상 후보 기기에 대해서 상기 반영된 수명모델을 기초로 유지보수 시나리오 별 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가를 수행한다(단계 S140).
단계 S140에 대한 일 실시예에서, 변전소 자산관리장치(100)는 미리 생성된 기준 계통 신뢰도 모델에 고장률, 고장 복구 시간, 부하점 별 부하량, 정비 비용, 복구 비용, 유지보수 비용 목표 값, 이자율, 설비 민감도 및 변전소 기기의 상하 관계 정보를 적용하여 정전 피해 비용, 공급지장 전력량, 설비별 민감도, 현재 가치 및 미래 가치를 평가한다.
그리고, 변전소 자산관리장치(100)는 상기 변전소 기기 별 건전도, 상기 반영된 수명모델 및 경제성 평가의 결과에 따라 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 선정한다(단계 S150).
단계 S150에 대한 일 실시예에서, 변전소 자산관리장치(100)는 유지보수 대상 후보 기기 별 신뢰도 평가 출력 값, 기술적 평가 출력 값, 경제성 평가 출력 값 및 유지보수 점검 별 비용 항목에 따라, 변전소 기기 별 유지보수 전략 방법, 비용, 우선 순위, 기기 별 점검 주기, 예상 비용, 점검 스케줄링, 유지보수 효과 추정, 기기 별 예상 교체 시점을 포함하는 유지보수 시나리오를 도출 및 선정한다.
다음, 변전소 자산관리장치(100)는 유지보수 대상 기기 별 유지보수 스케줄링 및 견적을 산출한다(단계 S160).
이후, 유지보수 대상 기기 별 유지보수 시나리오를 이용하여 유지보수가 실행되고(단계 S170), 변전소 자산관리장치(100)는 상기 유지보수의 수행 결과에 따라 변전소 기기 별 건전도 평가를 갱신한다(단계S180).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소 자산관리장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 변전소 관리 장치(100)는 건전도 등급 도출부(110), 수명모델 매칭부(120), 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가부(130), 유지보수 방안 생성부(140) 및 유지보수 실행부(150)를 포함한다.
건전도 등급 도출부(110)는 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보를 기초로 변전소 기기별 건전도를 생성하고 이를 바탕으로 건전도 등급을 도출하는 기능을 수행한다. 이때. 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보는, 변전소 기기 별 온라인 감시 상태 데이터, 변전소 기기 별 오프라인 감시 상태 데이터 및 원격 감시 데이터를 포함한다. 상기 오프라인 감시 상태 데이터는 변전소 기기 별 설치 이력, 점검 이력, 고장 이력, 운영 환경 및 운전 이력 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 건전도 등급 도출부(110)는 변전소 기기 별 운영 환경, 절연물 열화, 전기적 위험도, 열적 위험도, 화학적 위험도 및 기계적 위험도, 기밀 성능, 절연 성능, 차단 성능 및 통전 성능에 따른 기술적 위험도 평가 총점 및 조치 사항을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 변전소 기기 별 건전도 등급 도출은 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보를 기초로, 설비 상태 평가 알고리즘에 따라 3개 이상의 등급을 포함하는 상태 등급으로 구분하여 평가할 수 있다. 즉, 상태 등급은 상, 중, 하 또는 '양호 모델', '주의 모델' 및 '위험 모델' 의 3개 등급으로 나눠질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상태 등급을 3개의 등급으로 나누고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기기의 특성이나 상황에 따라 2개의 등급 또는 4개 이상의 등급으로 나눌 수도 있다.
수명모델 매칭부(120)는 건전도 평가에 따른 상태 등급에 따라 수명모델을 매칭 반영한다. 도 3을 참조하면, 수명모델 매칭부(120)는 좌측 표에서와 같이 HVDC 서브모듈(Sub module)을 구성하는 커패시터의 커패시턴스 점수 및 IGBT 의 열저항 점수를 기반으로 정해진 영역에 따라서 해당 영역을 3개의 등급, 즉, 양호 등급, 주의 등급, 위험 등급으로 구분할 수 있고, 해당 등급에 대응하는 수명모델을 매칭 적용할 수 있다.
예를 들어, 특정 변전소 기기가 도 3의 310 구간에 해당하면 위험 등급으로 구분되고 도 3 우측의 311에 해당하는 수명모델 그래프가 매칭 적용될 것이고, 특정 변전소 기기가 도 3의 320 구간에 해당하면 주의 등급으로 구분되고 도 3 우측의 321에 해당하는 수명모델 그래프가 매칭 적용될 것이며, 특정 변전소 기기가 도 3의 330 구간에 해당하면 양호 등급으로 구분되고 도 3 우측의 331에 해당하는 수명모델 그래프가 매칭 적용될 것이다. 즉, 본 발명에서는 변전소 기기의 건전도 평가에 따라 구분된 상태 등급에 맞춰 이에 대응되는 수명모델이 반영되도록 하고, 이를 기반으로 하여 유지 보수 등의 자산관리가 행해지도록 하는 것이다.
한편, 본 실시예에서는 구분되는 상태 등급을 3개로 설정하였으나, 이에 한정될 필요는 없으며 상술한 바와 같이 기기의 특성이나 상황에 따라 2개의 등급 또는 4개 이상의 등급으로 나눌 수도 있다. 이 경우, 매칭 적용되는 수명모델 그래프의 수도 등급에 맞춰 줄어들거나 늘어날 수 있다.
계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가부(130)는 특정 우선 순위에 따라 유지보수 대상 후보 기기를 설정한 후, 유지보수 대상 후보 기기에 대해서 상기 반영된 수명모델을 기초로 유지보수 시나리오 별 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가를 수행한다.
일 실시예에서, 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가부(130)는 미리 생성된 기준 계통 신뢰도 모델에 고장률, 고장 복구 시간, 부하점 별 부하량, 정비 비용, 복구 비용, 유지보수 비용 목표 값, 이자율, 설비 민감도 및 변전소 기기의 상하 관계 정보를 적용하여 정전 피해 비용, 공급지장 전력량, 설비별 민감도, 현재 가치 및 미래 가치를 평가한다.
유지보수 방안 생성부(140)는 상기 변전소 기기 별 건전도, 상기 반영된 수명모델 및 경제성 평가의 결과에 따라 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 선정한다.
일 실시예에서, 유지보수 방안 생성부(140)는 유지보수 시나리오 별 신뢰도 평가 출력 값, 기술적 평가 출력 값, 경제성 평가 출력 값 및 유지보수 점검 별 비용 항목에 따라서, 변전소 기기 별 유지보수 전략 방법, 비용, 우선 순위, 기기 별 점검 주기, 예상 비용, 점검 스케줄링, 유지보수 효과 추정, 기기 별 예상 교체 시점을 포함하는 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 도출 및 선정한다.
유지보수 실행부(150)에서는 유지보수 방안 생성부(140)에서 선정된 유지보수 대상 기기 별 유지보수 시나리오에 따른 유지보수의 수행 결과에 따라 변전소 기기 별 건전도 평가를 갱신한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 IGBT 이나 사이리스터(Thyristor)와 같은 반도체 소자가 도입된 디지털 설비를 사용하는 신재생에너지, HVDC 분야의 변전소 기기에 대한 유지 보수 시, 타임 쉬프트를 통한 종료 시점 지연 방식이 아닌 수명모델 변경을 통한 건전도 평가 캘리브레이션 기술을 제공할 수 있다. 또한, 구간 추정을 통한 신뢰구간 내의 다수의 수명모델을 적용하여 상태에 따른 수명을 상이하게 평가할 수 있고, 상태 평가의 등급에 따라 열화 속도가 달라지는 것도 또한 반영이 가능한 효과가 있다.
이상, 본 발명에 대해 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
* 부호의 설명
100: 변전소 자산관리장치
110: 건전도 등급 도출부
120: 수명모델 매칭부
130: 계통신뢰도 지수 및 경제성 평가부
140: 유지보수 방안 생성부
150: 유지보수 실행부
본 발명은 변전소의 자산 관리 방법에 대한 것으로서, 변전소 분야에 이용 가능하다.

Claims (8)

  1. 변전소의 자산 관리 방법에 있어서,
    (a) 변전소 기기 별 상태 데이터와 실시간 모니터링 정보를 기초로 변전소 기기별 건전도를 생성하는 단계;
    (b) 생성된 변전소 기기별 건전도에 따라서 등급을 구분하고 구분된 등급 별로 수명모델을 매칭 반영하는 단계;
    (c) 소정의 우선 순위에 따라 유지보수 대상 후보 기기를 설정하고, 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가를 수행하여 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 선정하는 단계; 및
    (d) 선정된 유지보수 시나리오를 이용하여 유지보수를 실행하고, 유지보수의 수행 결과에 따라 변전소 기기별 건전도 평가를 갱신하는 단계;
    를 포함하는 변전소의 자산 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    생성된 변전소 기기별 건전도에 따라서 다수의 등급으로 구분하고, 등급 별로 수명모델을 달리하여 매칭 반영하는 것을 특징으로 하는 변전소의 자산 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수명모델은, 와이블(Weibull) 분석에 따라 형상모수와 척도모수를 도출함으로써 수립되고,
    등급별 수명모델은, 먼저 와이블(Weibull) 분석에 따른 형상모수(m)와 척도모수(η)를 통해 평균 수명(Average life) 모델을 구하고, 신뢰구간의 상한 또는 하한 중 적어도 하나 이상을 설정한 후 구간추정을 통해 형상모수와 척도모수의 상한 값 또는 하한 값 중 적어도 하나 이상을 구하는 방식을 포함하여 수립되는 것을 특징으로 하는 변전소의 자산 관리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 등급은 상기 변전소 기기 별 상태 데이터와 상기 실시간 모니터링 정보를 기초로 적어도 2개 이상의 등급을 포함하는 상태 등급으로 구분되는 것을 특징으로 하는 변전소의 자산 관리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    변전소 기기 별 온라인 감시 상태 데이터, 변전소 기기 별 오프라인 감시 상태 데이터, 및 원격 감시 데이터를 이용하여 상기 변전소 기기 별 건전도를 생성하고,
    상기 오프라인 감시 상태 데이터는 변전소 기기 별 설치 이력, 점검 이력, 고장 이력, 운영 환경 및 운전 이력 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소의 자산 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c-1) 상기 유지보수 대상 후보 기기에 대해서 매칭된 수명모델을 기초로 유지보수 시나리오 별 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가를 수행하는 단계; 및
    (c-2) 상기 변전소 기기 별 건전도, 상기 변전소 기기 별 매칭 반영된 수명모델, 상기 계통 신뢰도 지수 및 경제성 평가의 결과에 따라 상기 유지보수 대상 후보 기기 별 유지보수 시나리오를 선정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소의 자산 관리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    변전소 기기 별 운영 환경, 절연물 열화, 전기적 위험도, 열적 위험도, 화학적 위험도 및 기계적 위험도, 기밀 성능, 절연 성능, 차단 성능 및 통전 성능에 따른 기술적 위험도 평가 총점 및 조치사항을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소의 자산 관리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    미리 생성된 기준 계통 신뢰도 모델에 고장률, 고장 복구 시간, 부하점 별 부하량, 정비 비용, 복구 비용, 유지보수 비용 목표 값, 이자율, 설비 민감도 및 변전소 기기의 상하 관계 정보를 적용하여 정전 피해 비용, 공급지장 전력량, 설비별 민감도, 현재 가치 및 미래 가치를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소의 자산 관리 방법.
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