지중송전 선로중요도를 고려한 OF 케이블의 Health Index 기반 교체 우선순위 예측 :Estimation Method of Replacement Priority based on Health Index of Oil-Filled Cable Considered Importance of Underground Transmission

박건희

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박건희 (목포해양대학교, 목포해양대학교 대학원)

지도교수: 임장섭

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

지중송전 선로중요도를 고려한 OF 케이블의 Health Index 기반 교체 우선순위 예측

박건희 해양전자·통신·컴퓨터공학과 2022.01 학위논문

2021

지중송전 선로중요도를 고려한 OF 케이블의 헬스인덱스 기반 교체 우선순위에 관한 예측

박건희 , 임재성 , 김수환 외 2명 대한전기학회 학술대회 논문집 2021.07 학술대회자료

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전 세계적으로 산업발전에 따라 전력수용의 증가가 필요해졌으며, 이에 따라 전력설비의 증설 및 대용량화가 이루어져 왔다. 국내의 경우 2005년을 기점으로 1인당 전력소비량이 OECD 평균을 초과하였으며 전력기기의 수요가 급격히 증가 하고 있다.
초기에 설치된 전력기기는 운용년수 경과 및 운전 중 스트레스에 따라 노후화되어 설비의 설계수명이 임박하여 교체우선순위 결정이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 1971년 용산-당안리 구간에 최초 설치된 지중 송전 OF 케이블을 중심으로 연구를 진행했다.
전력기기의 자산관리 기법은 설치시기부터 기준 시간이 도래하면 즉시 교체하는 TBM 기법을 이용하였지만, 관리 대상의 전력기기가 증가함에 따라 주어진 자원 내에서 모든 전력기기를 교체하기에는 어려움이 있다. 위와 같은 이유로 본 논문은 자산의 상태를 고려하여 교체우선순위를 결정하는 CBM 기법 중 Health Index를 이용하였다.
Health Index를 이용하면, 자산의 상태를 정량적으로 나타내어 자산 관리자에게 판단근거를 마련하여 의사결정에 도움을 주며 운영예산 절감 효과를 기대할 수 있다.
본 논문에서는 지중 송전 OF 케이블 중 2011년에 취득한 225개의 선로의 관리이력을 기반으로 2013년에 제안된 Health Index 모델을 분석 후, 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 운용년수 60년 까지의 Health Index 및 잔존수명을 추정하였다.
운용년수의 60년 까지의 Health Index를 추정한 결과 40년 초과시 Health Index가 포화되는 것을 확인하였다. 이는 40년 이상의 선로는 Health Index를 이용하여 교체우선순위를 정하기에 곤란하다는 것을 의미한다. 따라서 포화구간을 개선한 Health Index (2021) 모델을 제안하였다.
Health Index (2021) 모델의 실효성을 확인하기위해 TBM 기법을 적용했을 때와 Health Index (2013) 모델을 적용했을때의 교체 예상치를 비교하였다. 또한, 몬테카를로 데이터를 이용하여 OF 케이블의 선로중요도를 고려하였을 때 Risk Matrix를 적용하여 전체 선로의 분포를 추정하였다.

With industrial development around the world, it is necessary to increase power consumption, and accordingly, power facilities have been expanded and increased in capacity. In Korea, per capita power consumption has exceeded the OECD average since 2005, and the demand for power equipment is rapidly increasing.
Initially installed power devices are aging according to the lapse of the operating year and stress during operation, and the design life of the facility is imminent, so it is necessary to determine the replacement priority. In this paper, research was conducted focusing on underground transmission OF cables that first installed in the Yongsan - Dangan-ri section in 1971.
The asset management technique of the power device used the TBM(Time Based Management) method, which immediately replaces the power device when the reference time arrives from the time of installation, but as the power device to be managed increases, it is difficult to replace all power devices within a given resource.
In this paper, Health Index was used CBM(Condition Based Management) method that determine replacement priorities in consideration of asset condition. Using the Health Index, the condition of assets could be quantitatively expressed, providing a basis for judgment to asset managers, helping them make decisions, and reducing operating budgets.
In this paper, the Health Index model proposed in 2013 was analyzed based on the management history of 225 lines acquired in 2011 among underground power transmission OF cables. The health index and remaining lifetime up to 60 years of operation year were estimated using Monte Carlo simulation.
As a result of estimating the Health Index up to 60 years of operating year, it was confirmed that the Health Index saturated when it exceeded 40 years. This means that it is difficult to determine the replacement priority using Health Index for OF cables over 40 years. Therefore, a Health Index (2021) model with improved saturation problem was proposed.
In order to confirm the effectiveness of the Health Index (2021) model, the replacement estimates were compared. Considering the importance of lines of OF cables using Monte Carlo simulation data, Risk Matrix was applied to estimate the distribution of all lines.

Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 이론 및 연구배경 2
2-1. 전력기기의 자산관리 2
2-2. 국내 지중 전력케이블 설치현황 18
2-3. 와이블 분포함수 23
2-4. 몬테카를로 시뮬레이션 31
Ⅲ. 지중 OF 케이블 Health Index 33
3-1. Health Index의 수학적 모델링 33
3-2. KEPCO OF 케이블 Health Index 38
3-3. Health Index 기반 예상 수명 추정 41
Ⅳ. 결과 및 고찰 44
4-1. OF 케이블 Health Index (2013) 모델 44
4-2. 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한
Health Index 추정 52
4-3. OF Health Index (2021) 모델의 제안 61
4-4. OF Health Index (2021) 모델의 운용범위 추정 68
Ⅴ. 결 론 79
참고 문헌 80
국문 초록 85

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