스마트그리드 환경에서 다기준 의사결정기법을 이용한 전력계통설비의 최적유지보수 계획

Abstract

급속한 산업의 발전과 화석에너지 고갈에 따른 신재생에너지 도입은 전력을 공급하기 위한 시스템을 더욱 복잡하고 다양한 특성을 가지게 만들고 있다. 따라서 이들 설비를 관리하는 기업도 설비의 특성에 맞게 효율적인 설비 자산관리를 위한 유지보수 기술을 필요로 하고 있다. 그동안의 설비 유지보수를 위한 자산관리는 기업의 경영측면에서만 고려되어 왔지만, 설비의 상태를 정확히 반영한 설비 자산관리를 통해서만 효과적인 유지보수 계획을 수립할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 최근 전력산업에서 도입이 활발히 진행되고 있는 스마트 그리드 환경의 특성을 고려하여 전력설비의 최적유지보수 방법을 제시하였다. 최적유지보수를 위한 신뢰성 평가는 심각도, 고장빈도, 고장검출 등의 신뢰성 지수를 이용한 위험도 우선순위(RPN) 평가 기법을 사용하였다. 전통적인 위험도 우선순위 평가 방법이 갖는 주관적이고 정성적인 평가기준에 의하여 모호한 결과 값을 출력하는 문제점을 개선하기 위해서 심각도는 최소절단집합(MCS) 분석법을 이용하여 객관적으로 구조적 심각도를 계산하였고, 고장빈도는 고장데이터가 갖는 자료의 불완전성을 극복하기 위하여 전문가에 의한 고장 평가와 스마트그리드 환경에서의 실시간 고장률을 동시에 고려하였으며, 고장검출은 스마트그리드 환경에서의 실시간 고장 검출 자료를 바탕으로 계산하였다. 전력설비의 상태진단 평가는 각 설비별 실시간으로 측정되는 감시 및 진단 자료와 SCADA에서 축척되어 있는 자료들을 토대로 평가하였으며, 전통적인 평가 방법들이 갖는 평가 기준 및 결과의 불완전성을 해결하기 위하여 각 설비별 세부평가 결과를 Fuzzy 합성하여 상태진단 평가를 수행하였다. 최적유지보수 의사결정기술로써 신뢰성 평가와 상태진단 평가를 통합하기 위하여 Fuzzy 합성법 및 Fuzzy AHP법을 제안하였다. Fuzzy 합성법은 평가기준을 Fuzzy 소속함수로 표현하고 평가결과를 Fuzzy 숫자로 출력함으로써 Fuzzy 시스템의 장점인 평가기준의 모호함과 평가결과의 중복성 문제를 개선하였다. Fuzzy AHP법은 각 의사결정 단계별로 분석하는 문제해결과정을 통하여 유지보수 의사결정에서 나타나는 다양한 평가기준과 평가자별 불확실한 평가결과의 문제점을 개선하였다. 따라서 유지보수 계획 수립을 위한 의사결정 단계에서 나타나는 다양한 기준 및 결과에 대한 다기준 의사결정문제에 제안하는 Fuzzy 합성법 및 Fuzzy AHP법을 활용함으로 써 효과적인 최적유지보수 계획 수립이 가능할 것으로 판단된다.