불확실성을 고려한 전력설비의 신뢰도 기반 유지보수 계획

Abstract

신뢰도를 기반으로 하는 전력변전설비의 유지보수시스템은 사전고장예측기법을 통하여 정상적인 기능을 유지함으로써 설비, 기기의 안정적 운전을 요구하는 개념이다. 사고를 허용하지 않는 전력설비분야에서 효율적이고 신뢰성있는 기반을 제공하기 위해서는 이 분야에 대해 뚜렷한 유지보수정비시스템이 수립되지 않은 국내의 취약성을 감안할 때 신뢰도기반 유지보수(RCM : Reliability Centered Maintenance)는 새로운 방법론이 될 수 있다. 전력설비를 구성하는 기기들은 개별적이면서 집합적인 관계를 유지하고 있으며 고장이 발생했을 때 이들은 파급 가능한 전기적 경로를 통해 상호간에 여러 단계의 방사적인 영향을 주게되며, 이로 인해 치명적으로 계통운전의 정지 및 사고를 유발시킨다. 본 논문에서는 이러한 전력변전설비의 치명적 사고를 예방하기 위해 고장에 대한 예방 대책인 고장모드 영향 및 치명도 분석에서 가능한 한 주관적인 평가를 배제하는 동시에 주관적이더라도 왜곡을 최소화할 수 있는 기법을 제안하였고 이를 토대로 한 치명도와 심각도를 결정하였다. 고장률은 EPRI(Electric Power Research Institute), IEEE Standard, RAC(Reliability Analysis Center) 등 각 분야의 전기 설비에 대한 국제 규격서를 검토하고, 데이터를 선별하여 적용하였다. 또한 고장률 가공에 있어서, 누적 데이터가 부족하기 때문에 실제 계통운영자들을 통한 전문가 견해를 근거로 하여 반영하게 된다. 여기에 전문가 성향을 반영한 전문가 평가 매트릭스를 제안함으로써 결과의 왜곡을 방지하였다. 또한 전력설비구성의 개별적 요소기기들인 최소절단집합(MCS)의 조합정보에 착안한 구조적중요도(SI)를 도입하여 심각도를 평가하였으며 MCS가 다양하게 차등 구성되는 전력변전설비의 복잡성을 단일화 시킬 수 있도록 개수별, 차수별 조합을 통해서 상호영향을 분석할 수 있는 기법으로 전력설비의 유지보수시스템을 향상시켰고 이어서 치명도를 평가하는데 있어서는 전력설비의 인접 영향 관계를 고려한 고장모드간 상호영향 관계식을 적용하므로서 정확도를 높였다. 전력변전설비의 심각도와 치명도를 종합적으로 평가하기 위해 퍼지논리에 기반한 퍼지전문가 시스템을 적용하여 퍼지화기를 전문가 의견으로 부터의 규칙기반과 함께 추론기관에서 통합하여 최대값의 가중평균 방법을 이용해 비퍼지화 하였다. 본 논문에서는 위험도의 최종평가를 위해 신뢰도 기반유지보수기법들을 기존의 방법들과 사례를 통해 비교분석하였고 유지보수의 우선순위를 명확하게 나타냄으로써 기존방법들의 모호성과 비교되어 그 우월성을 검증하였다. 또한 이를 통해서 기존의 불완전하고 비체계적인 정비계획수립으로부터 최적화된 기법이 활용될 수 있도록 하였으며, 이 기법들은 모든 전력변전설비 분야의 유지보수계획 수립과 함께 경제성을 감안한 평가에 적용이 가능하다.