전력용 변압기의 수명 예측을 위한 베이지안 접근법

Abstract

변전설비 중 전력용 변압기는 발전과 송, 배전을 연결하는 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 국내의 경우 1960년대 후반부터 경제개발 계획의 추진에 따라 각종 산업의 발달로 전력수요가 급격히 증가되어 많은 변전설비가 설치되었으며, 현재 이들 설비 중 일부가 노후화되고 있어 예상하지 못한 변전설비 고장이 발생될 가능성이 증가하고 있는 실정이다. 이에 따른 전력공급의 신뢰도 향상을 시키기 위해서는 전력용 변압기와 같은 핵심 설비의 정확한 수명을 추정하여 예측하지 못한 상황을 최소화하기 위한 대비가 필요하다. 본 논문에서 전력용 변압기와 같이 다중 고장 모드를 가지고 우측 관층중단 데이터를 포함하는 시스템의 정확한 수명을 추정하고자 혼합모형에 대한 베이지안 접근법을 제시하였다. 일반적으로 변전설비와 같은 시스템은 고장 모드가 다양하며 고장 데이터의 확보가 어렵기 때문에 소량의 고장 데이터와 다량의 우측 관측중단 데이터를 포함하는 중도 절단의 경우가 대부분이다. 따라서 혼합 와이블 분포를 사용하여 다중 고장 모드에 대한 수명 분포를 표현하였으며, 또한 소량의 고장데이터와 다량의 관측중단 데이터를 포함하는 불완전한 데이터에 대한 정확한 추론결과를 제공하는 베이지안 접근법을 제안하였다. 본 연구에서는 사례분석으로 전력용 변압기의 고장 데이터에 대한 분석을 실시하였으며, 기존의 수명 분포 모수 추정방법인 최우추정법과 새롭게 적용하는 베이지안 접근법으로 추정한 모수의 신뢰구간을 통하여 정확도를 비교하였다. 또한 시뮬레이션을 통해 샘플 크기와 관측 중단 비율의 변화에 따른 추정된 모수의 정확도를 비교 분석하였다. 이를 통해 샘플수가 적고 관측중단 비율이 커질 경우, 시스템의 수명을 추정하기 위한 방법으로 혼합분포에 대한 베이지안 접근법이 우수한 추론 결과를 제공함을 보였다.