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WO2018186537A1 - 전력용 변압기 자산 관리 장치 및 그 방법 - Google Patents

전력용 변압기 자산 관리 장치 및 그 방법 Download PDF

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Publication number
WO2018186537A1
WO2018186537A1 PCT/KR2017/008459 KR2017008459W WO2018186537A1 WO 2018186537 A1 WO2018186537 A1 WO 2018186537A1 KR 2017008459 W KR2017008459 W KR 2017008459W WO 2018186537 A1 WO2018186537 A1 WO 2018186537A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power transformer
life
asset management
failure
data
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/008459
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
권동진
주병수
윤용범
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to US16/490,808 priority Critical patent/US11182701B2/en
Publication of WO2018186537A1 publication Critical patent/WO2018186537A1/ko

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Definitions

  • the present invention relates to a power transformer asset management apparatus and method thereof, and more specifically, to establish a maintenance plan and a replacement plan by evaluating physical performance, risk, and economic feasibility using the full-cycle data of the power transformer.
  • the present invention relates to a power transformer asset management apparatus and method for performing asset management on a power transformer that maximizes the physical performance and economic value of the power transformer by establishing an optimal investment plan according to the ranking.
  • the power transformer is a main transformer for supplying power to a distribution transformer by stepping down a special high pressure to a high voltage, and is mainly used where a large load is required.
  • the lifespan of these power transformers has been examined based on the lifespan of insulating paper, an internal core component.
  • the transformer surrounds the windings with insulating paper to maintain the interlayer or line insulation of the windings, which are degraded by the heat generated by the windings. Since the temperature distribution inside the transformer is not uniform, the insulation paper at the hottest hot spots degrades most quickly. For this reason, deterioration of insulating paper has been judged using the life of insulating paper in a hot spot point. Degradation of the insulating paper can be calculated according to IEEE C57.91 'Per Unit of Normal Life' using the Arrhenius theory (Arrhenius reaction rate theory) as shown in Equation 1 below.
  • power transformers do not operate until a failure occurs because of the great ripple effect on the power system in the event of a failure. That is, the power transformer should be replaced when the risk of failure increases due to the inflow of lightning or surge while the insulating paper is deteriorated.
  • Insulation paper Life standard Insulation paper life (years) Insulation paper residual tensile strength 50% 7.42 Insulation paper residual tensile strength 25% 15.41 Average degree of polymerization 200 17.12
  • the life criterion of the insulating paper is an example of the insulating paper residual tensile strength of 50% or 25%, the average degree of polymerization 200.
  • the hot spot temperature 110 °C is set as the reference temperature, it is assumed that the ambient temperature 30 °C, the average winding temperature rise 65 °C at the rated load, the temperature of the hot spot portion is 15 °C higher than the average winding temperature.
  • JEC 2200 in Japan defines that the life of the insulating paper is expected to be 30 years or more by using the hot spot temperature of 95 DEG C as the reference temperature in the above equation (1).
  • the hot spot temperature 95 °C is set as the reference temperature, it is assumed that the average winding temperature rise 55 °C at the ambient temperature 25 °C, rated load, the temperature of the hot spot portion is 15 °C higher than the average winding temperature.
  • Korea recognizes power transformer life as 30 years based on Japan's JEC 2200 standard.
  • Equation 1 the insulation paper lifespan according to the hot spot temperature is calculated as shown in Table 2 below.
  • the insulation paper life criterion of Table 1 is only one example of insulation paper residual tensile strength or average polymerization degree, not a standard for replacing a power transformer.
  • each power company has to separately set the replacement criteria of the power transformer, but since it is difficult to establish the basis for determining this situation, it is difficult to establish a specific replacement plan and replacement criteria.
  • each power company performs time-based maintenance to operate until a failure occurs only by maintenance based on ordinary inspection, precision inspection, and oil-in-oil analysis, or the oil-in-oil gas analyzer and partial discharge measuring device (
  • preventive diagnosis systems such as electrical, ultrasonic, UHF), bushing monitoring devices, and OLTC monitoring devices, we are trying to prevent accidental blackouts by monitoring the danger status online.
  • the method of performing time-based maintenance or the method of installing and monitoring the preventive diagnosis system cannot evaluate the physical performance and risk of the power transformer, so that replacement plans cannot be established and economic feasibility cannot be evaluated. There is a limit to the development of optimal maintenance plans and investment plans.
  • An object of the present invention is to establish a maintenance plan and replacement plan by evaluating physical performance, risk, economic feasibility using the full-cycle data of the power transformer, and to establish an optimal investment plan according to investment priority, power transformer
  • the present invention provides a power transformer asset management apparatus and method for performing asset management on a power transformer that maximizes the physical performance and economic value of the same.
  • a full-cycle database for managing the full-cycle data of the power transformer;
  • a physical performance evaluation unit for performing physical performance evaluation of calculating a health index through weighting by analyzing life information, failure rate, operation history, and state information of a preventive diagnosis system of the power transformer from the full period data;
  • a risk evaluation unit for performing a risk evaluation by generating a risk matrix using the physical performance evaluation result;
  • An economic evaluation unit for performing economic evaluation by evaluating the cost over the entire period of the power transformer;
  • an asset management unit for establishing an investment plan for replacing the power transformer according to the maintenance priority of the power transformer using the physical performance evaluation result, the risk evaluation result and the economic evaluation result. It may include.
  • the whole cycle data may be constructed as a centralized database by integrating the installation data, operation data, failure / replacement / disposal data, maintenance data, and preventive diagnosis data of the power transformer.
  • the installation data includes the year of manufacture, manufacturer, transformer constant, rated voltage, rated capacity, type of insulation paper, bushing type (year of manufacture, manufacturer), OLTC type (year of manufacture, manufacturer), cooling method, and no-load loss. , Design, fabrication and transport data may be included.
  • the operation data may include a current according to the load of the power transformer, insulating oil temperature, winding temperature, hot spot temperature, moisture, outside temperature, cooling device operation information, OLTC operation frequency.
  • the maintenance data may include initial check, normal check, overhaul, DGA, maintenance history, SFRA, and tan ⁇ of the power transformer.
  • the preventive diagnosis data may include data measured by an oil in gas analyzer, a partial discharge measuring device (electrical, ultrasonic, UHF), a bushing monitoring device, and an OLTC monitoring device.
  • the life information of the power transformer may include information on a characteristic life, an average life, a life loss and a remaining life of the power transformer.
  • the physical performance evaluation unit selects only the failure data related to the life of the power transformer except for the trouble or malfunction data among the failure / replacement / disposal data stored in the full-cycle database, and then selects the optimal life distribution through the fitness test.
  • the characteristic life can be calculated by selecting.
  • the physical performance evaluation unit calculates a failure rate curve using the failure data stored in the full-period database of the power transformer, calculates a wearer from the failure rate curve, and predicts a time when the risk increases by increasing the failure rate in the failure rate curve. For example, the average life span may be calculated using a time point when the risk is increased.
  • the physical performance evaluation unit calculates the life loss according to the load per unit time according to the operation history of the power transformer, and calculates the total loss life accumulated by accumulating the life loss per unit time for the operation period of the power transformer. After that, the total loss life is divided by the operating period to find the life loss rate per unit time, the life loss rate is calculated for the entire power transformer, and the life loss rate is 50% in the order of life loss rate. Power transformers with more than average life loss rates can be replaced sooner than average life, and power transformers with less than average life loss rates can be replaced later than average life.
  • the life loss per unit time is calculated using the hot spot temperature according to the load, the hot spot temperature according to the load, (Where L is the load).
  • the physical performance evaluation unit may determine the remaining life by reflecting the operating years of the power transformer in the replacement life.
  • the physical performance evaluation unit calculates the health index by weighting the life information, failure rate, operation history, and status information of the preventive diagnosis system, wherein the weight is a sum of each parameter according to the state of each parameter. Or they can be distributed to affect the whole.
  • the risk evaluation unit may evaluate the risk by the risk matrix generation using the physical performance evaluation result, the importance of the failure, the severity of the failure, and the failure frequency.
  • the risk matrix may be composed of an axis indicating an influence (criticality, severity) on the failure of the power transformer and an axis indicating a failure frequency (possibility) on the failure of the power transformer.
  • the impact degree on the failure may include an effect on the safety of a person, an effect on finances, an effect on reliability, and an effect on the environment.
  • the failure frequency for the failure may include the possibility of occurring once in a particular year or the possibility of occurring within one year.
  • the economic evaluation unit the purchase cost, installation cost, operating cost, inspection cost, repair cost, improvement cost, renewal cost, replacement cost, spare parts securing cost, loss cost due to failure, power failure over the life cycle of the power transformer Costs may include costs from external influences (license-related impacts).
  • the economic evaluation unit may evaluate the correlation between the failure rate of the power transformer and the inspection cost of the power transformer to set the most common inspection, precision inspection and gas analysis period of the power transformer most economically.
  • the asset management unit may use any one or a combination of time based maintenance (TBM), state based management (CBM), and risk based maintenance (RBM).
  • TBM time based maintenance
  • CBM state based management
  • RBM risk based maintenance
  • a maintenance plan for a power transformer can be developed.
  • the asset management unit evaluates the effect on the maintenance history of the ordinary inspection, the detailed inspection, the DGA, and compares the wearer's calculation according to the failure rate curve, and optimally selects the period of the ordinary inspection, the detailed inspection, the DGA, etc. can do.
  • the asset management unit analyzes the maintenance history data according to the accessory failure, calculates the failure rate curve of the accessory, calculates the wear period for the accessory to determine the average life and replacement life for each accessory, reflecting the company's budget situation replacement plan Can be calculated.
  • the asset management unit may establish an optimal investment plan to maintain a stable investment and expenditure environment for the replacement time by adjusting the large-scale replacement time of the power transformer to equalize the concentration of the budget.
  • the asset management unit may determine the investment priority in consideration of the degree of impact due to the failure of the load characteristics, the characteristics of the system connected to the power transformer, the measures for regulatory matters, the measures for increasing demand, and the like.
  • the asset management unit may establish investment priorities in consideration of the influence on the reliability of the power system, and establish investment plans in the short, medium and long term according to the investment priorities.
  • the power transformer asset management method weighting by analyzing the life information, failure rate, operation history and status information of the preventive diagnostic system of the power transformer from the full-cycle data of the power transformer Evaluating the physical performance of calculating the health index through; Evaluating a risk of generating a risk matrix using the physical performance evaluation result; Evaluating the economics by calculating the cost over the entire period of the power transformer; And establishing an investment plan for replacing the power transformer according to the maintenance priority of the power transformer using the physical performance evaluation result, the risk evaluation result and the economic evaluation result. can do.
  • the present invention can maximize the physical performance and economic value of the power transformer by establishing the optimum replacement plan and investment priority by evaluating physical performance, risk, and economics using the full-cycle data of the power transformer.
  • the present invention can prevent a power failure to the national critical facilities due to the failure of the aging power transformer, it is possible to reduce the maintenance cost.
  • the present invention can improve the system reliability by reducing the risk of failure by evaluating the remaining life of the aging power transformer, it is possible to prevent failure and extend the life by the timely maintenance of the power transformer.
  • the present invention can maximize the operating efficiency by determining the optimum replacement time of the aging power transformer.
  • the present invention can establish a long-term operation plan for power transformer based on reliability and economy.
  • the present invention can establish an optimal investment plan that equalizes the concentration of the budget according to the large increase in the quantity to be replaced.
  • FIG. 1 is a view of the power transformer asset management apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a process of calculating the life loss of a power transformer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram of a power transformer asset management method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram of a power transformer asset management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a power transformer asset management device (hereinafter referred to as “asset management device” 100) according to an embodiment of the present invention is an asset that maximizes physical performance and economic value of a power transformer at the same time.
  • the power transformer is intended for the power transformer is sealed by filling the insulating oil to maintain the insulation between the layers or the wire of the winding wrapped around the iron core with an insulating paper, and to ensure insulation performance and cooling performance.
  • Degradation of insulating paper is an important factor in determining the lifetime of a power transformer, but it is not the only factor.
  • power transformers operating in the field are not only dependent on physical performance, but are often replaced by technological, social and economical operating environment changes.
  • power transformers may be replaced by large capacity power transformers as the load increases, and as technology advances, they may be replaced by flame retardant transformers to prevent fire.
  • power transformers include deterioration of accessories such as enclosures, bushings, and on-load tap changers (OLTC), excessive maintenance costs, increased regulations due to environmental impacts, support from manufacturers, safety, reliability, etc. It is often replaced by management and operational policies.
  • the asset management device 100 evaluates the life using data such as installation, operation, failure, maintenance, and preventive diagnosis of the power transformer, and the life information, failure rate, operation history, and status information of the preventive diagnosis system. Evaluate the physical performance by calculating the health index through weighting, evaluate the risk from the creation of the risk matrix using the results of the physical performance evaluation, the importance of the failure, the severity of the failure, and the frequency of the failure. And asset management methods for the optimal replacement criteria based on reliability and economics by evaluating social and social costs.
  • the asset management apparatus 100 evaluates the physical performance and the risk of the power transformer, and evaluates the economics based on the cost over the life cycle to determine the optimal maintenance plan for asset management of the power transformer. Develop a replacement plan and develop short, medium and long term investment plans in accordance with investment priorities.
  • the asset management apparatus 100 includes a full-cycle database 110, a physical performance evaluation unit 120, a risk evaluation unit 130, an economic evaluation unit 140, and an asset management unit 150.
  • the full-cycle database 110 includes the full-cycle data 111 of the power transformer, that is, the installation data 11, the operation data 12, and the failure / replacement / disposal data 13, leading to the installation, operation and disposal of the power transformer. ), Maintenance data (14), preventive diagnostic data (15), etc. are integrated into a centralized database. In this case, the full-cycle database 110 stores and manages data necessary for asset management of the power transformer as big data in the form of large-scale structured and unstructured data.
  • the installation data 11 includes the year of manufacture, manufacturer, transformer constant, rated voltage, rated capacity, type of insulation paper, bushing type (production year, manufacturer), OLTC type (production year, manufacturer), cooling method And no-load losses.
  • the installation data 110 may include data related to design, manufacture, and transportation.
  • the operation data 12 includes current according to the load, insulating oil temperature, winding temperature, hot spot temperature, moisture, ambient temperature, cooling device operation information, OLTC operation frequency, and the like.
  • the failure / replacement / disposal data 13 includes failure data, replacement data, disposal data, a cause of failure and a cause of disposal.
  • the maintenance data 14 includes initial inspection, normal inspection, overhaul, dissolved gas analysis (DGA), maintenance history, sweep frequency response analysis (SFRA), tan delta (tan ⁇ ), and the like.
  • DGA dissolved gas analysis
  • SFRA sweep frequency response analysis
  • tan delta tan ⁇
  • Preventive diagnosis data 15 includes data measured by the oil in gas analyzer, the partial discharge measuring device, the bushing monitoring device, and the OLTC monitoring device.
  • the partial discharge measuring device may include an electric, ultrasonic or UHF measuring device.
  • the physical performance evaluation unit 120 analyzes the life information of the power transformer using the full-cycle data 111 of the power transformer, and then weights the life information, failure rate, operation history, and status information of the preventive diagnosis system. The physical performance of the power transformer is evaluated by calculating the health index.
  • the physical performance evaluation unit 120 statistically processes the failure / replacement / disposal data 13 stored in the full-cycle database 110 to calculate the characteristic life expectancy, the average life span, the life loss, and the remaining life. This will be described with reference to FIG. 2.
  • the physical performance evaluation unit 120 excludes fault / replacement / disposal data 13 stored in the full-cycle database 110, that is, fault data, replacement data, and waste data. Select only fault data related to
  • the physical performance evaluator 120 selects an optimal life distribution (eg, weibull distribution) through the fitness test of the failure data to calculate the characteristic life of the power transformer from the failure data. At this time, the physical performance evaluation unit 120 calculates the characteristic life for the optimal life distribution of the failure data (S201).
  • the characteristic lifetime means 63.2% of data having a Weibull distribution.
  • the physical performance evaluation unit 120 calculates a failure rate curve using the failure data stored in the full-cycle database 110, calculates a wearer from the failure rate curve, and increases the failure rate in the failure rate curve to increase the risk.
  • the average life is calculated using the time when the risk increases (S202 and S203).
  • the physical performance evaluation unit 120 may calculate the operation age when the power transformer failure occurs in the failure data through the failure rate curve, and divide the power transformer operated at the corresponding age to calculate the failure rate for each year. have.
  • the failure rate thus calculated may represent a time point that increases with the number of operating years, which is called a wear period.
  • Power transformers are not recommended to be replaced on the basis of their characteristic life because of the high social impact and economic losses in the event of a failure. This is because 63.2% of power transformers with characteristic lifetimes represent the point where the failure increases the risk.
  • the average lifespan of a power transformer should be selected by evaluating the point of time when the characteristic lifespan and failure rate increase rapidly or indicate a specific failure rate (eg, 5%, 10%, etc.). At this time, the determination of the sudden time of the failure rate is determined by evaluating the physical performance, risk, and economics of the power transformer.
  • the physical performance evaluation unit 120 calculates the remaining life of the power transformer. At this time, the physical performance evaluation unit 120 reflects the life loss determined by how the load has been applied over the entire period of the power transformer (operation history) to the remaining life.
  • average life is set using fault data. Replacing a power transformer too soon increases the replacement cost, and replacing it too late increases the risk of failure, so it is not advisable to replace them on a lifetime basis.
  • Power transformers can be replaced earlier than average lifespan for power transformers that have been heavily loaded on average life expectancy, and later than average lifespan for power transformers with less load. In other words, after calculating the life loss according to the load history applied for the entire power transformer for the operation period, replace the power transformer whose average life span is 50% and replace it with the average lifespan. Transformers can be replaced faster than average life, and power transformers with less than average life losses can be replaced later than average life.
  • the life loss according to the load per unit time Can be obtained as in Equation 2 below (S204).
  • Equation 2 shows deterioration per unit time according to the hot spot temperature. Since the hot spot temperature is determined by the load, the life loss due to the load history is equal to the life loss due to the hot spot temperature.
  • the load data can be recorded in units of one hour or one minute. Therefore, Equation 2 shows deterioration per unit time in which load data is recorded.
  • Total lifespan Is calculated by dividing the operation period to obtain a life loss rate per unit time (S206), and to obtain the order of the life loss rate for the entire power transformer (S207).
  • the power transformer whose life loss rate is 50% on average is replaced with the average life.
  • Power transformers with more than average life loss rates should be replaced sooner than average life.
  • Power transformers with less than average life loss rates can be replaced later than average life.
  • the number of years of lifespan that is replaced earlier or later than the average life is determined strategically according to the replacement strategy of the power transformer owner.
  • the transformer is determined to be 25 years, and the power transformer with the lowest life loss rate can be determined to be 45 years.
  • the life to be replaced according to the order of the life loss rate according to the load history is called the replacement life (S208)
  • the remaining life can be determined by reflecting the operating years of the power transformer in the replacement life (S209).
  • the physical performance evaluation unit 120 calculates the health index through weighting the life information, failure rate, operation history and status information of the preventive diagnosis system.
  • a health score can be weighted 50% for life information, a weight of 30% for the operational years of the transformer in the failure rate curve, 10% for operating history, and 10% for status information of the preventive diagnostic system. Can be.
  • the weights are not uniformly distributed such that the sum of the full period data (parameters) is 100, but distributed so as to affect a part or the whole depending on the state of each full period data (parameter). For example, if acetylene (C 2 H 2 ) gas is generated less than attention, it is partially weighted and applied to affect the part, but if it occurs more than three times more than attention, internal inspection of power transformer It is weighted globally so that it can be applied to affect the whole. In addition, if the gas analysis results indicate a risk, it is weighted to perform an internal inspection of the power transformer immediately.
  • the risk evaluator 130 evaluates the risk by generating a risk matrix using a criticality, a severity, and a failure frequency of the power transformer that can be identified from the physical performance evaluator 120.
  • the risk matrix is composed of an axis indicating the degree of influence (ie, importance, severity) on the failure of the power transformer and an axis indicating the frequency of failure (ie, possibility) of the failure of the power transformer.
  • power transformers for supplying power to semiconductor factories, steel mills, and chemical plants have a high impact on failure, so that the impact can be set to the most important stage. In this way, each step can be set according to the degree of impact of the power transformer when a failure occurs.
  • the impact on failure can be defined as the impact on human safety, financial impact, reliability, and environmental impact.
  • the possibility of failure of the power transformer from the physical performance evaluation unit 120 may indicate the failure frequency.
  • the frequency of occurrence is defined as the likelihood of occurring once in a particular year or within one year. At this time, the occurrence frequency may be designated as the minimum-to-high frequency failure range (eg, less than once in 10 years).
  • the economic evaluation unit 140 evaluates the economics by evaluating the cost over the entire period of the power transformer.
  • the cost over the life cycle includes the cost of purchasing power transformer, installation cost, operating cost, inspection cost, repair cost, improvement cost, update cost, replacement cost, spare parts acquisition cost, loss cost due to failure, power failure cost, Costs from external influences (eg licensing impacts) are included.
  • the economic evaluation unit 140 converts the cost over the life cycle to the present value using inflation and a discount rate.
  • the economic evaluation unit 140 may reflect this in the maintenance and replacement strategy of the power transformer. For example, if a transformer breaks down, compare the cost of repair on site, the cost of repair at the factory (including transportation costs), and the cost of purchasing a new power transformer. You can decide whether to discard or discard and buy a new power transformer.
  • the economic evaluation unit 140 may evaluate the correlation between the failure rate of the power transformer and the inspection cost, and most economically set a normal inspection, a precision inspection, and a gas analysis cycle of the power transformer.
  • Asset management unit 150 is a physical performance evaluation result of the physical performance evaluation unit 120 (ie, characteristic life, remaining life, failure rate, impact due to failure, health score, etc.), risk evaluation of the risk evaluation unit 130 Using the results (i.e. risk) and economic evaluation results (e.g., cost over the entire cycle) of the economic evaluation unit 140 to establish an optimal maintenance plan and replacement plan for the power transformer, investment priority As a result, short, medium and long term investment plans can be established.
  • the optimal maintenance plan establishment evaluates the effect on the maintenance history of ordinary inspection, precision inspection, DGA, etc., and compares the period of normal inspection, precision inspection, DGA, etc. May include selecting optimally.
  • the analysis may include selecting the optimal maintenance method by analyzing the DGA result and the internal inspection result.
  • the asset management unit 150 is based on time-based management (TBM), state-based management (CBM) and risk-based management (Risk Based) as needed when establishing an optimal maintenance plan.
  • TBM time-based management
  • CBM state-based management
  • RBM risk-based management
  • RBM can be used to plan the maintenance of the power transformer using one or a combination of methods.
  • the replacement plan establishment may include optimally determining the replacement time of the power transformer using the physical performance evaluation result and the risk evaluation result using the full-cycle data of the power transformer and the economic evaluation result.
  • the remaining life and replacement life are analyzed from the full-cycle data of the power transformer, and based on the results of the physical performance evaluation based on the life information and the status information of the preventive diagnosis system, the criticality of the failure, the severity of the failure and the frequency of failure Risk assessment can be performed to calculate the replacement plan to reflect the company's budget.
  • the investment planning involves a large budget when the power transformer is replaced at a large time according to the calculation of the replacement life of the power transformer. Therefore, the investment optimization that equalizes the budget concentration by adjusting the replacement time of the power transformer is performed. May include a plan. This is because overlapping timing of power transformers installed at the time of economic development may overlap, requiring a large budget.
  • the asset management unit 150 may establish an optimal investment plan for maintaining a stable investment and spending environment for the replacement time of the power transformer.
  • the asset manager 150 may consider the influence of the failure of the power transformer to determine the priority of the maintenance.
  • the characteristics of the load connected to the power transformer e.g. whether it is an important load such as a hospital
  • the characteristics of the system to which the power transformer is connected e.g., residential, industrial, etc.
  • measures against regulations e.g., residential, industrial, etc.
  • increased demand Review measures ie, increased demand, aging equipment, capacity increase, safety issues.
  • the asset management unit 150 may establish an investment plan in consideration of the effect on the reliability of the power system in the long term.
  • investment priorities can be determined, which can include the planning of short, medium and long term investments in accordance with the investment priorities.
  • the impact on power system reliability is customer loss time, System Average Interruption Duration Index (SAIDI), System Average Interruption Frequency Index (SAIFI), number of events, availability based on power outages, and Consideration should be given to unavailability (i.e. average annual availability, transmission continuity), power quality (voltage magnitude, rate of change, voltage imbalance, harmonics), failover (line failure, failure / capacity), and financial indicators.
  • Financial indicators include pre- and post-tax net income, credit rating, interest, tax, depreciation and pre-amortization income (EBITDA), operating cash, operating / maintenance / management expenses, return on equity, cash flow, economic value added, operating income, liabilities, Capital ratios, capital raising ratios, and net profit ratios can be considered.
  • FIG. 3 is a diagram of a power transformer asset management method according to an embodiment of the present invention.
  • the asset management apparatus 100 constructs a centralized database by integrating the full-cycle data 111 of the power transformer leading to the installation, operation and disposal of the power transformer (S301).
  • the full period data 111 of the power transformer includes installation data 11, operation data 12, failure / replacement / disposal data 13, maintenance data 14, preventive diagnosis data 15, and the like. Included.
  • the asset management apparatus 100 analyzes the life information of the power transformer and calculates a health score by weighting the life information, failure rate, operation history, and status information of the preventive diagnosis system, thereby physically calculating the power transformer.
  • the health index is evaluated (S302).
  • the asset management apparatus 100 statistically processes the failure data to determine a characteristic life and failure rate for the optimal life distribution (S302-1). In addition, the asset management apparatus 100 calculates a failure rate curve using the failure data to determine the average life (S302-2), and calculates the life loss and the remaining life from the load history data (S302-3). In addition, the asset management apparatus 100 evaluates the health index by weighting the life information, the failure rate, the operation history, and the status information of the preventive diagnosis system (S302-4).
  • the asset management apparatus 100 evaluates the risk by generating a risk matrix in accordance with the importance, severity, and failure frequency of the failure of the power transformer (S303).
  • the asset management apparatus 100 evaluates the cost over the life cycle of the power transformer to evaluate the economics (S304).
  • the asset management apparatus 100 establishes a maintenance plan by checking the history of the plurality of power transformers installed in the power system, failure rate evaluation, and establishes short-term, medium- and long-term replacement plans and investment priorities (S305). .

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Abstract

본 발명은 전력용 변압기 자산 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 장치는, 전력용 변압기의 전주기 데이터를 관리하기 위한 전주기 데이터베이스; 상기 전주기 데이터로부터 상기 전력용 변압기의 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보를 분석하여 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 계산하는 물리적 성능 평가를 수행하기 위한 물리적 성능 평가부; 상기 물리적 성능 평가 결과를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도 평가를 수행하기 위한 위험도 평가부; 상기 전력용 변압기의 전주기에 걸친 비용을 평가하여 경제성 평가를 수행하기 위한 경제성 평가부; 및 상기 물리적 성능 평가 결과, 상기 위험도 평가 결과 및 상기 경제성 평가 결과를 이용하여 상기 전력용 변압기의 유지보수 우선순위를 결정함에 따라, 상기 전력용 변압기의 교체를 위한 투자계획을 수립하기 위한 자산 관리부;를 포함한다.

Description

전력용 변압기 자산 관리 장치 및 그 방법
본 발명은 전력용 변압기 자산 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 전력용 변압기의 전주기 데이터를 이용하여 물리적 성능, 위험도, 경제성을 평가하여 유지보수 계획과 교체계획을 수립하고, 투자우선순위에 따라 최적의 투자계획을 수립함으로써, 전력용 변압기의 물리적 성능과 경제적 가치를 동시에 극대화시키는 전력용 변압기에 대한 자산 관리를 수행하기 위한, 전력용 변압기 자산 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전력용 변압기는 특고압을 고압으로 강압하여 배전용 변압기에 전력을 공급하는 주 변압기로서, 대용량의 부하가 필요한 곳에 주로 사용되고 있다.
이러한 전력용 변압기의 수명은 내부 핵심 부품인 절연지의 수명을 기준으로 검토되어 왔다. 변압기는 권선을 절연지로 둘러싸 권선의 층간 또는 선간 절연을 유지하고 있으며, 절연지는 권선에서 발생하는 열에 의해 열화된다. 변압기 내부의 온도 분포는 균일하지 않기 때문에, 온도가 가장 높은 핫스팟 지점의 절연지가 가장 빠르게 열화된다. 이로 인해, 절연지의 열화는 핫스팟 지점에 있는 절연지의 수명을 이용하여 판단하여 왔다. 절연지의 열화는 IEEE C57.91에 따라 하기 수학식 1과 같이 아레니우스 이론(Arrhenius reaction rate theory)을 이용하여 'Per Unit of Normal Life'를 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2017008459-appb-M000001
그런데 전력용 변압기는 고장이 발생하는 경우에 전력 계통에 미치는 파급효과가 아주 크기 때문에 고장이 발생할 때까지 운영하지 않는다. 즉, 전력용 변압기는 절연지가 열화되어 있는 상태에서 낙뢰나 서지 등의 유입에 의해 고장발생 위험성이 증가한 시점에서 교체되어야 한다.
IEEE C57.91에서는 상기 수학식 1에서 전력용 변압기 교체시점에 대한 기준을 설정하기 위하여 절연지의 수명을 권선의 핫스팟 온도 110℃를 기준온도로 하여 아래 표 1과 같이 제시하였다.
수명 기준 절연지 수명(년)
절연지 잔류 인장강도 50% 7.42
절연지 잔류 인장강도 25% 15.41
평균 중합도 200 17.12
상기 표 1에서, 절연지의 수명 기준은 절연지 잔류 인장강도 50% 또는 25%, 평균중합도 200인 경우를 예로 나타낸 것이다. 여기서, 핫스팟 온도 110℃를 기준온도로 설정한 것은, 주위온도 30℃, 정격부하에서 평균 권선온도 상승 65℃, 핫스팟 부분의 온도가 평균 권선온도보다 15℃ 높은 것을 가정한 것이다.
또한, 일본의 JEC 2200에서는 상기 수학식 1에서 절연지의 수명을 권선의 핫스팟 온도 95℃를 기준온도로 하여 30년 이상의 수명이 기대된다고 정의하고 있다. 여기서, 핫스팟 온도 95℃를 기준온도로 설정한 것은, 주위온도 25℃, 정격부하에서 평균 권선온도 상승 55℃, 핫스팟 부분의 온도가 평균 권선온도보다 15℃ 높은 것을 가정한 것이다. 현재 한국에서는 일본의 JEC 2200 기준을 근거로 전력용 변압기 수명을 30년으로 인식하고 있다. 상기 수학식 1에 따라 핫스팟 온도에 따른 절연지 수명은 아래 표 2와 같이 계산된다.
부하[MVA] Hot Spot[℃] 수명[년]
20(100%) 110 7.42
18(90%) 99 23.67
16(80%) 88 77.76
14(70%) 78 274.69
12(60%) 67 1,050.21
10(50%) 56 4,379.42
8(40%) 46 20,093.00
6(30%) 35 102,439.53
4(20%) 24 586,961.65
그런데 실제 전력용 변압기는 정격부하로 운전되는 경우가 거의 없다. 상기 표 2에서, 일례로 부하율이 70%인 경우에는 절연지 수명이 274년으로 계산된다. 이러한 계산 결과는 현실성이 없어 현장에 적용되기 어렵다.
상기 표 1의 절연지 수명 기준은 전력용 변압기의 교체를 위한 기준이 아니라 절연지 잔류 인장강도 또는 평균중합도에 대한 일예에 불과하다.
따라서, 각 전력회사는 전력용 변압기의 교체 기준을 별도로 설정해야 하지만, 이를 판단할 근거를 설정하기 어렵기 때문에 구체적인 교체 계획과 교체 기준을 수립하지 못하고 있는 실정이다.
이에 따라, 각 전력회사는 보통점검, 정밀점검, 유중가스 분석 기반의 유지보수만으로 고장이 발생할 때까지 운전하는 시간기준 유지보수를 수행하거나, 전력용 변압기에 유중가스 분석장치, 부분방전 측정장치(전기적, 초음파, UHF), 부싱 모니터링 장치, OLTC 모니터링 장치 등의 예방진단시스템을 설치하여 온라인으로 위험상태를 감시함으로써, 불시정전을 방지하고자 노력하고 있다.
전술한 바와 같이, 시간기준 유지보수를 수행하는 방식 또는 예방진단시스템을 설치하여 감시하는 방식은, 전력용 변압기의 물리적 성능과 위험도를 평가할 수 없으므로 교체계획을 수립할 수 없고, 경제성을 평가할 수 없으므로 최적의 유지보수 계획과 투자계획을 수립할 수 없는 한계가 있다.
본 발명의 목적은 전력용 변압기의 전주기 데이터를 이용하여 물리적 성능, 위험도, 경제성을 평가하여 유지보수 계획과 교체계획을 수립하고, 투자우선순위에 따라 최적의 투자계획을 수립함으로써, 전력용 변압기의 물리적 성능과 경제적 가치를 동시에 극대화시키는 전력용 변압기에 대한 자산 관리를 수행하기 위한, 전력용 변압기 자산 관리 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 장치는, 전력용 변압기의 전주기 데이터를 관리하기 위한 전주기 데이터베이스; 상기 전주기 데이터로부터 상기 전력용 변압기의 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보를 분석하여 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 계산하는 물리적 성능 평가를 수행하기 위한 물리적 성능 평가부; 상기 물리적 성능 평가 결과를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도 평가를 수행하기 위한 위험도 평가부; 상기 전력용 변압기의 전주기에 걸친 비용을 평가하여 경제성 평가를 수행하기 위한 경제성 평가부; 및 상기 물리적 성능 평가 결과, 상기 위험도 평가 결과 및 상기 경제성 평가 결과를 이용하여 상기 전력용 변압기의 유지보수 우선순위를 결정함에 따라, 상기 전력용 변압기의 교체를 위한 투자계획을 수립하기 위한 자산 관리부;를 포함할 수 있다.
상기 전주기 데이터는, 상기 전력용 변압기의 설치 데이터, 운전 데이터, 고장/교체/폐기 데이터, 유지보수 데이터, 예방진단 데이터를 통합하여 중앙 집중식 데이터베이스로 구축될 수 있다.
상기 설치 데이터는, 상기 전력용 변압기의 제작년도, 제작사, 변압기 상수, 정격전압, 정격용량, 절연지 종류, 부싱 형태(제작년도, 제작사), OLTC 형태(제작년도, 제작사), 냉각방식, 무부하 손실, 설계, 제작 및 운송 관련 자료가 포함될 수 있다.
상기 운전 데이터는, 상기 전력용 변압기의 부하에 따른 전류, 절연유 온도, 권선 온도, 핫스팟 온도, 수분, 외기온도, 냉각장치 운전정보, OLTC 동작회수가 포함될 수 있다.
상기 유지보수 데이터는, 상기 전력용 변압기의 초기 점검, 보통점검, 정밀점검, DGA, 보수이력, SFRA, tan δ가 포함될 수 있다.
상기 예방진단 데이터는, 유중가스 분석장치, 부분방전 측정장치(전기적, 초음파, UHF), 부싱 모니터링 장치, OLTC 모니터링 장치에서 측정되는 데이터가 포함될 수 있다.
상기 전력용 변압기의 수명 정보는, 상기 전력용 변압기의 특성수명, 평균수명, 수명손실 및 잔여수명 정보가 포함될 수 있다.
상기 물리적 성능 평가부는, 상기 전주기 데이터베이스에 저장된 고장/교체/폐기 데이터 중에서 트러블이나 오동작에 의한 데이터를 제외하고 전력용 변압기의 수명과 관련된 고장 데이터만을 선별한 후, 적합도 검정을 통해 최적 수명분포를 선택하여 상기 특성수명을 산출할 수 있다.
상기 물리적 성능 평가부는, 상기 전력용 변압기의 전주기 데이터베이스에 저장된 고장 데이터를 이용하여 고장률 곡선을 산출하고, 고장률 곡선에서 마모기를 산출하고, 고장률 곡선에서 고장률이 증가하여 위험도가 증가하는 시점을 예측하고, 위험도가 증가하는 시점을 이용하여 상기 평균수명을 산출할 수 있다.
상기 물리적 성능 평가부는, 상기 전력용 변압기의 운전 이력에 따른 단위 시간당의 부하에 따른 수명손실을 산출하고, 상기 단위 시간당의 수명손실을 전력용 변압기의 운전기간에 대하여 누적시킨 총 손실수명을 계산한 후, 총 손실수명을 운전기간으로 나누어 단위시간당의 수명손실률을 구하고, 전력용 변압기 전체에 대하여 수명손실률의 순번을 구하고, 수명손실률의 순번에서 수명손실률이 평균 50%에 속하는 전력용 변압기는 평균수명으로 교체하고, 수명손실률이 평균보다 많은 전력용 변압기는 평균수명보다 빨리 교체하며, 수명손실률이 평균보다 적은 전력용 변압기는 평균수명보다 늦게 교체하는 교체수명을 결정할 수 있다.
상기 단위 시간당의 수명손실은, 부하에 따른 핫스팟 온도를 이용하여 계산되며, 상기 부하에 따른 핫스팟 온도는,
Figure PCTKR2017008459-appb-I000001
(여기서, L은 부하량)를 만족할 수 있다.
상기 물리적 성능 평가부는, 상기 교체수명에서 전력용 변압기의 운전연수를 반영하여 상기 잔여수명을 결정할 수 있다.
상기 물리적 성능 평가부는, 상기 수명 정보와 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보에 가중치를 부여하여 상기 건전도 지수를 계산하며, 상기 가중치는, 각 파라미터의 합이 각 파라미터의 상태에 따라 부분 또는 전체에 영향을 미치도록 배분되도록 할 수 있다.
상기 위험도 평가부는, 상기 물리적 성능 평가 결과와 고장의 중요도, 고장의 심각도, 고장빈도를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도를 평가할 수 있다.
상기 위험도 매트릭스는, 상기 전력용 변압기의 고장에 대한 영향도(중요도, 심각도)를 나타내는 축과 전력용 변압기의 고장에 대한 고장빈도(가능성)를 나타내는 축으로 구성될 수 있다.
상기 고장에 대한 영향도는, 사람의 안전에 미치는 영향, 재정에 미치는 영향, 신뢰도에 미치는 영향 및 환경에 미치는 영향이 포함될 수 있다.
상기 고장에 대한 고장빈도는, 특정 연도에 한번 발생할 가능성 또는 1년 이내에 발생할 가능성이 포함될 수 있다.
상기 경제성 평가부는, 상기 전력용 변압기의 수명 전주기에 걸친 구매비용, 설치비용, 운전비용, 점검비용, 수리비용, 개선비용, 갱신비용, 교체 비용, 예비품 확보 비용, 고장에 따른 손실비용, 정전비용, 외부 영향(인허가 관련 영향)에 따른 비용을 포함할 수 있다.
상기 경제성 평가부는, 상기 전력용 변압기의 전력용 변압기의 고장률과 점검비용의 상관관계를 평가하여 전력용 변압기의 보통점검, 정밀점검 및 가스분석 주기를 가장 경제적으로 설정할 수 있다.
상기 자산 관리부는, 시간 기반 관리방식(Time Based Maintenance: TBM), 상태 기반 관리방식(Condition Based Maintenance: CBM) 및 위험도 기반 관리방식(Risk Based Maintenance: RBM) 중 어느 하나 또는 조합된 방식을 이용하여 전력용 변압기의 유지보수 계획을 수립할 수 있다.
상기 자산 관리부는, 보통점검, 정밀점검, DGA 등의 유지보수 이력에 대한 효과를 평가하고, 고장률 곡선 산출에 따른 마모기 산출과 비교하여, 보통점검, 정밀점검, DGA 등의 주기를 최적으로 선정할 수 있다.
상기 자산 관리부는, 부속품 불량에 따른 정비 이력 데이터를 분석하여 부속품의 고장률 곡선을 산출하고, 부속품에 대한 마모기를 산출하여 부속품별 평균수명 및 교체 수명을 결정하고, 회사의 예산 상황을 반영하여 교체계획을 산출할 수 있다.
상기 자산 관리부는, 상기 전력용 변압기의 대규모 교체시기를 조절하여 예산의 집중을 평준화하여 교체시기에 대한 안정적인 투자 및 지출 환경을 유지시키기 위한 최적 투자계획을 수립할 수 있다.
상기 자산 관리부는, 상기 전력용 변압기에 연결된 부하 특성, 계통의 특성, 규제사항에 대한 대책, 수요증가에 대한 대책 등의 고장에 따른 영향도를 고려하여 투자 우선순위를 결정할 수 있다.
상기 자산 관리부는, 전력계통의 신뢰도에 미치는 영향을 고려하여 투자 우선순위를 수립하고, 투자 우선순위에 따라 단기, 중기 및 장기의 투자계획을 수립할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 방법은, 전력용 변압기의 전주기 데이터로부터 상기 전력용 변압기의 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보를 분석하여 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 계산하는 물리적 성능을 평가하는 단계; 상기 물리적 성능 평가 결과를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도를 평가하는 단계; 상기 전력용 변압기의 전주기에 걸친 비용을 계산하여 경제성을 평가하는 단계; 및 상기 물리적 성능 평가 결과, 상기 위험도 평가 결과 및 상기 경제성 평가 결과를 이용하여 상기 전력용 변압기의 유지보수 우선순위를 결정함에 따라, 상기 전력용 변압기의 교체를 위한 투자계획을 수립하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 전력용 변압기의 전주기 데이터를 이용하여 물리적 성능, 위험도, 경제성을 평가하여 최적 교체계획과 투자우선순위를 수립함으로써, 전력용 변압기의 물리적 성능과 경제적 가치를 동시에 극대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 노후화된 전력용 변압기의 고장으로 인한 국가 중요시설에 대한 정전고장을 예방하고, 유지보수 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 노후화된 전력용 변압기의 잔여수명 평가로 고장 위험성을 감소시켜 계통 신뢰도를 향상시키며, 전력용 변압기의 적기 유지보수로 고장을 방지하고, 수명을 연장할 수 있다.
또한, 본 발명은 노후화된 전력용 변압기의 최적 교체시기를 결정하여 운전 효율을 극대화할 수 있다. 즉, 본 발명은 신뢰도와 경제성 기반의 전력용 변압기 중장기 운영계획을 수립할 수 있다.
또한, 본 발명은 교체대상 물량의 대규모 증가에 따른 예산의 집중을 평준화하는 최적 투자계획을 수립할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 장치에 대한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기의 수명손실을 계산하는 과정을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 방법에 대한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 장치에 대한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 장치(이하 "자산 관리 장치"라 함, 100)는, 전력용 변압기의 물리적 성능과 경제적 가치를 동시에 극대화시키는 자산 관리 기능을 제공한다. 여기서, 전력용 변압기는 철심을 축으로 설치된 권선을 절연지로 둘러싸 권선의 층간 또는 선간의 절연을 유지하고, 절연성능과 냉각성능 확보를 위하여 절연유를 채워 밀봉되어 있는 전력용 변압기를 대상으로 한다.
절연지의 열화는 전력용 변압기의 수명을 결정하는 중요한 요인이지만 유일한 요인은 아니다. 실제로 현장에서 운전하고 있는 전력용 변압기는 물리적 성능에만 의존하는 것이 아니라, 기술적, 사회적, 경제적 운전환경 변화에 의해 교체되는 경우가 많다. 예를 들어, 전력용 변압기는 부하가 증가함에 따라 용량이 큰 전력용 변압기로 교체되기도 하며, 기술발전에 따라 화재의 방지를 위해 난연성 변압기로 교체되기도 한다. 또한, 전력용 변압기는 외함, 부싱, OLTC(On Load Tap Changer) 등 부속품의 열화와 과다한 유지보수 비용의 증가, 환경에 미치는 영향에 따른 규제 증가, 제작사의 지원, 안전, 신뢰도 등 전력용 변압기의 관리 및 운영정책에 의존하여 교체되는 경우도 많다.
따라서, 자산 관리 장치(100)는 전력용 변압기의 설치, 운전, 고장, 유지보수, 예방진단 등의 데이터를 이용하여 수명을 평가하고, 수명 정보와 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보에 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 계산하여 물리적 성능을 평가하고, 물리적 성능 평가 결과와 고장의 중요도, 고장의 심각도, 고장빈도를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도를 평가하며, 유지보수 비용, 고장 비용 및 사회적 비용 등을 평가하여 신뢰성과 경제성 기반의 최적 교체기준을 자산 관리 방법을 수립한다.
다시 말해, 자산 관리 장치(100)는 전력용 변압기의 물리적 성능과 위험도를 평가하고, 수명 전주기에 걸친 비용을 기반으로 하는 경제성을 평가하여 전력용 변압기의 자산 관리에 대한 최적의 유지보수 계획과 교체 계획을 수립하고, 투자우선순위에 따라 단기, 중기 및 장기의 투자계획을 수립한다.
이러한 자산 관리 장치(100)는 전주기 데이터베이스(110), 물리적 성능 평가부(120), 위험도 평가부(130), 경제성 평가부(140), 자산 관리부(150)를 포함한다.
전주기 데이터베이스(110)는 전력용 변압기의 설치, 운전 및 폐기에 이르는 전력용 변압기의 전주기 데이터(111) 즉, 설치 데이터(11), 운전 데이터(12), 고장/교체/폐기 데이터(13), 유지보수 데이터(14), 예방진단 데이터(15) 등을 통합하여 중앙 집중식 데이터베이스로 구축한다. 이때, 전주기 데이터베이스(110)는 전력용 변압기의 자산 관리에 필요한 데이터를 대규모의 정형 및 비정형 데이터 형태의 빅-데이터(big data)로 저장 및 관리한다.
구체적으로, 설치 데이터(11)에는 전력용 변압기의 제작년도, 제작사, 변압기 상수, 정격전압, 정격용량, 절연지 종류, 부싱 형태(제작년도, 제작사), OLTC 형태(제작년도, 제작사), 냉각방식, 무부하 손실 등이 포함된다. 또한, 설치 데이터(110)에는 설계, 제작 및 운송 관련 자료도 포함될 수 있다.
운전 데이터(12)는 부하에 따른 전류, 절연유 온도, 권선 온도, 핫스팟 온도, 수분, 외기온도, 냉각장치 운전정보, OLTC 동작회수 등이 포함된다.
고장/교체/폐기 데이터(13)는 고장 데이터, 교체 데이터, 폐기 데이터, 고장 원인 및 폐기 원인 등이 포함된다.
유지보수 데이터(14)는 초기 점검, 보통점검, 정밀점검, DGA(Dissolved Gas Analysis), 보수이력, SFRA(Sweep Frequency Response Analysis), 탄젠트 델타(tanδ) 등이 포함된다.
예방진단 데이터(15) 유중가스 분석장치, 부분방전 측정장치, 부싱 모니터링 장치, OLTC 모니터링 장치에서 측정되는 데이터 등이 포함된다. 부분방전 측정장치로는 전기적, 초음파, UHF 측정장치가 포함될 수 있다.
물리적 성능 평가부(120)는 전력용 변압기의 전주기 데이터(111)를 이용하여 전력용 변압기의 수명 정보를 분석한 후, 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보에 가중치 부여를 통해 건전도 지수(health index)를 계산함으로써, 전력용 변압기의 물리적 성능을 평가한다.
먼저, 물리적 성능 평가부(120)는 전주기 데이터베이스(110)에 저장된 고장/교체/폐기 데이터(13)를 통계 처리하여 특성수명, 평균수명, 수명손실 및 잔여수명을 산출한다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.
물리적 성능 평가부(120)는 전주기 데이터베이스(110)에 저장된 고장/교체/폐기 데이터(13) 즉, 고장 데이터, 교체 데이터 및 폐기 데이터 중에서 트러블이나 오동작에 의한 데이터를 제외하고 전력용 변압기의 수명과 관련된 고장 데이터만을 선별한다.
물리적 성능 평가부(120)는 고장 데이터로부터 전력용 변압기의 특성수명을 산출하기 위해, 고장 데이터의 적합도 검정을 통해 최적 수명분포(예를 들어, 와이블 분포(weibull distribution))를 선택한다. 이때, 물리적 성능 평가부(120)는 고장 데이터의 최적 수명분포에 대한 특성수명을 산출한다(S201). 여기서, 특성수명이란 와이블 분포를 가지는 데이터의 63.2%를 의미한다.
다음으로, 물리적 성능 평가부(120)는 전주기 데이터베이스(110)에 저장된 고장 데이터를 이용하여 고장률 곡선을 산출하고, 고장률 곡선에서 마모기를 산출하고, 고장률 곡선에서 고장률이 증가하여 위험도가 증가하는 시점을 예측하고, 위험도가 증가하는 시점을 이용하여 평균수명을 산출한다(S202, S203). 이때, 물리적 성능 평가부(120)는 고장률 곡선을 통해 고장 데이터에서 전력용 변압기가 고장이 발생했을 때의 운전 나이를 산출하고, 해당 나이에 운전되는 전력용 변압기를 나누어 연도별 고장률을 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 고장률은 운전 연수에 따라 증가하는 시점을 나타낼 수 있는데, 이 시점을 마모기라 한다.
전력용 변압기는 고장이 발생하는 경우에 사회에 미치는 파급효과 및 경제적 손실이 크기 때문에 특성수명을 기준으로 교체되는 것이 바람직하지 않다. 이는 특성수명이 운전되는 전력용 변압기의 63.2%가 고장이 위험성이 증가하기 발생하는 시점을 의미하기 때문이다.
따라서, 전력용 변압기의 평균수명은 특성수명과 고장률이 급격히 증가하거나 특정 고장률(예, 5%, 10% 등)을 나타내는 시점 등을 평가하여 선정하여야 한다. 이때, 고장률의 급격한 시점의 판단은 전력용 변압기의 물리적 성능, 위험도, 경제성을 평가하여 정책적으로 판단한다.
다음으로, 물리적 성능 평가부(120)는 전력용 변압기의 잔여수명을 계산한다. 이때, 물리적 성능 평가부(120)는 잔여수명에 전력용 변압기의 전주기에 걸쳐 부하가 어떻게 인가되어 왔는지(운전 이력)에 따라 결정되는 수명손실을 반영한다.
본 발명에서는 고장 데이터를 이용하여 평균수명을 설정한다. 전력용 변압기는 너무 빨리 교체되면 교체비용이 증가하며, 너무 늦게 교체되면 고장 위험성이 증가하기 때문에 평균수명을 기준으로 일괄 교체하는 것은 바람직하지 않다.
전력용 변압기는 평균수명을 기준으로 부하가 많이 인가되어 온 전력용 변압기는 평균수명보다 빨리 교체하고, 부하가 적게 인가되어 온 전력용 변압기는 평균수명보다 늦게 교체할 수 있다. 즉, 전력용 변압기 전체에 대하여 운전기간 동안 인가되어 온 부하이력에 따른 수명손실을 구한 다음, 수명손실이 평균 50%에 속하는 전력용 변압기는 평균수명으로 교체하고, 수명손실이 평균보다 많은 전력용 변압기는 평균수명보다 빨리 교체하고, 수명손실이 평균보다 적은 전력용 변압기는 평균수명보다 늦게 교체할 수 있다.
도 2를 참조하면, 부하이력에 따른 수명손실을 구하기 위하여, 단위 시간당의 부하에 따른 수명손실
Figure PCTKR2017008459-appb-I000002
를 아래 수학식 2와 같이 구할 수 있다(S204).
Figure PCTKR2017008459-appb-M000002
상기 수학식 2는 핫스팟 온도에 따른 단위 시간당의 열화를 나타낸다. 핫스팟 온도는 부하에 의해 결정되므로, 부하이력에 따른 수명손실은 핫스팟 온도에 따른 수명손실과 같다. 부하 데이터는 1시간 단위 또는 1분 단위로 기록될 수 있다. 따라서 상기 수학식 2는 부하 데이터가 기록된 단위 시간당의 열화를 나타낸다.
상기 수학식 2의 단위 시간당의 부하에 따른 수명손실
Figure PCTKR2017008459-appb-I000003
를 계산하기 위해서는 부하에 따른 핫스팟 온도
Figure PCTKR2017008459-appb-I000004
를 계산하여야 한다. 본 발명에서 부하에 따른 핫스팟 온도는 광파이버 센서로 측정한 데이터를 이용하여 수학식 3과 같이 구하였다.
Figure PCTKR2017008459-appb-M000003
여기서, L은 부하량이다.
단위 시간당의 수명손실률
Figure PCTKR2017008459-appb-I000005
를 전력용 변압기의 운전기간에 대하여 수학식 4와 같이 누적시키면 총 손실수명
Figure PCTKR2017008459-appb-I000006
를 계산할 수 있다(S205).
Figure PCTKR2017008459-appb-M000004
총 손실수명
Figure PCTKR2017008459-appb-I000007
는 운전기간으로 나누어 단위시간당의 수명손실률을 구하고(S206), 전력용 변압기 전체에 대하여 수명손실률의 순번을 구한다(S207).
여기서, 수명손실률의 순번에서 수명손실률이 평균 50%에 속하는 전력용 변압기는 평균수명으로 교체한다. 수명손실률이 평균보다 많은 전력용 변압기는 평균수명보다 빨리 교체한다. 수명손실률이 평균보다 적은 전력용 변압기는 평균수명보다 늦게 교체할 수 있다.
평균수명보다 빨리 교체하거나, 늦게 교체하는 수명의 년수는 전력용 변압기 소유자의 교체전략에 따라 전략적으로 결정하는 것으로, 일실시예에 따르면 평균수명을 35년으로 설정할 경우, 수명손실률이 가장 많은 전력용 변압기는 25년으로 결정하고, 수명손실률이 가장 적은 전력용 변압기는 45년으로 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 부하이력에 따른 수명손실률의 순번에 따라 교체하는 수명을 교체수명이라 하며(S208), 교체수명에서 전력용 변압기의 운전연수를 반영하여 잔여수명을 결정할 수 있다(S209).
다음으로, 물리적 성능 평가부(120)는 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보에 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 계산한다.
예를 들어 건전도 점수는 수명 정보에 50%의 가중치를 부여하고, 고장률 곡선에서 해당 변압기의 운전연수에 30%, 운전이력에 10%, 예방진단시스템의 상태 정보에 10%의 가중치를 부여할 수 있다.
여기서, 가중치는 각 전주기 데이터(파라미터)의 합이 100이 되도록 일률적으로 배분하는 것이 아니라, 각 전주기 데이터(파라미터)의 상태에 따라 부분 또는 전체에 영향을 미치도록 배분된다. 예를 들어, 아세틸렌(C2H2) 가스가 요주의 이하로 발생하는 경우에는 부분적으로 가중치가 부여되어 부분에 영향을 미치도록 적용되나, 요주의 이상으로 3회 이상 발생하는 경우에는 전력용 변압기 내부 점검을 수행할 수 있도록 전체적으로 가중치가 부여되어 전체에 영향을 미치도록 적용된다. 또한, 가스분석 결과가 위험을 나타내는 경우에는 즉시 전력용 변압기 내부 점검을 수행하도록 가중치를 부여한다.
위험도 평가부(130)는 물리적 성능 평가부(120)로부터 확인 가능한 전력용 변압기의 고장의 중요도, 고장의 심각도, 고장빈도를 이용하여 위험도 매트릭스(risk matrix)를 생성하여 위험도를 평가한다. 여기서, 위험도 매트릭스는 전력용 변압기의 고장에 대한 영향도(즉, 중요도, 심각도)를 나타내는 축과 전력용 변압기의 고장에 대한 고장빈도(즉, 가능성)를 나타내는 축으로 구성된다.
예를 들어, 반도체 공장, 제철 공장 및 화학 공장 등에 전력을 공급하는 전력용 변압기는 고장에 대한 영향도가 상당히 높으므로, 영향도를 가장 중요도가 높은 단계로 설정할 수 있다. 이와 같이 전력용 변압기가 고장이 발생할 경우에 미치는 영향도에 따라 각 단계를 설정할 수 있다.
고장에 대한 영향도는 사람의 안전에 미치는 영향, 재정에 미치는 영향, 신뢰도에 미치는 영향 및 환경에 미치는 영향 등으로 정의될 수 있다. 또한, 물리적 성능 평가부(120)로부터 전력용 변압기의 고장 발생 가능성을 고장빈도로 나타낼 수 있다.
발생 빈도는 특정 연도에 한번 발생할 가능성 또는 1년 이내에 발생할 가능성 등으로 정의된다. 이때, 발생 빈도는 최소-최고 빈도의 고장 범위(예, 10년에 1회 미만)로 지정될 수도 있다.
경제성 평가부(140)는 전력용 변압기의 전주기에 걸친 비용을 평가하여 경제성을 평가한다. 여기서, 수명 전주기에 걸친 비용은 전력용 변압기의 구매비용, 설치비용, 운전 비용, 점검비용, 수리비용, 개선비용, 갱신비용, 교체 비용, 예비품 확보 비용, 고장에 따른 손실 비용, 정전 비용, 외부 영향(예, 인허가 관련 영향)에 따른 비용 등이 포함된다. 이때, 경제성 평가부(140)는 수명 전주기에 걸친 비용을 인플레이션과 할인율을 사용하여 현재의 가치로 환산한다.
상기와 같이 경제성 평가부(140)가 전력 변압기의 각종 비용을 평가하면, 전력용 변압기의 유비보수 및 교체 전략에 이를 반영할 수 있다. 예를 들어 변압기에서 고장이 발생할 경우, 현장에서의 수리비용, 공장에서의 수리비용(운송비용 포함) 및 신규 전력용 변압기의 구매비용을 비교하여, 전력용 변압기를 현장에서 수리할지, 공장에서 수리할지, 아니면 폐기하고 신규로 전력용 변압기를 구매할 지를 결정할 수 있다.
또한, 경제성 평가부(140)는 전력용 변압기의 고장률과 점검비용의 상관관계를 평가하여 전력용 변압기의 보통점검, 정밀점검 및 가스분석 주기를 가장 경제적으로 설정할 수 있다.
자산 관리부(150)는 물리적 성능 평가부(120)의 물리적 성능 평가 결과(즉, 특성수명, 잔여수명, 고장률, 고장에 따른 영향도, 건전도 점수 등), 위험도 평가부(130)의 위험도 평가 결과(즉, 위험도 등) 및 경제성 평가부(140)의 경제성 평가 결과(즉, 전주기에 걸친 비용 등)를 이용하여 전력용 변압기의 최적의 유지보수 계획과 교체 계획을 수립하고, 투자우선순위에 따라 단기, 중기 및 장기의 투자계획을 수립할 수 있다. 여기서, 최적 유지보수 계획 수립은 보통점검, 정밀점검, DGA 등의 유지보수 이력에 대한 효과를 평가하고, 고장률 곡선 산출에 따른 마모기 산출과 비교하여, 보통점검, 정밀점검, DGA 등의 주기를 최적으로 선정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, DGA 결과와 내부점검 결과를 분석하여 최적의 유지보수 방법을 선정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 자산 관리부(150)는 최적 유지보수 계획을 수립할 때 필요에 따라 시간 기반 관리방식(Time Based Maintenance: TBM), 상태 기반 관리방식(Condition Based Maintenance: CBM) 및 위험도 기반 관리방식(Risk Based Maintenance: RBM) 중 어느 하나 또는 조합된 방식을 이용하여 전력용 변압기의 유지보수 계획을 수립할 수 있다.
이처럼 교체계획 수립은 전력용 변압기의 전주기 데이터를 이용한 물리적 성능평가 결과와 위험도 평가 결과 및 상기 경제성 평가 결과를 이용하여 전력용 변압기의 교체시기를 최적으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전력용 변압기의 전주기 데이터로부터 잔여수명 및 교체수명을 분석하고, 수명 정보와 예방진단시스템의 상태 정보에 의한 물리적 성능평가 결과를 토대로, 고장의 중요도, 고장의 심각도, 고장빈도에 의한 위험도 평가를 수행하여, 회사의 예산 상황을 반영하여 교체계획을 산출할 수 있다.
또한, 부속품 불량에 따른 정비 이력 데이터를 분석하여 부속품의 고장률 곡선을 산출하고, 부속품에 대한 마모기를 산출하여 부속품별 평균수명 및 교체 수명을 결정하고, 회사의 예산 상황을 반영하여 교체계획을 산출할 수 있다.
투자계획 수립은 전력용 변압기의 교체수명 산출에 따라 전력용 변압기가 같은 시기에 대규모로 교체될 경우, 대규모의 예산이 수반되므로, 전력용 변압기의 교체 시기를 조절하여 예산의 집중을 평준화하는 투자 최적화 방안을 포함할 수 있다. 이는 경제 개발 시점에 집중으로 설치된 전력용 변압기 교체 시기가 중첩되어 대규모 예산이 요구될 수 있기 때문이다.
따라서, 자산 관리부(150)는 전력용 변압기의 교체 시기에 대한 안정적인 투자 및 지출 환경을 유지시키기 위한 최적 투자계획을 수립할 수 있다.
특히, 자산 관리부(150)는 유지보수의 우선순위를 결정하기 위해 전력용 변압기의 고장에 따른 영향도를 고려할 수 있다. 이 경우에는 전력용 변압기에 연결된 부하 특성(예, 병원과 같은 중요 부하 여부), 전력용 변압기가 연결된 계통의 특성(예, 주거지역, 산업지역 등), 규제사항에 대한 대책, 수요증가에 대한 대책, 기타 사항(즉, 수요증가, 노후설비, 용량증대, 안전문제) 등을 검토한다.
또한, 자산 관리부(150)는 장기적 관점에서 전력계통의 신뢰도에 미치는 영향을 고려하여 투자계획을 수립할 수 있다. 이 경우에는 투자 우선순위를 결정할 수 있으며, 투자 우선순위에 따라 단기, 중기 및 장기의 투자계획을 수립하는 것을 포함할 수 있다.
전력계통의 신뢰도에 미치는 영향은 고객의 손실시간, 호당 평균 정전시간(System Average Interruption Duration Index: SAIDI), 호당 평균 정전빈도(System Average Interruption Frequency Index: SAIFI), 이벤트 수, 정전 실적 기반의 가용성 및 비가용(즉, 연간 평균 가용성, 송전 연속성), 전력품질(전압 크기, 변동률, 전압 불균형, 고조파), 장애 조치(선로 고장, 고장/정전 수), 재무지표 등을 고려한다. 재무 지표는 세금 전후 순이익, 신용등급, 이자, 세금, 감가상각 및 상각 전 이익(EBITDA), 영업현금, 운영/유지보수/관리 비용, 자기자본 이익률, 현금흐름, 경제적 부가가치, 영업 이익, 부채, 자본비율, 자본 조달 비율, 순이익 비율 등이 고려될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력용 변압기 자산 관리 방법에 대한 도면이다.
자산 관리 장치(100)는 전력용 변압기의 설치, 운전 및 폐기에 이르는 전력용 변압기의 전주기 데이터(111)를 통합하여 중앙 집중식 데이터베이스로 구축한다(S301). 여기서, 전력용 변압기의 전주기 데이터(111)는 설치 데이터(11), 운전 데이터(12), 고장/교체/폐기 데이터(13), 유지보수 데이터(14), 예방진단 데이터(15) 등이 포함된다.
이후, 자산 관리 장치(100)는 전력용 변압기의 수명 정보를 분석하고, 수명 정보와 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보에 가중치 부여를 통해 건전도 점수를 계산함으로써, 전력용 변압기의 물리적 성능(health index)을 평가한다(S302).
구체적으로, 자산 관리 장치(100)는 고장 데이터를 통계 처리하여 최적 수명분포에 대한 특성수명 및 고장률을 결정한다(S302-1). 또한, 자산 관리 장치(100)는 고장 데이터를 이용하여 고장률 곡선을 산출하여 평균수명을 결정하고(S302-2), 부하 이력 데이터로 수명손실과 잔여 수명을 산출한다(S302-3). 그리고 자산 관리 장치(100)는 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보에 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 평가한다(S302-4).
그런 다음, 자산 관리 장치(100)는 전력용 변압기의 고장에 대한 중요도, 심각도, 고장빈도를 확인함에 따라 위험도 매트릭스(risk matrix)를 생성하여 위험도를 평가한다(S303).
아울러, 자산 관리 장치(100)는 전력용 변압기의 수명 전주기에 걸친 비용을 평가하여 경제성을 평가한다(S304).
한편, 자산 관리 장치(100)는 전력 계통에 설치된 다수의 전력용 변압기에 대한 점검이력, 고장률 평가로 유지보수 계획을 수립하고, 단기, 중기 및 장기 교체계획 및 투자우선순위를 수립한다(S305).
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (26)

  1. 전력용 변압기의 전주기 데이터를 관리하기 위한 전주기 데이터베이스;
    상기 전주기 데이터로부터 상기 전력용 변압기의 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보를 분석하여 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 계산하는 물리적 성능 평가를 수행하기 위한 물리적 성능 평가부;
    상기 물리적 성능 평가 결과를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도 평가를 수행하기 위한 위험도 평가부;
    상기 전력용 변압기의 전주기에 걸친 비용을 평가하여 경제성 평가를 수행하기 위한 경제성 평가부; 및
    상기 물리적 성능 평가 결과, 상기 위험도 평가 결과 및 상기 경제성 평가 결과를 이용하여 상기 전력용 변압기의 유지보수 우선순위를 결정함에 따라, 상기 전력용 변압기의 교체를 위한 투자계획을 수립하기 위한 자산 관리부;
    를 포함하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전주기 데이터는,
    상기 전력용 변압기의 설치 데이터, 운전 데이터, 고장/교체/폐기 데이터, 유지보수 데이터, 예방진단 데이터를 통합하여 중앙 집중식 데이터베이스로 구축되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 설치 데이터는,
    상기 전력용 변압기의 제작년도, 제작사, 변압기 상수, 정격전압, 정격용량, 절연지 종류, 부싱 형태(제작년도, 제작사), OLTC 형태(제작년도, 제작사), 냉각방식, 무부하 손실, 설계, 제작 및 운송 관련 자료가 포함되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 운전 데이터는,
    상기 전력용 변압기의 부하에 따른 전류, 절연유 온도, 권선 온도, 핫스팟 온도, 수분, 외기온도, 냉각장치 운전정보, OLTC 동작회수가 포함되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 유지보수 데이터는,
    상기 전력용 변압기의 초기 점검, 보통점검, 정밀점검, DGA, 보수이력, SFRA, tan δ가 포함되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 예방진단 데이터는,
    유중가스 분석장치, 부분방전 측정장치(전기적, 초음파, UHF), 부싱 모니터링 장치, OLTC 모니터링 장치에서 측정되는 데이터가 포함되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력용 변압기의 수명 정보는,
    상기 전력용 변압기의 특성수명, 평균수명, 수명손실 및 잔여수명 정보가 포함되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 물리적 성능 평가부는,
    상기 전주기 데이터베이스에 저장된 고장/교체/폐기 데이터 중에서 트러블이나 오동작에 의한 데이터를 제외하고 전력용 변압기의 수명과 관련된 고장 데이터만을 선별한 후, 적합도 검정을 통해 최적 수명분포를 선택하여 상기 특성수명을 산출하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 물리적 성능 평가부는,
    상기 전력용 변압기의 전주기 데이터베이스에 저장된 고장 데이터를 이용하여 고장률 곡선을 산출하고, 고장률 곡선에서 마모기를 산출하고, 고장률 곡선에서 고장률이 증가하여 위험도가 증가하는 시점을 예측하고, 위험도가 증가하는 시점을 이용하여 상기 평균수명을 산출하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 물리적 성능 평가부는,
    상기 전력용 변압기의 운전 이력에 따른 단위 시간당의 부하에 따른 수명손실을 산출하고, 상기 단위 시간당의 수명손실을 전력용 변압기의 운전기간에 대하여 누적시킨 총 손실수명을 계산한 후, 총 손실수명을 운전기간으로 나누어 단위시간당의 수명손실률을 구하고, 전력용 변압기 전체에 대하여 수명손실률의 순번을 구하고,
    수명손실률의 순번에서 수명손실률이 평균 50%에 속하는 전력용 변압기는 평균수명으로 교체하고, 수명손실률이 평균보다 많은 전력용 변압기는 평균수명보다 빨리 교체하며, 수명손실률이 평균보다 적은 전력용 변압기는 평균수명보다 늦게 교체하는 교체수명을 결정하는 것을 포함하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단위 시간당의 수명손실은, 부하에 따른 핫스팟 온도를 이용하여 계산되며, 상기 부하에 따른 핫스팟 온도는,
    Figure PCTKR2017008459-appb-I000008
    (여기서, L은 부하량)를 만족하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 물리적 성능 평가부는,
    상기 교체수명에서 전력용 변압기의 운전연수를 반영하여 상기 잔여수명을 결정하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 물리적 성능 평가부는,
    상기 수명 정보와 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보에 가중치를 부여하여 상기 건전도 지수를 계산하며,
    상기 가중치는, 각 파라미터의 합이 각 파라미터의 상태에 따라 부분 또는 전체에 영향을 미치도록 배분되도록 하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 위험도 평가부는,
    상기 물리적 성능 평가 결과와 고장의 중요도, 고장의 심각도, 고장빈도를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도를 평가하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 위험도 매트릭스는,
    상기 전력용 변압기의 고장에 대한 영향도(중요도, 심각도)를 나타내는 축과 전력용 변압기의 고장에 대한 고장빈도(가능성)를 나타내는 축으로 구성되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고장에 대한 영향도는,
    사람의 안전에 미치는 영향, 재정에 미치는 영향, 신뢰도에 미치는 영향 및 환경에 미치는 영향이 포함되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 고장에 대한 고장빈도는,
    특정 연도에 한번 발생할 가능성 또는 1년 이내에 발생할 가능성이 포함되는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 경제성 평가부는,
    상기 전력용 변압기의 수명 전주기에 걸친 구매비용, 설치비용, 운전비용, 점검비용, 수리비용, 개선비용, 갱신비용, 교체 비용, 예비품 확보 비용, 고장에 따른 손실비용, 정전비용, 외부 영향(인허가 관련 영향)에 따른 비용을 포함하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 경제성 평가부는,
    상기 전력용 변압기의 전력용 변압기의 고장률과 점검비용의 상관관계를 평가하여 전력용 변압기의 보통점검, 정밀점검 및 가스분석 주기를 가장 경제적으로 설정하는 것을 포함하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 자산 관리부는,
    시간 기반 관리방식(Time Based Maintenance: TBM), 상태 기반 관리방식(Condition Based Maintenance: CBM) 및 위험도 기반 관리방식(Risk Based Maintenance: RBM) 중 어느 하나 또는 조합된 방식을 이용하여 전력용 변압기의 유지보수 계획을 수립하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 자산 관리부는,
    보통점검, 정밀점검, DGA 등의 유지보수 이력에 대한 효과를 평가하고, 고장률 곡선 산출에 따른 마모기 산출과 비교하여, 보통점검, 정밀점검, DGA 등의 주기를 최적으로 선정하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 자산 관리부는,
    부속품 불량에 따른 정비 이력 데이터를 분석하여 부속품의 고장률 곡선을 산출하고, 부속품에 대한 마모기를 산출하여 부속품별 평균수명 및 교체 수명을 결정하고, 회사의 예산 상황을 반영하여 교체계획을 산출하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 자산 관리부는,
    상기 전력용 변압기의 대규모 교체시기를 조절하여 예산의 집중을 평준화하여 교체시기에 대한 안정적인 투자 및 지출 환경을 유지시키기 위한 최적 투자계획을 수립하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 자산 관리부는,
    상기 전력용 변압기에 연결된 부하 특성, 계통의 특성, 규제사항에 대한 대책, 수요증가에 대한 대책 등의 고장에 따른 영향도를 고려하여 투자 우선순위를 결정하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 자산 관리부는,
    전력계통의 신뢰도에 미치는 영향을 고려하여 투자 우선순위를 수립하고, 투자 우선순위에 따라 단기, 중기 및 장기의 투자계획을 수립하는 전력용 변압기 자산 관리 장치.
  26. 전력용 변압기의 전주기 데이터로부터 상기 전력용 변압기의 수명 정보, 고장률, 운전이력 및 예방진단시스템의 상태 정보를 분석하여 가중치 부여를 통해 건전도 지수를 계산하는 물리적 성능을 평가하는 단계;
    상기 물리적 성능 평가 결과를 이용하여 위험도 매트릭스 생성에 의한 위험도를 평가하는 단계;
    상기 전력용 변압기의 전주기에 걸친 비용을 계산하여 경제성을 평가하는 단계; 및
    상기 물리적 성능 평가 결과, 상기 위험도 평가 결과 및 상기 경제성 평가 결과를 이용하여 상기 전력용 변압기의 유지보수 우선순위를 결정함에 따라, 상기 전력용 변압기의 교체를 위한 투자계획을 수립하는 단계;
    를 포함하는 전력용 변압기 자산 관리 방법.
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