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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 허진
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 상명대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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연쇄사고(Cascading outage)는 대정전(Blackout)의 주요 원인 중 하나로 초기사고가 파급되어 광범위한 정전을 유발한다. 국내 전력 계통의 경우 분산전원의 확대와 신기술 도입으로 인해 계통의 불확실성이 증가하고 있으며 안정적인 전력 공급과 신뢰도 확보를 위해 연쇄사고 발생 가능성에 대한 분석이 시급하다. 특히 연쇄사고는 다양한 사고들의 상호작용으로 발생하기 때문에 전반적인 취약성과 발생 범위를 파악하기 위해서는 확률론적 연쇄사고 분석이 필요하다. 또한, 연쇄사고로 인해 대규모 정전이 발생하였을 경우 경제와 사회에 큰 영향을 미치기 때문에 피해를 최소화할 수 있는 신속한 계통 복구 절차가 중요하다. 국내에서는 광역 정전이나 전 계통 정전 시 전국을 7개의 지역으로 구분하고, 각 지역마다 설정된 시송전계통을 우선적으로 복구하여 확보한 이후는 계통 구성만을 고려하여 계통을 복구한다. 따라서 다중 방향으로 최적의 경로를 탐색하여 순차적인 계통 복구를 수행할 수 있는 새로운 복구 방안을 수립하는 것이 필요하다.
확률론적 연쇄사고 분석 모형을 개발하기 위해 해외에서 활용되고 있는 연쇄사고의 수학적 모형에 대한 분석이 선행되어야 한다. 그중 적합한 모형에 대해 국내 계통에서의 적용 가능성을 검토하고 확률 기반의 연쇄사고 위험도 분석 및 시각화 모형 구현 방안을 제시한다. PSS/E를 활용하여 연쇄사고 발생 모의를 수행하여 사고 진행과정을 정리하고 Cascading tree 형태로 표현한 연쇄사고 시퀀스를 도출한다. 각 연쇄사고 진행 과정에 따라 Branching process 방법에 따라 사고의 발생 횟수와 파급확률을 산정한다. 계산된 값을 가중치로 고려하여 인접행렬을 기반으로 R 프로그램을 활용한 연쇄사고 발생 시각화 모형을 개발하고 구현한다.
다음으로 연쇄사고가 전 계통 정전을 야기한 시나리오에 대해 계통 복구를 수행한다. 마찬가지로 해외에서 수행하고 있는 계통 복구 시 방법과 사례를 분석하고 국내에 적용할 수 있는 방법을 선정한다. 그 중 Multi-direction 기법을 기반으로 순차적 계통 복구 절차를 수립을 위해 발전기와 송전선로를 모델링한다. 발전기는 최단시간 기동을 목표로 하여 발전기의 기동 시간을 계산하고 복구 경로의 경우 최단거리를 탐색하여 최적의 송전선로를 선정한다. 이와 같이 국내 전력계통 환경을 고려한 전력 계통 복구 전략을 제시하고 검증하기 위해 Python을 활용하여 시송전계통을 확보한 계통 데이터를 대상으로 PSS/E를 통해 수도권 지역의 최단시간 계통 복구를 모의하고 분석한다.
미래 전력계통은 복잡화로 인해 불확실성이 증가할 것이며 그에 따라 계통의 사고 발생 가능성에 대한 분석과 정전 시 신속한 계통 복구를 통해 안정적인 운영을 가능하도록 하는 연구가 필수적이다. 본 연구를 통해서 확률론적 연쇄사고 분석 및 시각화 모형을 개발하였으며 해당 결과를 활용하여 계통 구성과 설비 계획 및 계통 운영방안 수립 시 반영할 수 있을 것이다. 또한, 최단시간 계통 복구를 위한 순차적 복구 모형을 개발하여 계통 복구 계획 수립할 시 자체기동발전기 운영방안에 반영이 가능한 자료로 사용될 수 있으며 관련 교육 및 훈련에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
주제어: 연쇄사고 확률론적 분석,연쇄사고 시퀀스, 연쇄사고 시각화 방안, 자체기동 서비스, 전력계통 복구
확률론적 연쇄사고 분석 모형을 개발하기 위해 해외에서 활용되고 있는 연쇄사고의 수학적 모형에 대한 분석이 선행되어야 한다. 그중 적합한 모형에 대해 국내 계통에서의 적용 가능성을 검토하고 확률 기반의 연쇄사고 위험도 분석 및 시각화 모형 구현 방안을 제시한다. PSS/E를 활용하여 연쇄사고 발생 모의를 수행하여 사고 진행과정을 정리하고 Cascading tree 형태로 표현한 연쇄사고 시퀀스를 도출한다. 각 연쇄사고 진행 과정에 따라 Branching process 방법에 따라 사고의 발생 횟수와 파급확률을 산정한다. 계산된 값을 가중치로 고려하여 인접행렬을 기반으로 R 프로그램을 활용한 연쇄사고 발생 시각화 모형을 개발하고 구현한다.
다음으로 연쇄사고가 전 계통 정전을 야기한 시나리오에 대해 계통 복구를 수행한다. 마찬가지로 해외에서 수행하고 있는 계통 복구 시 방법과 사례를 분석하고 국내에 적용할 수 있는 방법을 선정한다. 그 중 Multi-direction 기법을 기반으로 순차적 계통 복구 절차를 수립을 위해 발전기와 송전선로를 모델링한다. 발전기는 최단시간 기동을 목표로 하여 발전기의 기동 시간을 계산하고 복구 경로의 경우 최단거리를 탐색하여 최적의 송전선로를 선정한다. 이와 같이 국내 전력계통 환경을 고려한 전력 계통 복구 전략을 제시하고 검증하기 위해 Python을 활용하여 시송전계통을 확보한 계통 데이터를 대상으로 PSS/E를 통해 수도권 지역의 최단시간 계통 복구를 모의하고 분석한다.
미래 전력계통은 복잡화로 인해 불확실성이 증가할 것이며 그에 따라 계통의 사고 발생 가능성에 대한 분석과 정전 시 신속한 계통 복구를 통해 안정적인 운영을 가능하도록 하는 연구가 필수적이다. 본 연구를 통해서 확률론적 연쇄사고 분석 및 시각화 모형을 개발하였으며 해당 결과를 활용하여 계통 구성과 설비 계획 및 계통 운영방안 수립 시 반영할 수 있을 것이다. 또한, 최단시간 계통 복구를 위한 순차적 복구 모형을 개발하여 계통 복구 계획 수립할 시 자체기동발전기 운영방안에 반영이 가능한 자료로 사용될 수 있으며 관련 교육 및 훈련에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
주제어: 연쇄사고 확률론적 분석,연쇄사고 시퀀스, 연쇄사고 시각화 방안, 자체기동 서비스, 전력계통 복구
목차
1. 서론 11.1 연구배경 11.2 연구개요 21.3 논문의 구성 32. 확률론적 연쇄사고 모형의 국내 적용 방안 42.1 해외 확률론적 기반의 연쇄사고 모형 분석 42.2 파급 확률 산정을 통한 연쇄사고 모형 분석 172.3 국내 계통에 적합한 확률론적 연쇄사고 모형 적용 방안 253. 국내 전력계통의 확률론적 연쇄사고 모형 적용 및 시각화 방안 273.1 국내 전력계통의 확률론적 연쇄사고 모의 개요 273.2 연쇄사고 모의를 통한 파급확률 산정 및 연쇄사고 발생 시퀀스 생성 283.3 국내 연쇄사고 발생의 시각화 모형 방안 374. 순차적 전력계통 복구의 국내 적용 방안 분석 404.1 해외 자체기동서비스 운영 현황 및 기법 분석 414.2 최단시간 복구를 위한 발전기와 송전선로 모델링 514.3 국내 계통에 적합한 최단시간 전력계통 복구 방안 565. 국내 전력계통의 최단시간 복구 방안 모의 및 검증 585.1 Milestone 기반의 다방향 계통 복구 방안 개요 585.2 발전기 기동순서 산정 및 최단경로 탐색 모의 605.3 국내 전력계통 복구 모의 결과 분석 656. 결 론 66
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