OF 케이블 진단용 SVM 알고리즘 개발을 위한 절연열화 평가

곽병섭,전태현,김아름,박현주,Kwak, Byeong Sub,Jun, Tae-Hyun,Kim, Ah-Reum,Park, Hyun-joo 한국전력공사 2019 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.5 No.4

OF 케이블의 예상 설계 수명인 30년이 도달하면서 고장 위험성이 증가하고 있다. 따라서 정확한 진단을 통한 열화 판정으로 장기 운용 OF 케이블을 적기에 진단함으로써 고장을 예방해야 한다. 또한 최적의 진단기준을 제시하여 잔류 수명을 예측하고 적절한 시기에 교체하는 조치가 요구되고 있다. 현재 한국전력공사에서는 OF 케이블을 진단하기 위해서 주기적으로 케이블 유중 가스분석을 실시하여 C2H2, TCG 등 일부 가스만 활용하고 있다. 하지만 이러한 유중 가스분석에서 확인되는 가스는 절연지뿐만 아니라 오일의 열화에 의해서도 발생된다. OF 케이블은 해체점검이 불가하기 때문에 절연지의 수명이 OF 케이블의 수명으로 간주되고 있다. 따라서 절연지를 직접적으로 분석하는 절연지 중합도 평가와 절연유중 퓨란화합물을 분석이 필요하며, 유중 가스분석에서 확인되는 CO, H2, CH4, C2H4, C2H6, C2H2 가스와 상관관계를 확인할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 절연유중 가스를 분석하기 위해 headspace sampler가 장착된 GC를 사용하였고, 절연지 중합도는 자동점도계를 활용하였으며, 절연유중 퓨란화합물은 HPLC를 이용하여 측정하였다. 또한 OF 케이블의 종합적인 판정을 위하여 국내 OF 케이블 중 15개소를 선정하여 해체점검을 수행하였다. 또한 이렇게 얻어진 결과는 최근 전력설비 이상판정에 도입되고 있는 SVM 기법에 적용하여 정확하고 신뢰성 있는 열화판정을 도출하고자 하였다. 그 결과 절연지 중합도 잔률은 CO와 CO2 농도의 합에 따라 음의 2차 함수 관계로 감소하는 것으로 확인되었다. 또한 본 연구에서 얻어진 한전 OF 케이블 진단결과를 SVM 기법에 적용함으로써 한전 OF 케이블 진단결과를 기존 일본 동경전력의 SVM에 적용한 진단결과보다 향상되었고, 그 정확도는 약 87.9% 인 것으로 확인되었다. South Korea's OF cable is reaching its expected design life of 30 years, and as a result, the risk of failure is increasing. Therefore, it is necessary to diagnose the long-term operating OF cables through accurate diagnosis at the right time to prevent the failure. Currently, the KEPCO periodically conducts DGA. However, the gas found in DGA is caused by oil deterioration as well as insulation paper. Therefore, the analysis of the degree of polymerization and furan compounds which is an evaluation of insulation paper considered to be the life of OF cables is required. In addition, the results of the evaluation of deterioration of insulation paper need to be checked for correlation with the results of DGA. In this study, DGA carried out through GC, the degree of polymerization was analyzed using an automatic viscometer, and HPLC was used to detect the furan compounds. In addition, the obtained results were applied to the SVM technique, which was recently introduced to determine abnormalities in OF cable. And the results which were accurate and reliable were obtained.

실시간 DC 계통해석 응용프로그램을 이용한 DC 배전망 전압제어 실증 연구

김홍주,조영표,조진태,김주용,Kim, Hong-joo,Cho, Young-pyo,Cho, Jin-tae,Kim, Ju-yong 한국전력공사 2019 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.5 No.4

본 논문은 DC (Direct Current) 배전망 혹은 DC 마이크로그리드 운영을 위한 실시간 DC 계통해석 응용프로그램의 개발에 대한 내용을 다룬다. 응용프로그램은 중앙 에너지 관리시스템(EMS: Energy Management System)에 탑재되어 운영자에게 실시간으로 운영 솔루션을 제공한다. DC 배전계통을 해석하기 위한 프로그램의 구성 및 시퀀스를 제안한다. 각 프로그램의 알고리즘과 AC 계통 프로세스와의 차이점을 분석한다. 한국전력공사 고창전력시험센터 내 DC 배전망 실증사이트를 소개하고, EMS 구축 내용을 기술한다. 개발된 DC 계통해석 응용프로그램을 실증 사이트 EMS에 탑재하여, 검증 시험을 수행한다. DC 배전망 전압 제어를 위한 시험 시나리오를 구성에 대해 논한다. 마지막으로 실증시험 결과 측정 데이터, 응용프로그램 결과 데이터를 PSCAD/EMTDC를 이용한 오프라인 시뮬레이션 결과값과 비교 분석하여 정합성을 검증한다. This paper presents real-time Direct Current (DC) network analysis applications for operation of DC distribution system or DC microgrid. These applications are installed on central Energy Management System (EMS) and provide solutions of DC network operation. To analysis DC distribution network, this paper proposes composition and sequence of applications. Algorithm of applications is presented in this paper. Demonstration tests are performed on DC distribution site in Gochang Power Testing Center of Korea Electric Power Corporation (KEPCO). To verify the performance, developed DC applications installed on EMS. Scenarios for demonstration test of voltage control are presented. Finally, measured data, application output data and simulation data (by PSCAD/EMTDC) are compared and analyze accuracy of applications.

배전기기 외함 부착방지 및 자기세정 코팅기술 개발 및 현장실증

심명진,손송호,서지훈,한상철,Shim, Myung Jin,Sohn, Song Ho,Seo, Ji Hoon,Han, Sang Chul 한국전력공사 2020 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.6 No.3

전력수요가 많은 도심지역의 전력설비 설치가 늘어남에 따라 다수의 배전용 개폐기, 변압기와 같은 지상기기들이 보도에 설치되어 있다. 도심지역의 경우 매우 가혹한 환경(불법광고물 부착, 자동차 매연, 부식, UV 열화, 오염 등)으로 인해서 0.5-5년 내에 거리의 흉물로 변하고 있다. 불법광고물 무단 부착, 부식, 자동차 매연 및 오염, UV 열화로부터 환경친화형 배전기기를 운영하기 위해서는 광고물 부착방지, 방식, 내구성 향상, 미관 개선 기능의 현장 적용이 가능한 생체모방코팅소재 제조기술과 도포 기술 개발을 필요로 한다. 따라서 도막 경도가 단단한 실리콘레진 기반 도료를 개발하여 부착방지 및 낙서방지 기능 뿐만 아니라 도막 경도를 향상시키는 것으로 박리 현상을 저하시킬 수 있는 도료를 개발했다. 개발된 코팅제는 한국전력공사 대덕유성지사와 공동으로 노은 및 지족동 일대 배전기기 외함 9개소를 대상으로 현장 장기 실증시험을 통한 장기 내구성평가를 진행했다. 전력기기 생체모방 코팅기술은 다양한 손상 환경에 따라서 그 조건에 맞는 최적의 코팅 물질 및 공정 개발이 가능하다. 지속적인 코팅기술 업그레이드로 원천기술 및 지적재산권을 획득하고 전국의 설치된 기기로부터 장기실증 데이터를 취득함으로써 전력기기 운영/정비/보수 시장에 진출하여 경쟁력 있는 사업화의 기반 마련이 가능할 것으로 전망한다. The demand for coating technology on electric power equipment that has arisen from such issues regarding the attaching of illegal advertisements and posters to electric power distribution boxes such as TR, SW, etc. in down town areas seeks to produce functional coating surfaces using polymers and nano-materials that will result in improvements in self-cleaning performance and greater stability even under harsh environmental conditions. KEPCO-coatings consist of copolymerized acrylic resin and methacryl-modified reactive silicone that are able to chemically combine, which results in performance improvement without any leakage of of silicone, thus contributing to its properties of high-stability. Thus, the research team has also started long-term on-site testing on 9 electric power distribution spots around a city center in cooperation with the KEPCO Daeduck-yusung branch. The KEPCO-coating technology could advance the best coating materials and processes to meet appropriate circumstances for a variety of outdoor damage environment. It is also predicted that KEPCO could be possible to expand international electric maintenance markets and to arrange business platforms if KEPCO would achieve its original technology (IPs) by the means of upgrading in self-cleaning coating technology and obtaining long-term on-site test records from nationwide electric facilities.

스마트 그리드 수요반응 시스템을 위한 그리디 스케줄링 기법

박래혁,엄재현,김중헌,조성래,Park, Laihyuk,Eom, Jaehyeon,Kim, Joongheon,Cho, Sungrae 한국전력공사 2016 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.2 No.3

최근 몇 년간, 전력 소비의 급격한 증가로 인하여 전력 수급의 불안이 전 세계적으로 발생하였다. 또한 전력 예측의 불확실성 및 전력 발전량이 급격히 증가하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 전력망과 IT 기술을 결합한 스마트 그리드기술은 각광을 받고 있다. 스마트 그리드는 전력 최대 부하율을 낮추며 효율적인 전력 사용을 유도한다. 이를 위하여 스마트 그리드 시스템은 다양한 요금 정책, 수요반응 기술, 스마트 전자 기기들을 활용한다. 특히 전력 사용을 효율적으로 스케줄링 해주는 수요반응 기술은 스마트 그리드의 핵심 기술이다. 본 논문에서는 수요 반응 기술을 위한 그리디 기법을 제안한다. 제안하는 그리디 기법은 전력 요금의 최소화뿐만 아니라, 사용자의 편의성을 고려하며 시스템 정전을 방지하는 것을 목표로 한다. In the last few decades, global electricity consumption has dramatically increased and has become drastically fluctuating and uncertain causing blackout. Due to the unexpected peak electricity demand, we need significant electricity supply. The solutions to these problems are smart grid system which is envisioned as future power system. Smart grid system can reduce electricity peak demand and induce effective electricity consumption through various price policies, demand response (DR) control methodologies, and state-of-the-art smart equipments in order to optimize electricity resource usage in an intelligent fashion. Demand response (DR) is one of the key technologies to enable smart grid. In this paper, we propose greedy technique for demand response smart grid system. The proposed scheme focuses on minimizing electricity bills, preventing system blackout and sacrificing user convenience.

배전선로의 분산 전원 상시 연계용량 기준 상향 타당성 연구

조성수,심준보,임현옥,김현진,김성만,주상도,송종협,Cho, Sung-Soo,Sim, JunBo,Lim, Hyeon-Ok,Kim, HyeonJin,Kim, Seong-Man,Ju, Sang-Do,Song, JongHyup 한국전력공사 2019 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.5 No.4

정부의 재생e 3020 이행계획 및 제 8차 전력수급 기본계획과 함께 국내 분산 전원 연계 사업이 활발하게 진행되고 있다. 특히 2016년 10월 시행된 1 MW이하의 분산 전원 접속 보장 제도의 시행 이후, 배전 계통의 분산 전원 연계 신청이 급증함에 따라 송배전 설비부족으로 분산 전원 접속 지연이 일어나는 문제와, 이로 인해 국내 분산 전원의 70 %가 연계되어 있는 배전 계통의 신증설 투자비가 증가하는 문제가 이슈로 부각되고 있다. 현재 배전 계통의 분산 전원 수용력(hosting capacity) 확보 방법은 물리적인 배전 설비 추가 확충 이외에는 대안이 없는 것이 현실인데, 이러한 방식은 아래와 같은 어려움이 따른다. 첫째, 분산 전원의 대다수를 차지하는 태양광은 일조량이 풍부하고 지가가 저렴한 야외, 산악지역에 보급되므로 배전선로 경과지 확보가 점점 어려워지고 있다. 이로 인해 지중 구간이 증가하여 공사비가 증가하며, 태양광 야외 지역 위치로 공사 거리, 기간이 증가하게 된다. 둘째, 지자체의 공사 인허가 비협조 사례가 증가하여 이로 인해 공사가 지연되어 민원이 야기된다. 셋째, 배전선로 공사 자체에 1년 이상의 공사기간이 소요되므로 분산 전원을 적기에 접속시킬 수가 없으며, 넷째, 접속 신청은 지속 증가하므로 이에 따라 배전 설비 확충 비용 또한 지속 증가 할 수 밖에 없다. 이렇게 물리적 설비확충으로 발생하는 문제에 대응하여 접속 대기를 최소화하면서도 공사(투자비)를 최소화 할 수 있는 방안은 설비이용률을 극대화하는 것이며, 본 연구는 이러한 고민에서 시작되었다. 그러므로 본 논문에서는 현재 배전 계통의 분산 전원 연계 현황, 태양광 최대 출력 실적, 최소 부하, 선로 특성의 분석을 통해 배전선로의 분산 전원 상시연계용량 기준을 상향하기 위한 타당성을 검토하였으며, 배전선로의 분산 전원 상시연계용량 기준을 위한 상향(안)을 제시하였다. With Korean Government's Renewable energy 3020 plan and 8th Basic plan for long-term power supply, renewable energy industries in Korea are active and catching attention from many relevant industry's relations. Especially with Interconnection guarantee policy established in Oct, 2016, DERs interconnection delay due to lack of allowable distribution hosting capacity is happening and reduction of reinforcement cost for distribution system where 70 % of DERs in South Korea are installed became one of important issues of KEPCO. Therefore, KEPCO needed to extract reasonable solutions to increase feasible hosting capacity of distribution feeders in order to reduce reinforcement cost under the condition of no matter in distribution system operation. This paper proposes feasible hosting capacity of distribution feeders that can be adopted and the status of DER installation in distribution system, PV output data, minimum load in distribution feeders as well as capacity of distribution lines have been investigated and analyzed in proof of the proposal.

초임계 CO₂ 발전 기술개발 동향

김범주,Kim, Beom-Ju 한국전력공사 2016 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.2 No.4

The worldwide research and development for high-efficiency power generation system is progressing steadily because of the growing demand for reducing greenhouse gas emissions. Many countries have spurred the research and development of supercritical $CO_2$ power generation technology since 2000 because it has the advantage of compactness, efficiency, and diversity. Supercritical $CO_2$ power generation system can be classified into an indirect heating type and a direct heating type. As of now, most studies have concentrated on the development of indirect type supercritical $CO_2$ power generation system. In the United States, NREL(National Renewable Energy Lab.) is developing supercritical $CO_2$ power generation system for Concentrating Solar Power. In addition, U.S. DOE(Department of Energy) also plans to start investing in the development of the supercritical $CO_2$ power generation system for coal-fired thermal power plant this year. GE is developing not only 10MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery but also the conceptual design of 50MW and 450MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery. In Korea, the Korean Atomic Energy Research Institute has constructed the supercritical $CO_2$ power generation test facility. Moreover, KEPRI(Korea Electric Power Research Institute) is developing a 2MW-class supercritical $CO_2$ power generation system using diesel and gas engine waste heat with Hyundai Heavy Industries. 세계적으로 온실가스저감에 대한 요구가 높아지고 있는 가운데 고효율 발전 시스템의 개발에 대한 연구개발이 꾸준히 진행되고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전기술은 효율 향상과 소형화, 다양성의 장점을 가지고 있어, 2000년대 이후 세계 여러 나라에서 연구개발에 박차를 가하고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전 시스템은 $CO_2$를 작동유체로 하는 발전 시스템으로 크게 간접가열방식과 직접가열방식으로 구분될 수 있다. 현재, 대부분의 연구는 간접가열방식의 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 집중되어 있고, 미국은 NREL을 중심으로 태양열 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템을 개발 중이며, DOE는 올 해 화력 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 대한 투자도 시작할 계획이다. GE는 10MW급 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발뿐만 아니라, 50MW급과 450MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템의 개념 설계도 진행 중에 있다. 우리 나라에서는 원자력연구원이 초임계 $CO_2$ 발전시험 설비를 구축해오고 있으며, 한국전력공사 전력연구원은 현대중공업과 함께 디젤 및 가스엔진 폐열을 이용하여 2MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템 개발을 진행 중에 있다.

머신러닝기반 확률론적 실시간 건물에너지 수요예측 및 BESS충방전 기법

양승권,송택호,Yang, Seung Kwon,Song, Taek Ho 한국전력공사 2019 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.5 No.3

현재까지 피크완화 및 에너지 절감을 위해 한국전력공사 120여개 사옥에 K-BEMS (KEPCO Building Energy Management System)가 운영 중이다. 이 시스템은 PV, PCS, BESS, EMS 등으로 구성되어 있으며 건물에너지 수요예측을 기반으로 BESS, PV 등을 활용하여 에너지 관리를 도모하고 있다. 이 시스템은 단기 과거데이터에 신경망기법을 단순 적용하여 수요를 예측함에 따라 예측 정확도가 높지 않고 운영자 수작업을 통한 BESS 충방전으로 피크 저감이 곤란하며 운영 경제성 제고가 어려운 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전력연구원에서는 2016년부터 3년간 연구과제를 수행하였는데 이를 통해 에러를 최소화하며 높은 신뢰도를 가지는 실시간 수요예측기법과 이에 기반한 BESS충방전 최적화 자동화 기술 개발, 성능을 검증하였기에 이를 본 논문에서 소개하고자 한다. K-BEMS System was introduced to reduce peak load and to save total energy of the 120 buildings that KEPCO headquarter and branch offices use. K-BEMS system is composed of PV, battery, and hybrid PCS. In this system, ESS, PV, lighting is used to save building energy based on demand prediction. Currently, neural network technique for short past data is applied to demand prediction, and fixed scheduling method by operator for ESS charging/discharging is used. To enhance this system, KEPCO research institute has carried out this K-BEMS research project for 3 years since January 2016. As the result of this project, we developed new real-time highly reliable building demand prediction technique with error free and optimized automatic ESS charging/discharging technique. Through several field test, we can certify the developed algorithm performance successfully. So we will describe the details in this paper.

FR ESS 의 화재 예방, 설비 개선 및 보호 기술 현장 적용

이일용,Lee, Ilyong 한국전력공사 2021 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.7 No.1

한국전력공사 전력연구원에서는 2018 년 고창 전력시험센터에서 최초 화재 발생 이후, ESS 시스템의 화재 발생 원인에 대한 분석 및 실증시험을 수행하였으며, 이를 통해 현장에서 화재 발생을 최소화할 수 있는 다양한 설비개선안을 도출하였다. 도출된 설비개선안을 통하여 기술지원 요청 부서에서는 전국의 모든 현장 적용을 시행하고 있으며, 이를 통하여 한전이 보유한 모든 ESS 설비는 2021 년 내재 가동될 예정이다.

기계학습 기반 전력망 상태예측 모델 성능 유지관리 자동화 기법

이해성,이병성,문상근,김준혁,이혜선,Lee, Haesung,Lee, Byunsung,Moon, Sangun,Kim, Junhyuk,Lee, Heysun 한국전력공사 2020 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.6 No.4

초기 학습 데이터의 과적합으로 인한 전력망 상태예측 모델의 성능 감소를 방지하고 예측모델의 예측 정확도 유지를 통한 계속적인 현장활용을 위해서는 기계학습 모델의 예측 정확도를 지속적으로 관리할 필요가 있다. 이를 위해, 본 논문에서는 다양한 요인에 의해 끊임없이 변화하는 전력망 상태 데이터의 특성을 고려하여 예측모델의 정확성과 신뢰성을 높이고 현장 적용 가능한 수준의 품질을 유지하기 위한 기계학습 기반 전력망 상태예측 모델의 성능 유지관리 자동화 기법을 제안한다. 제안 기법은 워크플로우 관리 기술의 적용을 통해 전력망 상태예측 모델 성능 유지관리를 위한 일련의 태스크들을 워크플로우의 형태로 모델링하고 이를 자동화하여 업무를 효율화 하였다. 또한, 기존 기술에서는 시도되지 않았던 학습데이터의 통계적 특성 변화 정도와 예측의 일반화 수준을 모두 고려한 예측모델의 성능 평가를 통해 성능 결과의 신뢰성을 확보하고 이를 통해 예측 모델의 정확도를 일정 수준으로 유지관리하고 더욱 성능이 우수한 예측모델의 신규 개발이 가능하다. 결과적으로 본 논문에서 제안하는 전력망 상태예측 모델 성능 유지관리 자동화 기법을 통해 예측모델의 성능 저하문제를 해결하여 분산자원 연계 등 외부 환경의 변화에 유연한 예측모델 관리를 통해 정확성과 신뢰성이 보장된 예측 모델의 지속적인 활용이 가능하다. It is necessary to manage the prediction accuracy of the machine learning model to prevent the decrease in the performance of the grid network condition prediction model due to overfitting of the initial training data and to continuously utilize the prediction model in the field by maintaining the prediction accuracy. In this paper, we propose an automation technique for maintaining the performance of the model, which increases the accuracy and reliability of the prediction model by considering the characteristics of the power grid state data that constantly changes due to various factors, and enables quality maintenance at a level applicable to the field. The proposed technique modeled a series of tasks for maintaining the performance of the power grid condition prediction model through the application of the workflow management technology in the form of a workflow, and then automated it to make the work more efficient. In addition, the reliability of the performance result is secured by evaluating the performance of the prediction model taking into account both the degree of change in the statistical characteristics of the data and the level of generalization of the prediction, which has not been attempted in the existing technology. Through this, the accuracy of the prediction model is maintained at a certain level, and further new development of predictive models with excellent performance is possible. As a result, the proposed technique not only solves the problem of performance degradation of the predictive model, but also improves the field utilization of the condition prediction model in a complex power grid system.

원격검침 설비의 네트워크 상태감시를 위한 SNMP 기반의 저압 AMI 망관리시스템 개발

김영일,박소정,김영준,정남준,최문석,박병석,Kim, Young-Il,Park, So-Jeong,Kim, Young-Jun,Jung, Nam-Jun,Choi, Moon-Suk,Park, Byung-Seok 한국전력공사 2016 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.2 No.2

KEPCO installed AMI (Advanced Metering Infrastructure) metering system for low-voltage customers from 2008. AMI metering system of KEPCO has operated 2.55 million customers and will plan to operate 22 million customers until 2020. KEPCO developed AMI NMS (Network Management System) to operate the meter reading network efficiently. NMS monitors the network status of DCUs (Data Concentration Unit) and modems. NMS provides functionalities of data collection and analysis. It collects property data of network device, network topology information, communication performance information, fault information, and etc. It analyzes collected data and controls network devices by remote access. AMI NMS collects about 370 MIBs (Mangement Information Bases) using SNMP (Simple Network Management Protocol). This paper introduces main functionalities, designed context, and implemented service screen. 한국전력공사는 200년부터 저압 고객에 대한 AMI (Advanced Metering Infrastructure) 기반의 검침시스템을 구축하여 운영하고 있다. 한전의 AMI 검침시스템은 현재 255만호에 설치되어 운영되고 있으며 2020년까지 2200만호를 설치하여 운영할 예정이다. 본 연구에서는 원활한 AMI 검침망 운영을 위해 DCU (Data Concentration Unit) 및 모뎀에 대한 네트워크 동작상태를 감시할 수 있는 AMI 망관리시스템을 개발하였다. AMI 망관리시스템은 네트워크 장비에 대한 속성 데이터 및 네트워크 토플로지 정보, 통신성능 정보, 장애정보 등을 수집하고, 데이터 분석을 통해 장애내역을 생성하며, 원격에서 장비를 제어하는 등의 기능을 제공하고 있다. AMI 망관리시스템은 전력선 통신망에서 네트워크 장비에 대한 약 370여개의 MIB (Management Information Base) 정보를 SNMP (Simple Network Management Protocol)를 이용하여 수집과 제어를 수행하고 있다. 본 논문에서는 AMI 망관리시스템에 대한 주요 기능과 설계내용, 구현된 서비스 화면을 소개하고자 한다.