[KEPIC 논문 베스트4=박종명 한국전력 경기지역본부 평택전력지사장]

KEPIC은 해를 거듭할수록 국내 기술표준에 머무르지 않고, 글로벌 기술고도화 및 국제 표준화 추진에 한층 탄력을 받고 있다. 이 같은 성과는 지난 15년 동안 ‘KEPIC-Week’에서 발표된 다양한 논문들이 그 한 몫을 담당했다고 해도 과언이 아니다.
특히 올해 KEPIC-Week는 ASME(미국기계학회)와의 기술교류를 통해 관련 산업 발전을 위한 초석을 다지고 국제협력을 강화하기 위해 ‘제1회 KEPIC/ASME Joint Seminar on Nuclear Standards and Certification’가 열릴 예정으로 ▲품질보증 ▲재료ㆍ용접ㆍ비파괴 ▲원자력기계 ▲원전 가동 중 검사 및 시험 ▲적합성평가 등 6개 세션에서 논문 34편 발표와 토의가 펼쳐진다. 또 ▲원전해체 ▲화력발전 ▲구조재료 ▲원전방호도장 ▲기기검증 ▲면진기술 등 전문 분야별 다양한 워크숍에서 120여 편의 논문발표와 함께 심도 있는 토론의 장도 마련돼 있다. 이에 본지는 눈여겨 볼 베스트논문 4편을 선정해 지면에 담았다. <편집자주>

우리나라 전력계통은 현재 전국적으로 ▲765k=7개 ▲345kV=111개 ▲154kV=702개 등 830개의 변전소로 구성돼 운영되고 있으며, 낙뢰와 같은 자연재해 및 설비제작 불량 등의 다양한 원인에 의해 고장이 지속적으로 발생되고 있다. 이러한 전력계통의 안정적 운영을 위해서는 변전소 고장 발생 시 신속하고 정확한 고장구간 판단 및 고장복구가 필수적이다.

종래 변전소 운전은 원격소 장치(RTU, Remote Terminal Unit)를 통한 감시, 계측 정보를 원격감시제어설비(SCADA, Supervisory Control And Data Aquisition)를 통하여 급전분소 근무자가 취득하여 현장설비를 감시 및 제어하고 있다.

기존의 고장복구 절차의 경우는 근무자가 직접 고장 메시지를 인지하고 고장구간을 판단, 수동으로 고장복구 조작을 시행하기 때문에, 고장 발생 시 다량의 고장 이벤트 발생에 따른 중요한 고장정보 누락, 근무자 착오에 의한 고장구간 판단 실수, 수동 복구 조작 과정에서 오조작 발생 등의 인적실수로 고장파급 및 복구지연, 정전시간 증가의 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 에너지 분야 4차 산업 기술인 센서, IoT 기술을 접목한 이벤트 자동인지, 복구절차 자동판단, 설비 자동제어가 가능한 변전소 지능형 자동 고장복구 시스템을 개발하게 됐으며, ‘전력계통 변전소 지능형 자동 고장복구 시스템’은 SCADA 시스템 내부로 통합하거나 별도로 구성될 수도 있다.

기존 고장복구 시스템과 자동 고장복구 시스템 비교

‘전력계통 변전소 지능형 자동 고장복구 시스템’은 ▲고장이벤트(메세지)를 인지하는 이벤트 감지부와 근무자가 인지하기 편하도록 구분하여 표현해주는 이벤트 출력부 ▲이벤트가 감지되면 고장판단 알고리즘에 의해 고장구간 및 복구 조작을 자동으로 판단하는 고장복구 판단부 ▲판단된 고장복구 절차를 근무자에게 보여주는 복구절차 출력부 ▲판단된 복구 조작을 수행하는 제어신호 발생부로 구성된다.

자동 고장복구 시스템 세부 구성 개략도

특히 고장복구 판단부에 적용된 알고리즘은 고장별 최적의 복구 절차를 제공하기 위해 154kV 변전소의 송전선로, 모선, 주변압기와 23kV 배전선로 및 모선 고장유형별 총 105개의 고장판단 및 복구 절차를 제공한다.

자동조작 전 과정을 근무자가 실시간 모니터링 해 고장 판단 결과가 부적정하거나, 현장 제어가 실패하였을 경우는 근무자가 직접 수동으로 고장복구를 시행하게 된다. 실제로 345kV 신김제S/S 변전 교육용 시뮬레이터에 위의 시스템을 2016년 10월 1차 적용했으며, 같은 해 12월에는 154kV 이리S/S에 현장적용 및 한전 송변전운영처와 함께 시연회를 개최해 기존의 고장복구 시스템에서 복구시간 4.8분 대비 자동 고장복구 시스템의 경우는 1분 이내로 단축할 수 있음을 확인했다.

자동 고장복구 방법 순서도

‘전력계통 변전소 지능형 자동 고장복구 시스템’의 현장적용 확대 시, 정확한 고장판단과 신속한 기기조작으로 인적실수 제로(Zero)화는 물론 정전시간 단축을 통한 전기품질 향상과 에너지분야 4차 산업 선도하는데 크게 기여할 것으로 예상된다.

저작권자 © 한국원자력신문 무단전재 및 재배포 금지