제7장 배전계획

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최신 배전 시스템 공학

제7장 배전계획

2011-11-03

2011 11 03

대한전기학회

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7 1 1

7 1 1 중장기중장기 배전계획배전계획 –– 목적목적 (1)(1)

중장기 배전계획의 목적

7.1.1

7.1.1 중장기중장기 배전계획배전계획 –– 목적목적 (1)(1)

정해진 신뢰도 수준에 따라 미래 전력수요를 만족시킬 수 있는 전력기 기 및 설비를 경제적인 면을 고려하기 위함

배전계획 배전계획

전력회사의 궁극적인 목적을 달성하기 위한 제반 업무와 미

고려사항 - 서비스의 질,

달성하기 위한 제반 업무와 미 래 자원 배분에 대한 최적의 스케쥴을 찾아내는 대단히 중 요한 의사결정절차

- 신뢰도 기준과 함께 비용을 최소화 하고 수익을 극대화할 수 있는

경제적 고려 환경적인 영향 - 환경적인 영향 - 대중적인 이미지

- 미래 변화에 대한 유연성 등

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7 1 1

7 1 1 중장기중장기 배전계획배전계획 –– 목적목적 (2)(2)

배전 부문 Æ 막대한 자본이 투여되는 사업

7.1.1

7.1.1 중장기중장기 배전계획배전계획 –– 목적목적 (2)(2)

설비의 신설 및 보강에는 일반적으로 수년의 기간이 소요됨

따라서 설비의 신설 및 증강에 대한 계획은 적어도 5년, 경우에 따라서 는 10년까지도 앞서서 수립되어야 함

전력부하 예측

변전소의 위치 및 용량 결정

배전선로의 설계

그림 7 1 배전계획의 기본 절차

그림 7.1 배전계획의 기본 절차

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7 1 2 중장기중장기 배전계획의배전계획의 절차절차 7.1.2

7.1.2 중장기중장기 배전계획의배전계획의 절차절차

•향후 10년 정도의 부하예측 시행

추세(t •배전계획 지역에 대해 관리구별로 현재 d)를 고려하여 추정

•추세(trend)를 고려하여 추정

•우선순위를 고려하여 부하예측

배전계획 지역에 대해 관리구별로 현재 와 미래의 부하 밀도 및 부하밀도 지도 작성

•거시적 부하 예측치와 관리구별 부하 밀도의 합계치를 비교하여 현저한 차이 가 있을 때 Æ 거시적 부하 예측치에 가 깝도록 전력 조정

깝도록 전력 조정

•변전소의 이용률 및 신설위치, 배전선

•선택된 부하예측 기법에 따라 매년 부하증가율 결

•목표연도의 공급력과 신뢰도를 고려하 여 Æ 배전방식, 간선선로의 공급구역을 결정!

변전소의 이용률 및 신설위치, 배전선 로의 손실과 전압강하를 최소화 하는 방 향으로 선정!!

선택된 부하예측 기법에 따라 매년 부하증가율 결 정•각 변전소의 간선선로별로 부하증가율을 적용하여 목표연도까지 전력 수요를 구함

•목표연도까지 변전소 신증설 계획 수립 매년 배전설비의 설을 계획

•매년 배전설비의 증설을 계획

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7 1 3 중장기중장기 배전계획의배전계획의 경제성경제성 검토검토 7.1.3

7.1.3 중장기중장기 배전계획의배전계획의 경제성경제성 검토검토

최근에는 전력품질에 관한 질적 문제도 따 관한 질적 문제도 따 지므로, 신뢰도 전력 품질 향상을 목표로 한 배전계획이 매우 중요!!

중요!!

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7 2

7 2 공급신뢰도공급신뢰도 향상을향상을 위한위한 배전설비배전설비 투자계획투자계획 (1)(1)

최근의 상황

7.2

7.2 공급신뢰도공급신뢰도 향상을향상을 위한위한 배전설비배전설비 투자계획투자계획 (1)(1)

양적인 측면 기준으로 투자 Î 비용은 축소,

Î 한정된 비용을 이용하여 최적 공급신뢰 도 유지가 목표 유지가 목

Î 현존 배전설비의 효율성 극대화!!

해외의 배전설비 투자 계획

체계적인 관리를 통해 전력계통의 설비투자를 시행하는 회사

(뉴질랜드) Orion Electric

h

송전+배전 망을 소유한 전력회사

h

1994년부터 전력계통의 설비 관리를 통한 설비투자계획을 수립함

h

평가과정: 전반적인 설비관리에 필요한 항목 및 기준 결정 Æ 기준

에 대한 서비스 목표를 정함 에 대한 서비스 목표를 정함

h

설비 관리에 필요한 항목: 신뢰도, 안전성, 환경적 의무사항, 경제적 이익 등

h

미래의 수요 예측 설비의 수명 관리 투자에 대한 재무 여건도 고려

h

미래의 수요 예측, 설비의 수명 관리, 투자에 대한 재무 여건도 고려

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7 2

해외의 배전설비 투자 계획

7.2

(미국) SRP(Salt River Project)

h

계통의 신뢰도 향상을 목적으로 GIS(Geographical Information System)기반으로 RAMS(Reliability and Asset Management System)을 구축, 운용 중

h

적용분야: 전주의 교체와 지중 케이블 보수에 적용

h

장점

h

장점

– (전주) 순차적으로 전주에 대한 설비투자가 가능 Æ 중복된 작업을 줄이고 유지보수비용 절감 효과가 큼

– (지중 케이블) 고객의 정전비용을 계산 Æ 정전비용과 케이블의 사 (지중 케이블) 고객의 정전비용을 계산 Æ 정전비용과 케이블의 사

고율, 투자에 대한 이득을 고려한 설비투자계획을 수립 가능

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7 2

우리나라의 배전설비 투자 계획

7.2

성능 지표를 근거로 계획되고 있음

성능 지표 3가지

h

1. 신뢰도 측면의 신뢰 측면의 고객당 정전 시간 객당 정전 시간

h

2. 전력 품질(Power Quality) 측면의 전압유지 및

h

3. 손실 감소

배전계통의 설비 투자는 크게 ‘배전선로 신설’과 ‘배전선로 보강’으로 나

배전계통의 설비 투자는 크게 ‘배전선로 신설’과 ‘배전선로 보강’으로 나 누어짐

_{배전선로 신설} _{배전선로 보강}

전력회사의 송변전시설 중기계획에 의

거, 계획됨 현재 배전계통의 운영여건, 상태를 기준

으로 설비보강 계획 수립

(내용) 신, 증설되는 변전소 내 주변압기 (내용) 기존 배전선로 전압강하, 선로 긍 (내용) 신, 증설되는 변전소 내 주변압기

에서 선로를 인출하여 기존선로와 연결 (내용) 기존 배전선로 전압강하, 선로 긍 장을 최적으로 유지하도록 보강

(목적) 부하의 흡수, 공급구역 조정, 배전

선로 과부하 해소 및 공급능력 확충 (목적) 공급신뢰도 및 공급능력을 향상,

기존 설비기반 강화

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7 2 2

7 2 2 배전선로배전선로

신설 신설에

에 대한대한 평가항목평가항목 및및 기준기준 7.2.2

7.2.2 배전선로배전선로

신설 신설에

에 대한대한 평가항목평가항목 및및 기준기준

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7 2 2

7 2 2 배전선로배전선로

보강 보강에

배전선로 보강의 목적

7.2.2

7.2.2 배전선로배전선로

보강 보강에

배전선로의 전압강하, 선로 긍장 등을 최적상태로 유지함으로써 공급신 뢰도와 공급능력을 향상

배전설비 기반을 강화, 고장 발생 시 건전구간을 타 선로로 절환하여 정 전구간을 최소화 하고, 동시에 공급신뢰도 향상

설비투자 평가항목

h

사업소의 계통 운영 여건

h

사업소의 계통 운영 여건

h

사업대상 선로의 관리 현황 평가

사업 특성 별 평가항목

h

5개 단위 공사로 구분

h

5개 단위 공사로 구분

– 1) 과부하선로 해소 공사

– 2) 전압강하 초과선로 해소공사 – 3) 부하전환능력 보강 공사 – 4) 취약설비 보강 공사

– 5) 부하 불평형 해소 공사 ) 부하 불평형 해 공사

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7 2 2

7 2 2 설비투자설비투자 평가평가 기준기준 –– (1)(1) 7.2.2

7.2.2 설비투자설비투자 평가평가 기준기준 –– (1)(1)

평가항목 가중치 평가기준 참고 자료

1순위 1 0 2순위 0 8 3순위이 사업소 투자심의회에서 정한 계통운영여건

(40)

투자우선순위 30 1순위:1.0, 2순위:0.8, 3순위이

하 : 0.6 -사업소 투자심의회에서 정한 우선순위

설비규모 10 50km초과=1.0, 50km이하=0.8

40km이하=0.6, 30km이하=0.4 -해당사업소 D/L 평균 고압연 장

이하 이하

사업대상선로

관리등급 5 1등급=1.0, 2등급=0.9 ,3등급

4등급=0.6, 5등급=0.5=0.7 -선로별 관리등급 설정자료

선로 관리 현황 평가

사업대상선로

오손등급 5 D등급=1.0, C등급=0.9,

B등급=0.7, A등급=0.5 -선로별 오손등급 설정자료 사업대상선로

연계력 5 미연계:1.0, 1연계:0.9,

2연계:0.7, 3연계:0.5 -연계선로 현황 및 해당선로 현황 평가 운전실적

(30)항목 부하증가율 5

8%이상=1.0, 7%이상=0.9, 6%

이상=0.8

5%이상=0.7, 4%이상=0.6, 3%이상=0.5

-장기수요예측, 사업소 예측치 이상

대상선로고장실적

일시 5 4건이상=1.0, 3건이상=0.8

2건이상=0.7, 1건이상=0.6 -2년간 일시고장 건수 보고실적

순간 5 6건이상=1.0, 5건이상=0.8

4건이상 0 7 3건이상 0 6 -2년간 순간고장 건수 보 실적

간 5 4건이상=0.7, 3건이상=0.6 보고실적

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7 2 2

7 2 2 설비투자설비투자 평가평가 기준기준 –– (2)(2) 7.2.2

7.2.2 설비투자설비투자 평가평가 기준기준 –– (2)(2)

평가항목 가중치 평가기준 참고 자료

과부하선 1 2이상 1 0 1 1이상 0 9 해당선로 최대부하

과부하선로 해소 과부하계수 30 1.2이상 = 1.0, 1.1이상 = 0.9

1.0이상 = 0.8, 0.9이상 = 0.7 -해당선로 최대부하 실적

전압강하 전압강하율 20 15%이상 = 1.0, 13%이상 = 0.9

11%이상 = 0.8, 9%이상 = 0.7 -해당선로 전압강하 전압강하 계산자료

초과선로해소

11%이상 0.8, 9%이상 0.7 계산자료

부하분포형태 10 말단집중분포 =1.0, 선로분산분포 전원집중분포 = 0.5=0.7

-회선별 단선도, 전산 자료

사업특성평가

(30) 부하전환 능력보강

배전선로 부하 전환률(미전환

/최대) 20 0.8이상=1.0, 0.7이상 = 0.9

0.6이상 = 0.8, 0.5이상 = 0.7 -회선별 단선도, 최대 부하실적

변전소 주변압 0 8이상 1 0 0 7이상 0 9 보강 변전소 주변압

기 부하전환률

(미전환/최대) 10 0.8이상=1.0, 0.7이상 = 0.9

0.6이상 = 0.8, 0.5이상 = 0.7 -변전설비 운전실적 취약설비보강 선로경과지 30 산악, 침수=1.0, 야산=0.8

도로변=0 6 논 밭=0 5 -고압선로 계통도, 경 과도

보강 도로변=0.6, 논, 밭=0.5 과도

부하불평형 해소 부하불평형율 30 30%이상 = 1.0, 25%이상 = 0.9

20%이상 = 0.7, 15%이상 = 0.5 -배전선로 운전실적, 단상선로 부하

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7 2 2

7 2 2 지중배전선지중배전선

보강 보강을

을 위한위한 평가기준평가기준 및및 항목항목 (1)(1)

지중배전선 계통보강에 대한 평가기준 및 항목

7.2.2

7.2.2 지중배전선지중배전선

보강 보강을

지중배전선로에 대한 지역적 우선순위

①

1순위

– 회선증설 계획은 있으나, 가공선로 구성이 불가능한 지역 회선증설 계획은 있 나 가공선 구성이 불가능한 지역 – 가공선로 유지보수가 곤란한 지역

– 자연재해 상습지역

– 국가정책상 지중화 요구지역 국가정책상 지중화 요구지역

②

2순위

– 지중화 사업에 대한 지방자치단체의 지원이 있는 지역

③

3순위

③

3순위

– 지방자치단체의 도시미관 개선사업 지역 – 상가 및 아파트단지 주변 지역

– 지방문화행사 거리 조성지역

– 도시계획사업과 병행 공사지역

– 기타 지중화 사업이 필요한 지역 기타 지중화 사업이 필요한 지역

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7 2 2

7 2 2 지중배전선지중배전선

보강 보강을

지중화 배전선로 설비투자 평가항목 및 기준 (표 7-4)

7.2.2

7.2.2 지중배전선지중배전선

보강 보강을

평가항목 가중치 적용률 참고 자료

사용년수 ³⁰ ^{사용연수/30} - 사용년수에 따라 계산

3건 이상 : 1 0 - 보강대상 구간에서 발생한 최근 3년간 고장 건

고장 이력 ³⁰ 3건 이상 : 1.0 2건 이상 : 0.7 1건 이상 : 0.4

보강대상 구간에서 발생한 최근 3년간 고장 건 수- 외부사고, 타 사고 파급 등은 제외

진단 결과 ¹⁰ 3상 불량 : 1.0

2상 불량 0 8 공급지역의 중요도에 따라 예산 차등 배분

진단 결과 ¹⁰ 2상 불량 : 0.8

1상 불량 : 0.6 - 공급지역의 중요도에 따라 예산 차등 배분

지역 특성 ¹⁰

도심번화가 : 1.0

도심상업지 : 0.8 - 공급지역의 중요도에 따라 예산 차등 배분

지역 특성 ¹⁰ 주 택 가 : 0.6 야외 지역 : 0.4

공급지역의 중요도에 따라 예산 차등 배분

투자비 절감 ¹⁰ 30[%] 이상 : 1.0

20[%] 이상 : 0.8 - 투자비 절감율[%] = 병행공사시 절감액/별도공 사시 소요예산

투자비 절감

10[%] 이상 : 0.6 사시 소요예산 사업소 우선순

위 ¹⁰

1순위 : 1.0 2순위 : 0.8

3순위 : 0.6 - 사업소 투자심의회에서 결정한 우선순위

순위

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7 2 2

7 2 2 배전설비배전설비 투자계획의투자계획의 우선순위우선순위 결정결정 (1)(1)

배전설비 투자계획의 우선순위 결정

7.2.2

7.2.2 배전설비배전설비 투자계획의투자계획의 우선순위우선순위 결정결정 (1)(1)

취약설비 보강공사를 한다고 가정

h

A공사 : A선로의 취약경과자 변경공사

h

B공사 : B선로에 대한 취약선로 보강공사 공사 선 에 대한 취약선 강공사

평가항목에 따라 다음과 같은 평가치 산정 (표 7-5)

계통운영여건 사업대상선로

선로 선로경과 사업소 지

투자우선순위 D/L 평균

고압연장 관리

등급 오손

등급 연계

력 부하증가 율

일시고장건수(99- 00)

순간고장건 수(99-00) 1등 C등 1연

A공사 3순위 50km이하 1등

급 C등

급 1연

계 8%이상 4건 6건 야산

B공사 3순위 40km이하 1등

급 C등

급 2연

계 8%이상 4건 4건 도로

변

급 급 계 변

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7 2 2

7 2 2 배전설비배전설비 투자계획의투자계획의 우선순위우선순위 결정결정 (2)(2)

취약설비 보강공사를 한다고 가정

h

A공사 A선로의 취약경과자 변경공사

7.2.2

7.2.2 배전설비배전설비 투자계획의투자계획의 우선순위우선순위 결정결정 (2)(2)

h

A공사 : A선로의 취약경과자 변경공사

h

B공사 : B선로에 대한 취약선로 보강공사

투자 우선순위 결정 (표 7-6) – 각 공사의 효과를 정량화 함

h

‘A’공사가 우선순위가 더 높음!! (A공사 > B공사)

계통운영여건 사업대상선로

선로경과지 총 계

우선 순위 투자우선사업소

순위(30)

D/L 평 고압연균

장

관리등급

(5)

오손등급

(5)

연계력

(5)

부하증가 율(5)

일시고장2년간 건수(5)

순간고장2년간

건수(5) (30) (30) 장

(10) (5) (5) (5) (5) (5) (5)

A공사 18 8 5 4.5 4.5 5 5 5 24 79 1

B공사 18 6 5 4.5 3.5 5 5 4 18 69 2

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7 2 3

7 2 3 우리나라의우리나라의 배전계획시스템배전계획시스템 (1)(1)

우리나라의 배전계획 시스템

7.2.3

7.2.3 우리나라의우리나라의 배전계획시스템배전계획시스템 (1)(1)

배전계획 시스템의 개발

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1998년 9월이 후 2년간 한국전력공사 전력연구원 개발

h

한국형 한국형 배전계획시스템(DISPLAN: Distribution PLANning System) 배전계획시 템( g y )

DISPLAN의 특징

h

우리나라 전력회사 배전계통 운영방식 및 관련 시스템과의 연계에 목적을 두고 개발!!

목적을 두고 개발!!

h

Window환경의 업무용 PC기반 운영

h

설계자 사용편의에 최우선 목표로 개발

h

NCIS, NDIS, 변전소 최대부하관리 시스템, 부하예측시스템과 연계

h

사용분야

– 배전계통 모델링 배전계통 델링 – 배전계통 부하 예측

– 중장기 배전계획 수립 시 simulation 과정

(28)

7 2 3

DISPLAN의 기능

①

중장기 배전용 변전소 계획

7.2.3

7.2.3 우리나라의우리나라의 배전계획시스템배전계획시스템 (2) (2)

①

중장기 배전용 변전소 계획

– 배전용 변전소의 최적 건설위치 선정

– 배전용 변전소의 신 증설시기 및 신 증설용량 – 변전소 별 최적 공급구역

②

배전선로 회선계획

– 중장기 변전소 인출개소 회선 수 결정 중장기 변전소 인출개소 회선 수 결정 – 수개의 후보경과지중 최적의 경과지 선정 – 연도별 회선 수 확충계획 수립

말단지점의 전압강하 및 배전계통의 손실 – 말단지점의 전압강하 및 배전계통의 손실 – 대규모 수용 공급 시 공급방안 평가자료 제공

③

부하예측

– 예측된 자료를 토대로 연도별 부하밀도 지도작성

④

해석결과의 그래픽 출력

– 모든 결과를 Color Printer를 이용 그래픽 출력 결과를 를 이용 래픽 력

(29)

7 2 3

DISPLAN의 초기화면

7.2.3

7.2.3 우리나라의우리나라의 배전계획시스템배전계획시스템 (3)(3)

그림 7-4 DISPLAN의 기본 계통도 화면 림 의 기본 계통 화면

(30)

7 3

7 3 정보기술정보기술 기반의기반의 배전계획배전계획

정보기술(IT) 기반 배전계획의

7.3

7.3 정보기술정보기술 기반의기반의 배전계획배전계획

중요성

방대한 양의 데이터 처리가 필요

h

배전계통 정보, 비용요소, 방법

h

배전계통 정보, 비용요소, 방법

복잡한 계산이 요구

h

배전계통 구성의 최적화 작업

h 컴퓨터 및 정보기술의 활용이 필 h 컴퓨터 및 정보기술의 활용이 필

수적

h

제7장 배전계획

최신 배전 시스템 공학