AIS CT의 수명주기 비용 절감: 상태 모니터링 기반 지능형 운영 및 유지보수 전략
I. 문제점 분석
전통적인 공기 단열 스위치 기어 (AIS) 전류 변환기 (CT) 운영은 세 가지 주요 과제에 직면해 있습니다:
- 잠재적 오류 감지 불가능: 73%의 CT 오류는 단자 과열이나 부분 방전으로 인해 발생하며, 기존 검사는 실시간으로 이를 포착하지 못합니다.
- 과도한 유지보수 비용: 고정된 계획 유지보수 주기 (매 5년마다)로 인해 30% 이상의 불필요한 유지보수 지출이 발생합니다.
- 대체 부품 대응 지연: 대체 부품 조달 리드 타임이 30일에 달하여 평균 정전 손실이 $18,000/시간에 이릅니다.
II. 핵심 기술적 해결책
**▶ 솔루션 1: 무선 온도 모니터링 + 부분 방전 (PD) 통합 진단 시스템**
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구성 요소 |
구현 포인트 |
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패시브 RFID 센서 |
고온 저항 (150°C) 센서가 CT 단자에 내장되어 있으며, 10초마다 (±0.5°C 정확도) 온도 데이터를 전송합니다. |
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지능형 진단 링크 |
온도가 85°C를 초과할 때 자동 적외선 열화상 스캔이 트리거되며, AI가 PD 핫스팟을 식별합니다 (감도 ≤2pC). |
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데이터 전송 |
LoRaWAN 무선 네트워크 + 엣지 컴퓨팅 게이트웨이, 데이터 반환 지연 시간 <200ms를 보장합니다. |
**▶ 솔루션 2: LSTM 수명 예측 모델
• 훈련 데이터: 10년 간의 역사적 O&M 데이터 (온도, PD, 부하율 등을 포함한 12개 차원).
• 예측 정확도: 검증 세트 MAE=6.8일 (95% CI ±7일).
• 유지보수 결정:** 수명 저하가 80%를 초과할 때 자동 알림이 트리거됩니다.
**▶ 솔루션 3: 모듈식 3D 프린팅 스파어 파츠 라이브러리**
III. 비용-효익 정량화
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지표 |
전통적 접근법 |
우리의 솔루션 |
최적화 |
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연간 O&M 비용 |
$42,000/대 |
$23,100/대 |
↓45% |
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계획 외 정전 빈도 |
2.3회/년 |
0.46회/년 |
↓80% |
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유지보수 주기 |
60개월 |
96개월 |
↑60% (연장) |
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평균 고장 복구 시간 |
720시간 |
76시간 |
↓89% |
IV. 구현 로드맵
- 단계 1 (0-6개월):
o 500개의 CT 온도 모니터링 노드 배포 (100% 커버리지).
o 역사적 데이터베이스 구축 (ISO 55000 표준화된 데이터). - 단계 2 (7-12개월):
o LSTM 모델 훈련 및 검증 (정확도 >92%).
o 지역 3D 프린팅 센터 설립 (200km 커버리지 반경). - 단계 3 (13개월 이상):
o 예측 유지보수 폐쇄 루프 시스템 구현 (AI 기반 작업 주문 자동화).
o 대체 부품 재고를 70% 감소 (안전 재고 ≤5개).
V. 위험 관리
• EMC: 센서는 IEC 60255-22에 따른 전자기적 호환성을 인증받았습니다.
• 모델 드리프트: 분기별 증분 훈련 (데이터 소멸 보상 알고리즘 적용).
• 재료 강도: 3D 프린팅 구성 요소는 DL/T 725-2023에 따른 형식 검사를 받았습니다.
결론: 이 솔루션은 "상태 인식 → 지능형 예측 → 신속한 대응" 폐쇄 루프 시스템을 구축하여 AIS CT O&M을 비용 중심에서 가치 창조 중심으로 변화시킵니다. 267%의 수명주기 ROI를 달성합니다.
참고: 110kV 이상의 전압 수준의 AIS 변전소에 대해 검증되었습니다. 전체 가용률을 99.998%로 증가시킵니다.
