상수관망의 신뢰도 산정을 위한 Segment 기반의 Minimum Cutset 방법

Abstract

본 연구에서는 실제 대형 상수관망에서 보다 효율적이면서도 정확한 신뢰도를 추정할 수 있는 segment를 기반으로 한 minimum cutset 방법을 제안하였다. 기존의 상수관망에서 minimum outset을 기반으로 한 모형은 상수관을 minimum outset의 최소단위로 다루어 상수관 파괴에 따른 피해영역을 과소산정할 수 있는 문제점을 가지고 있다. 그러나 제안된 신뢰도 추정 모형은 기존 신뢰도 추정 모형과 달리, 상수관 파괴에 따른 피해영역을 현실적으로 추정하기 위하여 segment와 unintended isolation, 그리고 수리학적 피해인 압력저하영역을 도입하였다. 또한 minimum cutset 방법에서 정의될 수 있는 minimum cutset을 상수관망 내 일부 절점의 비정상 상태를 야기하는 segment 1개로 정의하였으며 정의된 minimum outset의 동시파괴조합의 확률을 고려하기 위하여 success mode approach를 적용하였다. 제안된 모형은 제수밸브의 위치와 수를 고려하여 상수관 파괴에 따른 피해영역을 추정하며, 실제 대형 상수관망인 Chester Water Authority에 적용한 결과, 기존 신뢰도 추정 모형과 비교할 때 보다 실제적인 피해영역의 추정과 이에 따른 신뢰도의 추정이 가능하였다. In this study, a methodology which is based on segments and minimum outsets to estimate the reliability of a real water distribution system efficiently and accurately is suggested. The current reliability assessment models based on minimum cutset consider a pipe as only area impacted by a pipe failure which incurs underestimation of pipe failure impact. In contrary, the suggested methodology adopts "segment" and "unintended isolation" with the hydraulic pressure failure area to define the actual service interruption area in a water distribution system due to a pipe failure, which is different from the Previous reliability estimating methodologies. In addition, a minimum cutset is defined as a single segment incurring abnormal operating conditions and the success mode approach is used to account for the probability of multiple failure combinations of minimum outsets. The model considers numbers and locations of on-off valves when the service interruption area is defined. Once the methodology is applied to a real water distribution system, it is possible to define actual service interruption areas and using the defined areas, the reliability of the water distribution system is estimated reliably, compared with the previous reliability assessment methodologies.