Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Mönsterigenkänning och trendanalys i elnät: Prognostisering av elkvalitet samt effektuttag inom industrin
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Electronics.
2019 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Pattern recognition and trend analysis in electric power grid : Forecast of power quality and power consumption in industry (English)
Abstract [sv]

Intresset för elkvalitet har ökat då elektrisk utrustning, såsom omriktare, numera ger upphov till mer störningar. Elektrisk utrustning har också blivit mer känslig mot störningar samtidigt som industrier har blivit mindre toleranta mot produktionsstörningar. Traditionellt har felhantering i elnät skett när problemet redan uppstått och utgått från historiska data. Metrum har dock genom sin applikation PQ4Cast introducerat mönsterigenkänning för att prognosticera elkvalitetsparametrar samt aktiv effekt och i och med det bidra till ett proaktivt underhåll. Applikationen skapar en prognos för kommande vecka utifrån data för de senaste veckorna, under utveckling är även en funktion för trendanalys av bland annat effektförbrukning och spänningsnivå.

Syftet med implementeringen av PQ4Cast är att få en högre tillgänglighet och minimera kostnader för underhåll och oplanerade avbrott. Ett andra syfte är att skapa ökad kontroll över variationer i effektuttag. Målet med detta examensarbete är att avgöra vilka avvikelser som är viktiga för Sandvik att ha kontroll över, ta fram metoder för att utvärdera applikationens funktionalitet samt ge underlag till hur prognoser från applikationen bör hanteras. Utöver det ska även nyttan med funktionen för trendanalys avgöras.

Sandvik ser störst nytta med att få kontroll över framtida värden för aktiv effekt, reaktiv effekt samt variationer i spänningens effektivvärde. Av dessa borde variationer i aktiv samt reaktiv effekt vara mest lämpad för PQ4Cast att identifiera. För undersökning av överensstämmelse mellan prognos och verkligt utfall rekommenderas användning av korrelationskoefficient, determinationskoefficient samt signifikansnivå på fem procent. Användning av MAPE, Mean Absolute Percentage Error, rekommenderas också att användas för att kvantifiera prognosfelet. Vid god överensstämmelse rekommenderas prognoserna för aktiv effekt från PQ4Cast användas för veckoprognos till elhandelsbolaget Statkraft i kombination med temperaturprognos samt prognos över produktion kommande veckan.

Trendanalysfunktionen visar ett medelfel med några procent för den aktiva effekten. Ytterligare undersökningar av funktionen rekommenderas och vid god överensstämmelse rekommenderas denna användas som grund för prognoser som ges till Statkraft samt används som grund för nytt effektavtal med Vattenfall i kombination med produktionsprognos. För analys av trend för spänningens effektivvärde är avvikelsen från prognosvärdet endast några tiondels procent och här rekommenderas fortsatta undersökningar och då specifikt vid del i nätet där installation av solcellsanläggning planeras.

Applikationen PQ4Cast samt trendanalysfunktionen förväntas kunna leda till ekonomiska fördelar i form av minskade kostnader för inköp av el samt minskade elnätsavgifter och även betydande besparingar om störningar som kan leda till avbrott kan upptäckas i tid och avstyras. Kortvariga störningar, såsom spänningsdippar, är dock svåra för PQ4Cast att upptäcka i dagsläget.

Abstract [en]

Interest in power quality has increased as electrical equipment, such as inverters, nowadays emits more disturbances. Electrical equipment has also become less tolerant to disturbances, while industries have become less tolerant to disturbances in the production. Traditionally, fault diagnosis and handling have been performed when the fault has already arisen and has been based on historical data. Through its application PQ4Cast, Metrum have introduced pattern recognition to forecast power quality parameters and active power, and thereby contribute to proactive maintenance. The application creates a forecast for the coming week based on data for the last few weeks. Under development is also a function for trend analysis of, among other things, power consumption and voltage level.

The objective with the implementation of PQ4Cast is to achieve higher availability and minimize costs for maintenance and unplanned interruptions. A second objective is to increase the control over variations in power consumption. The aim of this thesis is to determine which deviations are important for Sandvik, develop methods for evaluating the application’s functionality and provide a basis for how forecasts from the application should be managed. The aim is also to determine the usefulness of the trend analysis function.

For Sandvik, the greatest benefit is seen in gaining control over future values for active power, reactive power and variations in the RMS value of the voltage. Of these, variations in active and reactive power should be most suitable for PQ4Cast to identify. For examination of the conformity between prognosis and actual outcome, the use of correlation coefficient, determination coefficient and significance level of five percent is recommended. Use of MAPE, Mean Absolute Percentage Error, is also recommended to quantify the forecast error. In the event of good conformity, the forecasts for active power from PQ4Cast are recommended for weekly forecasts to the electricity trading company, Statkraft, in combination with temperature forecasts and forecasts of production following week.

The trend analysis function shows MAPE at a few percent for the active effect. Further investigations of the function are recommended and in case of good conformity, the prognosis is recommended as the basis for forecasts given to Statkraft and as the basis for new power agreements with Vattenfall in combination with production forecast. For analysis of the trend for the voltage's RMS value, the deviation from the forecasted value is only a few tenths of a percentage. Here further studies are recommended and then specifically at area in the grid where installation of solar power is planned.

The application PQ4Cast and the trend analysis function are expected to lead to economic benefits, such as reduced costs for purchase of electricity, reduced electricity grid charges and significant savings if disturbances that may lead to interruptions can be detected and prevented. Disturbances of short duration, such as voltage dips, are however hard to detect with the current setup of the application.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 57
Keywords [en]
Artificial intelligence, Pattern recognition, Forecasting, Proactive maintenance, Trend analysis
Keywords [sv]
Artificiell intelligens, Mönsterigenkänning, Prognostisering, Proaktivt underhåll, Trendanalys
National Category
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-159799OAI: oai:DiVA.org:umu-159799DiVA, id: diva2:1321398
External cooperation
Sandvik
Subject / course
Elektronik
Educational program
Högskoleingenjörsprogrammet i Elkraftteknik - nätbaserat
Presentation
MA121, Umeå university, Umeå (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-06-20 Created: 2019-06-07 Last updated: 2019-06-20Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Mönsterigenkänning och trendanalys i elnät(1878 kB)31 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1878 kBChecksum SHA-512
00045cf15bffdbd83d2a468cfd6096dc8be88ab6f5e267c106495f938c9a943a52eef946603ca6d6cc7368ec767e84925472904312e354cf7e2bf609af6313f3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Applied Physics and Electronics
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 31 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 113 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf