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
Investigating the benefit of conditionmeasurements for critical componentsin power transmission systems
KTH, School of Electrical Engineering (EES), Electromagnetic Engineering. (RCAM)ORCID iD: 0000-0002-4108-3944
2013 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

This master thesis project has been conducted as a collaboration between Svenska Kraftnät and the Royal Institute of Technology.

 

High demands are being put on all components in a transmission system to be available for operation, making the allowed component down-time the limiting factor in the maintenance budget for Svenska Kraftnät and other transmission system operators. By conducting condition measurements that can be performed on-line, excessive down-times could be avoided in a step towards an as efficient maintenance strategy as possible. The approach of this thesis work has been to perform a case study for a population of transmission grid circuit breakers, creating a model of the CBs’ lifetime which has then been simulated with the aim of studying the benefit of periodic on-line condition measurements for power system components. The main potential benefit examined is the decrease in total downtime for the component population, in relation to the respective components’ criticality. The conclusions of this thesis project are summarized below.

-Replacing the periodic off-line preventive maintenance with on-line condition measurements for the most critical circuit breakers in a power transmission system, significantly diminishes the weighted overall down-time for all circuit breakers in the system.

- It is most preferable to use frequent intervals for condition measurements for a large part of the circuit breaker population.

- A maintenance strategy based on condition measurements is best motivated in cases where the randomness of circuit breaker condition deterioration is high, the failure rate is high, or condition measurements have low uncertainty, and least motivated in cases where the conditions are the opposite.

- Severe transient effects in average age of the component population may appear in response to any changes in maintenance strategy (or the lack of it), having a harsh impact for power system owners.

Abstract [sv]

Detta examensarbetes svenska sammanfattning vänder sig främst till personer på Svenska Kraftnät och på andra svenska elnätsföretag samt övriga aktörer inom branschen med intresse för frågor om underhållsstrategier. Examensarbetet har utförts i samarbete mellan Svenska Kraftnät och Kungliga Tekniska högskolan. Med de höga krav på tillgänglighet som ställs på komponenter i transmissionsnät idag är det viktigt att ha en så effektiv underhållsstrategi som möjligt. Av den anledningen är det intressant att undersöka nyttan av att styra en större del av underhållsresurserna till de mest kritiska komponenterna i nätet.

 

För Svenska Kraftnät utgörs den begränsande faktorn av tiden ur drift som tillåts på komponentnivå för förebyggande underhåll. Med tillståndsmätningar som kan utföras på komponenter i drift kan denna tid minskas.

 

Syftet med examensarbetet har varit att undersöka nyttan av regelbundna tillståndsmätningar som kan utföras i drift för kritiska komponenter i transmissionsnät. Den potentiella nyttan som huvudsakligen studerats är en minskad total tid ur drift för komponentpopulationen, i förhållande till komponenternas respektive viktighet.

 

Tillvägagångssättet som använts i undersökningen har varit att utföra en fallstudie för kraftbrytarna i ett transmissionsnät gällande tillståndsmätningar. En modell skapades för brytarnas levnad, som sedan simulerades i syftet att iaktta påverkan av:

-intervallet med vilket mätningar utförs på kritiska brytare,

- andelen av den totala mängden brytare som anses vara kritiska på den totala viktade tiden ur drift.

 

Genom att utföra en känslighetsanalys för resultaten av simuleringarna kunde vilka faktorer som är kritiska för beslutsfattande gällande regelbundna tillståndsmätningar identifieras. Rekommendationerna från projektet består i huvudsak av ett antal punkter som skulle behöva undersökas av nätoperatörer för att resultaten från studien ska vara fullt applicerbara.

 

Inledningsvis behöver de mest kritiska komponenterna i nätet identifieras för att klargöra var underhållsresurser bör riktas i första hand. För att sedan tillståndsmätningar ska bli aktuella behöver specifika mätmetoder och deras förmåga att återspegla komponenters tillstånd undersökas. Utöver dessa punkter är det även rimligt att undersöka om det är lämpligt att helt utesluta komponenter från förebyggande underhållsåtgärder som utförs ur drift. Följande slutsatser kunde nås inom ramen för examensarbetet, sammanfattade i punktform.

- Att ersätta det regelbundna förebyggande underhållet där komponenterna är ur drift med tillståndsmätningar som utförs i drift för de mest kritiska kraftbrytarna i ett transmissionsnät, kan den totala viktade tiden ur drift för alla brytare i systemet minskas markant.

-Exkluderas tiden ur drift för det förebyggande underhållet i den totala tiden ur drift för brytarna, framgår det att det är mest fördelaktigt att använda frekventa intervall mellan tillståndsmätningar för en stor andel av den totala mängden brytare, oavsett om resultaten viktas mot kriticiteten hos brytarna eller inte.

-En underhållsstrategi baserad på tillståndsmätningar är bäst motiverad för fall där slumpmässigheten hos degraderingen av brytartillståndet är hög, felfrekvensen är hög, tillståndsmätningarna har låg osäkerhet eller där tiden ur drift för avhjälpande underhållsåtgärder är hög i förhållande till förebyggande underhållsåtgärder.

-En underhållsstrategi baserad på tillståndsmätningar är mindre motiverad eller omotiverad för fall där slumpmässigheten av brytartillståndet är låg, felfrekvensen är låg eller där tillståndsmätningarna har hög osäkerhet.

- Påtagliga transienter i komponentpopulationens medelålder kan uppstå som följd av förändringar i underhållsstrategi (eller avsaknaden av förändring). Dessa transienter kan leda till haveritoppar, samt därmed även toppar för kostnaderna för avhjälpande underhåll, med stark påverkan för elnätsägare.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 117 p.
Series
EES Examensarbete / Master Thesis, XR-EE-ETK 2013:003
Series
XR-EE-ETK, 2013:003
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-124183OAI: oai:DiVA.org:kth-124183DiVA: diva2:633534
External cooperation
Svenska Kraftnät
Subject / course
Electric Power Systems
Educational program
Master of Science in Engineering - Electrical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-07-03 Created: 2013-06-27 Last updated: 2013-07-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3206 kB)117 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3206 kBChecksum SHA-512
409de860e82c3ed4fdf1ce43db8cc0eaf392fec94b179dbcdf73438dbc0f4660961bde269513dd41f6cf5d804a5fa2f83050551f136e59aa2851e56cce5de556
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Gunhardson, Johanna
By organisation
Electromagnetic Engineering
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 117 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: 301 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