VulPro - Prognosering av risiko og sårbarheit for anleggsforvaltning og nettutvikling

For å utnytte og forvalte komponentene på en god måte trenger kraftsystemplanleggere bedre informasjon om den faktiske risikoeksponeringen i kraftsystemet med hensyn på leveringspålitelighet og hvordan den påvirkes av ulike faktorer. Den tekniske tilstanden til kraftsystemkomponentene er et viktig eksempel på en faktor som påvirker risiko.

I kompetanseprosjektet VulPro (Prognosering av risiko og sårbarhet for anleggsforvaltning og nettutvikling) har SINTEF Energi samarbeidet med NTNU, Statnett, Landsnet og NVE for å gi kraftsystemplanleggere ny kunnskap, metoder og verktøy for å fange opp sammenhengen mellom teknisk tilstand og leveringspålitelighet.

Kraftsystemplanlegging handler både om langsiktig nettutvikling og anleggsforvaltning. Eksempler på beslutninger innen nettutvikling er når og hvor nettet skal forsterkes eller bygges ut, mens anleggsforvaltning handler om eksisterende anlegg og beslutninger som når krafttransformatorer skal fornyes eller vedlikeholdes.

Tradisjonelt sett fokuserer anleggsforvaltning på den enkelte komponent (venstre side av figuren nedenfor), f.eks. en transformator, og vurderer risiko med hensyn til den tekniske tilstanden til komponenten. Men her tas det ikke fullt ut hensyn til plasseringen i systemet og hvor viktig komponenten er for leveringspåliteligheten i systemet som helhet. Analyser for langsiktig nettutvikling tar derimot gjerne et større systemperspektiv (høyre side av figuren nedenfor), men tar ikke fullt ut hensyn til tilstanden til komponenter og hvordan dette påvirker sannsynlighet for feil – og dermed risikoen når det gjelder leveringspålitelighet. VulPro har bidratt til å bygge bro mellom de enkelte komponentene og kraftsystemet i analyser av leveringspåliteligheten.

I prosjektet har vi utviklet metodikk for å estimere risiko med hensyn til leveringspålitelighet og hvordan denne risikoen kan utvikle seg over de neste årene og tiårene. Se dette blogginnlegget for et populærvitenskapelig sammendrag av hovedresultatene og konklusjonene fra prosjektet. Prosjektresultatene er også oppsummert i denne samlingen av énsider-sammendrag:

1. Summary of the results from the VulPro project
2. The impact of the technical condition of power transformers on the reliability of supply
3. Risk based asset management strategies
4. The combined impact of mid-term asset management and system development on reliability of supply
5. Modelling the outage duration of power transformers
6. Simulating rare interruption events in reliability of supply analysis
7. Capturing the relationship between component condition and power system reliability – transformers vs. circuit breakers
8. The impact of high-voltage circuit breaker condition on power system reliability

Blogginnlegg:

• "Sammenhengen mellom teknisk tilstand og leveringspålitelighet i kraftsystemet", I.B. Sperstad, E.S. Kiel og I. Bjerkebekk, #SINTEFblogg, 2024
• “Når bør jeg skifte ut en gammel transformator? ”, J. Foros, I. B. Sperstad, #SINTEFblogg, 2022.
• “Hvordan påvirker teknisk tilstand til transformatorer leveringspåliteligheten?” H. Toftaker, #SINTEFblogg, 2023.

Webinar:

• “Risiko, nett-utnytting og samanhengen mellom komponenttilstand og leveringspålitelegheit – resultat frå KSP-prosjektet VulPro”, Iver Bakken Sperstad, Ivar Bjerkebæk, Erlend Sandø Kiel, CINELDI-webinar, SINTEF, 2024.

Kode:

• Modell for å estimere utetider for transformatorer

Konferanse- og journal-artikler:

• “Accounting for uncertainties due to high-impact low-probability events in power system development”, I. B. Sperstad, G. H. Kjølle, E. Ø. Norum, Electric Power Systems Research, vol. 193, p. 107015, 2021.
• “Accounting for component condition and preventive retirement in power system reliability analyses”, H. Toftaker, J. Foros, I. B. Sperstad, IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 17, no. 9, 2023.
• “Integrating component condition in long-term power system reliability analysis”, H. Toftaker, I. B. Sperstad, in Proceedings of the 32nd European Safety and Reliability Conference (ESREL 2022), Dublin, 2022.
• “Health index calculation using failure modes, effects, and criticality analysis for high-voltage circuit breakers”, J. A.  Grant, I. B. Sperstad, J. Foros, V. V. Vadlamudi, in Proceedings of the 33rd European Safety and Reliability Conference (ESREL 2023), Southampton, 2023.
• “A transformer outage duration model with application to asset management decision support”, E. S. Kiel, M. D. Catrinu-Renstrøm, G. H. Kjølle, in Proceedings of the 33rd European Safety and Reliability Conference (ESREL 2023), Southampton, 2023.
• “A Monte Carlo sampling procedure for rare events applied to power system reliability analysis”, E. S. Kiel, G. H. Kjølle, in 2023 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT EUROPE), 2023.
• “Estimating uncertainty in reliability of supply analyses considering component condition”, H. Toftaker, I. B. Sperstad , G. Kjølle, in Proceedings of the 33rd European Safety and Reliability Conference (ESREL 2023), Southampton, 2023.
• “Reliability Assessment Combining Importance Resampling and the Cross Entropy Method”, I. Bjerkebæk, H. Toftaker, Electric Power Systems Research (presented at the 2024 Power Systems Computation Conference (PSCC2024), vol. 234, p. 110722, 2024.
• “High-Voltage Circuit Breaker Condition-Dependent Failure Rate with Covariates”, J. A. Grant, H. Toftaker, S. Perkin, I. B. Sperstad, V. V. Vadlamudi, presented at the 2024 Annual Reliability and Maintainability Symposium (RAMS2024), Albuquerque, 2024.
• “Simulating the Long Term Effect of Asset Management Strategies on Reliability of Supply”, I. Bjerkebæk, I. B. Sperstad, H. Toftaker, G. Kjølle, 2024, TechRxiv (pre-print).
• “The impact of high-voltage circuit breaker condition on power system reliability indices”, J. A. Grant, I. B. Sperstad, V. V. Vadlamudi, S. Perkin, E. S. Kiel, IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 18, no. 23, pp. 3980-3994, 2024

Masteroppgaver:

• “The Cross Entropy Algorithm Applied to Monte Carlo Simulation of Power System Reliability“, I. Bjerkebæk, Master thesis, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway, 2023.