Modellierung des typspezifischen Störungsaufkommens von Hochspannungs-Schaltgeräten

Federlein, Stefan; Schnettler, Armin

doi:30206

Modellierung des typspezifischen Störungsaufkommens von Hochspannungs-Schaltgeräten = Modelling the type specific failure occurrences of high voltage switching equipment

Federlein, Stefan (Author)

2010

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Stefan Federlein

ImpressumAachen : Mainz 2010

UmfangVIII, 161 S. : graph. Darst.

ISBN3-86130-678-6

ReiheAachener Beiträge zur Hochspannungstechnik ; 15

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Zsfassung in engl. und dt. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Schnettler, Armin (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-04-29

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-32459
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51753/files/3245.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Hochspannungstechnik (614210)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Instandhaltung (Genormte SW) ; Leistungsschalter (Genormte SW) ; Optimierung (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Störungsaufkommen (frei) ; failure occurrences (frei) ; circuit breaker (frei) ; maintenance (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Steigender Kostendruck durch regulatorische Vorgaben, Veränderungen in der Erzeugungsstruktur sowie alternde Betriebsmittel und stark dynamische Belastungen stellen die aktuellen Herausforderungen der Netzbetreiber dar. Die Minimierung der Gesamtkosten bei gleichzeitig hoher Versorgungsqualität ist das Ziel der Netzbetreiber. Ein entscheidender Aspekt in diesem Optimierungsprozess ist die bestmögliche Auslastung der Betriebsmittel. Umfangreiches Wissen über deren typspezifisches Verhalten bei gegebener Netzbelastung und Instandhaltungsaktivität ist eine wesentliche Voraussetzung hierfür. Die Modellierung des typspezifischen Störungsaufkommens von Hochspannungs-Leistungsschaltern ist Gegenstand dieser Arbeit. Aufbauend auf einer umfangreichen Datenbasis zum Schaden- und Störungsgeschehen sowie empirischen Erkenntnissen wird zunächst das altersabhängige Störungsaufkommen bei Ist-Instandhaltung modelliert und auf repräsentative Leistungsschalter-Typen angewendet. Es zeigt sich hierbei, dass die entwickelten typspezifischen Alterungsmodelle deutliche Vorteile gegenüber allgemeinen „Badewannen-Charakteristika“ aufweisen. Das entwickelte m2M-Modell (minor to Major failure) ermöglicht anschließend die Abbildung des Zusammenhangs zwischen Störungsaufkommen und Instandhaltungsaktivität. Dieses Modell beschreibt unter Verwendung eines wahrscheinlichkeitstheoretischen Ansatzes die Entwicklung eines Schadens zu einer späteren Störung (m2M). Dabei wird davon ausgegangen, dass die im Rahmen von Instandhaltungsmaßnahmen entdeckten Schäden durch einen virtuellen Verzug einer Instandhaltungsmaßnahme nicht behoben werden und sich somit in der Folgezeit zu einer Störung entwickeln können. Das aus einer reduzierten Instandhaltung resultierende Gesamtstörungsaufkommen ergibt sich dabei durch Überlagerung des Störungsgeschehens bei Ist-Instandhaltung mit den zusätzlichen prognostizierten Störungen als Folge einer veränderten Instandhaltungsstrategie. Dieser Modellierungsansatz ermöglicht damit eine Prognose eines betriebsmittelscharfen Störungsaufkommens bei modifizierter Instandhaltungsaktivität. Damit gelang es erstmals, typspezifische Prognosemodelle für das Störungsaufkommen von Hochspannungs-Leistungsschaltern zu entwickeln.

Increasing cost pressure due to regulatory guidelines, changing topology of electrical power generation as well as ageing of equipment and very volatile load flows are the main challenges for transmission and distribution system operators. Minimizing the total cost and providing a high security of supply at the same time is the aim of system operators. An efficient asset management will help to achieve theses aims. The optimal usage of equipment as well as determining their maximal lifetime are essential aspects in this optimisation process. One of the basic requirements is a comprehensive knowledge about equipments, their type specific behaviour as well as the impact of maintenance strategies on minor and major failure occurrences. Modelling the type specific failure occurrences of high voltage circuit breakers is the objective of this dissertation. First, based on a comprehensive database of minor and major failures as well as empiric findings, the failure model in case of current maintenance actions will be developed and applied on a representative population of circuit breakers. The new type specific ageing models show clear advantages over the general bath tub curve approach. The minor to major failure model (m2M) developed in this thesis, enables the mapping between maintenance actions and failure occurrences for the first time. Based on a probabilistic approach the model describes the progression from a minor to a major failure. Here it is presumed, that due to deferred maintenance, the minor failure which is normally discovered is not remedied and can subsequently progress to a major failure. The estimated failure occurrence after the normal maintenance interval is exceeded as a superposition of the previously calculated failure occurrence (current maintenance activities) with additional major failures which occur as a result of minor failures. This modelling approach allows a prognosis for type specific failure occurrences in case of modified maintenance actions. Comprehensive analysis on real maintenance data demonstrates the applicability of this approach for circuit breakers as well as for other equipments. Hence, type specific models to predict the failure occurrence of high voltage circuit breakers are available for the first time.

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