Til hovedinnhold
Norsk English

EN-05 Simulering av pålitelighet i kraftsystemet

Monte Carlo simuleringsmodell for kraftsystempålitelighetsanalyse for bedre anleggsforvaltning av krafttransformatorer

Kontaktperson

Simulering av pålitelighet i kraftsystemet1

Motivasjon og relevans

I et kraftsystem som blir mer og mer komplekst trenger systemoperatør (f.eks. Statnett) og nettselskaper informasjon om risikoen i kraftsystemet med hensyn til forsyningssikkerhet og leveringspålitelighet. Dette er viktig for å ta gode beslutninger innen forvaltning av nettanlegg (for eksempel når de bør skifte ut en gammel transformator) og langsiktig nettplanlegging (for eksempel om de bør bygge en ny transmisjonslinje). Dersom for eksempel en transformator havarerer, kan den ta lang tid å erstatte, og i mellomtiden vil strømkundene i området oppleve økt risiko for strømbrudd.

En måte å få slik risiko-informasjon på er å utføre pålitelighetsanalyser av kraftsystemet. For å gjøre det tar systemoperatører i økende grad i bruk analyseverktøy basert på Monte Carlo simuleringer. Det innebærer at analysen tar hensyn til variabilitet og usikkerhet i bl.a. hvor ofte, når og hvor feil på kraftsystemkomponenter inntreffer. Analysemodellen simulerer hendelsesforløpet i kraftsystemet og konsekvensene med hensyn til forsyningssikkerhet etter feil. Blant utfordringene med slike simuleringsmodeller er at det kan kreve lang beregningstid å generere resultater med tilstrekkelig statistisk presisjon.

Bakgrunn

For å kunne gi bedre beslutningsunderlag i anleggsforvaltning og nettutvikling gjennomfører SINTEF Energi forskningsprosjektet VulPro i samarbeid med NTNU, Statnett, Landsnet og NVE. Prosjektet skal utvikle kunnskap og metoder for langsiktige risikoprognoser for leveringspåliteligheten i kraftsystemet som kan ta hensyn til 1) både tilstanden og plasseringen til kraftsystemkomponenter i nettet, 2) langsiktig utvikling og usikkerhet i teknisk tilstand, og 3) gjensidige avhengigheter mellom anleggsforvaltning og nettutvikling.

Metoder basert på Monte Carlo simulering er aktuelle for å løse forskningsutfordringene beskrevet ovenfor, men de må tilpasses problemstillingen og testes. En overordnet problemstilling i dette prosjektet er "gapet" som er mellom eksisterende pålitelighetsanalyser på komponentnivå og på kraftsystemnivå, som illustrert i figuren nedenfor: Førstnevnte fokuserer for eksempel på en enkel transformatorstasjon (en kraftsystemkomponent) men tar ikke hensyn til plasseringen i systemet og hvor viktig den er for leveringspåliteligheten (venstre side av figuren nedenfor). Analyser av leveringspålitelighet tar derimot gjerne et større system-perspektiv men tar ikke fullt ut hensyn tilstanden til komponenter og hvordan dette påvirker sannsynlighet for feil og dermed påliteligheten til kraftsystemet som helhet (høyre side av figuren nedenfor). Forskningen i prosjektet og i sommerjobben skal bidra til å lukke dette gapet og integrere komponentanalyser med kraftsystemanalyser.

Simulering av pålitelighet i kraftsystemet

Oppgave

Oppgavene i sommerjobben tar utgangspunkt i modeller og kode for pålitelighetsanalyse som er under utvikling ved SINTEF Energi og NTNU. Modellene implementeres i hovedsak som Python-kode. Kandidaten forventes å sette seg inn i hvordan modellen fungerer og bidra til å videreutvikle den. Kandidaten vil få en innføring i pålitelighetsanalyse og Monte Carlo simulering i løpet av sommerjobben og forventes ikke å ha kjennskap til dette på forhånd. Det er en fordel om arbeidet kan videreføres i en prosjekt- og masteroppgave.

Oppgaven består i å:

  • Sette seg inn i modeller og kode for pålitelighetsberegning for kraftsystemer og kraftsystemkomponenter
  • Implementere og teste varianter av Monte Carlo simulering med utgangspunkt i eksisterende modeller og kode. Målet er å undersøke teknikker for å estimere og forbedre presisjonen og redusere kjøretiden.
  • Teste ny funksjonalitet under utvikling i modellen, f.eks. for å hensynta at forskjellige transformatorer vil ha forskjellig utetid eller at de vedlikeholdes (forvaltes) forskjellig.
  • Forberede og analysere feilstatistikk og ev. tilstandsdata som inngangsdata for pålitelighetsberegningene. Dette kan inkludere data om kraftsystemkomponenter som f.eks. transformatorer, effektbrytere og kraftledninger.

Oppgaven knyttes til prosjektet "VulPro – Risk and vulnerability prognosis for power system development and asset management" ved SINTEF Energi.

Forutsetninger

Det er en fordel at sommerjobberen har kjennskap til (eller evne til å sette seg inn i):

  • Programmering (Python)
  • Pålitelighetsanalyse og stokastiske prosesser
  • Kraftsystemanalyse
  • Statistikk og dataanalyse

Det er ønskelig at arbeidet videreføres i en fordypningsprosjekt- og masteroppgave.

Medveiledere: Erlend Sandø Kiel og Iver Bakken Sperstad

Slik søker du

Søknad sendes til: 

Vi trenger søknadstekst, CV og karakterutskrifter samlet i ett pdf-dokument. Hos SINTEF Energi kan du søke på opptil 3 sommerjobber. Om du søker på flere jobber sender du en samlet søknad.

I tittel-/subjectfeltet skriver du navnet ditt og jobbnummeret på de sommerjobbene du søker på. Søker du på flere ber vi deg skrive jobbnumrene i prioritert rekkefølge (f.eks GT-01, TE-04 ...)

Søknadsfrist er 14. mars kl 23.59, aktuelle kandidater vil bli kontaktet fortløpende. Vi oppfordrer deg derfor til å søke tidlig.


Se alle sommerjobber i SINTEF Energi her.