ET-01 Maskinlæringsbasert feilklassifisering i fremtidens kraftnett

Motivasjon og relevans

Storstilt elektrifisering av samfunnet er en viktig forutsetning for å få til det grønne skiftet. Omformere basert på kraftelektronikk er en nøkkelteknologi for effektiv styring og omforming av elektrisitet, spesielt i forbindelse med vindparker og elektrifisert transport.

På grunn av dette vil andelen ny kraftelektronikk i energisystemet øke i årene fremover. Kraftelektronikkomformere gir opphav til svært raske spenningsendringer sammenlignet med konvensjonell 50-Hz vekselspenning (AC). Dette gir økte påkjenninger for komponentene som er koblet til kraftelektronikken, og kan føre til nye feilmekanismer og økt feilsannsynlighet. For å muliggjøre elektrifisering og samtidig ivareta høy leveringspålitelighet er det behov for å kunne detektere, klassifisere og predikere nye feil som kan oppstå som følge av økt bruk av raske kraftelektronikkomformere.

Bakgrunn

Økt integrasjon av fornybar energiproduksjon og elektrifisering av transport- og industrisektoren er kun mulig med mer bruk kraftelektronikkomformere i energisystemet. Ulempen er at de gir opphav til vesentlig raskere spenningsendringer enn det de øvrige kraftkomponentene er laget for. I tillegg introduseres det raskere og enda mer effektive omformere basert på silisiumkarbid (SiC)-teknologi. Disse har enda høyere svitsjehastighet og spenninger som introduserer økte og nye påkjenninger i kraftkomponentene. Slike påkjenninger initierer nye, og akselererer eksisterende, feilmekanismer i det elektriske isolasjonssystemet til kraftkomponentene. Dette resulterer i mer alvorlig aldring og degradering av materialer og komponenter. Erfaringen og kunnskapen som er bygget på konvensjonell teknologi og påkjenninger under konvensjonell 50 Hz AC spenninger er ikke alltid relevant. Det kreves derfor nye og mer komplekse modeller og analysemetoder for å karakterisere, forstå og forutsi effekten av raskere kraftelektronikk på kraftkomponenter.

For å få på plass denne kunnskapen er det etablert et større forskningsprosjekt i samarbeid med industrien; Impact of switched voltage waveforms on power components and grids – SwoP. Prosjektet vil videre undersøke akselerasjonen av degradering, og initiering av nye feilmekanismer, som vil oppstå på grunn av raske omformere. Økt kompetanse vil sikre effektiv og pålitelig elektrifisering gjennom implementering av raske omformere. En viktig del av denne forskningen er å kunne prosessere og klassifisere feil basert på måling av elektriske delutladninger (partial discharge, PD) – som er en viktig metode for tilstandskontroll av elektriske komponenter. Sommerjobben er knyttet til utfordringen med å klassifisere feil basert på PD-målinger.

Oppgave

Sommerforskeren skal jobbe med å kjenne igjen og klassifisere feil og defekter som gir PD med påfølgende degradering i utvalgte kraftkomponenter eller modellsystemer, f.eks. motorer/generatorer eller transformatorer. Ulike defekter har forskjellig respons og målbare parametere fra PD, som kan benyttes til å kjenne igjen feil og skille dem fra elektrisk støy.

Oppgaven består i å:

• Sette seg inn i maskinlæringsbiblioteker slik som TensorFlow og PyTorch.
• Lage og optimalisere maskinlæringsmodeller for feilklassifisering og støyfjerning og utføre tester for å evaluere hvor godt de fungerer.
• Skrive rapport

Oppgaven er knyttet til prosjektet “Impact of switched voltage waveforms on power components and grids – SwoP" ved SINTEF Energi.

Forutsetninger

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

• Programmering (fortrinnsvis Python)
• Bruk av maskinlæringsbiblioteker slik som TensorFlow og PyTorch
• Grunnleggende kunnskap om signalanalyse og kretsteknikk/-analyse

Hovedveileder Camilla Espedal

Medveileder Espen Eberg

Slik søker du:

Søknad, CV og karakterutskrifter lastes opp der du søker.

Hos SINTEF Energi kan du søke på opptil tre sommerjobber. Om du søker på flere sommerjobber sender du en samlet søknad. Jobbnummer for de ønskede jobbene legges som overskrift i søknadsteksten i prioritert rekkefølge (f.eks GT-01, TE-04 ...). Vi gjør oppmerksom på at søkere kan vurderes for andre sommerjobber enn de har søkt på.

Stillingene fylles fortløpende. Vi anbefaler deg derfor å søke tidlig.

Søk her

Søknadsfrist er 5. november kl 23.59. 

Se alle sommerjobber i SINTEF Energi