Hur använder vi fel och avbrottsdata?

Hur använder vi fel och avbrottsdata? Jørn Heggset, jorn.heggset@sintef.no Nationell och nordisk driftshändelsesstatistik 19 oktober 2005 i Stockholm 1

OPAL-prosjektet Rapport: Bedre utnyttelse av feil- og avbruddsdata (november 2004, EBL-K 180-2004) Forfattere Jørn Heggset, Oddbjørn Gjerde (SINTEF) Rune K. Mork (Statnett) Jenny Edfast (SwedPower) Morten M. Jensen (DEFU) Matz Tapper (Svensk Energi) www.energy.sintef.no/prosjekt/opal 2

Anvendelse av feil- og avbruddsdata: Hva er problemet? Sterk fokus på leveringskvalitet Behov for å beregne avbruddskostnader forbundet med ulike alternativer og tiltak i nettet (kost/nytte) Feil- og avbruddsdata er nødvendig underlag: Viktig med god datakvalitet! De fleste utnytter datagrunnlaget for lite til tross for store ressurser og stort potensial Hvorfor? Tidkrevende Mangel på kompetanse Mange tenker for vanskelig. Utnytt lokale data og ta ut enkle rapporter som sier noe om feilutviklingen i ulike deler av nettet 3

Nye anvendelsesområder Analyser av levetidskostnader (LCC) Analyser av tiltak for bedre leveringskvalitet Fremskaffe tall for levetidsestimat (restlevetid, sviktsannsynlighet) Krav til leveringskvalitet (interne, myndigheter) Sammenligninger mellom nettselskap og over landegrenser Informasjon til kunder 4

Bedre utnyttelse av datagrunnlaget Sett av nok tid og ressurser Øk anvendelse av lokalt datagrunnlag Sørge for god nok kvalitet på registreringene Registrere de riktige forklaringsparametrene Hente ut og analysere relevant datagrunnlag som en del av en beslutningsprosess Krever kompetanse! Bevissthet om muligheter og begrensninger i datagrunnlaget Basiskunnskap om statistiske metoder Det økonomiske potensialet er stort! 5

Nye presentasjonsformer Utnyttelse av grafikk kart og nettskjema grafer og plott Bruk av utvalgskriterier/-nivå nettselskap (nätbolag) nettområder anleggsdeler 6

Bruk av kart 0,11 1,18 0,6 0,23 0,63 0,8 0,11 1,12 0,6 0,72 0,22 2,20 2,16 1,07 0,24 1,10 7

Kurver og diagrammer 8 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995

Utnyttelse av relevant informasjon om komponenter Dagens situasjon Mangelfull informasjon om komponentenes alder Mangelfull informasjon om komponenter som ikke har sviktet Statistikk på aggregert nivå Mangelfull inndeling i fabrikat, type, osv. Har behov for mer detaljert feilstatistikk for levetidsanalyser Løsning: Knytte sammen informasjon om feil, anleggsdata og evt. vedlikeholdsdata (på sikt). AnleggsID er nøkkelen! 9

Eksempel 1 Feilfrekvens på PEX-kabler av fabrikat A som funksjon av årgang Fejl på PEX-kabler af fabrikat A af forskellig årgang 10 23,5 9 8 7 Antal fejl pr. 100 km pr. år 6 5 4 3 2 1 0 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 Hva må registreres? Årgang Kabeltype og fabrikat Alder på komponentene Antall av ulike komponenter pr årgang 10

Eksempel 2 Havarifrekvens for transformatorer som funksjon av alder Geometrisk tilnærming 140 120 y = 9E-05x 3,543 R 2 = 0,866 100 80 60 40 20 Feilfrekvens pr 100 transf. 0-20 0 10 20 30 40 50 60 Alder (år) Hva må registreres? Alder på komponentene Antall av ulike komponenter pr aldersgruppe 11

Klassifisering av nettselskap/nettområder Hensikt: Generere statistikk for sammenlignbare områder Utvalgskriterier Spenningsnivå Nettstruktur (maske, radiell) Nettype (luftnett, kabelnett, blandet nett) Systemjording Klimaområde (usikkert om dette har noe for seg) 12

Eksempel 3 Feilfrekvens hos eget selskap og hos sammenlignbar selskapsgruppe 6,00 Fejlfrekvens i perioden 01.01.1993-31.12.2002 4,00 2,00 0,00 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 1993-2002 Selskab 1 2,40 2,48 2,56 2,24 2,40 3,20 1,60 2,56 2,48 2,24 0,00 2,40 Selskabsgruppe 1 2,40 2,56 3,20 3,36 3,20 3,60 2,40 4,00 4,08 3,60 0,00 3,20 Hva må registreres? Nøkkelinformasjon om ulike nettselskap for utvalg Antall av ulike komponenter 13

Eksempel 4 Feilfrekvens pga åska på 2 ulike komponenttyper Hva må registreres? Feilårsak (åska) Type komponent Antall av ulike komponenter Fejl pr. 100 stk. pr år 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 Driftsforstyrrelser pga. Åska 0,50 0,00 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 1993-2002 Ko mpo nent t yp e1 1,92 1,98 2,05 1,79 1,92 2,56 1,28 2,05 1,98 1,79 1,92 Ko mpo nent t yp e2 1,92 2,05 2,56 2,69 2,56 2,88 1,92 3,20 3,26 2,88 2,56 14

Utnyttelse av relevant informasjon om anleggsdeler Nettområde 1 (rammebetingelser x, y, z) 15

Tilgang til datagrunnlaget Dagens distribusjon av feildata Registrering av feildata Rapportering Publikasjon med ferdigdefinerte statistikker 16

Tilgang til datagrunnlaget Forslag til fremtidig distribusjon av feildata Egendefinerte statistikker Registrering av feildata Rapportering Database Egendefinerte statistikker Egendefinerte statistikker 17

Tilgang til datagrunnlaget Øke tilgjengelighet av feil- og avbruddsdata Øke bruk av statistikk i planleggingen Videreutvikling av metoder og registreringsrutiner Øke forståelse og utnyttelse Søke optimal drift-, vedlikehold- og investeringsstrategi 18

Muligheter ved fremtidens løsning Feilstatistikk basert på representativt datagrunnlag Sammenligninger med andre nettselskap Alternative fremstillinger Kobling mot anleggsdatabase Web-tilgang til databasen 19

Anbefalinger til videre arbeid Fortsette arbeid med kompetanseheving i alle ledd Videreutvikle retningslinjer og systemer Opprette en prosjektgruppe med de statistikkansvarlige fra hvert land Etablere nordisk database Gjøre nasjonal (og nordisk) database tilgjengelig for brukerne via web (med nødvendig anonymisering av data) Klassifisering av nettområder og selskaper Koble sammen anleggs- og feildata (på sikt) Bruk datagrunnlaget! Vi snakker egentlig om kontinuerlig forbedring! 20

Hva arbeides det med i OPAL-prosjektet? Har opprettet arbeidsgruppe som skal utvikle levetidsmodeller for komponenter i nettet Medlemmer i gruppen Jörgen Hasselström (Fortum, Karlstad) Jørgen Christensen (DEFU) Knut R. Bakken (Hafslund, Oslo) Haakon Engen (Statnett) Lina Bertling (KTH) Jouni Pylvänäinen (Tampere University of Technology) Eivind Solvang, Jørn Heggset (SINTEF) 21

Mål for arbeidet i gruppen Utvikle modeller, inkludert spesifikasjon av input-data, for estimering av levetid for nettkomponenter og tilhørende sviktsannsynlighet Modellene skal først og fremst være beslutningsstøtte i forbindelse med estimering av restlevetid og tidspunkt for fornyelse / utskifting av komponenter Praktisk bruk av slike modeller skal demonstreres Pilotkomponenter (case-studier) Kabel (PEX- og massekabel) i distribusjonsnett (1-22 kv) Effektbryter, både i distribusjons- og hovednett (1-420 kv) 22

Levetidskurve Reststyrke [%] Tilfeldig påkjenning P Komponentens tålegrense F Svikt Normal driftspåkjenning P-F intervall Levetid Tid [år] 23

Forenklet levetidskurve Teknisk tilstand TC 1 TC 2 TC 3 Svikt TC 4 TC 5 Idriftsettelse, rehabilitering, etc. T 1 T 2 T 3 T 4 Tid [år] Karakter Betydning 1 Ingen tegn til svekkelse. 2 Noe tegn til nedbrytning. Resultatet er noe dårligere enn i ny tilstand. 3 Utbredt tegn til nedbrytning. Betydelig dårligere enn i ny tilstand. 4 Tilstanden er kritisk. 24

Mål Levetidsmodell som skal brukes for beregning av sviktsannsynlighet, estimering av (rest-)levetid, forventet tilstandsutvikling, Utgangssituasjon Tilstandstrapp 25

Data? Utgangssituasjon? Variasjon? Varighet?? 26

Data Forventningsverdi: E(T i )? Varians: Var(T i )? 27

Data Flere muligheter for å skaffe data til trappemodellen : Pålitelighetsdata basert på historiske feil- og tilstandsobservasjoner Kan benytte lokalt datagrunnlag hvis det finnes Nordisk feilstatistikk kan hjelpe til å forbedre datagrunnlaget Forsøksdata fra laboratorieforsøk Veldig tidkrevende og dyrt Erfaring / Ekspertvurdering Ikke den beste løsningen men OK som et utgangspunkt 28

Data: Ekspertvurderinger Bruker en klassisk metode: Eksperten sier noe om forventningsverdi og kvantiler Tilpasser en sannsynlighetsfordeling 29

Data: Ekspertvurderinger 0,08 1,00 0,45 1,00 f(t) 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,80 0,60 0,40 0,20 F(t) f(t) 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,80 0,60 0,40 0,20 F(t) 0,00 0 10 20 30 40 tid 0,00 0,00 0 1 2 3 4 5 tid 0,00 30

Modellering basert på feilstatistikk etc. Reststyrke [%] Normalutvikling Montasjefeil Mye salt } Utløsende årsak Tid [år] 31

Sviktmodell Tiltak Adferd Teknisk tilstand Normal påkjenning Svikt (Feilmode) Akutt påkjenning Eventuell barriere, eller konsekvensreduserende tiltak Uønsket hendelse Fysisk konsekvens av aktuell svikt (følgeskade) P(hendelse) = P(svikt) P(hendelse svikt) 32

Sannsynlighet for svikt 0,08 1,00 0,07 0,06 0,80 f(t) 0,05 0,04 0,03 0,60 0,40 F(t) f(t) F(t) 0,02 0,01 0,20 0,00 0 5 10 15 20 tid 0,00 T 0,1 3 år (10%-Kvantil) µ 10 år (Forventningsverdi) 33

Sannsynlighet for uønsket hendelse Oljekjøler for transformator Initierende hendelse Oppdages lekkasjen? Eksplosjon/ brann? Slukkes brannen? Skade kun på trafo? Resultat av hendelsen (utfall) Ja Vann i olje/isolasjon 0,6 0,12 Lekkasje Ja Skadet trafo av vann i 0,1 0,0064 trafoolje Ja 0,2 0,8 Ja Havarert trafo 0,3 0,0173 Nei Nei 0,4 0,9 Nei Havarert trafo m.m. 0,7 0,0403 Nei Vann i olje/isolasjon 0,2 0,016 34

Sannsynlighet for svikt/hendelser P(hendelse) = P(svikt) P(hendelse svikt) 35

Restlevetid/sviktsannsynlighet Type komponent (design, alder, etc.) Påkjenninger Teknisk tilstand Restlevetid Sviktsannsynlighet Levetidskurve Driftshistorikk Feilstatistikk 36

Takk for oppmerksomheten! 37