Automatisierte expertenunabhängige Bestimmung des technischen Betriebsrisikos beim Betrieb von gasisolierten Schaltanlagen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Speziell in der Höchstspannungsebene können Teilentladungsfehler in der Isolation einer gasisolierten Schaltanlage (GIS) zu katastrophalen, großflächigen Störungen bzw. landesweiten Netzausfällen führen. Jede messbare Teilentladungsaktivität stellt dabei den Hersteller und/oder Betreiber einer GIS vor die Frage, die betroffenen Anlagenteile frei zu schalten oder weiter zu betreiben. Neben der Bedeutung der Hochspannungskomponenten für die zuverlässige Energieversorgung und anderen sozio-ökonomischen Aspekten steht die Bestimmung des Durchschlagsrisikos im Mittelpunkt dieser Entscheidung. In diesem Forschungsvorhaben wurde ein wesentlicher Schritt zur rechner- und expertenunterstützten Bestimmung einer prognostizierten Durchschlagwahrscheinlichkeit gemacht. Technische Basis ist die zuverlässige Erkennung des Teilentladungsfehlertyps. Das Risiko eines Durchschlages in der GIS kann dabei anhand eines adaptierten Farmerdiagramms ermittelt werden. Auf der Ordinate des Diagramms wird das Schadensausmaß und auf die Abszisse die hier näher untersuchte prognostizierte Durchschlagwahrscheinlichkeit aufgetragen. Die aufgespannte „Risikofläche" wird in drei Bereiche eingeteilt, wobei ab einer vom Anwender zu bestimmenden Versagenswahrscheinlichkeit ein sofortiger Experteneinsatz erforderlich wird. Dieser kann mit seinem spezifischen Anlagenwissen und Assetdaten in weiteren Durchläufen eine fundiertere Risikobestimmung für die untersuchte Anlage durchführen. In dem hier entwickelten Algorithmus müssen interaktiv die fehlerspezifischen Aspekte des TE-Durchschlagsrisikos bewertet werden: der Fehlerort, die Überspannungsabhängigkeiten der untersuchten Anlage, die Fehlerentwicklung und sonstige Fehlereigenschaften - soweit sie bekannt sind. Jeder nicht untersuchte oder unbekannte Aspekt muss mit höchstem Risiko bewertet werden und erhöht somit die prognostizierte Durchschlagwahrscheinlichkeit In Abstimmung mit Herstellern und Anwendern beinhaltet der Algorithmus zur Bestimmung der prognostizierten Durchschlagwahrscheinlichkeit in GIS einen Risikozuschlag, der das Diagnosevertrauen der Teilentladungsfehleridentifikation berücksichtigt. Es wurde gezeigt, dass die vom WinTED-Diagnosesystem verwendete Berechnung des Diagnosevertrauens auch auf existierende Diagnosesysteme anwendbar ist. Um den entwickelten Algorithmus allgemein verwenden zu können, wurden vier Klassen für das Diagnosevertrauen eingeführt. Somit ist es notwendig, dass der Anwender die Qualität seiner eigenen Leistung abschätzen muss, wenn er die TE-Fehleridentifikation anhand eines visuellen Vergleichs von gemessenen und verfügbaren TE-Mustern durchführt. Die automatisierte Fehlererkennung ist rechnergestützt deutlich leistungsfähiger und objektiviert die Prognose durch die algorithmische Bestimmung des Diagnosevertrauens. Dieses Verfahren zur Bestimmung einer Durchschlagswahrscheinlichkeitsprognose über die Berechnung eines fehlerspezifischen technischen Risikos wurde von internationalen Experten im Rahmen einer CIGRE Task-Force mit Erfolg verifiziert. Es zeigt sich, dass durch den gestaffelten Rechner- und Experteneinsatz ein großer Schritt zu einer anlagenspezifischen Risikobewertung gemacht wurde. In einem nächsten Schritt könnten die verwendeten Aspekte durch eine Befragung einer größeren Anzahl von TE-Experten bei Anwendern und Herstellern optimiert werden und eine Basis für eine weltweite Normung der wirklich fehlerrelevanten Aspekte geschaffen werden. Das in diesem DFG- Projekt über zwei Jahre entwickelte Gerüst für ein rechnergestütztes interaktives Risikomanagement ist für jede Optimierung offen und kann jeden bisher nicht berücksichtigten Aspekt integrieren!
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Eine Strategie zur Bestimmung des technischen Risikos beim Betrieb von Gasisolierten Schaltanlagen. ETG-Fachtagung "Diagnostik elektrischer Betriebsmittel", Köln, März, 2004
D. Aschenbrenner, K. Dreisbusch und H.-G. Kranz
- PD Failure Probability Estimation of Gas Insulated Switchgear using Phase Resolved Pulse Sequence Analysis. 14th ISH, G-041, Beijing, China, August 25-29, 2005
D. Aschenbrenner, K. Dreisbusch and H.-G. Kranz
- Eine Strategie zur Bestimmung der Durchschlagwahrscheinlichkeit von identifizierten TE-Fehlern in Gasisolierten Schaltanlagen. ETG-Fachtagung "Diagnostik elektrischer Betriebsmittel", Kassel, 19.-20 September, 2006
K. Dreisbusch, H.-G. Kranz
- Relevance of the Calculated Parameters PD-Defect Specific Risk and PD-Identification Confidence for Risk Assessment in GIS. 8th ICPADM, Bali, Indonesia, June 26-30,2006
D. Aschenbrenner, K. Dreisbusch and H.-G. Kranz
- Prognosed PD Failure Probability of Gas Insulated Switchgear using Phase Resolved Pulse Sequence PD Measurements stored in CIGRE PD Data File Forma.t 15th ISH, Ljubljana, Slovenia, August 27-31,2007
K. Dreisbusch, H.-G. Kranz
