From grid reliability to grid resilience.

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1 From grid reliability to grid resilience. Direzione Energia Sesto (BZ), 01/07/2016 Pagina 1

2 AGENDA Quality of service Reliability (ripescaggio info sedimentate) Remote control systems, integration, reliability and relience. Pagina 2

3 Definition - ripescaggio nozioni sedimentate Distribution: transfer of electricity between transmission supply points (typically substations) and individual customers; Asset: a major item of electrical network system, such as: 1. circuit breakers, 2. transformers, 3. underground cables or overhead lines, 4. power control centre. Pagina 3

4 Pagina 4 Just to be clear circuit breakers - ripescaggio nozioni sedimentate

5 Pagina 5 transformer - ripescaggio nozioni sedimentate

6 Pagina 6 cables - ripescaggio nozioni sedimentate

7 Pagina 7 Power control centre - ripescaggio nozioni sedimentate

8 Reliability indicators - ripescaggio nozioni sedimentate su probabilità, affidabilità e dintorni. Asset management could be considered the art of balancing long-term view against short-term issues; The key metrics in understanding the long term impacts of a decision is how it affects the electricity network s reliablity, i.e. 1. Inrerruption performance measures such as SAIDI an SAIFI; 2. Power quality performance measures (voltage magnitude, dips, total harmonic distortion); 3. Other key indexes associated with line faults, incidents, near miss etc. TIQE: Testo integrato della qualità dei servizi di distribuzione e misura dell energia elettrica per il periodo di regolazione e ; CEI EN Caratteristica della tensione fornita dalle reti pubbliche di distribuzione dell energia elettrica classificazione CEI: 8-9 data 01/05/2011; DCO 48/2015/R/eel: «Regolazione della qualità dei servizi di trasmissione, distribuzione, e misura dell energia elettrica, nel quinto periodo di regolazione» Pagina 8

9 Quality of service (TRIESTE) SAIDI = Σ customer interruption duration/total number of customers served; SAIFI = Σ customer interruption number/total number of customers served; Note: ex-post indicators (measure of somethng ) Retrospective statistics and previsional indicators(pianificazione delle reti) Probability Pagina 9

10 Grid Planning references CEI EN 61078: Tecniche di analisi relative alla fidatezza Diagramma a blocchi di affidabilità e metodi booleani ; IEEE Std IEEE recommended Practrice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power Systems ; MIL-STD-756B Reliability Modeling and Prediction ; IEC Strategic asset management of power networks (White Paper); Probability and Stochastic Processes, Roy D. Yates, David J. GoodMan, John Wiley and Sons ed. Impianti e costruzioni elettriche, A. Baggini, F. Bua, ed. Comitato Elettrotecnico Italiano. Pagina 10

11 Grid Planning - ripescaggio nozioni sedimentate. Dependability (fidatezza) of an item is the ability to perform as and when required (IEV: IEC 60050). Dependability includes reliability, maintenability, maintenance support performance and in some cases other characteristics such as durability, safety and security. Reliability: the reliability function R(t) is the probability if a component not failing by time t, provided it correctly work at t 0. MTTF: Mean-Time-To-Failure, The mean exposure time between consecutive repairs (or installations) of a component and the next failure of that component. MTBF: Mean-Time-Between-Failure, The mean exposure time between consecutive failures of a component = 1/λ.; Pagina 11 MTTR: Mean-Time-To-Repair, durata media della riparazione = r; failure rate (λ): The mean (arithmetic average) is the number of failures of a component and/or system per unit exposure time. MTTF MTTF MTBF MTTR tempo

12 Grid Planning - ripescaggio nozioni sedimentate t: random variable, time interval between the entrance into operation and a failure/outage. Probability density function (PDF): f(t); Probability of a component s failure within time t (Cumulative distribution function CDF): Reliability: : Hazard rate: Pagina 12

13 Grid Planning - distribuzione esponenziale The most popular distribution function (PDF) in the field of electrical componets is the esponential function, the second most pupular is the Weibull distribution (crucial for cable design); The PDF of the exponetial distribution is: The cumulative distribution function is: and reliability: Pagina 13

14 Grid Planning - distribuzione esponenziale, due proprietà caratterizzanti The mean value of random variable t is: Hazard function: H(t)dt rapresets the probability of a failure at time [t, t+dt], provided the system has been working properly until time t. If H(t) constant memoryless system. examples Pagina 14

15 Series and parallel systems A B A B Pagina 15

16 La prospettiva del telecontrollo Sistemi di telecontrollo: la funzione principale dei sistemi di telecontrollo è la sorveglianza ed il controllo a distanza, in maniera sicura e affidabile, dei processi di distribuzione dell energia elettrica,del gas e dell acqua. Pagina 16

17 Pagina 17 Power Control Centre Perspective

18 Pagina 18 La prospettiva del telecontrollo

19 Pagina 19 La prospettiva del telecontrollo

20 Pagina 20 La prospettiva del telecontrollo

21 GRID λ = 0.08 INT AT λ = TRS AT/MT λ = 0.06 INT 30kV λ = CAVO PRIMARIO λ = 0.04 QD + 2 INT VUOTO 30kV λ = CAVO DISTRIBUZIONE λ = 0.04 CS UNI λ = Pagina 21

22 GRID λ = 0.08 λ = INT AT INT AT λ = λ = 0.06 TRS AT/MT TRS AT/MT λ = 0.06 λ = INT 30kV INT 30kV λ = λ = 0.04 CAVO PRIMARIO CAVO PRIMARIO λ = 0.04 QD + 2 INT VUOTO 30kV λ = QD + 2 INT VUOTO 30kV λ = λ = 0.04 CAVI DISTRIBUZIONE λ = 0.04 CS UNI λ = Pagina 22

23 Overview sulle reti, la prospettiva del cliente finale Pagina 23

24 FETG (MT) FERP (AT) Rete di telecontrollo Protezione di Cabina Secondaria TA e TV TA e TV Protezione di Cabina Primaria RTU di Cabina Secondaria RTU di Cabina Primaria Server - client web UEL 1 UEL SERVER ARCHIVI Rete IP Server GISEL STMX UEL 2 SOZ 1---n TRIESTE Pagina 24

25 FETG (MT) FERP (AT) Evoluzione del telecontrollo Protezione di Cabina Secondaria TA e TV TA e TV Protezione di Cabina Primaria RTU di Cabina Secondaria RTU di Cabina Primaria Server - client web UEL 1 UEL SERVER ARCHIVI Rete IP Server GISEL STMX UEL 2 SOZ 1---n TRIESTE SOZ TLC MODENA DISASTER RECOVERY Pagina 25

26 From reliability to resilience: the ability to prepare and plan for, absorb, recover from, or more successfully adapt to actual or potential adverse events. Pagina 26

27 Grazie per la partecipazione. Paolo Manià Direzione Energia Via Italo Svevo, 2 Trieste Pagina 27