Objective condition assessment of medium-voltage grids as the basis for asset optimization

Der Strukturwandel der Energiewirtschaft stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen, welche nunmehr vor erheblichen Investitionen bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung bei der Bewirtschaftung ihrer Mittelspannungsnetze stehen. Hierfür notwendige Kosteneinsparpotenziale werden im Bereich der Instandhaltung und Erneuerung gesehen, deren Nutzung dabei aber nicht zu Lasten einer reduzierten Versorgungszuverlässigkeit führen darf. Aus diesem Grund rücken vermehrt optimierte Instandhaltungs- und Erneuerungsstrategien in den Fokus, deren Basis der aktuelle, technische Betriebsmittelzustand ist. Die objektive und realitätsgerechte Bestimmung des Betriebsmittelzustands bildet somit eine der zentralen Entscheidungsgrößen zur Asset-Optimierung, um die Planung von Instandhaltungs- und Erneuerungsmaßnahmen gezielt zu steuern. Die Zustandsbewertungen von Mittelspannungs-Betriebsmitteln werden bei den visuellen, turnusmäßigen Inspektionen durchgeführt, um den aktuellen Zustand mit der Expertise des Instandhaltungspersonals zu beurteilen und die zugehörigen Kosten der Bewertung möglichst gering zu halten. Expertenwissen ist jedoch immer von heuristischer Natur und besitzt einen subjektiven Charakter. Diese Subjektivität hat dabei z. T. einen erheblichen Einfluss auf die Bewertungsergebnisse. Im Rahmen der Dissertation wird besonders dieser subjektive Einfluss bzw. die zugehörigen Auswirkungen auf die Bewertungen analysiert und mit wirksamen Gegenmaßnahmen kompensiert, wodurch objektivierte Zustandsbewertungsergebnisse erzielt werden. Hierbei werden auch geeignete einfache Messverfahren vorgestellt sowie deren Auswirkungen auf die Zustandsbewertung aufgezeigt, wodurch bereits im Betrieb bei nur geringem zeitlichem Aufwand ein erheblicher Mehrwert erreicht wird. Trotz dieser Objektivierung verbleibt eine restliche Unsicherheit bei der Bewertung, die im entwickelten Zustandsbewertungsmodell in einer realitätsgerechten Gesamtaussage berücksichtigt wird. Hierfür werden die unterschiedlichen Bewertungsergebnisse der Messverfahren („Hard-Facts“) und der visuellen Inspektion („Soft-Facts“) unter Anwendung der Evidenz-Theorie miteinander kombiniert, um auch die Qualität der Zustandsbewertung im Ergebnis zu quantifizieren. Anhand umfangreicher Felduntersuchungen an Mittelspannungs-Netzstationen werden die Praxistauglichkeit und der Informationsgewinn dieses evidenzbasierten Modells ausführlich verdeutlicht, wodurch dieses als fundierte und nachvollziehbare Entscheidungsgrundlage zur Asset-Optimierung validiert wird

Realitätsgerechte Zustandsbewertung von Mittelspannungsanlagen durch Einsatz geeigneter Messverfahren

Optimierte Instandhaltungs- und Erneuerungsentscheidungen für die Entwicklung geeigneter Asset-Strategien rücken zunehmend in den Fokus der Verteilungsnetzbetreiber. Dabei soll eine nachhaltige Netzbewirtschaftung – einhergehend mit der durch die Anreizregulierung geforderten Notwendigkeit zur Effizienzsteigerung – gewährleistet werden, ohne dass sich daraus Einschränkungen in Bezug auf die Versorgungszuverlässigkeit ergeben. Basis für die Anwendung optimierter Instandhaltungs- und Erneuerungsstrategien ist die objektive und realitätsgerechte Zustandsbewertung von Mittelspannungs-anlagen, wie bspw. von Mittelspannungsnetzstationen. Zur Zustandsbewertung werden dabei vielfach Sichtkontrollen oder statische (bspw. Alter, Betriebserfahrung) bzw. statistische Daten (bspw. Störungsraten) herangezogen. Die statischen und statistischen Daten können dabei den tatsächlichen technischen Zustand der Mittelspannungsanlagen jedoch nicht geeignet abbilden und auch die Sichtkontrolle weist eine deutlich eingeschränkte Aussagekraft sowie eine hohe Subjektivität insbesondere für die Zustandsbewertung von elektrischen Komponenten auf. Eine objektive und realitätsgerechte Zustandsbewertung ist aufgrund der unzureichend validen Eingangsdaten somit nicht gegeben. Es liegt eine erhebliche „Unsicherheit“ der Zustandsbewertung vor. Für die fundierte und realitätsgerechte Zustandsbewertung und die Reduktion der „Unsicherheit“ der Zustandsbewertung sind daher geeignete Messverfahren zur Zustandsbewertung, gerade für die elektrischen Komponenten der Mittelspannungsanlagen, die einen entscheidenden Einfluss auf die Versorgungszuverlässigkeit aufweisen, einzusetzen. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen dieser Dissertation aufgezeigt, welchen Mehrwert der Einsatz der Messverfahren für die realitätsgerechte Zustandsbewertung von Mittelspannungsanlagen liefern kann. Im Fokus stehen dabei die möglichen einsetzbaren Messverfahren sowie die aus den Messresultaten abgeleitete Dringlichkeit der Mängelbeseitigung und die Detektionsfähigkeit der Messverfahren. Dazu werden die Resultate aus zahlreichen Labor- und Felduntersuchungen dargestellt. Die im Rahmen der Felduntersuchungen ermittelten Fehlstellen und die daraus abgeleitete Dringlichkeit der Mängelbeseitigung werden mit Hilfe der Evidenz-Theorie mit den Ergebnissen der Sichtkontrolle vereint und der Mehrwert des Einsatzes der Messverfahren hinsichtlich der Reduktion der „Unsicherheit“ und der daraus resultierende Einfluss auf Instandhaltungs- und Erneuerungsmaßnahmen werden aufgezeigt

Objective condition assessment of medium-voltage grids as the basis for asset optimization

Der Strukturwandel der Energiewirtschaft stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen, welche nunmehr vor erheblichen Investitionen bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung bei der Bewirtschaftung ihrer Mittelspannungsnetze stehen. Hierfür notwendige Kosteneinsparpotenziale werden im Bereich der Instandhaltung und Erneuerung gesehen, deren Nutzung dabei aber nicht zu Lasten einer reduzierten Versorgungszuverlässigkeit führen darf. Aus diesem Grund rücken vermehrt optimierte Instandhaltungs- und Erneuerungsstrategien in den Fokus, deren Basis der aktuelle, technische Betriebsmittelzustand ist. Die objektive und realitätsgerechte Bestimmung des Betriebsmittelzustands bildet somit eine der zentralen Entscheidungsgrößen zur Asset-Optimierung, um die Planung von Instandhaltungs- und Erneuerungsmaßnahmen gezielt zu steuern. Die Zustandsbewertungen von Mittelspannungs-Betriebsmitteln werden bei den visuellen, turnusmäßigen Inspektionen durchgeführt, um den aktuellen Zustand mit der Expertise des Instandhaltungspersonals zu beurteilen und die zugehörigen Kosten der Bewertung möglichst gering zu halten. Expertenwissen ist jedoch immer von heuristischer Natur und besitzt einen subjektiven Charakter. Diese Subjektivität hat dabei z. T. einen erheblichen Einfluss auf die Bewertungsergebnisse. Im Rahmen der Dissertation wird besonders dieser subjektive Einfluss bzw. die zugehörigen Auswirkungen auf die Bewertungen analysiert und mit wirksamen Gegenmaßnahmen kompensiert, wodurch objektivierte Zustandsbewertungsergebnisse erzielt werden. Hierbei werden auch geeignete einfache Messverfahren vorgestellt sowie deren Auswirkungen auf die Zustandsbewertung aufgezeigt, wodurch bereits im Betrieb bei nur geringem zeitlichem Aufwand ein erheblicher Mehrwert erreicht wird. Trotz dieser Objektivierung verbleibt eine restliche Unsicherheit bei der Bewertung, die im entwickelten Zustandsbewertungsmodell in einer realitätsgerechten Gesamtaussage berücksichtigt wird. Hierfür werden die unterschiedlichen Bewertungsergebnisse der Messverfahren („Hard-Facts“) und der visuellen Inspektion („Soft-Facts“) unter Anwendung der Evidenz-Theorie miteinander kombiniert, um auch die Qualität der Zustandsbewertung im Ergebnis zu quantifizieren. Anhand umfangreicher Felduntersuchungen an Mittelspannungs-Netzstationen werden die Praxistauglichkeit und der Informationsgewinn dieses evidenzbasierten Modells ausführlich verdeutlicht, wodurch dieses als fundierte und nachvollziehbare Entscheidungsgrundlage zur Asset-Optimierung validiert wird

Realitätsgerechte Zustandsbewertung von Mittelspannungsanlagen durch Einsatz geeigneter Messverfahren

Optimierte Instandhaltungs- und Erneuerungsentscheidungen für die Entwicklung geeigneter Asset-Strategien rücken zunehmend in den Fokus der Verteilungsnetzbetreiber. Dabei soll eine nachhaltige Netzbewirtschaftung – einhergehend mit der durch die Anreizregulierung geforderten Notwendigkeit zur Effizienzsteigerung – gewährleistet werden, ohne dass sich daraus Einschränkungen in Bezug auf die Versorgungszuverlässigkeit ergeben. Basis für die Anwendung optimierter Instandhaltungs- und Erneuerungsstrategien ist die objektive und realitätsgerechte Zustandsbewertung von Mittelspannungs-anlagen, wie bspw. von Mittelspannungsnetzstationen. Zur Zustandsbewertung werden dabei vielfach Sichtkontrollen oder statische (bspw. Alter, Betriebserfahrung) bzw. statistische Daten (bspw. Störungsraten) herangezogen. Die statischen und statistischen Daten können dabei den tatsächlichen technischen Zustand der Mittelspannungsanlagen jedoch nicht geeignet abbilden und auch die Sichtkontrolle weist eine deutlich eingeschränkte Aussagekraft sowie eine hohe Subjektivität insbesondere für die Zustandsbewertung von elektrischen Komponenten auf. Eine objektive und realitätsgerechte Zustandsbewertung ist aufgrund der unzureichend validen Eingangsdaten somit nicht gegeben. Es liegt eine erhebliche „Unsicherheit“ der Zustandsbewertung vor. Für die fundierte und realitätsgerechte Zustandsbewertung und die Reduktion der „Unsicherheit“ der Zustandsbewertung sind daher geeignete Messverfahren zur Zustandsbewertung, gerade für die elektrischen Komponenten der Mittelspannungsanlagen, die einen entscheidenden Einfluss auf die Versorgungszuverlässigkeit aufweisen, einzusetzen. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen dieser Dissertation aufgezeigt, welchen Mehrwert der Einsatz der Messverfahren für die realitätsgerechte Zustandsbewertung von Mittelspannungsanlagen liefern kann. Im Fokus stehen dabei die möglichen einsetzbaren Messverfahren sowie die aus den Messresultaten abgeleitete Dringlichkeit der Mängelbeseitigung und die Detektionsfähigkeit der Messverfahren. Dazu werden die Resultate aus zahlreichen Labor- und Felduntersuchungen dargestellt. Die im Rahmen der Felduntersuchungen ermittelten Fehlstellen und die daraus abgeleitete Dringlichkeit der Mängelbeseitigung werden mit Hilfe der Evidenz-Theorie mit den Ergebnissen der Sichtkontrolle vereint und der Mehrwert des Einsatzes der Messverfahren hinsichtlich der Reduktion der „Unsicherheit“ und der daraus resultierende Einfluss auf Instandhaltungs- und Erneuerungsmaßnahmen werden aufgezeigt