Systematic Framework for Integration of Weather Data into Prediction Models for the Electric Grid Outage and Asset Management Applications

This paper describes a Weather Impact Model (WIM) capable of serving a variety of predictive applications ranging from real-time operation and day-ahead operation planning, to asset and outage management. The proposed model is capable of combining various weather parameters into different weather impact features of interest to a specific application. This work focuses on the development of a universal weather impacts model based on the logistic regression embedded in a Geographic Information System (GIS). It is capable of merging massive data sets from historical outage and weather data, to real-time weather forecast and network monitoring measurements, into a feature known as weather hazard probability. The examples of the outage and asset management applications are used to illustrate the model capabilities

Spatially Aware Ensemble-Based Learning to Predict Weather-Related Outages in Transmission

This paper describes the implementation of prediction model for real-time assessment of weather related outages in the electric transmission system. The network data and historical outages are correlated with variety of weather sources in order to construct the knowledge extraction platform for accurate outage probability prediction. An extension of logistic regression prediction model that embeds the spatial configuration of the network was used for prediction. The results show that developed algorithm has very high accuracy and is able to differentiate the outage area from the rest of the network in 1 to 3 hours before the outage. The prediction algorithm is integrated inside weather testbed for real-time mapping of network outage probabilities using incoming weather forecast

Cable network stored energy effects to the switching overvoltages

Tiukentuneiden toimitusvarmuusvaatimuksien vuoksi sähköverkkoyhtiöiden maakaapelointi on yleistynyt huomattavasti. Maakaapeleiden avulla vältytään myrskyjen ja lumikuormien aiheuttamilta sähkökatkoilta. Kaapeleiden sähköiset arvot poikkeavat perinteisistä avojohdoista, jonka vuoksi kaapelit vaikuttavat eri tavoin sähköverkon suunnitteluun ja käyttöön. Kaapelin kapasitanssi on huomattavasti suurempi kuin avojohdon, jonka seurauksena sähkökenttään varastoitunut energia kasvaa. Tässä diplomityössä on tutkittu, kuinka kaapeliverkkoon varastoitunut energia purkautuu verkkoon eri kytkentätilanteissa ja miten se vaikuttaa verkon kytkentäylijännitteisiin. Työssä on rakennettu PSCAD-mallit Elenian Vilppulan sähköasemasta sekä yksinkertaistettu verkkomalli kuvitteellisesta täysin kaapeloidusta keskijänniteverkosta ja sähköasemasta. Simulointimalleilla tutkittuja kytkentätoimenpiteitä olivat kuormitetun ja tyhjäkäyvän 20 kV johtolähdön kytkennät, tyhjäkäyvän kaapelin kytkennät, tyhjäkäyvän kaapelin ja avojohdon yhdistelmän kytkennät, reaktorilla kompensoidun kaapelin kytkennät ja 1-vaiheisen maasulun kytkennät. Simuloinneissa on tutkittu lähinnä kaapeliverkkoon varastoituneen energia purkautumista irtikytkennän jälkeen ja palaavan jännitteen huippuarvolla tapahtuvia jälleenkytkentöjä. Yleisesti kaapeliverkkoon varastoitunut energia purkautuu irtikytkennän jälkeen verkkoon aiheuttamatta merkittäviä ylijännitteitä. Ylijännitteitä voi kuitenkin esiintyä, jos kaapelin on kytkettynä induktiivinen kuorma tai varastoitunut energia ei ole kerennyt purkautua täysin ja verkkoon tulee jälleenkytkentä palaavan jännitteen huippuarvolla. Simulointien mukaan pahimpia kytkentäylijännitteitä aiheuttavia kaapeliverkon kytkentätoimenpiteitä ovat jäännösvarauksellisen tyhjäkäyvän kaapelin ja ilmajohdon yhdistelmän jälleenkytkentä sekä reaktorilla kompensoidun kaapelin irtikytkentä. Reaktorilla kompensoidun kaapelin irtikytkennästä aiheutuvat ylijännitteet riippuvat kuitenkin enemmän reaktorin magneettikenttään varastoituneesta energiasta ja lisäksi niitä vastaan voidaan suojautua tehokkaasti reaktorin napoihin asennettujen ylijännitesuojien avulla. Jäännösvarauksellisen tyhjäkäyvän kaapelin ja ilmajohdon yhdistelmän jälleenkytkentä voi puolestaan aiheuttaa kriittisiä ylijänniteitä, koska kaapelin ja ilmajohdon kiinnityskohtaan asennetut ylijännitesuojat eivät vaikuta lainkaan syntyviin ylijännitteisiin. Kaikissa simuloinneissa kytkentäylijännitteet jäivät kuitenkin alle komponenttien jännitekestoisuuksien, mutta edellä mainitut kytkentätoimenpiteet vaativat erityishuomiota. Simuloinneista tulee lisäksi muistaa, että tuloksia ei olla verifioitu kenttämittauksien perusteella, jonka vuoksi niitä ei voi soveltaa suoraan todellisuuden sähköverkkoihin