kth.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Security of Electricity Supply in Power Systems: Establishing a Global Framework for Assessing Power System Health and Analyzing Outage Statistics in Sweden
KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Elektroteknik, Elektromagnetism och fusionsfysik.ORCID-id: 0000-0002-6779-4082
2024 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The primary objective of this thesis is to enhance the security of electricity supply by providing a holistic perspective and introducing a comprehensive framework for assessing power system health. This novel approach aims for a thorough evaluation of the system’s overall performance and well-being, using the physical dimensions of the security of supply as the foundation for a power system health index. 

After establishing the theoretical framework, relevant and available data is collected in order to analyze and understand the system’s performance. By analyzing outage statistics in Sweden, the research identifies specific trends and performance metrics that can be further investigated and segmented according to various criteria. The insights gained from this research can, in turn, be used to inform proactive maintenance strategies and capacity planning, ultimately mitigating the risks of outages and ensuring a more reliable electricity supply. 

Outage statistics are furthermore analyzed from the aspect of data quality, focusing on inconsistencies and missing values in the outage reports, i.e. unknown outage causes and unidentified faulty equipment. By carefully examining the data, noticeable gaps and deficiencies are revealed. Thus, a format for improving outage reporting using a database with 3 relations (outage summary, outage breakdown and customer breakdown) is proposed. In addition to a qualitative analysis of the data, various machine learning algorithms are explored and tested for their capability to predict the unknown values within the dataset, thereby offering a twofold solution: enhancing the accuracy of outage data and facilitating deeper, more accurate analytical capabilities. The findings and proposals within this work highlight the current challenges within outage data management and also lay the groundwork for a more comprehensive, data-driven approach in outage management and policy development. 

Abstract [sv]

Det primära syftet med denna avhandling är att förbättra elförsörjningstryggheten genom att tillhandahålla ett holistiskt perspektiv och införa ett heltäckande ram- verk för att bedöma kraftsystemets hälsa. Detta nya tillvägagångssätt syftar till en grundlig utvärdering av systemets övergripande prestanda och välbefinnande, med hjälp av de fysiska dimensionerna av försörjningstryggheten som grunden för ett hälsoindex för kraftsystemet. 

Efter att ha upprättat det teoretiska ramverket samlas relevant och tillgäng- lig data in för att analysera och förstå systemets prestanda. Genom att analysera avbrottsstatistik i Sverige identifierar forskningen specifika trender och prestations- mått som kan undersökas ytterligare och segmenteras enligt olika kriterier. Insik- terna från denna forskning kan i sin tur användas för att informera om proaktiva underhållsstrategier och kapacitetsplanering, för att i slutändan minska riskerna för avbrott och säkerställa en mer tillförlitlig elförsörjning. 

Avbrottsstatistiken analyseras vidare ur aspekten datakvalitet, med fokus på inkonsekvenser och saknade värden i avbrottsrapporterna, det vill säga okända av- brottsorsaker och oidentifierad felaktig utrustning. Genom att noggrant granska uppgifterna avslöjas märkbara luckor och brister. Därför föreslås ett format för att förbättra avbrottsrapporteringen med hjälp av en databas med 3 relationer (avbrottsöversikt, avbrottsuppdelning och kunduppdelning). Förutom en kvalitativ analys av data, utforskas och testas olika maskininlärningsalgoritmer med avseen- de på deras förmåga att förutsäga de okända värdena i datamängden, och erbjuder därmed en tvåfaldig lösning: förbättrar avbrottsdatans noggrannhet och underlättar djupare, mer exakta analytiska möjligheter. Resultaten och förslagen inom detta arbete belyser de nuvarande utmaningarna inom hantering av avbrottsdata och lägger också grunden för ett mer omfattande, datadrivet tillvägagångssätt inom avbrottshantering och policyutveckling. 

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2024. , s. 56
Serie
TRITA-EECS-AVL ; 2024:11
Nyckelord [en]
security of electricity supply, power system health, outage statistics, data analysis
Nationell ämneskategori
Elektroteknik och elektronik
Forskningsämne
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-342706ISBN: 978-91-8040-824-0 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:kth-342706DiVA, id: diva2:1832227
Disputation
2024-02-19, https://kth-se.zoom.us/j/68367508107, Kollegiesalen, Brinellvägen 6, Stockholm, 13:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
SweGRIDS - Swedish Centre for Smart Grids and Energy Storage, CP26
Anmärkning

QC 20240129

Tillgänglig från: 2024-01-29 Skapad: 2024-01-29 Senast uppdaterad: 2024-02-05Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. Defining Power System Health: Framework and Process towards a System Health Index
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Defining Power System Health: Framework and Process towards a System Health Index
(Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The health index has traditionally been devised and calculated for individual assets within a power system. This index provides vital details about an asset’s overall health and allows for a standardized comparison among various assets. However, the intricate nature of power systems poses significant challenges when trying to adapt this methodology for a broader, global power system health index. To tackle this obstacle, this paper proposes an innovative framework for evaluating power system health. The framework’s primary purpose is either to monitor the performance of a power system within a defined jurisdiction (such as a country, region, or utility) over time and identify trends/changes or to compare the performance across various jurisdictions. This paper further presents a comprehensive overview of key concepts that play a vital role in determining power system health. These include the driving factors, performance metrics, and associated costs, all of which are under the careful supervision of asset management. Special attention is given to the physical dimensions of the security of electricity supply, which represent the performance-based aspect of power system health and constitute the foundation for the power system health index. Each performance-based dimension is thoroughly reviewed, and a list of relevant key performance indicators is provided for every dimension. 

Nyckelord
Power system health, asset management, security of supply, health index, data analysis
Nationell ämneskategori
Elektroteknik och elektronik
Forskningsämne
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-342702 (URN)
Forskningsfinansiär
SweGRIDS - Swedish Centre for Smart Grids and Energy Storage, CP26
Anmärkning

Submitted to Heliyon,2023.

QC 20240130

Tillgänglig från: 2024-01-26 Skapad: 2024-01-26 Senast uppdaterad: 2024-01-30Bibliografiskt granskad
2. Outage Statistics and Trends in Sweden – What does data tell us?
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Outage Statistics and Trends in Sweden – What does data tell us?
2023 (Engelska)Ingår i: Energy Proceedings / [ed] Prof. Jinyue Yan, 2023Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Abstract [en]

Data analysis plays a pivotal role in identifying patterns and relationships within data sets. By examining historical outage statistics in power systems, trends in system performance can be revealed, contributing to a better understanding of its behavior. Furthermore, by understanding the past performance of the power system, utility companies can make better decisions to enhance system reliability and resilience. This study investigates outage statistics in the Swedish power system from 2009 to 2019 and examines in depth the reporting mechanism. The data is clustered and analyzed according to three different criteria: voltage level of the breaking device, cause of the failure, and faulty equipment. Although the presented overview highlights key trends in system performance, the analysis has uncovered issues related to data quality and availability, such as missing values and inconsistencies that require further attention.

Nyckelord
data analysis, outage statistics, power system, decision-making, reporting system
Nationell ämneskategori
Elektroteknik och elektronik Annan elektroteknik och elektronik
Forskningsämne
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-342703 (URN)
Konferens
15th International Conference on Applied Energy - ICAE2023, Dec. 3-7, 2023, Doha, Qatar Energy Proceedings
Forskningsfinansiär
SweGRIDS - Swedish Centre for Smart Grids and Energy Storage, CP26
Anmärkning

QC 20240130

Tillgänglig från: 2024-01-26 Skapad: 2024-01-26 Senast uppdaterad: 2024-01-30Bibliografiskt granskad
3. The Swedish Power System Resilience against Bad Weather Conditions
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>The Swedish Power System Resilience against Bad Weather Conditions
2021 (Engelska)Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Abstract [en]

As a result of global warming, the frequency of bad weather events has increased raptly, but so has the demand for more reliable power supply. This study investigates the Swedish power distribution system’s resilience towards certain weather conditions such as wind, lightning, rain etc. The input data is all unplanned disturbances gathered from the Swedish energy companies (Energiföretagen Sverige) between 2015 and 2019. After sorting and analyzing the data, the results are then compared to the weather data from SMHI (Swedish Meteorological and Hydrological Institute). The results show that on average 21% of unplanned outages are related to weather conditions in Sweden. Of the weather phenomena studied, wind and lightning are significantly affecting the resilience of the power system. One way to prevent outages, especially in lower voltage distribution systems, where most disturbances occur, is to improve the maintenance of the system.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Applied Energy Innovation Institute (AEii), 2021
Nyckelord
climate change, power system, outages, reliability, resilience, weather
Nationell ämneskategori
Annan elektroteknik och elektronik
Forskningsämne
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-319480 (URN)10.46855/energy-proceedings-9186 (DOI)2-s2.0-85190475491 (Scopus ID)
Konferens
International Conference on Applied Energy 2021, Bangkok, Thailand, November 29-December 2.
Forskningsfinansiär
SweGRIDS - Swedish Centre for Smart Grids and Energy Storage, CP26
Anmärkning

QC 20220930

Tillgänglig från: 2022-09-29 Skapad: 2022-09-29 Senast uppdaterad: 2024-07-11Bibliografiskt granskad
4. Addressing Data Deficiencies in Outage Reports: A Qualitative and Machine Learning Approach
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Addressing Data Deficiencies in Outage Reports: A Qualitative and Machine Learning Approach
2024 (Engelska)Konferensbidrag (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

This study investigates outage statistics in the Swedish power system. More specifically, this paper delves into the critical analysis and enhancement of data quality, focusing on inconsistencies and missing values, i.e. unknown outage causes and unidentified faulty equipment. By carefully examining the data, noticeable gaps and deficiencies are revealed. Thus, a format for improving outage reporting using a database with 3 relations (outage summary, outage breakdown and customer breakdown) is proposed. In addition to a qualitative analysis of the data, various machine learning algorithms are explored and tested for their capability to predict the unknown values within the dataset, thereby offering a twofold solution: enhancing the accuracy of outage data and facilitating deeper, more accurate analytical capabilities. The findings and proposals within this work not only illuminate the current challenges within outage data management but also pave the way for more robust, data-driven decision-making in outage management and policy formation. 

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Paris: , 2024
Nyckelord
Data analysis, Power outages, Machine learning, Decision-making, Data processing, Technical reports
Nationell ämneskategori
Elektroteknik och elektronik
Forskningsämne
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-342705 (URN)
Konferens
2024 Power Systems Computation Conference (PSCC), Paris, France
Forskningsfinansiär
SweGRIDS - Swedish Centre for Smart Grids and Energy Storage, CP26Energimyndigheten
Anmärkning

QC 20240130

Tillgänglig från: 2024-01-26 Skapad: 2024-01-26 Senast uppdaterad: 2024-01-30Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Kappa(19115 kB)923 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 19115 kBChecksumma SHA-512
c9ad991b8e54430e841bbb05df1ade72f8541559f2fb898a553861a121cfad3c380bdab6e518a7e2be618366d6558b2be28bb3860cb7560fefa0150cd4a7b9a9
Typ fulltextMimetyp application/pdf
Media agreement(317 kB)57 nedladdningar
Filinformation
Filnamn ATTACHMENT01.pdfFilstorlek 317 kBChecksumma SHA-512
4f5ab5d176514c4f9dfc24521f4eb1daf82fd94796ff7c63da6fa94be2c6b6f75bab29eceb6659f074ab6f97d3c4eb932d2ee1071df5783793269b242a166fd5
Typ attachmentMimetyp application/pdf
Print(55116 kB)395 nedladdningar
Filinformation
Filnamn INSIDE01.pdfFilstorlek 55116 kBChecksumma SHA-512
af4ed16a3faf72ad63d7c70ae6bcb5a614f6d0b0482ce71da8c03d538f58e6729af2ff5be9a04a65fc3953eaf06a3d5684a1be8bf2a222911fe2a551574d23cb
Typ insideMimetyp application/pdf
Beslut(340 kB)65 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 340 kBChecksumma SHA-512
bc92d143af22b03ca5da862b17baeeb5e4c8f887affff9ebb50b4be223ab52fe7dbffb47f5ae7beeb1f4517c2d90b84a5ab8a1aa0a892e0340d139fe4fd211f9
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Person

Duvnjak Zarkovic, Sanja

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Duvnjak Zarkovic, Sanja
Av organisationen
Elektromagnetism och fusionsfysik
Elektroteknik och elektronik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 990 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

isbn
urn-nbn
Totalt: 1475 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf