OHL Assessment and Risk Evaluation Based on Environmental and Inspection Data

por F. Azevedo¹, J. Gomes-Mota, L. Campos Pinto², N. Machado², S.A.B. de Almeida de Graaff^3
1 CENTRIA, Faculdade de Ciências e Tecnologia Universidade Nova de Lisboa, ² REN - Rede Eléctrica Nacional , ³ TenneT TSO B.V.

apresentado na Conferência da CIGRÉ Canadá, Montréal, 24-26 Setembro, 2012, cigre-canada.org , cigre.ca.

Resumo

Electrical grid operators have been struggling in recent years to deploy new lines to meet increasing demands for transmission capacity and quality of service. Simultaneously, management rules are becoming stronger in order to reduce costs and make an optimal use of resources and assets along their life span. In this context of cost reduction, higher efficiency and productivity, together with current environmental concerns, REN – Rede Eléctrica Nacional, S.A., Portuguese Transmission System Operator (TSO), has been using LiDAR technology in their aerial inspections since 2007. The acquired three-dimensional data in this Power Line Maintenance System are automatically processed, with support of the video inspections and geo-referenced systems. The national grid was thus fully characterized at span level with urbanization and vegetation growth rate indexes.

The collection of historical data, together with the knowledge of asset characteristics and system operation conditions, is structured in a generalized relational database. Data collection and organization becomes crucial to obtain better results and it represents a major step for a TSO. For example, some ‘number crunching’ analysis tools and statistical methods to infer valuable information, such as common cause failure and probability of failure under different conditions. Assets lifeline can then be more precisely estimated. Additionally, this model is being extended with a comprehensive set of different environmental, meteorological and geographic data over the years.

With such a system, more precise risk indexes can be calculated based on the probability of failure for each span and aggregated for a whole line. Moreover, the criticality of each line depends on its risk index, as well as on the grid topology. Having such information reliably calculated allows then to develop a number of optimisation tools to reduce costs or to improve the quality of service by an appropriate use of resources, such as an intelligent maintenance policy or inspection planning. Equally important, is the ability of more accurate asset life line estimation, to fully exploit its use with less risk, and better plan future maintenance and investments, reducing uncertainty.

A methodology to evaluate operational risk for a short-period of time was developed inside REN, taking into account the probabilistic nature of contingencies and their severity under specific operating conditions. This new methodology aims to provide control room operators with risk-based security indices for the following period (such as 1 hour). Risk indices provide an insight to operators of the network state and of the constraints that operators face.

"Em anos recentes, os operadores eléctricos têm-se debatido com dificuladades para estender novas linhas aéreas que respondam às necessidades crescentes de capacidade de transmissão e de qualidade de serviço. Ao mesmo tempo, as directrizes de gestão incidem com mais força na redução de custos e na optimização do uso dos recursos e activos disponíveis ao longo de todo o seu tempo de vida útil. Foi neste contexto de redução de custos, aumento de eficiência e produtividade conjugados com as preocupações ambientais actuais que a REN - Rede Eléctrica Nacional, SA, Operador do Sistema de Transmissão [TSO] começou a usar a tecnologia LiDAR nas suas inspecções desde 2007. Os modelos tridimensionais produzidos pelo Power Line Maintenance System são processados automaticamente e combinados com inspecções visuais e sistemas de informação geográfica. A rede eléctrica nacional ficou então completamente caracterizada vão a vão, incluíndo índices de urbanização e de ritmos crescimento das árvores.

A colecção de dados passados combinada com o conhecimento das características dos activos e das condições de operação do sistema (despacho), foram representadas numa estrutura integrada numa base de dados relacional generalizada. A recolha de dados e sua organizção tornam-se cruciais para obter melhores resultados e representam um avanço significativo para o TSO. Por exemplo, algumas ferramentas de processamento numérico e métodos estatísticos intensivos permitem inferir informação valiosa, tais como causas de falhas comuns e probabilidade de falhas em diferentes condições de operação. O tempo de vida dos activos pode ser estimado com maior precisão. Adicionalmente, este modelo está a ser ampliado com um amplo conjunto de séries temporais de dados de factores ambientais, geográficos e meteorológicos.

Dispondo de um tal sistema, pode-se calcular índices de risco mais precisos baseados na probabilidade de falha para cada vão e agregá-la para linha completas. A criticalidade de cada linha é uma variável dependente do índice de risco e da topologia da rede. Ter este informação calculada de forma fiável permite desenvolver um leque de ferramentas de optimização para reduzir os custos de operação e melhorar a qualidade de serviço através do uso adequado de recursos, tais como políticas inteligentes de manutenção e planeamento de inspecções. Igualmente importante é a capacidade de mais rigorosamente estimar o tempo de vida restante dos activos de forma a explorá-los completamente e com menor risoc e planear a manutenção e investimentos futuros, reduzindo a incerteza.

Uma metodologia para avaliar o risco operacional para curtos períodos imediatemente após o instante actual foi desenvolvida pela REN, tomando em consideração a natureza probabilística das contignências e a sua severidade conforme as condições de operação em cada instante. Esta nova metodologia visa equipar os operadors do despacho com índices de segurança baessados em risco operacional para o período seguinte (como 1 hora à frente). Os índices de risco oferecem aos operadores do despacho uma capacidade de avaliação do estado da rede e das limitações em cada situação."

Palavras-chave

OHL - Risk - Data base - Environment - Inspection - Maintenance - Planning

Palavras-chave

Linhas aéreas - Risco - Bases de dados - Ambiente - Inspecção - Manutenção - Planeamento