Reliability modeling of electrical distribution networks for system analysis

The power distribution network is highly important part of the modern electricity power systems with having very critical role on providing service to its final customers by linking the bulk power systems and the customers. This vital link should be reliable as minimum as acceptable level of service continuity determined by regulatory agencies. In the past, distribution network reliability received less respect because of focusing on the capital intensive part of the system. However, it has been reported that majorly customer reliability problems are consequences of failures occured in the distribution systems. Nowadays, distribution companies are focusing on network reliability issues from all perspective of the problem such as component’s maintenance planning, network infrastructuring to meet future constraints, cost-benefit analysis of reliability projects by using reliability methods to assess network performances. In this project, it is primarily aimed to develop a quantitative distribution network reliability method starting with component reliability modelling from existing failure statistics until performing a detailed system reliability analysis to be able to make more reasonable decision on the network reliability performance improvement options. It has been organized to achieve rating the benefits of those options for critical lines with poor reliability performance on previous years. The results of benefit rating contribute important inputs to distribution system operators for performing more detailed analysis on the network planning, development and construction as a complementary study to decide the most economical and beneficial option. The implementation of this work is done by modelling the components and relevant networks in MATLAB graphical tools for different test cases and results are compared with other cases. Finally, the developed algorithm is assessed on a real distribution network. Moreover, limitations of the given approach are discussed that emphasize also how this approach can be upgraded with further improvements.

La rete di distribuzione è una parte molto importante del sistema elettrico moderno in quanto essa ricopre un ruolo cruciale nella fornitura del servizio ai clienti finali fungendo da collegamento tra il centro del sistema elettrico e i consumatori. Questo collegamento vitale dovrebbe avere un livello di affidabilità minimo pari al livello accettabile di continuità di servizio definito dagli enti regolatori. In passato, l’affidabilità della rete di distribuzione riceveva meno importanza in quanto l’attenzione era concentrata sulle parti del sistema responsabili di ingenti investimenti. Ad ogni modo, è stato riscontrato che i problemi di affidabilità che affliggono i consumatori sono principalmente conseguenza di guasti avvenuti sulle reti di distribuzione. Oggi, le compagnie di distribuzione si stanno concentrando sui problemi di affidabilità della rete da tutti i punti di vista come la pianificazione della manutenzione dei componenti, la realizzazione di infrastrutture per tenere conto di vincoli futuri, analisi dei costi-benefici di progetti di affidabilità usando metodi di affidabilità per stimare le performance della rete. In questo progetto, l’obiettivo iniziale è quello di sviluppare un metodo quantitativo di affidabilità della rete di distribuzione partendo dalla modellazione dell’affidabilità dei componenti utilizzando le statistiche di guasto esistenti, per poi proseguire con un’analisi dettagliata dell’affidabilità del sistema in modo da essere in grado di prendere decisioni più consapevoli a riguardo delle opzioni di miglioramento dell’affidabilità della rete. Il progetto è stato organizzato per valutare i benefici di queste opzioni sulle linee caratterizzate da una scarsa affidabilità negli anni precedenti. I risultati della valutazione dei benefici costituiscono un input importante per le aziende di distribuzione per la realizzazione di analisi più dettagliate sulla pianificazione, lo sviluppo e la costruzione della rete in quanto costituiscono uno strumento complementare per la valutazione dell’opzione di più conveniente. L’implementazione di questo lavoro è realizzata modellando i componenti e le reti rilevanti utilizzando strumenti grafici di MATLAB, considerando diversi casi e confrontando i risultati dei vari casi. Infine, l’algoritmo sviluppato è valutato su una vera rete di distribuzione. Inoltre, vengono discussi i limiti di questo approccio mettendo in evidenza come esso possa essere migliorato con ulteriori miglioramenti.