Planning of predictive maintenance on mv networks through the exploitation of measurement functionalities in digital protection equipment

Resonant grounding (RG) medium voltage (MV) distribution networks are prevalent in various countries, reducing stress on the MV network during single-phase-to-ground (SPG) faults due to weak fault currents. This research focuses on leveraging resolutive coil interventions recorded from A3 MV line panels, which are being installed in the last few years as part of e-distribuzione's digitalization efforts. In particular, around 400 interventions occurred in 2022 in the Puglia region were analyzed, providing vital data on the behavior of MV line voltages and currents. The aim of this thesis is to explore this dataset's potential for predictive maintenance on MV networks. To gain deeper insights into the intervention data, power spectral density (PSD) analysis is employed. This frequency-based approach goes beyond the time domain, uncovering patterns in residual currents of MV lines. This reveals frequency-specific anomalies not apparent in time-domain analysis, aiding predictive maintenance strategies for MV networks. With the aid of the ClientX, a tool used for event recording in e-distribuzione, it was possible to reveal valuable insights into fault occurrences during Petersen coil interventions, leasing to the discovery that higher PSD values are immediately followed faults. Factors influencing this relationship include line-specific thresholds, anomalies, and unrecorded interventions. This data-driven approach enhances fault prediction and mitigation, aiding maintenance efforts. Additionally, it can be seen that overhead lines show cleaner waveforms, while underground lines exhibit higher noise levels. This finding can be helpful in reducing the MV network portion to inspect in order to find faulty components on mixed lines, thus optimizing maintenance operations. This research contributes to the understanding of fault interventions in Resonant Grounding MV networks, harnessing recorded data from line panels for predictive maintenance and to enhance the resilience and efficiency of power distribution systems.

Le reti di distribuzione di media tensione (MT) con messa a terra risonante sono prevalenti in vari paesi, perché riducono lo stress sulla rete MT durante i guasti monofase a terra grazie alle ridotte correnti di guasto. Questa tesi si concentra sull’utilizzo degli interventi risolutivi di bobina registrati dai pannelli di linea MT A3, installati negli ultimi anni come parte degli sforzi di digitalizzazione di e-distribuzione. In particolare, sono stati analizzati circa 400 interventi avvenuti nel 2022 nella regione Puglia, fornendo dati fondamentali sul comportamento delle tensioni e delle correnti delle linee MT. Lo scopo di questa tesi è esplorare il potenziale di questo set di dati per la manutenzione predittiva sulle reti MT. Per ottenere informazioni più approfondite sui dati di intervento, è stata effettuata un'analisi utilizzando la power spectral density (PSD). Questo approccio rivela anomalie specifiche della frequenza non evidenti nell’analisi nel dominio del tempo, permettendo di migliorare le strategie di manutenzione predittiva per le reti MT. Con l'aiuto di ClientX, uno strumento utilizzato per la registrazione degli eventi in e-distribuzione, è stato possibile rivelare preziose informazioni sul verificarsi di guasti durante gli interventi sulla bobina di Petersen, portando alla scoperta che valori di PSD più elevati sono immediatamente seguiti da guasti. I fattori che influenzano questa relazione includono soglie specifiche della linea, anomalie e interventi non registrati. Questo approccio basato sui dati migliora la previsione e la mitigazione dei guasti, favorendo gli sforzi di manutenzione. Inoltre, si può vedere che le linee aeree mostrano forme d'onda più pulite, mentre le linee sotterranee mostrano livelli di rumore più elevati. Questo dettaglio può essere utile per ridurre la porzione di rete MT da ispezionare durante l’individuazione di componenti guasti su linee miste, ottimizzando così gli interventi di manutenzione. Questa ricerca contribuisce quindi alla comprensione degli interventi risolutivi nelle reti MT con messa a terra risonante, sfruttando le registrazioni dei pannelli di linea per la manutenzione predittiva e per migliorare la resilienza e l’efficienza dei sistemi di distribuzione elettrica.