Name: power outage metrics and distribution automation
Uploaded: 2024-11-21T14:54:44.000Z
Duration: 1 min 25 s
Channel: JoVE

En ingénierie, la fiabilité mesure la probabilité qu'un appareil fonctionne sans défaillance, ce qui est essentiel dans la distribution d'énergie pour garantir un service ininterrompu à un coût minimal.
Les services publics d’électricité visent un indice moyen de disponibilité du service de 99,9772 %, ce qui équivaut à une panne ne dépassant pas deux heures par client et par an.
Les indices de fiabilité tels que l’indice SAIFI (System Average Interruption Frequency Frequency), le SAIDI (System Average Interruption Duration Duration) et le Customer Average Interruption Duration Index (CAIDI) quantifient la fiabilité du système, à l’exclusion des pannes brèves et des événements majeurs tels que les tempêtes violentes.
L’industrie de l’énergie a adopté des technologies avancées de surveillance, de contrôle et d’automatisation, passant de simples compteurs à des systèmes sophistiqués de contrôle et de télémesure.
L’automatisation de la distribution (DA) révolutionne les générateurs et les sous-stations de transport.
DA permet le contrôle à distance des sectionnaliseurs, réduisant considérablement l’isolation des défauts et les temps de rétablissement de l’alimentation.
D’autres applications DA incluent le contrôle de tension via des batteries de condensateurs commutés et des changeurs de prises de charge, réduisant ainsi les pertes de distribution.

distribution d'énergie

Distribution Reliability and Automation

La fiabilité de la distribution dans les systèmes d'alimentation électrique est essentielle pour garantir une alimentation électrique ininterrompue aux consommateurs à un coût minimal. Selon les termes standard de l'IEEE, la fiabilité est la probabilité qu'un appareil fonctionne sans panne sur une période de temps ou une durée d'utilisation spécifiée. Pour la distribution d'énergie électrique, cela se traduit par le maintien d'une alimentation électrique continue et par la prise en compte des préoccupations des clients concernant les pannes de courant. Plusieurs indices, tels que définis par la norme IEEE 1366-2012, sont utilisés pour évaluer et améliorer la fiabilité de la distribution, notamment l'indice de fréquence moyenne des interruptions du système (SAIFI), l'indice de durée moyenne des interruptions du système (SAIDI) et l'indice de disponibilité moyenne du service (ASAI).

SAIFI mesure le nombre moyen d'interruptions subies par un client par an, calculé comme suit:

<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_1.svg" style="height: 28px;">

SAIDI quantifie la durée moyenne de panne pour chaque client, elle est donnée par:

<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_2.svg" style="height: 28px;">

Le CAIDI indique la durée moyenne de panne par client interrompu, calculée comme suit :

<img alt="Equation3" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_3.svg" style="height: 28px;">

L'ASAI représente la fraction de temps pendant laquelle l'alimentation électrique est disponible et est déterminée par :

<img alt="Equation4" src="/files/ftp_upload/16136/16136_PT_Equation_4.svg" style="height: 28px;">

Ces indices excluent les interruptions momentanées (moins de cinq minutes) et les événements majeurs, tels que les tempêtes violentes, qui affectent considérablement les mesures de fiabilité.

L'automatisation de la distribution (DA) implique la mise en œuvre d'une technologie permettant de surveiller, de contrôler et d'automatiser le système de distribution électrique. L'automatisation de la distribution réduit la durée des pannes et améliore la fiabilité du service. Historiquement, l'automatisation de la distribution impliquait l'utilisation de compteurs simples et de systèmes de télécommunication pour surveiller les tensions et les flux. Les systèmes DA modernes comprennent des capteurs avancés, des commandes automatisées et des systèmes de contrôle et d'acquisition de données de supervision (SCADA). Ces systèmes peuvent fournir aux opérateurs des capacités de contrôle à distance ou automatiser l'ensemble du processus de gestion des commutateurs de distribution. Cette automatisation permet une isolation rapide des pannes et une restauration du service, réduisant ainsi considérablement la durée des pannes.

Dans l’ensemble, la DA améliore la fiabilité en permettant des réponses plus rapides aux pannes, en améliorant la gestion de la tension et en garantissant un fonctionnement plus efficace du réseau de distribution.

Distribution d'énergie

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KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMES ET CONCEPTS CLÉS

power outage metrics and distribution automation

Distribution reliability in electric power systems helps keep electricity flowing with as few outages as possible and at minimal cost. In IEEE standard terms, reliability is the chance that a device will work without failure over a set time or amount of use. For power distribution, that means steady service and fewer customer concerns about blackouts.

Engineers use several IEEE Standard 1366-2012 indices to measure how well a distribution system performs. SAIFI, or System Average Interruption Frequency Index, shows the average number of outages a customer has in a year. SAIDI, or System Average Interruption Duration Index, gives the average total outage time for each customer. CAIDI shows the average outage time for each customer who was actually interrupted. ASAI, or Average Service Availability Index, shows the fraction of time power is available.

These indices leave out momentary interruptions that last less than five minutes. They also leave out major events such as severe storms. That helps the metrics focus on normal reliability performance rather than rare extreme conditions.

Distribution automation, or DA, uses technology to monitor, control, and automate the electric distribution system. Early DA systems used simple meters and telecommunication tools to track voltage and power flow. Modern DA systems use advanced sensors, automated controls, and Supervisory Control And Data Acquisition, or SCADA, systems.

DA can give operators remote control of the system, or it can automate the entire switch management process. That helps isolate faults quickly and restore service faster after an outage. It also improves voltage management and makes the distribution network work more efficiently. As a result, DA can reduce outage duration and improve overall reliability.

Power Outage Metrics and Distribution Automation

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power system distribution

Electric Power Flow from Plant to Home

Electric power distribution moves electricity from power plants to homes, businesses, and industry through transmission and distribution networks. Power plants convert energy from coal, gas, nuclear, water, and wind into electrical energy. They use three-phase generators, often rated from 50 to 1300 MVA, with terminal voltages from a few kV to 20 kV depending on the unit size and age. The transmission system carries this electricity over long distances with high voltage to reduce energy loss.

primary distribution

Electric Utility Feeders and Distribution

Primary distribution systems move electrical power from substations to consumers. They use several voltage classes, and 15-kV class voltages are the most common among U.S. utilities. Older 2.5-kV and 5-kV primaries are being replaced by 15-kV systems. Higher 25-kV to 34.5-kV classes are used in dense urban areas and in rural regions with long feeders. Many primary systems use three-phase, four-wire multigrounded lines. In this setup, the neutral wire serves as a grounding point. Substations...

secondary distribution

Secondary Distribution Voltage Levels

Secondary distribution carries electrical energy from distribution transformers to customer meters at usable voltage levels. Common U.S. secondary voltages include 120/240 V for homes, 208Y/120 V for residential and commercial buildings, and 480Y/277 V for industrial sites and high-rise buildings. In residential areas, 120/240 V single-phase, three-wire service is often used for lighting, outlets, and large appliances. Dense urban areas may use 208Y/120 V three-phase, four-wire service because...

transformers in distribution system

Distribution Transformers and Voltage Control

Distribution transformers and substation transformers step down high transmission voltage for safe delivery to homes, schools, and businesses. In distribution systems, these transformers are usually grouped as distribution substation transformers and other distribution transformers. Their main job is to lower voltage to levels that fit distribution and end-user use. Distribution substation transformers often use mineral oil for insulation and cooling. Some units keep an inert gas, such as...

distribution reliability and automation

Distribution reliability in electric power systems helps keep electricity flowing with as few outages as possible and at minimal cost. In IEEE standard terms, reliability is the chance that a device will work without failure over a set time or amount of use. For power distribution, that means steady service and fewer customer concerns about blackouts. Engineers use several IEEE Standard 1366-2012 indices to measure how well a distribution system performs. SAIFI, or System Average Interruption...

key terms and concepts

Learn how utilities measure power outage reliability with SAIFI, SAIDI, CAIDI, and ASAI, and how distribution automation helps restore service faster.

Power Outage Metrics and Distribution Automation | JoVE K12

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