Change from a regulated to deregulated structure means that, the centralized maintenance system is not valid any more. In the surveyed published literature, there is not a single model which incorporates all maintenance cost components to analyze the effect of different maintenance strategies for generator companies (GENCOs). The work enclosed in this thesis demonstrates that there is a considerable requirement for accurately modelling cost components of the maintenance model, to be used in maintenance scheduling for deregulated power system, in order to attain a superior schedule with major financial and operational impact. This research investigates and models most cost factors that affect the maintenance activities of the deregulated GENCOs, and demonstrates the utilization of the developed cost models in maintenance scheduling. It also presents the data gathering process for the developed maintenance cost model. A generator maintenance scheduling model that considers direct and indirect maintenance costs, opportunity costs (i.e. loss of customer goodwill), effective maintenance strategies, failures, and interruptions is developed. A Genetic Algorithm (GA) based approach is employed to achieve maintenance schedules to various generators maintenance scenarios. An Analytical Hierarchy Process (AHP) approach is proposed for modelling customer goodwill. The maintenance model was redeveloped under the Reliability Centred Maintenance (RCM) strategy to analyze the effect of a maintenance strategy on maintenance costs. Case studies are presented to demonstrate the utilisation of the developed models.The investigation shows that the market prices, opportunity costs and maintenance strategy have an effect on the final maintenance schedule. The research demonstrates that the cost components are critical factors to achieve an effective maintenance schedule, and they must be considered and carefully modelled in order to reflect more realistic situation for maintenance scheduling of generator units in deregulation environment.

No description available.

The maintenance schedule of generators in power plants needs to match the electricity demand and needs to ensure the reliability of the power plant at a minimum cost of operation. In this study, a comparison is made between the modified generator maintenance scheduling model and the classic generator maintenance scheduling model using the reliability objective functions. Both models are applied to a 21-unit test system, and the results show that the modified generator maintenance scheduling model gives better and more reliable solutions than the regular generator maintenance scheduling model. The better results of the modified generator maintenance scheduling model are due the modified and additional constraints in the modified generator maintenance scheduling model. Due to the reliable results of the modified generator maintenance scheduling model, a robust model is formulated using the economic cost objective function. The model includes modified crew and maintenance window constraints, with some additional constraints such as the relationship constraints among the variables. To illustrate the robustness of the formulated GMS model, the maintenance of the Arnot power plant in South Africa is scheduled with open-loop and closed-loop controllers. Both controllers satisfy all the constraints but the closed-loop results are better than the open-loop results. AFRIKAANS : Die onderhoudskedule vir kragopwekkers (OSK) in kragstasies moet kan voorsien in die vraag na elektrisiteit en moet die betroubaarheid van die kragstasie teen ’n minimum operasiekoste verseker. In hierdie studie word die betroubaarheidsdoelwitfunksie gebruik om ’n gewysigde onderhoudskeduleringsmodel vir kragopwekkers te vergelyk met die konvensionele onderhoudskeduleringsmodel. Beide modelle word toegepas op 'n 21-eenheid-toetsstelsel, en die resultate toon dat die gewysigde model ’n beter en meer betroubare oplossing bied as die konvensionele model. Die beter resultate van die gewysigde model is die gevolg van die gewysigde en bykomende beperkings in die gewysigde model. As gevolg van die betroubare resultate van die gewysigde onderhoudskeduleringsmodel word die koste-ekonomie-doelwitfunksie gebruik om ’n robuuste model te formuleer. Die model sluit gewysigde bemanning- en onderhoudvensterbeperkings in, met ’n paar bykomende beperkings soos die verhoudingsbeperkings tussen die veranderlikes. Om die robuustheid van die geformuleerde OSK-model te illustreer word die instandhouding van die Arnot kragstasie in Suid-Afrika geskeduleer met oop- en geslotelus-beheerders. Beide beheerders voldoen aan al die beperkinge, maar die geslotelusresultate is beter as die ooplusresultate. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2011. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / Unrestricted

A growing use of sensors on the electric grid has opened the door to new methods of asset management: Distribution System Operators are now looking into conditionbased maintenance, as opposed to the traditional corrective or time-based methods. As an emerging field, the methodology must be constructed from the ground, with the little data available. The focus is put on cross-linked polyethylene medium voltage overhead lines (XLPE MVOHL)asthe asset to manage, and the aim of this work is to study under which conditions the use of sensors to improve maintenance scheduling on those lines is economically profitable. Solving this problem starts with a necessary review of key ageing mechanisms of XLPE MV overhead lines, followed by the identification of sensors which can monitor the quantities behind these mechanisms. Statistical models for the lifetime of electrical assets and economic models for the analysis of investments are also described. From this preliminary study, a condition-based maintenance methodology was devised using the concept of Health Index to gather data from multiple types of sensors into one unique indicator. Using existing literature, this health index is used to dynamically estimate the failure rate of the line. This failure rate is the key to condition-based maintenance scheduling: maintenance operations are triggered when the failure rate reaches a threshold. Selecting one ageing mechanism- electrical stress-, and one type of sensorpartial discharge inductive sensors-, a Python simulation was built (and is shared at the end of this thesis) allowing to compare the cost of predictive maintenance to the cost of corrective maintenance over several decades, with the key parameters clearly identified and analysed. Beyond the methodology in itself, the main result of the work is that the use of sensors is economically profitable in most of the studied conditions. This project also reveals the strong influence of some parameters on this profitability: condition monitoring is particularly justified for short-lived assets, with a narrow distribution of failures. The failure rate threshold must be set carefully as it has a major impact on the analysis: setting it too high leads to an unprofitable scenario. / Den ökande användningen av sensorer i elnätet har öppnat dörren för nya metoder för förvaltning av tillgångar: Distributionsnätsoperatörer tittar nu på tillståndsbaserat underhåll, i motsats till de traditionella korrigerande eller tidsbaserade metoderna. Eftersom det rör sig om ett nytt område måste metoden byggas upp från grunden, med de få data som finns tillgängliga. Fokus ligger på luftledningar av tvärbanden polyeten med medelhög spänning (XLPE MV OHL) som den tillgång som ska förvaltas, och syftet med detta arbete är att undersöka under vilka förhållanden det är ekonomiskt lönsamt att använda sensorer för att förbättra underhållsplaneringen på dessa ledningar. För att lösa detta problem börjar man med en nödvändig genomgång av de viktigaste åldringsmekanismerna för XLPE MV luftledningar, följt av identifiering av sensorer som kan övervaka de kvantiteter som ligger bakom dessa mekanismer. Statistiska modeller för livslängden för elektriska tillgångar och ekonomiska modeller för analys av investeringar beskrivs också. Utifrån denna preliminära studie utarbetades en metod för tillståndsbaserat underhåll med hjälp av begreppet hälsoindex för att samla data från flera olika typer av sensorer till en unik indikator. Med hjälp av befintlig litteratur används detta hälsoindex för att dynamiskt uppskatta felfrekvensen för ledningen. Denna felfrekvens är nyckeln till en tillståndsbaserad underhållsplanering: underhålls åtgärder utlöses när felfrekvensen når ett tröskelvärde. Genom att välja en åldringsmekanism- elektrisk belastning- och en typ av sensor- induktiva sensorer med partiell urladdning- byggdes en Python-simulering (som delas i slutet av denna avhandling) som gör det möjligt att jämföra kostnaden för förebyggande underhåll med kostnaden för korrigerande underhåll under flera decennier, med de viktigaste parametrarna tydligt identifierade och analyserade. Utöver själva metoden är det viktigaste resultatet av arbetet att användningen av sensorer är ekonomiskt lönsam under de flesta av de studerade förhållandena. Projektet visar också att vissa parametrar har ett starkt inflytande på denna lönsamhet: tillståndskontroll är särskilt motiverat för tillgångar med kort livslängd och en snäv fördelning av fel. Tröskelvärdet för felfrekvensen måste sättas med omsorg eftersom det har stor inverkan på analysen: om det sätts för högt leder det till ett olönsamt scenario.

Hydropower is the world’s largest source of renewable electricity generation. Hydropower plants with reservoirs provide flexibility to the power systems. Efficient planning techniques improve the flexibility of the power systems and reduce carbon emissions, which is needed in power systems experiencing a rapid change in balance between power production and consumption. This is due to increasing amount of renewable energy sources, such as wind and solar power. Hydropower plants have low operating costs and are used as base power. This thesis focuses on weekly planning of hydropower in systems with large volumes and varying power generation and a literature review and a maintenance scheduling method are presented. The topic of hydropower planning is well investigated and various research questions have been studied under many years in different countries. Some of the works are summarized and discussed in literature reviews, which are presented in this thesis. First, some reviews are presented, which covers several aspects of hydropower planning. Literature reviews for long term, mid term and short term planning, respectively, are described. Maintenance scheduling in power systems consists of preventive and corrective maintenance. Preventive maintenance is performed at predetermined intervals according to a prescribed criteria. This type of maintenance is important for power producers to avoid loss in electricity production and loss in income. The maintenance scheduling for hydropower plants prevent these phenomena since spill in the reservoirs and wear on the turbines can be avoided. Usually, the maintenance in hydropower plants is performed on the turbines or at the reservoir intake. A deterministic and a stochastic method to solve a mid term maintenance scheduling problem formulated as a Mixed Integer Linear Programming using dynamic programming is presented. The deterministic method works well in terms of computational time and accuracy. The stochastic method compared to the deterministic method yields a slightly better result at the cost of a need for larger computational resources. / Vattenkraft är världens största källa till förnyelsebar elproduktion. Vattenkraftverk med magasin erbjuder flexibilitet till elkraftsystem. Effektiva planeringsmetoder förbättrar flexibiliteten hos kraftsystemen och minskar koldioxidutsläppen, vilket är nödvändigt i kraftsystem som utsätts för snabb förändring med obalans mellan produktion och konsumtion av effekt. Detta beror på ökad andel förnyelsebara energikällor, som vind- och solkraft, i kraftsystemen. Vattenkraftverk har låga driftkostnader och används som baskraft. Den här avhandlingen fokuserar på veckoplanering av vattenkraft i kraftsystem med stora volymer och varierande kraftproduktion, samt en litteraturstudie och en metod för underhållsplanering presenteras.    Ämnet vattenkraftplanering är väl undersökt och varierande forskningsfrågor har studerats under många år i olika länder. En del av arbetena sammanfattas och diskuteras i litteraturstudier, vilka presenteras i den här avhandlingen. Först presenteras några litteraturstudier, som täcker flera aspekter av vattenkraftplanering. Litteraturstudier, för långtids-, medeltidsplanering, respektive korttidsplanering beskrivs.    Underhållsplanering i elkraftsystem består av förebyggande och korrigerande underhåll. Förebyggande underhåll utförs vid förutbestämda intervall enligt förbestämda kriterier. Denna typ av underhåll är viktig för att kraftproducenter ska kunna undvika förlorad elproduktion och förlorad inkomst. Underhållsplaneringen för vattenkraftverk förebygger dessa fenomen, eftersom spill i magasinen och slitage på turbinerna kan undvikas. Vanligen utförs underhållen i vattenkraftverken på turbinerna eller vid intaget i magasinet. En deterministisk metod och en stokastisk metod att lösa ett medeltidsplaneringsproblem, formulerat som ett blandat heltalsprogrammeringsproblem presenteras. Den deterministiska metoden fungerar väl i termer av beräkningstid och noggrannhet. Den stokastiska metoden jämfört med den deterministiska metoden ger ett något bättre resultat dock till priset av ett behov av större datorresurser. / <p>QC 20220920</p>