A statisztikai élettartam elemzés alkalmazása és korlátai a villamosenergia hálózat eszközgazdálkodásában

Hasonló dokumentumok
FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

BME Járműgyártás és -javítás Tanszék. Javítási ciklusrend kialakítása

KOMPLEX RONCSOLÁSMENTES HELYSZÍNI SZIGETELÉS- DIAGNOSZTIKA

szakértői rendszer Tóth György E.ON Németh Bálint BME VET

STATISZTIKA. A maradék független a kezelés és blokk hatástól. Maradékok leíró statisztikája. 4. A modell érvényességének ellenőrzése

our future our clients + our values Szeptember 16. MEE vándorgyűlés 2010

Innováció és tradíció a feszültség alatti munkavégzésben

Több valószínűségi változó együttes eloszlása, korreláció

Transzformátor, Mérőtranszformátor Állapot Tényező szakértői rendszer Vörös Csaba Tarcsa Dániel Németh Bálint Csépes Gusztáv

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

A DINAMIKUS TÁVVEZETÉK-TERHELHETŐSÉG (DLR) ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK FELTÉTELEI

Populációbecslések és monitoring

A kockázat fogalma. A kockázat fogalma. Fejezetek a környezeti kockázatok menedzsmentjéből 2 Bezegh András

II. rész: a rendszer felülvizsgálati stratégia kidolgozását támogató funkciói. Tóth László, Lenkeyné Biró Gyöngyvér, Kuczogi László

Populációbecslések és monitoring

KISFESZÜLTSÉGŰ KÁBELEK

FAM eszközök vizsgálatára vonatkozó szabványok felülvizsgálata

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

biometria II. foglalkozás előadó: Prof. Dr. Rajkó Róbert Matematikai-statisztikai adatfeldolgozás

Biometria az orvosi gyakorlatban. Regresszió Túlélésanalízis

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Matematikai statisztika c. tárgy oktatásának célja és tematikája

13. Túlélési analízis. SURVIVAL ANALYSIS Nyári Tibor Ph.D., Boda Krisztina Ph.D.

Modulzáró ellenőrző kérdések és feladatok (2)

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Mi a modell? Matematikai statisztika. 300 dobás. sűrűségfüggvénye. Egyenletes eloszlás

Veszteségfeltárás kis- és középfeszültségű hálózaton

Bevezetés. 1. előadás, február 11. Módszerek. Tematika

Hat Szigma Zöldöves Tanfolyam Tematikája

A maximum likelihood becslésről

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Loss Distribution Approach

A feszültség alatti munkavégzés (FAM) élettani hatásai

A (nem megfelelően tervezett) nagyjavítás hatásai

Megoldások. ξ jelölje az első meghibásodásig eltelt időt. Akkor ξ N(6, 4; 2, 3) normális eloszlású P (ξ

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Az előadásdiák gyors összevágása, hogy legyen valami segítség:

Modulzáró ellenőrző kérdések és feladatok (2)

Fuzzy rendszerek és neurális hálózatok alkalmazása a diagnosztikában

y ij = µ + α i + e ij

Gyakorló feladatok. Az alábbi feladatokon kívül a félév szemináriumi anyagát is nézzék át. Jó munkát! Gaál László

A mintavétel szakszerűtlenségeinek hatása a monitoring-statisztikákra

Az éghajlati modellek eredményeinek alkalmazhatósága hatásvizsgálatokban

Mi a karbantartás feladata. Karbantartás-fejlesztés korszerűen Nyílt képzés Fekete Gábor, A.A. Stádium Kft.

BAGME11NNF Munkavédelmi mérnökasszisztens Galla Jánosné, 2011.

Mintavétel fogalmai STATISZTIKA, BIOMETRIA. Mintavételi hiba. Statisztikai adatgyűjtés. Nem véletlenen alapuló kiválasztás

Mérési hibák

Általánosan, bármilyen mérés annyit jelent, mint meghatározni, hányszor van meg

Elosztóhálózati eszközök öregedés és várható élettartam vizsgálata

A Statisztika alapjai

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

Nagy számok törvényei Statisztikai mintavétel Várható érték becslése. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Új felállás a MAVIR diagnosztika területén. VII. Szigetelésdiagnosztikai Konferencia 2007 Siófok

Kockázatkezelés és biztosítás 1. konzultáció 2. rész

Minőségmenedzsment (módszerek) BEDZSULA BÁLINT

A betegbiztonság növelése humán diagnosztikai laboratóriumban

Kockázatalapú fenntartás-tervezés Fuzzy logika alkalmazásával. ELMŰ Hálózat Bálint Zsolt 2017/11/20

e (t µ) 2 f (t) = 1 F (t) = 1 Normális eloszlás negyedik centrális momentuma:

Hajléktalanság keletkezése, megszűnése és alakváltozásai I.

Kábeldiagnosztikai vizsgálatok a BME-n

Kamerakalibráció és pozícióbecslés érzékenységi analízissel, sík mintázatokból. Dabóczi Tamás (BME MIT), Fazekas Zoltán (MTA SZTAKI)

Logisztikus regresszió

Foglalkoztatási modul

Matematika A3 Valószínűségszámítás, 5. gyakorlat 2013/14. tavaszi félév

GEOSTATISZTIKA. Földtudományi mérnöki MSc, geofizikus-mérnöki szakirány. 2018/2019 I. félév TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Tanszékünk szerepe a villámvédelemben: a valószínűséggel súlyozott vonzási tértől a preventív villámvédelemig

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

Dr. Kalló Noémi. Termelés- és szolgáltatásmenedzsment. egyetemi adjunktus Menedzsment és Vállalatgazdaságtan Tanszék. Dr.

Csank András ELMŰ Hálózati Kft. Dunay András Geometria Kft

Least Squares becslés

Biomatematika 12. Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kar. Fodor János

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Statisztikai változók Adatok megtekintése

Kísérlettervezés alapfogalmak

S atisztika 2. előadás

The nontrivial extraction of implicit, previously unknown, and potentially useful information from data.

A Markovi forgalomanalízis legújabb eredményei és ezek alkalmazása a távközlő hálózatok teljesítményvizsgálatában

Heckman modell. Szelekciós modellek alkalmazásai.

Diszkrét idejű felújítási paradoxon

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Statisztikai becslés Statisztikák eloszlása

Hol vagyunk? A laboratórium megújulása Kik vagyunk? Milyen eszközeink vannak? Mivel foglalkozunk?

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

Biometria az orvosi gyakorlatban. Korrelációszámítás, regresszió

Statisztikai módszerek a skálafüggetlen hálózatok

A légkördinamikai modellek klimatológiai adatigénye Szentimrey Tamás

Minitab 16 újdonságai május 18

Diverzifikáció Markowitz-modell MAD modell CAPM modell 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

4/24/12. Regresszióanalízis. Legkisebb négyzetek elve. Regresszióanalízis

LOGIT-REGRESSZIÓ a függő változó: névleges vagy sorrendi skála

Mit mond a XXI. század emberének a statisztika?

Számítógépes döntéstámogatás. Statisztikai elemzés

Túlélés analízis. Probléma:

Dr. Farkas József Czap Zoltán Bozó Péter:

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása A csoport

Mi az adat? Az adat elemi ismeret. Az adatokból információkat

Termelés- és szolgáltatásmenedzsment

Statisztikai alapok. Leíró statisztika Lineáris módszerek a statisztikában

A leíró statisztikák

Kutatásmódszertan és prezentációkészítés

A Markowitz modell: kvadratikus programozás

Átírás:

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamos Energetika Tanszék A statisztikai élettartam elemzés alkalmazása és korlátai a villamosenergia hálózat eszközgazdálkodásában Cselkó Richárd, Németh Bálint Villamos Energetika Tanszék Nagyfeszültségű Technika és Berendezések Csoport cselko.richard@vet.bme.hu

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 2 Statisztikai hibaelemzés célja Előrejelzés által segíteni a rövid, közép és hosszú távú karbantartás és beruházás tervezést Mennyi eszközön? Milyen beavatkozást hajtsunk végre? Nincs beavatkozás Karbantartás Felújítás Csere Nagy számban üzemeltetett eszközök esetében alkalmazható CIGRÉ Working Group C1.1: Asset management of transmission system and associated Cigre activities, 2006

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 3 Statisztikai hibaelemzés célja Felülről lefelé megközelítés, nem a konkrét esetek érdeklik, hanem egy populáció viselkedése Nem célja kijelölni a konkrét eszközt, amin beavatkozást kell végre hajtani Ez az állapotfelmérés (diagnosztika, szemrevételezés) feladata Mit nyerhetünk vele? Optimális pillanatban megindított sorcserék Szűk keretek között a fontosabb beavatkozások kiválasztása Üzembiztonsági tartalékok, cserealkatrész igények pontos előrejelezhetősége

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 4 Statisztikai hibaelemzés alapjai Lépések: Adatgyűjtés Megfelelő eloszlás kiválasztása Görbeillesztés, predikció Adatgyűjtés Adatbázis felépítése az eszközállományról: típus, kor stb. Meghibásodások rögzítése Pontosan mit értünk itt alatta? Milyen részletességgel kell rögzíteni? Meghibásodásig eltelt Hiba sorszáma idő [óra] 16 1 34 2 53 3 75 4 93 5 120 6

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 5 Statisztikai hibaelemzés alapjai Alkalmazható eloszlások, modellek Hány öregedési folyamat van? Van-e domináns? Poisson eloszlás: kortól független meghibásodások Weibull eloszlás: akkor alkalmazható, ha van domináns hibamód Crow AMSAA: több hibamódra is működik, de nagy mennyiségű bemenő adatra van szüksége Cox féle arányos hazárd modell: kockázati faktorok és hibamódok közötti összefüggést tudja feltárni Milyen görbeillesztési módszert alkalmazunk? Maximum valószínűség becslés (maximum likelihood method) Rang mediánja (median rank) Grafikus görbeillesztés

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 6 Görbeillesztési módszerek Maximum Likelihood Estimation A módszer célja, hogy egy ismert valószínűségi modell paramétereit megállapítsa Alapelve szerint azokat a paramétereket adja ki, amelyekkel a lehető legnagyobb valószínűsége van annak, hogy a gyakorlatban kapott mintasor adódjon Kivitelezése: az ún. likelihood function maximalizálásával ez jelképezi a modell és a megfigyelések közötti összhangot Weibull-eloszlás esetén két paraméterről, a skála és az alakparaméterről van szó Ennek megfelelően e két paraméter függvényében igyekszik a likelihood függvényt maximalizálni Dr. Robert B. Abernethy: The new Weibull handbook

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 7 Görbeillesztési módszerek: Median Rank Becslés Mit próbál megfogni? Az igazi eloszlásfüggvény nem mérhető, mert véges számú mintából számolunk, véges időtartamból Akkor kell alkalmazni, ha viszonylag kevés meghibásodási adat áll rendelkezésre (<100) Egyszerű számítási mód: ~,, Számos összetettebb számítási mód is létezik Meghibásodásig eltelt idő [óra] Medián rang % Lépcsős megközelítés 16 10,91 16,67 34 26,44 33,33 53 42,14 50 75 57,86 66,66 93 73,56 83,33 120 89,1 100

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 8 Görbeillesztési módszerek Grafikus görbeillesztés (Weibull-plot) A kétparaméteres Weibull-eloszlás sűrűségfüggvénye:, ha t 0 és f(t)=0, ha t<0 Olyan transzformált koordinátarendszer, amiben a Weibull-eloszlást egyenes reprezentálja 1 ln 1! " # $% ln 1 # &$% &$%' ( ) *

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 9 Görbeillesztési módszerek Grafikus görbeillesztés (Weibull-plot) A kétparaméteres Weibull-eloszlás sűrűségfüggvénye:, ha t 0 és f(t)=0, ha t<0 Olyan transzformált koordinátarendszer, amiben a Weibull-eloszlást egyenes reprezentálja 1 ln 1! " # $% ln 1 # &$% &$%' ( ) *

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 10 A statisztikai hibaelemzés nehézségei Nem megfelelően ismert vagy túl összetett öregedési folyamatok Nem biztosított a megfelelő eloszlás kiválasztása Probléma: a matematikai eljárások ennek ellenére végre hajthatók, de a becslés pontossága megkérdőjelezhető lesz! Meghibásodott berendezések kora hiányzik Hiányzó, pontatlan koreloszlás Külső hatások ( suspension ) nem különülnek el

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 11 Hiányzó korok meghibásodáskor Nincs pontos kor szakértői tudással helyettesítsük Típus, technológia, gyártmány alapján intervallum becslés, hogy mikor kerülhetett üzembe az adott eszköz Szimuláció 1 millió darabos populációra Eset száma Kor Tévedési intervallum 1. becsült +/- 5 év 2. becsült +/- 10 év 3. 50% becsült +/- 10 év 4. 25% becsült +/- 10 év 5. 50% becsült + 15 év 6. 50% becsült - 15 év Fazekas Tibor: Adathiány kezelése az öregedő villamosenergiarendszer élettartam analízise során, 2013

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 12 Hiányzó, pontatlan koreloszlás Cserék jövőbeli előfordulása pontos és pontatlan koreloszlás esetén változtatott skála paraméterrel Kiemelve a számunkra fontos szakaszt elmondható, hogy az első néhány éves viszonylag pontos eredmények után nagyobb eltéréseket kapunk Fazekas Tibor: Adathiány kezelése az öregedő villamosenergia-rendszer élettartam analízise során, 2013

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 13 Hiányzó, pontatlan koreloszlás Cserék jövőbeli előfordulása pontos és pontatlan koreloszlás esetén változtatott skála paraméterrel Kiemelve a számunkra fontos szakaszt elmondható, hogy az első néhány éves viszonylag pontos eredmények után nagyobb eltéréseket kapunk Fazekas Tibor: Adathiány kezelése az öregedő villamosenergia-rendszer élettartam analízise során, 2013

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 14 A kombájn nem tudja a matekot! A hibastatisztikának meg kell felelnie egy fontos kritériumnak: el kell tudni különíteni a külső, véletlen behatásból eredő meghibásodásokat ( suspension ) a ténylegesen meghibásodott ( failed ) elemektől

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 15 A kombájn nem tudja a matekot! Early suspension: Ha az élettartam elején következik be Nem rontják el az eloszlás paramétereinek becsült értékét Late suspension: Az élettartam öregedési szakaszában bekövetkező véletlen hibák Eltolják a Weibull egyenest, így a Weibull eloszlás skála paraméterét nagyban befolyásolják. Szerencsés helyzet, mert a korai, régebbi hiányos adatbázis kevésbé van negatív hatással a becslés pontosságára

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 16 További nehézségek említés szintjén Eltérő időszakokban eltérő karbantartási stratégiák A karbantartásoknak egyértelműen meghibásodás megelőző funkciójuk van, tehát jelentős a befolyásuk a vizsgált adatokra Karbantartással megelőzött majdnem hibák Nem a konkrét hibaesemény az igazán érdekes, hanem az, hogy van-e olyan állapotú berendezés a hálózaton, amit mindenképpen cserélni kell Alkomponensek külön - kábel és szerelvény nem keverhető össze Ha túl egyszerűsített a hibastatisztika Kilógó elemek ( outliers ) Egy-egy nem jellemző folyamat eredményeként születhet és elronthatja a becslés pontosságát

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 17 Esettanulmány olajos kábelösszekötők Összekötők 60%-ának a kora nem ismert 1. becslés: nem ismert korú eszközök elosztása egyenletesen a kategóriák között 2. becslés: szakértői tudással kiegészített becslés, a valósághoz vélhetően közelebbi koreloszlás alkalmazása A becslés 90%-os konfidencia intervallumán belüli eredmények adódtak hibaszám tekintetében Ravish P.Y. Mehairjan, Dhiradj Djairam, Qikai Zhuang, Johan J. Smit, Arjan M. van Voorden: Statistical Approach to Establish Failure Behaviour on Incomplete Asset Lifetime Data

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 18 Összefoglalás Statisztikai hibaanalízis alkalmazható sikeresen, de lépéseket kell tenni a buktatók elkerülésére Big data igazi alkalmazhatóságához a Dirty data alkalmazhatósága kell Ehhez nagyban hozzájárul, ha a favágó matematikai módszereket kiegészítjük szakértői tudással és megtanuljuk az együttes alkalmazásukat További olvasnivaló: CIGRÉ WG D1.39: Guidelines for the Use of Statistics an Statistical Tools on Life Data IEEE 930-2004 (IEC 62539:2007) Guide for the Statistical Analysis of Electrical Insulation Breakdown Data

2014.09.16. BME Villamos Energetika Tanszék 19 Köszönöm a figyelmet! BME Nagyfeszültségű Laboratórium Cselkó Richárd Phone: +36202101113 E-mail: cselko.richard@vet.bme.hu