Kontrollkarten zur Alarmgebung in Stromnetzen

Abstract

Die Dissertation Kontrollkarten zur Alarmgebung in Stromnetzen entstand im Rahmen einer von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschergruppe mit dem Schwerpunkt Schutz- und Leitsysteme zur zuverlässigen und sicheren elektrischen Energieübertragung (FOR 1511). Durch den Verfasser wurde die Möglichkeit einer automatisierbaren Überwachung eines elektrischen Energienetzes mittels statistischer Prozesskontrolle untersucht. Dazu standen Aufzeichnungen der Netzfrequenz aus fünf europäischen Orten zur Verfügung. Wie sich herausstellte, können die vorliegenden Frequenz-Daten nicht mittels Standard- Methoden wie Mittelwert- oder Urwertkarten überwacht werden: Diese führen zu unpraktikabel großen Raten falscher Alarme. Diese Problematik resultiert aus multiplen Annahmeverletzungen der Kontrollkarten-Technik: Die Frequenzwerte sind sowohl hochgradig autokorreliert als auch untereinander stark abhängig. Außerdem entstammen die Daten keiner bekannten statistischen Verteilung und unterliegen ständigen Regelungsprozessen. Zur Abhilfe wurden verschiedene bekannte Verfahren aus dem der Statistischen Prozesskontrolle in Betracht gezogen, jedoch in keinem Fall eine zufriedenstellende Qualität erreicht. Folglich werden Ansätze für neue Varianten diskutiert. Vorgeschlagen wird schließlich die Nutzung eines gleitenden Mittelwertes von absoluten Differenzen als Kontrollkarten- Statistik. Zudem wird eine Symmetrisierung der absoluten Differenzen verwendet und damit die Konvergenzgeschwindikgeit der Mittelwerte (ZGWS) erhöht. Zum Vergleich der Konvergenzgeschwindigkeiten zweier Verfahren oder Parametereinstellungen wird ein Messmittel zur Beurteilung der Nähe eines Datenvektors zur Familie der Normalverteilung benötigt. Da hier keine allgemein gute Methodik bekannt ist, wurden neun Metriken und Teststatistiken bezüglich ihrer zugrunde liegenden Ideen und Eigenschaften sowie durch eine Simulationsstudie verglichen. Schließlich erfolgt die Anwendung der Methodik auf stellvertretende Beispiele von Stromausfällen.