Multidimensional Risk Management for Underground Electricity Networks
- 1. Universidade Federal de Pernambuco
- 2. SGH Warsaw School of Economics
Description
Abstract In the paper we consider an electricity provider company that makes decision on allocating resources on electric network maintenance. The investments decrease malfunction rate of network nodes. An accidental event (explosion, fire, etc.) or a malfunctioning on underground system can have various consequences and in different perspectives, such as deaths and injuries of pedestrians, fires in nearby locations, disturbances in the flow of vehicular traffic, loss to the company image, operating and financial losses, etc. For this reason it is necessary to apply an approach of the risk management that considers the multidimensional view of the consequences. Furthermore an analysis of decision making should consider network dependencies between the nodes of the electricity distribution system. In the paper we propose the use of the simulation to assess the network effects (such as the increase of the probability of other accidental event and the occurrence of blackouts of the dependent nodes) in the multidimensional risk assessment in electricity grid. The analyzed effects include node overloading due to malfunction of adjacent nodes and blackouts that take place where there is temporarily no path in the grid between the power plant and a node. The simulation results show that network effects have crucial role for decisions in the network maintenance – outcomes of decisions to repair a particular node in the network can have significant influence on performance of other nodes. However, those dependencies are non-linear. The effects of network connectivity (number of connections between nodes) on its multidimensional performance assessment depend heavily on the overloading effect level. The simulation results do not depend on network type structure (random or small world) – however simulation outcomes for random networks have shown higher variance compared to small-world networks.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
نبذة مختصرة في الورقة، نعتبر شركة مزودة للكهرباء تتخذ قرارًا بشأن تخصيص الموارد لصيانة الشبكة الكهربائية. تقلل الاستثمارات من معدل عطل عقد الشبكة. يمكن أن يكون لحدث عرضي (انفجار، حريق، إلخ) أو خلل في نظام تحت الأرض عواقب مختلفة ومن وجهات نظر مختلفة، مثل وفيات وإصابات المشاة، والحرائق في المواقع القريبة، والاضطرابات في تدفق حركة مرور المركبات، وفقدان صورة الشركة، والخسائر التشغيلية والمالية، إلخ. لهذا السبب، من الضروري تطبيق نهج لإدارة المخاطر يأخذ في الاعتبار النظرة متعددة الأبعاد للعواقب. علاوة على ذلك، يجب أن يأخذ تحليل صنع القرار في الاعتبار تبعيات الشبكة بين عقد نظام توزيع الكهرباء. نقترح في الورقة استخدام المحاكاة لتقييم تأثيرات الشبكة (مثل زيادة احتمال وقوع حدث عرضي آخر وحدوث انقطاع التيار الكهربائي للعقد التابعة) في تقييم المخاطر متعدد الأبعاد في شبكة الكهرباء. تشمل التأثيرات التي تم تحليلها التحميل الزائد للعقدة بسبب خلل في العقد المجاورة وانقطاع التيار الكهربائي الذي يحدث حيث لا يوجد مؤقتًا مسار في الشبكة بين محطة توليد الكهرباء والعقدة. تظهر نتائج المحاكاة أن تأثيرات الشبكة لها دور حاسم في اتخاذ القرارات في صيانة الشبكة – يمكن أن يكون لنتائج قرارات إصلاح عقدة معينة في الشبكة تأثير كبير على أداء العقد الأخرى. ومع ذلك، فإن هذه التبعيات غير خطية. تعتمد تأثيرات اتصال الشبكة (عدد الاتصالات بين العقد) على تقييم أدائها متعدد الأبعاد بشكل كبير على مستوى تأثير التحميل الزائد. لا تعتمد نتائج المحاكاة على بنية نوع الشبكة (عالم عشوائي أو صغير) – ومع ذلك أظهرت نتائج المحاكاة للشبكات العشوائية تباينًا أعلى مقارنة بشبكات العالم الصغير.Translated Description (French)
Résumé Dans l'article, nous considérons une société de fournisseur d'électricité qui prend la décision d'allouer des ressources pour la maintenance du réseau électrique. Les investissements diminuent le taux de dysfonctionnement des nœuds de réseau. Un événement accidentel (explosion, incendie, etc.) ou un dysfonctionnement du système souterrain peut avoir diverses conséquences et dans différentes perspectives, telles que des décès et des blessures de piétons, des incendies à proximité, des perturbations dans la circulation des véhicules, une perte d'image de l'entreprise, des pertes opérationnelles et financières, etc. Pour cette raison, il est nécessaire d'appliquer une approche de la gestion des risques qui considère la vision multidimensionnelle des conséquences. En outre, une analyse de la prise de décision doit tenir compte des dépendances du réseau entre les nœuds du système de distribution d'électricité. Dans l'article, nous proposons l'utilisation de la simulation pour évaluer les effets de réseau (tels que l'augmentation de la probabilité d'autres événements accidentels et la survenue de pannes d'électricité des nœuds dépendants) dans l'évaluation multidimensionnelle des risques dans le réseau électrique. Les effets analysés comprennent la surcharge des nœuds en raison d'un dysfonctionnement des nœuds adjacents et des pannes de courant qui ont lieu lorsqu'il n'y a temporairement aucun chemin dans le réseau entre la centrale électrique et un nœud. Les résultats de la simulation montrent que les effets de réseau ont un rôle crucial pour les décisions dans la maintenance du réseau – les résultats des décisions de réparer un nœud particulier dans le réseau peuvent avoir une influence significative sur les performances d'autres nœuds. Cependant, ces dépendances sont non linéaires. Les effets de la connectivité réseau (nombre de connexions entre nœuds) sur son évaluation multidimensionnelle des performances dépendent fortement du niveau d'effet de surcharge. Les résultats de la simulation ne dépendent pas de la structure du type de réseau (monde aléatoire ou petit) – cependant, les résultats de la simulation pour les réseaux aléatoires ont montré une variance plus élevée par rapport aux réseaux du petit monde.Translated Description (Spanish)
Resumen En el documento consideramos una empresa proveedora de electricidad que toma la decisión sobre la asignación de recursos para el mantenimiento de la red eléctrica. Las inversiones disminuyen la tasa de mal funcionamiento de los nodos de red. Un evento accidental (explosión, incendio, etc.) o un mal funcionamiento en el sistema subterráneo puede tener diversas consecuencias y en diferentes perspectivas, como muertes y lesiones de peatones, incendios en lugares cercanos, perturbaciones en el flujo del tráfico vehicular, pérdida de la imagen de la empresa, pérdidas operativas y financieras, etc. Por ello es necesario aplicar un enfoque de la gestión de riesgos que considere la visión multidimensional de las consecuencias. Además, un análisis de la toma de decisiones debe considerar las dependencias de la red entre los nodos del sistema de distribución de electricidad. En el artículo proponemos el uso de la simulación para evaluar los efectos de red (como el aumento de la probabilidad de otro evento accidental y la ocurrencia de apagones de los nodos dependientes) en la evaluación de riesgos multidimensional en la red eléctrica. Los efectos analizados incluyen la sobrecarga de nodos debido al mal funcionamiento de los nodos adyacentes y los apagones que tienen lugar donde temporalmente no hay ruta en la red entre la central eléctrica y un nodo. Los resultados de la simulación muestran que los efectos de red tienen un papel crucial para las decisiones en el mantenimiento de la red: los resultados de las decisiones de reparar un nodo en particular en la red pueden tener una influencia significativa en el rendimiento de otros nodos. Sin embargo, esas dependencias no son lineales. Los efectos de la conectividad de red (número de conexiones entre nodos) en su evaluación del rendimiento multidimensional dependen en gran medida del nivel del efecto de sobrecarga. Los resultados de la simulación no dependen de la estructura del tipo de red (mundo aleatorio o pequeño); sin embargo, los resultados de la simulación para redes aleatorias han mostrado una mayor varianza en comparación con las redes de mundo pequeño.Files
slgr-2014-0017.pdf
Files
(825.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:760185d1c49203e833d09d538320ec85
|
825.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إدارة المخاطر متعددة الأبعاد لشبكات الكهرباء تحت الأرض
- Translated title (French)
- Gestion des risques multidimensionnels pour les réseaux électriques souterrains
- Translated title (Spanish)
- Gestión de Riesgos Multidimensionales para Redes Eléctricas Subterráneas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1986762751
- DOI
- 10.2478/slgr-2014-0017
References
- https://openalex.org/W1986808060
- https://openalex.org/W2011021916
- https://openalex.org/W2037401844
- https://openalex.org/W2046936439
- https://openalex.org/W2066178851
- https://openalex.org/W2083041835
- https://openalex.org/W2096017402
- https://openalex.org/W2098868714
- https://openalex.org/W2102360367
- https://openalex.org/W2108566781
- https://openalex.org/W2112090702
- https://openalex.org/W2132022337
- https://openalex.org/W2140481308
- https://openalex.org/W2148398334
- https://openalex.org/W2160405975
- https://openalex.org/W2366057305
- https://openalex.org/W3132347552
- https://openalex.org/W3143219376
- https://openalex.org/W3164135786