Аnalysis of Domestic and Foreign Experience in Rationing the Reliability of Power Distribution Networks

background image

The MAIN JOURNAL for POWER GRID SPECIALISTS in RUSSIA


background image

6

po

we

su

pp

ly

power supply

Аnalysis of Domestic 
and Foreign Experience 
in Rationing the 
Reliability of Power 
Distribution Networks

The paper analyzes domestic and foreign experience and 

compares the different countries approaches to rationing the 

power distribution networks reliability. The main indicators 

of power supply reliability in different countries with respect 

to outages, approaches for planned values determination and 

clustering of networks with similar characteristics are con-

sidered. Understanding the basic principles of power distribu-

tion network reliability regulation applied in foreign countries 

allows specialists to identify best practices and adapt them 

to domestic conditions.

Dmitry Gvozdev,

First Deputy General Director – 
Chief Engineer, PJSC Rosseti 
Moscow Region

Dmitry Gabdushev, 

Leading specialist of the Power 
System Modes Department, 
PJSC Rosseti Moscow
 Region 

Rostislav Goenko,

Senior Laboratory Assistant of 
the Department of Theoretical 
Foundations of Electrical 
Engineering, National 
Research University “Moscow 
Power Engineering Institute” 

Daria Klimkina, 

Assistant of the Department 
of Theoretical Foundations 
of Electrical Engineering, 
National Research University 
“Moscow Power Engineering 
Institute” 

Dmitry Buyankov, 

Chief 

Expert of the Power System 
Modes Department, PJSC 
Rosseti Moscow Region

Artem Vanin, 

Associate 

Professor of the Department 
of Theoretical Foundations 
of Electrical Engineering, 
National Research University 
“Moscow Power Engineering 
Institute”, Ph.D.

D

istribution  networks  carry  out  the 
transmission of electric power from 
large  power  centers  (35-220  kV 
substations  or  power  plants)  to 

a large number of consumers. Ultimate con-
sumers have small load power and are dis-
tributed  over  a  large  area.  In  this  regard, 
power distribution networks have a complex 
multidivisional  structure  and  a  hierarchical 
design concept.

Regulatory  authorities  in  diff erent  coun-

tries  apply  their  own  approaches  to  stan-
dardizing reliability and develop their own pri-
orities. Approaches for regulating distribution 
network reliability, investigated in this paper, 
include  a  comparison  between  jurisdictions 
in Russia, the UK, Italy, the Netherlands and 
the USA (California and New York states).

The  analysis  carried  out  in  this  article  is 

useful  in  developing  the  regulatory  frame-
work. The results of the comparative analysis 
can be used in the development of new regu-
latory documents. It will create more eff ective 
rules and standards for regulating the reliabil-
ity of distribution networks in Russia.

When analyzing the experience of reliabil-

ity  standardization,  comparison  was  carried 
out according to the following criteria:

 

– power supply reliability indicators;

 

– accountable outages;

 

– determination  of  reliability  indicators 

planned values;

 

– clustering  networks  with  similar  charac-

teristics.


background image

EP Shanghai 2023

Special  issue,  November  2023

7

POWER SUPPLY

RELIABILITY INDICATORS

Reliability  of  power  supply  is  characterized  by  the 
interruptions  in  power  supply  to  consumers,  its 
frequency  and  duration.  A  large  number  of  diff erent 
indicators can be used to represent them numerically. 
A  complete  list  of  indicators  is  given  in  the  IEEE  Std 
1366-2012  standard  [1].  The  most  commonly  used 
indicators are, as follows:

 

– SAIFI 

(System Average Interruption Frequency In -

dex)

 – an indicator of the average frequency of long-

term interruptions in the electric power transmission 
to the delivery point or per consumer. It is defi ned as 
the ratio of all long-term power supply interruptions 
during  the  billing  period  to  the  number  of  supply 
points or consumers:

 

SAIFI = 

 

N

N

T

(1)

 

– SAIDI 

(System Average Interruption Duration In 

-

dex)

  –  an  indicator  of  the  interruption  average 

duration  in  the  electric  power  transmission  to  the 
delivery  point  or  per  consumer.  It  is  defi ned  as 
the  ratio  of  duration  of  all  long-term  power  supply 
disruptions  during  the  billing  period  to  the  number 
of supply points or consumers:

 

SAIDI = 

 

r

i

 

N

i

 

N

T

(2)

 

– CAIDI 

(Customer Average Interruption Duration 

Index)

  –  an  indicator  of  the  average  duration 

of  power  supply  restoration.  It  is  defi ned  as  the 
ratio  of  total  duration  of  all  long-term  power 
supply  disruptions  to  all  long-term  power  supply 
disruptions for the billing period. Also equal to the 
ratio of SAIDI to SAIFI:

 

СAIDI = 

 

r

i

 

N

 

N

i

 

= SAIDI / SAIFI. 

(3)

 

– MAIFI

 (Momentary Average Interruption Fre-

quen cy Index)

  –  an  indicator  of  the  average 

frequency  of  short-term  interruptions  in  the 
electric power transmission to the delivery point 
or per consumer. It is defined as the ratio of all 
short-term power supply interruptions during the 
billing  period  to  the  number  of  supply  points  or 
consumers:

 

MAIFI = 



IM

i

 N

mi

 

N

T

(4)

The following notations are used in the given for-

mulas (1)-(4): 

N

i

 – number of disconnected consum-

ers during the 

i

-th technological disruption; 

r

i

 – dura-

tion of power supply disruption to consumers during 
the 

i

-th technological disruption; 

N

T

 

– the total num-

ber  of  consumers  or  delivery  points  in  the  network, 
reliability indicators are determined for; 

IM

i

 – number 

of short-term power outages; 

N

mi

 – number of discon-

nected  consumers  during  the 

i

-th  short-term  power 

outage.

IEEE Std 1366-2012 [1] classifi es power outages as 

short-term if they last less than 5 minutes and as long-
term if they last for more than 5 minutes. The minimum 
duration  of  a  long-term  power  supply  interruption, 
established  by  regulations,  may  diff er  in  diff erent 
countries.

The RUSSIAN FEDERATION

Power supply reliability indicators

The  indicator  of  the  average  interruption  fre-

quency  while  electric  power  transmission  to  the 

SAIFI

 delivery point and the indicator of the average 

interruption duration while electric power transmis-
sion  to  the 

SAIDI

  delivery  point,  analogues  SAIFI 

and SAIDI, are used in Russia for reliability indica-
tors standardization. 

Accountable outages

In  accordance  with  the  guidelines  for  calculating 

the  reliability  level  [2],  interruptions  in  the  transmis-
sion  of  electric  power  to  consumers  as  a  result  of 
technological  violations  at  the  facilities  of  the  grid 
operator  are  considered  to  calculate  reliability  in-
dicators.  These  outages  must  last  longer  than  the 
automatic  power  restoration  time.  The  exception  is 
when  the  grid  operator  is  not  responsible  for  power 
outages.

Planned  outages  are  not  taken  into  account  in 

the  main  reliability  indicators.  The  termination  of 
power  transmission  to  consumers  during  repair 
work is characterized separately by 

SAIDI,rep

SAIFI,rep

 

indicative parameters.

Determination
of reliability indicators planned values

When  planning  tariffs,  long-term  regulatory 

para meters  are  established.  These  parameters  for 
calculating  long-term  prices  (tariffs)  are  established 
for a long-term regulatory period.

Long-term  regulation  period  is  a  period  of  at 

least  5  years.  Long-term  regulation  parameters 
are  calculated  for  this  period.  The  long-term  reg-
ulation  period  is  divided  into  regulation  periods  of 
12 months [3].

When  forming  planned  values  of  reliability  in-

dica tors for territorial grid organizations, the meth-
od  of  com paring  analogues  is  used.  This  method 
is based on comparing the performance indicators 
of  territorial  network  organizations  that  have  com-
parable economic and (or) technical characteristics 
and (or) operating conditions [2].

For  the  first  year  in  the  long-term  regulation  pe-

riod, the planned values of the 

pl

t

,SAIDI

 and 

pl

t

,SAIFI

 indi-

cators are determined based on:

 

– the  minimum  value  of  the  reliability  indicators 

actual  value  for  the  previous  year  and  actual 
average values of the reliability indicators for the 
three previous years;

 

– a one-time improvement of the reliability indicators 

minimum  value  using  the  reliability  indicators 
im prove ment rate.
For the second and subsequent calculation periods 

of the long-term regulation period, the planned values 
of reliability level indicators are determined using the 
following formulas:

pl

t

,+1,SAIDI

 = 

pl

t

,SAIDI

 · (1 – 

r

m

,SAIDI

), 

(5)

pl

t

,+1,SAIFI

 = 

pl

t

,SAIFI

 · (1 – 

r

m

,SAIFI

), 

(6)


background image

8

where 

pl

t

,SAIDI

pl

t

,SAIFI

  –  the  planned  values  estab-

lished by the regulatory body for the reliability level 
indicator  for  the  estimated  regulation  period  (

t

)  for 

territorial  grid  organizations  (TGO); 

r

m

,SAIDI

r

m

,SAIFI

  – 

improvement rate of the reliability level indicator for 
the network organization of group 

m

m

 – TGO group 

number for this reliability indicator. It is important to 
note that the TGO clustering by 

pl

t

,SAIDI

 and 

pl

t

,SAIFI

 in-

dicators varies.

The procedure for calculating the planned values 

of indicators is given in Order No. 1256 of the Ministry 
of Energy of the Russian Federation dated November 
29, 2016 [2]. 

Clustering networks with similar 
characteristics

Basic  values  of  reliability  indicators  are  estab-

lished for TGO groups that have characteristics and 
(or)  operating  conditions  comparable  to  each  other 
based on the method of comparing analogues. Vari-
ous  clusterings  are  used  for 

pl

t

,SAIDI

  and 

pl

t

,SAIFI

  indi-

cators.  TGO  clustering  signs  and  basic  values  of 
reliability indicators for groups are given in Order of 
the Ministry of Energy of the Russian Federation No. 
976 dated October 18, 2017 [4]. The main clustering 
criteria are as follows: length of power transmission 
lines, cable lines proportion, number of switching de-
vices, average summer temperature (more than 20°C 
/ less than 20°C), load density, number of transmis-
sion points. 

GREAT BRITAIN

Power supply reliability indicators

The  main  reliability  indicators  are  CI  and  CML. 

These  indicators  have  the  same  meaning  as  SAIFI 
and  SAIDI.  CI  –  number  of  outages  per  year  per 
100  consumers  (100×SAIFI);  CML  –  average  dura-
tion of power outage per year per consumer (SAIDI).

Accountable outages

When  regulating  reliability,  both  emergency  and 

planned  outages  are  taken  into  account.  In  this 
case,  planned  outages  are  taken  into  account  with 
a weighting coefficient of 0.5.

When  determining  the  CI  indicator,  outages  due 

to  violations  in  adjacent  systems  are  not  taken  into 
account.  When  calculating  the  CML  indicator,  10% 
of outages due to violations in adjacent systems are 
taken into account.

When  calculating  reliability  indicators,  outages 

lasting more than 3 minutes are taken into account. 
Outages lasting less than 3 minutes are recorded by 
an indicator.

When  calculating  reliability  indicators,  outages 

caused by abnormal external conditions are not taken 
into account. If the daily CI is 8 times higher than the 
average daily value for 10 years, then such a day is 
classified as a day with abnormal external conditions. 
Also,  outages  due  to  accidents  that  disrupted  the 
power supply to more than 25.000 consumers are not 
taken into account.

Determination
of reliability indicators planned values

Target  indicators  are  determined  for  a  long-term 

regulatory period (at least 5 years) [7].

For  the  first  year  of  the  long-term  regulation 

period, CI and CML are determined as the minimum 
value of: 

 

– average  company  CI/CML  performance  for  the 

last 3 years;

 

–  he company's CI/CML targets for the last year of 

the previous long-term regulatory period.
For the last year of the long-term regulation period, 

CI and CML are determined as the minimum value of 
the following indicators: 

 

– baseline  targets  calculated  by  the  regulatory 

authority;

 

– the company's CI/CML targets for the last year of 

the previous long-term regulatory period.
If  the  targets  for  the  first  and  the  last  year  are 

different,  then  the  CI/CML  targets  for  the  interim 
years change in equal increments each year.

When  calculating  basic  targets,  the  power 

distribution  network  is  divided  into  groups,  targets 
are  determined  for  subsystems,  and  then  these 
indicators are combined to obtain the entire company 
target.

Actual  reliability  indicators  of  the  power  dis-

tribution  network  are  calculated  as  a  basis  for 
determining the basic target indicators. The methods 
for setting targets differ for each subgroup. In some 
cases,  targets  are  based  on  the  performance  of 
individual  systems,  and  in  others  on  the  average 
performance of all systems in a subgroup. Indicators 
are determined based on four years observation to 
reduce  the  effect  of  random  deviations.  A  longer 
interval  is  not  used.  Otherwise,  the  increase  in 
reliability indicators over recent years would not be 
taken into account.

Low voltage (LV) networks (up to 1 kV)

At  the  low  voltage  level,  grid  companies  have 

little  ability  to  influence  the  reliability  of  the  power 
supply,  so  the  baseline  CI  and  CML  are  set  to  the 
current  values  for  each  company.  For  companies 
with  low  reliability  scores,  a  target  CML  of  75%  of 
the national average has been set.

Medium voltage (MV) networks (1 to 20 kV)

For  medium  voltage  networks,  targets  are  set 

based on the following factors:

 

– average  number  of  power  supply  disruptions  per 

1 km of power network;

 

– average number of consumers disconnected due 

to  one  technological  violation,  in  relation  to  the 
number of the feeder consumers;

 

– average  and  first  quartile  values  of  the  CI/CML 

(CAIDI) indicator.
The baseline targets for medium voltage networks 

are based on the average performance of all network 
companies in one subgroup.

POWER SUPPLY


background image

EP Shanghai 2023

Special  issue,  November  2023

9

High voltage (EHV) networks (from 20 to 132 kV)

Power  networks  of  this  voltage  class  experience 

quite a few outages in one year and their performance 
can  vary  greatly  from  year  to  year.  In  this  regard, 
targets  for  this  subgroup  are  calculated  based  on 
the  average  performance  of  each  company  over  the 
past  10  years.  Once  targets  have  been  determined 
for each subgroup, they are combined and targets are 
set for each individual company.

The  target  for  planned  outages  is  defi ned  as 

a three-year moving average with a two-year lag using 
the following expression:

Planned target

year 

t

 

 (Planned Perf

year 

t

–4

 +

+ Planned Perf

year 

t

–3

 + Planned Perf

year 

t

–2

) / 3.

The maximum permissible duration of a consumer 

outage is 12 hours.

Grid companies may not be interested in improving 

the reliability of power supply to consumers in areas 
where  outages  aff ect  a  small  number  of  consumers 
[5].  This  usually  applies  to  sparsely  populated  rural 
areas.  In  order  to  stimulate  increased  reliability  of 
power  supply  to  these  consumers,  the  regulatory 
body introduces the concept of a consumer with low 
reliability.

Low reliability customers are those who experience 

an  average  of  at  least  four  outages  per  year  over 
a  three-year  period  (i.e.  12  or  more  outages  in  three 
years) [6].

In  the  UK,  a  fund  has  been  created  to  improve 

the  power  supply  reliability  of  consumers  with  low 
reliability. Grid companies receive compensation for 
investments  in  improving  power  supply  reliability  of 
consumers with low reliability from this fund.

Clustering networks with similar 
characteristics

Distribution  networks  are  divided  into  voltage 

groups: LV (up to 1 kV), HV (1 to 20 kV), EHV (20 to 
132 kV) and 132 kV. Medium voltage (MV) networks 
are then divided into subgroups based on the follow-
ing  criteria:  percentage  of  overhead  lines,  length  of 
lines,  number  of  connected  consumers.  Target  indi-
cators are calculated separately for each group, and 
then  combined  into  a  common  indicator  for  the  grid 
company.

ITALY 

Power supply reliability indicators

Targets are set for SAIDI and SAIFI indicators.

Accountable outages

To  calculate  SAIDI  and  SAIFI,  power  supply 

interruptions  lasting  from  3  minutes  to  8  hours  are 
taken into account. Outages not related to disruptions 
in  the  power  distribution  network  or  caused  by 
abnormal  weather  conditions  are  not  taken  into 
account when calculating reliability indicators.

MAIFI  is  used  as  an  indicative  value  reflecting 

the  frequency  of  outages  lasting  from  1  second  to 
3 minutes.

Determination
of reliability indicators planned values

Long-term targets are set for all power distribution 

networks. The long-term regulation period is 4 years. 
The  basic  values  of  target  indicators  are  set  as 
a certain percentile of the indicators for the previous 
long-term regulation period.

The  baseline  SAIDI  target  for  rural  and  suburban 

networks  is  defi ned  as  the  10%  percentile,  for  urban 
networks – as the 30% percentile of SAIDI values for the 
previous long-term regulatory period. SAIFI's baseline 
targets correspond to the 20 and 30% percentiles.

At  the  beginning  of  the  long-term  regulatory  pe ri-

od,  each  distribution  company  sets  its  own  reliability 
targets for each year. These indicators are determined 
based on data for the network company for the previous 
two years and basic target indicators.

To  distribute  target  indicators  by  years,  the  im-

prove ment rate coeffi  cient is used. It is calculated as 
follows:

 

– for  SAIDI  to  achieve  the  baseline  target  within 

8 years, but not less than 2%;

 

– for  SAIFI  to  achieve  the  baseline  target  within 

12 years, but not more than 6%.
Feeders  with  reliability  scores  1.5  times  worse 

than  the  baseline  targets  are  classified  as  low 
performing  power  networks.  First  of  all,  network 
companies are en couraged to improve the reliability 
of such networks [8].

Clustering networks with similar 
characteristics

Networks  are  combined  into  three  groups 

depending on load density: rural, suburban and urban.

NETHERLANDS

Power supply reliability indicators

The  reliability  of  power  transmission  is  cha rac-

terized by the SAIFI and CAIDI indicators. Reported 
reliability  indicators  are  calculated  for  outages 
only.  The  values  obtained  for  planned  outages  are 
indicative.

Accountable outages

When  calculating  reliability  indicators,  almost  all 

violations  are  taken  into  account,  including  those 
that the distribution company can’t directly influence, 
for  example,  cable  damage  during  excavation  work 
by  a  third  party.  Only  exceptional  events,  such  as 
terrorist  attacks,  are  considered  as  force  majeure 
events,  when  outages  are  not  taken  into  account  in 
reliability indicators.

Determination
of reliability indicators planned values

Planned  reliability  indicators  are  not  explicitly 

established. The Netherlands uses a ranking system 
for network companies based on a general indicator 
of  reliability  and  quality  of  services  provided.  The 
size of the permissible established tariff depends on 
the rating of the network company.


background image

10

Based  on  the  SAIFI  and  CAIDI  indicators,  da-

mage  from  unreliable  power  supply  is  determined. 
It is taken into account when calculating the general 
indicator.

The generalized indicator is calculated for a 3-year 

regulation  period.  The  calculation  uses  the  SAIFI 
and  CAIDI  indicators  of  network  companies  for  the 
previous  regulatory  period,  as  well  as  the  average 
SAIFI and CAIDI values for all network companies for 
the same period.

According to Dutch law, network companies must 

pay  compensation  to  all  customers  for  interruptions 
that last more than 4 hours.

Clustering networks
with similar characteristics

All distribution networks in the Netherlands have 

similar  characteristics  and  operate  under  similar 
conditions, so no additional clustering is applied. Av-
erage values of reliability indicators are determined 
for all power distribution networks in the country.

USA. NEW YORK

In  the  United  States,  power  distribution  companies 
are regulated at the state level.

Power supply reliability indicators

SAIFI and CAIDI are the main reliability indicators. 

Network companies submit annual reports containing 
accident  rate  analysis  in  their  operating  areas, 
reliability  improvement  projects  and  analysis  of  the 
worst-performing electricity feeders state. 

Accounted outages 

The  outages  frequency  and  duration  are 

standardized for normal operating conditions. In this 
case,  outages  under  abnormal  external  influences 
are not taken into account. Moreover, the indicators 
are  also  calculated  taking  into  account  all  outages 
used as indicative ones.

Abnormal  external  events  are  considered  to 

be  those  where  power  supply  to  at  least  10%  of 
consumers in the operating area is disrupted and/or 
the outage duration exceeds 24 hours.

Determination
of reliability indicators planned values

Two  mechanisms  are  used  to  regulate  the 

reliability  of  power  distribution  networks:  baseline 
targets setting and tariff regulation [9].

The regulating authority collects detailed informa-

tion on technological disturbances in all networks ev-
ery month and it determines annual reliability indica-
tors  for  each  operating  area.  On  the  basis  of  actual 
data on the electric power system reliability, baseline 
reliability  targets  are  established  for  each  operating 
area. These indicators correspond to the acceptable 
minimum  level  of  reliability  and  they  are  used  to  as-
sess the actual level of electric power system reliabil-
ity; however, they are not used to determine penalties 
or bonuses for network companies. 

Tariff  regulation  is  applied  in  relation  to  reliabil-

ity  targets  established  for  the  network  company  as 
a whole.

Clustering networks
with similar characteristics

Reliability indicators are determined for operating 

areas.  Operating  areas  correspond  to  the  territorial 
division and they include network sections with simi-
lar parameters. 

USA. CALIFORNIA

Power supply reliability indicators

Network  companies  submit  an  annual  reliability 

report, that includes:

 

– SAIDI,  SAIFI  and  MAIFI  both  at  the  level  of  the 

entire network company and at the most detailed 
level possible;

 

– information  on  the  worst-performing  electricity 

feeders;

 

–  external  events  and  activities  that  have  had  an 

impact on reliability;

 

– information on the current state of the equipment, 

maintenance and repair activities.

Accounted outages 

Reliability  indicators  are  determined  without 

taking  into  account  outages  caused  by  abnormal 
external events. According to IEEE Std 1366-2012 [1] 
the "2.5 beta" method is used to determine abnormal 
events.

Determination
of reliability indicators planned values

The maximum duration of power supply interruption 

for an individual consumer is 24 hours.

Prior to 2006, the Reliability Incentive Mechanism 

(RIM) was in force. It was aimed at tariff incentives to 
achieve annual reliability targets. In the Brattle Group 
report  [9]  there  is  note  that  the  key  disadvantage 
of  this  approach  is  the  short-term  measures 
incentivization.  The  incentivization  effect  could 
come  out  in  the  next  year.  Long-term  investments 
are  supported  to  a  much  lesser  extent  under  this 
approach.  In  2006,  the  Reliability  Investment 
Incentive  Mechanism  (RIIM)  was  adopted.  It  was 
aimed  at  long-term  effectiveness.    Defined  level 
of  investment  in  the  distribution  network  reliability 
growth  was  established,  especially  in  terms  of 
network  modernization,  preventive  maintenance 
and equipment replacement. If a network company 
fails  to  ensure  the  required  level  of  investment 
in  reliability  growth,  the  accepted  tariff  level  is 
reduced. 

The regulating authority continues to collect de-

tailed  annual  reports  on  the  electric  power  system 
reliability  despite  the  lack  of  specific  reliability  tar-
gets. The standard in force until 2006 set reliability 
targets  for  network  companies.  The  SAIDI  targets 
ranged  from  52  to  157  minutes  per  year,  SAIFI  – 
from 0.9 to 1.24 failures per year.

POWER SUPPLY


background image

EP Shanghai 2023

Special  issue,  November  2023

11

RESULTS FROM THE ANALYSIS OF 

DOMESTIC AND FOREIGN EXPERIENCE 

IN RELIABILITY RATIONING

Established on legislative level, the minimum duration 
of power outages level varies across countries: 

 

– over  the  time  of  automatic  power  restoration 

(Russia); 

 

– 3 minutes (Great Britain, Italy); 

 

– 5 minutes (USA, California). 

Formal criteria for excluding power outages under 

abnormal  external  conditions  are  defined  in  Great 
Britain,  Italy,  the  USA  (New  York,  California).  In  the 
Netherlands power outages under abnormal external 
conditions  are  taking  into  consideration.  In  Russia, 
a  grid  operator  is  always  responsible  for  power 
outages  while  formal  criteria  for  determining  such 
power outages are not formalized by regulations.

Scheduled power outages in the calculation of main 

reliability indicators in Russia are accounted separately 
by indicative fi gures 

SAIDI,rep

SAIFI,rep

. In the UK, plan-

ned outages are taken into account in the calculation 
of  basic  reliability  indicators  with  a  weighting  factor 
of  0.5.  In  Italy,  the  Netherlands,  the  USA  (New  York, 
California)  planned  power  outages  are  not  taken  into 
account in the calculation of main reliability indicators. 
The main reliability indicators in the reviewed countries 
are SAIFI and SAIDI or their analogs.

Planned  reliability  indicators  for  power  distribution 

networks  are  set  separately  for  each  grid  operator.  At 
the same time, as a rule, the methodology for calculating 
these  standards  is  established  at  the  legislative  level. 
In  Russia,  the  target  values  are  reference  values 
adjusted  to  the  current  year  taking  into  account  the 

rate of improvement. Reference values for each group 
are determined as average values within the group for 
the  previous  three  years.  In  the  UK,  target  values  are 
determined in a diff erent way for various groups based on 
retrospective data. Then they are combined into a single 
indicator for the grid operator. In Italy, target values are 
set as a certain percentile of the values for the previous 
long-term regulatory period. In the Netherlands and the 
United  States  (California),  targets  are  not  defi ned  and 
grid operators are ranked by actual values. In the USA 
(New York), the planned reliability indicators correspond 
to  the  minimum  acceptable  level  of  power  network 
reliability while tariff  regulation is based on the planned 
reliability indicators for grid operators. For the countries 
considered, the plan indicators are set for each type of 
power network separately based on retrospective data 
for the previous 3-5 years.

The  reliability  of  different  power  distribution 

networks  can  vary  quite  significant.  Many  countries 
divide  power  networks  into  types  depending  on 
operated  territory,  climatic  conditions,  load  density 
and other factors. 

Target values set in Russia are in line with those 

in  other  countries.  The  scatter  of  SAIDI  and  SAIFI 
target values for different groups of power networks 
depending on operated territory, climatic conditions, 
load density and other factors for the aforementioned 
countries is shown in Figure 1. For Moscow and the 
Moscow  Region,  these  indicators  are  characterized 
by very high reliability of the distribution networks.

In general, the regulatory framework for reliability 

rationing  in  Russia  is  in  line  with  global  trends  and 
regulatory approaches.

Fig. 1 – Scatter of reliability indicators SAIDI, SAIFI planned values. Source: [5–11]

Planned values SAIDI, min/year

Planned values SAIFI, 1/year

200.0

180.0

160.0

140.0

120.0

100.0

80.0

60.0

40.0

20.0

0.0

2.5

2

1.5

1

0.5

0

Moscow

Moscow

Russia (Rosseti Group)

Russia (Rosseti Group)

Great Britain

Great Britain

Italy

Italy

Netherlands

Netherlands

U

S

A

. New 

Y

ork

U

S

A

. New 

Y

ork

U

S

A

. California

U

S

A

. California

Australia

Australia

480; 964

4; 7.4

4


background image

12

POWER SUPPLY

REFERENCES
1.  IEEE  Std  1366-2012  (Revision  of  IEEE  Std  1366-

2003).  IEEE  Guide  for  Electric  Power  Distribution 
Reliability  Indices.  URL:  https://standards.ieee.  org/
ieee/1366/4602/. 

2.  Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation 

No. 1256 dated November 29, 2016 "On Approval of the 
Methodological Guidelines for Calculating the Reliability 
Level and Quality of Supplied Goods and Services for the 
Organization for Management of the Unifi ed National (All-
Russian) Power Grid and Territorial Grid Organizations". 
URL: https:// base.garant.ru/71578114/. 

3.  Resolution of the Government of the Russian Federation 

No.  1178  dated  December  29,  2011  (as  amended  on 
February  17,  2022,  rev.  March  29,  2022)  "On  pricing  in 
the fi eld of regulated prices (tariff s) in the electric power 
industry"  (with  "Fundamentals  of  pricing  in  the  fi eld  of 
regulated  prices  (tariff s)  in  the  electric  power  industry", 
"Rules of state regulation (revision, application) of prices 
(tariff s) in the electric power industry"). URL: https://sudact. 
ru/law/postanovlenie-pravitelstva-rfot-29122011-n-1178/. 

4.  Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation 

No. 976 dated October 28, 2017 "On Approval of Basic 
Values  of  Reliability  Indicators,  Values  of  Coeffi  cients 
of Permissible Deviations of Actual Values of Reliability 
Indicators  from  Target  Values  and  Maximum  Dynamics 
of  Improvement  of  Planned  Reliability  Indicators  for 
Groups of Territorial Grid Organizations with Comparable 
Economic  and  Technical  Characteristics  and  (or) 
Operating  Conditions  with  Application  of  the  Method  of 
Comparing  Analogues".  URL:  https://www.garant.ru/
products/ipo/prime/doc/ 71709300/.  

5.  Strategy decision for the RIIO-ED1 electricity distribution 

price  control.  Reliability  and  Safety.  URL:  https:// 
www.ofgem.gov.uk/sites/default/files/docs/2013/02/
riioed1decreliabilitysafety.pdf. 

6.  Statutory  security  of  supply  report.  Department  for 

Business, Energy & Industrial Strategy, UK Government, 
2018, HC 1644 doc. no., p. 6. URL: https://www.gov.uk/
government/publications/statutory-security-of-supply-
report-2021. 

7.  RIIO-ED2  Methodology  Decision:  Annex  1  –  Delivering 

value  for  money  services  for  consumers.  URL:  https://
www.ofgem.gov.uk/sites/  default/fi   les/docs/2020/12/
riio_ed2_ ssmd_annex_1_delivering_value_for_money_
services_for_customers. pdf. 

8.  Approaches  to  setting  electric  distribution  reliability 

standards and outcomes. The Brattle Group, Ltd., 2012. 
191 p. 

9.  Order  Adopting  Standards  on  Reliability  and  Quality  of 

Electric Service. Case 90-E-1119. June 26, 1991. 

10. Order  of  the  Department  of  Economic  Policy  and  De-

velopment of Moscow No. 466-TP dated November 28, 
2022 "On Setting Long-Term Regulatory Parameters and 
Required Gross Revenue for 2023-2027 for Public Joint 
Stock  Company  Rosseti  Moscow  Region,  where  the 
tariff s for electric power transmission services are set". 
URL: https://docs.cntd.ru/document/ 1300059143. 

11. Order of Committee on Prices and Tariff s of the Moscow 

Region No. 221-P dated November 25, 2022 "On setting 
individual tariff s for electric power transmission services 
for  mutual  settlements  between  PJSC  Rosseti  Moscow 
Region and territorial grid organizations in the Moscow 
Region". URL: https:// base.garant.ru/405862041/.

In  accordance  with  the  current  Russian  legislation, 

all power engineering entities should strive to reduce the 
number  of  electrical  equipment  outages  and  improve 
the reliability of power supply to consumers.

Improving  reliability  requires  an  increase  in  the 

volume  of  investments  in  electric  power  facilities 
because  the  creation  of  margin  power  and  reserve 
schemes is essential. After all, it leads to an increase in 
tariff s. In this regard, it is advisable to achieve an optimal 
reliability level with relation to both power consumers 
and  electric  power  industry  entities.  The  optimal 
reliability level from the viewpoint of power consumers 
is determined by the balance between the number and 
duration of electric power supply interruptions that do 
not create discomfort for consumers and do not aff ect 
the level of tariff s that consumers are willing to pay. The 
optimal  reliability  level  for  power  engineering  entities 
is determined by the balance between investments in 
improving the level of reliability and compensation for 
unreliable power supply.

Currently,  there  is  a  signifi cant  drawback  in  the 

Russian  regulatory  framework  concerning  the  issues 
of establishing target values of reliability indicators. The 
current  methodology  [2]  provides  an  annual  decrease 
in  reliability  indicators  (improvement  of  reliability  level) 
by at least 1.5% while the unreduced reliability level is 
not determined. In fact, this level should be maintained 
without requirements for improvement.

It  is  worth  mentioning  that  the  means  of  objective 

control  in  20  kV  and  below  distribution  networks  are 
rather  poorly  developed.  As  a  result,  observability 
absence  of  these  networks  takes  place.  The  need  to 
provide regular and, as a rule, unjustifi ed accident rate 
reduction leads to systematic corruption of accident rate 
data in order to meet the established reliability indicators.

As a result, the true picture of the current accident 

rate situation and especially the causes of accidents is 
very  often  corrupted.  Timely  measures  to  correct  the 
situation  and  ensure  the  required  reliability  level  for 
consumers seems not possible.

Taking  into  account  the  aforementioned  data  and 

the analysis performed, it is necessary to establish both 
reliability dynamic indicators and targets to be provided 
by grid companies. The calculation of these indicators 
should include objective parameters of the grid company 
functioning.

CONCLUSIONS

The paper analyzes domestic and foreign experience in 
rationing the reliability of distribution networks in Russia, 
Great Britain, Italy, the Netherlands and the United States 
(California  and  New  York).  According  to  the  results  of 
the  analysis,  the  regulatory  framework  for  reliability 
rationing  in  Russia  correspondes  to  global  trends  and 
approaches  to  reliability  regulation  in  other  countries. 
Moscow and the Moscow Region are characterized by 
very  high  reliability  relative  to  the  target  indicators  in 
other countries. The issue requiring further elaboration 
is  the  defi nition  of  reliability  indicators  target  values 
in  the  conditions  of  current  operation  and  selection  of 
criteria for their assessment.  


Оригинал статьи: Аnalysis of Domestic and Foreign Experience in Rationing the Reliability of Power Distribution Networks

Читать онлайн

The paper analyzes domestic and foreign experience and compares the different countries approaches to rationing the power distribution networks reliability. The main indicators of power supply reliability in different countries with respect to outages, approaches for planned values determination and clustering of networks with similar characteristics are considered. Understanding the basic principles of power distribution network reliability regulation applied in foreign countries allows specialists to identify best practices and adapt them to domestic conditions.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»