Tuulipuiston VJV-mittauslaitteen määrittely

Abstract

Opinnäytetyössä valittiin ja määritettiin Co-Engineering Oy:lle mittauslaite, joka soveltuu Fingridin VJV2018-vaatimusten mukaisiin tuulivoimalaitosten VJV-testien mittauksiin. Voimalaitosten järjestelmätekniset vaatimukset (VJV) tulee Suomen sähköjärjestelmään liittyvien voimalaitosten täyttää. Vaatimuksilla halutaan varmistaa, että voimalaitos toimii verkkoon kytkettynä oikein sekä normaaleissa käyttötilanteissa että poikkeavissa vikatilanteissa. Vaatimusten täytyttyä liittymispisteen verkonhaltijalla ja Fingridillä on käytössään tarvittavat voimalaitoksen tiedot, joita tarvitaan sähköjärjestelmän käytön suunnitteluun ja käyttövarmuuden ylläpitoon. Voimalaitos saadaan kytkeä verkkoon ennen VJV-testejä, mutta testit on suoritettava tietyn ajan sisällä kytkeytymisen jälkeen. Yleensä kolmas osapuoli suorittaa testit.

Tuulivoimaa rakennetaan Suomessa tällä hetkellä nopeaa tahtia, joten mittauksien tarve lähitulevaisuudessa kasvaa. Työssä käydään olennaisilta osin läpi Fingridin vaatimuksia suuntaajakäyttöisten voimaloiden osalta, koska uudet rakennettavat voimalat ovat käytännössä kokonaan kyseistä tyyppiä. Aiheelle pohjustuksena esitellään hieman tuulivoiman nykytilaa sekä tulevaisuutta Suomessa ja esitellään suuntaajakäyttöisten tuulivoimaloiden sekä tyypillisen tuulipuiston perusperiaate. Samassa yhteydessä käsitellään myös mittauslaitteen kytkemisen periaate tuulipuiston sähköasemalle esimerkkikaavioiden avulla.

Työosuuden alussa määritellään mittauslaitteelta vaaditut ominaisuudet, minkä jälkeen vertaillaan viiden eri valmistajan mittauslaitteita ja niiden hallintasovelluksia lyhyesti. Vertailun perusteella valittu mittauslaite toimintoineen esitellään kattavasti, ja lisäksi käydään läpi sen käyttämisen kannalta tärkeitä asioita. Lopuksi mittauslaite määritellään todellisia VJV-testejä varten esimerkin avulla.

Työn lopputuloksena todetaan VJV-vaatimusten olevan hyvin merkityksellisiä sähköverkon toimintavarmuuden kannalta, joten luotettavien mittausten tekeminen on tärkeää kaikkien osapuolien kannalta.

The purpose of this thesis was to select and define a measuring device for Co-Engineering Oy which fulfills VJV2018 grid-compliance requirements for wind power plants. VJV stands for grid code specifications for power generating facilities that every powerplant connecting to Finnish power grid must fulfill. The goal of the compliances is to ensure that a grid connected powerplant operates correctly in a normal operational situation as well as in deviant fault situations. After the requirements are fulfilled, the connection point grid operator and Fingrid will possess all the necessary powerplant specifications needed to sustain the dependability of the power system and design its operation. A powerplant can be connected to the power grid before VJV-tests but the tests must be performed during a predefined time after the grid had been connected. Test procedures are usually done by a third-party company.

Now wind power is being built at a fast pace in Finland meaning there will be a growing need for tests in the near future. All the new constructed wind power plants are basically rectifier based, and therefore Fingrid’s compliances are covered within that area in this thesis. Of the theory section discussed the state of wind power in Finland, the current situation and in the future prospects. The basic principle of rectifier-based wind turbines and the design of the wind farm is also covered. Furthermore, it also explained how to connect a measuring device to a wind farm’s substation using schematics.

The measuring device section begins with defining all the specifications required for the meter after which there is a brief comparison of five manufacturer’s devices and their software for the meter. The selected meter with its features is widely presented and important features are explained. In the end, the measuring device is defined for actual VJV-tests.

The conclusion is that VJV-compliances are very significant for a power grid’s reliability, and therefore it is important for all sides to take reliable measurements.