Digitaalisen sähköaseman suojaus- ja ohjausjärjestelmän toiminta
Toiviainen, Juho (2023)
Toiviainen, Juho
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023122038621
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023122038621
Tiivistelmä
Perinteiset sähköasemat käyttävät kuparikaapelointia ja analogisia viestejä kommunikointiin sähköaseman kenttä- ja prosessilaitteiden välillä. Kehittynyt teknologia on mahdollistanut, että perinteinen kommunikaatio korvataan prosessiväylällä, jossa kommunikaatio tapahtuu käyttäen väylätekniikkaa ja viestit ovat digitaalisia. Tällaisen kommunikaation omaavasta sähköasemasta käytetään nimitystä digitaalinen sähköasema. Prosessiväylä sisältää teknologiaa ja laitteita, jotka poikkeavat normaalista järjestelmästä ja joiden tutkimustieto on rajoitettua. Näin ollen oli perusteltua tehdä tutkimusta prosessiväylän toiminnasta.
Opinnäytetyö toteutettiin tutkimuksellisena kehitystyönä Suomen kantaverkkoyhtiö Fingridin kytkinlaitokselle, jossa oli digitalisoitu kaksi johtolähtökenttää tavanomaisen suojaus- ja ohjausjärjestelmän rinnalle. Työn tavoitteena oli tutkia prosessiväylän ja sen laitteiden toimintaa verkon normaalissa käyttötilanteessa ja erilaisissa häiriötilanteissa. Vuoden ajanjaksolta kerätyn aineiston pohjalta oli tarkoitus analysoida uuden teknologian toimintaa ja tuoda toimeksiantajalle järjestelmän kehitysehdotuksia tulevaisuutta varten.
Digitaalisen sähköaseman rakenteeseen tutustuttiin ensin eri lähteiden avulla, joista käytetyimpänä oli IEC 61850 -standardi, jossa määritellään prosessiväylän käyttämät kommunikaatioprotokollat ja niiden sovellutus järjestelmässä. Aineistoa kerättiin tietyin syklein ja analysoinnissa käytettiin pääsääntöisesti Microsoft Excel -taulukkolaskentaohjelmaa ja Siemens Sigra -häiriötallenteiden analysointiohjelmaa. Analysoinnin perusteella tehtiin parannuksia järjestelmään jo tutkimustyön aikana.
Lopputuotoksena Fingrid sai lisää tietoa prosessiväylän mittausten ja laitteiden toiminnasta perinteiseen järjestelmään verrattuna. Tutkimuksessa nähtiin positiivisia tuloksia liittyen optisten virtamuuntajien mittaustarkkuuteen ja harmonisten yliaaltojen toistettavuuteen. Prosessiväylän laitteiden stabiilisuus ei kuitenkaan ole vielä kantaverkon vaatimalla tasolla. Tulevaisuudessa laiteintegraatioiden mahdollisuus vähentää prosessiväylän laitemäärää ja edesauttaa siirtymistä kohti vakaampaa järjestelmää.
Opinnäytetyö toteutettiin tutkimuksellisena kehitystyönä Suomen kantaverkkoyhtiö Fingridin kytkinlaitokselle, jossa oli digitalisoitu kaksi johtolähtökenttää tavanomaisen suojaus- ja ohjausjärjestelmän rinnalle. Työn tavoitteena oli tutkia prosessiväylän ja sen laitteiden toimintaa verkon normaalissa käyttötilanteessa ja erilaisissa häiriötilanteissa. Vuoden ajanjaksolta kerätyn aineiston pohjalta oli tarkoitus analysoida uuden teknologian toimintaa ja tuoda toimeksiantajalle järjestelmän kehitysehdotuksia tulevaisuutta varten.
Digitaalisen sähköaseman rakenteeseen tutustuttiin ensin eri lähteiden avulla, joista käytetyimpänä oli IEC 61850 -standardi, jossa määritellään prosessiväylän käyttämät kommunikaatioprotokollat ja niiden sovellutus järjestelmässä. Aineistoa kerättiin tietyin syklein ja analysoinnissa käytettiin pääsääntöisesti Microsoft Excel -taulukkolaskentaohjelmaa ja Siemens Sigra -häiriötallenteiden analysointiohjelmaa. Analysoinnin perusteella tehtiin parannuksia järjestelmään jo tutkimustyön aikana.
Lopputuotoksena Fingrid sai lisää tietoa prosessiväylän mittausten ja laitteiden toiminnasta perinteiseen järjestelmään verrattuna. Tutkimuksessa nähtiin positiivisia tuloksia liittyen optisten virtamuuntajien mittaustarkkuuteen ja harmonisten yliaaltojen toistettavuuteen. Prosessiväylän laitteiden stabiilisuus ei kuitenkaan ole vielä kantaverkon vaatimalla tasolla. Tulevaisuudessa laiteintegraatioiden mahdollisuus vähentää prosessiväylän laitemäärää ja edesauttaa siirtymistä kohti vakaampaa järjestelmää.