Sähköaseman häiriötallenteiden analysointijärjestelmän testaus ja todentaminen

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena on sähköaseman häiriötallenteiden analysointijärjestelmän testaaminen ja todentaminen. Työ tehtiin ABB:lle, ja työn tarkoituksena oli testiympäristön suunnittelu, toteuttaminen, verifiointi, dokumentointi ja laitteiston toimivuuden testaus. Tavoitteena oli toteuttaa testausjärjestelmä, jolla voidaan laskea sähköverkossa havaittavien vikojen etäisyyksiä, tarkkailla katkaisijan kuntoa ja varmistaa testien toistettavuus. Työn etenemisestä alusta loppuun, käytetyistä testiarvoista ja saaduista tuloksista haluttiin myös englanninkielinen seikkaperäinen dokumentaatio. Tämä dokumentti jäi kuitenkin ABB:n sisäiseksi dokumentiksi.

Testausjärjestelmässä oli saatava laitteiden välinen kommunikaatio toimimaan, jotta asematietokone kykenisi hakemaan häiriötallenteen ja tarvittavien datapisteiden tiedot suojareleeltä vikaetäisyyden laskemiseksi. Laitteet kiinnitettiin räkkiin ja johdotettiin toisiinsa, jolloin laitteiston toimivuutta voitiin testata syöttämällä suojareleelle erilaisia staattisia virtoja ja jännitteitä koestuslaitteelta. Näitä testejä käytettiin virheellisten johdotusten ja asetusten löytämiseen ja korjaamiseen, jotta seuraavat testit voitaisiin suorittaa oikein. Seuraavissa testeissä käytettiin seuraavia kahta signaalia järjestelmän testaamiseen. Ensimmäinen testisignaali oli oikeasta maasulkuviasta saatu häiriötallenne, jota simuloitiin koestuslaitteella. Toinen testisignaali oli tämän saman häiriötallenteen pohjalta rakennettu vaihtelevista staattisista virran ja jännitteen tiloista muodostuva sekvenssi.

Näillä testisignaaleilla saadaan hyvät tulokset riittävällä tarkkuudella, ja testit ovat myös toistettavissa useita kertoja ongelmitta. Koska työn tarkoituksena oli verifioida testausympäristö, jolla voidaan tehdä lisää testejä, tämän opinnäytetyön kannalta ei ollut tarpeellista suorittaa enempää testejä erilaisilla testiarvoilla.

Opinnäytetyö oli aikaa vievä ja vaati ohjelmiin ja laitteisiin tutustumista. Opinnäytetyön ja siihen liittyvän testaamisen tekeminen oli myös mielenkiintoista ja niiden avulla sai lisätietoa ja ymmärrystä sähköasemien automaation toiminnasta. Järjestelmän toimintaan saattaminen on työlästä, koska asematietokoneen tämänhetkinen versio on kehitysversio. Asetuksissa on asiakasversiota enemmän tehtävää, ennen kuin järjestelmä saadaan toimimaan halutulla tavalla.

The subject of this thesis is testing and verification of a substation offline analyzer -system. This thesis was made for ABB, and the purpose of the thesis was to build, verify, document, finish and test a testing environment. The objective of the thesis was to complete the testing system that can be used to calculate fault distances detected in the grid, follow condition of a circuit breaker and to make sure that tests are repeatable. A detailed documentation about steps of configuring devices, used test values and results in English were also required for this. This document was left as an internal document for ABB so it will not be presented in this thesis.

In order to make testing environment work, communication between devices had to be made functional so that a station computer could fetch disturbance records and information of data points from a protection relay in order to calculate fault distance. Devices were attached to rack and wired to each other so that functionality of the system could be tested by feeding different kinds of static currents and voltages to the protection relay from an instrumentation device. These tests were used to locate and fix faults in wirings and settings so that next tests could be done right. In next tests two signals were used to test the system. The first test signal was a real disturbance record from earth fault that was simulated with the instrumentation device. The second test signal was sequence made from varying current and voltage levels based on this same disturbance record.

These test signals provide good results with sufficient accuracy and tests are repeatable for several times without problems. Because the purpose of the thesis was the verification of testing environment that can be used to do more tests, there is no need to do more tests with different test values for this thesis.