1. No category

Lähde: SÄHKÖ & TELE 2/2014
muuntamoautomaatio
Muuntamoautomaation avulla
parempi toimitusvarmuus
Häiriötön sähköntoimitus on monilla toimialoilla ehdoton edellytys toiminnalle ja ihmiset erityisesti kaupunkialueella
odottavat katkeamatonta sähkönjakelua. Yhdeksi tehokkaimmista toimenpiteistä keskeytysajan puolittamiseksi on todettu
muuntamoautomaatio.
Teksti: Minna Paavola/Helen Sähköverkko Oy
Kuva: Helen
H
elsingin Energian tytäryhtiö
Helen Sähköverkko Oy vastaa sähkönjakelusta Helsingissä Sipoon liitosaluetta lukuun ottamatta. Helen Sähköverkko Oy:n vuotuisesta asiakkaiden
sähkönkäytöstä yli puolet kuluu erilaisissa liike- ja palvelusektorin toiminnoissa. Sähkönjakelun keskeytyksestä aiheutuva haitta (KAH) on suuri liike-elämälle ja palvelulle, mikä käy ilmi KAH-tutkimuksista. Sähköverkkojen toimintavarmuuden parantamiseksi Energiateollisuus
ry on asettanut suunnittelun tavoitetason
korkealle erityisesti kaupunkialueilla.
Tavoitteena on, että vuonna 2030 yksittäisen asiakkaan vuotuiset sähkökatkot
kaupunkialueella eivät ylitä yhtä tuntia.
Helen Sähköverkko Oy otti vuonna 2009
tavoitteekseen keskimääräisen keskeytysajan puolittamisen vuoteen 2015 mennessä.
Ohjaus käyttökeskuksesta
Muuntamoautomaation ideana on, että
keskijännitteen (kj) jakelujännitteeksi
muuttavat muuntamot varustetaan kaukokäyttölaitteistoilla, jolloin muuntamoa
voidaan ohjata käyttökeskuksesta käsin.
Vikatilanteessa ei enää tarvitse lähteä
muuntamoon tekemään vikapaikan erotusta, vaan se voidaan hoitaa kauko-ohjatuilla erottimilla käyttökeskuksesta.
Verkostoautomaation avulla saadaan
asiakkaan jakeluhäiriön kestoaikaa lyhennettyä parhaimmillaan tunnista minuutteihin. Helsingissä etenkin ruuhkat ja tiivis kaupunkirakenne aiheuttavat sen, että
matkaan muuntamolle saattaa kulua pitkä aika. Suurin osa muuntamoista sijaitsee kiinteistöjen sisällä useiden lukollisten
ovien takana, joten muuntamotilaan pääseminen saattaa myös olla hidasta.
Käyttökeskus
Omaisuudenhallinta
Mittaustietokanta
SCADA/Käytöntukijärjestelmä
Ohjaukset, hälytykset, vikaindikaatiot,
tilatiedot, mittaukset
Sähkön laadun raportointi
VPN-tunnelointi
Palveluntarjoaja
Gateway
IEC-104
2G/3G
2G/3G
SF6-kaasunpaine
PT100
Muuntamo
Laatekaappi
Ovikytkin
Gateway
Kauko-ohjausyksikkö
Erotinohjaukset
Oikosulkuilmaisin
Mittari
Maasulkuilmaisin
Helen Sähköverkko Oy:n keskijänniteverkossa on rakenteena ja käyttötapana avoimen renkaan periaate. Kauko-ohjauksen lisäksi muuntamot on varustettu
sähkön kuormitus- ja laatutietojen mittauksella, kj-verkon vianpaikannuksella
sekä erilaisilla hälytyksillä. Oikeaa vikaväliä ei tarvitse etsiä tekemällä erotinohjauksia ”yritys ja erehdys –periaatteella”,
vaan maa- ja oikosulkuilmaisimien ansiosta oikea vikaväli löydetään nopeasti ja
vika voidaan erottaa verkosta kauko-ohjauksilla. Tämän jälkeen sähkönjakelu voidaan palauttaa verkon terveisiin osiin. Toisin kuin säteittäisverkossa, rengasverkossa tarkan vikapaikan löytämisellä ja korjaamisella ei ole niin kiire. Vikaindikoinnit mahdollistavat tulevaisuudessa myös
verkon älykkään käytön kun niiden perusteella ohjaukset voidaan tehdä automaattisesti. Muuntamoautomaatio onkin
osa Helen Sähköverkko Oy:n Smart Grid
–hanketta.
Muuntamotilasta mitataan myös erilaisia suureita, kuten muuntajan lämpötilaa sekä kojeiston SF6-kaasunpainetta.
Näistä saadaan hälytys valvomoon, mikäli suureissa tapahtuu muutoksia. Tämän avulla on esimerkiksi pystytty lämpötilan noususta päättelemään ongelmia
muuntajan jäähdytyksessä ja uusi muuntaja on ehditty vaihtamaan ennen muuntajan vikaantumista ja sen aiheuttamaa jakelukeskeytystä. Pienjännitepuolen laatumittauksia on hyödynnetty mm. tapauksissa, joissa on havaittu kohonneita jännitteen harmonisia yliaaltoja. Muuntamoautomaation hälytysten jälkeen on voitu
kohdentaa tarkempi tutkimus yliaaltovirtalähteen löytämiseksi. Laatumittauksia
käytetään jännitetaso- ja jännitekuoppaseurannan lisäksi myös jännitteen kuormituskäyttäytymis- ja jännitealenematarkasteluissa. Kuormitustietoja puolestaan
käytetään elinkaarihallinnan työkaluina,
joiden avulla investoinnit voidaan kohdis-
taa oikeisiin kohteisiin oikeaan aikaan. Vikatilanteiden ja elinkaarihallinnan lisäksi
muuntamoautomaatiota käytetään päivittäisissä verkon kytkentätöissä. Tällaisessa
kokonaisvaltaisessa muuntamoautomaation hyödyntämisessä Helen Sähköverkko
Oy on maailmanlaajuisestikin edelläkävijä.
Muuntamoiden erotinohjaukset hoidetaan valvomon käytönvalvontajärjestelmästä (SCADA) käsin. Tiedonsiirtokanavana käytetään langatonta 2G/3G -verkkoa. Kaikki yhteydet on toteutettu verkko-operaattorin privaattiverkon kautta.
Hälytykset, vikaindikaatiot ja tilatiedot
ohjautuvat muuntamotasolta välittömästi SCADA-järjestelmään. Sähkön laatu- ja kuormitustiedot puolestaan luetaan
yleensä kerran vuorokaudessa ulkopuolisen palveluntarjoajan sähkön laadun mittaustietokantaan, josta ne ovat nettisovelluksella luettavissa.
Avaimet käteen
Helen Sähköverkko Oy:llä on noin 1800
omaa muuntamoa, joista tällä hetkellä jo
noin 16 % on varustettu muuntamoau-
tomaatiolaitteistoilla. Tämä määrä nousee, sillä vuoden 2016 loppuun mennessä asennetaan 200 muuntamoautomaatiolaitteistoa lisää. Laitteistot toimitetaan avaimet käteen –periaatteella sekä
15 vuoden ylläpitopalvelulla. Tällä ratkaisulla on haettu käytettävyyttä yksittäisten komponenttien omistamisen sijasta.
Muuntamoautomaatioratkaisut ovat
tänä päivänä kustannustehokas ratkaisu
vika-aikojen lyhentämiseksi. Tästä syystä myös kaikki uusittavat ja uudet muuntamot on jo muutaman vuoden ajan varustettu suoraan kaukokäyttövalmiudella kuten kauko-ohjattavilla erottimilla,
sekä tarvittavilla mitta-antureilla, jotta
kaukokäyttöön liittäminen on myöhemmin helppoa.
Omien muuntamoiden lisäksi Helen
Sähköverkko Oy:n alueella on noin 700
asiakkaiden omistamaa muuntamoa, joista
vain muutama prosentti on kauko-ohjauksen piirissä. Sähkönjakelun keskeytyksestä suurin haitta syntyy yleensä keskusta-alueella, missä on paljon liike-elämää
ja palveluita. Suurin osa asiakasmuuntamoista sijaitsee juuri keskusta-alueella ja
Finn Electric & Klinkmann automaatioratkaisu
siksi olisikin tärkeää saada asiakasmuuntamoita enemmän mukaan kauko-ohjauksen piiriin. Lisäksi useat asiakasmuuntamot sijaitsevat paikoissa, joihin käyttöhenkilökunnan pääsy on hidasta kulkuoikeuksien puuttumisen vuoksi, joten usein
sähkökatkon pituus saattaa venyä myös
tämän takia.
Vuoden 2011 jälkeen myös kaikki uudet ja uudistetut asiakasmuuntamot on
pitänyt varustaa moottoriohjaimilla, jolloin muuntamon ottaminen kauko-ohjaukseen on asiakkaalle ilmaista. Tätä vanhempiin muuntamoihin asiakkaan tulisi
investoida moottoriohjaimiin, verkkoyhtiö hankkii muut automaatiolaitteet. Kyseessä on kuitenkin pieni investointi verrattuna palvelun tai toiminnan keskeytymisestä aiheutuvaan haittaan sähkönjakelun keskeytyessä.
Muuntamoautomaation avulla saavutetaan parempi toimitusvarmuus, koska
sähkönjakelun keskeytysaikoja saadaan
lyhennettyä tuntuvasti. Sen avulla on saatu keskimääräistä vian kestoaikaa lyhennettyä nyt jo viidenneksellä. w
Valvomo ja tietokanta
Ratkaisumme koostuu kunkin sektorin johtavien valmistajien
tuotteista. Avoin konsepti perustuu varmatoimisiin ja helppokäyttöisiin ratkaisuihin. Voit liittää samaan valvomoon ja kokonaisuuteen
myös eri toimittajien olemassaolevat (ABB, Schneider, Rockwell ym.)
laitteet. Klinkmannin projektoivat partneriyritykset tekevät projektit
halutussa laajuudessa.
Valvomo ja tietokanta. Wonderware on maailman suurin automaatio-ohjelmistojen toimittaja, joka on markkinajohtaja myös Suomessa.
Valvomossa on valmiit liitynnät eri toimittajien väylille. Sama
valvomoalusta toimii eri energiasovelluksissa (energiantuotanto sekä
sähkö- ja kaukolämpöverkot), mikä säästää työaikaa ja kustannuksia.
Tiedonsiirto ja tietoturva
Tietoverkko- ja tietoturva. Hirschmann on johtava energia- sovellusten tietoverkko- ja tietoturvatoimittaja. Klinkmannin verkkosuunnittelu
auttaa oikeassa verkkorakenteessa ja verkon käytettävyyden
valvontaohjelmalla varmistat verkon käytettävyyden. eWon reitittimet
laiteliitynnöille liittävät eri toimittajien laitteet verkkoon. Gemalto
2G/3G/4G modeemeilla toteutat tiedonsiirron myös mobiiliverkossa.
Ilmaisimet, mittaus- ja ohjauslaitteet. Kries muuntamo- ja
sähköverkon valvontalaitteet ennakoivat vikatilanteet. Rockwell
Automation logiikat mittaavat ja ohjaavat halutut kohteet.
Ilmaisimet, mittaja ohjauslaitteet
FE-KLI_muuntamo-verkko-energia-automaatio_2.2015
Finn Electric Oy
Fonseenintie 3,
00370 Helsinki, Finland
Puh. +358 9 8700 270
www.finnelectric.fi, [email protected]