Muuntamoautomaation avulla parempi toimitusvarmuus
Transcription
Muuntamoautomaation avulla parempi toimitusvarmuus
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, info@finnelectric.fi