Fingridin uusi sähkön laadun mittausjärjestelmä

Transkriptio

1 Onni Härmä, Kantaverkkopalvelut Verkkotoimikunnan kokous 21. helmikuuta 2019 Fingridin uusi sähkön laadun mittausjärjestelmä

2 Sähkön laatu Jännitteen laatu Jännitetaso, jännitteen yliaallot, jännite-epäsymmetria, välkyntä, taajuus Standardeissa asetetaan tyypillisesti raja-arvoja jännitteen laadulle Virran laatu Vastaavia parametreja mitattuna virrasta. Voidaan hyödyntää esimerkiksi häiriölähteen selvityksessä. Toimitusvarmuus Jännitekuopat, keskeytykset, transientit, nopeat jännitetason muutokset (RVC)

3 Fingridin sähkön laaturaportti Raportti on päivitetty vuonna 2015 vastaamaan ajantasaista SFS-EN standardia. Fingridin asettamat tavoitetasot ovat tiukempia kuin standardin asettamat raja-arvot. Raportti: " verkon sähkön laaturaportti" taajuus: 50 Hz +/- 1%, 99,5% ajasta jännitetaso: kv jännite-epäsymmetria: u 2 < 2%, 95% viikon 10-min mittauksista välkyntä: Pst < 1.0, Plt < 0.8, 95% viikon 10-min mittauksista jännitteen kokonaissärö, THD: THD U < 3%, 99% viikon 10-min mittauksista jännitteen yliaallot yksittäisille omat arvot, 99 % viikon 10-min mittauksista ylijännitteet, 50Hz...1 khz: < 1,8 p.u. ylijännitteet > 1 khz: < 6 p.u.

4 Mittausjärjestelmän tarve Olemassa olevan mittausjärjestelmän korvaaminen Fingridin pitää pystyä todentamaan toimittamansa sähkön laatu Asiakkaiden liittymispisteiden sähkön laadun mittaaminen, valvonta ja analysointi Noussut esille mm. neuvottelukunnassa ja kahden välisissä asiakaspalavereissa Erityisesti jännitekuoppien seuranta kiinnostaa Sähkön laatuun merkittävästi vaikuttavien komponenttien ja järjestelmien valvonta ja analysointi Tarvetta tehostaa esimerkiksi HVDC-linkkien jännitteen laadun seurantaa Selvitetään mahdollisia häiriölähteitä verkossa Toiminnan tehostaminen Siirrettävien mittausten tarve vähenee Mittalaitteet oikeassa paikassa oikealla hetkellä

5 Mittausjärjestelmän hankinta

6 Kilpailutus vuonna 2018 Järjestelmän vaatimuksista tehtiin esiselvitystä diplomityössäni (Sähkön laadun mittaus ja valvonta kantaverkossa) vuonna 2017 ja tarkemmat vaatimukset määritettiin 2017 lopussa. Vuoden 2018 huhtikuussa aloitettiin hankintaprosessi noudattaen erityisalojen hankintalakia ja neuvottelumenettelyä Neuvotteluihin osallistui ja lopullisen tarjouksen jätti 4 tarjoajaa. Tarjouskilpailun voitti ruotsalainen Unipower AB, joka toimittaa laitteet ja järjestelmän hintaan Unipower AB oli joustavin asettamiemme vertailuvaatimusten osalta ja hinta oli erittäin kilpailukykyinen. Toimitukseen kuuluu 67 luokan A sähkön laadun mittalaitetta, valvontaan ja raportointiin liittyvä järjestelmä sekä sovelluskehitystä.

7 Mittalaitteet Unipower AB:n UP 2210-R IEC :2015 Class A Tapahtumatallenteet: RMS + aaltomuoto 51,2 khz näytteenottotaajuus Tallenteet tapahtumista reaaliajassa tietokantaan Aikasarjadata: 1 minuutin keskiarvoina Aikasarja esim. tunnin välein tietokantaan (myös pakotetusti heti)

8 Step 1: Suunnittelu- ja asennusprojekti Mittalaitteiden sijoittelu: Step 1 Alajärvi Alapitkä Anttila Anttila Espoo Forssa Iloharju Keminmaa Koivisto Koria Kristinestad Kymi Kymi Leväsuo Loviisa Mänttä Naantalinsalmi Petäjäskoski Pikkarala Porvoo Rauma Rauma Seitenoikea Tihisenniemi Ulvila Vajukoski Valajaskoski Ventusneva Virkkala Vuoksi Yllikkälä 220 kv

9 Mittalaitteiden sijoittelu: Step 2 Step 2: Sähköasemaprojektit Olkiluoto B Olkiluoto C Olkiluoto D Imatra Kontiolahti Tammisto Tammisto Raahe Tehtaanmäki Toivila

10 Mittalaitteiden sijoittelu: Step 3 Yhdistelmälaitteet ovat mittalaitteita, jotka kykenevät toimimaan samanaikaisesti häiriötallentimina ja sähkön laadun mittalaitteina. Pilotti 2019/2020 jonka perusteella päätös uusien HT-laitteiden speksauksesta ja tyyppihyväksynnästä Haasteena integroitavuus ja yhdistelmälaitteiden ominaisuuksien riittävyys Step 3: Yhdistelmälaitteet 2022-> (tai optiona UP2210-R) Yllikkälä Heinola Isohaara Ivalo Konkapelto Kyminlinna Luukkala Savonlinna Tainionkoski Uimaharju Varkaus 220 kv

11 Mitä järjestelmästä hyödytään?

12 Mittausjärjestelmän hyödyt Asiakastarpeet Vastataan asiakastarpeisiin: Sähkön laadun raportointi Tapahtumatallenteet reaaliajassa Mittaustiedot Fingridin sähköisiin palveluihin (Oma Fingrid) Liittymispistekohtaista raportointia nopeasti Asiakkaiden selvityspyyntöjen taustamateriaalia mittari oikeassa paikassa oikeaan aikaan Virtamittauksia mahdollisista häiriölähteistä häiriöselvityksen taustamateriaalia

13 Mittausjärjestelmän hyödyt Häiriönselvitys Asiakastarpeet Verkon käyttö Häiriönselvitys: Työkaluja vikojen aiheuttamien jännitepoikkeamien analysointiin esimerkiksi jännitekuopan syvyys ja kesto. HVDC-linkkien yhteydessä entistä tarkemmat yliaaltomittaukset Häiriötallentimen liipaisu vs. sähkön laadun mittalaitteen liipaisu Verkon käyttö: Kytkentöjen vaikutus jännitteen laatuun Reaaliajassa tallenteet valvomon käyttöön

14 Verkostolaskenta Häiriönselvitys Asiakastarpeet Kytkentäsuunnittelu Järjestelmän "benchmarkkaus" Mittausjärjestelmän hyödyt Verkostolaskenta Oikeaa dataa verkon mallinnukseen Kattavammat virtamittaukset olisivat välttämättömät erittäin tarkkaan mallinnukseen Järjestelmän "benchmarkkaus" Jännitteen laatu verkon eri alueilla/mittauspisteissä Verkon oikosulkutehon aleneminen, pitkän aikavälin trendi jännitteen laadussa Erilaiset korrelaatiot esim. sääilmiöissä ja laitteistojen ikääntymisessä

15 Mittaustietojen raportointi asiakkaille

16 Raportointi ja Oma Fingrid Oma Fingridiin suunniteltu seuraavanlaista raportointia: Fingridin " verkon sähkön laaturaportti" mukainen viikottainen raportti liittymispisteen jännitteen laadusta (mitattu sähköaseman kiskojännitteeltä) Tapahtumaloki liittymispisteessä tapahtuvista tapahtumista lähes reaaliajassa Lokissa mm. tapatuma-aika, tapahtuman tyyppi, kesto, jäännösjännite Erikseen pyydettäessä toimitetaan myös tapahtumatallenteet ja tarkempia mittaustietoja liittymispisteestä, mutta datan määrä niin suurta ettei ole tehokasta tuoda kaikkea tietoa Oma Fingridiin.

17 Raportointi Oma Fingridissä - esimerkkejä Viikottainen raportti jännitteen laadusta - porautumalla tarkempiin tietoihin Tapahtumaloki liittymispisteen tapahtumista

18 -2,444-2,264-2,084-1,904-1,724-1,544-1,365-1,181-0,995-0,828-0,638-0,445-0,269-0,071 0,119 0,314 0,509 0,726 0,932 1,13 1,325 1,522 1,72 1,897 2,097 2,282 2,46 2,639 2,818 3,017 3,197 3,377 3,557 3,737 3,916 4,097 4,277 4,457 4,637 4,816 4,996 5,176 5,356 5,536 5,716 5,896 Transienttitallenne (aaltomuoto 51,2 khz) FS-kentän 3. harmoninen virtakomponentti [A] Erikseen toimitettavia tietoja Jännitekuoppa ja keskeytys - RMS-tallenne 60 Aikasarjamittauksia (arvot 1 min välein) U1 U2 U3 0