HSV: Kokemuksia ja näkemyksiä kaupunkiverkon muuntamoautomaatiosta Mika Loukkalahti Helen Sähköverkko Oy

HSV: Kokemuksia ja näkemyksiä kaupunkiverkon muuntamoautomaatiosta Mika Loukkalahti Helen Sähköverkko Oy

Esityksen sisältö: 1. HSV yhtiönä 2. HSV:n jakeluverkon rakenne 3. Muuntamoautomaation taustoja 4. Muuntamoautomaation toteutus 5. Muuntamoautomaation hyödyt 6. Muuntamoautomaation haasteet 7. Muuntamoautomaation jatkosuunnitelmat 8. Muita jakeluverkon asiakashuomioita 9. Loppukaneetti

Helen Sähköverkko Oy (HSV) yhtiönä (2017) Liikevaihto 114 MEUR, investoinnit 33 MEUR Henkilöstöä 105, sisältää jakeluverkon suunnittelun, -rakennuttamisen ja osin -käytön Omistaja Helsingin kaupunki emoyhtiö Helen Oy:n kautta asiakkaat omistajia Asiakkaita 385000 kpl, yli puolet tehosta ja energiasta menee palveluliiketoimelle Verkko: 110 kv: 218 km (39 % kaapeloitu) 10/20 kv:1637 km (99,7% kaapeloitu) 0,4 kv : 4529 km (98 % kaapeloitu) 25 sähköasemaa, 632 keskijännitelähtöä 2600 muuntamoa, joista 750 asiakasmuuntamoita Maksimiteho 830 MW, vuosienergia 4500 GWh Asiakkaan keskimääräinen keskeytysaika SAIDIep 5 v. keskiarvo n. 3 min Uusia asiakkaita 5000 vuodessa, viime vuonna 9000 asukasta lisää Helsinkiin

JAKELUVERKON RAKENNE HELSINGISSÄ Low voltage customers <0,5 MW Low voltage customers Low voltage customers <0,5 MW Medium voltage customers 0,5 10 MW

Muuntamoautomaation taustoja Muuntamoautomaatiota oli jo tutkittu pitkään ja v. 2008 katsottiin, että tietoliikenteen ja automaation hinta ja tekniikka olivat tulleet järkeväksi. Vuonna 2008 spesifioitiin täysi muuntamoautomaatio (RMU-tyypin muuntamot) sisältäen: tietoliikenne kaupallisella mobiiliverkolla erottimien kauko-ohjaus kj-vikaindikointi muuntamohälytykset jakelumuuntajan kuormitus pj-jännitteen laatutiedot Automatisoitavat muuntamot valittiin sieltä, missä kustannus-/hyötyanalyysi suurin, pitkälti jakoraja- ja lähdön puolivälimuuntamoita. Automaatiohanke tehtiin erillishankkeena, erillinen automaatioboksi muuntamoihin, tarvittaessa erottimien moottoriohjainlisäykset. Kustannustehokkuus tärkeää, koska massat jo isoja.

Muuntamoautomaation toteutus Hanke alkoi neuvotteluhankinnan jälkeen Netcontrolin kanssa pilotilla 2008, jonka jälkeen hanke laajeni. Vuoteen 2013 mennessä asennettiin yhteensä 300 kpl muuntamoautomaatioita. Vuonna 2013 hanke kilpailutettiin uudestaan, voittajaksi Emtele Oy, sopimus sisältää myös tietoliikenteen osuuden. Vuosina 2014-2016 asennettiin yhteensä 200 muuntamoautomaatiota. Projekti jatkuu Emtelen kanssa optiolla: 2017-2019 automatisoidaan 150 muuntamoa, vuonna 2017 tehtiin 40 kpl, nyt käytössä 575 kpl. Automaatioaste HSV:n omien muuntamoiden osalta nyt 30 %, kaikkien muuntamoiden osalta 22 %, tavoitteena yli 30 % taso. Emtelen kanssa tehty samalla myös 15 v. kunnossapitosopimus automaatioista, sama tehtiin Netcontrolin kanssa 2014.

HSV:N MUUNTAMOAUTOMAATIO Käyttökeskus SCADA/Käytöntukijärjestelmä Ohjaukset, hälytykset, vikaindikaatiot, tilatiedot, mittaukset Omaisuudenhallinta Mittaustietokanta Sähkön laadun raportointi VPN-tunnelointi Gateway Palveluntarjoaja IEC-104 2G/3G 2G/3G SF6-kaasunpaine Laitekaappi Muuntamo Ovikytkin Gateway PT100 Kauko-ohjausyksikkö Mittari PJ: 3*I, 3*Uv Erotinohjaukset Oikosulkuilmaisin Maasulkuilmaisin

Muuntamoautomaation hyödyt: Muuntamoautomaation täysien hyötyjen saamiseen alkuun tarvitaan kriittinen massa, joka on n. 10 % muuntamokannasta. Muuntamoautomaatio-ohjauksia käytetty tuhansissa normaalikytkennöissä, kaikki laajemmat suunnitellut työt pyritään hoitamaan muuntamoautomaatioiden kautta, paikalliskäyttäjien työaikaa vapautuu muuhun. Muuntamoautomaatiota käytetty yli 100 vikatapauksessa vuodesta 2011, yleensä puolelle vikalähdön asiakkaista voidaan palauttaa sähköt nopeasti ja nopeuttaa loppupätkänkin vianhakua. Vuodesta 2011 alkaen muuntamoautomaatio on pudottanut HSV:n SAIDI-arvoa vähintään 0,4 min vuodessa. Omaisuudenhallinta tehostuu: muuntamoiden kuntotiedot, kuormitusastee, pjmuuntopiirin tilanne

Muuntamoautomaation hyödyt: Mittauksia on hyödynnetty mm. seuraavasti: muuntajien ylikuormituksia ja jäähdytysten hajoamisia havaittu muuntamotunkeutumisia havaittu korkeita pienjännitteen yliaaltotasoja havaittu, jännitekuoppatallennuksia tehty pj-puolelta loistehoa tuottavia muuntopiirejä havaittu isossa kuvassa toki nähdään, että kuormitusaste on alhainen

Muuntamoautomaation haasteet: Alussa oli ongelmia tietoliikenteen ja ala-asemien kanssa, nyt tietoliikenne muuntamoihin toimii selvästi yli 99 % luotettavuudella. Alussa muuntamoautomaatiota ei ollut EV yksikköhinnoissa, viimeisessä hinnastossa on. Virtaperusteiset kj-maasulkuindikoinnit eivät ole täydellisen luotettavia kompensoidussa verkossa, HSV:n hälyttävälle suojaukselle ja varmalle sähköasemaindikoinnille kuitenkin riittävät. Joitakin elinkaarenhallintaan liittyviä haasteita, koska muuntamoautomaatioprojekti on ollut erillinen normaaleihin muuntamoprojekteihin nähden.

Muuntamoautomaation jatkosuunnitelmat Parhaat vanhat kohteet jo automatisoitu ja toisaalta tarve yhdistää automaatio- ja muuntamouusintaprojekteja vuoden 2019 jälkeen pyritään yhdistämään automaatioprojekti uusiin muuntamohankkeisiin ja muuntamouusintoihin automaatio siis vain uusiin ja uusittaviin muuntamoihin tahti n. 50 mmoa vuodessa. Tällä hetkellä ei tarvetta suuriin konseptiuusintoihin, koko ajan valmius käyttää uuden sukupolven laitteita (mm. VIKE-pilotteja tehty 5 kpl). Jatkossa voi tulla tarve lisätä mittauksia pj-lähdöiltä ja kj-puolelta (esim. hajautetun tuotannon takia), tällä hetkellä ei tarvetta. Kompensointitarpeita ei muuntamoissa ole, koska kaupunkiverkoissa loistehon ja maasulkuvirran kompensoinnit kannattaa tehdä keskitetysti sähköasemille: loisteho 110 kv puolella ja maasulut kj-puolella. Kevyt muuntamoautomaatio (ilman kauko-ohjausta) on jäänyt ja jäänee toteutumatta. Raskas Kalasatamatyyppinen suljettu rengasverkko (mittamuuntajat, releet, katkaisijat) on kallis ja monimutkainen, asiakkaiden olisi maksettava tämä

Muita huomioita Kaupunkiverkon asiakasliitynnöistä: Erityisesti suuret pj-kuluttajat (sähkösuunnittelijat) ylimitoittavat liittymiään suuresti, jopa keskim. 4-kertainen liittymäkoko todelliseen maksimikuormaan nähden. Loistehon asiakaspään kulutus kääntyy edelleen kapasitiiviselle puolelle (laitteiden sisältämät konkat), kompensointikondensaattorit tulevat lähes tarpeettomiksi. Suuret kj-asiakkaat tottuvat hyvään toimitusvarmuuteen, kun harvinainen katko tai sisäinen ongelma, homma ei toimi varavoiman ja häiriönselvityksen suhteen.

Loppukaneetti: Jos haluat ongelmia kj-kaapelivikojen, loistehon ja maasulkuvirran kompensoinnin suhteen, tee oikein pitkiä kaapeloituja keskijännitelähtöjä auraamalla kaapeleita kivikkoon, alueille mistä ihmiset muuttavat pois!