LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO SÄHKÖTEKNIIKAN OSASTO Jukk Rämä KANDITYÖ Säte 4 3.02.2008 Säkönkelun luotettvuusindeksit lskent PL 20, 5385 LAPPEENRANTA, p. 05 62, fx. 05 62 6799 ttp://www.ee.lut.fi/fi/lb/skomrkkin
TIIVISTELMÄ Lppeenrnnn teknillinen yliopisto Teknillinen tiedekunt, Säkötekniikn ossto Säkötekniikn diplomi-insinöörin koulutusoelm Jukk Rämä Säkönkelun luotettvuuslskent indeksit Kndidtintyö 2008 46 sivu, 6 kuv, tulukko 2 liitettä. Trkst: Jrmo Prtnen Hkusnt: Säkönkelu, luotettvuus, indeksit. Tässä kndidtintyössä on käsitelty säkönkelun luotettvuusnlysointi, lskent sekä luotettvuusindekseä. Työssä on esitelty luotettvuusnlysoinnin perusperitteet keskitytty säkönkelun luotettvuuden trksteluun nlyyttisin menetelmin yksinkertisin esimerkein. Lisäksi on esitelty yleisimmät käytössä olevt luotettvuusindeksit. Luotettvuusnlysoinnill on ksvv merkitys verkkoliiketoiminnn, sen sääntelyn sekä verkoston suunnittelun keittämisen knnlt nyky-yteiskunnss, oss vditn yä luotettvmp keskeytyksettömämpää säkönkelu. Suomess säkönkeluverkon säteittäisen käyttöperitteen myötä luotettvuuslskentn trvittvt ytälöt yksinkertistuvt muutmn perusytälöön. Tällöin o yksinkertisill lskutoimituksill voidn uomioid keskeytyskustnnusten vikutus verkoston optimoinniss sekä yödyntää luotettvuusindekseä verkkoytiöiden sääntelymlliss ltuknnustimen. Luotettvuusnlysoinnin sen osn suoritettvn lskennn tuloksen stvien luotettvuutt eri tvoin kuvvien indeksien l kiro niiden kirv soveltminen eri miss vikeuttvt indeksien perusteell tetävää keskinäistä vertilu. Suomess virnominen ulkisee tilstoitvt trksteltvt indeksit, otk plvelevt näin ollen virnomisen sääntelyn trpeit kotimisell tsoll sekä toimivt verkoston keittämisen tuken.
ABSTRACT Lppeenrnt University of tecnology Fculty of tecnology, deprtment of electricity engineering Progrm of Mster of Science in electricl engineering Jukk Rämä Relibility clcultion of electricity distribution nd indices Bcelor s tesis 2008 46 pges, 6 figures, tbles nd 2 ppendices. Supervisor: Jrmo Prtnen Keywords: electricity distribution, relibility, indices Tis bcelor s tesis dels wit electricity distribution relibility nlysis, clcultion nd relibility indices. Te relibility nlysis principles ve been presented nd te focus of te bcelor s tesis s been in te nlyticl metods of te electricity distribution relibility nlysis. Simple clcultion exmples ve lso been included. In ddition, te most commonly used relibility indices ve been presented in te lst prt of te tesis. Te relibility nlysis s growing significnce in electricl network trde, its regultion, network plnning nd development in te modern society were relible nd uninterrupted distribution is demnded. Te rdil distribution network used in Finlnd simplifies te needed clcultions to only few bsic equtions. Wit simple clcultions, it is possible to include te effect of te interruption costs in network optimiztion nd lso use te relibility indices s qulity incentive in te regultion model of network compnies. Te relibility nlysis results nd te indices re widely used ll over te world but teir ppliction differs quite lot. It directly ffects te comprbility of te indices. In Finlnd utorities relese te wys of compiling sttistics nd te used indices, wic serve te needs of regultion t te domestic level nd t te sme time elp te development of te networks.
SISÄLLYSLUETTELO KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET... 2 JOHDANTO... 5 2 LUOTETTAVUUSANALYSOINNIN PERUSPERIAATTEET... 7 2. Yleissilmäys luotettvuusnlysointiin...7 2.2 Luotettvuusnlysointi säkönkelun näkökulmst...9 2.3 Säkönkelun luotettvuuteen liittyvät käsitteet...0 3 SÄHKÖNJAKELUN LUOTETTAVUUDEN ARVIOINTI... 2 3. Lätökodt...2 3.2 Järestelmän kuvus mllinnus...4 3.3 Tulokset otopäätökset...5 3.3. Vikoen ekäisy...5 3.3.2 Vikoen väentäminen...5 3.3.3 Vikoen vikutusten väentäminen...6 3.4 Luotettvuuskriteerit...6 3.4. Keskeytykset...7 3.4.2 Keskeytyksestä ieutuv itt...9 3.4.3 Vkiokorvukset...20 4 LUOTETTAVUUSLASKENTA SÄHKÖNJAKELUKETJUSSA... 2 4. Säkönkeluverkon luotettvuuslskent...2 4.. Lskentytälöt...22 4..2 Lskentesimerkki luotettvuuslskennst...25 4.2 Luotettvuusindeksit...29 4.2. Asikskeskeiset indeksit...30 4.2.2 Kuormitus- energikeskeiset indeksit...34 4.2.3 Lskentesimerkki indekseistä...36 4.2.4 Suomess käytettävät indeksit...38 4.3 Luotettvuuslskennn epävrmuus ongelmkodt...39 5 YHTEENVETO... 42 LÄHDELUETTELO... 44 LIITTEET: I LASKENTAESIMERKKI LUOTETTAVUUSLASKENNASTA II LASKENTAESIMERKKI INDEKSEISTÄ
KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET 2 Lyenteet AJK CEER EMV KAH LTY PAS PJK TTY Aikälleenkytkentä Council of Europen Energy Regultors, Euroopn energi-ln sääntelyvirnomisten neuvosto Energimrkkinvirsto Keskeytyksestä ieutunut itt Lppeenrnnn teknillinen yliopisto Päällystetty vooto suurännitteille Pikälleenkytkentä Tmpereen teknillinen yliopisto Säkönkelun luotettvuutt kuvvt tunnusluvut ACCI Averge Customer Curtilment Index, keskimääräinen toimittmtt äänyt energi keskeytyksen kokenutt sikst koden trkstelunksoll AENS Averge Energy Not Supplied, keskimääräinen toimittmtt äänyt energi sikst koden trkstelunksoll ASAI Averge Service Avilbility Index, keskimääräinen säköntoimitusik säköntoimitustunti koden trkstelunksoll ASIDI Averge System Interruption Durtion Index, keskimääräinen keskeytyksen kesto trkstelunksoll ASIFI Averge System Interruption Frequency Index, keskimääräinen keskeytysmäärä [kva] kuormitust [kva] koden trkstelunksoll ASUI Averge Service Unvilbility Index, keskimääräinen keskeytysik säköntoimitustunti koden CAIDI Customer Averge Interruption Durtion Index, keskimääräinen vikoen kestoik keskeytystä koden, keskeytyksen keskimääräinen pituus trkstelunksoll CAIFI Customer Averge Interruption Frequency Index, keskimääräinen keskeytysmäärä keskeytyksen kokenutt sikst koden trkstelunksoll
3 CTAIDI CEMI n ENS MAIFI SAIDI SAIFI Customer Totl Interruption Durtion Index, keskeytyksiä kokeneiden sikkiden keskimääräinen keskeytysik trkstelunksoll Customers Experience Multiple Interruptions, setettu r-rvo enemmän keskeytyksiä kokeneiden sikkiden osuus siksmäärästä trkstelunksoll Energy Not Supplied, toimittmtt äänyt energi trkstelunksoll Momentry Averge Interruption Frequency Index, älleenkytkentöen keskimääräinen määrä sikst koden trkstelunksoll System Averge Interruption Durtion Index, vikoen keskimääräinen kestoik sikst koden trkstelunksoll System Averge Interruption Frequency Index, vikoen keskimääräinen määrä sikst koden trkstelunksoll Muuttut b CN E K KA KM L N P RKI t T U W toimittmtt ääneen teon suteellisrvo (KAH toimittmtt ääneen energin suteellisrvo (KAH keskeytysten kokeneiden sikkiden määrä energi kustnnus keskeytysik keskeytysmäärä kuormitus kokonismäärä teo rkennuskustnnusindeksi ik nkso vuotuinen keskeytysik energi
4 Alindeksit d äv i inv k k k kk kesk kun mx mp s x trve uipunkäyttöäviö komponentti, keskeytyksen ieutt investointi siks, siksrymä vuosi käyttöik keskiännite keskeytyksen kokenut keskeytys kunnosspito mksimi, uippu muuntopiiri lyyt keskeytys keskeytysikoen lukumäärä
5 JOHDANTO Nykyään luotettvuus turvllisuus ovt nousseet yä tärkeämmiksi rgumenteiksi erilisten teknisten ärestelmien kokonisuuksien rvioinniss sekä keitystyössä. Tämä on seurust tekniikn tulemisest välttämättömäksi osksi okpäiväistä toimintmme. Riittävän luotettvuuden svuttminen teknisissä ärestelmissä onkin elineto yteiskunnn toimintoen ylläpitämiseksi. Jkelun luotettvuudell trkoitetn kykyä siirtää säköä tuottlt kuluttlle luotettvsti. Säkönkelun luotettvuuteen vikuttvt säkön tuotnto, siirto- keluverkko. Suurännitesäkön siirron luotettvuudest Suomess vst kntverkkoytiö Fingrid Oy. Säkönkelun luotettvuudest säkön ldust vstvt läinnä verkkoytiöt. Tässä työssä säkönkelun luotettvuuden käsitteleminen roittuu keluverkkoen trksteluun. (VTT 2006 Säköverkkoen luotettvuuden merkitys on ksvnut viime ikoin, otuen etenkin kelun keskeytysten ieuttmien ittoen kustnnusten sekä niiden merkityksen ksvun myötä. Säköverkkoytiöiden näkökulmst ktsottun luotettvuuslskelmt niiden käyttäminen ytiön tloudellisen toiminnn työklun tulevt olemn regultion verkkoytiöiden toiminnn vlvonnn myötä suuremmss rooliss. Trkkilukudell 2008-20 on mukn ytenä spektin verkkoytiön luotettvuus suotuisn tuloksen lskennss, ok vrmstikin o knnust verkkoytiöitä pnostmn käyttövrmuuteen sitä myötä myös teostmn lisäämään käyttövrmuuden määrittämiseen trvittv lskenttyötä. Tämä kndidtintyö on kirllisuustutkimus, oss esitellään luotettvuusnlysoinnin yleisiä perusperitteit trkstelln trkemmin luotettvuuslskent säkönkelun säkönkeluverkkoytiön näkökulmst. Trkoituksen on esitellä keskeisimmät luotettvuuslskentn trvittvt ytälöt niiden vull lskettvt luotettvuusindeksit sekä trkstell niiden yödyntämistä erilisiss tilnteiss. Lisäksi poditn luotettvuuslskennn kokonismerkitystä verkkoliiketoiminnlle, sen vlvonnlle verkoston keittämiselle sekä poditn luotettvuuslskennn epävrmuustekiöitä ongelmkoti.
6 Tätä iett on tutkittu llti ympäri milm, ost kertoo l kirv tront si koskevist rtikkeleist tutkimuksist. Pyrkimyksenä tässä työssä ei ole esitellä kikki eri läestymistpo metode. Tvoitteen pikemminkin on luod lukille käsitys luotettvuuden määrityksestä sen yödyntämisestä trksteltess yksinkertisi verkkorkenteit verkkoytiön näkökulmst, sillä pien- keskiänniteverkon vikoen kokonislukumäärä on merkittävä kokoniskuv tellen. Verkkoytiön näkökulmst ne ieuttvt myös plon suorn verkkoytiölle kodistuvi kulu, oit luotettvuuslskennn vull voidn merkittävästi pienentää. (KTM 2006
2 LUOTETTAVUUSANALYSOINNIN PERUSPERIAATTEET 7 Trkstelln luotettvuuslskennn perusperitteit sekä esitellään luotettvuuteen liittyviä käsitteitä. 2. Yleissilmäys luotettvuusnlysointiin Luotettvuudell trkoitetn litteen ti ärestelmän todennäköisyyttä toteutt riittävästi sille setettu trkoitus setetuss ss, vllitseviss olosuteiss. (Billington 983 Määritelmästä erottuu nelä eri perusos: todennäköisyys, riittävä suorituskyky, ik vllitsevt olosuteet. Määritelmän ensimmäinen os, todennäköisyys, on luotettvuuden määrittämisen knnlt olennisin os. Usein osittin rnotvsti luotettvuudest puuttess trkoitetnkin pelkästään litteen ti systeemin toimint kuvv todennäköisyyttä. Luotettvuutt kuvv todennäköisyyttä voidn trkstell eri suureill ärestelmästä ti litteest niiden trkoituksest riippuen. Todennäköisyyksiä voidn trkstell esimerkiksi litteen ti ärestelmän toimintkunnolle ti vikntumiselle. Kolme muut määritelmän os ovt kikki itse määriteltäviä prmetre, oit todennäköisyysteori ei suornisesti koske. Riittävälle suorituskyvylle sille setetulle ikrlle määritetyt r-rvot ovt yvinkin suteellisi riippuvt plolti luotettvuustrkstelu suorittvn enkilön settmist tvoitteist trkstelluist lätötiedoist. Vllitsevt olosuteet voivt oll yvinkin eriliset riippuen ärestelmän luonteest käyttötrkoituksest. Kuitenkin setetut prmetrit ovt yvin tiiviisti yteydessä todennäköisyyden määrittämiseen vikuttvt näin ollen suuresti luotettvuuslskennn tulokseen. Luotettvuusnlyysin peruslätökotn on pyrkimys etsiä ärestelmän todennäköisimmät vireläteet. Anlyysin polt voidn näin ollen regoid ärestelmän toiminnn knnlt kriittisiin viktilnteisiin kodent luotettvuuden prntminen merkitsevimpiin koteisiin. Aikisemmin puutteellisten lätötietoen, lskentmetodien tietokoneärestelmien resurssien tki luotettvuuden mksimoiminen on poutunut kokemukseen suunnittelun muknn tuomn tietoon. Luotettvuuden prntminen älkikäteen on kuitenkin osoittutunut
8 epäkäytännölliseksi usein op mdottomksi teknisten ärestelmien monimutkistumisen myötä. Lisäksi älkikäteinen luotettvuuden prntminen on osoittutunut usein myös klliiksi. Nyttemmin on tään trpeeseen keitetty useit eri tekniikoit. Luotettvuustekniikoiden soveltmisell pyritään ärestelmien tloudelliseen optimointiin sekä riittävän turvllisuuden tkmiseen o suunnitteluvieess. Käytännössä tämä trkoitt sitä, että litteen ti ärestelmän luotettvuus pyritään settmn sille tsolle, että se on sekä tloudellisesti knnttv että teknisesti turvllist. (Vurio 2007 Luotettvuusnlysoinnin koteen voi oll kokoninen ärestelmä (tuotntolitos ti lite (vlmis tuote. Tuotntolitost voidn nlysoid sen tuotnnon luotettvuuden (tloudellisuuden ti turvllisuuden (onnettomuudet, ympäristövikutukset knnlt. Vlmist tuotett voidn trkstell sen luotettvuuden ti tloudellisuuden knnlt sen käyttöiän ikn. Järestelmän, sen os-lueen ti litteen luotettvuus riippuu edelleen komponenttien luotettvuudest. Jo luotettvuuden määritelmän perusteell on siis ärkevää vit, ettei bsoluuttisen luotettvuuden etsiminen ole ärkevää stikk mdollist kokoniselle ärestelmälle. Pikemminkin on ärkevää kodent luotettvuuden trkstelu oonkin kokonisuuden knnlt merkittävään os-lueeseen trkstell sitä vlitust näkökulmst. Luotettvuusnlysoinniss on tvoitteen tedä kokonisvltinen selvitys lutun koteen luotettvuudest yväksikäyttäen ytä ti usemp luotettvuustekniikn menetelmää. Tekniikt voidn pääpiirteittäin k nlyyttisiin simultioon perustuviin menetelmiin. (Billington 998 Anlyyttisillä tekniikoill ärestelmä kuvtn mtemttisin mllein, oist luotettvuusindeksit rtkistn mtemttisesti. Mllinnukset voivt ot monimutkisiin mtemttisiin ytälöiin etenkin monimutkisiss ärestelmissä, olloin oudutn tekemään kompromisse yleistyksiä. Anlyyttisillä menetelmillä pystytään lskemn yleensä keskirvo ti odotusrvo luotettvuusindekseille. Simultiotekniikt perustuvt monimutkisten ärestelmien mllinnukseen, oss älitellään ärestelmän todellist toimint käyttäen yleensä yväksi tietokoneiden lskentteo. Simultiotekniikoill voidn uomioid premmin tuloksin stvien
9 luotettvuusindeksien vriointi eri netkillä. Indeksien vrioinnin merkitsevyys korostuu etenkin sellisiss luotettvuuslskelmiss, oiss esimerkiksi viktilnne ieutt epälinerisen kustnnusvikutuksen eri netkillä. Simultiomllinnus on kuitenkin uomttvsti monimutkisemp sekä vtii plon tietokonelskentkpsiteetti sekä monipuolist ymmärrystä mllinnustvst, ost syystä tässä kndidtintyössä keskitytään trkstelemn luotettvuutt nlyyttisestä näkökulmst. Anlyyttisess nlyysissä tärkeimpänä on tunte nlysoitv kode, ott pystytään ltimn sitä trksti kuvv luotettvuusmlli. Mllin vull voidn trkstell ärestelmän ostekiöitä sekä määrittää ärestelmälle luotettvuussuureet. On myös erittäin tärkeää tunte lskentn käytettävät lätöprmetrit niiden merkitys. Lskennn tuloksi yödynnettäessä on in uomioitv lätötietoen vikutus, ovtko tulokset esimerkiksi keskirvo vi sidonnisi oonkin trksteluetkeen, ott tiedost tulosten vertilukelpoisuuden niiden yödyntämismdollisuudet. (Vurio 2007 2.2 Luotettvuusnlysointi säkönkelun näkökulmst Säkömrkkinliss on määrätty säkönkeluverkon ltin tetäväksi ylläpitää teknisesti tloudellisti trkoituksenmukist säkön keluärestelmää, oll kyetään vstmn sikkiden trpeisiin. (KTM 2006 Säkönkuluttien vteet tkuvst vireettömästä säkönkelust ovt käytännössä mdottomi toteutt otuen ärestelmän stunnisist viretilnteist, oiden poistminen kokonn on mdotont. Keskeytysten todennäköisyyttä voidn toki pienentää, mutt kikiss tpuksiss tämä ei ole tloudellisesti ärkevää. Tloudellisten näkökotien uomioimttomuus voi ot yli-investointeiin tällä tvoin opertiivisten kuluen ksvuun. Toislt liillisen tloudellisuuden trkkileminen voi ot luotettvuuden riittämättömyyteen. (Billington 984 Säkönkelust Suomess vst noin 90 keluverkkoytiötä, otk toimivt lueelln monopolisemss. Tätä verkkoliiketoimintmonopoli säädellään regulttorin, virnomiston toimest, oll vrmistetn sikkiden tspuolinen kotelu, intoen kotuullisuus sekä toiminnn kustnnusteokkuus. Sääntely poutuu vlvontmlliin,
0 oss vlvontkudell 2008-20 on mukn myös knnustinärestelmä koskien säkön ltu. Säkön ldun rvioinniss ytenä tekiänä on säkönkeluverkon käyttövrmuus eli sen luotettvuus. Sääntelymlliin liittyvässä luotettvuuden rvioinniss trkstelln keskeytysten lukumäärää sekä keskeytysten keskimääräistä kesto-ik. (Prtnen 2007 Luotettvuusnlysointi, luotettvuusindeksit -lskent, ovt säkönkelun näkökulmst trpeellisi työklu tvoiteltess premp, luotettvmp ennen kikke teokkmp säkönkelurtkisu kustnnusteokksti. Jkeluverkkoytiöille luotettvuuslskent on käytännössä välttämätön väline optimoitess verkkoinvestointe, teostess opertiivist toimint, ksvtettess sllitun tuoton määrää sekä vrmistess säkömrkkinlin velvoittm säkönkelun toimitusvrmuutt. Regulttorin näkökulmst luotettvuusindeksit toimivt indikttorein verkostoen toimitusvrmuudelle sekä näin ollen ovt sääntelymllin keittämistä poliittisi oustoimi. 2.3 Säkönkelun luotettvuuteen liittyvät käsitteet Luotettvuuteen liittyy monenlisi käsitteitä, oiden polt luotettvuusnlysointi suoritetn. Näistä keskeisempiä säkönkelun luotettvuuden nlysoinniss ovt keskeytys, vik, kytkentäik sekä viktuus. Vill trkoitetn ärestelmän ti sen osn til, oss se ei kykene suoriutumn sille setetust tetävästä. Kytkentäik on ik, ok trvitn vioittuneen komponentin erottmiseen ärestelmästä vin syntymisen älkeen sekä käytettävissä kunnoss olevn osn pluttmiseen toimivn ärestelmäkokonisuuteen. Korusik on se ik, ok kuluu vikntumisest siien, kun vioittunut komponentti otetn tkisin käyttöön vin syntymisen älkeen. Korusik siis sisältää kytkentän vrsinisiin korustöiin kuluvn n. Viktuus ilmisee, montko vik ärestelmässä ti litteess keskimäärin esiintyy tietyn nkson ikn.
Käyttövrmuus on synonyymi luotettvuudelle, ot käytetään läteestä riippuen luotettvuuden rinnkkisterminä. (Lkervi 2007
3 SÄHKÖNJAKELUN LUOTETTAVUUDEN ARVIOINTI 2 Anlyyttiselle luotettvuusnlysoinnille on kokemuksen perusteell muotoutunut selkeä käytäntö, onk mukn luotettvuusnlyysi voidn suoritt. Anlyyttisen luotettvuusnlyysin peritteellinen lokokvio on esitetty kuvss 3.. Lätökot Järestelmän kuvus Anlysoitvien toimintoen määrittely Vik-nlyysi Luotettvuusprmetrit Luotettvuusmlli Numeerinen lskent Luotettvuusmllin korminen Tulosten rviointi Luotettvuusindeksit Kuv 3. Luotettvuusnlyysin lokokvio. 3. Lätökodt Luotettvuusnlysoinnin lätökotn on rt määritellä trksteltv kode. Tustll on yleensä trve prnt luotettvuutt o olemss olevss säkönkeluketun osss ti suunniteltess uutt yksittäistä investointikodett. Pyrkimyksenä voi oll esimerkiksi yksittäisen komponentin ti säkönkeluverkon osn luotettvuuden trksteleminen ti lemmlt näkökulmlt trksteltess keluverkkoytiön opertiivisten kuluen väentäminen teostmistvoitteen svuttminen verkoston keittämisellä.
3 Säkönkeluverkkoytiöiden keskeinen tetävä on pyrkimys toteutt toiminnssn kustnnusoptime rtkisu. Kustnnusoptimien rtkisuen toteutustp on yvinkin riippuvinen keluverkkoytiön noudttmst toimintstrtegist. Jkeluverkkoytiön knnlt merkittävin luotettvuustrkstelun kode on säkönkeluverkkoen suunnittelu- keittämisvie. Verkoston suunnittelu- keittämistrksteluiss luotettvuusnlyysin lätökodt voidn krkesti k kolmeen ll esitettävään vieeseen. Suunnitteluvieess pyrkimyksenä on löytää kokoniskustnnuksiltn mdollisimmn pienin kustnnuksin teknisesti toimiv rtkisu teknisten turvllisuusreunetoen puitteiss. Kokoniskustnnukset suunnittelunksoll T koostuvt investointi- (K inv, äviö- (K äv, keskeytys- (K kesk kunnosspitokustnnuksist (K kun netkenä t, oiden nykyrvo pyritään minimoimn ytälön 3. mukisesti. (Lkervi 2007 min min T 0 ( K T t inv [ K ( t K inv äv ( t K ( t K äv kesk ( t K ( t K kesk kun ( t K ( t dt kun ( t] (3. Ytälön (3. minimointitpn vikutt suuresti verkkoytiön vlitsem toimintstrtegi. Tämä vikutt suorn myös keskeytyskustnnuskomponentin rvostukseen kokoniskustnnusoptimoinniss. Luotettvuusnlyysin vull ytiö voi trkstell elposti keskeytysten minimoinnin vikutuksi kokoniskustnnuksiin sekä toimintstrtegin mukisesti toteutt verkostosuunnittelu vlit strtegin mukisi verkkortkisu. Toisess vieess verkon erilisille viktilnteille setetn toimintkriteerit, otk määrittelevät konkreettiset reunedot verkon tekniselle toimintvrmuudelle. Verkkoytiö voi strtegissn esimerkiksi määritellä, että kikille säkönkäyttäilleen on voitv toimitt säköä usemmn kuin yden keskiänniteodon kutt. Tällä tvoin luotettvuusnlysoinniss poissuletn tloudellisen optimoinnin synnyttämät erirvoisuudet eri säkönkäyttäien keskuudess.
4 Viimeiseksi voidn trkstell rvoin tptuvien suuräiriötilnteiden vikutuksi käyttövrmuuteen. Tämä on tärkeää etenkin niille verkkoytiöille, oiden tvoitteen on pyrkiä säkönkelussn mdollisimmn lyytikisiin keskeytyksiin ongelmllisisskin tilnteiss. Suuräiriötilnteiden nlysoiminen nt myös vlmiuksi äiriötilnteiden vrlle, vikkei näiltä vrsinisesti pyrittäisikään verkkortkisuill välttymään. Jtkoss verkkoytiöiltä tulln todennäköisesti edellyttämään suuräiriötilnteiden vrlle yväksyttyä vrutumissuunnitelm, oss on esitettävä verkkoon, enkilöstöön, orgnistioon virnomisten toimest tärkeysluokiteltuiin sikkisiin liittyvät toimenpideoelmt, otk toteutetn suuräiriötilnteess. (KTM 2006; Lkervi 2007 3.2 Järestelmän kuvus mllinnus Lätökodn polt tedään ärestelmän kuvus, ok sisältää yksityiskotiset tiedot ärestelmästä sekä lopullisen ruksen käsiteltävästä koteest. Järestelmän lätötietoin voi oll trksteltvst koteest riippuen esimerkiksi verkkotiedot, komponenttien teknilliset tiedot, ympäristö- kuormitusolosuteet. Tämän lisäksi määritellään ärestelmän sisältämät toiminnot, toisin snoen määritellään ärestelmän toimint normli- poikkeusolosuteiss, vikoen plstuminen, testus- uoltokäytäntö sekä korusärestelyt. Järestelmäkuvuksest käy täten ilmi yksityiskotisesti ärestelmän toimint sen sisältämät komponentit. Järestelmäkuvuksen älkeen määritetään ne ärestelmän toiminnot, oiden suteen luotettvuustrkstelu lutn suoritt sekä määritellään ne ei-toivotut tptumt, oiden esiintymistodennäköisyys lutn lske. Anlysoitvien toimintoen älkeen suoritetn vik-nlyysi, onk trkoituksen on selvittää ärestelmän osien vioittumismdollisuudet sekä niiden vikutus ärestelmän toimintn. Järestelmäkuvuksen, ärestelmän toimintoen määrittelyn vik-nlyysin suorittmisen älkeen voidn trksteltvlle koteelle lti luotettvuusmlli. Luotettvuusmlliin trvittvt luotettvuustiedot nkitn yleensä tilstoituen käyttökokemusten perusteell. Näitä tieto ovt esimerkiksi komponenttien viktuudet korust sekä säkönkelun keskeytymisestä ieutuvn itn rvo. Luotettvuustietoen polt voidn suoritt vrsininen luotettvuuslskent numeerisesti.
5 3.3 Tulokset otopäätökset Luotettvuuslskennn tuloksen sdn määritetylle ärestelmälle sen luotettvuutt eri näkökulmist kuvvi indekseä. Tulosten polt voidn trkstell luotettvuusmllin totuudenmukisuutt trkkuutt sekä mdollisesti kort mlli suoritt lskentproseduuri uudelleen. Totuudenmukisten tulosten polt voidn tedä päätöksiä luotettvuuden prntmiseksi. Säkönkelun luotettvuutt voidn prnt viko ekäisemällä, viko väentämällä ti vikoen vikutuksi väentämällä. 3.3. Vikoen ekäisy Säkönkelun luotettvuuteen voidn vikutt ennlt ekäisevällä toiminnll. Tämä perustuu uolelliseen suunnittelutyöön mdollisten viktilnteiden vikpikkoen nlysointiin luotettvuusnlysoinnin vik-nlyysissä sekä käytönikiseen ärestelmän seurntn. Vik-nlyysin polt voidn ennkoid ärestelmän eikot kodt näiden vikutus eri viktilnteiss. Vikoen ekäisyssä oleellinen os tptuu suunnitteluvieess. Oikenlinen rkenteiden litteiden vlint sekä niiden sioittelu väentää sekä säköteknisistä syistä tptuvien vikoen että myös luonnon ieuttmien vikoen määrää. Säköteknisten vikoen ekäisyssä rksi settuu läinnä rtkisuen tloudellisuus, mutt luonnon vikutuksi vstn voidn vikutt vin osittin. Jotoen sioitteluss on uomioitv muun muss tuulen suunnt, eri eläinten ittvikutukset, rkenteisiin kodistuv ilkivlt sekä riittävän leveän otokdun vrmistminen ilmkpelireiteille. Lisäksi erilisill suouksill voidn lisätä edellä minittuen rtkisuen ekäisevää vikutust. (Prtnen 2007b Käytönikisess vikoen ekäisyssä pyritään seurmn ärestelmän säköteknistä meknist til sekä näiden polt suorittmn trvittvt uollot trkstukset. 3.3.2 Vikoen väentäminen Säkönkäyttäien kokemien vikoen väentämiseksi olemss olevlle säkönkelurkenteille voidn osittin käyttää kodn 3.3. metode, mutt
6 esimerkiksi lite- rkennemuutokset mdollistuvt vst verkosto keitettäessä. Korvus- uusinvestoinnit ovtkin suuress rooliss vikoen väentämisessä, sillä älkikäteiset suousärestelyt ovt klliit usein teknisesti mdottomi. Korvusinvestoinneiss voidn vik-lttiit litteit korvt premmill. Toislt uusinvestoinneill voidn väentää olemss olevien rkenteiden vik-lttiutt, esimerkiksi uusien säkösemien, lätöen välikytkinsemien rkentmisell. (Prtnen 2007b 3.3.3 Vikoen vikutusten väentäminen Toisinn vin ieutt ei void eliminoid ti se ei ole tloudellisesti knnttv. Tällöin voidn vikoen vikutuksi pyrkiä minimoimn esimerkiksi suosimll kukoottu erotinsemi, sioittmll pylväsktkisioit, käyttämällä vinilmisimi nopeuttmn vikoen pikllistmist ti käyttämällä lskennllist vin piknnust. Myös orgnistion virittäminen teokkseen toimintn väentää viktilnteiss syntyvää keskeytykseen kuluv ik. (Prtnen 2007b 3.4 Luotettvuuskriteerit Luotettvuuslskentmlli sen vull tety luotettvuusnlyysi nt numeerisen tuloksen ärestelmän luotettvuudest. Numeerinen rvo ei sellisenn kuv selkeästi ärestelmän luotettvuutt vn vtii in referenssirvon, oon sitä voidn verrt. Ei ole olemss yksiselitteisiä riittävän luotettvuuden kriteereä, sillä okinen ärestelmä on luonteeltn erilinen. Suomess säkömrkkinlin 9 :ssä todetn, että verkonltin tulee osltn turvt riittävän yvältuisen säkön snti sikkille, mikä lin perusteluen mukn trkoitt muun muss sitä, että verkonltin tulisi pitää verkon käyttövrmuus yleisesti yväksyttävällä tsoll. Liss viittn nykyisin noudtettvn stndrdiin SFS 5060, oss on määritelty muun muss keskeytykset niiden tyypit. Lin mukn kuitenkin stndrdin mukisist ltuvtimuksist voidn poiket, os siien on erityistä trvett uomioimll kuitenkin edottomn rn säköturvllisuuden settmt säännökset määräykset. Lki ei käytännössä siis nn sitovi kriteereitä luotettvuudelle, vn toimii läinnä suunt ntvn indiktiivisen
7 minimikriteeristönä. Tästä otuen uset eri tot ovtkin itse määritelleet trkempi r-rvo luotettvuudelle selvityksiin perustuen. (KTM 2006 3.4. Keskeytykset Stndrdiss SFS-EN 5060 keskeytys määritellään tilnteeksi, oss ännite on liittämiskodss lle % sopimuksen mukisest ännitteestä. Keskeytykset voidn luokitell suunniteltuiin, etukäteen loppukäyttäille tiedotettuiin yleensä uoltotöistä ieutuviin keskeytyksiin sekä pysyvistä ti oimenevistä vioist ieutuviin äiriökeskeytyksiin, otk enimmäkseen liittyvät ulkopuolisiin tptumiin, litevikoiin ti äiriöiin. (KTM 2006 Häiriökeskeytykset etn vielä edelleen lyyiksi pitkiksi keskeytyksiksi sekä ännitekuopiksi. Lyyellä keskeytyksellä trkoitetn oimenevän vin ieuttm enintään 3 minuutti kestävää keskeytystä, onk selvittämiseen käytetään pik- ikälleenkytkentöä. Pikälleenkytkentä (PJK ieutt lle sekunnin mittisen ikälleenkytkentä (AJK yli sekunnin lle 3 minuutin keskeytyksen. Pitkällä vikkeskeytyksellä trkoitetn pysyvän vin ieuttm yli 3 minuutti kestävää keskeytystä, otk ieutuvt tvllisesti säästä, teknisistä vioist ti verkostoss tetävistä uoltotöistä. Jännitekuopill trkoitetn sitä tilnnett, kun keluännite lenee äkillisesti 90 %:iin nimellisännitteestä plutuu lyyen n kuluttu. Jännitekuopt voivt ieutt pikälleenkytkentään verrttviss olevi itto op kikille kyseisen säkösemn syöttämille sikkille. (Ano 2006 Tulukoss 3. on esitetty stndrdiss SFS-EN 5060 määriteltyen keskeytysten indiktiiviset rvot, otk kuvvt keskeytysten enimmäismääriä normliss käyttötilnteess. Tulukko 3. SFS-EN 5060 stndrdin indiktiiviset r-rvot keskeytysten lukumäärille. Keskeytystyyppi Indiktiivinen r-rvo [kpl/] Lyyet keskeytykset muutmist kymmenistä stoiin Pitkät keskeytykset normliolosuteiss 0 ti op 50 lueest riippuen Jännitekuopt muutmist kymmenistä tunsiin
8 Sener ry (nykyinen Energiteollisuus ry. on myös määritellyt rt yväksyttäville PJKmäärille vuosi- kuukusitsoll normleiss käyttöolosuteiss. R-rvot on määritelty city, tm mseutu ktegorioittin perustuen kpelointisteluokitukseen. Hyväksyttävät PJK- määrät on esitelty tulukoss 3.2. Tulukko 3.2 Sener ry:n suositus yväksyttävistä PJK-määristä sikkll. Olosude Mksimi PJK:t [kpl/siks] kuukudess vuodess City - - Tm 25 50 Mseutu 0 00 Erityisolosuteet ei sovellet Tulukon 3.2 olosuteet on määritelty kpelointisteen mukn siten, että sikkt, oiden säkönsyöttö on toteutettu kpelein läes kokonn, ovt citysikkit. Tm-sikkksi määritellään sikkt, oiden säkönsyötön kpelointiste on väintään 30 % ti onk kokonispituus on lle 20 km muut kuuluvt mseutusikkiksi. Olosudeluokitus on kuitenkin näissäkin r-rvoiss äilyvä, sillä erityisolosuteit ei ole rttu kovinkn trksti. Lisäksi nämä r-rvot eivät sisällä ännitekuoppien ieuttmi pikälleenkytkentöiin rinnstettvi äiriöitä, onk tki r-rvoen käytettävyys todellinen merkitys eikentyvät. (KTM 2006 Kupp- teollisuusministeriön Lppeenrnnn teknilliseltä yliopistolt (LTY Tmpereen teknilliseltä yliopistolt (TTY tilmss selvitystyössä on esitetty, että yksittäisen sikkn toistuvsti kokemlle kokoniskeskeytyslle vuodess voitisiin sett r-rvo, onk suuruusluokk on 6-0 / keluolosuteist riippuen. Lisäksi yksittäisille toistuville keskeytyksille on esitetty kokoniskeskeytysik tiukempi rrvo, onk suuruusluokk olisi muutmi tunte. Selvityksessä on esitetty myös lyyille keskeytyksille sekä ännitekuopille trkstelutp, oss trksteltisiin näitä keskeytyksiä uomioimll keskeytykset ikikkunss, esimerkiksi keskeytysten toistuvuutt tunnin nksoll. (KTM 2006
9 3.4.2 Keskeytyksestä ieutuv itt Keskeytyksestä ieutuv itt (KAH ilmisee säkön loppukäyttäälle säkön toimituksen keskeytymisestä ieutuv kustnnust. Odottmttomien suunniteltuen keskeytysten säkönkäyttäille ieuttmn itn rviointi on monitoinen stv tetävä. Yksiselitteisiä käyttäärymäkotisi KAH- rvo on vike määrittää, sillä eri oslle säkönkäyttäiä itt on mitttviss olev suure, esimerkiksi tuotnnon keskeytys ti ukttu työik. Oslle säkönkäyttäiä itt on vikesti mitttviss, esimerkiksi kotitlouksille keskeytyksestä ieutuv itt on enemmänkin välillistä (kotirutiinien oituksen muuttuminen, yms. kuin suorn rss mittv itt. Lisäksi keskeytysnkot pituus vikuttvt itn suuruuden määräytymiseen eri tvoin. Todenmukiseen rviointiin vikutt myös, os keskeytyksiä ei ole koettu ti niitä koetn rvkseltn. Tällöin ittoen rviointi kokemusperäisesti on nkl. Toislt, os keskeytyksiä tptuu melko usein, niiin ostn ekä vrutu premmin. (KTM 2006 Eri tutkimuksiss on stu yvinkin plon toisistn poikkevi rvo ittkustnnuksille keskeytysten ikkum on erilinen eri tutkimuksiss. KAH rvot vitelevt muutmst eurost muutmn kymmeneen euroon kilowttitunti koden smlle siksrymälle eri tutkimustpoen välillä. (KTM 2006 Vuonn 2006 tedyn tutkimuksen perusteell on määritetty luotettvuuslskennss käytettävät KAH- rvot viidelle siksrymälle ne ovt esitettynä tulukoss 3.3. Prmetrien määrityksessä on uomioitu keskeytysnkodn vikutus KAH- rvoon kertoimien vull, oill on pinotettu eri siksrymille kriittisten nkotien KAHrvo. Näin ollen on voitu yksinkertist lskent sekä siinä trvittvien prmetrien määrää. Tulukko 3.3 sisältää myös Energimrkkinvirston verkkoliiketoiminnn sääntelyssään käyttämät vltkunnllisill energiosuuksill pinotetut KAH- rvot vuoden 2005 rss.
20 Tulukko 3.3 Luotettvuuslskennss käytettävät KAH- rvot. (KTM 2006 Asiksrymä Odottmton keskeytys Suunniteltu keskeytys PJK AJK [/] [/] [/] [/] [/] [/] Kotitlous 0,36 4,29 0,9 2,2 0, 0,48 Mtlous 0,45 9,38 0,23 4,80 0,20 0,62 Julkinen,89 5,08,33 7,35,49 2,34 Plvelu 2,65 29,89 0,22 22,82,3 2,44 Teollisuus 3,52 24,45,38,47 2,9 2,87 Energiosuuksill pinotetut,0,00 0,50 6,80 0,55,0 Verkkoytiöiden keskeytyskustnnusten kokonismäärää eivät säkömrkkinlki eikä energimrkkinvirsto suornisesti sääntele, mutt keskeytyksistä ieutuvien ittoen vikutus on mukn teokkuusknnustimen nykyisessä regultiomlliss. 3.4.3 Vkiokorvukset Säkömrkkinliss on määritelty keskeytyksistä ieutuvist itoist loppukäyttäälle niin snotut vkiokorvukset, oiden suuruudet ovt riippuvisi keskeytyksen pituudest sekä loppukäyttään vuotuisest verkkoplvelumksust. Korvukset on esitelty tulukoss 3.4. Tulukko 3.4 Vkiokorvukset Korvuksen määrä vuotuisest Keskeytysik verkkoplvelumksust [] [%] 0 2-24 25 24-72 50 72-20 00 20- Vkiokorvuksen enimmäismäärä verkkoplvelun keskeytymisen odost on kuitenkin 700 säkönkäyttäää koti. (KTM 2006
2 4 LUOTETTAVUUSLASKENTA SÄHKÖNJAKELUKETJUSSA Säkönkeluärestelmä rkentuu useist osist, otk Suomess ovt lueverkko (0 kv 45 kv, säkösemt (0/20 kv, 45/20 kv, keskiänniteverkko (20 kv, kelumuuntmot (20/0,4 kv sekä pienänniteverkko (0,4 kv. Jkeluärestelmän ost koostuvt edelleen monist yksittäisistä komponenteist odoist. Jkeluärestelmän perustetävää suorittvien primäärikomponenttien lisäksi keluärestelmään kuuluu runssti suoreleitä, puänniteärestelmiä, käytönvlvont- käytöntukiärestelmiä, tiedonsiirto- rdiopuelinärestelmiä sekä useit muit lo tietoärestelmiä. (Lkervi 2007 4. Säkönkeluverkon luotettvuuslskent Säkönkäyttäien kokemiss säköktkoiss 90 %:ss syynä on keluverkoss ilmenevä vik. Merkittävä os näistä vioist ilmenee keskiänniteverkoss. Pienänniteverkoss syntyvän vin vikutuslue ää plon pienemmäksi, sillä yleensä pienännitelädössä on kytkettynä vin muutmi säkönkulutti. Suurin os keskiännitteisen vootoverkon vioist ieuttvt lyyitä keskeytyksiä, oiden selvittämiseen käytetään pik- ikälleenkytkentöä. Mseudull tmiss pikälleenkytkennöillä (PJK voidn selvittää noin 50 % kikist vioist ikälleenkytkennöillä (AJK noin 5 % kikist vioist. Tvllisesti lle 35 % vioist on luonteeltn pysyviä viko, otk vtivt villisen verkon osn erottmist toimivst verkost. Kupunkilueell pitkien keskeytysten osuus on yli 60 % otuen mkpeloinnin suurest määrästä. (Ano 2006b Verkoss tptuvn vin siinti vryteyksien käyttömdollisuus ovt rtkisevi säkönkäyttään näkökulmst. Vist ieutuu säkönkäyttäälle oko kytkentän ti korusn mittinen keskeytys. Verkon käyttövrmuutt rvioitess pitkät keskeytykset ovt keskeisellä sill, kosk säkön toimitusvrmuus määräytyy tyypillisesti ensisiisesti niiden perusteell. Suunnitelluiss keskeytyksissä keskeytyksen kokevien säkönkäyttäien määrä on yleensä plon pienempi kuin odottmttomiss vikkeskeytyksissä. Työkeskeytykset pystytään yleensä suunnittelemn etukäteen siten, etteivät ne ieut itt kuin
22 työkoteen olevn verkonosn sikkille. Suunniteltuun keskeytykseen liittyviä verkon kytkentätilmuutoksi voidn tedä usein ännitteellisenä siten, että keskeytys ei näy edes lyyenä keskeytyksenä terveissä verkonosiss. Suunnitellust keskeytyksestä ilmoitetn sikkille etukäteen. Lisäksi keskeytyksen nkot pyritään oittmn selliseen nkotn, olloin keskeytyksestä ieutuv itt kustnnukset voidn minimoid. (Järventust 2005 Suomess säkönkeluärestelmä on rkennettu niin, että keskiänniteverkko on keskeisiltä osiltn silmukoitu pienänniteverkot ovt pääosin säteittäisiä. Jkeluverkko käytetään kuitenkin läes poikkeuksett säteittäisenä. Säteittäisellä verkoll trkoitetn rkennett, oss säköenergi siirretään vin ytä reittiä pitkin. Säteittäisessä verkoss äiriöiden roittminen on elpomp, oikosulkuvirrt ovt pienemmät sekä ännitteensäätö suousten toteuttminen on elpomp. Keskiänniteverkon silmukoinnill pyritään kuitenkin prntmn verkon käyttövrmuutt, sillä viktilnteess vik voidn rt yteen solmuväliin. Lskettess keluärestelmän luotettvuutt, tutkitn yleensä yksittäisen komponentin vikntumisen vikutust säkönkäyttäien säkön sntiin. Säteittäisestä käytöstä otuen luotettvuusmllin voidn käyttää srmuotoist mlli. Siinä okisen yksittäisen komponentin vikntuminen ieutt säkönkelun keskeytymisen trksteltvll otovälillä. Lskennss otetn uomioon okisen komponentin luotettvuus sekä komponentin siinti otolädössä. Lskennss voidn uomioid lisäksi muit lskent trkentvi prmetre, oit kuitenkn käsinlskennss rvemmin uomioidn yksinkertistmisen vuoksi. (Myyryläinen 999 4.. Lskentytälöt Trkstelupisteen vuotuisten keskeytysten lukumäärä, keskeytystuus f [/] voidn lske ytälöllä (4. f, (4. f i i I
23 oss f i on komponentin i viktuus [/] I niiden komponenttien oukko, oiden vikntuminen vikutt pisteen säkön sntiin. Vuotuinen keskeytysik U [/] trkstelupisteessä voidn lske ytälöllä (4.2 U f t, (4.2 i I i i oss t i on villisen komponentin i ieuttm keskeytysik pisteessä. Keskeytyksen keskipituus t [] trkstelupisteessä voidn määrittää ytälöllä (4.3 U t. (4.3 f Trkstelupisteeseen toimittmtt äänyt energi E [/] voidn lske ytälöllä (4.4 E f t P, (4.4 oss P on pisteessä oletettu teo [] vin ikn. Säkönkelun keskeytyksestä ieutuneet kustnnukset K k [/] voidn lske ytälöllä (4.5 K k i I f i [ b ti ti ] P (, (4.5 oss [/] b (t i [/] ovt komponentin i ieuttmn vin t i ikn trkstelupisteessä toimittmtt ääneiden teon energiintoen suteellisrvot. Trkstelupisteen teon vin ikn oletetn olevn vuotuisen keskiteon verrn. Yden muuntopiirin keskeytyskustnnusten lskemiseksi ytälö (4.5 muokkutuu ytälön (4.6 mukiseksi, kun tilstoitun lätötietoin ovt siksmäärä
24 siksrymittäin, siksrymien vuosienergit keskiteot sekä sikskotiset keskiteot. K, N P t KAH, (4.6 kesk mp i oss N on siksrymän siksmäärä, P on yksittäisen sikkn keskiteo. Nykyisen verkkoliiketoiminnn vlvontmllin mukisen keskeytyskustnnuksen lskentn käytetään siksrymäkotisist KAH- rvoist muodostettu keskeytystyyppikotisi energipinotettu KAH- rvo. Näin toimitn, sillä EMV:n keräämien energipinotettuen tunnuslukuen kodll ei tiedetä, mille siksrymälle keskeytykset kodistuvt. EMV käyttää sääntelyssään vltkunnllisell energikumll pinotettu rvo, otk on iemmin esitetty tulukoss 3.3. (Prtnen 2007 Verkkoytiön toteutunut säköntoimituksen keskeytyksistä ieutunut itt vuonn t määritetään ytälön (4.7 mukisesti.(prtnen 2007 KAH t KAodottm, t KAH /, odottm KM odottm, t KAH /, odottm Wt KAuunnit, t KAH /, suunnit ( RKI T, (4.7 t KM suunnit, t KAH /, suunnit AJK t KAH AJK PJK t KAH PJK oss KA on keskeytysik tuntein, KM on keskeytysmäärä tuntein, AJK on ikälleenkytkentöen määrä, PJK on pikälleenkytkentöen määrä. Nämä kikki ovt sikklle ieutuvi vuosienergioill pinotettu rvo. W on ytiön verkost käyttäille luovutettu vuosienergi [], T on vuoden tuntien lukumäärä. KAHprmetrein käytetään tulukoss 3.3 esiteltyä pinotettu KAH- rvo. RKI määritellään ytälön (4.8 mukisesti. RKI k RKI k, (4.8 RKI 2004
25 oss RKI k on rkennuskustnnusindeksin muutos vuodelle k RKI k on rkennuskustnnusindeksin (99500 uti- kesäkuun indeksilukuen keskirvo vuonn k. (EMV 2007 4..2 Lskentesimerkki luotettvuuslskennst Trkstelln luotettvuuslskent kuvn 4. keskiänniteverkon vull. Lsketn keskiänniteverkolle keskimääräinen keskeytystuus sekä vuotuinen keskeytysik verkon eri osiss lisäksi koko verkon keskeytyskustnnukset. Lskut on esitetty liitteessä I. Kuv 4. Keskiänniteverkko. Verkoston sikkt oletetn olevn pääosin kotitloussikkit. Pysyvien vikoen keskimääräinen esiintymistuus oletetn olevn suorn verrnnollinen otopituuteen vin ieuttm keskeytysik on oko kytkentäik ti korusik. Pik- ikälleenkytkentöä ei otet lskennss uomioon. Verkon lätötiedot on listttun tulukkoon 4..
Tulukko 4. Keskiänniteverkon lätötiedot. Odottmttomt keskeytykset Suunnitellut keskeytykset Viktuus [/km,] 0,05 0,05 Kytkentäik [] (Keskimääräinen Korusik [] 3 kestoik Keskeytyskustnnusten 0,36 / 0,9 / rvostus 4,29 / 2,2 / (kotitloussikkt 26 Pisteiden -6, A B kutt siirretyt keskiteot [] 600 2 500 3 200 4 80 Verkon kokonispituus [km] 9 Jetn verkosto vyöykkeisiin, oit roittvt erottimet. Vyöyke on erottimien -2 välinen oto-osuus, vyöyke 2 erottimien 2-3-4 roittm oto-osuus, vyöyke 3 erottimen 3 älkeinen osuus vyöyke 4 erottimen 4 älkeinen osuus. Keskimääräiset keskeytystuudet verkon eri vyöykkeillä voidn lske ytälön 4. vull keskimääräinen vuotuinen keskeytysik verkon eri vyöykkeissä ytälön 4.2 vull. Koko verkon keskeytyskustnnukset rtkistn ytälön 4.5 vull. Sdut tulokset on esitetty tulukoss 4.2. Tulukko 4.2 Luotettvuuslskennn tulokset Vyöyke Viktuus f [/] Keskeytysik U [/] Keskeytyskustnnus K k [/] 0,5,25 606,45 2 0,5,95 279,65 3 0,2 2,35 2420,70 4 0,,5 44,24 0,95 5648,04 Kuten kuvst 4. voidn vit, on vyöykkeellä 2 pisin oto-osuus ilmn erottimi. Lisäksi vyöykkeestä 2 lätee roto vyöykkeelle 3, olle ei void ärestää
27 vrsyöttöä, os vik syntyy vyöykkeellä 2. Tämä eistuu suorn vyöykkeiden 2 3 keskeytyskustnnuksiin, otk muodostvt yli 80% kokoniskeskeytyskustnnuksist. Trkstelln seurvksi kuvn 4.2 investointivitoeto, oss lkuperäisen vyöykkeen 2 käsinottv erotin korvttisiin otorn rkennettvll kukootull erotinsemll. Lsketn erottimen vikutus keskeytyskustnnuksiin, kun oletetn erottimen pienentävän kytkentän 0,2 tuntiin vikpikn kuormituksen olless eri puolill kuko-ottu erotinsem ti 0,6 tuntiin os lisäksi trvitn vrsyötön kytkentä. Kuv 4.2 Keskiänniteverkko kuko-otun erotinsemn knss Jetn vyöykkeet uudelleen siten, että vyöyke A on säkösemlt kuko-otulle erotinsemlle, vyöyke B on kuko-otult erotinsemlt 3 km oto-osuus erottimelle 3 vyöyke C on 6 km oto-osuus kuko-otult erottimelt erottimelle 4 sti. Vyöykkeet 3 4 pysyvät ennlln. Aikisemmn vyöykkeen 2 teo on ettu uusille vyöykkeille otopituuksien mukisesti oletten, että kulutus on kutunut tsisesti. Vyöykkeiden keskeytyskustnnukset on esitetty tulukoss 4.3.
28 Tulukko 4.3 Kuko-erotinseminvestoinnin älkeiset keskeytyskustnnukset. Vyöyke Keskeytyskustnnus K k [/] A 492,82 B 287,00 C 783,37 3 308,90 4 37,69 389,78 Kuten tulukoist 4.2 4.3 voidn vit, kuko-otun erotinsemn tuom yöty kytkentäikoiin vikutt koko verkon keskeytyskustnnuksiin tulukoiden 4.2 4.3 kustnnusten erotuksen verrn eli noin 2460 vuodess. Vertilln vielä KAH- prmetrien vikutust keskeytyskustnnusten suuruuteen. Aiemmin otolädön sikkiden oletettiin olevn kotitloussikkit. Arvostetn keskeytysten ieuttm kustnnust nyt toisest ääripäästä oletetn sikskumn olevn pääosin teollisuussikkit. KAH- prmetrien ieuttm vikutus otolädön keskeytyskustnnuksiin on esitetty kuvss 4.3. 35000 Teollisuus / 30000 25000 20000 5000 Teollisuus 0000 5000 0 Kotitlous lkutilnne Kotitlous kuko-ottu erotin s. Kuv 4.3 Keskiänniteverkon keskeytyskustnnukset eri KAH- prmetreill lskettun. Kuvn 4.3 keskeytyskustnnusten lskennss on käytetty KAH- prmetrein kotitlous- teollisuussikkiden tulukoitu rvo lskent on toteutettu siten, että kikkien otolädön sikkiden on oletettu kuuluvn yteen siksrymään. Tällist tilnnett ei toki relimilmss sellisenn ole, mutt kuitenkin kuvst
29 4.3 voidn vit, että kuko-otun erotinsemn tuom yöty korostuu mitä suuremmt KAH- rvot sikskumlle rvostetn, esimerkin tpuksess siis mitä enemmän teollisuussikkit on otolädöllä. Lskent voidn trkent lisäämällä todellisen otolädön lätötieto. Keskeytyskustnnuslskentn merkittävästi vikuttvi prmetre ovt muun muss oto-osuuksien siinti (metsä, pelto, tienvrsi, komponenttien ikärkenne sekä ototyyppi (vooto, PAS, mkpeli, otk ensisiisesti vikuttvt suorn keskeytystuuksiin korusikoiin. Prmetrien lisääminen ieutt kuitenkin uomttvsti lisää lskent trvittvien lätötietoen oikenlinen rminen onkin syytä uomioid eti lskennn lkuvieess. Käsin lskettess pyritään indikoimn toimenpiteitä vtivt os-lueet elposti nopesti, sillä usein o yksinkertinen peruslskentmlli nt riittävän indikttorin trvittville toimille. Trkempn yksityiskotisempn kokonisvltiseen luotettvuuslskentn on syytä käyttää tietokonepoisi lskentoelmisto. On kuitenkin syytä uomt, että lätötietoen lisääminen ei trkenn lopputulost, os yksikin lisättävä prmetri on trkkuudeltn eikko. 4.2 Luotettvuusindeksit Säkönkelun luotettvuusindeksit ovt säkönkeluverkkoytiöiden sekä regulttorin trpeisiin soveltuvi käyttövrmuuden indikttoreit. Ne soveltuvt erilisten verkostoen säkönkeluverkkoytiöiden keskinäisten käyttövrmuuden tsoen vertiluun. Säkönkelun luotettvuutt kuvtn keskeytystuuksien, keskeytysikoen keskeytyskustnnusten lisäksi usein knsinvälisen IEEE 366-200 stndrdin mukisill tunnusluvuill sekä useill muill stndrdin tunnusluvuist odetuill tunnusluvuill. Tunnusluvut voidn pääpiirteittäin k siks- kuormituskeskeisiin indekseiin. Indeksit kuvvt pääosin luotettvuutt tietyllä trksteluikvälillä, ok tvllisesti on vuosi.
30 4.2. Asikskeskeiset indeksit Asikskeskeiset indeksit kuvvt säkökelun luotettvuutt sikkn näkökulmst. Vikoen keskimääräistä määrää sikst koden trkstelunksoll (System Averge Interruption Frequency Index kuvtn ytälön (4.9 vull. SAIFI n sikkiden kokemien keskeytysten kokonismäärä, (4.9 kokonissiksmäärä N oss n on sikkn kokemien keskeytysten määrä trkstelunksoll N on kokonissiksmäärä. Vikoen keskimääräinen kokoniskestoik sikst koden trkstelunksoll (System Averge Interruption Durtion Index kuvtn ytälön (4.0 vull. SAIDI i t sikkiden kokoniskeskeytysik i, (4.0 kokonissiksmäärä N oss t i on sikklle keskeytyksestä i ieutunut säkötön ik, i on keskeytysten lukumäärä trksteluikvälillä, keskeytyksen vikutuslueell olleiden sikkiden määrä sekä N kokonissiksmäärä. SAIDI viitt yleisesti sikkn kokemiin keskeytysminuutteiin ti tunteiin trkstelunkson ikn. Trkstelunksoll koettuen vikoen keskimääräistä kestoik sikst koden (Customer Averge Interruption Durtion Index kuvtn ytälön (4. vull. CAIDI sikkiden kokoniskeskeytysik sikkiden kokoniskeskeytysmäärä i n t i SAIDI SAIFI. (4.
3 CAIDI kuv keskimääräistä ik, ok trvitn ärestelmän pluttmiseen ennlleen. SAIFI, SAIDI CAIDI ovt yleisimmin käytettyä luotettvuusindekseä ympäri milmn. Edellä minitut tunnusluvut kuvvt tilnnett koko keluverkon lueell. Jos pienänniteverkon lätötieto ei ole stviss, voidn tunnusluvut pelkälle keskiänniteverkolle lske muuntopiiritson tietoen perusteell. Keskiänniteverkolle SAIFIA, SAIDIA CAIDIA vstvt tunnusluvut lsketn ytälöiden (4.2-(4.4 vull. (KTM 2006 mpki i T SAIFI mp, (4.2 oss i on kelulueen keskeytysten lukumäärä, mpk i on keskeytysten vikutuksenlisten muuntopiirien lukumäärä mp muuntopiirien kokonismäärä. mpkix ix i x T SAIDI mp, (4.3 oss x on okisen keskeytyksen yteydessä esiintyvien erilisten keskeytysikoen määrä, mpk ix on keskeytysten vikutuksenlisten muuntopiirien lukumäärä keskeytyksillä, oiss keskeytyksen kesto oli ix. n mpi i T CAIDI, (4.4 n mpk i i oss mp i on keskeytysten i vikutuslueell olleiden muuntopiirien yteenlskettu keskeytysik. Edellä minituist indekseistä on käytössä lisäksi useit odettu indekseä, oiden käyttö on uomttvsti vääisempää. Nämä ovt kuitenkin trpeellisi eri puolill
32 käytössä olevien tunnuslukuen ydenmukistmiseksi, tunnuslukuiin vikuttvien tekiöiden tunnistmiseksi sekä odonmukisen keskeytysten tilstoinnin rportoinnin suorittmiseksi. Keskeytyksiä kokeneiden sikkiden keskimääräistä keskeytysmäärää trkstelunksoll (Customer Averge Interruption Frequency Index kuvtn ytälön (4.5 vull. CAIFI sikkiden kokemien kesk. kokonismäärä kesk. kokeneiden sikkiden määrä N n kk, (4.5 oss n on sikkn kokemien keskeytysten määrä trkstelunksoll N kk keskeytyksen kokeneiden sikkiden määrä. CAIFI indikoi siis keskeytysten määrää niiden sikkiden keskuudess, otk ovt kokeneet keskeytyksen. Näin ollen se ei ot uomioon sikkit, otk eivät ole kokeneet keskeytyksiä lisinkn, kuten SAIFI:ss. Tunnusluku lsketn siten, että keskeytyksen kokenut siks lsketn mukn vin kertlleen. Keskeytyksiä kokeneiden sikkiden keskimääräistä keskeytysik trkstelunksoll (Customer Totl Averge Interruption Durtion Index kuvtn ytälön (4.6 vull. CTAIDI sikkiden kokoniskeskeytysik kesk. kokeneiden sikkiden määrä i N kk t i, (4.6 Tunnusluku lsketn CAIDI:n (ytälön (4. tvoin sillä poikkeuksell, että useit keskeytyksiä kokeneet sikkt lsketn mukn vin kertlleen. Pienten siksrymien keskeytysten määrä suteess kikkien siksrymien keskeytysten määrään voi oskus oll suteellisen pieni, mutt niiden osuus voi kokonisuuden knnlt oll merkittävä. Tiettyä setettu r-rvo enemmän keskeytyksiä kokeneiden sikkiden osuus koko siksmäärästä (Customers Expericiencing Multiple Interruptions kuvtn ytälön (4.7 vull.
33 CEMI n siksmäärä otk ovt kokeneet > n keskeytystä kokonissiksmäärä, ( kk> n N N, (4.7 oss N (kk>n on sikkiden määrä, otk ovt kokeneet yli n kpl pysyviä keskeytyksiä trkstelunksoll. SAIFI: vstv lyyiden keskeytysten (PJK AJK rportointiin soveltuv indeksi on MAIFI (Momentry Averge Interruption Frequency Index, ok määritetään ytälöllä (4.8 MAIFI sikkiden kokemien lyyiden kesk. summ kokonissiksmäärä n N s, (4.8 oss n s on sikkn kokemien lyyiden keskeytysten lukumäärä trkstelunksoll. Toimitusvrmuutt voidn kuvt myös llisesti. Keskimääräistä säköntoimitusik suteess säköntoimitustunteiin vuoden ikn (Averge Service Avilbility Index kuvtn ytälön (4.9 vull. ASAI säköntoimitustunnit vuodess kokonistuntimäärä vuodess N 8760 N 8760 i t i. (4.9 ASAI:n vstkkinen tunnusluku ASUI (Averge Service Unvilbility Index kuv keskimääräistä keskeytysik suteess säköntoimitustunteiin. Tämä on esitetty ytälössä (4.20. ASUI ASAI i t i. (4.20 N 8760
34 Ytälöissä (4.9 (4.20 kuvttu indekseä voidn käyttää myös vuodest poikkevill trksteluksoill korvmll vuoden tunnit (8760 trkstelunkson tunneill. 4.2.2 Kuormitus- energikeskeiset indeksit Luotettvuuden määritteleminen kuormituksen ti energin mukisesti on ärkevää ti perusteltu lueill, oiss on pääosin teollisi ti kupllisi sikkit. ASIFI (Averge System Interruption Frequency Index määrittelee ärestelmän luotettvuuden kuormitust koden trksteluksoll ytälön (4.2 mukisesti. ASIFI i i, (4.2 L L N oss L i on keskeytyksen i kokenut kuorm [kva] L N on kuormitusten kokonismäärä [kva]. ASIFI vst SAIFI:, poiketen siinä, että ASIFI on kuormitukseen perustuv teopinotettu tunnusluku. ASIFI: voidn käyttää indeksinä etenkin koteiss, oiss ei sikskotist mittust ole käytettävissä. ASIFI: vstv tunnusluku keskeytysten keskimääräiselle kestolle kuormitust koden trkstelunksoll on ASIDI (Averge System Interruption Durtion Index. Se määritetään ytälön (4.22 mukisesti. ASIDI il i L, (4.22 L N t oss i il on kuormlle L keskeytyksestä i ieutunut säkötön ik, i on keskeytysten lukumäärä trksteluikvälillä, L on keskeytyksen vikutuslueell olleiden kuormitusten määrä sekä L N kokoniskuormitus. Usein kuormitus- energikeskeisiä indekseä määriteltäessä trvitn lskent vrten keskimääräinen kuormitus okisess pisteessä. Keskimääräinen kuormitus P voidn
35 lske energintrpeen E d, uippukuormituksen P mx, kuormituksen uipunkäyttön vull sekä kuormituksen käyttön perusteell ytälöiden (4.23 (4.24 mukisesti. E d P mx t P t. (4.23 k P P mx. (4.24 t k t Aiemmin ytälössä (4.4 kuvttu toimittmtt äänyt energi tunnetn myös ENS (Energy Not Supplied indeksinä, ok siis ilmisee kokonisenergimäärän, ok ää toimittmtt trksteltvn ärestelmään keskeytysten ikn vuodess. ENS P U (4.25 Hluttess trkstell ENS indeksiä muull kuin vuoden trkstelunksoll, korvtn vuotuinen keskeytysik U trkstelunkso vstvll keskeytysll. Keskimääräinen toimittmtt äänyt energi sikst koden vuodess AENS (Averge Energy Not Supplied määritetään ytälön (4.26 vull. AENS PU ENS (4.26 kokonissiksmäärä N ACCI (Averge Customer Curtilment Index ero AENS indeksistä siten, että se uomioi keskimäärin toimittmtt ääneen energin sikst koden vin vin vikutuksen lisen olevien sikkiden keskuudess. Tämä määritetään ytälön (4.27 mukisesti. ACCI ENS kesk. kokeneiden sikkiden määrä P U N kk (4.27