CLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaa

1. SMART GRIDS AND ENERGY MARKETS
Sähköverkkojen etähallinta on lisääntynyt Suomessa
voimakkaasti viime vuosina. Verkkoviat saadaan
paikannettua yhä nopeammin ja vika-alueet rajattua
siten, että yhä harvempi asiakas kärsii sähkökatkosta
ja yhä harvempi verkkolaite vaurioituu vikavirrasta.
”Kehittynyt etähallinta on myös ehto hajau-
tetun sähköntuotannon luotettavaan hallintaan.
Esimerkiksi tuulivoimala on irrotettava vioittu-
neesta verkosta nopeasti vaaratilanteen välttämi-
seksi”, toteaa tutkimuspäällikkö Jani Valtari ABB:ltä.
SGEM-ohjelmassa tutkittiin teknologioita, jotka
mahdollistavat yhä älykkäämmän verkonhallinnan.
Esimerkiksi VTT:n kehittämä vianilmaisin voidaan
liittää suoraan keskijänniteverkon johtoon, josta se
lähettää viestin langattomasti esimerkiksi tuulivoi-
malaan tai sähköasemalle. Sähköasemalla ABB:n
tutkima keskitetty automaatiojärjestelmä kerää ja
analysoi kaikki verkon suojaukseen liittyvät viestit.
”On helpompaa ja halvempaa päivittää keski-
tettyä automaatiojärjestelmää kuin erikseen
sähköaseman jokaista suojarelettä”, Valtari toteaa.
Hänen mukaansa keskitetty tietojenkäsittely auttaa
myös huomaamaan verkossa muhivia vikoja ennen
kuin ne äityvät vakaviksi. Ennakointia tukee myös
Mikesin kehittämä analysaattori, joka tarjoaa entistä
tarkempia mittaustuloksia.
Valtari pitää tärkeänä, että teknologioita päästiin
tutkimaan ja kehittämään käytössä olevissa sähkö-
verkoissa. Hän uskoo, että suomalaisvoimin kehitetyt
teknologiat voivat kasvaa kaupallisesti merkittäviksi
tuotteiksi ja menestyä myös vientimarkkinoilla.
Verkon äly vaatii laitteiden ohella nopeaa tiedonsiirtoa.
”Olemme päässeet langattomissa 3G- ja 4G-verkoissa
40 millisekuntiin. Siinä ajassa viesti välittyy esimerkiksi
sähköasemalta tuotantolaitokseen, ja luotettavuus on
verkkoyhtiöiden vaatimalla tasolla”, Valtari sanoo.
VTT selvitti lisäksi kaupallisten tietoliikenneverk-
kojen luotettavuutta ja kustannustehokkuutta.
Älykäs sähköverkko
vaatii uutta teknologiaa
Rajatun maaseutualueen sähkö- ja tietoliikenne-
verkkoja ja niiden toimintaa mallinnettiin mittausten
ja kasvillisuustietojen avulla.
”Aiheutimme malliin tyypillisiä sähköverkkojen
vikatilanteita ja katsoimme, miten ne vaikuttavat
tietoliikenneverkkoon sekä sähköverkon langat-
tomaan etäohjaukseen”, kertoo johtava tutkija
Seppo Horsmanheimo VTT:ltä. Koska tietoliikenne-
verkkojen tukiasemat tarvitsevat sähköä, pitkäkes-
toinen sähkökatko vaikuttaa tietoliikenneyhteyksiin
ja sitä kautta sähköverkon etäohjattaviin laitteisiin
sekä verkkoa kentällä korjaavien henkilöiden matka-
puhelimiin. Tämä tuli selvästi esille, kun tutkimuk-
sessa analysoitiin dataa Tapani- ja Hannu-myrskyistä.
”Datan avulla pystyimme mallintamaan tarkasti,
miten myrskyt vaikuttivat sähkö- ja tietoliiken-
neverkkoihin ja miten verkot palautuivat niistä”,
Horsmanheimo sanoo.
Osa tutkimuksesta keskittyi kaupunkiympäristöön,
jossa rakennukset asettavat uusia haasteita langat-
toman verkon kuuluvuudelle ja viiveelle. ”Teimme
mittaukset ympäristössä ja simuloimme verkkojen
toimintaa niiden perusteella”, Horsmanheimo kertoo.
Hänen mukaansa rajatuilla alueilla tehdyt tutkimukset
tarjoavat hyvän perustan eri alueiden analysointiin
Suomessa ja ulkomailla. Hän uskoo, että mallinnus
kiinnostaa ensisijaisesti sähköverkon haltijoita, joiden
on valittava, missä ja mihin langattomia verkkoja
kannattaa käyttää. Toisaalta, tulokset kiinnostavat
todennäköisesti teleoperaattoreita, jotka haluavat
kehittää toimintaansa.
Tutkimus on jo pitkälti osoittanut, että kaupalliset
tietoliikenneverkot soveltuvat Suomessa älyverkon
tiedonsiirtoon, kunhan verkkoyhtiöt ja teleoperaat-
torit tuntevat langattomien verkkojen mahdolli-
suudet ja rajoitukset ja ottavat huomioon verkkojen
keskinäisen riippuvuuden.
Sähköverkon etähallinta edellyttää edistyksellisiä
laitteita sekä luotettavia tietoliikenneyhteyksiä.
Olemassa oleva teknologia auttaa osin.
KESKIJÄNNITE20KV
SUURJÄNNITE 1 10 KV
VIANILMAISIN
ÄLYK Ä S
SÄHKÖ-
A SEMA
NOPEA
TIEDONSIIRTO
JANI VALTARI
Tutkimuspäällikkö,
ABB
Suomalaisvoimin
kehitetyt teknologiat
voivat kasvaa kaupallisesti
merkittäviksi tuotteiksi
ja menestyä myös
vientimarkkinoilla.