Keskijänniteverkon releiden hyödyntäminen omaisuudenhallinnassa
Laine, Olli (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202003319881
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202003319881
Tiivistelmä
Diplomityön tavoitteena on kartoittaa keskijänniteverkon releiden hyödyllisiä ominaisuuksia sekä kehittää ratkaisu niiden käyttöönottamiseksi. Releiden pääasiallinen tehtävä on huolehtia jakeluverkon suojauksesta verkon erilaisissa vikatilanteissa. Releiden on huomattava verkossa tapahtuvat muutokset ja vikatilanteet, kuten maasulut ja oikosulut. Releet ohjaavat jakeluverkon erottimia sekä katkaisijoita ja releille tulevat mittaukset saadaan jakeluverkon mittamuuntajilta, eli virta- ja jännitemuuntajilta. Suojauksen lisäksi releiltä voidaan saada myös kunnossapidon kannalta hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten katkaisijoiden ja mittamuuntajien kunnonvalvontaa. Releiden kunnossapitotietojen tuominen olemassa olevan kaukokäyttöyhteyden välityksellä on mahdollinen, mutta tätä ei ole toteutettu, sillä kaukokäyttöyhteys on haluttu jättää vain jakeluverkon hälytys- ja tapahtumatietojen sekä ohjauskäskyjen siirtämiseen. Releiden tietoja voitaisiin tuoda huoltoväylän kautta. Huoltoväylä voidaan muodostaa kaikille sähköasemille, joilla on käytössä IEC 61850 -tietoliikenneväylä. Huoltoväylällä voidaan lukea releiden kunnonvalvontatietoja, muuttaa releiden asetteluja sekä tarkastella vikatilanteissa syntyviä häiriötallenteita. Huoltoväylästä saadaan monia hyötyjä, joilla saadaan myös rahallista hyötyä.
Releiden kunnonvalvontaominaisuuksia kannattaa hyödyntää, koska näiden avulla voidaan oikea-aikaistaa kunnossapitoa katkaisijoiden sekä mittamuuntajien osalta. Oikea-aikainen kunnossapito on tehokkaampaa ja sen avulla voidaan pitää keskijänniteverkon suojauksen kannalta tärkeimmät komponentit toimintakuntoisina pidempään. Oikea-aikaisella kunnossapidolla voidaan huoltaa katkaisijoita kulumisen tai käyttämättömyyden perusteella oikea-aikaisemmin. Toimimaton katkaisija voi hidastua tai jähmettyä ja paljon kulunut katkaisija voi hajota ilman huoltotoimenpiteitä. Kunnossapitoa tehdään tällä hetkellä kunnossapitosuunnitelman mukaisesti. Kunnossapitosuunnitelmassa laitteita käydään tietyin väliajoin tarkastamassa, mutta kunnonvalvontaominaisuuksilla saadaan tarkempaa tietoa katkaisijoiden ja mittamuuntajien huollon tarpeesta. Kunnonvalvonnan avulla voidaan huoltaa katkaisijat ja mittamuuntajat jo ennen määräaikaishuoltoa. Kun kunnonvalvontaominaisuuksia opitaan hyödyntämään ja tulkitsemaan paremmin, voidaan tulevaisuudessa huollon tarpeet määrittää kunnonvalvontaominaisuuksien avulla ja vähentää määräaikaishuoltoja. The goal of this thesis is to find useful properties of medium voltage relays and to develop a solution for their implementation. The main function of the relays is to protect the distribution network in the event of a network fault. Relays must detect changes in the network and fault conditions, such as earth faults and short circuits. The relays control the isolators and circuit breakers in the distribution network and the measurements coming to the relays are obtained from the current and voltage transformers of the distribution network. In addition to protection, the relays can also provide useful features for maintenance, such as condition monitoring of circuit breakers and the current and voltage transformers. Importing relay data via an existing remote-control communication is possible, but this is not the preferred option. The remote-control communication is only for transferring alarm and event information and control commands of the distribution network. Relay data could be imported using service bus. A service bus can be formed to all substations that use the IEC 61850 communication protocol. The service bus can be used to read relays condition monitoring information, change relays setting values, and view fault recordings that occur in the event of a fault.
There are many benefits to the service bus that also give financial benefits. The condition monitoring of the relays should be utilized because they give you the opportunity for timely maintenance of circuit breakers and transformers. Timely maintenance is more efficient and can keep the most important components of the medium voltage network functional for longer time. Circuit breakers can be serviced by observing their wear and the time that circuit breakers have been inoperative. An inoperative circuit breaker can slow down or freeze, and well-worn circuit breaker can break down without maintenance. Maintenance is currently being done accordance of the maintenance plan. The maintenance plan states that equipment should be inspected periodically. The condition monitoring features will provide more accurate information on the need of maintenance. Condition monitoring can be used to service circuit breakers, current and voltage transformers before the scheduled maintenance if needed. When relays condition monitoring features are learned to utilize and interpret more efficiently, maintenance needs could be determined in the future completely by condition monitoring. Scheduled maintenances could be omitted in the future.
Releiden kunnonvalvontaominaisuuksia kannattaa hyödyntää, koska näiden avulla voidaan oikea-aikaistaa kunnossapitoa katkaisijoiden sekä mittamuuntajien osalta. Oikea-aikainen kunnossapito on tehokkaampaa ja sen avulla voidaan pitää keskijänniteverkon suojauksen kannalta tärkeimmät komponentit toimintakuntoisina pidempään. Oikea-aikaisella kunnossapidolla voidaan huoltaa katkaisijoita kulumisen tai käyttämättömyyden perusteella oikea-aikaisemmin. Toimimaton katkaisija voi hidastua tai jähmettyä ja paljon kulunut katkaisija voi hajota ilman huoltotoimenpiteitä. Kunnossapitoa tehdään tällä hetkellä kunnossapitosuunnitelman mukaisesti. Kunnossapitosuunnitelmassa laitteita käydään tietyin väliajoin tarkastamassa, mutta kunnonvalvontaominaisuuksilla saadaan tarkempaa tietoa katkaisijoiden ja mittamuuntajien huollon tarpeesta. Kunnonvalvonnan avulla voidaan huoltaa katkaisijat ja mittamuuntajat jo ennen määräaikaishuoltoa. Kun kunnonvalvontaominaisuuksia opitaan hyödyntämään ja tulkitsemaan paremmin, voidaan tulevaisuudessa huollon tarpeet määrittää kunnonvalvontaominaisuuksien avulla ja vähentää määräaikaishuoltoja.
There are many benefits to the service bus that also give financial benefits. The condition monitoring of the relays should be utilized because they give you the opportunity for timely maintenance of circuit breakers and transformers. Timely maintenance is more efficient and can keep the most important components of the medium voltage network functional for longer time. Circuit breakers can be serviced by observing their wear and the time that circuit breakers have been inoperative. An inoperative circuit breaker can slow down or freeze, and well-worn circuit breaker can break down without maintenance. Maintenance is currently being done accordance of the maintenance plan. The maintenance plan states that equipment should be inspected periodically. The condition monitoring features will provide more accurate information on the need of maintenance. Condition monitoring can be used to service circuit breakers, current and voltage transformers before the scheduled maintenance if needed. When relays condition monitoring features are learned to utilize and interpret more efficiently, maintenance needs could be determined in the future completely by condition monitoring. Scheduled maintenances could be omitted in the future.