Browsing by Author "Lehtonen, Matti; Prof."

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 10 of 10
  • High Voltage Direct Current transmission
    (2009) Li, Jingqiang
     Faculty of Electronics, Communications and Automation | Master's thesis
    This thesis is focused on the application and development of HVDC transmission technology based on thyristor without turn-off capability. Compared with other macroelectronics in the power field, thyristor without turn-off capability has successful operation experience to ensure reliability and high power ratings to transfer bulk energy. This thesis covers converter station design and equipments, reactive power compensation and voltage stability, AC/DC filters design, control strategy and function, fault analysis, overvoltage and insulation co-ordination, overhead line and cable transmission, transmission line environmental effects, earth electrode design and development. With the development of new concepts and techniques, the cost of HVDC transmission will be reduced substantially, thereby extending the area of application.
  • Kahdenkymmenen kV:n salamasyöksyjännitegeneraattorin kehittäminen
    (2008) Lehto, Anne-Mari
     Faculty of Electronics, Communications and Automation | Master's thesis
    Suurjännitetesteillä tutkitaan ja todennetaan laitteiden jännitelujuusominaisuuksia. Käytettävät koejännitteet ovat aina laitteen suurinta käyttöjännitettä suurempia ja tarvittavat testit on määritelty eri standardeissa. Sopivan jännitelujuuden valintaan vaikuttaa mm. laitteen turvallisuus sekä kustannustekijät. Valinnan avuksi on kehitetty eristyskoordinaatio. Salamasyöksyjännite on impulssimainen salamaa simuloiva jännite, jota käytetään yhtenä koejännitteistä suurjännitetesteissä. Salamasyöksyjännite saadaan aikaiseksi syöksyjännitegeneraattorilla, jonka peruspiiri muodostuu tasajännitelähteestä, vastuksista sekä kondensaattoreista. TKK:n (Teknillinen Korkeakoulu) suurjännitelaboratoriossa olevilla syöksyjännitegeneraattoreilla pystytään tuottamaan yli 20 kV:n sekä alle 4 kV:n syöksyjännitteitä. Väliin jäävällä jännitealueella testaus on kuitenkin näillä laitteilla hankalaa, minkä vuoksi haluttiin rakentaa kyseisellä jännitealueella toimiva salamasyöksyjännitegeneraattori. Tämä diplomityö käsittelee TKK:lle rakennetun 20 kV:n salamasyöksyjännitegeneraattorin suunnittelua ja rakentamista.
  • Kannattavuusselvitys eri vaihtoehdoista vähentää lyhyitä sähkökatkoksia Kainuun Energian sähköverkkotoiminnassa
    (2007) Kananen, Riku
     Master's thesis
    Kainuun Energia on ottanut yhdeksi verkkoliiketoimintansa päätavoitteeksi vähentää lyhyitä sähkökatkoksia. Tämän diplomityön tavoitteena on tuottaa kannattavuuslaskentatietoa eri vaihtoehdoista vähentää lyhyitä sähkökatkoksia. Tavoitteena on myös tutkia KAH-arvojen käyttöä verkostoinvestointien kannattavuuden arvioinnissa. Kannattavuuslaskennan tarkoituksena on löytää toimenpiteet, jotka soveltuvat teknistaloudellisimmin käytettäväksi yhtiön jakeluverkossa. Tässä diplomityössä keskitytään käsittelemään menetelmiä, joihin investoiminen on perusteltua pelkästään lyhyiden sähkökatkosten vähenemisellä. Tehokkaimman menetelmän etsiminen aloitettiin tekemällä tilastotutkimus lyhyiden sähkökatkosten aiheuttajista, jotta potentiaalisimmat toimenpiteet osattaisiin valita jatkotarkasteluun. Kannattavuuslaskennan tueksi selvitettiin, kuinka paljon valitut menetelmät vähentävät lyhyitä sähkökatkoksia Kainuun Energian jakeluverkossa. Maasulkuvirran kompensointi-, eläin- sekä puoliventtiilisuojainvestointien tuottoarviot laskettiin johtolähdöittäin, minkä perusteella johtolähdöt asetettiin kannattavuusjärjestykseen. Investointien tuotto muodostuu lyhyiden sähkökatkosten vähentymisestä, mikä arvotettiin keskimääräisillä ja asiakasryhmäkohtaisilla KAH-arvoilla. Kannattavuuslaskennan tuloksena löydettiin tuottavin menetelmä ja investointijärjestys lyhyiden sähkökatkosten vähentämiseksi. Kannattavimmaksi menetelmäksi osoittautui häiriöalttiiden kipinävälien korvaaminen puoliventtiilisuojilla.
  • Kaupunkisähköaseman elinkaaren hallinta
    (2006) Haveri, Petteri
     Master's thesis
    Sähköaseman elinkaaren hallinnan päämäärä on taata sähköaseman luotettava toiminta siten, että sähköverkkoyhtiön kustannukset ja ympäristölle koituva haitta jäävät mahdollisimman pieniksi. Kustannuksista on huomioitava ainakin investointi-, huolto- ja ylläpito-, häviö- sekä hävityskustannukset. Lisäksi on hyvä arvioida keskeytysten asiakkaille aiheuttama haitta ja sähköasemasta ympäristölle koituvat kustannukset. Sähköasema on monimutkainen kokonaisuus, joka koostuu useista laitekokonaisuuksista, joiden elinkaaret voivat olla hyvin erilaiset ja eripituiset. Laitteiden uusimisten suunnittelulla voidaan vähentää yksittäisten uusimiskertojen määrää sähköasemalla ja välttää tarpeettomia uusimisia.
  • Keskijännitteisessä avojohtoverkossa tapahtuneiden vikojen riippuvuus ympäristöolosuhteista
    (2008) Parviainen, Markus
     Faculty of Electronics, Communications and Automation | Master's thesis
    Lähivuosina verkkoyhtiöitä odottavat mittavat saneeraustoimenpiteet, kun enimmäkseen 1960- ja 1970-luvuilla rakennettujen jakeluverkkojen teknilliset pitoajat lähestyvät loppuaan. Perinteisesti jakeluverkko rakennettiin tuolloin avojohtoratkaisuna metsän keskelle. Verkon luotettavuus ei ollut yhtä tärkeää kuin nykyään. Nyky-yhteiskunnan kasvava tarve sähkön laadusta ja sen luotettavasta jakelusta näkyy valvovan viranomaisen regulaatiossa. Verkkoyhtiöitä sakotetaan yhä lyhyemmistä katkoksista. Sähkön jakelun luotettavuutta on pyrittävä parantamaan. Kaapeloinnin tai päällystettyjen johtimien käytön on todettu parantavan luotettavuutta. Haja-asutusalueella kulutus on pientä, sen jakaantuessa laajalle alueelle. Avojohto on toistaiseksi säilyttänyt asemansa taloudellisesti kannattavimpana ratkaisuna. Jakeluverkon luotettavuuteen vaikuttavat verkon käyttötapa, komponenttien kunto sekä ympäristöolosuhteet. Tämän diplomityön tarkoituksena on tarkastella ympäristöolosuhteiden vaikutusta vika- sekä jälleenkytkentätaajuuksiin. Verkon ympäristö jaotellaan metsään, tien varteen sekä avomaahan. Myös jakeluverkon korkeuden sekä vikataajuuden korrelaatiota tarkastellaan. Aineisto mahdollistaa myös ylijännitesuojauksen sekä verkon maadoitustavan vaikutuksen arvioimista verkon luotettavuuteen. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi investointipäätöksissä sekä pysyvien vikojen nopeammassa paikallistamisessa. Verkkotietojärjestelmä on arvokas apuväline verkkoyhtiöille. Diplomityössä pohditaan, kuinka verkkotietojärjestelmää pystyttäisiin yhä tehokkaammin käyttämään luotettavuuden parantamiseksi.
  • A method for the probabilistic security analysis of transmission grids
    (2005-04-08) Pottonen, Liisa
     Doctoral dissertation (monograph)
    This thesis proposes a probabilistic method for evaluating transmission grid security after line shunt faults. The most efficient contributions to system reliability enhancement can be found in probabilistic methods applicable to real transmission grids. One aim of the research was also to get an estimate of the Finnish 400 kV transmission grid reliability. The method developed in this thesis takes into account the effect of the following issues: frequency of line faults, fault location on the line, protection system, different substation structures, failure rates of substation components and the dynamic behaviour of the power system after different contingencies. Mathematical modelling and computational methods were used in this research. Statistical analyses for the estimation of initiating events such as line faults were made. A failure mode and effect analysis was made for substation components using both the Finnish 400 kV device-failure database and expert judgments. Reliability analyses for substation post-fault operations were made with event and fault trees. Different event tree end states (fault duration and circuit breaker trips) were then simulated with a power system dynamic analysis program using a particular load flow and grid topology. The dynamic analysis results were classified as secure, alert, emergency and system breakdown. A special alert case 'partial system breakdown' was also classified. The event trees were then reanalysed, now focusing on the power system states rather than the substation consequences. The method was applied to the Finnish transmission system and some quantitative estimates for grid reliability were obtained. Several grid-level importance measures (Fussell-Vesely, risk decrease factor, risk increase factor and sensitivity of parameters) for substation components and model parameters, as well as estimates of the total and partial system breakdown frequencies, were calculated. In this way, the relative importance of the substation components regarding the total and partial system breakdown was reached. Contributing factors to partial and total system breakdown after line faults were also found and ranked. On the basis of the results, some recommendations for improving the transmission grid reliability, in terms of maintenance planning and investments, were made.
  • Sähköverkkoyhtiön tietojärjestelmien kehittäminen
    (2007) Forsström, Stefan
     Master's thesis
    Tietojärjestelmät liittyvät yhä keskeisemmin lähes kaikkiin sähköverkkotoiminnan osa-alueisiin. Tietotekniikan soveltaminen perinteisen sähkötekniikan yhteyteen on tällä hetkellä keskeisin alan kehitystä eteenpäin vievä voima. Koska erilaiset järjestelmät koko ajan lisääntyvät, on myös niiden koordinoitu hallinta muodostunut yhä keskeisemmäksi. Työssä keskitytään kartoittamaan sähköverkkoyhtiön käytössä olevien järjestelmien tilannetta. Kartoitus on pääasiassa tehty Vantaan Energia Sähköverkot Oy:n tilanteen pohjalta. Järjestelmätilanteen kokonaisuudesta on haluttu selkeämpää kuvaa yhtiön sisällä. Keskeisenä lähtökohtana on ollut selvittää järjestelmien välisiä kytkentöjä ja informaatiovirtoja. Näiden perusteella on laadittu tietovirtakaavio tietojärjestelmien välisestä tiedonvaihdosta. Työ tarjoaa samalla kohtuullisen kattavan läpileikkauksen jakeluverkkoyhtiön tänä päivänä käytössä oleviin järjestelmiin. Työn tutkivassa osuudessa on muutamiin järjestelmäkartoituksen yhteydessä esiin nousseisiin kohteisiin etsitty kehitysideoita. Merkittävimpänä näistä on mittauspalveluiden järjestelmäkokonaisuuden toteuttamisvaihtoehdot tulevaisuudessa. Kaukoluennan jatkuvasti lisääntyessä on mittareiden ja mittaustiedon prosesseihin liittyvää automaattista käsittelyä kehitettävä. Tämä vaatii useiden järjestelmien välistä tiedonvaihtoa ja integraatiota. Toisena kohtana on mietitty kaukomittausdatan hyötynäkökohtia ja niiden saavuttamista tulevaisuudessa. Kolmantena kehityskohteena on tarkasteltu verkkotietojärjestelmän yhteyteen hankittuja maasto-PC koneita, joita käytetään kentällä mm. kunnossapidossa. Niiden käyttökokemuksia on kartoitettu ja parannusehdotuksia niihin on mietitty. Myös häiriöviestinnän kehittämistä on lyhyesti työn lopussa käsitelty.
  • Staattisen sähköpurkauksen sietokyvyn testauslaitteiden kalibrointijärjestelmä
    (2007) Löytty, Matti L. J.
     Master's thesis
    Työssä on kehitetty staattisen sähköpurkauksen (ESD) sietokyvyn testauslaitteen kalibrointijärjestelmää. ESD on suurjännitesuure johtuen sen yli 1 kV:n jännitetasoista. IEC:n ESD-sietokyvyn testausta käsittelevässä standardissa 61000-4-2 ESD-impulssin kontaktipurkauksen jännitetasot ovat korkeintaan ±8 kV. IEC-standardin ESD-impulssin nousuajat ovat 0,7 – 1 ns. ESD-impulssin nopeudesta johtuen kalibrointijärjestelmän ominaisimpedanssiepäsovitukset vaikuttavat mittauksiin aiheuttaen taajuusvastevirhettä korkeilla taajuuksilla. Heijastuksien merkittävyys arvioidaan ja vaikutus tarvittaessa korjataan. Kalibrointijärjestelmää on kehitetty käyttäen lähtökohtana olemassa ollutta referenssijärjestelmää, IEC-standardia 61000-4-2 ja sen luonnoksia. Referenssijärjestelmästä puuttui kohtioadapteri, kohtion, vaimentimen ja kaapelin taajuusvastemittaukseen piirianalysaattorilla. Työssä on kehitetty kohtioadapteri. Kohtioadapterin vaatimustenmukaisuus todettiin mittaamalla kahta kohtioadapteria vastakkain. Kohtioadapterin mahdollistamien kohtion, vaimentimen ja kaapelin mittauksista saatavasta taajuusvasteesta ja oskilloskoopin impedanssivasteesta lasketaan kalibrointijärjestelmän taajuusvastevirheen korjauskerroin. Kohtioadapteri täyttää IEC-standardin luonnosehdotuksen 2007 vaatimukset 3 GHz:n taajuuskaistalla. Kehitetyn kalibrointijärjestelmän kalibrointimenetelmä ja sen työkalut: kohtioadapteri, taajuusvasteen korjausmenetelmä, Monte Carlo -menetelmä ovat yksinkertaisia ja dokumentoituja. Yksinkertaisuus ja dokumentointi parantavat toistettavuutta. Kehitetty kohtioadapteri on valmistuskustannuksiltaan kaupallisiin vastaaviin verrattuna edullinen, koska sen valmistamiseen ei vaadita erikoisosaamista ja tarvittavat työkalut ovat yksinkertaisia. Kohtioadapteri on modifioitu N-tyypin radiotaajuusliitin. Taajuusvasteen korjausmenetelmää ei tarvitse käyttää, jos kalibrointijärjestelmän taajuusvastevirhe on riittävän pieni. Taajuusvasteen korjausmenetelmää käytettäessä epävarmuudet arvioidaan Monte Carlo- menetelmällä. Työn keskeinen tulos on paremmin jäljitettävä mittausjärjestelmä staattisen sähköpurkauksen sietokyvyn testauslaitteiden kalibrointiin TKK:n sähköverkot ja suurjännitetekniikan laboratoriossa.
  • Välkyntämittareiden kalibrointimenetelmän kehittäminen
    (2007) Kara, Olli
     Master's thesis
    Välkyntä on sähkön laatuongelma, joka johtuu sähköverkon jännitteen nopeista vaihteluista. Niitä aiheuttavat pääasiassa suuret kuormat, joiden verkosta ottama teho vaihtelee huomattavasti suhteessa verkon oikosulkutehoon kuorman kytkentäpisteessä. Jännitteen vaihteluiden haitoista suurin on valojen välkyntä, jota esiintyy jo hyvin pienillä, alle prosentin jännitteen vaihteluilla. Välkyntämittari on laite, joka mittaa sähköverkon jännitettä ja arvioi mittauksen perusteella valaistuksen välkynnän havaittavuuden. Tämä tapahtuu simuloimalla lampun, silmän ja aivojen toimintaa. Lisäksi välkyntämittari laskee tilastollisesti välkynnän häiritsevyysindeksin (Pst) kymmenen minuutin mittausjaksoille. Häiritsevyysindeksin arvo 1 vastaa koehenkilöiden avulla määritettyä välkynnän häiritsevyyskynnystä. Pidemmän ajan häiritsevyysindeksi (Plt) lasketaan peräkkäisistä Pst-arvoista. Välkyntämittarin rakenteen ja toiminnan määrittelee kansainvälinen standardi IEC 61000-4-15. Diplomityössä on kehitetty menetelmä ja laitteisto välkyntämittareiden kalibrointia varten. Menetelmä perustuu referenssimittariin, joka on rakennettu mahdollisimman tarkasti standardin mukaan ja jonka epävarmuutta on arvioitu. Laitteiston käyttöä on kokeiltu myös kaupallisen sähkönlaatuanalysaattorin kalibrointiin.
  • Verkkotietojärjestelmän kehittämistarpeet yleissuunnittelun näkökulmasta
    (2007) Vierimaa, Henri
     Master's thesis
    Tässä diplomityössä tarkasteltiin Fortum Sähkönsiirto Oy:ssä käytössä olevaa PowerGrid-verkkotietojärjestelmää. Järjestelmää tarkasteltiin erityisesti yleissuunnittelun näkökulmasta. Työn ensisijaisena tavoitteena oli kartoittaa nykyiseen järjestelmään tarvittavia muutoksia ja lisäominaisuuksia, joiden avulla järjestelmä tukee tulevaisuudessa paremmin yleissuunnittelua. Verkkotietojärjestelmän ominaisuuksien arvioimiseksi diplomityössä tehtiin yleissuunnitelma Hyvinkään alueen keskijänniteverkolle. Yleissuunnittelun eri vaiheiden aikana pyrittiin hyödyntämään nykyistä verkkotietojärjestelmää mahdollisimman monipuolisesti sekä esitettiin kehitysehdotuksia. Nykyistä verkkotietojärjestelmää ei pystytty hyödyntämään kaikissa yleissuunnittelun eri vaiheissa. Tämän takia PowerGridin lisäksi yleissuunnitteluun käytettiin LuoVa-prototyyppiohjelmaa. Yleissuunnitteluprosessin aikana ilmeni useita kehitystarpeita nykyiseen verkkotietojärjestelmään. Esille nousseet kehitystarpeet kohdistuvat nykyisen verkkotietojärjestelmän laskentoihin, suunnitelmien hallintaan sekä järjestelmän käytettävyyteen.