Integration of wireless sensor in to medium voltage network

Abstract

Suomen sähkönjakeluverkko on ikääntymässä ja tulevina vuosina ja vuosikymmeninä siihen tullaan investoimaan mittavasti. Samaan aikaan vaatimukset sähkönlaadun ja toimitusvarmuuden suhteen ovat kasvaneet jatkuvasti. Uusia ja innovatiivisia ratkaisuja, joilla näihin seikkoihin saadaan parannusta, haetaan monella rintamalla. Tässä työssä tutkittiin langattomien anturien liittämistä keskijännitteisiin avojohtoihin. Tällaisten antureiden pääasiallisena tarkoituksena olisi vastata kiristyneisiin vaatimuksiin tarjoamalla työkalu vikojen havaitsemiseen ja -paikannukseen.

Työssä kehitettiin Rogowskin kelaan perustuva langaton anturi, sekä siihen liittyvä tukiasema ja tarvittavat tiedonsiirto- ja datakäsittelyratkaisut. Anturin pääosat ovat teholähde, varateholähde, mittauselektroniikka, prosessori sekä radio. Anturi ja siihen liitetty mittauselektroniikka havaitsee kelan läpi kulkevan virran. Lisäksi omakäyttöteho otetaan toisen rautasydämisen kelan kautta. Varateholähteenä käytetään superkondensaattoria, joka tarjoaa tarvittavan tehon vian aiheuttaman virrattoman ajanjakson ylitse. Radion tehtävänä on toimia tiedonsiirtotienä tukiasemalle, joka edelleen käsittelee ja välittää tiedot mittauksista ja havainnoista eteenpäin. Prosessorina käytettiin MSP430 sarjan mikrokontrolleria, joka hoitaa vaadittavat mittaukset, laskennat ja muut toimenpiteet.

Antureista valmistettiin kolmen kehitysversion prototyyppiä. Näistä kahta ensimmäistä testattiin kenttäkokeissa Helsingin Energian sähköverkossa. Toista versiota testattiin lisäksi laboratoriossa Teknisellä korkeakoululla sekä Enston tiloissa. Kolmas ja viimeinen prototyyppi valmistutettiin alihankintana elektroniikkaa valmistavassa yrityksessä. Ensimmäisen ja toisen prototyypin osalta, joiden testaus olosuhteet olivat helpot, kuuluvuus ja yleiset mittaukset olivat erittäin hyviä. Sen sijaan kolmatta prototyyppiä testattiin vaativammissa olosuhteissa. Referenssitiedon puutteessa varsinaista vianhavaitsemis ominaisuutta ei voitu tässä työssä arvioida. Yleisesti anturit kuitenkin havaitsivat vikoja.