Sähkönjakeluverkon kunnon hallinnan parantaminen kunnossapitomallin ja IoT-teknologian avulla
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2021-05-17
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
fi
Pages
54
Series
Abstract
Tässä diplomityössä tarkasteltiin sähkönjakeluverkon kunnossapitokierron optimointia ja Internet of Thingsin sovellusten kehitystä verkon ylläpitoa parantavaan ja tukevaan suuntaan. Työssä tutkittiin olemassa olevien IoT-ratkaisujen soveltuvuutta ja käyttöä jakeluverkossa sekä näiden taloudellista kannattavuutta. Työssä koostettiin kokonaiskuva kunnossapitokierron nykyisestä mallista ja sen periaatteista sekä verrattiin sitä aiemmin käytössä olleen mallin toimintaan. Tässä työssä käsitellyt vaihtoehdot ovat kohdekohtainen malli, jossa valitaan kunnossapidon kohteet yksittäin, ja huoltoaluemalli, jossa käydään läpi kaikki kohteet yhdeltä huoltoalueelta kerrallaan. Huoltoaluemalliin siirtymiselle löytyi useita hyviä syitä, muun muassa ympäristö- ja kustannushyötyjen sekä asiakas- ja urakoitsijatyytyväisyyden positiivisena kehityksenä. Huoltoaluemallin pitkän aikavälin hyödyt osoittautuivat tämän työn teoreettisessa tarkastelussa niin merkittäviksi, että mallin käyttöön kannattaisi palata. On kuitenkin huomioitava, ettei huoltoaluemalli pysty täysin korvaamaan kohdekohtaista kunnossapitomallia, vaan kunnossapitoa joudutaan kohdistamaan jatkossakin sitä vaativille kohteille. Diplomityössä tutkittiin myös IoT-teknologian käyttöä ja siihen liittyviä haasteita jakeluverkon kunnossapidossa. IoT-teknologian kehittyessä esiin nousee uusia käyttökohteita myös sähköverkkojen hyödynnettäviksi. IoT:n avulla verkon etäkäytön mahdollisuudet kasvavat, mikä auttaa vikapaikkojen löytämisessä ja kehittyvien vikojen havaitsemisessa. Tykkylumianturien pilotointia ja käyttöä erityisesti pohjoisissa verkonosissa sekä muualla erityiskohteissa, esimerkiksi vesistöjä ylittävillä linjoilla, kannattaa laajentaa ja jatkaa. Muuntamoiden ja jakokaappien turvallisuutta ja toimintaa valvovien anturien asennukselle on tunnistettu tarve. Tällaisten anturien pilotointi on aloitettu verkkokohteissa. Työssä tehtiin laskelma PAS-linjojen anturiasennukselle, jolla korvataan myrskyjen jälkeistä partiointia. Tarkastelun tuloksena voidaan todeta, että myrskyherkkien alueiden PAS-linjoille tulisi asentaa tykkylumianturit, sillä niillä saavutetut taloudelliset hyödyt ovat merkittävät. IoT tuo mukanaan kohdistetun, tarkemmin ajoitetun kunnossapidon, jota työssä käsitelty kohdekohtainen kunnossapitomalli tukee paremmin kuin huoltoaluemalli. Tulevaisuudessa sopivimmaksi malliksi muodostuukin näiden yhdistelmä, joka perustuu alueelliselle kunnossapidolle, mutta joustaa sitä vaativissa tilanteissa.In this Master’s thesis, the optimisation of the maintenance cycle of an electricity distribution network, and the development of Internet of Things applications for supporting and improving network maintenance was studied. In the thesis, the feasibility, use and profitability of existing IoT applications was examined. A general view of the current maintenance model and its principles was composed and compared to the operation of a previously used maintenance model. The models examined in this thesis were the targeted model, where the maintenance is targeted at specific components around the network, while in the zonal model all components in the chosen maintenance zones are the targets. Many arguments were made for returning to the use of the zonal model. Among other things, the environmental and financial advantages and the customer and contractor satisfaction were shown to improve by switching back to it. In the theoretical analysis of this thesis, the long-term benefits of the zonal model proved significant enough to recommend returning to the use of the model. The zonal model can not wholly replace the targeted model, as maintenance must be targeted to components needing it, which has to be taken into consideration when choosing the model in use. In this thesis, the uses and challenges of IoT technology in electricity distribution network maintenance was researched. With the advancements in IoT technology, more IoT uses are surfacing for electricity networks. With the help of IoT applications, the varieties for remote use of the network expand, which helps in locating faults and other problems. The pilot projects for sensors measuring the weight of snow and ice accumulation on the wires in the northernmost parts of the network and in special situations, such as above large bodies of water, are recommended to continue and expand. The installation of sensors monitoring the safety and operation of secondary substations and distribution cabinets has started and the need for them is apparent. The calculations for the sensoring of the covered conductor lines (PAS lines) prove that the sensors are a prominent economical alternative for after-storm patrolling of the lines. IoT provides a targeted, well-timed maintenance, which supports the targeted maintenance model better than the zonal model introduced in this thesis. In the future, the most suitable model will most likely be a hybrid of the two models, based on the zones but flexible, when needed.Description
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Palmumaa, PetteriKeywords
sähkönjakelu, sähköverkko, sähköverkon kunnossapito, kunnossapito, Internet of Things