Active inverter output filtering methods

Frequency converters are widely used in the industry to enable better controllability and efficiency of variable speed AC motor drives. Despite these advantages, certain challenges concerning the inverter and motor interfacing have been present for decades. As insulated gate bipolar transistors entered the market, the inverter output voltage transition rate significantly increased compared with their predecessors. Inverters operate based on pulse width modulation of the output voltage, and the steep voltage edge fed by the inverter produces a motor terminal overvoltage. The overvoltage causes extra stress to the motor insulation, which may lead to a prematuremotor failure. The overvoltage is not generated by the inverter alone, but also by the sum effect of the motor cable length and the impedance mismatch between the cable and the motor. Many solutions have been shown to limit the overvoltage, and the mainstream products focus on passive filters. This doctoral thesis studies an alternative methodology for motor overvoltage reduction. The focus is on minimization of the passive filter dimensions, physical and electrical, or better yet, on operation without any filter. This is achieved by additional inverter control and modulation. The studied methods are implemented on different inverter topologies, varying in nominal voltage and current.For two-level inverters, the studied method is termed active du/dt. It consists of a small output LC filter, which is controlled by an independent modulator. The overvoltage is limited by a reduced voltage transition rate. For multilevel inverters, an overvoltage mitigation method operating without a passive filter, called edge modulation, is implemented. The method uses the capability of the inverter to produce two switching operations in the same direction to cancel the oscillating voltages of opposite phases. For parallel inverters, two methods are studied. They are both intended for two-level inverters, but the first uses individual motor cables from each inverter while the other topology applies output inductors. The overvoltage is reduced by interleaving the switching operations to produce a similar oscillation accumulation as with the edge modulation. The implementation of these methods is discussed in detail, and the necessary modifications to the control system of the inverter are presented. Each method is experimentally verified by operating industrial frequency converters with the modified control. All the methods are found feasible, and they provide sufficient overvoltage protection. The limitations and challenges brought about by the methods are discussed.

Information integration and its impacts on logistics performance - Using information technology and systems to facilitate information integration

Fast changing environment sets pressure on firms to share large amount of information with their customers and suppliers. The terms information integration and information sharing are essential for facilitating a smooth flow of information throughout the supply chain, and the terms are used interchangeably in research literature. By integrating and sharing information, firms want to improve their logistics performance. Firms share information with their suppliers and customers by using traditional communication methods (telephone, fax, Email, written and face-to-face contacts) and by using advanced or modern communication methods such as electronic data interchange (EDI), enterprise resource planning (ERP), web-based procurement systems, electronic trading systems and web portals. Adopting new ways of using IT is one important resource for staying competitive on the rapidly changing market (Saeed et al. 2005, 387), and an information system that provides people the information they need for performing their work, will support company performance (Boddy et al. 2005, 26). The purpose of this research has been to test and understand the relationship between information integration with key suppliers and/or customers and a firm’s logistics performance, especially when information technology (IT) and information systems (IS) are used for integrating information. Quantitative and qualitative research methods have been used to perform the research. Special attention has been paid to the scope, level and direction of information integration (Van Donk & van der Vaart 2005a). In addition, the four elements of integration (Jahre & Fabbe-Costes 2008) are closely tied to the frame of reference. The elements are integration of flows, integration of processes and activities, integration of information technologies and systems and integration of actors. The study found that information integration has a low positive relationship to operational performance and a medium positive relationship to strategic performance. The potential performance improvements found in this study vary from efficiency, delivery and quality improvements (operational) to profit, profitability or customer satisfaction improvements (strategic). The results indicate that although information integration has an impact on a firm’s logistics performance, all performance improvements have not been achieved. This study also found that the use of IT and IS have a mediocre positive relationship to information integration. Almost all case companies agreed on that the use of IT and IS could facilitate information integration and improve their logistics performance. The case companies felt that an implementation of a web portal or a data bank would benefit them - enhance their performance and increase information integration.

Mädätysjäännöksen rakeistus, terminen kuivaus ja energiahyötykäyttö

Tutkimuksen tavoitteena oli kartoittaa alueellisen jäteyhtiön Kymenlaakson Jäte Oy:n mahdollisuuksia rakeistaa ja termisesti kuivata mekaanisesti kuivattua mädätysjäännöstä sekä mahdollisuuksia toimittaa termisesti kuivattua materiaalia energiahyötykäyttöön. Tutkimuksessa selvitettiin myös kokemuksia lattialämmityksen käyttämisestä mädätysjäännöksen kuivaukseen. Tutkimuksessa perehdyttiin erilaisiin rakeistus- ja kuivausmenetelmiin sekä termisen kuivurin valintaan vaikuttaviin asioihin. Kuvaukset perustuvat kirjallisuudesta ja internetistä saatuihin tietoihin. Tekniikkakuvausten pohjalta lähdettiin kyselemään tarjouksia termisiä kuivauslaitteistoja myyviltä yrityksiltä. Tarjoukset pyydettiin kuiva-ainepitoisuuden muutokselle 30 %:sta 90 %:iin ja oletettiin, että kuivaukseen on käytettävissä lämpöä viideltä kaatopaikkakaasua käyttävältä mikroturbiinilta. Tutkimuksen aikana saatiin tarjous kuudelta yritykseltä. Saadut tarjoukset esiteltiin tiivistetysti raportissa ja kokonaisuudessaan ne sisällytettiin Kymenlaakson Jäte Oy:n laajempaan raporttiin, joka ei ole julkinen. Yritykset antoivat hyvin erilaisia tietoja siitä, mitä tarjoukseen sisältyy, joten tarjoukset eivät olleet suoraan vertailukelpoisia. Tarjouksista myös havaittiin, että jos Mäkikylän biokaasulaitokselta vastaanotettaisiin enimmäismäärä (19 500 t/a) mädätysjäännöstä, mikroturbiineilta saatava lämpömäärä ei riittäisi kuivaamaan kaikkea mädätysjäännöstä 90 % kuiva-ainepitoisuuteen. Tutkimuksen aikana huomattiin myös, että sitovan tarjouksen saamiseksi mädätysjäännös tulee toimittaa testattavaksi, jolloin saadaan vahvistus kuivausmenetelmän soveltuvuudesta kyseiselle materiaalille. Tutkimuksessa selvitettiin myös, minkälaisia kokemuksia löytyy lattialämmityksen käyttämisestä kuivaukseen niin Suomesta kuin maailmalta ja voiko menetelmää käyttää mädätysjäännöksen kuivaukseen. Kyseistä menetelmää on käytetty tehostamaan aurinkokuivausta, joten tutkimuksen aikana perehdyttiin erityisesti aurinkokuivaukseen liittyviin tieteellisiin artikkeleihin. Lattialämmityksen käytöstä löytyi niin heikkouksia kuin vahvuuksia. Suomessa aurinkokuivauksen ja lattialämmityksen yhdistelmä ei ole kuitenkaan päätynyt laajaan käyttöön ja syynä voidaan nähdä muun muassa kylmät ja pimeät vuodenajat sekä suuri pinta-alan tarve. Tutkimusraportissa selvitettiin lisäksi polttolaitosten edustajien kiinnostusta ja rajoituksia ottaa vastaan termisesti kuivattua mädätysjäännöstä. Tutkimuksen aikana otettiin yhteyttä alle 100 km etäisyydellä Kymenlaakson Jäte Oy:stä sijaitsevien jätteenpolttoluvan omaavien yritysten edustajiin. Saatuja vastauksia käsiteltiin tiivistetysti raportissa ja vastaukset sisällytettiin kokonaisuudessaan Kymenlaakson Jäte Oy:n laajempaan raporttiin, joka ei ole julkinen. Puhelinhaastattelujen pohjalta nähtiin, että yrityksillä on kiinnostusta materiaalia kohtaan, mutta samalla vastauksiin vaikuttavat mädätysjäännöksen analyysitulokset. Poltto-ominaisuuksiin liittyvät analyysit tullaan toteuttamaan vuoden 2012 aikana. Laitoksilla oli myös vaihtelevia rajoituksia materiaalia kohtaan, mutta analyysituloksista riippuen materiaalia voidaan hyödyntää energiana tuhansia tai jopa kymmeniä tuhansia tonneja vuodessa alle 100 km etäisyydellä Kymenlaakson Jäte Oy:stä.

Jännitevälipiiritaajuusmuuttajan moottorikaapelin maksimipituuden määrittely

Työssä tutkitaan, kuinka pitkää moottorikaapelia on jännitevälipiiritaajuusmuuttajan kanssa mahdollista käyttää niin, että määritellyt reunaehdot vielä toteutuvat. Tavoitteena on tuottaa tietoa myynnille, markkinoinnille, tuotehallinnalle sekä tuoteylläpidolle siitä, miten taajuus-muuttaja toimii pidemmillä moottorikaapeleilla kuin valmistaja suosittelee. Tutkitut moottori-kaapelipituudet olivat 175…1025 metriä ja tutkitut laitteet nimellislähtövirroiltaan 2,4...25 A. Työssä aihetta käsitellään jänniteheijastusten näkökulmasta. Lisäksi tutkitaan moottorikaapelin pituuden vaikutusta taajuusmuuttajan eri komponenttien lämpenemiseen. Taajuusmuuttajan toiminnallisuutta arvioidaan moottorin suunnanvaihtojen avulla sekä turvallista toimintaa oikosulkutestein. Tutkittujen taajuusmuuttajien kohdalla on mahdollista käyttää taajuusmuuttajavalmistajan suositusta pidempiä moottorikaapeleita. Moottoriliittimien ylijännitteitä aiheuttavat jännite-heijastukset eivät aiheuttaneet raja-arvoja ylittäviä huippujännitteitä tutkituilla laitekokoon-panoilla. Myös lämpötilannousu oli maltillista tai jopa vähäistä taajuusmuuttajasta mitatuilla komponenteilla. Moottorisäätö havaittiin toimintakykyiseksi pidemmilläkin moottorikaape-leilla, tosin moottorin vääntömomentti heikkeni moottorikaapelien pituutta kasvatettaessa. Virranmittaus toimi hyvin myös pitkillä kaapeleilla, tuottaen vikalaukaisun kaikissa tehdyissä oikosulkutilanteissa. Moottorin ja taajuusmuuttajan melutaso nousivat moottorikaapelien pi-tuutta kasvatettaessa, vaikkakin moottorin käynti oli tasaista ja katkotonta Moottorikaapelin pituutta voidaan kasvattaa 325 metriin kaikissa tutkituissa laitteissa ilman, että mikään tutkittu ominaisuus vielä olennaisesti heikkenisi. Vielä 525 metrin moottorikaape-leita on mahdollista käyttää, mutta tällöin vääntömomentin tuotto on jo heikompaa.

Content marketing and the significance of corporate branding

Tämän tutkielman tavoite on tutkia vahvan brandin merkitystä ja syitä, miksi yritykset käyttävät sisältömarkkinointia brandin rakentamisessa, sekä selvittää mitkä ovat yritysten sisältömarkkinointi-investointien tavoitteet, odotetut seuraukset ja koetut hyödyt ja tulokset. Teoriaosassa esitetään empiriaosaa varten tarvittava akateeminen taustatutkimustieto. Empiria on toteutettu puoli-struktroiduilla kahdenkeskisillä puhelinhaastatteuilla. Haastateltavina ovat työn toimeksiantajan Calcus Kustannus Oy:n viisi asiakasta. Näiden yritysten liikevaihto vaihtelee 23-75M€ välillä, ja yritykset toimivat pääosin suomen B2B yritysmarkkinoilla. Haastateltavat henkilöt ovat yrityksissä vastuussa markkinointipäätöksistä. Tulokset osoittavat, että vahvalla brandilla on erittäin suuri merkitys yrityksen kasvun ja menestyksen kannalta, ja että yritykset käyttävät sisältömarkkinointia brandin rakentamisessa, koska se kasvattaa brandipääomaa tehokkaasti. Sisältömarkkinoinnilla yritykset pyrkivät kasvttamaan heidän asiakkaidensa branditietoisuutta ja brandiuskollisuutta, sekä brandinsa uskottavuutta jakamalla aidosti kiinnostavaa ja lisäarvoa tuottavaa sisältöä. Lisäksi yrityksen asiantuntija-, sekä mielipidejohtajaroolin vahvistaminen koettiin erittäin tärkeäksi. Sisältömarkkinoinnin koetaan olevan brandin rakentamisessa tehokkaampaa kuin traditionaalinen markkinointi, minkä vuoksi yritykset tulevat kasvattamaan sen osuutta markkinointisuunnitelmissaan tulevaisuudessa.

Power-line-communication-based data transmission concept for an LVDC electricity distribution network – Analysis and implementation

Communications play a key role in modern smart grids. New functionalities that make the grids ‘smart’ require the communication network to function properly. Data transmission between intelligent electric devices (IEDs) in the rectifier and the customer-end inverters (CEIs) used for power conversion is also required in the smart grid concept of the low-voltage direct current (LVDC) distribution network. Smart grid applications, such as smart metering, demand side management (DSM), and grid protection applied with communications are all installed in the LVDC system. Thus, besides remote connection to the databases of the grid operators, a local communication network in the LVDC network is needed. One solution applied to implement the communication medium in power distribution grids is power line communication (PLC). There are power cables in the distribution grids, and hence, they may be applied as a communication channel for the distribution-level data. This doctoral thesis proposes an IP-based high-frequency (HF) band PLC data transmission concept for the LVDC network. A general method to implement the Ethernet-based PLC concept between the public distribution rectifier and the customerend inverters in the LVDC grid is introduced. Low-voltage cables are studied as the communication channel in the frequency band of 100 kHz–30 MHz. The communication channel characteristics and the noise in the channel are described. All individual components in the channel are presented in detail, and a channel model, comprising models for each channel component is developed and verified by measurements. The channel noise is also studied by measurements. Theoretical signalto- noise ratio (SNR) and channel capacity analyses and practical data transmission tests are carried out to evaluate the applicability of the PLC concept against the requirements set by the smart grid applications in the LVDC system. The main results concerning the applicability of the PLC concept and its limitations are presented, and suggestion for future research proposed.

Teippaaminen ja liimaaminen teräsrakenteissa

Mekaanisten liittämismenetelmien ja hitsaamisen lisäksi teippaamista ja liimaamista voidaan käyttää myös teräsrakenteissa. Sillä on omat hyvät ja huonot puolensa, joita tässä työssä käydään erilaisten teippien ja liimojen sovelluskohteita tarkastelemalla. Työn tavoitteena on tutkia yleisesti teippejä ja liimoja. Lisäksi työssä on tarkoitus selvittää, soveltuuko liima- tai teippiliitos teollisuusnosturin kaapelikourun liittämiseksi kuormapalkin uumaan.

Die Beendigung von finnischen und deutschen Telefonaten. Eine interaktionslinguistische, kontrastierende Untersuchung

Suomalaisten ja saksalaisten arkikeskustelujen välillä on sekä yhtäläisyyksiä että eroja. Tässä saksalaisen filologian alaan kuuluvassa tutkimuksessa tarkastellaan yhtä keskeistä arkikeskustelun toimintoa, puhelinkeskustelun lopetusta, suomen- ja saksanpuhujien tuottamana. Aineistona on käytetty suomen- ja saksankielisten äidinkielisten puhujien tätä tutkimusta varten nauhoittamia henkilökohtaisia luonnollisia puhelinkeskusteluja. Aineistoon valikoitui 12 suomalaista ja 12 saksalaista puhelua. Nauhoitteiden käyttöön on saatu asianmukainen lupa kaikilta osapuolilta. Puhelut on litteroitu saksalaisella kielialueella vakiintuneen GAT-litterointisysteemin mukaan. Teoreettis-metodisena kehyksenä on kaksi tutkimusalaa, vuorovaikutuslingvistiikka ja kielten vertailu. Vuorovaikutuslingvistinen tarkastelu keskittyy havaintoihin vuorojen ja puheen sekvenssien rakenteesta. Vuorojen merkitysten tulkinnassa hyödynnetään systemaattisesti prosodian antamia vihjeitä. Tuloksena on yksittäisten lopetusten keskustelunanalyyttinen lähikuvaus, jonka pohjalta määritellään kulloisenkin lopetuksen sekvenssirakenne. Kaikki lopetukset olivat siltä osin yhteneväisiä, että niissä kaikissa havaittiin ainakin aloittava, tulevaan tapaamiseen viittaava sekä lopputervehdyksiin johtava sekvenssi. Sekvenssirakenteen variaatioiden pohjalta aineiston lopetukset voidaan kuitenkin jaotella ryhmiin. Sekä suomen- että saksankielisessä aineistossa havaittiin kolmentyyppisiä lopetuksia: kompakteja, komplekseja ja keskeytettyjä lopetuksia. Ryhmittely kolmeen tyyppiin on avuksi seuraavassa kuvausvaiheessa, jossa verrataan suomen- ja saksankielisiä lopetuksia toisiinsa. Samanaikaisesti kun tutkimus valottaa kohtia, joissa kaksi aineistosettiä yhtenevät ja eroavat, se myös esittää, mitkä vuorovaikutuksen tasot soveltuvat kieltenvälisen vertailun kohteiksi. Pohdintaa siitä, mitä vuorovaikutuksen tasoja kieltenväliseen vertailuun voidaan sisällyttää, onkin toistaiseksi esitetty verrattain vähän. Työ siis rakentaa siltaa vuorovaikutuslingvistisen ja kontrastiivisen kielitieteen välille.

Power semiconductor nonlinearities in active du/dt output filtering

This doctoral thesis introduces an improved control principle for active du/dt output filtering in variable-speed AC drives, together with performance comparisons with previous filtering methods. The effects of power semiconductor nonlinearities on the output filtering performance are investigated. The nonlinearities include the timing deviation and the voltage pulse waveform distortion in the variable-speed AC drive output bridge. Active du/dt output filtering (ADUDT) is a method to mitigate motor overvoltages in variable-speed AC drives with long motor cables. It is a quite recent addition to the du/dt reduction methods available. This thesis improves on the existing control method for the filter, and concentrates on the lowvoltage (below 1 kV AC) two-level voltage-source inverter implementation of the method. The ADUDT uses narrow voltage pulses having a duration in the order of a microsecond from an IGBT (insulated gate bipolar transistor) inverter to control the output voltage of a tuned LC filter circuit. The filter output voltage has thus increased slope transition times at the rising and falling edges, with an opportunity of no overshoot. The effect of the longer slope transition times is a reduction in the du/dt of the voltage fed to the motor cable. Lower du/dt values result in a reduction in the overvoltage effects on the motor terminals. Compared with traditional output filtering methods to accomplish this task, the active du/dt filtering provides lower inductance values and a smaller physical size of the filter itself. The filter circuit weight can also be reduced. However, the power semiconductor nonlinearities skew the filter control pulse pattern, resulting in control deviation. This deviation introduces unwanted overshoot and resonance in the filter. The controlmethod proposed in this thesis is able to directly compensate for the dead time-induced zero-current clamping (ZCC) effect in the pulse pattern. It gives more flexibility to the pattern structure, which could help in the timing deviation compensation design. Previous studies have shown that when a motor load current flows in the filter circuit and the inverter, the phase leg blanking times distort the voltage pulse sequence fed to the filter input. These blanking times are caused by excessively large dead time values between the IGBT control pulses. Moreover, the various switching timing distortions, present in realworld electronics when operating with a microsecond timescale, bring additional skew to the control. Left uncompensated, this results in distortion of the filter input voltage and a filter self-induced overvoltage in the form of an overshoot. This overshoot adds to the voltage appearing at the motor terminals, thus increasing the transient voltage amplitude at the motor. This doctoral thesis investigates the magnitude of such timing deviation effects. If the motor load current is left uncompensated in the control, the filter output voltage can overshoot up to double the input voltage amplitude. IGBT nonlinearities were observed to cause a smaller overshoot, in the order of 30%. This thesis introduces an improved ADUDT control method that is able to compensate for phase leg blanking times, giving flexibility to the pulse pattern structure and dead times. The control method is still sensitive to timing deviations, and their effect is investigated. A simple approach of using a fixed delay compensation value was tried in the test setup measurements. The ADUDT method with the new control algorithm was found to work in an actual motor drive application. Judging by the simulation results, with the delay compensation, the method should ultimately enable an output voltage performance and a du/dt reduction that are free from residual overshoot effects. The proposed control algorithm is not strictly required for successful ADUDT operation: It is possible to precalculate the pulse patterns by iteration and then for instance store them into a look-up table inside the control electronics. Rather, the newly developed control method is a mathematical tool for solving the ADUDT control pulses. It does not contain the timing deviation compensation (from the logic-level command to the phase leg output voltage), and as such is not able to remove the timing deviation effects that cause error and overshoot in the filter. When the timing deviation compensation has to be tuned-in in the control pattern, the precalculated iteration method could prove simpler and equally good (or even better) compared with the mathematical solution with a separate timing compensation module. One of the key findings in this thesis is the conclusion that the correctness of the pulse pattern structure, in the sense of ZCC and predicted pulse timings, cannot be separated from the timing deviations. The usefulness of the correctly calculated pattern is reduced by the voltage edge timing errors. The doctoral thesis provides an introductory background chapter on variable-speed AC drives and the problem of motor overvoltages and takes a look at traditional solutions for overvoltage mitigation. Previous results related to the active du/dt filtering are discussed. The basic operation principle and design of the filter have been studied previously. The effect of load current in the filter and the basic idea of compensation have been presented in the past. However, there was no direct way of including the dead time in the control (except for solving the pulse pattern manually by iteration), and the magnitude of nonlinearity effects had not been investigated. The enhanced control principle with the dead time handling capability and a case study of the test setup timing deviations are the main contributions of this doctoral thesis. The simulation and experimental setup results show that the proposed control method can be used in an actual drive. Loss measurements and a comparison of active du/dt output filtering with traditional output filtering methods are also presented in the work. Two different ADUDT filter designs are included, with ferrite core and air core inductors. Other filters included in the tests were a passive du/dtfilter and a passive sine filter. The loss measurements incorporated a silicon carbide diode-equipped IGBT module, and the results show lower losses with these new device technologies. The new control principle was measured in a 43 A load current motor drive system and was able to bring the filter output peak voltage from 980 V (the previous control principle) down to 680 V in a 540 V average DC link voltage variable-speed drive. A 200 m motor cable was used, and the filter losses for the active du/dt methods were 111W–126 W versus 184 W for the passive du/dt. In terms of inverter and filter losses, the active du/dt filtering method had a 1.82-fold increase in losses compared with an all-passive traditional du/dt output filter. The filter mass with the active du/dt method was 17% (2.4 kg, air-core inductors) compared with 14 kg of the passive du/dt method filter. Silicon carbide freewheeling diodes were found to reduce the inverter losses in the active du/dt filtering by 18% compared with the same IGBT module with silicon diodes. For a 200 m cable length, the average peak voltage at the motor terminals was 1050 V with no filter, 960 V for the all-passive du/dt filter, and 700 V for the active du/dt filtering applying the new control principle.

Kolmen hyvinvointiaseman toimintakustannusten määritys Etelä-Karjalassa

Työn tavoitteena oli tutkia, millä tavalla perusterveydenhuollon perinteisestä terveysasemamallista hyvinvointiasemamalliin siirtyminen vaikuttaa sosiaali- ja terveyspalvelujen tarjonnan kustannuksiin, mikäli vaikutus on havaittavissa. Toisaalta tavoitteena oli kartoittaa, millä keinoilla hyvinvointiasemien kustannustehokkuutta voitaisiin parantaa tulevaisuudessa ja mitä kustannushyötyjä tiiviimmällä sosiaali- ja terveystoimen yhteistyöllä on mahdollista saavuttaa. Tutkimuksessa käsiteltiin terveyden ja hyvinvoinnin edistämisen roolin merkitystä perusterveydenhuollossa, sähköistä asiointipalveluja ja terveydenhuollon ammattiryhmien välistä työnjakoa sekä edelleen, miten näillä voidaan vaikuttaa tuottavuuteen ja vaikuttavuuteen. Havaittiin, että sähköisellä asioinnilla ja työnjaolla on selkeä yhteys kustannuksiin. Työn empiirisessä osassa tarkasteltiin kolmea hyvinvointiasemamallin pilottihankkeessa mukana olevaa asemaa Lauritsalassa, Lemillä ja Ruokolahdella. Kustannusten tarkastelu keskittyi henkilöstö- ja tilakustannuksiin. Tutkittiin myös, miten sähköinen asiointi ja Eksoten alueen puhelinpalvelujen keskittäminen vaikuttaa edellä mainittuihin kustannuseriin. Tutkimuksen tuloksina havaittiin, että hyvinvointiasemamallin pilotointi ei ole tutkittavilla asemilla merkittävästi vaikuttanut kustannuksiin henkilöstön osalta; tilakustannukset olivat pienentyneet Lemillä ja Ruokolahdella. Laskelmien perusteella muodostettujen tavoitteiden mukaisesti on hyvinvointiasemilla kuitenkin pyrittävä vähintään noin 14 % tai enintään 32 % säästöön henkilöstö- ja tilakustannuksissa pilottivaiheen kustannuksiin verrattuna. Tulevaisuudessa olennaiseksi kustannusten hallinnan edellytykseksi havaittiin työnjaon muuttaminen hoitajavetoisemmaksi ja sähköisten asiointipalvelujen lisääntyvä tarjonta. Sähköisten asioinnin lisääntyvällä käytöllä on mahdollista vähentää hoitohenkilöstön tarvetta kokonaisuudessaan. Sekä sähköisen asioinnin käytön lisäämisellä että puhelinpalvelujen keskittämisellä tulevaisuudessa havaittiin olevan huomattava vaikutus henkilöstöresurssien käyttöön ja edelleen kustannustehokkuuteen.

The influence of high cable penetration in distribution networks on earth fault currents and the operation of relay protection.

Recent Storms in Nordic countries were a reason of long power outages in huge territories. After these disasters distribution networks' operators faced with a problem how to provide adequate quality of supply in such situation. The decision of utilization cable lines rather than overhead lines were made, which brings new features to distribution networks. The main idea of this work is a complex analysis of medium voltage distribution networks with long cable lines. High value of cable’s specific capacitance and length of lines determine such problems as: high values of earth fault currents, excessive amount of reactive power flow from distribution to transmission network, possibility of a high voltage level at the receiving end of cable feeders. However the core tasks was to estimate functional ability of the earth fault protection and the possibility to utilize simplified formulas for operating setting calculations in this network. In order to provide justify solution or evaluation of mentioned above problems corresponding calculations were made and in order to analyze behavior of relay protection principles PSCAD model of the examined network have been created. Evaluation of the voltage rise in the end of a cable line have educed absence of a dangerous increase in a voltage level, while excessive value of reactive power can be a reason of final penalty according to the Finish regulations. It was proved and calculated that for this networks compensation of earth fault currents should be implemented. In PSCAD models of the electrical grid with isolated neutral, central compensation and hybrid compensation were created. For the network with hybrid compensation methodology which allows to select number and rated power of distributed arc suppression coils have been offered. Based on the obtained results from experiments it was determined that in order to guarantee selective and reliable operation of the relay protection should be utilized hybrid compensation with connection of high-ohmic resistor. Directional and admittance based relay protection were tested under these conditions and advantageous of the novel protection were revealed. However, for electrical grids with extensive cabling necessity of a complex approach to the relay protection were explained and illustrated. Thus, in order to organize reliable earth fault protection is recommended to utilize both intermittent and conventional relay protection with operational settings calculated by the use of simplified formulas.

20 kV ilmajohtoverkon maakaapeloinnin vaikutus maasulkusuojaukseen ja loistehotaseeseen

Sähkömarkkinalakimuutokset ovat ohjanneet useita verkkoyhtiötä muuttamaan investoin-tistrategioitaan. Kiristyneet toimitusvarmuusvaatimukset edellyttävät useilta verkkoyh-tiöiltä aiempaa suurempaa panostusta jakeluverkon kehittämiseksi. Toimitusvarmuusvaa-timusten täyttäminen edellyttää myös merkittäviä muutoksia verkkoyhtiöiden käyttämiin verkostotekniikoihin. Suurhäiriöille alttiita ilmajohtoja muutetaan verkkoyhtiöissä totuttua nopeammalla aikataululla maakaapeleiksi tiukentuneiden toimitusvarmuusvaatimusten täyttämiseksi. PKS Sähkönsiirto Oy:n 20 kV sähköverkko on ollut suurimmalta osalta avojohtoverkkoa jossa toimitusvarmuus ei ole nykyisellään muuttuneen sähkömarkkinalain asettamalla ta-solla. Tämä on johtanut verkostostrategian luomiseen, jossa yhtenä toimena toimitusvar-muuden lisäämiseksi vaaditulle tasolle on avojohtolinjojen korvaaminen maakaapeleilla. Maakaapelointien nopea rakennusaikataulu tuo monia haasteita verkkoyhtiöille. Maakaa-pelointien korkea maasulkuvirran ja loistehon tuotto verrattuna avojohtoverkkoon tulee huomioida yhtiössä verkkoa rakennettaessa. Tässä diplomityössä selvitetään PKS Sähkönsiirto Oy:n verkostostrategian mukaisten maakaapelointien vaikutuksia sähköverkolle. Työssä on arvioitu tavoiteverkon mukaisten maakaapeleiden aiheuttamaa maasulkuvirran ja loistehon tuoton tasoa. Tulosten perusteel-la on tehty johtopäätökset mihin verkkoyhtiön on kiinnitettävä huomioita kaapelointeja suunnitellessa ja toteuttaessa.

Ilmajohtoverkon viankorjaus maakaapelointiteknologiaa hyödyntäen

Elenia Oy linjasi vuonna 2009 suunnittelustrategiassaan, että koko sen verkkoalueella käytetään ainoana rakennustapana maakaapelointia. Lisäksi vuoden 2013 sähkömarkkinalain sähkönjakeluverkkoyhtiöiltä edellyttämät toimitusvarmuuskriteerit ovat lisänneet säävarman verkon rakentamista merkittävästi. Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia ilmajohtoverkon viankorjauksen soveltumista maakaapeloinnilla tehtäväksi. Tarkastelu toteutetaan taloudellisuuden ja käytännön toteutuksen näkökulmista. Taloudellisessa tarkastelussa vertaillaan ilmajohtorakentamisen ja maakaapeloinnin elinkaarikustannuksia viankorjauksen yhteydessä. Käytännön toteutuksen osalta esitetään tilanteet, joissa viankorjaus on järkevä suorittaa maakaapeloimalla. Käyttämällä laskennassa Energiaviraston yksikköhintoja, jäävät viankorjaukselle soveltuvat verkko-osuudet elinkaarikustannustarkastelun valossa vähäisiksi. Tehokas investoiminen, auraustekniikan hyödyntäminen, regulaatiomallin kannustimet ja kaapelointiratkaisujen hintakehitys voidaan kuitenkin todeta merkittäviksi vaikuttajiksi maakaapeloinnin yleistymisessä toimintatavaksi ilmajohtoverkon viankorjauksessa.