Sähköasemaprojektoinnin kehittäminen Helsingin Energiassa

Työssä käsitellään Helsingin Energian sähköasemaprojektoinnin kehittämistä. Helsingin kaupunkiolosuhteissa valmiiden ratkaisujen hyödyntäminen ei ole usein mahdollista, vaan asemat on suunniteltava itsenäisinä, erilaisina projekteina. Rakennettavat sähköasemat ovat suuria ja eri osien kilpailuttamisella saavutetaan taloudellista hyötyä. HelenEngineeringillä on mahdollisuus toimia haastavissa projekteissa konsulttimaisena projektinhoitajana. Kun sähköasemaprojektien tarve on jatkuva, Helsingin Energialla on syytä säilyttää oma sähköasemaprojektointiosaaminen. Työtä varten tehtiin haastattelututkimus sähköasemaprojekteja toteuttaville yrityksille ja perehdyttiin kahteen viimeisimpään Helsingin Energialla toteutettuun sähköasemaprojektiin, jotka olivat Viikinmäen 20 kV ja Suvilahden110 kV sähköasemien uusimiset. Näiden perusteella muodostettiin malli toteuttaasähköasemaprojekteja Helsingin Energialla. Malli sisältää muun muassa rungon projektivaiheistukselle, ositukselle, organisaatiokaaviolle, aikataululle ja näkökulmia sopimusten laadintaan. Mallin täysimittainen soveltaminen vaatii kuitenkinjatkuvaa, suunniteltua kehitystyötä. Myös mallia on kehitettävä jatkuvasti.

Sähkönjakeluverkon ja sähköasemien kehittämissuunnitelma

Tämän työn tavoitteena on tarkastella keskijänniteverkonja sähköasemien kehittämistarpeita kahdella kohdealueella Kymenlaakson Sähköverkko Oy:n verkossa. Tarkastelun pohjatiedoiksi selvitettiin verkon sähköinen nykytila, luotettavuus, verkon topologia, kuormitusten jakautuminen ja muodostettiintulevaisuuden kuormitusennusteet. Lisäksi tarkasteltiin sähköasemien korvattavuus. Keskeiseksi työn sisällöksi muodostui kevytsähköasemien eri sijoituspaikkojen kannattavuustarkastelut, ottaen huomioon uuden keskijännitesyöttöpisteen vaikutukset keskijänniteverkon vahvistustarpeisiin, häviöihin ja käyttövarmuuteen. Laskelmat suoritettiin elinkaarikustannusperiaatteella huomioiden investointien, keskeytyksestä aiheutuneen haitan, häviöiden, kunnossapidon javiankorjauksen kustannukset. Työn tuloksena saatiin investointistrategiaehdotukset, joiden pohjalta verkkoyhtiö voi tehdä lähitulevaisuuden ratkaisuja sekä valmistautua tuleviin investointeihin.

Sähköverkkoyhtiön keskijänniteverkon kehittämissuunnitelma

Tämän työn tavoitteena oli laatia KSS Energia Oy:n keskijänniteverkon kehittämissuunnitelma. Tätä varten selvitettiin verkon nykytila ja sen toimivuus korvaustilanteissa. Suunnitelmaa varten laadittiin verkoston vuoteen 2020 asti ulottuva kuormitusennuste. Kehittämissuunnitelmassa paikannettiin alueet, joilla kuormitettavuus, korvattavuus tai oikosulkukestoisuus olisivat toimivansähkönjakelun esteinä tulevaisuudessa. Työn painopistealueiksi muodostuivat Vuolenkosken, Paimenpolun ja Valkealan alueet. Näiden alueiden kasvavan tehontarpeen tyydyttämiseksi selvitettiin uusien sähköasemien rakentamisvaihtoehtoja. Suunnitelmassa tarkasteltiin ja vertailtiin kolmen uuden sähköaseman rakentamista keskijänniteverkon saneerausvaihtoehtoon. Työssä selvitettiin myös miten alueen kuormituksen kasvun aiheuttama lisätehontarpeen jakelu voidaan hoitaa. Näiden alueiden kuormituksen kasvu edellyttää uusien sähköasemien rakentamista seuraavien 10vuoden kuluessa.

Keravan Energia Oy:n ja Etelä-Suomen Energia Oy:n sähköverkkojen yleissuunnitelma

Työn tavoitteena on ollut laatia Keravan Energia Oy:n ja Etelä-Suomen Energia Oy:n keskijänniteverkkoja koskeva yleissuunnitelma. Tutkimustyön painopiste on ollut verkkojen nykytilan selvityksen ohella ajankohtaisissa verkkojärjestelykysymyksissä. Kuormitusennusteiden laadinnan pohjana on ollut kunnista saatavat väestö- ja työpaikkaennusteet. Verkkojen vahvistusta koskevat toimenpide-ehdotukset sijoittuvat vahvoille kasvualueille Etelä-Sipooseen ja Alikeravalle. Eräs keskeisimmistä tehtävistä on ollut Etelä-Suomen Energia Oy:n verkkoon sijoittuvan Östersundomin alueen sähkönjakelun kehittäminen. Työssä on tarkasteltu ja vertailtu uuden sähköaseman rakentamista keskijänniteverkon saneeraamisvaihtoehtoon. Alueen kuormituksen nopea kasvu edellyttää verkoston kehittämissuunnitelmien pikaista toimeenpanoa jo seuraavien 1-2 vuoden kuluessa. Toinen merkittävistä verkostohankkeista sijoittuu Keravan Energia Oy:n sähköverkkoon. Työssä on selvitetty 110 kV:n verkon uudelleenjärjestelyjen vaikutuksia nykyisen keskijänniteverkon rakenteeseen. Savion ja Alikeravan asemien korvaaminen uudella asemalla aiheuttaisi asemainvestoinnin lisäksi noin kahden miljoonan markan lisäinvestoinnin kaapeliyhteyksien rakentamista varten sekä lähes miljoonan markan lisähäviökustannukset tarkasteluajalta.

Use of innovative High Voltage components in GOST standard market

In Russian there are more than twenty thousand primary substations 35/110 kV and 10/110 kV. According to the Government Plan of Power Industry Development until 2020 year more than hundred new substations will e installed every year and even more renewed. The goal of this Thesis is to find out in this business environment what are the technology opportunities of prefabricated substation modules in new substation or in modernization of old substations in Russia.

Maasulkuvirtojen kehitys ja kompensointi Haminan Energia Oy:n keskijänniteverkossa

Tässä työssä tutkitaan maasulkuvirtoja sekä niiden vaikutusta ja kehitystä Haminan Ener-gia Oy:n keskijänniteverkossa. Lisäksi tarkastellaan erilaisia mahdollisuuksia rajoittaa maasulkuvirtojen suuruuksia. Tutkimusalueena käytetään koko Haminan Energia Oy:n keskijänniteverkkoaluetta. Maasulkuvirtojen suuruuden ja vaikutusten tutkimiseksi suori-tetaan erilaisin lähtökriteerein maasulkujen vikavirtalaskennat verkkotietojärjestelmällä. Verkon kehittymisen analysoimiseksi selvitetään sen ikätietoja, kaava-alueiden muutok-sia sekä päämuuntaja- ja varasyöttökapasiteetteja. Analyysien pohjalta saatujen tulosten perusteella työssä laaditaan arvio maasulkuvirtojen kehityksestä tulevaisuudessa. Maasulkuvirtojen kompensoimiseksi päädytään rakenta-maan uusi päämuuntaja Laurilan sähköasemalle sekä parantamaan eräiden muuntamoiden ja erottimien maadoituksia. Nämä parannusehdotukset toteuttamalla pystytään sähkötur-vallisuusmääräykset täyttämään maasulkujen osalta pitkälle tulevaisuuteen sekä vähentä-mään asiakkaiden kokemia keskeytyksiä. Lisäksi työssä tehdään ohjeistus Haminan Energia Oy:lle maasulkuvirtojen laskentaa varten.

Sähköasemainvestointihankkeen määrittely

Tämän työn tavoitteena oli tehdä perusteltu esitys kahden suunnitellun sähköaseman toiminnan aloittamisen ajankohdasta sekä rakentamisen kestosta lupamenettelyineen. Työssä oli pyrkimys perustella asemien maantieteellinen sijainti, toteutustapa, rakenne sekä sähköasemien syöttöön tarvittavien 110 kV johtojen alustava rakenne ja reitti. Työssä on tarkasteltu uuden sähköaseman verkosto- ja kustannusvaikutuksia, sähköasemarakenteita ja niiden valintaa, sähköasemainvestointihankkeen vaiheita ja rakennuttamisprosessin läpivientiin tarvittavaa aikaa. Verkoston nykytilaa, käyttövarmuutta ja selviytymistä kuormituksen kasvusta on tarkasteltu sähköasemien toiminnan aloittamisen ajankohtien määrittämiseksi. Työn keskeisin painopiste oli sähköasemien rakentamisajankohdan määrittäminen. Sähköasemien toiminnan aloittamisen ajankohdan määrääväksi tekijäksi muodostuivat sähköasemien korvaustilanteet. Nykytilassa Valkealan haja-asutusalueen sähkönjakelua ei voida taata yksittäisen sähköaseman korvaustilanteessa, minkä takia sähköasemahankkeen valmistelu on aloitettava välittömästi. Kouvolan ydinkeskustan alueen maakaapeliverkon tehonsiirtokyky ja päämuuntajien reservitehokapasiteetti korvaustilanteissa riittävät vielä 5-10 vuotta riippuen suuresti alueen kuormituksen kasvusta.

Vaasan Sähköverkko Oy:n keskijänniteverkon nykytilan määritys sekä kehittämissuunnitelma käyttövarmuuden näkökulmasta

Tämän työn tavoitteena on analysoida Vaasan Sähköverkko Oy:n keskijänniteverkon nykytila sekä selvittää verkon kehittämisen suuntaviivoja. Nykytilan määrityksessä selvitetään kuormitettavuusasteet, jännitteenalenemat, häviöt oiko- ja maasulkusuojauksen toimivuus sekä keskeytyskustannukset. Nykytilan määrityksen apuna käytettiin verkkotietojärjestelmä Xpowerin tehojako-, oikosulku- ja maasulkulaskentoja. Nykytila on määritetty sekä normaalissa kytkentätilanteessa, että tilanteessa jossa yksi sähköasema kerrallaan on poissa käytöstä. Nykytilan määrityksen perusteella voidaan todeta, että normaalissa kytkentätilanteessa keskijänniteverkko täyttää suurilta osin sille asetetut tekniset reunaehdot, jotka ovat jännitteenalenema, kuormitettavuus, oikosulkukestoisuus sekä oiko- ja maasulkusuojauksen havahtuvaisuus. Jotta reunaehdot toteutuisivat kokonaisuudessaan, tulee oikosulkukestottomien lähtöjen releasetteluja muuttaa tai vaihtaa oikosulkukestottomat johto-osuudet suurempi poikkipintaiseen johtimeen. Nykytilan määrityksen perusteella neljän päämuuntajan kuormitettavuusaste on yli 90 %, joten näiden asemien alueiden kehitystä tulee tarkkailla. Sähköasemien korvaustarkastelun perusteella viiden sähköaseman korvaus tuottaa ongelmia jo nykyisillä huippukuormilla. Työssä tehtyjen selvitystöiden perusteella Vaasan Sähköverkko Oy:n keskijänniteverkkoon lisättiin 10 maastokatkaisijaa sekä selvitettiin verkon mahdollisia tulevaisuuden kehittämisen suuntaviivoja.

Sähkönsiirtoprojektien kustannuslaskennan kehittäminen

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli lisätä tietoa asiakasyrityksen voimajohto- ja sähköasemaliiketoimintayksiköiden tarjouslaskennan nykytilasta, etsiä ongelmakohtia ja kehittää ratkaisuja ongelmiin. Työn tuloksena saatu tieto on kyseisille liiketoimintayksiköille tärkeää tulevaisuuden kannattavuuden ja jatkuvuuden kannalta. Työn alun teoriaosuudessa esitellään Suomen sähkönsiirtojärjestelmä, käydään läpi voimajohto- ja sähköasemarakentamisen perusteet sekä esitellään kirjallisuuskatsaus projektiliiketoiminnasta. Teoriaosuutta hyödynnetään myöhemmissä tarkasteluissa joissa pyrittiin löytämään kustannuslaskennan ongelmia. Tutkimuksen tärkein tavoite oli löytää tämän hetkisen kustannuslaskennan ongelmakohdat. Tutkimukseen sisältyy tarjouslaskentaohjelmiston koekäyttö sekä sen analysointi. Työn lopputuloksena todetaan, ettei tarkasteltu ohjelma ole sopiva voimajohto- tai sähköasematarjouslaskennan toteutukseen. Ohjelma on laskentatarkkuudeltaan hyvä, mutta ohjelman käyttö hidastaa ja vaikeuttaa sekä laskennan että projektin talouden seurannan suorittamista. Lopputuloksissa todetaan myös erinäisiä pienempiä kehityskohteita tarjouslaskennan sujuvoittamiseksi ja sen tarkkuuden parantamiseksi. 

Two methods for voltage sag source location

This paper presents and compares two approaches to estimate the origin (upstream or downstream) of voltage sag registered in distribution substations. The first approach is based on the application of a single rule dealing with features extracted from the impedances during the fault whereas the second method exploit the variability of waveforms from an statistical point of view. Both approaches have been tested with voltage sags registered in distribution substations and advantages, drawbacks and comparative results are presented

Unusual voltage sag event detection in power systems

Three multivariate statistical tools (principal component analysis, factor analysis, analysis discriminant) have been tested to characterize and model the sags registered in distribution substations. Those models use several features to represent the magnitude, duration and unbalanced grade of sags. They have been obtained from voltage and current waveforms. The techniques are tested and compared using 69 registers of sags. The advantages and drawbacks of each technique are listed

A hybrid method for sag source location in power network

The work presented in this paper belongs to the power quality knowledge area and deals with the voltage sags in power transmission and distribution systems. Propagating throughout the power network, voltage sags can cause plenty of problems for domestic and industrial loads that can financially cost a lot. To impose penalties to responsible party and to improve monitoring and mitigation strategies, sags must be located in the power network. With such a worthwhile objective, this paper comes up with a new method for associating a sag waveform with its origin in transmission and distribution networks. It solves this problem through developing hybrid methods which hire multiway principal component analysis (MPCA) as a dimension reduction tool. MPCA reexpresses sag waveforms in a new subspace just in a few scores. We train some well-known classifiers with these scores and exploit them for classification of future sags. The capabilities of the proposed method for dimension reduction and classification are examined using the real data gathered from three substations in Catalonia, Spain. The obtained classification rates certify the goodness and powerfulness of the developed hybrid methods as brand-new tools for sag classification

Price-based demand side management: Assessing the impacts of time-of-use tariffs on residential electricity demand and peak shifting in Northern Italy

One of the most common Demand Side Management programs consists of Time-of-Use (TOU) tariffs, where consumers are charged differently depending on the time of the day when they make use of energy services. This paper assesses the impacts of TOU tariffs on a dataset of residential users from the Province of Trento in Northern Italy in terms of changes in electricity demand, price savings, peak load shifting and peak electricity demand at substation level. Findings highlight that TOU tariffs bring about higher average electricity consumption and lower payments by consumers. A significant level of load shifting takes place for morning peaks. However, issues with evening peaks are not resolved. Finally, TOU tariffs lead to increases in electricity demand for substations at peak time.

DC traction load flow including AC distribution network

In the first part some information and characterisation about an AC distribution network that feeds traction substations and their possible influences on the DC traction load flow are presented. Those influences are investigated and mathematically modelled. To corroborate the mathematical model, an example is presented and their results are confronted with real measurements.

Manutenção produtiva total: o caso da Eletronorte

The continuous search of the increase of the productivity has been facilitating the growing diffusion of modern and advanced technologies, that open new ways for the renovation of the industrial productive process, as well as, to the appearance of modern administration systems that establish ways in direction to the democratization of the social relationships in the organizations. Accompanying that tendency and, motivated by the competitive characteristic of the market of electric energy, Eletronorte, adopted the Total Productive Maintenance - TPM, of japanese origin, as the system of administration of its productive process. This dissertation has as objective, to analyze the methodological content of the Total Productive Maintenance, showing its significance and its reach in the Regional of Transmission of Mato Grosso, adopting the post fordism, as comparison paradigm. The whole study and analysis had as focus the offices of the company and the Substation of Coxipó, placed in the city of Cuiabá, as well as the Substations of Rondonópolis and Sinop, placed in cities with the same name. The offices and the substations are geographically located in the state of Mato Grosso, and under the responsibility of the Regional of Transmission of Mato Grosso, of the Centrais Elétricas do Norte do Brasil SA - Eletronorte. The work method was of qualitative orientation and of case study, through a research of applied nature. The research was accomplished with explanatory and exploratory objectives. They were used as instruments of collection of data the analysis of documents, interviews, and application of questionnaires. The data collected through documents and of the application of questionnaires they were compiled and analyzed. The results of the interviews had for objective to confirm the consistency of the collected data. The obtained results demonstrate increases of productivity of the order of 40%, and reduction of the costs of up to 29%. The study still demonstrated, that TPM provoked significant impacts in the practices you work, denoting the presence of an action managerial dialógica. It was still characterized that the transference of TPM will depend in that context the administration system will be applied, because if this is here different from it studied, there won't be transference warranties.