Tuulivoimakäytön verkkoliitynnät ja mittaukset

Tässä työssä tutkitaan muuttuvanopeuksisen tuulivoimakäytön verkkoliityntöjä, verkkomääräyksiä ja mittausmenetelmiä Euroopassa. Yleiset tuulivoimalaitoksen verkkomääräyksiin liittyvät asiat on selitetty standardisarjassa IEC 61000 ja mittauksiin liittyvät säännökset standardissa IEC 61400-21. Työssä selvitetään Euroopan yleiset verkkomääräykset ja vertaillaan niitä keskenään, sekä määritetään tärkeimmät mittaukset. Lisäksi esitellään eräs standardimittauksiin soveltuva mittalaite ja analysoidaan täystehomuokkaimen suorituskykyä tuulivoimapuistossa. Työssä havaittiin, että standardin mukaisten mittausten toteuttaminen ja analysointi on hyvin haastava prosessi. Verkkomääräysten eroavaisuudet aiheuttavat hankaluuksia tuulivoimalan valmistajan ja verkko-operaattorien välillä. Täten myös konvertterivalmistajan täytyy olla selvillä käytössä olevista verkkomääräyksistä ja standardeista.

Invertteripääteasteen suunnittelu

Invertteritekniikalla voidaan toteuttaa nykyaikainen, monipuolinen ja tehokas pääteaste moneen eri käyttötarkoitukseen. Tässä työssä suunnitellaan invertteripääteaste mittalaite- ja virtalähdesovelluksiin. Suunnittelussa otetaan huomioon muunneltavuus, valmistuskustannukset ja mitat. Näiden kriteerien lisäksi pääteaste suunnitellaan niin, että se täyttää mittalaite- ja virtalähdesovelluksien vaatimat standardit. Pääteasteen teho rajoittuu 500 VA:iin, mutta vaatimukset lähtöjännitteen erimuotoisuudelle aiheuttavat suunnittelulle omat vaikeutensa. Työssä täytyy tutkia, minkälainen tuloaste, invertteri, suodin ja lähtöaste sopivat parhaiten pääteasteen toteutukseen. Sopivien topologioiden löydyttyä pääteaste simuloidaan tietokoneella, jonka jälkeen voidaan suunnitella prototyyppi käytännön testauksia varten. Suunnittelussa päädyttiin seuraaviin topologioihin: Tuloasteeksi valittiin PFC-piiri, joka on nykyaikana pakollinen invertterikäytössä, koska verkkoon palaavat harmoniset yliaaltokomponentit täytyy suodattaa. Invertteritopologiaksi valittiin kokosiltainvertteri, jolla saadaan parhaiten muutettua lähtöjännitteen taajuutta ja amplitudia. Suodintopologiaksi valittiin LC-suodin, jolla saadaan tehokkaasti suodatettua invertterin aiheuttamat harmoniset yliaallot. Lähtöön sijoitetaan muuntaja, jonka muuntosuhdetta muuntamalla saadaan lähtöjännite halutuksi eri käyttötarkoituksia varten.

Energiansäästölamppujen vaikutukset pienjännitteisen sähkönjakeluverkon kuormitukseen ja häviöihin

Euroopan Unioni kieltää matalan hyötysuhteen lamppujen käyttämisen sekä sisä- että ulkovalaisimissa. Näin ollen matalan hyötysuhteen lamput, kuten perinteiset hehkulamput tulee vaihtaa paremman hyötysuhteen lamppuihin, kuten energiansäästölamppuihin. Energiansäästölampuissa 230 V, 50 Hz verkkosähkö muunnetaan valonlähteelle sopivaksi tehoelektroniikan avulla. 50 Hz perustaajuisen virran lisäksi energiansäästölamput ottavat verkosta harmonisia yliaaltoja. Harmoniset yliaallot aiheuttavat lisähäviöitä verkostokomponenteissa, kuten muuntajissa ja johdoissa. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan millaisia vaikutuksia hehkulamppujen vaihtaminen energiansäästölamppuihin aiheuttaa pienjännitteisessä jakeluverkossa. Työssä tarkastellaan lyhyesti myös energiansäästölamppujen energiatehokkuutta, sekä sitä, millaisia rajoitteita standardit asettavat harmonisille yliaalloille.

Taajuusmuuttajan verkkovirran yliaallot pienitehoisissa kolmivaihekäytöissä

Pienitehoisessa taajuusmuuttajassa verkkojännite tasasuunnataan yleisesti diodisillalla. Taajuusmuuttajaa kuormitettaessa diodisilta aiheuttaa sen, että verkosta otettava virta on epäsinimuotoista ja sisältää runsaasti eri kertalukujen yliaaltoja. Tällainen virta vääristää verkon jännitettä sekä aiheuttaa häviöitä, resonansseja ja toimintaepävarmuutta sähkönjakeluverkkoon liitetyissä laitteissa ja komponenteissa. Työssä on tarkasteltu pienitehoisen kolmivaiheisen taajuusmuuttajan tulovirrassa esiintyviä yliaaltoja ja keinoja niiden rajoittamiseksi. Laitevalmistajien osalta syynä aiheen tutkimiseen ja kiinnostavuuteen ovat lähinnä uudet yliaaltoja käsittelevät standardit. Työssä onkin tutustuttu tarvittavin osin standardoinnin nykytilaan sekä seurattu standardeja valmistelevien työryhmien työtä ja tätä kautta perehdytty alaa käsittelevien standardien tulevaisuudennäkymiin Euroopan Unionin alueella. Käsittely on kohdistettu kolmivaiheisiin laitteisiin. Standardi IEC 61000-3-2 asettaa yliaaltorajat ammattikäyttöön tarkoitetuille laitteille, kun laitteen tuloteho on korkeintaan 1 kW. Tällä tehoalueella riittää kolmivaihelaitteille kuristimilla suoritettu passiivinen suodatus täyttämään asetetut viranomaisvaatimukset. Tähän liittyen on suunniteltu kolmivaihekuristin, joka on tarkoitettu käytettäväksi taajuusmuuttajasarjan lisävarusteena tehoalueella 0.12…2.2 kW.

St. Petersburg Court Chant and the Tradition of Eastern Slavic Church Singing

The present study examines the repertory of liturgical chant known as St. Petersburg Court Chant which emerged within the Imperial Court of St. Petersburg, Russia, and appeared in print in a number of revisions during the course of the 19th century, eventually to spread throughout the Russian Empire and even abroad. The study seeks answers to questions on the essence and composition of Court Chant, its history and liturgical background, and most importantly, its musical relationship to other repertories of Eastern Slavic chant. The research questions emerge from previous literary accounts of Court Chant (summarized in the Introduction), which have tended to be inaccurate and generally not based on critical research. The study is divided into eight main chapters. Chapter 1 provides a survey of the history of Eastern Slavic chant and the Imperial Court Chapel of St. Petersburg until 1917, with special emphasis on the history of singing traditional chant in polyphony, the status of the Court Chapel as a government authority, and its endeavours in publishing church music. Chapter 2 deals with the liturgical background of Eastern chant, the chant genres, and main repertories of Eastern Slavic chant. Chapter 3 concentrates on chant sources: it introduces the musical notations utilised, after which a typology of chant books is presented. The discussion continues with a survey of the sources of Court Chant and their content, the specimens selected for closer analysis, the comparative materials from other repertories, and ends with a commentary on some chant sources that have been excluded. The comparative sources include a specimen from around the beginning of the 12th century, a few manuscripts from the 17th century, and printed and manuscript chant books from the early 18th to early 20th century, covering the geographical area that delimits to the western Ukraine, Astrakhan, Nizhny Novgorod, and the Solovetsky Monastery. Chapter 4 presents the approach and methods used in the subsequent analytical comparisons. After a survey of the pitch organization of Eastern Slavic chant, the customary harmonization strategy of traditional chant polyphony is examined, according to which a method for meaningful analysis of the harmony is proposed. The method is based on the observation that the harmonic framework of chant polyphony derives from the standard pitch collection of monodic chant known as the Church Gamut, specific pitches of which form eight harmonic regions that behave like the usual tonalities of major and harmonic minor. Because of the considerable quantity of comparative chant forms, computer-assisted statistical methods are applied to the analysis of chant melodies. The primary chant forms and their respective comparative forms have been pre-processed into reduced chant prototypes and divided into redactions. The analyses are carried out by measuring the formal dissimilarities of the primary chant forms of the Court Chant repertory against each comparative form, and also by measuring the reciprocal dissimilarities of all chant versions in a redaction, the results of which are subjected to agglomerative hierarchical clustering in order to find out how the chant forms relate to each other. The dissimilarities are determined by applying a metric dissimilarity function that is based on the Levenshtein Distance. Chapter 5 provides the melodic and harmonic analyses of generic chants (chants used for multiple texts of different lengths), i.e., chants for stichera samoglasny and troparia, Chapter 6 of pseudo-generic chants (chants that are used for multiple texts but with certain restrictions), i.e., chants for heirmoi, prokeimena, and three other hymns, and Chapter 7 of non-generic chants, covering nine chants that in the Court repertory are not shared by multiple texts. The results are summarized and evaluated in Chapter 8. Accordingly, it can be established that, contrary to previous conceptions, melodically, Court Chant is in effect a full part of the wider Eastern Slavic chant tradition. Even if it is somewhat detached from the chant versions of the Synodal square-note chant books and the local tradition of Moscow, it is particularly close to chant forms of East Ukraine and some vernacular repertories from Russia. Respectively, the harmonization strategies of Court Chant do not show significant individuality in comparison with those of the available polyphonic comparative sources, the main difference being the part-writing, which generally conforms to western common practice standard, whereas the deviations from this tend to be more significant in other analysed repertories of polyphonic chant. Thus, insofar as the subsequent prevalence of Court Chant is not based on its forceful dissemination by authorities (as suggested in previous literature but for which little tangible evidence could be found in Chapter 1), in the present author’s interpretation, Court Chant attained its dominance principally because musically it was considered sufficiently traditional, and as a chant body supported by the government, was conveniently available in print in serviceable harmonizations.

Loistehon kompensoinnin ja yliaaltosuodattimien nykytila sekä kehityskohteet Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtaalla

Tutkimuksessa käsitelty kemikaalitehdas on 110 kV:n kantaverkkoon liittyvä tehointensiivinen teollisuuslaitos. Prosessien käyttöön mukautetut sähkönjakeluverkon yliaaltosuodattimet ja niiden käyttökytkennät ovat tärkeässä asemassa loistehon tuoton hallitsemiseksi liittymän loistehoikkunaan ja riittävän yliaaltosuodatuksen järjestämiseksi häviöt minimoiden. Kohteena olleen kemikaalitehtaan sähkönjakeluverkon kompensointia ja yliaaltosuodatusta on viimeksi tutkittu vuonna 2003. Tämän jälkeen verkostokomponentit ovat ikääntyneet, prosessien käyttö sekä pienjänniteverkko ovat muuttuneet ja tehdasta käyttävät osittain eri henkilöt. Nykytilaselvitykselle ja verkon kehityskohteiden analysoinnille on tullut tarve edellisen selvityksen jatkoksi. Tutkimus painottuu vahvasti kenttämittauksiin, joiden perusteella sekä kirjallisuutta ja tehtaan järjestelmiä hyödyntäen määritetään loistehotasot verkon keskeisimmissä kohteissa pien-, keski- ja suurjännitetasoilla. Tutkimuksessa esitetään lipeätehtaan suotimien uudelleenjärjestely 4. yliaallon vähentämiseksi ja yksikkökoon pienentämiseksi. Kantaverkon liittymäpisteen tilanne oli hyväksyttävä. Tutkimus esittää pienjännitekompensointia KF-4-100 keskukseen varayhteyden kapasiteettia lisäten. Tutkimus tuotti yleistietoutta verkon käytöstä ja selvitti parhaat käyttökytkennät loistehoikkunan hallitsemiseksi ilman loistehokustannuksia.