Tehorajoitusten toteutus kehittyneessä käytöntukijärjestelmässä

Abstract

Tässä työssä tutkittiin jakeluverkkoyhtiössä tehtävien tehorajoitusten toteuttamista ja hallintaa kehittyneessä käytöntukijärjestelmässä. Vihreän siirtymän seurauksena jakeluverkkoihin liittyy hajautettua uusiutuvaa tuotantoa ja sähkövarastoja. Tuotantolaitoksia ja sähkövarastoja on vanhasta poiketen alkanut liittymään keskijänniteverkkoon entistä enemmän ja lisääntynyt tuotantolaitosten ja sähkövarastojen määrä voi aiheuttaa tarpeen tehorajoituksille vikatilanteissa ja suunnitelluissa töissä. Liittymisvaiheessa tuotantolaitosten ja sähkövarastojen osalta tarkastellaan pääsääntöisesti vain pääsyöttösuunnan verkon kapasiteettia, jonka seurauksena laitokset mitoitetaan siten, että ne voivat tuottaa nimellistehonsa verran vain pääsyöttösuuntaan. Tämän vuoksi tuotantolaitokset ja sähkövarastot eivät voi kaikissa tilanteissa tuottaa ja kuluttaa varasyöttösuuntaan nimellistehonsa verran ilman, että ne aiheuttavat häiriöitä muille verkon käyttäjille. Elenialla ei ole määritelty prosessia tehorajoitusten toteuttamiseen vikatilanteissa ja kytkentäsuunnittelussa. Elenialla ei myöskään ole työkaluja tehorajoitusten toteuttamiseen nykyisessä käytöntukijärjestelmässä. Tämän diplomityön tarkoituksena oli määritellä, miten Elenialla toteutetaan tehorajoituksia uuden kehittyneen käytöntukijärjestelmän avulla. Määrittelyyn kuului prosessien määrittely ja tehorajoitusten laskentaprosessin ja laskennan reunaehtojen määrittely sekä käyttöliittymää koskevien vaatimusten määrittely. Teorian esittelyn tukena työssä käytettiin tutkimusmenetelmänä kirjallisuuskatsausta. Soveltavia osioita varten työssä toteutettiin tapaustutkimus ja haastattelututkimus. Tapaustutkimuksessa simuloitiin erilaisia tehorajoitustilanteita Elenian verkkoalueella ja pyrittiin mallintamaan tehorajoituksen tarpeen muodostumista erilaisissa kytkentätilanteen muutoksissa sekä tehorajoitusten laskentaprosessia. Haastattelututkimuksen avulla pyrittiin selvittämään käytöntukijärjestelmää päivittäisessä työssään käyttävien henkilöiden näkemyksiä siitä, millaiset toiminnallisuudet kehittyneessä käytöntukijärjestelmässä tehostaisivat tehorajoitusten toteuttamista ja hallintaa. Tutkimusten tulokset osoittavat, että tehorajoitusten tarve voi syntyä jopa yhden erotinvälin laajuisesta keskeytyksestä. Sähköasemakorvauksissa tehorajoitusten tarve on hyvin todennäköinen, mikäli korvattavan sähköaseman johtolähdöillä on tuotantolaitoksia tai sähkövarastoja. Tutkimuksen mukaan tehorajoitusten suuruuden määrittämisessä tulee ottaa huomioon verkon kuormitettavuus, verkon jännitetaso ja nopeat jännitemuutokset liittymispisteessä. Verkon jännitetason alarajaksi tehorajoitusten suuruuden määrittämisessä työssä määriteltiin 19,90 kV ja ylärajaksi 21,00 kV. Tuotantolaitoksen tai sähkövaraston verkosta irtoamisen ja tehomuutosten aiheuttama nopea jännitemuutos ei saa olla tuotantolaitoksen tai sähkövaraston liittymispisteessä yli 4 prosenttia. Tuotantolaitoksen tai sähkövaraston verkkoon kytkeytymisen aiheuttama nopea jännitemuutos ei saa olla yli 3 prosenttia.