Tilannekuvan hyödyntäminen sähkö- ja tietoliikenneverkon häiriöissä
Haapanen, Jussi Tapio Tuomas (2015)
Haapanen, Jussi Tapio Tuomas
2015
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-08-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201507291475
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201507291475
Tiivistelmä
Yhteiskunnan riippuvuus sähköstä on kasvanut viime vuosina. Suurin osa päivittäisistä toimista vaatii sähköä. Sähköverkon luotettavuutta on pyritty parantamaan huomattavasti vaihtamalla perinteisiä ilmajohtoja maakaapeliin ja investoimalla sähköverkon automaatioon, mutta viat ovat kuitenkin mahdollisia.
Tietoliikenneverkot ovat yksi kriittisimmistä sähköä vaativista järjestelmistä. Sähkö- ja tietoliikenneverkkojen keskinäisriippuvuus aiheuttaa haasteita sähkönjakelun häiriöistä palautumisessa. Monet sähköverkon vianpaikannusta ja -korjausta nopeuttavat automaatiolaitteet vaativat tietoliikenneyhdeyden ja lakkaavat toimimasta yhteyden katketessa.
Eri toimijat ovat myös riippuvaisia tietoliikenneverkoista. Sähköverkon vikojen aikana tiedon tulisi liikkua eri toimijoiden välillä sujuvasti, minkä takia hankkeita tiedonkulun ja tilannekuvan kehittämiseen on aloitettu. Sähkömarkkinalakiin tuli vuonna 2013 muutos, joka edellyttää sähköverkkoyhtiöitä tarjoamaan tilannekuvaa muille toimijoille sähköverkon vikatilanteissa.
Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää tiedonvaihtoa eri toimijoiden välilä paremman tilannekuvan muodostamiseksi. Työssä on kehitetty menetelmiä vian aikaisen tilannekuvan esittämiseen. Työ on tehty osana TELE4SG-projektia, jossa on pyritty kehittämään sähköverkon ja matkapuhelinverkon toimijoiden yhteistyötä sähköverkon vikojen aikana. TTY:n sähköhuollon suurhäiriöiden riskianalyysi- ja hallintamenetelmien kehittäminen -projektissa määriteltiin tilannekuvajärjestelmä, jota tämän työn aikana on jatkokehitetty. Järjestelmän tarkoituksena on ylläpitää sähköstä kriittisesti riippuvaisten kohteiden tietokantaa eri toimijoiden toimesta, jolloin tieto kriittisistä kohteista välittyy kaikille toimijoille. Kriittisten kohteiden tiedon lisäksi järjestelmään on integroitu sähköverkon tilatieto, jolloin voidaan esittää, milloin kriittiset kohteet ovat sähköttä. Tällöin kyetään myös havainnollistamaan tietoliikenneverkon tilaa etukäteen mallinnettujen tukiasemien peittoalueiden avulla. Työssä kehitettiin tietoliikenneverkon peittoalueiden visualisointia sähköverkon vian aikana. Näin pyritään nopeuttamaan vioista palautumista ja priorisoimaan viankorjaukset kriittisille kohteille. The electricity dependency of the society has increased in recent years. Majority of every day activity requires electricity. Recent storms and the major disturbances in electricity supply caused by the storms have started discussions about the vulnerability of the electricity network. Distribution network companies have improved the reliability of the network by switching the overhead lines to cables and by increasing the utilization of distribution automation. Major disturbances are still possible.
Telecommunication networks are an example of critical electricity-depedent systems. The interdependency of electricity and telecommunication networks presents challenges in the recovery process. Many of the applications that improve fault location, isolation and restoration times depend on telecommunication networks.
Different actors are also dependent on telecommunication networks. During the disturbances information exchange should be flawless between actors. There have been issues in the information exchange and several projects have been started to improve the information exchange and situation awareness during major disturbances. The Finnish Market Act was changed in 2013 and now requires distribution system operators to provide situation awareness during power outages.
The goal of this thesis is to improve information exchange between actors in order to provide a better situation awarenes to actors. Methods to visualize the current situation during disturbances have been developed in the thesis. The thesis was done as part of the TELE4SG-project that was started to improve the collaboration of distribution system operators and telecommunication network operators during major disturbances of electricity supply. A situation awareness system was designed in the TUT's Risk analysis and management methods in major disturbances of electricity supply project. The system has been further developed in this thesis. The purpose of the situation awareness system is to upkeep a database of critically dependent electricity users and to share this data between actors. In addition to the critical site database a real time state of electricity and mobile networks is integrated into the system. This way it is possible to show which critical sites are affected by an outage.
Tietoliikenneverkot ovat yksi kriittisimmistä sähköä vaativista järjestelmistä. Sähkö- ja tietoliikenneverkkojen keskinäisriippuvuus aiheuttaa haasteita sähkönjakelun häiriöistä palautumisessa. Monet sähköverkon vianpaikannusta ja -korjausta nopeuttavat automaatiolaitteet vaativat tietoliikenneyhdeyden ja lakkaavat toimimasta yhteyden katketessa.
Eri toimijat ovat myös riippuvaisia tietoliikenneverkoista. Sähköverkon vikojen aikana tiedon tulisi liikkua eri toimijoiden välillä sujuvasti, minkä takia hankkeita tiedonkulun ja tilannekuvan kehittämiseen on aloitettu. Sähkömarkkinalakiin tuli vuonna 2013 muutos, joka edellyttää sähköverkkoyhtiöitä tarjoamaan tilannekuvaa muille toimijoille sähköverkon vikatilanteissa.
Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää tiedonvaihtoa eri toimijoiden välilä paremman tilannekuvan muodostamiseksi. Työssä on kehitetty menetelmiä vian aikaisen tilannekuvan esittämiseen. Työ on tehty osana TELE4SG-projektia, jossa on pyritty kehittämään sähköverkon ja matkapuhelinverkon toimijoiden yhteistyötä sähköverkon vikojen aikana. TTY:n sähköhuollon suurhäiriöiden riskianalyysi- ja hallintamenetelmien kehittäminen -projektissa määriteltiin tilannekuvajärjestelmä, jota tämän työn aikana on jatkokehitetty. Järjestelmän tarkoituksena on ylläpitää sähköstä kriittisesti riippuvaisten kohteiden tietokantaa eri toimijoiden toimesta, jolloin tieto kriittisistä kohteista välittyy kaikille toimijoille. Kriittisten kohteiden tiedon lisäksi järjestelmään on integroitu sähköverkon tilatieto, jolloin voidaan esittää, milloin kriittiset kohteet ovat sähköttä. Tällöin kyetään myös havainnollistamaan tietoliikenneverkon tilaa etukäteen mallinnettujen tukiasemien peittoalueiden avulla. Työssä kehitettiin tietoliikenneverkon peittoalueiden visualisointia sähköverkon vian aikana. Näin pyritään nopeuttamaan vioista palautumista ja priorisoimaan viankorjaukset kriittisille kohteille.
Telecommunication networks are an example of critical electricity-depedent systems. The interdependency of electricity and telecommunication networks presents challenges in the recovery process. Many of the applications that improve fault location, isolation and restoration times depend on telecommunication networks.
Different actors are also dependent on telecommunication networks. During the disturbances information exchange should be flawless between actors. There have been issues in the information exchange and several projects have been started to improve the information exchange and situation awareness during major disturbances. The Finnish Market Act was changed in 2013 and now requires distribution system operators to provide situation awareness during power outages.
The goal of this thesis is to improve information exchange between actors in order to provide a better situation awarenes to actors. Methods to visualize the current situation during disturbances have been developed in the thesis. The thesis was done as part of the TELE4SG-project that was started to improve the collaboration of distribution system operators and telecommunication network operators during major disturbances of electricity supply. A situation awareness system was designed in the TUT's Risk analysis and management methods in major disturbances of electricity supply project. The system has been further developed in this thesis. The purpose of the situation awareness system is to upkeep a database of critically dependent electricity users and to share this data between actors. In addition to the critical site database a real time state of electricity and mobile networks is integrated into the system. This way it is possible to show which critical sites are affected by an outage.