Sähkömagneettinen yhteensopivuus sähköverkkotiedonsiirrossa
Miettinen, Miia (2016)
Miettinen, Miia
2016
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
2016-12-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611224736
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611224736
Tiivistelmä
Keywords: electromagnetic compatibility, power line communication, automated meter reading, electromagnetic interference
In Finland almost every grid connected customer is connected with automated meter reading. The automated meter reading can use power line communication to transfer measurement data and is allowed to use frequency band 3…95 kHz, for this frequency band has no limits for disturbance emission (except for induction heating).
If for some reason power line communication is prevented and connection to the meter is blocked, the measurement data should be estimated and corrected later if measured data is available. There are electrical devices which are interference sources and these problems are visible in the grid. If connection to the meter is blocked the electricity distribution system operator has to find out the reason for that. After every other alternative is excluded and the last option is electromagnetic interference, the operator can find the interference source from the grid. When it´s found, the electricity transmission system operator estimates the corrective action. Network Service Agreement (VPE 2014) states that electricity users’ electrical device should not prevent the measurement data power line communication. The frequency band used by power line communication has no set limits for interference signals.
In this work a study was made about the effects of electromagnetic compatibility (EMC) to the power line communication with Caruna. The study shows how the interference cases are distributed in Carunas grid. Caruna is the biggest electricity distribution system operator in Finland and the operation area is in several provinces. Most of the interference sources are found from Häme & Uusimaa area where also most of the customers are. Common interference sources were network switches, frequency converters and power supplies. Corrective actions to remove the interference were installation of EMC-filters, renewal of electrical devices and extra concentrator installation. The number of installed EMC-filters is an indication of the inadequate limits for electromagnetic emissions in the frequency band used for power line communication. In the previous studies electromagnetic interference came from inadequate EMC filtering and faulty installation. Suomessa lähes jokaisessa sähköverkkoon liitetyssä käyttöpaikassa on etäluettava sähköenergiamittari. Etäluettavien sähköenergiamittareiden mittaustiedon siirtoon voidaan käyttää sähköverkkotiedonsiirtoa. Tämän tiedon siirtoon on taajuusalueeksi määritetty 3…95 kHz, jolle ei ole määritetty häiriöpäästöille rajoitteita (lukuun ottamatta induktiokuumentimia).
Mikäli mittaus estyy jostakin syystä, eikä mittaustietoja saada mittarilta, on sähkönkulutus arvioitava ja jos myöhemmin mittaustieto on saatavilla, on kulutustiedot korjattava. Sähköverkossa on sähkölaitteita, jotka aiheuttavat häiriöitä sähköverkkoon. Sähköverkkoyhtiön huomatessa yhteyden katkenneen sähköenergiamittariin, on heidän selvitettävä mistä katko johtuu. Kun muut vaihtoehdot on suljettu pois ja ainoana vaihtoehtona on sähköverkkotiedonsiirron estyminen sähkömagneettisen häiriösignaalin seurauksena, selvitetään häiriön lähde sähköverkosta. Verkkoyhtiön on arvioitava mahdolliset korjaustoimenpiteet, jotta yhteys saadaan palautettua. Verkkopalveluehdoissa (VPE 2014) on maininta, että sähkökäyttäjän sähkölaitteet eivät saa estää sähköverkossa tapahtuvaa tiedonsiirtoa, vaikka tiedonsiirtoa hyödyntävälle taajuuskaistalle ei ole asetettu määräyksiä häiriöpäästöille.
Carunalla tehty tutkimus käsittelee sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) vaikutuksia sähköverkkotiedonsiirtoon. Tutkimuksessa selvitettiin miten häiriöt jakaantuvat sähköverkossa eri alueille ja asiakassegmenteissä. Suomen suurimmalla sähkönsiirtoyhtiöllä, Carunalla on käyttöpaikkoja useassa maakunnassa. Eniten häiriöitä oli Häme & Uusimaa -alueella, jossa sijaitsee eniten asiakkaita. Carunan suurin asiakassegmentti on kotitaloudet, joista suurin osa häiriöistä löytyi. Yleisimmät häiriölähteet olivat ATK kytkimet, taajuusmuuttajat ja teholähteet. Häiriöiden poistamiseksi korjaustoimenpiteistä yleisimpinä olivat EMC-suotimen asennus, laitteen uusiminen ja lisäkeskittimen asennus. Suuren EMC-suotimien asennusmäärän perusteella voidaan päätellä, että sähkölaitteilla ei ole ollut riittävää suojausta sähkömagneettisia häiriöitä varten taajuusalueella, jossa tiedonsiirto tapahtuu. Aiemmissa tutkimuksissa havaittiin, että häiriöt johtuivat puutteellisesta sähkömagneettisten häiriöiden suodattamisesta ja asennusvirheistä.
In Finland almost every grid connected customer is connected with automated meter reading. The automated meter reading can use power line communication to transfer measurement data and is allowed to use frequency band 3…95 kHz, for this frequency band has no limits for disturbance emission (except for induction heating).
If for some reason power line communication is prevented and connection to the meter is blocked, the measurement data should be estimated and corrected later if measured data is available. There are electrical devices which are interference sources and these problems are visible in the grid. If connection to the meter is blocked the electricity distribution system operator has to find out the reason for that. After every other alternative is excluded and the last option is electromagnetic interference, the operator can find the interference source from the grid. When it´s found, the electricity transmission system operator estimates the corrective action. Network Service Agreement (VPE 2014) states that electricity users’ electrical device should not prevent the measurement data power line communication. The frequency band used by power line communication has no set limits for interference signals.
In this work a study was made about the effects of electromagnetic compatibility (EMC) to the power line communication with Caruna. The study shows how the interference cases are distributed in Carunas grid. Caruna is the biggest electricity distribution system operator in Finland and the operation area is in several provinces. Most of the interference sources are found from Häme & Uusimaa area where also most of the customers are. Common interference sources were network switches, frequency converters and power supplies. Corrective actions to remove the interference were installation of EMC-filters, renewal of electrical devices and extra concentrator installation. The number of installed EMC-filters is an indication of the inadequate limits for electromagnetic emissions in the frequency band used for power line communication. In the previous studies electromagnetic interference came from inadequate EMC filtering and faulty installation.
Mikäli mittaus estyy jostakin syystä, eikä mittaustietoja saada mittarilta, on sähkönkulutus arvioitava ja jos myöhemmin mittaustieto on saatavilla, on kulutustiedot korjattava. Sähköverkossa on sähkölaitteita, jotka aiheuttavat häiriöitä sähköverkkoon. Sähköverkkoyhtiön huomatessa yhteyden katkenneen sähköenergiamittariin, on heidän selvitettävä mistä katko johtuu. Kun muut vaihtoehdot on suljettu pois ja ainoana vaihtoehtona on sähköverkkotiedonsiirron estyminen sähkömagneettisen häiriösignaalin seurauksena, selvitetään häiriön lähde sähköverkosta. Verkkoyhtiön on arvioitava mahdolliset korjaustoimenpiteet, jotta yhteys saadaan palautettua. Verkkopalveluehdoissa (VPE 2014) on maininta, että sähkökäyttäjän sähkölaitteet eivät saa estää sähköverkossa tapahtuvaa tiedonsiirtoa, vaikka tiedonsiirtoa hyödyntävälle taajuuskaistalle ei ole asetettu määräyksiä häiriöpäästöille.
Carunalla tehty tutkimus käsittelee sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) vaikutuksia sähköverkkotiedonsiirtoon. Tutkimuksessa selvitettiin miten häiriöt jakaantuvat sähköverkossa eri alueille ja asiakassegmenteissä. Suomen suurimmalla sähkönsiirtoyhtiöllä, Carunalla on käyttöpaikkoja useassa maakunnassa. Eniten häiriöitä oli Häme & Uusimaa -alueella, jossa sijaitsee eniten asiakkaita. Carunan suurin asiakassegmentti on kotitaloudet, joista suurin osa häiriöistä löytyi. Yleisimmät häiriölähteet olivat ATK kytkimet, taajuusmuuttajat ja teholähteet. Häiriöiden poistamiseksi korjaustoimenpiteistä yleisimpinä olivat EMC-suotimen asennus, laitteen uusiminen ja lisäkeskittimen asennus. Suuren EMC-suotimien asennusmäärän perusteella voidaan päätellä, että sähkölaitteilla ei ole ollut riittävää suojausta sähkömagneettisia häiriöitä varten taajuusalueella, jossa tiedonsiirto tapahtuu. Aiemmissa tutkimuksissa havaittiin, että häiriöt johtuivat puutteellisesta sähkömagneettisten häiriöiden suodattamisesta ja asennusvirheistä.