Asiakastyytyväisyys on tärkeä osa sähköverkkoyhtiön toimintaa. Luonnollisen mo-nopolin takia sähköverkkotoiminta aiheuttaa mielipiteitä ja keskustelua. Asiakas-tyytyväisyys on monimutkainen asia. Kun sähkön toimituksessa ei ole ongelmia niin, kuluttajat eivät kiinnitä siihen huomiota. Huomio kuitenkin kiinnittyy sähkön toimitusvarmuuteen, mikäli sähkön toimituksessa on ongelmia. Nykyään sähkön toimitusvarmuutta pidetään itsestään selvyytenä, joten pienikin sähköntoimituk-sen katkeaminen saattaa aiheuttaa närää. Myöskään diplomityön kirjoitushetkellä mediassa käyty keskustelu sähkönsiirtohintojen korotuksista ei auta rakentamaan verkkoyhtiölle parempaa imagoa. Huono asiakastyytyväisyys voi pahimmassa ta-pauksessa vaikeuttaa verkon investointihankkeita sijoituslupien muodossa, vaikka investoinnit kohdistuisivat toimitusvarmuuden parantamiseen kyseisellä alueella.
Toimitusvarmuuden parantamisen avulla saadaan sähkönjakelun keskeytyksiä vähennettyä sekä pienennettyä katkoksen kestoa. Kuten työn edellisissä aliluvuissa todettiin, keskeytyksien vähentymisen ja lyhentymisien kautta KAH-arvot pienenevät.
Toisaalta kun katkoksia on vähemmän ja ne ovat lyhyempiä, asiakastyytyväisyys
kasvaa. Innolinkin tekemästä asiakastyytyväisyystutkimuksesta selviää, että Nur-mijärven Sähkön asiakastyytyväisyys on korkealla tasolla. Vuonna 2020 tehdyn tutkimuksen mukaan sähkönjakelun häiriöt ovat vähentyneet vuoden 2019 tuloksesta sekä asiakastyytyväisyysindeksi on kohonnut. 69 % vastanneista antoi Nurmijärven Sähkölle kiitettävän arvosanan. Tutkimus koski kokonaistoimituksen asiakkaita eli asiakkaita, jotka ovat Nurmijärven Sähkön myynnin sekä siirron asiakkaita. Tä-män takia asiakastyytyväisyys on vain suuntaa antavaa. [29] Vianrajausautomaation tuomien hyötyjen kautta asiakastyytyväisyyttä voitaisiin parantaa entisestään.
KAHref,k =
AJKKJt on KJ-verkon aikajälleenkytkennöistä aiheutunut vuosienergioilla painotettu keskeytysmäärä (kpl), KAHref,k on keskeytyskustannusten vertailutaso vuodelle k (€), KAHKJt,k on KJ-verkon toteutuneet keskeytyskustannukset vuonna t
vuoden k rahanarvossa (€),
KAHSJt,k on suurjänniteverkon toteutuneet keskeytyskustannukset vuonna t vuoden k rahanarvossa (€),
KAKJodott,t on KJ-verkon odottamattomista keskeytyksistä aiheutunut vuosienergioilla painotettu keskeytysaika (h),
KAKJsuunn,t on KJ-verkon suunnitelluista keskeytyksistä aiheutunut vuosienergioilla painotettu keskeytysaika (h),
KMKJodott,t on KJ-verkon odottamattomista keskeytyksistä aiheutunut vuosienergioilla painotettu keskeytysmäärä (kpl), KMKJsuunn,t on KJ-verkon suunnitelluista keskeytyksistä aiheutunut
vuosienergioilla painotettu keskeytysmäärä (kpl), Wk on siirretyn energian määrä vuonna k (kWh),
Wt on siirretyn energian määrä vuonna t(kWh), k on vuosi 2020–2023,
t on vuosi 2012–2019,
hE on keskeytyksien KAH-arvo keskeytysajalle (€/kWh), hW on keskeytyksien KAH-arvo
keskeytymäärälle (€/kW),
hPJK on PJK:stä aiheutunut yksikköhinta keskeytysmäärälle (€/kW), hAJK on AJK:stä aiheutunut yksikköhinta keskeytysmäärälle (€/kW), PJKKJt on KJ-verkon pikajälleenkytkennöistä aiheutunut
vuosienergioilla painotettu keskeytysmäärä (kpl), Tt on tuntien lukumäärä vuonna t,
KHIk on kuluttajahintaindeksi vuonna k,
KHI2005 on kuluttajahintaindeksi vuonna 2005. [16]
3 Vianrajausautomaatio
Teknologian kehityksen ansiosta markkinoilla on yhä enemmän älylaitteita ja edulli-sempaan hintaan. Älylaitteiden ja –järjestelmien lisääntyessä sähköverkolle avautuu uusia kehitysmahdollisuuksia. Perinteisesti sähköverkkolaitteet ovat hyvin konserva-tiivisesti valittuja ja valmistettuja, jotta voidaan taata niiden pitkä toiminta-aika ja hyvä toimitusvarmuus. Jakeluverkkoihin lisätään jatkuvasti kaukokäyttöisiä erotti-mia, jotta sähkön toimitusvarmuutta voidaan parantaa. Tämän muutoksen myötä tulevaisuuden visio älykkäistä sähköverkoista on lähempänä realisoitua todeksi. Vi-sioon kuuluu idea self-healing gridistä (SHG) eli itsestään korjautuvasta verkosta, jonka ideana on, että tulevaisuudessa verkko osaa hallinnoida ja optimoida toi-mintaansa ilman ihmisen syötteitä. Näin verkko pystyisi päättelemään toimiiko se normaalissa tilanteessa vai tulisiko tehdä jonkinnäköisiä muutoksia normaalin toiminnan saavuttamiseksi. Yhtenä pääteemana on vikojen hallinnointi automaat-tisesti. Vianrajausautomaatio on osa tätä kokonaisuutta. Tulevaisuus tuo uusia haasteita esimerkiksi uusiutuvien energialähteiden lisääntymisestä, kun fossiilisia polttoaineita vaihdetaan uusiutuviin energianlähteisiin, mikä monipuolistaa jakelu-verkon energiavirtoja. Sähköautoilu lisääntyy sekä kulutusjoustoa otetaan käyttöön tasapainottamaan kulutusta ja tuotantoa. Nämä edellä mainitut haasteet vaativat sähköverkolta älykkyyttä. [30]
erottaminen Vian korjaus Sähkönjakelun
palauttaminen
Kuva 2: Esimerkkitapaus vianhoitoon kuluvasta ajasta ilman vianrajausjärjestelmää ja vianrajausjärjestelmällä. Keltaisella vianhallintaan kuluva aika ilman vianrajausau-tomaatiota ja vihreällä vianhallintaan kuluva aika käyttämällä FLIR-järjestelmää.
Vianrajausautomaatio eli FLIR tai FLISR (Fault Location, Isolation and supply Restoration) tarkoittaa verkostoautomaatiota, jonka tehtävä on hoitaa verkon häi-riötapauksia automaattisesti. Tämän automaation ensisijainen tehtävä on lyhentää vioista johtuvia sähkönjakelunkeskeytyksiä sekä auttaa käytönpäivystäjää
vikatilan-teiden hoidossa. Vuonna 2016 tehdyn selvityksen mukaan vianrajausautomaatiolla ja etenkin vianilmaisimien käytöllä on suuri kustannussäästöpotentiaali [31]. Vian-rajausautomaation hyöty perustuu vian nopeaan erottamiseen verkosta. Kuvassa2 näkyy periaatteellinen kuva vian hoitoon kuluvasta ajasta ilman vianrajausautomaa-tiota sekä vianrajausautomaatiolla. Kuten kuvasta nähdään vianrajausautomaatio nopeuttaa selvästi vianetsintää sekä erottamista, mutta lisääntynyt automaatio no-peuttaa myös sähkönjakelun palauttamista. Vianrajausautomaation vaikutukset näkyvät verkkoyhtiön keskeytystunnusluvuissa. Tunnusluvut, joihin FLIR-vaikuttaa, ovat SAIDI ja CAIDI, jotka näkyvät kaavoissa 5ja 6. SAIDI (System Average Inter-ruption Duration Index) tarkoittaa jakeluverkon keskeytysten keskimääräistä kestoa määritellyllä aikavälillä ja CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index) jakeluverkkoyhtiön kenen tahansa asiakkaan kokemaa keskimääräistä jakelunkeskey-tysaikaa tarkastelujaksolla [32]. Lisäksi vianrajausautomaatiolla voidaan kasvattaa verkon turvallisuutta niin, että turhia kokeilukytkentöjä ei suoriteta, mikäli vika pystytään paikallistamaan muiden keinojen avulla.
SAIDI = Asiakkaiden kokonaiskeskeytysaika
Asiakkaiden kokonaiskeskeytysmäärä (5) CAIDI = Asiakkaiden kokonaiskeskeytysaika
Asiakkaiden kokonaismäärä (6)
Tässä luvussa tarkastellaan vianrajausautomaation toimintaa, sen vaatimia kom-ponentteja, sekä kokemuksia että haasteita. Luvun tavoite on esitellä vianrajausau-tomaation rakennetta niin komponenttitasolla kuin toiminnan tasolla. Lisäksi luvun loppupuolella käydään lävitse vianrajausautomaation kokemuksia, jotka perustuvat Nivos Palvelut Oy:n haastatteluun.
3.1 Vianrajausautomaation toiminnan vaiheet yleisesti
Vianrajausautomaatioon kuuluu kolme vaihetta englanninkielisen lyhenteen mukaises-ti: paikannus, erottaminen ja palauttaminen. Vianrajausautomaatio alkaa toimia, kun tietyt vaatimukset ylitetään. Vian sattuessa johtolähdön katkaisija laukeaa. Laukea-misen jälkeen katkaisija yrittää PJK:ta ja AJK:ta, kuten esitelty luvussa2.3.6. Mikäli edellä mainittujen jälleenkytkentöjen jälkeen vika pysyy verkossa eli suojareleet lau-kaisevat katkaisijan uudelleen, vika määritetään pysyväksi ja vianrajausautomaatio käynnistetään.
Vianpaikannukseen voidaan käyttää useita erilaisia menetelmiä. Tässä työssä esitellään puolittaminen, vyöryttäminen sekä vikaindikoinnin hyödyntäminen edellä mainituissa tapauksissa ja kaikkien näiden hybridimenetelmä. Puolittamisen ja vyö-ryttämisen peruslähtökohta on kokeilukytkennät. Kokeilukytkentöjen avulla voidaan päätellä, missä vika sijaitsee. Puolittaminen eli niin sanotun harvan haravan tekniikka perustuu nopeaan vianpaikannukseen. Kun johtolähdöllä todetaan vika, kaukokäyt-töinen erotin avataan noin johtolähdön puolesta välistä. Näin vian sijaintia voidaan rajata puoleen alkuperäisestä. Mikäli kytketty johtolähdön osa pysyy verkossa eli johtolähdön katkaisija ei laukea uudelleen, vika sijaitsee alueessa, joka eristettiin johtolähdöstä. Puolittamista voidaan jatkaa edelleen puolittamalla vikaantunut osa
kahteen ja kokeilemalla uudelleen pysyykö johtolähdön osa verkossa. Mikäli ei pysy, vika on paikallistettu neljäsosaan alkuperäisestä johdonpituudesta. Puolittamista voidaan jatkaa niin pitkään kuin kaukokäyttöisiä erottimia löytyy johtolähdöltä.
Vyöryttäminen on samankaltainen tapa kuin puolittaminen, mutta vyöryttämises-sä verkkoa lähdetään kokeilemaan yksi erotinväli kerrallaan aloittaen vyöryttämises-sähköasemaa lähimmästä erottimesta. Vyöryttämisen avulla johtolähtöä voidaan käydä lävitse systemaattisesti, kunnes vikaantunut verkonosa löydetään. Vyöryttäminen vie vikati-lanteessa enemmän aikaa varsinkin, jos johtolähtö on laaja. Toisaalta käyttämällä vyöryttämistä, johtolähdön suojaus laukeaa vasta kun päästään vikaantuneelle erotin-välille eli vikaa vasten tehdään vain yksi kytkentä. Puolittamisen tapauksessa vikaa vastaan saatetaan tehdä useampia kytkentöjä, kun vikaa etsitään, mikä aiheuttaa rasituksia verkossa ja mahdollisesti vaarantilanteita verkonparissa työskenteleville sekä ulkopuolisille henkilöille. Toisaalta puolittaminen on tehokkaampi tapa käydä laajaa johtolähtöä, sillä sen avulla voidaan nopeasti rajata verkkoa pienempiin osiin.
FLIR-algoritmiin saadaan lisää älyä ja nopeutta käyttämällä verkossa vikain-dikaattoreita. Vikaindikaattorien avulla voidaan päätellä vian sijaintia jo ennen kokeilukytkentöjen tekemistä, jolloin säästytään kokeilukytkennöistä aiheutuvista kustannuksista. Yksinkertaisimmillaan vikaindikaattorit ilmoittavat, mikäli vikavirta kulkee sen lävitse. Jos vikaindikaattoreita on asennettu verkkoon useita, voidaan helpommin rajata viansijaintia. Kun mahdollisia vikapaikkoja on saatu suljettua pois, voidaan hyödyntää puolittamista tai vyöryttämistä lopuille todennäköisille vikapaikoille. Vianpaikannukseen voidaan tarvittaessa käyttää edelleenkin tarkem-pia menetelmiä esimerkiksi hyödyntämällä maapeiteaineistoa vikaantumisen paikan löytämiseksi. Menetelmät voivat perustua maaston analysointiin, säätietoihin, mit-taustietoihin, vikavirtaan sekä komponenttien vikaherkkyyksiin [10]. Esimerkiksi maapeiteaineiston avulla voidaan laskea todennäköisyyksiä, missä kohdassa vika sijaitsee, mikäli kyseessä on ilmalinja, joka kulkee osittain metsässä. Kun edellä mainittuja tapoja yhdistellään, voidaan yhdistelmämenetelmää kutsua hybridimene-telmäksi. [33] [34]
Vianpaikannuksen jälkeen automaatio pyrkii erottamaan vian terveestä verkos-ta niin, että mahdollisimman pieni osa verkosverkos-ta jää vikaantuneelle alueelle. Mikäli alueella ei ole tarpeeksi kaukokäyttöisiä erottimia vian erottamista varten, FLIR-algoritmi voisi ehdottaa paikallisesti ohjattavia erottimia, jotka käyttöhenkilökunnan tulee käydä avaamassa vian rajaamista varten. Ideaalisessa tilanteessa tällaisten manuaalisesti operoitavien määrä on pieni, joten suurin osa verkon topologian muu-toksista voitaisiin tehdä automaattisesti. Täten automaatio pystyisi rajaamaan vi-kaantuneen verkon pienimpään mahdolliseen kokoon samalla minimoiden asiakkaille sähkökatkosta aiheutuvaa haittaa.
Kun käyttöhenkilökunta tai automaatio on avannut kaikki tarvittavat erottimet, voidaan siirtyä viimeiseen vaiheeseen eli sähkönsyötön palauttamiseen niille osille verkkoa, jotka eivät ole vian piirissä. Sähkö palautetaan verkon terveelle osalle niin laajasti kuin vain mahdollista käyttäen varasyöttöyhteyksiä, mutta kuitenkin niin, että tarvittavat korjaustoimenpiteet voidaan suorittaa turvallisesti alusta loppuun.
Sähkönpalautuksessa otetaan huomioon tärkeät palvelut sekä kriittiset kuormat.
Sähköjen palauttamisen yhteydessä täytyy tietenkin ottaa huomioon vian korjauksen
työturvallisuus niin, että vika voidaan korjata turvallisesti. Sähköjen palautuksen kannalta on tärkeää, että verkko on rakennettu niin, että varasyöttöyhteyksiä on saa-tavilla tarpeeksi eli silmukoidusti. Kuten luvussa 2.3.5mainittiin, silmukoitu verkko on tärkeä osa toimitusvarmaa sähköverkkoa. Silmukoidun verkon normaalisti auki olevia erottimia voidaan hyödyntää varasyötön toteutuksessa vian takana olevalle verkolle johtolähdön sähköaseman suunnasta katsottuna. Varasyöttöä suunniteltaessa tulee kiinnittää huomiota johtojen teknisiin ominaisuuksiin. Yleisimmät tarkastel-tavat parametrit ovat jännitealenema, johdon alkupään kuormitus sekä suojauksen toiminta varasyöttöyhteydellä. Kun pitkiä johtolähtöjä siirretään varasyötölle, oiko-sulkuvirtojen suuruuden pienenevät. Erityisesti kaksivaiheinen oikosulku voi jäädä huomaamatta, mikäli sen suuruus ei erotu kuormituksesta johtolähtöä syöttävältä katkaisijalta katsottuna. Pahimmassa tapauksessa muuntopiiri, joka toimii varasyöt-tönä, laukeaa, jolloin vika laajenee toiselle johtolähdölle alkutilanteen yhden sijaan.
[10]