DMS- ja SCADA-järjestelmän testaaminen

Käyttöönottoprosessi alkaa projektin aloitustapaamisella, jossa vianrajausautomaa-tion järjestelmätoimittajat eli Trimble Soluvianrajausautomaa-tions Oy:n ja ABB Power Grids Finland Oy:n edustajat sekä verkkoyhtiön edustajat ovat koolla. Alkutapaamisessa keskus-tellaan käyttöönottoprosessiin liittyvistä asioista ja selkeytetään osapuolten rooleja käyttöönottoprosessin aikana. Roolien lisäksi tulee luoda alustava aikataulutus pro-jektin eri vaiheista sekä tavoitteista.

Konkreettinen vianrajausautomaation käyttöönotto alkaa Trimblen testiympä-ristön rakentamisella. Testiympäristöllä tarkoitetaan verkkotieto- ja verkon tuki-järjestelmää, jotka ovat kopiot tuotannossa käytettävistä järjestelmistä niin, että

Luotettava tieto vika-alueesta

Todennäköinen

vika-alue Vika-alue tuntematon

Kokeilukytkentä 1 Kokeilukytkentä 1

Karkea vyörytys

Tarkka vyörytys Erotuskytkentäsekvenssi

...

Kokeilukytkentä 2

Varasyöttöjen ohjaussekvenssi

Vianrajaus-sekvenssi

Kuva 23: Trimble DMS:n FLIR-sekvenssien muodostuminen. Muokattu: [34], [76].

muutoksia voidaan tehdä ilman, että tuotantojärjestelmää muutetaan. Toisinsanot-tuna testiympäristö on kyseisien järjestelmien duplikaatti. Testiympäristön avulla voidaan analysoida Trimble DMS:n toimintaa erilaisissa vikatilanteissa monella eri johtolähdöllä. Trimble tarjoaa tätä testausta varten testityökalut, joilla voidaan simuloida vikatapauksia verkossa. Testityökalut koostuvat kolmesta osiosta:

– DMS:n sisällä olevasta FLIR testi-ikkunasta, – FLIR-tarkastustyökalusta sekä

– SCADA-simulaatiosta. [76]

DMS:n FLIR testi-ikkunan tarkoitus on luoda vianerotussekvenssi ja varasyöt-tösekvenssi käyttäjän parametrien perusteella. Sekvenssillä tarkoittaa järjestettyä komentosarjaa eli tässä tapauksessa sarjaa, jossa avataan ja suljetaan erottimia se-kä ohjataan johtolähdön katkaisijaa. Testi-ikkunan parametreistä voidaan luoda erilaisia vikatilanteita, mitkä johtavat erilaisiin sekvensseihin. DMS:n tuottamia sekvenssejä voidaan tarkastella FLIR-testaustyökalulla. Tämän työkalun avulla se-kvenssejä voidaan simuloida reaaliaikaisesti askeltamalla niitä askeleen kerrallaan.

FLIR-tarkastustyökalu ohjaa simuloitua SCADA:a, minkä kautta DMS:ssä voidaan seurata verkon topologian muuttumista askel kerrallaan. Näitä edellä mainittuja työkaluja voidaan käyttää vain järjestelmän testaamiseen. [76]

Testityökalujen tärkein anti on FLIR-algoritmin ymmärtäminen ja sen toiminnan validointi tarkasteltavassa verkossa. Testityökalujen vahvuus on siinä, että SCADA-järjestelmätoimittajaa ei tarvita vielä Trimblen testityökalujen käytössä eli testauksia

voidaan suorittaa ennen kuin siirrytään käyttöönotossa seuraavaan vaiheeseen. FLIR-sekvenssien seuraamisen lisäksi olennainen tarkkailun kohde on verkon digitoinnin ehjyys verkkotietojärjestelmässä. Koska FLIR:n älykkyys perustuu viimeisimpään verkkotietoon, on tärkeä tarkastaa, että verkko toimii oikein FLIR-työkalulla. Nur-mijärven Sähköverkon tapauksessa johtolähtöjä on kohtuullinen määrä, joten ne voidaan kaikki halutessa käydä lävitse testityökaluilla erilaisissa skenaarioissa. Näin voidaan välttää todelliset FLIR:n virhetilanteet, kun järjestelmä on käyttöönotettu.

Testityökaluilla tehtäviä analysointeja on listattu alle:

– vyöhykkeiden muodostuminen,

– verkko-osien säävarmuus (myrsky-tila), – varasyöttömahdollisuudet,

– hajautetun tuotannon näkyminen, – epäselkeät vikapaikat ja

– muut havaitut kohteet.

Ensimmäisessä tarkastelussa tutkitaan vyöhykkeiden muodostumista. On tärke-ää, että kaikki mahdolliset kaukokäyttöiset erottimet saadaan FLIR:n piiriin, jotta FLIR:stä saatava hyöty voidaan maksimoida. Näin ollen FLIR-tarkastustyökalulla voidaan tarkastaa, että FLIR-algoritmi näkee kaikki mahdolliset kaukokäyttöiset erottimet. Kaukokäyttöisten erottimien lisäksi tulee tarkistaa, mitä vianrajausmene-telmää FLIR-algoritmi käyttää kullakin vyöhykkeellä eli käytetäänkö karkeaa vai tarkkaa vyörytystä. Johtolähdöstä ja menetelmästä riippuen vyörytyksen tyypistä voidaan arvioida vianrajaukseen kuluvaa aikaa.

Koska FLIR:llä on kaksi käyttötilaa niin, käyttötilojen erot ovat hyvä tietää, mi-käli niiden toimissa huomataan suuria poikkeamia tietyn johtolähdön vianrajauksen käyttäytymisessä. Myrskytilaan liittyen tulee tarkistaa, että DMS laskee verkkoraken-teiden säävarmuuden oikein. FLIR:n käyttötilojen arvioinnin avulla voidaan määrit-tää tilanteet, joissa normaalitoimintatila vaihdetaan myrsky-tilaan. Kuten mainittu luvun alkupuolella, myrsky-tila hyödyntää verkon säävarmuutta vianrajaussekvenssiä muodostettaessa. [76]

Käyttötilan toiminnan tarkastelun jälkeen voidaan analysoida varasyöttömahdol-lisuuksien muodostumista. DMS muodostaa varasyöttösekvenssin SCADA:n pyynnön perusteella. Testityökaluilla voidaan tarkastella, onko varasyöttö jakorajaerottimil-ta hyväksytty jakorajaerottimil-tai hylätty. Näiden lisäksi DMS valitsee yhden varasyöttöyhteyden, jota pidetään parhaimpana mahdollisena vaihtoehtona perustuen sähköteknisiin reu-naehtoihin. Varasyöttömahdollisuuksiin vaikuttaa oleellisesti valitut sähkötekniset reunaehdot, joista enemmän seuraavassa luvussa 6.2.2. [76]

Lisääntynyt hajautettu tuotanto sähköverkossa lisää takasyötön riskiä. Takasyöt-töriskin takia jännitteettömäksi oletettu osa saattaa ollakin jännitteinen esimerkiksi aurinkosähköjärjestelmän kautta. Tällaisissa tuotantolaitoksissa invertteri eli vaihto-suuntaaja tulisi kytkeytyä irti verkosta, mikäli jakeluverkosta katoaa sähköt. Vaikka

laitteissa on edellä mainittu ominaisuus, sen epätoiminta voi aiheuttaa takasyötön jakelumuuntamolle, mikä aiheuttaa työturvallisuus riskin jakeluverkon viankorjaajille.

[78] [79] Työturvallisuuden kannalta takasyötön mahdollisuudesta ilmoitetaan jakelu-muuntamoilla kylttien avulla. Trimble DMS korostaa myös sähköntuotantolaitokset Vikaantunut lähtö -ikkunassa ja tätä kautta voidaan muistuttaa takasyöttövaarasta, mikäli sellainen osuu vikaantuneelle alueelle. Testityökalujen yhteydessä voidaan tarkistaa, miten kaikki tarvittavat tuotantolaitokset näkyvät DMS:ssä ja että ne näkyvät halutulla tavalla. [76]

Trimblen testityökaluilla voidaan simuloida erilaisia vikoja perustuen oikosul-kuvirran tai -reaktanssin suuruuteen. Vikavirran perusteella lasketaan vikapaikan etäisyys sähköasemasta, kun tiedetään, mitä johtimia kyseisessä johtolähdössä on käytetty. Johtolähdöt voidaan analysoida monella eri vikavirran suuruudella, minkä avulla voidaan selvittää, onko verkossa paljon epäselviä vikapaikkoja. Epäselvissä tapauksissa vikapaikka voi olla monessa kohtaa esimerkiksi johtolähdön haaroissa.

Tästä syystä on hyvä tietää, miten DMS muodostaa vianrajaussekvenssit kyseisille tapauksille. Samalla voidaan tarkastella, miten vianilmaisimia voitaisiin hyödyntää kyseisissä kohteissa, jotta vianrajaus olisi nopeampaa ja luotettavampaa. [76]

Testityökaluja käytettäessä eteen saattaa tulla tilanteita, joissa DMS:n toiminta on normaalista poikkeavaa. Tällaisissa tilanteissa on tärkeää tarkistaa, miten verkko on dokumentoitu siltä osin sekä arvioida, miksi kyseinen ongelma on syntynyt. Kun testityökaluja käytetään riittävästi käyttöönoton alkuvaiheessa, voidaan vähentää käyttöönoton jälkeisiä ongelmia. Kun DMS:n toiminnallisuudesta on saatu riittävä käsitys, voidaan käyttöönottoprosessia jatkaa SCADA-järjestelmän osalta.

MicroSCADA:n FLIR-toiminnallisuuden testaaminen voidaan toteuttaa myös tes-tiympäristössä. Testaamista varten testiympäristöön luodaan kopio tuotantokäytössä olevasta MicroSCADA:sta sekä DMS:stä, jotta koko järjestelmän toiminnallisuutta voidaan tarkastella. Testiympäristössä kaikki MicroSCADA:n datapisteet ovat simu-laatiotilassa, jolloin esimerkiksi katkaisijoiden tilaa voidaan muuttaa virtuaalisesti.

[80]

MicroSCADA:n testaamisen päätavoite on selvittää, että komponenttien väliset linkitykset toimivat niin kuin ne ovat suunniteltu. Linkityksellä tarkoitetaan sitä, että kun Trimble DMS luo erotussekvenssin niin, MicroSCADA osaa linkittää sekvenssissä olevat kohteet SCADA:n kohteisiin ja siitä eteenpäin. Myös yleisten virhetilanteiden selvittäminen kuuluu päätavoitteisiin. [80]