kehittäminen
Juho Turunen
Sähkötekniikan korkeakoulu
Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 30.7.2021.
Työn valvoja
Prof. Matti Lehtonen
Työn ohjaaja
DI Ville Kähönen
Tekijä Juho Turunen
Työn nimi Jakeluverkon kunnossapitoperusteiden kehittäminen Koulutusohjelma Automation and electrical engineering
Pääaine Electrical power and energy engineering Pääaineen koodi ELEC3024 Työn valvoja Prof. Matti Lehtonen
Työn ohjaaja DI Ville Kähönen
Päivämäärä 30.7.2021 Sivumäärä 47+3 Kieli Suomi
Tiivistelmä
Sähkönsiirtojärjestelmässä jakeluverkon tehtävänä on siirtää sähköä kantaverkosta, voimalaitoksilta ja verkkoon liittyneiltä pientuottajilta loppukäyttäjille. Vantaan Energia Sähköverkot Oy toimii jakeluverkko-operaattorina Vantaan kaupungin alu- eella, vastaten laadukkaasta sähkönjakelusta asiakkailleen. Luotettavan sähköverkon toiminnan ja edullisten operointikustannusten kannalta verkon kunnossapidolla on ratkaiseva rooli verkko-omaisuuden hallinnassa.
Nykyisin jakeluverkon kunnossapito perustuu kiinteiden aikavälien mukaan suo- ritettaviin määräaikaistarkastuksiin, joiden suorittaminen on myös osittain viran- omaisten sääntelemää ja valvomaa. Oman toiminnan kustannustehokkuuden paran- taminen ja kiristyvät valvontamallin sähköverkkoyhtiöiden tuotolle asettamat rajat kannustavat optimoimaan omia prosesseja ja toteuttamaan kunnossapitoa entistä tehokkaammin. Myös kunnonseurantateknologian kehittyminen ja muuttuminen edullisemmaksi avaa uusia mahdollisuuksia kunnossapidon toteuttamiselle.
Tässä työssä tutkitaan mahdollisuuksia kunnossapitoprosessin kehittämiseen hyö- dyntämällä komponenttien kuntohavaintoja ja jatkuvatoimista seurantaa, ja näin saavutettavia hyötyjä verkon luotettavuudessa ja kunnossapidon kustannuksissa.
Sähköverkon turvallisuuden ollessa kuitenkin tarkkaan säänneltyä ja tarkemman vikatapauksista kertovan datan puuttuessa ei työn perusteella nykytilanteessa kuiten- kaan ole kannattavaa luopua aikataulutetusta mallista. Työssä käsitellään kuitenkin nykymallin kehityskohteita ja huomioidaan reaaliaikaisen kunnonseurannan tar- peita, jotta tekniikan käyttöönottoon osattaisiin varautua jo ennalta, esimerkiksi oikeanlaista dataa keräämällä.
Avainsanat jakeluverkko, kunnossapito, kaupunkiverkkoyhtiö, kunnonhallinta
Author Juho Turunen
Title Development of maintenance principles of power distribution network Degree programme Automation and electrical engineering
Major Electrical power and energy engineering Code of major ELEC3024 Supervisor Prof. Matti Lehtonen
Advisor MSc Ville Kähönen
Date 30.7.2021 Number of pages 47+3 Language Finnish
Abstract
The role of the electricity distribution network is to transmit electricity from the main grid, power plants, and distributed generation locations to electricity consumers.
Vantaan Energia Sähköverkot Oy is a distribution network operator operating in the region of the city of Vantaa. It is also responsible for the quality of electricity transmission for its customers. The maintenance of the electricity network has a great role in achieving low costs and reliable operating conditions.
The current maintenance strategy of the distribution network is based on timed inspections and maintenance tasks. These inspections are also partly regulated and supervised by the authorities. The desire to improve maintenance and tight- ening regulation of operating costs are putting pressure on the optimization of network maintenance. Also, the improvements of the available technology and lower component prices are opening new possibilities for network maintenance.
In this thesis, the possibilities for real-time monitoring for the distribution net- work components are analyzed and the possibilities to utilize this data in network maintenance is examined. But since there are strict regulations for network safety and the lack of representative fault data, no new methods for maintenance were found to be used in the current situation. Some improvements for the current maintenance strategy are still proposed to improve the maintenance process and make the transfer to new strategies easier in the future.
Keywords distribution network, maintenance, condition management
Esipuhe
Haluan kiittää Vantaan Energia Sähköverkot Oy:tä kiinnostavan diplomityön aiheen tarjoamisesta.
Lisäksi haluan kiittää Matti Lehtosta työhön liittyvästä opastuksesta ja hyvistä neuvoista ja Ville Kähöstä hyvästä työn ohjauksesta ja auttavista kommenteista työhön liittyen. Kiitokset myös muille työn tekemisessä avustaneille Vantaan Energia Sähköverkkojen työntekijöille ja läheisilleni kannustuksesta ja tuesta opintojeni aikana.
Otaniemi, 30.7.2021
Juho T. T. Turunen
Sisällys
Tiivistelmä 3
Tiivistelmä (englanniksi) 4
Esipuhe 5
Sisällys 6
Lyhenteet 8
1 Johdanto 9
2 Jakeluverkko 11
2.1 Rakenne ja toiminta . . . 11
2.2 Sähköturvallisuus ja lainsäädäntö . . . 12
2.3 Valvontamalli . . . 13
2.4 Jakeluverkon komponentit . . . 15
3 Kunnossapidon suunnittelu 18 3.1 Kunnonhallintamenetelmiä . . . 18
3.1.1 Korjaava kunnossapito . . . 18
3.1.2 Aikataulutettu kunnossapito . . . 19
3.1.3 Kuntoperustainen kunnossapito . . . 19
3.1.4 Luotettavuusperustainen kunnossapito . . . 19
3.1.5 Riskiperustainen kunnossapito . . . 20
3.2 Kuntotietojen kerääminen . . . 20
3.3 Laitteistojen vikaantuminen . . . 20
3.4 Kuntoindeksi . . . 21
3.5 Kunnonhallinta jakeluverkkoyhtiöissä . . . 22
3.6 Uusia kunnonhallintatekniikoita . . . 23
3.6.1 IoT, muuntamoautomaatio ja reaaliaikainen seuranta . . . 23
3.6.2 Avoimen datan hyödyntäminen . . . 25
4 VES:n Kunnonhallinnan nykytila 27 4.1 Kunnossapidon järjestäminen . . . 27
4.2 Jakeluverkon kunnossapitoprosessi. . . 27
4.3 Verkon viat . . . 29
4.4 Tarpeet . . . 30
5 Kunnonhallintadata 32 5.1 Tiedon kerääminen . . . 32
5.2 Kunnossapitotiedon luokittelu . . . 32
5.3 Kunnossapitotiedon esittäminen NIS-järjestelmässä . . . 33
5.4 Kunnossapitotiedon laatu . . . 33
6 Kunnossapitomallin laatiminen 35 6.1 Erilaisten kunnossapitostrategioiden mahdollisuudet . . . 35 6.1.1 Korjaava kunnossapito . . . 35 6.1.2 Ennakoiva kunnossapito . . . 35 6.2 Uusien kunnossapitostrategioiden hyödyntämismahdollisuudet . . . . 37 6.3 Riskiperustaisen kunnossapidon kustannukset . . . 37 6.4 Kunnossapitodatan hallinnan jatkokehitys . . . 39 6.5 Kunnossapidon tulevaisuudennäkymiä . . . 41
7 Nykymallin kehityskohteet 42
8 Yhteenveto 44
Lähteet 45
A Kunnossapito-ohjelman huoltovälit 48
B SF6 kojeistollisen puistomuuntamon huoltokohteet 49
Lyhenteet
IoT Internet of things, Esineiden internet KAH Keskeytyksen aiheuttama haitta KJ Keskijännite (20 kV)
LoRa Low-power wide-area network
NIS Network Information System, Verkkotietojärjestelmä PJ Pienjännite (0,4 kV)
SJ Suurjännite (110 kV)
UTG Utility To Go, Mobiili verkkotietojen katselu- ja päivityspalvelu VES Vantaan Energia Sähköverkot Oy
1 Johdanto
Sähkönjakelusta Suomessa vastaavat valtakunnallinen kantaverkkoyhtiö ja alueel- liset jakeluverkkoyhtiöt, jotka toimittavat sähkön loppukäyttäjille. Jakeluverkko- operaattorina Vantaan kaupungin alueella toimii Vantaan Energia Sähköverkot Oy, jolle tämä työ on toteutettu. Sekä kantaverkkoyhtiöllä että alueellisilla jakelu- verkkoyhtiöillä on toiminnassaan monopoliasema, minkä vuoksi niiden toiminta on säänneltyä. Tämä sääntely kannustaa erilliset toimijat optimoimaan omaa toimin- taansa ja pyrkimään mahdollisimman kustannustehokkaaseen verkon suunnitteluun ja ylläpitoon.
Osana tätä kustannustehokkuuteen pyrkimystä on verkon kunnossapidon suunnit- telu. Jakeluverkkoyhtiöissä verkon kunnossapito tulee suunnitella siten, että verkon kunto saadaan pidettyä hyvänä ja häiriöiden määrä mahdollisimman pienenä, ja samalla on pystyttävä toimimaan kustannustehokkaasti. Kustannustehokkuutta mi- tataan erillisellä energiaviraston laatimalla valvontamallilla, joka lopulta asettaa rajat toiminnan kustannuksille ja häiriöiden määrälle. [1]
Jakeluverkon kunnossapito on perinteisesti toteutettu aikataulutetusti, sillä jake- luverkosta ei ole kerätty reaaliaikaista kunnossapitodataa, jota olisi voinut käyttää pohjana kunnossapidon suunnittelulle [2]. Kunnossapidon aikataulutus onkin perus- tunut enemmän vanhoihin kokemuksiin ja suosituksiin, eikä sen kannattavuutta tai määrää ole erityisesti suunniteltu. Käytännön kunnossapitotyössä eniten resursse- ja vaati muuntamoiden ja jakokaappien määrävälein suoritettavat tarkastukset ja huollot.
Erilaisia kunnossapidon strategioita ja malleja on tutkittu erityisesti teollisuudes- sa, jossa ympäristö on paljon sähköverkkotoimintaa kontrolloidumpi ja datan keräämi- nen helpompaa. Sähköverkkojen osalta kunnossapitoa on kehitetty taas selkeämmissä kokonaisuuksissa, kuten voimalaitoksissa, sähköasemilla ja kantaverkkotasolla, mutta tutkimusta pitkälle kaapeloidun jakeluverkon optimaalisesta kunnossapidosta ei ole juuri tehty [3].
Tämän työn tavoitteena onkin kehittää Vantaan Energia Sähköverkkojen aikatau- lutukseen perustuvaa jakeluverkon kunnossapidon suunnitelmaa ja arvioida, olisiko kunnossapito mahdollista toteuttaa tehokkaammin jollain toisella toimintamallilla, kuitenkin täyttäen verkon luotettavuuteen ja sähköturvallisuuteen liittyvät vaatimuk- set. Kunnossapidon kehittäminen ja tehostaminen on tärkeää myös uuden, parhaillaan eduskunnassa valmisteilla olevan, valvontamallin asettaessa entistä tiukempia rajoit- teita kustannuksille. Lisäksi työssä on tarkoituksena parantaa kunnossapitodatan varastointia ja raportointia, jotta kunnossapidon yhteydessä kerättävästä datasta saataisiin maksimaalinen hyöty ja jotta sen hyödyntäminen tulevaisuudessa olisi helpompaa.
Työn alkuosassa käydään ensiksi läpi jakeluverkon toimintaa yleisellä tasolla ja kerrotaan sähkönjakelun toimintaympäristöstä yleisesti sähköturvallisuuden ja val- vontamallin kannalta. Tämän jälkeen käsitellään erilaisia kunnossapitomenetelmiä ja niiden piirteitä, minkä jälkeen näitä tietoja sovelletaan varsinaisessa kunnossapidon kehittämisprosessissa. Luvussa neljä käydään läpi Vantaan Energia Sähköverkkojen kunnossapidon nykytoteutus ja pohditaan mitä kehittämiskohteita siinä olisi. Seuraa-
vassa luvussa käydään vielä tarkemmin läpi kunnossapitodatan käsittelyä ja puutteita kunnossapidon kehittämistä ajatellen. Luvussa kuusi verrataan aiemmin käsitelty- jä malleja ja nykytoimintaa kerättävään dataan ja sen antamiin mahdollisuuksiin, näin saadaan selville, miten eri malleja olisi mahdollista hyödyntää kunnossapitotoi- minnassa, ja mitä vaatimuksia nämä mallit asettavat toiminnalle. Tämän jälkeen seuraavassa luvussa käydään vielä läpi, miten kunnossapitoa ja datankeruuta olisi mahdollista kehittää, jotta voitaisiin varautua ennalta tulevaisuuden mahdollisuuksiin kunnossapidon kehittämisessä.
2 Jakeluverkko
2.1 Rakenne ja toiminta
Suomessa sähkönsiirto on jaettu valtakunnalliseen kantaverkkoon, suurjännitteisiin jakeluverkkoihin ja alueellisiin jakeluverkkoihin. Näistä kantaverkko toimii sähkön- siirron runkoverkkona ja yhdistää Suomen sähköjärjestelmän osaksi pohjoismaista sähköjärjestelmää. Kantaverkon operoinnista ja sähköjärjestelmän tehotasapainon valvonnasta vastaa Fingrid Oyj, jonka omistajina toimivat Suomen valtio ja eläkeyh- tiöt. Kantaverkon verkkokartta on esitetty kuvassa 1. Alueelliset jakeluverkot taas liittyvät kantaverkkoon ja vastaavat sähkönjakelusta loppukäyttäjille. [4]
Kuva 1: Fingrid Oyj:n kantaverkko [5]
Suurjännitteisiä jakeluverkonhaltijoita on suomessa noin 10 ja alueellisia jakelu- verkkoyhtiöitä yhteensä noin 80 [6]. Alueellisesta sähkönjakelusta Vantaalla vastaa Vantaan Energia Sähköverkot Oy (myöhemmin VES), josta omistaa emoyhtiö Van- taan Energia Oy:n kautta Vantaan kaupunki 60 % ja Helsingin kaupunki 40 %.
VES:n jakelualue kattaa Vantaan kaupungin alueen ja lisäksi Helsinki-Vantaan len- tokentän. VES:n 110 kV suurjänniteverkon kartta ja jakelualue on esitetty kuvassa 2.
Jakeluverkko koostuu 110 kV suurjänniteverkosta, joka siis VES:n osalta on esitetty kuvassa2, 20 kV keskijänniteverkosta ja 0,4 kV pienjänniteverkosta. Tavalliset pienkuluttajat liittyvät 0,4 kV pienjänniteverkkoon, mutta isommat yritysasiakkaat ja tuotantolaitokset liittyvät suoraan 20 kV keskijänniteverkkoon. Suuritehoisimmat asiakkaat voivat liittyä myös suoraan 110 kV suurjänniteverkkoon.
Jännitteen muuntaminen 110 kV:sta 20 kV:iin tapahtuu sähköasemilla, minkä jäl- keen sähkö siirretään keskijänniteverkossa jakelumuuntamolle, missä se muunnetaan 0,4 kV:iin. Tässä työssä keskitytään jakeluverkon keski- ja pienjännitepuolen kunnos- sapitoon eli suurjänniteverkon ja sähköasemien kunnossapito jätetään huomiotta.
Kuva 2: Vantaan Energia Sähköverkkojen suurjänniteverkko ja jakelualue [7]
2.2 Sähköturvallisuus ja lainsäädäntö
Sähköverkkotoiminta on hyvin säänneltyä ja alan toimijoille onkin asetettu erilaisia säädöksiä, joita toiminnassa tulee noudattaa. Näiden sääntelyiden tarkoituksena on sekä turvata sähköverkon turvallisuus ulkopuolisille ja verkon parissa työskenteleville että taata häiriötön sähkönjakelu.
Sähköturvallisuuslaki määrittää, että sähkön tuotantoon, siirtoon, jakeluun tai käyttöön tarkoitettu laite tai laitteisto ei saa aiheuttaa kenellekään hengen, terveyden tai omaisuuden vaaraa. Lisäksi laki kieltää sähköisen tai sähkömagneettisen kohtuut- toman häiriön aiheuttamisen. Laki myös määrittää, että luokan 3 sähkölaitteille eli jakelu-, siirto- ja muille vastaaville sähköverkoille on laadittava kunnossapito-ohjelma ja ohjelmaa laadittaessa tulee ottaa huomioon käyttöympäristön aiheuttamat tarpeet.
[8]
Sähköturvallisuuslaki myös määrää, että luokan 3 sähkölaitteille on suoritettava määräaikaistarkastus viiden vuoden välein. Tarkastus on suoritettava riittävässä laajuudessa pistokokein tai muulla soveltuvalla tavalla. Tarkastuksessa varmistetaan, että laitteiston käyttö on turvallista ja kunnossapito-ohjelman mukaiset toimenpiteet on suoritettu. Lisäksi käyttö ja hoitotoimintaan tarvittavien välineiden, piirustusten ja kaavioiden saatavuus ja ajantasaisuus on tarkistettava. [8] VES:llä tämä vaatimus täytetään vuosittain ulkopuolisen tarkastajan suorittamilla määräaikaistarkastuksilla.
Sähköturvallisuuslaki asettaa myös vaatimuksia sähkötöiden tekijöiden ja johtajien pätevyyksille. Laissa myös kerrotaan puitteet mahdollisten haittojen ja vahingonkor- vausten neuvottelulle. Lakia ei kuitenkaan sovelleta sähköntoimituksen keskeytymisen tai virheen tapauksessa, sillä näissä tapauksissa sovelletaan sähkömarkkinalakia. [8]
Sähkömarkkinalain tarkoituksena on: "varmistaa edellytykset tehokkaasti, var- masti ja ympäristön kannalta kestävästi toimiville kansallisille ja alueellisille sähkö- markkinoille sekä Euroopan unionin sähkön sisämarkkinoille siten, että hyvä sähkön toimitusvarmuus, kilpailukykyinen sähkön hinta ja kohtuulliset palveluperiaatteet voi- daan turvata loppukäyttäjille"[9]. Verkkoyhtiön kannalta sähkömarkkinalaki asettaa siis vaatimukset sähkön toimitusvarmuudelle, hinnoittelulle ja syrjimättömyydelle.
Verkon kunnossapidolla on ratkaiseva vaikutus sekä lainsäädännön edellyttä- mälle toimitusvarmuudelle, että sähkönsiirron hinnoittelulle, ja näin kunnossapitoa suunnitellessa tulee huomioida sekä vaikutus verkon luotettavuuteen että toiminnan kustannuksiin. Sähkömarkkinalainsäädäntö asettaa myös vaatimuksen jakeluverkon- haltijoille laatia kehittämissuunnitelma, joka sisältää toimenpiteet edellä esitettyjen vaatimusten täyttämiseen ja ylläpitämiseen. Tätä suunnitelmaa tulee lisäksi päivittää kahden vuoden välein ja päivitetty suunnitelma tulee toimittaa energiavirastolle arvioitavaksi. [9]
Toimitusvarmuuden osalta lakia on kiristetty vuonna 2013 siten, että jakeluverk- koa on rakennettava ja ylläpidettävä siten että asemakaava-alueella sähkönjakelussa ei saa olla yli kuusi tuntia kestäviä keskeytyksiä, eikä asemakaava-alueen ulkopuolella yli 36 tunnin keskeytyksiä [9]. VES:n osalta tämä on johtanut verkon kaapeloinnin lisää- miseen ja tätä kautta kunnossapidon keskittymiseen entistä enemmän kaapeloituun verkkoon.
2.3 Valvontamalli
Suomessa jakeluverkkoyhtiöillä on paikallinen monopoli ja toiminta edellyttää Ener- giaviraston myöntämää sähköverkkolupaa [9]. Energiavirasto myös valvoo sähkö- verkkotoimintaa harjoittavien yhtiöiden hinnoittelun kohtuullisuutta ja sallittua tuottoa neljäksi vuodeksi kerrallaan asetettavilla valvontamenetelmillä. Kokonai- suudessaan valvontamalli koostuu useista eri menetelmistä ja sen perusrakenne on esitetty kuvassa 3. [10]
Valvontamenetelmien kokonaisuuden ymmärtäminen ei ole välttämätöntä kunnos- sapidon suunnittelemiseksi, eikä tässä työssä käydäkään mallia seikkaperäisesti läpi.
Mallista on kuitenkin tärkeää ymmärtää ne kohdat, jotka vaikuttavat kunnossapidon suunnitteluun ja sitä kautta saavutettaviin hyötyihin valvontamallia ajatellen.
Ensimmäinen valvontamallin osa-alue kuvassa 3, johon kunnossapidolla voidaan vaikuttaa, on sähköverkon oikaistu nykykäyttöarvo. Sähköverkon oikaistua nyky- käyttöarvoa laskettaessa huomioidaan verkkokomponenttien pitoajat ja keski-iät, ja näin saadaan laskettua verkolle arvo, mitä käytetään osatekijänä laskettaessa sallittua tuottoa. Suurempi verkonarvo sallii verkkoyhtiöille suuremman tuoton ja näin kannustaa verkkoyhtiöitä huolehtimaan verkko-omaisuudestaan saneeraamalla verkkokomponentteja uusiin. [10] Kunnossapidon kannalta tämä taas tarkoittaa, että komponentin korjaamisesta tai huoltamisesta ei saavuteta hyötyä valvontamallia
Kuva 3: Valvontajaksojen 2016 – 2019 ja 2020 - 2023 valvontamenetelmät [10]
ajatellen, mutta komponentin vaihtaminen uuteen nostaa sallittua tuottoa.
Kunnossapidolla on vaikutusta myös valvontamallissa määriteltyihin kannusti- miin. Laatukannustin kannustaa verkkoyhtiötä kehittämään sähkönsiirron ja -jakelun laatua, ja tähän kannustimeen on mahdollista vaikuttaa varmistamalla kunnossapi- don avulla, että verkko on vaaditussa toimintakunnossa. Tehostamiskannustin taas vaikuttaa kunnossapitoon käänteisesti: kannustamalla yhtiötä toimimaan mahdolli- simman kustannustehokkaasti suhteessa saatuihin tuotoksiin, saavuttaa verkkoyhtiö sitä paremman tuloksen mitä pienemmillä kustannuksilla ja toimilla verkko saadaan pidettyä riittävässä kunnossa. Myös toimitusvarmuuskriteereihin yltäminen kunnos- sapidetyn sähköverkon avulla parantaa valvontamallin toimitusvarmuuskannustinta.
[10]
Sähkön siirtohintojen kohtuullisuuden valvomiseksi luotu valvontamalli on he- rättänyt kuluneen vuoden aikana paljon julkista keskustelua ja kritiikkiä, mikä on johtanut sähkömarkkinalain muutosesitykseen, joka ei tosin ole vielä työtä kirjoit- taessa tullut voimaan [11]. Muutosesityksessä sähkönsiirron sallittua tuottoa tullaan leikkaamaan, mutta mallin lopulliset vaikutukset nähdään kuitenkin vasta, kun ener- giavirasto julkaisee päivitetyn valvontamallin uuden sähkömarkkinalain pohjalta.
Vaikka uuden valvontamallin yksityiskohdat eivät olekaan vielä selvillä, tulee se vai- kuttamaan kuluttajille sähkön hintaa laskevasti ja sitä kautta sähköyhtiöiden tuottoa pienentäen. Näin sähköyhtiöiden on tulevaisuudessa pyrittävä entistä kustannuste- hokkaampaan toimintaan, mikä tarkoittaa myös kunnossapito-, verkon saneeraus- ja investointipäätösten tarkempaa läpikäyntiä ja säästöjen hakemista.
2.4 Jakeluverkon komponentit
Sähkönjakeluverkko koostuu useammista peruskomponenteista, joista osalle suorite- taan säännönmukaista huoltoa. Jakeluverkon rungon muodostaa 20 kV tasolla toimiva keskijänniteverkko. [12] Perinteisesti keskijänniteverkko on koostunut pääsääntöises- ti ilmajohdoista, mutta kiristyneet toimitusvarmuusvaatimukset ovat kannustaneet jakeluverkkoyhtiöitä kaapeloimaan KJ-verkkoaan, ja Vantaalla keskijänniteverkko onkin lähes kokonaan kaapeloitu, kuten kuvassa4 on esitetty. Ilmajohtoverkko on merkitty kuvassa sinisellä värillä, maakaapeleiden ollessa vihreitä.
Kuva 4: VES:n KJ-verkko
Etenkin taajamissa KJ-verkko on useimmiten toteutettu silmukkarakenteisena, eli yksittäisen vian sattuessa sähköt saadaan palautettua nopeasti kytkentöjä tekemällä, sillä varsinkin kaupunkimaisessa ympäristössä rikkoontuneen kaapeloidun verkon
korjaaminen voi olla hidasta. Normaalitilanteessa verkkoa kuitenkin operoidaan sä- teittäisenä ja haja-asutusalueella verkon varayhteyksien määrä voi olla huomattavasti alhaisempi. [12] Normaalisti KJ-verkon kaapeleille ja johdoille ei tehdä säännön- mukaisia huoltotoimenpiteitä, lukuun ottamatta ilmajohtojen rakenteen eheyden, pylväiden lahoisuuden ja reuna-alueen puuston tarkastuksia [13].
Jakelumuuntamot pudottavat jännitteen KJ-verkon 20 kV:sta PJ-verkon 0,4 kV:tiin. Jakelumuuntamo koostuu itse muuntajasta, sen KJ- ja PJ-keskuksista, oheislaitteista ja mahdollisesta muuntamoautomaatiolaitteistosta. Nämä muuntamot ovat myös yksi jakeluverkon tärkeimmistä huoltokohteista ja riippuen muuntamon tyypistä ja rakenteesta, ne tarvitsevat erilaista huoltoa. Jakelumuuntamo voi olla esimerkiksi sijoitettuna suoraan kiinteistön yhteyteen, ilmajohtoverkossa pylvääseen tai nykyisin useimmiten erilliseen omaan koppiinsa, kuten kuvassa 5. [12] VES:lla on jakeluverkossaan useita erityyppisiä muuntamoita ja muuntamoita yhteensä on noin 1300 kappaletta. [14].
Kuva 5: Peltirakenteinen ulkoa hoidettava puistomuuntamo
Jakelumuuntamolta lähtee säteittäinen PJ-verkko, joka siirtää sähkön pienasiak- kaille. Tämäkin verkko voi olla toteutettu joko ilma- tai maakaapelina. Verkon säteittäisen rakenteen vuoksi verkkoon tulleen vian korjaaminen edellyttää useim- miten verkon korjaamista, sillä korjaavien kytkentöjen tekeminen ei useinkaan ole mahdollista. Verkkoyhtiön verkko päättyy useimmiten asiakkaan tiloissa olevalle sähkömittarille, jotka nykyisin ovat käytännössä aina etäluettavia. PJ-verkko tai sähkömittarit eivät myöskään yleensä tarvitse erityistä säännöllistä kunnossapitoa, vaan huoltotoiminta rajoittuu rikkinäisten kaapeleiden korjaamiseen ja mittareiden
vaihtamiseen [13].
Muuntamoiden ja siirtojohtojen lisäksi jakeluverkkoon kuuluu myös jakokaap- peja, joita VES:lla on verkossaan yli neljätuhatta [14]. Näitä kaappeja käytetään verkon haaroittamiseen, kun jännitetasoa ei tarvitse muuttaa. Tekniikaltaan ne ovat yksinkertaisia, sisältäen useimmiten vain sulakkeita. Jakokaappien merkitys verkon sähköturvallisuudelle on kuitenkin suuri, ja nämä kuuluvatkin osaksi verkon säännöl- lisesti tarkastettavia komponentteja, esimerkiksi rikkoontuneen kosketussuojauksen tai hankautuneiden kaapeleiden varalle. Kuvassa 6 on esitetty VES:n jakokaappi, joka on lisäksi teipattu Finnish Nightmares –kuvituksella sotkemisen ehkäisemi- seksi. Jakokaappien teippaus –kokeilulla saatiin jakokaappien sotkemista hieman vähennettyä, mutta tarkastusten aikataulutukseen tämä ei vaikuta [15].
Kuva 6: VES:n jakokaappi teipattuna Finnish Nightmares –kuvituksella [15]
3 Kunnossapidon suunnittelu
Kunnossapidosta huolehtiminen on tärkeä osa laitteiston toiminnan varmistamista riippumatta sovelluksen kohteesta. Liian vähäinen kunnossapito voi johtaa kalliisiin häiriöihin ja vikaantumisiin, kun taas liiallinen kunnossapito tulee huomattavan kal- liiksi. [16] Optimaalista onkin löytää kunnossapidon määrään ja kohteisiin tasapaino, jolla saavutetaan haluttu tulos ja samalla minimoidaan kunnossapidosta aiheutuvat kulut. Seuraavassa kappaleessa tullaan käymään läpi eri kunnossapidon menetelmiä ja niiden soveltumista jakeluverkon tarpeisiin.
3.1 Kunnonhallintamenetelmiä
Erilaisia kunnonhallinnan menetelmiä ja niiden luokittelutapoja on lukuisia. Yksi tapa luokitella strategioita on jakaa ne kahteen luokkaan: korjaaviin ja ehkäiseviin strategioihin [17]. Korjaavassa kunnossapidossa keskitytään korjaamaan jo synty- neet viat, kun taas ennalta ehkäisevässä kunnossapidossa yritetään aktiivisesti estää vikojen syntyminen erilaisilla huolto ja kunnossapitotoimenpiteillä [18]. Muita merki- tykseltään hyvin lähelle vastaavia luokittelutapoja on esimerkiksi jako suunniteltuihin ja suunnittelemattomiin [19] tai proaktiivisiin ja reaktiivisiin huoltotoimiin [20].
Ennalta ehkäisevä kunnossapito on edelleen mahdollista jakaa useampaan alaka- tegoriaan, jotka kuvaavat tarkemmin kunnossapidon toimintaa. Seuraavissa kappa- leissa käydään tarkemmin läpi eri strategioiden piirteitä ja vaatimuksia. Strategioiden jaottelu on myös esitetty kuvassa7.
Kunnossapito
Korjaava
kunnossapito Ehkäisevä
kunnossapito
Aikataulutettu
kunnossapito Kuntoperustainen kunnossapito
Luotettavuus- perustainen kunnossapito
Riskiperustainen kunnossapito
Käyttöperustainen kunnossapito Aikaperustainen
kunnossapito
Kuva 7: Kunnossapitomenetelmien jaottelu
3.1.1 Korjaava kunnossapito
Korjaava kunnossapito on strategioista yksinkertaisin ja se tarkoittaa suunnitelmaa, missä laite korjataan vasta sen vikaannuttua [18]. Näin toimittaessa ei synny erityisiä
aloituskustannuksia eikä vaatimuksia suunnittelulle tai datankeruulle. Korjaava kunnossapito voi kuitenkin johtaa pitkiin vikojen kestoihin ja näin se soveltuukin vain kohteisiin, joissa vikoja tapahtuu harvakseltaan ja vikaantumisesta ei aiheudu suuria kustannuksia tai turvallisuusriskejä. [20]
3.1.2 Aikataulutettu kunnossapito
Aikataulutetussa kunnossapidossa kohteelle suoritetaan tietyt kunnossapitotoimenpi- teet jonkin ennalta määritetyn mittarin perusteella [18]. Aikataulutettu kunnossa- pito voidaan edelleen jakaa aikaperustaiseen ja käyttöperustaiseen kunnossapitoon [20]. Aikaperustainen kunnossapito voi esimerkiksi tarkoittaa laitteelle suoritettavaa vuosittaista huoltoa, kun taas käyttöperustaisessa kunnossapidossa laitteelle suorite- taan kunnossapitotoimia esimerkiksi sen käyttötuntien mukaan. Käyttöperustaista kunnossapitoa voidaankin hyödyntää esimerkiksi varavoimakoneita huollettaessa.
Huonona puolena aikataulutettu kunnossapito ei huomioi laitteiston todellista huollon tarvetta, vaan huolto suoritetaan vain jonkin ennalta määrätyn mittarin perusteella. Aikataulutetussa kunnossapidossa onkin lähtökohtana, että laitteiston vikaantuminen on ennakoitavissa, esimerkiksi aikaisemmin kerätyn vikaantumisdatan avulla. Ongelmana aikataulutukselle voi kuitenkin olla liian vähäinen vikaantumisda- ta, mikä voi heikentää data-analyysin tarkkuutta, ja näin vaikeuttaa optimaalisen huoltovälin arviointia. [21]
3.1.3 Kuntoperustainen kunnossapito
Kuntoperustainen kunnossapito on ennalta ehkäisevää kunnossapitoa, jossa laitteis- ton huollon tarve ja aikataulutus voidaan määrittää esimerkiksi kunnonvalvonnan, kuntotarkastusten tai -testausten avulla. Laitteiston kunnon määrityksessä käy- tettävän tiedon keräys voi olla jatkuvaa, aikataulutettua tai se voi tapahtua vain tarvittaessa. [18] Kuntoperustaisessa kunnossapidossa siis ajatellaan, että laite osoit- taa vikaantumisen merkkejä ennen lopullista hajoamistaan ja näin vikaantuminen voidaan mahdollisesti välttää kohdistamalla kunnossapitotoimia laitteisiin, jotka tarvitsevat niitä eniten [20]. Ongelmana kuntoperustaisessa strategiassa on, että lait- teiston tarkasta kunnon seurannasta voi aiheutua huomattavan suuria kustannuksia ja ilman tarkkaa tietoa laitteiston tilasta ja vikaantumiskynnyksistä kuntoperustaista kunnossapitoa taas ei ole mahdollista soveltaa. [21]
3.1.4 Luotettavuusperustainen kunnossapito
Luotettavuusperustaista kunnossapitoa voidaan pitää yhdistelmänä korjaavaa kun- nossapitoa ja ennaltaehkäisevää kunnossapitoa. Tässä strategiassa jokaisen kompo- nentin luotettavuus, tai hajoamisen todennäköisyys, selvitetään ja niitä verrataan kunnossapidon kokonaiskustannuksiin. Näin kunnossapidon resursseja saadaan keski- tettyä niihin kohteisiin, joissa mahdollinen vioittuminen on kaikista todennäköisintä, ja näin voidaan maksimoitua kunnossapidolla saatu hyöty. [20]
3.1.5 Riskiperustainen kunnossapito
Riskiperustaisessa kunnossapidossa on yhteneväisyyskohtia luotettavuusperustaiseen kunnossapitoon, sillä sekin perustuu yksittäisten komponenttien luokitteluun. Siinä missä luotettavuusperusteisessa kunnossapidossa komponentit luokitellaan niiden vikaantumisherkkyyden mukaan, niin riskiperustaisessa kunnossapidossa kompo- nentit taas luokitellaan niiden vikaantumistilanteessa aiheuttaman haitan mukaan.
Jokaiselle komponentille lasketaan siis vikaantumisesta aiheutuvat kustannukset ja kunnossapito saadaan näin keskitettyä niihin komponentteihin, joiden vikaantuminen aiheuttaa suurimmat kustannukset. Ongelmana puhtaassa riskiperustaisessa kunnos- sapidossa on taas, että se ei suoranaisesti huomioi komponenttien luotettavuutta, eli erittäin luotettavaa komponenttia, jonka vikaantumisesta aiheutuisi suuri haitta, voidaan strategian perusteella päätyä ylihuoltamaan. [20]
3.2 Kuntotietojen kerääminen
Laitteiston kuntotietojen kerääminen voi olla joko aikataulutettua, tai jatkuvaa. Eten- kin kuntoperustainen kunnossapito hyötyy jatkuvasta keräämisestä huomattavasti, ja se mahdollistaa tarkemman huollon suunnittelun [22]. Yksittäisiä kuntotietoja voi kerätä hyvin monenlaisia ja näiden tietojen valinta onkin aina riippuvaista tarkkail- tavasta laitteistosta [23]. Suunniteltaessa kuntotietojen keräystä on aina huomioitava mitä dataa halutaan kerättävän, mutta datan hyödyllisyyttä on hyvä myös peilata datan keräämisestä syntyviin kustannuksiin [23].
3.3 Laitteistojen vikaantuminen
Säännöllisellä kunnossapidolla yritetään estää laitteistojen vikaantuminen, joten vi- kaantumisen ymmärtäminen on tärkeä asia suunnitellessa kunnossapidon strategiaa.
Tyypilliset viat voidaan jakaa kahteen luokkaan: toiminnon pysäyttäviin ja toimin- toa rajoittaviin vikoihin [24]. Edelleen vikaantumisen mekanismit voidaan jakaa syntyperusteen mukaan komponentin vanhenemiseen perustuviin ja satunnaiseen vikaantumiseen perustuviin mekanismeihin [24]. Vikaantumisen kuusi perusmekanis- mia on esitetty kuvassa 8, jossa pystyakselilla on vikaantumisen todennäköisyys ja vaaka-akselilla aika.
Kuvassa8olevista mekanismeista mekanismit A-C ovat vanhenemiseen perustuvia mekanismeja ja mekanismit D-F taas satunnaisuuteen perustuvia. Mekanismi A kuvaa perinteistä kylpyammekäyrä käsitystä vikaantumisesta, eli uudella laitteistolla on kasvanut vikaantumistodennäköisyys erilaisten valmistus ja asennusvirheiden vuoksi, joka sitten ajan kanssa tasaantuu. Myöhemmin käyrä lähtee taas nousuun laitteen eliniän lähestyessä loppuaan. Yksistään tämä käyrä ei kuitenkaan selitä kaikkia vikaantumisia, joten sen lisäksi tarvitaankin myös malleja B-F. [24]
Mekanismi B on muuten sama kuin perinteinen kylpyammekäyrä A, mutta se ei kärsi alun lastentaudeista, joten merkittävää vikaantumista alkaa esiintyä vasta eliniän loppupuolella. C-mekanismi taas ei kärsi myöskään suuresta vikaantumisen todennäköisyyden kasvusta elinkaarensa lopussa, vaan sen vikaantumisen todennä- köisyys kasvaa melko lineaarisesti laitteen vanhetessa. [25]
Kuva 8: Laitteiston vikaantumismekanismit [25]
Satunnaisen vikaantumisen mekanismeissa D-F laitteiston ikä ei vaikuta ratkai- sevasti vikaantumisen todennäköisyyteen. Ainoastaan mekanismissa D laitteiston vikaantumisen todennäköisyys on tavallista pienempi alun sisäänajokaudella, kun taas mekanismissa F sisäänajokauden vikaantumisriski on tavanomaista suurempi.
Muuten kaikissa kolmessa mekanismissa vikaantumisen riski asettuu ajan kanssa satunnaisen, iästä riippumattoman, vikaantumisen tasolle. [25]
Jotta laitteiston huolto saadaan toteutettua mahdollisimman kannattavasti, niin on tärkeä ymmärtää, mitä vikaantumismekanismia laitteiston vikaantuminen vastaa, ja mikä on laitteiston vikaantumistodennäköisyys, sillä muuten voidaan päätyä yli- huoltamaan laitteistoa. Ylihuollettaessa laitteisto altistuu vikaantumismekanismeille A ja F, kun laitetta korjataan ja availlaan. Näin laitteiston vikaantumistodennä- köisyys voi jopa nousta, vaikka huollolla onkin tavoiteltu todennäköisyyden laskua.
[24]
3.4 Kuntoindeksi
Luotettavuus- ja kuntoperustaisessa ehkäisevässä kunnossapidossa keskeinen tekijä on tietää kunnossapidettävän laitteiston kunto ja yksi tämän kunnon mittaroimi- seen käytetty tapa on kuntoindeksi. Kuntoindeksi on tehokas työkalu, jonka avulla saadaan koostettua kuntomittauksista ja tarkastuksista syntyvä tieto ja esitettyä se jokaiselle komponentille erikseen laskettavana kuntoindeksinä, joka siis kertoo kyseisen komponentin tilan. Kuntoindeksiä voidaan käyttää apuna mietittäessä kom- ponenttien huolto- ja vaihtosuunnitelmia ja priorisoitaessa komponenttien keskinäistä huoltojärjestystä. [26]
Kuntoindeksin laatimisen lähtökohtana on löytää tarkasteltavalle komponentille ja sen osille mahdollisia vikaantumismekanismeja, ja tämän jälkeen laatia näillä jokin tapa mitata kyseisen komponentin kuntoa. Nämä yksittäiset kuntotiedot voidaan
taas koostaa kuntoindeksiksi esimerkiksi painottamalla komponentin vikaantumisen yleisellä todennäköisyydellä tai vikaantumisesta aiheutuvilla seurauksilla. Mittarin avulla on siis mahdollista huomata komponentin tai laitteiston tulleen elinkaarensa päähän, kun riittävän suuri osa sen osista on heikentynyt riittävästi. [27]
Kuntoindeksointia laadittaessa on huomioitava muutamia tärkeitä asioita. Indek- sin tulee kuvata laitteiston tilaa mahdollisimman hyvin ja ilmaista laitteiston jäljellä olevaa elinkaarta. Lisäksi indeksin tulee olla objektiivinen eli se ei saa perustua vain tarkastuksen tehneen henkilön mielipiteeseen vaan komponenttien kunnolle tulee olla määriteltynä selkeät raja-arvot. Indeksin tulisi olla myös helppolukuinen ilman laajoja erillisiä selitteitä. [27]
3.5 Kunnonhallinta jakeluverkkoyhtiöissä
Edellä käytiin läpi yleisellä tasolla, minkälaisia kunnonhallintamenetelmiä on ole- massa, ja mitkä ovat niiden heikkoudet ja vahvuudet. Jakeluverkkotoiminta poikke- aa kuitenkin ympäristönä tavanomaisesta teollisuustoiminnasta, jossa laitteisto on helpommin hallittavissa ja monitoroitavissa yhdessä sijainnissa.
Perinteisesti monitoroinnin ja reaaliaikaisen kunnonseurannan määrä jakeluver- koissa on ollut hyvin vähäinen ja näin tietoa verkon kunnosta on ollut vaikea saada.
Tämä on tarkoittanut, että kunnossapidon suunnittelun pohjaksi olevaa dataa ei ole myöskään ollut saatavilla, joten kunnossapito on pitänyt suunnitella muilla tavoin.
Yleisesti käytetty tapa on ollut käyttää aikaperustaista kunnossapitoa erilaisten verkkokomponenttien, kuten muuntamoiden ja jakokaappien kunnossapidosta huo- lehtimiseen. Näiden aikaperustaisten kunnossapito-ohjelmien huoltovälit on laadittu joko yrityksen omien kokemusten pohjalta tai niiden suunnittelussa on voitu hyödyn- tää valmiita ohjeita, kuten Senerin Verkostosuosituksia [28] [29]. Verkkotoiminnassa kaikkia komponentteja, esimerkiksi maakaapeleita, ei edes lähtökohtaisesti huolleta, vaikka sähköverkon laskennallisesta arvosta merkittävä osa onkin kaapeleita.
Kuitenkin verkko-omaisuuden moninaisuudesta johtuen eri komponenttien kun- nossapitoon on erilaisia optimaalisia strategioita [2]. Nykyisin kunnossapidon seuran- taan voidaan käyttää myös erilaisia teknisiä apuvälineitä, kuten verkkotietojärjestel- mään kerättävää kunnossapito- ja vikatietoa. Näiden tietojen avulla on mahdollista parantaa kunnossapidon tehokkuutta ja suunnitelmallisuutta verrattuna puhtaasti yleisiin aikaperustaisesti määriteltyihin huoltoväleihin.
Kunnonhallinnan toteutuksissa eri verkkoyhtiöiden välillä on myös eroja. Sillä vaikka lähestulkoon kaikki sähköverkkoyhtiöt käyttävät samaa verkkotietojärjestel- mää, jossa myös kunnossapitoprosessia voidaan koordinoida, on järjestelmään tehty yhtiöiden toiveista erilaisia kustomointeja, ja sen lisäksi erilaisia tapoja hyödyntää olemassa olevia työkaluja on useita. Tämä vaikeuttaa toimivien toimintamallien jakamista yhtiöstä toiseen ja joissain yhtiöissä järjestelmistä ulosmitattava hyöty voi jäädä rajatummaksi kuin toisissa, jos omat toimintatavat eivät ole optimaalisia verrattuna järjestelmätoimittajan ajatuksiin kunnossapidosta.
Verkkoyhtiöiden välillä on eroja myös kunnossapidon käytännön toteutuksessa.
Osassa yhtiöitä kunnossapidon kustannustehokkuutta on lähdetty hakemaan toimin- nan voimakkaalla ulkoistamisella ja esimerkiksi VES:lla on taas päädytty käyttämään
yhtiön omia asentajia tarkastustoiminnassa ja vikakorjauksissa. Tämä vaikuttaa merkittävästi tehokkaimpaan tapaan hoitaa kunnossapitoprosessin ohjausta, sillä jos sama henkilö hoitaa sekä vian havainnoinnin että sen korjauksen, asettaa se järjestelmälle ja prosessille hieman erilaisia vaatimuksia, kuin jos esimerkiksi määrä- aikaistarkastuksen tekijä ei itse suorittaisi havaitsemiensa vikojen korjauksia. Ennen kaikkea tässä useiden toimijoiden mallissa tulee olla järjestelmässä selkeät mallit, jotta tieto välittyy tekijöiden välillä.
3.6 Uusia kunnonhallintatekniikoita
Yleisellä tasolla tekninen kehitys lisää mahdollisuuksia sähköverkon kunnon seuran- taan myös jakeluverkon tasolla, missä komponenttien jatkuva tarkkailu ja huolto on yleensä ollut vähäisempää verrattuna esimerkiksi kantaverkkoon tai sähkön tuo- tantoon. Olemassa olevan datan paremmalla hyödyntämisellä on myös mahdollista saavuttaa parannuksia verkon kunnossapidon suunnitteluun, mutta tulevaisuudessa suurin muutos tulee olemaan verkon tarkemman seurannan kehitys. [2]
3.6.1 IoT, muuntamoautomaatio ja reaaliaikainen seuranta
Erilaisten monitorointi- ja seurantakomponenttien, samoin kuin tietoliikenneyhteyk- sien halpeneminen tulevaisuudessa tulee mahdollistamaan paljon monipuolisemman reaaliaikaisen datan keräämisen myös jakeluverkon tasolla. Suuntana on siis, et- tä aikataulutetusta kunnossapidosta pystytään enenevissä määrin luopumaan, kun tarkemmalla seurannalla on mahdollista seurata entistä useampien verkon komponent- tien toimintaa reaaliajassa, ja näin kohdistaa huoltotoimet vain huoltoa tarvitseviin komponentteihin.
Reaaliaikaisen komponenttien seurannan ja valvonnan toteuttamisessa on kaksi pääasiallista osa-aluetta. Ensimmäiseksi tulee valita, mitä tietoja ja mistä komponen- teista kannattaa kerätä ja seuraavaksi päättää, mitä tiedonsiirtotapaa keräämisessä kannattaa hyödyntää. Sen jälkeen tiedonkeruusta koituvia hyötyjä voidaan verrata kokonaisuudesta aiheutuviin kustannuksiin.
Jakeluverkon tapauksessa nykytekniikalla eniten hyötyä saadaan jakelumuun- tamoiden reaaliaikaisesta seurannasta, mutta seurantaa on mahdollista hyödyntää myös esimerkiksi jakokaappien kunnon tarkkailuun. Myös ilmajohtoverkon kuntoa on mahdollista seurata antureiden avulla, mutta tämä ei ole oleellinen osa-alue VES:n pitkälle kaapeloidun kaupunkiverkon tapauksessa. Maakaapeleiden reaaliaikainen seuranta taas ei ole mielekästä, sillä niiden vikaantuminen johtuu pääasiassa ennakoi- mattomista ulkoisista syistä, kuten kaapelin katkeamisesta kaivuutöiden yhteydessä.
Hitaasti kehittyviä ulkoisen tekijän aiheuttamia vikoja voidaan myös havaita kaape- leiden osittaispurkausmittauksilla, mutta VES:n vikatilastoinnin perusteella nämä viat ovat todella harvinaisia. Tämän vuoksi tässä kappaleessa keskitytäänkin ennen kaikkea jakelumuuntamoiden reaaliaikaiseen seurantaan.
Jakelumuuntamoiden reaaliaikaisesti seurattavia parametreja ovat muun muassa muuntajan ja muuntamokopin lämpötilat, muuntamon oven auki/kiinni tilatieto ja kaasueristeisten kojeistojen kaasunpaine. Nämä kaikki parametrit tarkastetaan
myös jakelumuuntamon määräaikaistarkastuksen yhteydessä, mutta reaaliaikaisen seurannan avulla mahdollisiin ongelmiin on mahdollista puuttua paljon nopeammin.
Seurattavan komponentin tilatietojen anturoinnin lisäksi verkon reaaliaikaiseen tarkkailuun liittyy olennaisesti tiedonsiirto. Jakeluverkon tapauksessa tiedonsiirtoon on saatavilla useita eri menetelmiä, ja parasta menetelmää valittaessa on kiinnitet- tävä huomiota niin tiedonsiirron luotettavuuteen, kuin kustannuksiin sekä asennus- että ylläpitovaiheessa. Tämänhetkisistä tekniikoista mahdollisia ovat muun muassa olemassa olevan muuntamoautomaatiolaitteiston tiedonsiirtoväylän hyödyntäminen, erillinen yhteys mobiiliverkon yli tai kommunikoiminen LoRa-radioverkon kautta.
LoRa tarkoittaa pitkän kantaman matalatehoista tiedonsiirtoa, jota on mahdollista hyödyntää erilaisissa IoT-sovellutuksissa.
Olemassa olevan muuntamoautomaation tiedonsiirron hyödyntäminen on kustan- nustehokas ratkaisu tapauksissa, joissa automaatio on jo asennettu, ja näin olemassa olevaa tiedonsiirtoväylää saadaan hyödynnettyä tehokkaammin. VES:n tapauksessa muuntamoiden automaatioaste on kuitenkin matala, joten tällä tavalla kattavaan seurantaan pääseminen ei ole mahdollista ja automaation lisääminen vanhemman tyyppisiin kohteisiin ei kaikissa tapauksissa ole edes mahdollista. Muuntamoau- tomaatiolla on myös korkeat kustannukset, eikä sitä näin ollen kannata asentaa kohteeseen pelkästään monitorointia varten, jos itse automatisoinnille ei kohteessa nähdä tarvetta.
Tiedonsiirto suoraan mobiiliverkon yli ilman erillistä muuntamoautomaatiolait- teistoa on joustavampi tapa toteuttaa laajamittainen verkon seuranta, sillä näin vältetään kalliin automaatiolaitteiston asentaminen kaikille muuntamoille, etenkin kun automaation asentamisen kannattavuus ja tekniset edellytykset vaihtelevat paljon muuntamoiden välillä. Kaikkien kohteiden seuranta tällä menetelmällä on kuitenkin kallista, johtuen tarvittavien tiedonsiirtoliittymien määrästä. Kolmantena tekniikkana on mahdollista hyödyntää LoRa tiedonsiirtoa, eli matalatehoista pitkän kantaman radiolinkkiä, joka on kustannuksiltaan matkapuhelinverkkoon verrattuna edullinen, mutta tiedonsiirtonopeudeltaan huomattavan hidas. Näin ollen se ei esi- merkiksi sovellu videovalvonnan toteuttamiseen, mutta sen avulla on mahdollista kustannustehokkaasti siirtää yksittäisten antureiden numeerista dataa.
Järjestelmän kokonaiskustannuksia ja kannattavuutta laskettaessa on tiedonsiirto- ja antureiden asennuskulujen lisäksi tärkeää huomioida järjestelmän elinkaarikulut.
Sähköverkon eliniän ollessa keskimäärin yli 50 vuotta olisi myös valvontajärjestel- mien oltava pitkäikäisiä, jotta ne eivät kohtuuttomasti lisäisi verkko-omaisuuden huoltotarvetta. Näin ollen järjestelmän ylläpitovälin tulisi olla vähintään määräai- kaistarkastusten verran ja mieluusti huomattavasti pidempään. Jos kunnonseuranta siis toteutetaan esimerkiksi patterikäyttöisten LoRa verkon yli kommunikoivien IoT- antureiden avulla, tulisi näiden antureiden paristonkesto olla useita vuosia. Myös kaikki ylimääräiset laitteiston huolto- ja päivitystyöt lisäävät järjestelmän kokonais- kustannuksia ja näin laskevat investoinnin kannattavuutta.
Seurannan tarvetta pohtiessa tulee myös kiinnittää huomiota seurannan hyötyihin, eli reaaliaikaisella seurannalla tulee saavuttaa selkeitä etuja verrattuna nykymalli- seen säännölliseen tarkastustoimintaan. Reaaliaikaisella kunnonvalvonnalla voidaan tunnistaa vikoja jo ennalta, jolloin jakelun keskeytyksiltä välttyminen tuo selkeitä
säästöjä. Tosin VES:n nykyisen tilastoinnin perusteella verkossa tapahtuu hyvin vähän ennalta tunnistettavissa olevista vioista johtuvia jakelun keskeytyksiä, joten tätä kautta kustannussäästöjen saaminen on hyvin vaikeaa, ilman että järjestelmä saataisiin toteutettua koko verkon laajuisesti todella edullisena.
Toinen mahdollisuus saavuttaa hyötyjä reaaliaikaisen seurannan avulla on hyö- dyntää kohteiden kunnonseurantaa määräaikaistarkastusvälien pidentämiseen ja näin kustannussäästöjen saavuttamiseen ilman verkon kuntotason tai turvallisuuden laskua. Tässä mallissa on ongelmana, että viranomaisten verkon turvallisuudelle asettamat vaatimukset eivät tunnista komponenttien jatkuvaa monitorointia, ja näin turvallisuustason ylläpitäminen harvemmilla tarkastuksilla yhdistettynä jatkuvaan seurantaan on hankalasti perusteltavissa ja vaatisi laajoja tutkimuksia, jotta tätä mallia voitaisiin käyttää yleisesti käytössä olevien kunnossapitovälien sijaan.
Edellä mainittua reaaliaikaisen seurannan konseptia on pilotoitu esimerkiksi Elenialla, missä testattiin IoT-sensoreiden asentamista jakelumuuntamoille [30]. Pilo- tissa asennettiin useammalle jakelumuuntamolle anturi, joka mittasi muuntamokopin lämpötilaa ja valoisuutta. Näin saatiin selville muuntamon lämpötilakäytös ja va- loisuusdatasta pystyttiin havaitsemaan muun muassa muuntamon ovien avaaminen.
Sensoreilla ei kuitenkaan mitattu suoraan muuntajan lämpötilaa. Tutkimuksen lop- putuloksena ei vielä nykytekniikalla saavutettu erityisiä hyötyjä ja asian todettiinkin vaativan lisää tutkimusta. [30]
Sähköverkkoyhtiö Caruna on myös testannut komponenttien reaaliaikaista kun- nonseurantaa ja IoT antureiden käyttöä verkon kunnonhallinnan apuna. Suurin hyöty anturoinnista nähtiin ilmajohtoverkon kunnonvalvonnassa ja esimerkiksi linjoille ker- tyvän tykkylumen havainnoinnissa. Antureiden hyötyjä on kokeiltu myös asentamalla niitä jakeluverkon muuntamoille ja jakokaapeille, joissa valvottavana on esimerkik- si ollut kuoren eheys ja kojeiston lämpötila. Anturoinnilla ei kuitenkaan ole vielä saavutettu merkittäviä tuloksia näiden kohteiden kohdalla, vaan asian tutkimista on jatkettava. Näin tulokset ovat hyvin samansuuntaisia Elenian kokeiluiden kanssa.
[31]
Kokonaisuutena reaaliaikaisesta seurannasta voidaan todeta sen edesauttavan kunnossapitoprosessin kehittämistä ja tarjoavan lisätyökalun kunnossapidon suunnit- teluun ja kunnonvalvontaan. Nykyisellään reaaliaikaisella seurannalla ei kuitenkaan ole saavutettavissa selviä hyötyjä pitkälle kaapeloidussa jakeluverkossa, vaan antu- reiden hyödyntäminen vaatii lisätutkimusta ja selvitystyötä erilaisten anturitietojen ja näistä havaittavien vikojen suhteesta ja vikatilanteiden ennakoinnista.
3.6.2 Avoimen datan hyödyntäminen
Tarkemman verkkoyhtiöiden oman tiedonkeräämisen lisäksi avaavat erilaiset avoi- men datan lähteet mahdollisuuksia kunnossapidon tarkempaan kohdentamiseen ja paremmin optimoituihin kunnossapitoväleihin. Vaikka avoimen datan avulla ei saa- dakaan tietoa itse komponenteista, voidaan datan perusteella arvioida esimerkiksi komponentin likaantumis- tai ilkivaltariskiä. Ilkivallan tapauksessa vilkasliikenteisten kulkuväylien, koulujen ja asemien läheisyys lisää muuntamon riskiä joutua ilkivallan kohteeksi. Likaantumisen nopeutta taas on mahdollista arvioida maapeitteen ja lii-
kenneväylien läheisyyden avulla. Keskellä puistoa oleva muuntamo likaantuu paljon hitaammin, kuin hiekkakentän vieressä oleva verrokki.
Likaantumisen nopeuden arvioinnin tapauksessa on mahdollista käyttää esimer- kiksi Helsingin seudun ympäristöpalveluiden julkaisemaa Helsingin seudun maanpei- teaineistoa, joka luokittelee maanpeitteen vettä läpäisemättömään pintaan, viher- pintaan, avokallioon, paljaaseen maahan ja vesialueiksi [32]. Esimerkki aineistosta on esitetty kuvassa 9. Laskemalla näiden alueiden suhteellinen osuus muuntajan ympäristössä saadaan siis laskettua arvio muuntajaa likaaville ympäristötekijöille, ja näin optimoitua muuntamon puhdistusväli kohteeseen sopivaksi. Ilkivaltariskiä laskettaessa taas voidaan hyödyntää yhtenä tekijänä esimerkiksi Helsingin Seudun Liikenteen aineistoa joukkoliikenteen risteyssolmuista [33].
Etuna karttapohjaisen avoimen datan hyödyntämisessä on, että se ei edellytä omaa erillistä tiedonkeruuta, tai pohjatietoja. Aineiston hyödyntämiseen riittää, että kunnossapidettävän kohteen sijainnin koordinaatit ovat tiedossa ja kohde saadaan näin yhdistettyä pohjatietona toimivaan aineistoon. Tämän jälkeen aineistosta on mahdollista laskea kohteelle ympäristötekijöiden vaikutus halutuilla painokertoimilla.
Avoimen datan hyödyntämisen yhtenä ongelmana taas on datan saamisen epävar- muus. Jos jatkuvasti päivittyvää avointa dataa hyödynnetään osana omaa toimintaa, voi datan julkaisijan aineistoon tekemät muutokset tai julkaisun lopettaminen vaikeut- taa omaa prosessia. Näin avoimen datan kanssa onkin hyödyllistä miettiä etukäteen, onko tietolähteelle mahdollista korvaajaa tai miten oma toiminta häiriintyy, jos datan saaminen loppuu.
Kuva 9: Maanpeiteaineiston esimerkkikuva [32]
4 VES:n Kunnonhallinnan nykytila
Aikaisemmissa kappaleissa on käsitelty jakeluverkon kunnossapitoa ja kunnonhal- lintaa yleisellä tasolla. Tässä kappaleessa onkin tarkoitus keskittyä kunnossapidon järjestämiseen Vantaan Energia Sähköverkkojen jakeluverkossa ja käydä läpi kunnos- sapitoprosessin toiminta. Kappaleessa käsitellään myös, mitä parannettavaa kunnos- sapitoprosessissa on.
4.1 Kunnossapidon järjestäminen
Tällä hetkellä VES:llä ei ole varsinaisia kunnossapitoperusteita, jotka ohjaisivat jake- luverkon kunnossapidon suuntaa ylätasolla ja ottaisivat kantaa, miten kunnossapidon toteuttaminen olisi kaikista järkevintä. Näin ollen kunnossapidon kustannushyö- tyjä ja omaisuudenhallinnallista näkökulmaa ei ole tarkkaan pohdittu. Sen sijaan kunnossapitoa ohjaa jakeluverkolle laadittu kunnossapito-ohjelma.
Jakeluverkon kunnossapito-ohjelmassa on pyritty käymään läpi verkon eri osa- alueiden kunnossapito yleisellä tasolla, ja siinä on oma kappaleensa myös jakeluverkon kunnossapidolle. Tässä osiossa on käyty läpi muun muassa, mitkä ovat oletushuolto- välit jakeluverkon eri komponenteille, kuten muuntamoille ja jakokaapeille. Nämä huoltovälit on esitetty liitteessäA.
Pääsääntöisesti nämä huoltovälit on määritetty vakioksi jokaiselle komponentti- tyypille, mutta esimerkiksi ympäristön likaisuus tai ilkivallan uhka voivat tapaus- kohtaisesti lyhentää yksittäisen komponentin huoltoväliä. Huoltovälien pituuksien lähtökohtana on käytetty Senerin julkaisemia verkostosuosituksia, mutta näitä suosi- tuksia on myös muokattu omien kokemusten pohjalta.
VES:n tapauksessa käytännön kunnossapito- ja huoltotyötä tekevät yhtiön omat asentajat. Aikaisemmin tarkastuksia on hoidettu myös ulkopuolisten urakoitsijoiden avulla, mutta tästä käytännöstä on luovuttu, ja näin on pyritty parantamaan kun- nossapitotoiminnan laatua ja samalla työllistämään omia asentajia, jotka nähdään tärkeänä resurssina myös erilaisia kriisi- ja vikatilanteita ajatellen.
4.2 Jakeluverkon kunnossapitoprosessi
Jakeluverkon kunnossapito perustuu aikataulutettuihin määräaikaishuoltoihin ja –tarkastuksiin. Tarkastustapahtumassa tarkastusta suorittava asentaja valitsee koh-
teen ja tehtävän työn Trimblen UTG -järjestelmästä, joka on mobiilisti esimerkiksi tablet-laitteella toimiva verkkotietojen katselu- ja päivityspalvelu. Tällöin UTG osaa näyttää automaattisesti tarkistettavat kohteet, joihin asentaja valitsee kullekin kohteelle oikean kuntotiedon järjestelmän antamista vaihtoehdoista. Asentajan suori- tettua vaaditut tarkastustoimet, tallentaa hän lomakkeen UTG:hen, josta kerätty kunnossapitodata siirtyy verkkotietojärjestelmään.
Jokaiselle verkon komponentille kertyy siis huolto- ja tarkastustoimien yhteydessä tieto komponentin kunnosta, siinä havaituista vioista ja tehdyistä korjauksista. Tämä tiedon kerääminen on esitetty kuvassa 10vaiheessa 1.1. Näiden tietokantaan tallen- nettujen vikatietojen perusteella on edelleen mahdollista suunnitella ja toteuttaa
korjauksia eri komponenteille, kun taas tietoa komponentin kunnosta ja tehdyistä korjauksista voidaan käyttää yleisesti suunnittelun apuna.
Tarkastuksen yhteydessä UTG:hen on jokaisen havainnon kohdalle mahdollista lisätä myös kuva. Näitä kuvia on mahdollista käyttää vian korjauksen suunnittelun ja kriittisyyden arvioinnin apuna. Tarkastukseen kuuluu myös yleiskuvien ottaminen komponentista. Näitä tietoja voidaan taas käyttää esimerkiksi verkon suunnittelun yhteydessä tarkentamaan verkon tietoja, jotka eivät muuten tulisi ilmi tallennetuista komponenttitiedoista.
NIS
1.2 Tieto huollettavista kohteista komponenttien
huoltovälin perusteella Asentaja
1.1 Suoritetaan määräaikaishuolto tai tarkastus UTG-lomakkeen
pohjalta
1.3 Tieto komponenteissa
havaituista vioista Kunnossapidon
organisoija 1.4 Kunnossapitotehtävän
luominen
Kuva 10: Kunnossapitoprosessi
Kuvasta 10 näkee myös, miten jakeluverkon yksittäisen komponentin kunnossa- pitoprosessi saa alkunsa. Tämä tapahtuu NIS tietokantaan tallennetun huoltovälin ja edellisen huollon ajankohdan avulla. Vaiheessa 1.2 suoritetaan siis finder-haku, jonka tuloslistalta valitaan huollettavaksi halutut kohteet, joille huoltoväli on tullut täyteen ja näille luodaan kunnossapitotehtävä kohdassa 1.4. NIS-tietokannasta on myös mahdollista hakea huoltojen yhteydessä havaittuja vikoja, joiden perusteella on mahdollista edelleen luoda tarvittavat kunnossapitotehtävät vikojen korjaamiseksi.
Tarkastustoiminnan yhteydessä havaittuja vikoja käsitellään kahdella tavalla, riippuen vian kriittisyydestä. Vähemmän kriittiset viat vain kirjataan järjestelmään, mistä niille suoritetaan vähintään kerran vuodessa massahaku, missä viat otetaan käsittelyyn. Nämä käsittelyyn otetut viat ryhmitellään samankaltaisten vikojen kokonaisuuksiksi, joille sitten luodaan NIS järjestelmään korjaustehtävä vian korjaa- miseksi. Nämä korjaustehtävät käsitellään sitten sattumanvaraisessa järjestyksessä seuraavan vuoden aikana. Toimintamalli johtaa huonoimmassa skenaariossa jopa kah- den vuoden korjausaikaan jo havaituille vioille, jos vika havaitaan tarkastuskauden alussa ja se korjataan vasta seuraavan kauden lopussa.
Tarkastuksissa havaitut kriittiset sähköturvallisuutta vaarantavat viat merkitään myös järjestelmään, mutta tämän lisäksi niistä tehdään heti erillinen ilmoitus viestillä tai sähköpostilla kunnossapidosta vastaavalle henkilölle. Tämä henkilö saa näin luotua työtehtävän NIS:iin heti ja vika saadaan korjatuksi mahdollisimman nopeasti.
Kuitenkaan nämä kriittiset viat eivät erotu järjestelmästä mitenkään tavallisen
kiireellisyysluokituksen omaavista vioista, ennen kuin ne on käsin käsitelty erillisen viestin perusteella.
Kohteiden saneeraaminen ei kuulu varsinaiseen kunnossapitoprosessiin, vaan saneerauspäätökset tehdään erikseen verkon suunnittelun näkökulmasta. Tässä pää- töksenteossa on huomioitavana monia erillisiä asioita, kuten muiden toimijoiden suunnittelema katujen kaivuutyöt, komponenttien ikä ja sitä kautta saatava vaiku- tus valvontamalliin, suunnittelijoiden työkuorma ja verkon muut tarpeet esimerkik- si lisäkapasiteetin ja toimitusvarmuuden suhteen. Kuitenkin pahasti vioittuneita kohteita voidaan myös tapauskohtaisesti päätyä saneeraamaan korjaamisen sijaan.
Saneerauspäätöksissä pyritään myös huomioimaan kunnossapidolliset näkökulmat ja tekemään saneerauspäätöksiä siten että ne edesauttavat myös kunnossapidon tavoit- teita. Saneerauksen ja kunnossapidon välillä ei siis ole selvää toimintaohjetta, vaan käsittely perustuu yksittäistapausten hoitamiseen ja tiettyjen ennalta huomattujen, esimerkiksi tyypiltään helposti vikaantuvien, kohteiden huomioimiseen jakeluverkon saneeraustoiminnassa.
4.3 Verkon viat
Sähkönjakeluverkon kaapelointiasteen ollessa Vantaalla yli 90 prosenttia on verkko melko hyvin suojattu erilaisilta luonnonilmiöiltä. Lisäksi kaapeloinnin edetessä tulee ilmajohtoverkko poistumaan vähitellen kokonaan tulevien vuosien aikana. Näin verkossa ilmenevät viat ovatkin useimmiten joko jonkin ulkoisen tekijän aiheuttamia tai seurausta komponenttien kulumisesta/ikääntymisestä.
Säännöllisten tarkastusten yhteydessä ilmenevistä vioista yli 95 prosenttia on tyypiltään sellaisia, että ne eivät johtaisi sähkönjakelun keskeytykseen suoraan tai vä- lillisesti. Nämä viat voivat kuitenkin olla esimerkiksi sähköturvallisuutta vaarantavia, joten niiden korjaamisesta tulee kuitenkin huolehtia. Osa tarkastuksissa ilmenevistä vioista on tyypiltään piileviä, eli nämä viat eivät itsessään aiheuta sähkönjakelun keskeytystä, mutta toisen vian tai muun sähköverkon kytkentätyön yhteydessä nämä viat voivat joko estää kytkennän suorittamisen tai aiheuttaa uuden vian. Esiintyes- sään 20 kV -verkossa nämä viat aiheuttavat siis koko sähköasemalähdön kattavan vian kytkennän epäonnistuessa. Tällaisia vikoja on esimerkiksi ilmaerotteisessa erotti- messa muoviosien katkeaminen tai kaasuerotteisessa erottimessa eristekaasun paineen laskeminen liian alas.
Tarkkoja tietoja ja vikaantumistodennäköisyyksiä jakeluverkosta on kuitenkin vaikea saada, sillä verkon vioista ja tehdyistä vikakorjauksista ei ole kattavaa tilastoin- tia. Tapahtuneet viat merkitään käyttöpäiväkirjaan, mistä niitä pystyy selaamaan, mutta tietojen käsitteleminen massana ja yhdistäminen esimerkiksi eri komponent- timalleihin on erittäin työlästä. Kaikkien vikojen kohdalle ei myöskään päivitetä todellista vian aiheuttajaa, jolloin viasta ei välttämättä ole selvillä edes vikaantunutta komponenttia saatikka vian aiheuttajaa.
Tietoja vikatapauksista ja tilastoja keskeytyksistä kerätään myös verkkotietojär- jestelmään, jossa on lista jakelukeskeytyksistä. Tämän listan perusteella on esimerkik- si mahdollista laskea tarkasti asiakkaiden kokemien vikojen yleisyyksiä ja katkojen keskimääräisiä pituuksia. Järjestelmään tallennetaan kuitenkin hyvin summittainen
tieto vian tyypistä, eikä esimerkiksi vian aiheuttajan tai vikaantuneen komponentin toteaminen näiden tilastojen perusteella ole kaikissa tapauksissa mahdollista.
Tietoja vikaantuneista komponenteista voidaan myös vaihtaa verkkoyhtiöiden välillä, jos jossain yhtiössä havaitaan jonkin komponenttimallin vikaantuvan selvästi muita herkemmin, esimerkiksi valmistusvirheen vuoksi. Kuitenkaan mitään yleistä vikojen tiedonvaihdon mallia yhtiöiden välillä ei ole. Tiedonvaihtoa vaikeuttaa myös yhtiöiden erilaiset toimintaympäristöt, jolloin komponenttien vikaantuminen voi olla erilaista eri yhtiöillä. Erilaiset ja osittain myös puutteelliset vikatilanteiden kirjaamis- ja tilastointimallit vaikeuttavat myös suoraa vertailua yhtiöiden välillä.
4.4 Tarpeet
Vaikka tällä hetkellä kerätään tietoa verkon kunnosta ja vioista säännöllisillä tarkas- tuksilla, on ongelmana se, että tämän tiedon perusteella komponenttien ja vikojen korjausten priorisoiminen ei ole helposti mahdollista. Yksittäisten kohteiden kunto- tietojen tarkastelu on mahdollista ja näistä kohteista on mahdollista hakea listoja, mutta kumpikaan näistä tarkastelutavoista ei tuo selvästi ilmi, mikä on kompo- nentin yleiskunto tai miten vakavasta viasta on kyse. Tietojärjestelmään olisikin tarve kehittää keino asettaa vioille kiireellisyysluokittelu ja myös mahdollisuus nähdä komponentin kunnosta kertova yleiskuva.
Vikojen käsittely kahdessa luokassa johtaa myös siihen, että vika tulee joko korjatuksi nopeasti, jos se on luonteeltaan kriittinen. Mutta vähemmän kriittisten vikojen tapauksessa korjausaika voi taas venyä todella pitkäksikin. Olisikin hyvä, että havaituille vioille olisi olemassa selkeämpi malli, jonka perusteella niiden korjauksesta ja sen aikataulusta päätetään.
Tarkastuksissa havaittujen vikojen paremman käsittelyn lisäksi myös verkossa tapahtuneiden vikojen tilastointia tulisi kehittää. Verkon viat tulisi koostaa yhteen tietosäilöön, jossa olisi merkittynä vikaantunut komponentti ja vian aiheuttaja, jos se on mahdollista selvittää. Näin myös vikatapausten yhteydessä kerättyä tietoa olisi mahdollista käyttää kunnossapidon kohdentamiseen.
Määräaikaistarkastusten ja vikatietojen kirjaamiseen tulisi myös olla selkeät kirjalliset ohjeet, jotka kuvaisivat tarkasti, miten tietoja tulisi järjestelmään syöttää ja kuinka järjestelmässä annettuja vaihtoehtoja tulisi tulkita. Vaikka käytettäessä omia asentajia tämä asian onkin hoidettavissa myös suullisella perehdytyksellä, olisi kirjallisista toimintaohjeista hyötyä uusia henkilöitä perehdyttäessä, ja etenkin tilanteessa, jossa on tarve käyttää ulkopuolista urakoitsijaa verkon kunnossapitotöiden toteuttamiseen. Näin kunnossapitotiedon tasalaatuisuudesta saataisiin huolehdittua myös poikkeustilanteissa.
Omien vikatilastojen kehittämisen lisäksi vikatapausten todennäköisyyden ja komponenttien eliniän määrittämisessä auttaisi sähköyhtiöiden yhteinen tietopankki, minne tallennettaisiin tiedot verkossa havaituista vioista ja komponenteista ikä- ja mallitietoineen. Tämän tietopankin avulla riittävän kattavan tilastoaineiston kerääminen tapahtuisi huomattavasti nopeammin ja suuremmasta datajoukosta olisi myös helpompi havaita potentiaalisia riskikohteita. Yhteisen tietopankin haasteena on kuitenkin sen ylläpito. Tietopankin ylläpitämiseen tarvittaisiinkin vastuutaho,
joka voisi viedä asiaa eteenpäin ja huolehtia datan laadusta. Tiedon keräämiseen osallistuvien verkkoyhtiöiden tulisi myös kokea saavansa oikeita hyötyjä toimintaansa ajatellen, jotta se kannustaisi yhteisen toiminnan kehittämiseen.
5 Kunnonhallintadata
Kunnossapidon kokonaisuudessa itse prosessin ja kokonaisuuden suunnittelun lisäksi tärkeässä roolissa on kunnonhallintaan liittyvä data. Kunnonhallintaa kehittäessä on tärkeä ymmärtää mitä dataa prosessissa kerätään ja mitä dataa kannattaisi kerätä.
Myös tiedon säilöminen ja raportoiminen ovat tärkeässä roolissa, kun mietitään datan hyödyntämistä. Tässä kappaleessa tullaan perehtymään Vantaan Energia sähköverkkojen kunnossapitodatan nykytilanteeseen ja tiedon laatuun.
5.1 Tiedon kerääminen
Kunnossapidon ja verkon kehittämisen suunnittelemiseksi sähköverkon tilasta tulee kerätä tietoa. Vantaan Energia Sähköverkoilla ei ole varsinaista reaaliaikaista tiedon- keruuta jakeluverkosta. Tämä tarkoittaa, että jatkuvan tiedon saaminen esimerkiksi jakelumuuntamoista, keski- tai pienjänniteverkosta ei ole mahdollista, vaan verkon kunnon seuranta on tehtävä muilla keinoilla. Ainoan poikkeuksen tekevät etäluettavat sähkömittarit, jotka välittävät mittaustietoa, ja tästä tiedosta on mahdollista tehdä joitain päätelmiä verkon kunnosta, esimerkiksi havaita verkossa olevia nollavikoja.
Tällä hetkellä kuntotietojen kerääminen jakeluverkosta tapahtuukin määrävälein suoritettavien määräaikaishuoltojen ja –tarkastusten yhteydessä, joista kerrottiin enemmän edellisessä luvussa. Kunnossapitotyön yhteydessä työn suorittaja syöttää järjestelmään tietoa verkon kunnosta, mahdollisista vioista ja tehdyistä korjauksista.
Kunnossapitotietoa syntyy siis säännöllisesti kaikille verkon tarkkailtaville kompo- nenteille, mutta se ei ole erityisen reaaliaikaista ja sen taso voi vaihdella, sillä eri ihmisten suorittaessa samoja tarkastuksia, voivat heidän tulkintansa komponentin tilasta erota toisistaan.
Jokaisen huollon ja tarkastuksen yhteydessä syntyy monta erilaista tietokenttää, jotka yhdessä kuvaavat kokonaisuuden tilaa. Esimerkiksi muuntamohuollon yhtey- dessä tehtävät tarkastustoimet ja sitä kautta syntyvä data on kuvattu liitteessä B.
5.2 Kunnossapitotiedon luokittelu
Jotta kunnossapitotiedosta saataisiin mahdollisimman tasalaatuista, on järjestel- mään yritetty luoda yksikäsitteiset vaihtoehdot komponenttien kunnolle, joista työn suorittaja valitsee mielestään parhaiten todellisuutta vastaavan tilan. Jokaiselle kom- ponentista tehdylle kuntohavainnolle on kaksi täydennettävää arvoa: kuntotieto ja tärkeys. Kuntotietoon merkataan komponentin kunnon tila ja tärkeys kenttään mahdollisten jatkotoimien kiireellisyys.
Tärkeys kenttä voi saada arvon joukosta: ei toimenpiteitä, erityistarkkailuun, huollettava tai korjattava. Kuntotieto kentän arvo taas riippuu tarkastettavasta kohteesta tai komponentista ja sille annetuista kuntotiedon vaihtoehdoista. Kun- nossapitotiedot saavat siis nämä kaksi tarkennetta havainnon yhteydessä, ja näiden avulla kunnossapitohavaintojen suodattaminen NIS-järjestelmässä on mahdollista.
5.3 Kunnossapitotiedon esittäminen NIS-järjestelmässä
Kunnossapitodatan käsittelemiseen käytetään NIS-verkkotietojärjestelmää, johon on tallennettu koko verkon rakenne kaikkine komponentteineen ja näiden kuntoa ja huoltoa koskevine tietoineen. Tämä järjestelmä mahdollistaa kunnossapitotiedon luo- misen ja muokkaamisen eri komponenteille tietokoneella ja maastossa muokkauksien tekeminen on mahdollista selainpohjaisella UTG-järjestelmällä.
Kunnossapidon perustana NIS-järjestelmässä on komponentin kunnosta tehtävät kuntohavainnot. Näiden kuntohavaintojen perusteella suoritetaan kunnossapidon suunnittelua ja toteutetaan korjaustoimia. Tehokkaan kunnossapidon suunnittelun edellytyksenä on selvä kuva komponenttien kunnosta ja huollon tarpeesta. Huollon tarpeen kriittisyyden arviointi on myös tärkeä osa toiminnan suunnittelua, jotta korjausresurssit osataan keskittää oikeisiin kohteisiin. Kuvassa11 on esitetty kunnos- sapitohavainnon tärkeimmät attribuutit NIS-järjestelmässä.
Kuva 11: NIS kuntohavainnon attribuutit
Kuten kuvassa 11 on esitetty, kohdentuu jokainen kuntohavainto yksittäiselle järjestelmään lisätylle komponentille. Tärkein kuntohavainnon kentistä on varsinainen havainto kenttä, joka kuvassa kertoo puupylvään nauhojen määrä –tyyppisestä havainnosta. Havainto voi olla myös esimerkiksi puutteellinen kosketussuojaus tai töhritty muuntamorakennus. Havainto kenttä kertookin siis varsinaisen vian tyypin lisäksi vian kriittisyydestä, sillä esimerkiksi sähköturvallisuuteen liittyvät havainnot täytyy korjata nopeammin verrattuna muuntamon töhryjen poistamiseen.
Havaintotietoa täydentää kentällä havainnon kirjaajan tekemä tärkeysarvio ja havainnon arvo. Näitä tietoja yhdessä havainnon tyypin kanssa käsiteltäessä voi- daan muodostaa korjaustoimenpiteelle tärkeysluokka ja määritellä korjaava toimen- pide. Tässä prosessissa apuna on myös mahdollinen vapaamuotoinen selite, mikä on mahdollista kirjata havainnon yhteyteen, joka voi siis toimia tarkenteena, jos monivalintakenttiin ei ole mahdollista kuvailla vikaa riittävän tarkasti.
Kunnossapitohavaintojen järjestäminen kiireellisyyden mukaan ei siis ole suoraan mahdollista vaan työtehtävien kiireellisyyttä voi nykymallissa tulkita ainoastaan havainnon kohteena olevan komponentin yleisen kiireellisyyden, havainnossa tehdyn kuntotiedon ja havainnon tärkeys -kentän perusteella. Eli esimerkiksi oven lukituk- seen liittyvät havainnot ovat jo lähtökohtaisesti kiireellisempiä kuin vaikka katon puhtauteen liittyvät havainnot. Lisäksi lisätietokentillä ja vapaalla tekstikentällä on vielä mahdollista arvioida havainnon kiireellisyyttä tarkemmin.
5.4 Kunnossapitotiedon laatu
Kunnossapitodatan keräämisen tapahtuessa pääasiassa määräaikaistarkastusten yh- teydessä valmiiden monivalintalomakkeiden avulla, saadaan datan laatu pidettyä
mahdollisimman vakiona. Näin eri henkilöiden suorittaessa tarkastuksia, myös tulok- set ovat lähellä toisiaan, mikä on edellytys tehokkaalle kunnossapidon suunnittelulle.
Datan laatuun merkittävimmin vaikuttakin itse tarkastuslomakkeiden sisältö. Jotta dataa saisi kerättyä mahdollisimman eksaktisti, tulee lomakkeiden olla riittävän yksiselitteisiä ja lomakkeilla olevien vaihtoehtojen tarkoitukseen sopivia. Ilman tilan- teeseen sopivia vaihtoehtoja ja riittävää ohjeistusta, kentällä tehty arvio komponentin tilasta ei välity riittävällä tarkkuudella ja kunnossapitoa voidaan päätyä tekemään väärillä prioriteeteillä.
Kunnossapitodatan tallennuksen tapahtuessa NIS-verkkotietojärjestelmän tieto- kantaan, ei varsinaiselle tallennuksen laadulle ole mahdollista tehdä muutoksia, vaan tieto tallennetaan järjestelmään järjestelmän sallimissa rajoissa. Ainoat muutokset, mitä tallennettavan tiedon osalta on mahdollista parantaa, ovat tallennettavat kentät ja niiden sisältö, eli esimerkiksi kuntohavaintojen tilan vaihtoehdot.
Osa kunnossapitotiedon laatua on myös kunnossapitodatan käsittely. Kentältä tulevaa dataa ei saada hyödynnettyä, jos sen raportointi ja käsittely on puutteellista.
Onkin siis tärkeää, että kunnossapidon prosessissa on selvät toimintamallit datan käsittelylle ja säännöt sille, kuinka erilaisia havaintoja tulee käsitellä, jotta niihin osataan puuttua ajoissa.
