Sähköverkko-ohjelmistot pureutuvat ongelmiin datan avulla

28.1.2020

Älykkään sähköverkon seurannassa kuormitustasoa pystytään tarkkailemaan reaaliaikaisesti ja historiadatan perusteella puolestaan katsotaan, miten energiaa on käytetty ja millaisia lukemia eri ajankohdista on tallentunut.

Älykkäitä komponentteja, jotka mittaavat esimerkiksi tehoa ja virtaa, on ollut käytössä jo pitkään. Mittaustietojen hyödyntäminen on kuitenkin jäänyt yleisesti vain reaaliaikaisten tietojen satunnaiseen seurantaan tai perussuureiden, kuten energiankulutuksen, seuraamiseen.

Seuraava askel on tietojen kerääminen suunnitelmallisesti ja laajempina kokonaisuuksina. Järjestelmistä saatavia mittaustietoja hyödyntämällä kiinteistöjen käyttäjät pystyvät tekemään pitkäaikaisempia päätöksiä ja suunnitelmia esimerkiksi sähkönjakelun ja energiatehokkuuden parantamiseksi.

EcoStruxure.

Älykkäiden sähköverkkojen etuja voidaan tarkastella muun muassa turvallisuuden, sähkönjakelun luotettavuuden, työskentelytapojen tehostamisen ja energiatehokkuusvaatimuksien näkökulmista. Schneider Electric toteuttaa sähköverkkojen seurantaa avoimen ja pitkäikäisen EcoStruxure Power IoT-arkkitehtuurin avulla.

Testattujen, validoitujen ja dokumentoitujen arkkitehtuurien avulla ratkaisujen suunnittelu ja mitoitus onnistuvat nopeammin. Lisäksi se yksinkertaistaa asennus- ja käyttöönottovaiheita ja vähentää riskejä standardisoiduilla järjestelmillä. Sähköverkkojen turvallisuuden varmistaminen niiden käyttäjille on tärkeässä roolissa älykkäissä ratkaisuissa. Esimerkiksi sairaalan leikkaussalissa sähkölaitteiden on toimittava varmasti, eivätkä ne saa aiheuttaa vaaratilanteita henkilökunnalle tai potilaille.
  

Digitaalista sähkönjakelun turvallisuuden seurantaa

Toteuttamalla sähkönjakelu IT-järjestelmällä saadaan sähkönsyötön jatkuvuus varmistettua myös häiriötilanteissa. Mikäli maadoituksen vastusarvo tippuu kriittisen tason alle, voidaan eristystason valvontalaitteella paitsi havaita vika, myös kohdistaa vikakohta vianpaikannuslaitteiden avulla ja näin nopeuttaa korjaustoimenpiteitä. Järjestelmä lähettää vikahälytyksen reaaliaikaisesti sekä leikkaussalin henkilökunnalle että kiinteistöylläpidolle ja luo raportin myöhempää tarkastelua varten.

Tallentamalla dataa voidaan myös ennakoida mahdollisia tulevia ongelmia seuraamalla arvojen muutoksia pidemmällä aikavälillä. Valitettavasti myös sähkölaitteet aiheuttavat tulipaloja. Näissäkin tilanteissa jatkuvalla seurannalla voidaan välttää isommat ongelmat.

Esimerkiksi asentamalla langattomia lämpötilasensoreita virtakiskoille saadaan jatkuvaa tilatietoa niiden lämpötilasta ja voidaan tehdä ennakoivia toimenpiteitä jo ennen kuin lämpötilat nousevat kriittiselle tasolle. Tarvittavat työtunnitkin vähenevät, kun IR-lämpötilamittaukset voidaan korvata automatisoinnilla.

  
Data siirtyy visuaaliseen muotoon

Digitaalisuus ja laitteiden kytkeminen laajemmiksi kokonaisuuksiksi auttavat ymmärtämään toimintaympäristöä paremmin. Useissa laitteissa on mahdollisuus seurata tämänhetkistä tilannetta, mutta kytkemällä ne taustajärjestelmiin saadaan kerättyä dataa pidemmältä ajalta. Datasta pystytään selvittämään, mitä sähköverkossa on tapahtunut esimerkiksi ongelmatilanteen aikana.

Data saadaan siirrettyä myös visuaalisesti kiinnostavaan muotoon. Yksittäisten tietorivien sijaan datan voi paketoida helposti luettavaksi esitykseksi. Esimerkiksi liikennevaloista tuttujen värikoodien hyödyntäminen kertoo loppukäyttäjälle selkeästi, mikä tilanne sähköverkossa on.

Kapasiteetinhallintaan joudutaan kiinnittämään erityishuomiota esimerkiksi kiinteistön laajennushankkeissa. Muuntajan ylikuormittamisen välttämiseksi sen nykyisen kuormitustason on oltava selvillä. Näin voidaan todeta, onko muuntajakapasiteetin lisääminen tarpeen. Älykkään sähköverkon seurannassa kuormitustasoa pystytään tarkkailemaan reaaliaikaisesti ja historiadatan perusteella puolestaan katsomaan, miten energiaa on käytetty ja millaisia lukemia eri ajankohdista on tallentunut. Raporteista voi nähdä aikakäyrällä, millainen muuntajan kuormitus on ollut.

Jos kuormitus on ylittänyt suositusrajat, selvitetään tilanteen tausta. Esimerkiksi teollisuuskohteessa kyseessä on voinut olla tietoinen valinta, kun on päätetty tehdä jotakin tuotetta tuplateholla vaikkapa tunnin ajan. Jos tuplatehokkuusvuoroja ei tarvita kovin usein, ja kuormitustaso pysyy suurimman osan ajasta suositusten sisällä, kalliita lisäinvestointeja ei tarvita. Datan laadulla ja määrällä onkin suuri merkitys sähköverkon investointipäätöksissä.

   
Analytiikkapalvelut auttavat sähköverkon ylläpidossa

Analytiikkapalvelut auttavat keräämään dataa ja havaitsemaan ongelmia. Isommissa kohteissa esimerkiksi energiamittareita voi olla satoja, ja niiden ylläpito saattaa helposti unohtua asennusvaiheen jälkeen. Jos jokin komponentti on asennettu väärin, myös mittauslukemat voivat olla vääriä.

Yksittäisen virheen huomaaminen tietomassasta voi olla vaikeaa, kun mittareita on paljon, mutta asiantuntijapalveluna toteutetun järjestelmän raportista tieto saadaan helposti ulos. Lisäksi sähköverkkojen monimutkaistuessa ja niiden roolin muuttuessa yhä kriittisemmäksi liiketoimintojen kannalta myös sähköverkon toimivuuden valvominen on tärkeää. Analytiikkapalvelut auttavat näidenkin ongelmien löytämisessä ja korjaustoimenpiteiden toteuttamisessa.

Eräässä kohteessa esimerkiksi yhden kompaktikatkaisijan asetukset olivat jääneet väärään asentoon muutostöiden jälkeen ja katkaisijalta mitattu teholukema näyttäytyi negatiivisena arvona. Negatiivinen arvo näkyi poikkeamana energian kokonaislukemissa, kun päämittarin lukemaa verrattiin alamittausten summaan. Mikäli energia laskutetaan alamittareiden summalukemasta, energiankulutus eroaa todellisesta kulutuksesta ja kiinteistönomistajalla valuu euroja hukkaan.

Palvelupaketin kautta tulevan raportin avulla perimmäiseen syyhyn päästään kiinni ja virhe saadaan korjattua. Energiatehokkuuteenkin kohdistuu monia vaatimuksia. Järjestelmät auttavat siinä, miten säädöksiä onnistutaan noudattamaan. Kiinteistöjen energiankäytön seuraamiseen on taustajärjestelmiä, joiden avulla nähdään, mihin energiaa menee ja tehdään sitten tarvittaessa tehostustoimenpiteitä. Kiinteistönomistajalle älykkäiden järjestelmien hyödyntäminen tuo myös brändiarvoa: kun asiakkaille pystytään kertomaan luotettavasti esimerkiksi kiinteistön hiilidioksidipäästöistä ja energiankulutuksesta, se parantaa mainetta.
    

Työtunteja säästyy älyn ansiosta

Älykkäiden sähköverkkojen mahdollisuuksien hyödyntäminen tuo myös työskentelytapoihin tehokkuutta. Pienissä, muutaman mittarin kohteissa vaikkapa energianmittauslukemien seuranta onnistuu tarkastamalla lukemat mittarin näytöltä, mutta jos mittareita on kymmeniä tai satoja, vie useampia työpäiviä käydä toteamassa lukemat.

Lisäksi inhimillisen virheen mahdollisuus lukuvaiheessa on läsnä. Keskitetty järjestelmä, johon tietoja kerätään, vähentää työtunteja ja tuo älykkyyttä päivittäisiin töihin. Enää ei tarvitse mennä fyysisesti laitteen viereen, merkitä lukemia paperille ja siirtää niitä taulukkolaskentaohjelmaan vaan esimerkiksi varavoimalähteiden testausta voidaan automatisoida osittain tai kokonaan ja näin vähentää inhimillisiä virheitä ja dokumentaatioon kuluvaa aikaa.

Datasta voi katsoa myös esimerkiksi yksittäisten komponenttien kuormitustasoja ja tehdä sitten tarvittaessa ennaltaehkäiseviä huoltotoimenpiteitä. Kun data on helposti saatavissa, myös energiankäytön mallintaminen onnistuu. Sähköasentajilta älyverkot vaativat jonkin verran tietoteknistä osaamista, mutta kun perusteet osaa, asentamiseen tulee rutiini.

Ison laitevalmistajan järjestelmissä on se etu, että testaukset on tehty huolellisesti: kun tekee esimerkkien mukaan, toteuttaminen on suoraviivaista. Referenssikohteista on järkevää ottaa mallia, ja apua saa myös teknisestä tuesta, manuaaleista ja netistä löytyvistä käyttöohjevideoista. Sähköurakoitsijan kannalta on kiinnostavaa miettiä oman bisneksen ideaa: onko se kytkeä kuparikaapelia yhteen vai saisiko työhön lisäpotentiaalia laajentamalla osaamista komponenttikonfigurointiin, osajärjestelmiin tai kokonaisratkaisuihin sekä asennus- että ylläpitovaiheessa.