Utilization of IoT technologies in electricity distribution network management

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2018-05-14
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
104 + 6
Series
Abstract
Objective of this thesis is to define and assess changes in energy sector, which will directly or indirectly affect distribution grid operation and management in Finland, and to determine measurable events or variables, which enable identification and monitoring of the recognized changes. Based on assessment of the upcoming changes, possibilities for utilizing IoT technologies in management and monitoring applications of the identified changes, are assessed. In the assessment of upcoming changes, total of eight subjects were covered and microgeneration, electric vehicles and heat pumps were identified to be the most probable changes to realistically penetrate Finnish energy sector within a time scope of approximately 10 years. However, none of the assessed, changes, were found to have significant and wide-scale effects in terms of performance of Finnish distribution networks. For utilization of IoT technologies in distribution networks one application for operational grid monitoring of power quality problems derived from residential photovoltaic generation, and three cases for IoT based asset health and condition monitoring were assessed. Furthermore, requirements and architecture for data storage and analysis platform of IoT based system were discussed. From the evaluated applications condition monitoring scheme of circuit breakers was determined to be the most promising alternative.

Diplomityön tavoitteena on määritellä ja arvioida energiasektoriin vaikuttavien tulevien muutosten suoria tai epäsuoria vaikutuksia jakeluverkon toimintaan ja hallintaan. Havaittujen muutosten vaikutuksista on tarkoitus tunnistaa mitattavia ilmiöitä tai suureita, jotka mahdollistavat muutosten tunnistamisen sekä seurannan. Muutosanalyysiin pohjautuen tavoitteena on tunnistaa ja arvioida mahdollisuuksia IoT-teknologian hyödyntämiseksi havaittujen muutosten aiheuttamien ongelmakohtien tai mahdollisuuksien tunnistamisessa, seurannassa sekä hallinnassa. Energiasektoriin vaikuttavien muutosten analyysissä arvoitiin kokonaisuudessaan kahdeksaa eri aihealuetta ja lopputuloksena pientuotannon, sähköautojen sekä lämpöpumppujen todettiin olevan todennäköisimmät teknologiat, jotka yleistyvät merkittävissä määrin suomalaisessa sähköverkossa seuraavan kymmenen vuoden aikana. Minkään käsitellyn muutoskohdan ei kuitenkaan todettu aiheuttavan laajamittaisia ja merkittäviä ongelmia jakeluverkon toimintaan. IoT-teknologian hyödyntämiseen jakeluverkkotoiminnassa käsiteltiin yhtä verkon käyttöön ja sähkön laatuun liittyvää sovellusta, jonka avulla hajautetun pienaurinkotuotannon vaikutuksia pystytään seuraamaan, sekä lisäksi kolmeen eri verkkokomponenttiin kohdistuvaa jatkuvan kunnon seurannan sovellusta. Tämän lisäksi IoT-järjestelmän toteuttamiseksi vaadittavalle analyysi- ja tietojärjestelmäalustalle määriteltiin rakenteellisia ja toiminnallisia tarpeita. Työssä käsitellyistä IoT-sovelluksista lupaavimmaksi todettiin katkaisijoihin kohdistuva jatkuvan kunnonhallinnan sovellus.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Keskinen, Antti
Keywords
internet of things, distribution networks, microgeneration, electric vehicels, heat pumps, condition monitoring
Other note
Citation