Staattisen loistehokompensaattorin ohjausjärjestelmän askelvastetestien automatisointi RTDS-testiympäristössä
Salomaa, Ilkka (2016)
Salomaa, Ilkka
Tampereen ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201603243526
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201603243526
Tiivistelmä
Tämän tutkintotyön tarkoituksena on kehittää menetelmä, jolla voidaan automatisoida staattisen loistehokompensaattorin ohjausjärjestelmän testaamista. Työ on rajattu koskemaan askelvastetestien automatisointia.
Staattinen loistehokompensaattori (engl. Static Var Compensator, SVC) koostuu tyristoriohjatuista keloista, tyristorikytkentäisistä kondensaattoriparistoista ja kiinteistä suodatinparistoista. Tyristoriventtiilien liipaisukulmaa muuttamalla mahdollistetaan portaaton loistehon säätö, minkä ansiosta SVC soveltuu hyvin tilanteisiin, joissa kompensoitavan loistehon määrä ei ole vakio. Sähköverkkoon kytkettävää SVC:tä käytetään muun muassa vakauttamaan kytkentäpisteen jännitettä ja lisäämään verkon häiriökestoisuutta.
SVC:n toiminnallisuus testataan kokonaisuudessaan RTDS-testiympäristössä (engl. Real Time Digital Simulator) ennen sähköasemalla tehtäviä testejä suurjännitteen kanssa. RTDS:n RSCAD-ohjelmalla voidaan mallintaa ja simuloida SVC:n toimintaa sähköverkossa. SVC:n dynaamisen suorituskyvyn todentaminen on merkittävä osa tehdastestejä ja askelvastetestit ovat yksi suurimmista testattavista kokonaisuuksista.
Ohjausjärjestelmän PID-jännitesäädin viritetään kokeellisesti. Tavoitteena on suoriutua määritellyistä askelvastevaatimuksista. Jos yhdessäkään testitapauksessa ei saavuteta vaadittua suorituskykyä, optimoidaan PID-säätimen parametrit uudelleen kunnes haluttu lopputulos on saavutettu. Tämän vuoksi riippuen testitapausten määrästä askelvastetestien tekeminen manuaalisesti on työläs ja yksitoikkoinen prosessi.
Työssä on luotu RSCAD:llä C-kieleen pohjautuvia komentosarjoja, joiden avulla on toteutettu testisekvenssi, joka automaattisesti ajaa vaadittavat testitapaukset askelvastetesteissä. Lisäksi automatisointia varten RTDS:n ja SVC:n ohjausjärjestelmän välille on luotu kommunikointirajapinta käytten DNP3-protokollaa (engl. Distributed Network Protocol). Käyttäjän tarvitsee antaa komentosarjalle lähtöarvot ja analysoida tulokset testien päätteeksi.
Ohjausjärjestelmän ja RTDS:n välisen DNP3-kommunikoinnin sekä RSCAD:n komentosarjojen testaaminen on antanut lupaavia tuloksia kehitetyn menetelmän toimivuudesta. Alustavien tulosten perusteella testaaminen komentosarjojen avulla on huomattavasti manuaalista testaamista tehokkaampaa.
Staattinen loistehokompensaattori (engl. Static Var Compensator, SVC) koostuu tyristoriohjatuista keloista, tyristorikytkentäisistä kondensaattoriparistoista ja kiinteistä suodatinparistoista. Tyristoriventtiilien liipaisukulmaa muuttamalla mahdollistetaan portaaton loistehon säätö, minkä ansiosta SVC soveltuu hyvin tilanteisiin, joissa kompensoitavan loistehon määrä ei ole vakio. Sähköverkkoon kytkettävää SVC:tä käytetään muun muassa vakauttamaan kytkentäpisteen jännitettä ja lisäämään verkon häiriökestoisuutta.
SVC:n toiminnallisuus testataan kokonaisuudessaan RTDS-testiympäristössä (engl. Real Time Digital Simulator) ennen sähköasemalla tehtäviä testejä suurjännitteen kanssa. RTDS:n RSCAD-ohjelmalla voidaan mallintaa ja simuloida SVC:n toimintaa sähköverkossa. SVC:n dynaamisen suorituskyvyn todentaminen on merkittävä osa tehdastestejä ja askelvastetestit ovat yksi suurimmista testattavista kokonaisuuksista.
Ohjausjärjestelmän PID-jännitesäädin viritetään kokeellisesti. Tavoitteena on suoriutua määritellyistä askelvastevaatimuksista. Jos yhdessäkään testitapauksessa ei saavuteta vaadittua suorituskykyä, optimoidaan PID-säätimen parametrit uudelleen kunnes haluttu lopputulos on saavutettu. Tämän vuoksi riippuen testitapausten määrästä askelvastetestien tekeminen manuaalisesti on työläs ja yksitoikkoinen prosessi.
Työssä on luotu RSCAD:llä C-kieleen pohjautuvia komentosarjoja, joiden avulla on toteutettu testisekvenssi, joka automaattisesti ajaa vaadittavat testitapaukset askelvastetesteissä. Lisäksi automatisointia varten RTDS:n ja SVC:n ohjausjärjestelmän välille on luotu kommunikointirajapinta käytten DNP3-protokollaa (engl. Distributed Network Protocol). Käyttäjän tarvitsee antaa komentosarjalle lähtöarvot ja analysoida tulokset testien päätteeksi.
Ohjausjärjestelmän ja RTDS:n välisen DNP3-kommunikoinnin sekä RSCAD:n komentosarjojen testaaminen on antanut lupaavia tuloksia kehitetyn menetelmän toimivuudesta. Alustavien tulosten perusteella testaaminen komentosarjojen avulla on huomattavasti manuaalista testaamista tehokkaampaa.