Väitös sähköverkkojen ja suurjännitetekniikan alalta, DI Petra Raussi Chauhan

Väitöskirjan nimi: Wireless 5G for Medium-Voltage Grid IEC 61850 based Protection Communication

Tohtoriopiskelija: Petra Raussi Chauhan
Vastaväittäjä: Prof. Mohamed F.M. Abdel-Fattah, Reykjavik University, Islanti
Kustos: Prof. Matti Lehtonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, sähkötekniikan ja automaation laitos

Sähköverkkojen suojauksella tarkoitetaan pääasiassa suojareleistä ja katkasijoista koostuvaa järjestelmää, jolla sähköverkoissa havaittujen vikojen vaikutusaluetta pystytään rajaamaan irrottamalla osia johtolinjoista pois sähköverkosta katkaisijoilla. Suojareleet vertaavat mittaustietoja sähköverkosta aseteltuihin asetteluarvoihin ja laukaisevat katkaisijat, jos asetteluarvot ylittyvät. Osa suojareleillä olevista suojaussovelluksista tarvitsee tai hyödyntää tietoliikenneyhteyttä muihin suojareleisiin. Tässä väitöskirjassa on tutkittu voisiko langatonta 5G teknologiaa hyödyntää suojareleiden välisissä tietoliikenneyhteyksissä. Langatonta tietoliikenneteknologiaa halutaan hyödyntää, koska se vähentää kaapeloinnin tarvetta, helpottaa kunnossapitoa ja mahdollistaa nopean käyttöönoton. 

Verrattuna aiempaa tutkimukseen aiheesta, tämä väitöskirja perustuu oikeaa sähköverkon suojausta vastaavaan laitesilmukkasimulaatioon, johon kaupalliset 5G tietoliikenneverkot ja näiden palvelut on yhdistetty. Tällöin kokeiden tulokset vastaava paremmin käytännön todellisuutta ja ovat realistisempia kuin aiemmat tutkimukset, joissa käytetty menetelmä on ollut puhdas simulaatio tai laitesilmukkasimulaatio, johon on yhdistetty simuloitu 5G tietoliikenneverkko. 

Väitöskirjan tulokset osoittavat, että itsenäisen 5G-verkon hyödyntäminen suojareleiden tietoliikenneyhteyksissä on mahdollista ja itsenäinen 5G-verkko täyttää tietoliikenne- ja toimintavaatimukset osalla suojaussovelluksista. Tämä tutkimus tuo uutta tietoa sähköverkon suojaussovellusten tietoliikenneyhteyksien toteuttamisesta nykyisillä kaupallisilla 5G-verkoilla ja suojaussovellusten luotettavuudesta, kun tietoliikenneyhteys on toteutettu 5G:llä.

Väitöskirjan tietoa voidaan hyödyntää toteutettaessa uusia suojaussovelluksia sähkönjakeluverkkoyhtiöissä, sekä suojareleiden valmistajat voivat hyödyntää tuloksia omassa tuotekehityksessään ja tarjonnassaan. Myös teleoperaattorit voivat tuloksiin perustuen kehittää 5G-teknologiaan liittyvää tarjontaansa paremmin sähköverkon sovelluksille sopivaksi. 

Tulosten perusteella voidaan todeta, että langatonta 5G-teknologiaa on mahdollista hyödyntää tietyissä suojaussovelluksissa riippuen sovelluksen tietoliikenne- ja toimintavaatimuksista. Esimerkiksi tällainen sovellus on reunalaskentaa hyödyntävä vikaindikaatio. On kuitenkin selvitettävä tapauskohtaisesti, soveltuuko 5G toteutettavaan kohteeseen.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Katso myös:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53
Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas