Determination of the Normal Switching State of Medium Voltage Distribution Network

Tämän diplomityön tavoitteena on määrittää sähkönsiirtoyhtiö Carunan hallinnoiman keskijänniteverkon peruskytkentätila optimoimalla verkon jakorajat luotettavuuden, tehonjaon ja sähkömarkkinalain toimitusvarmuusvaatimusten näkökulmasta. Sähköverkon täyttäessä kaikki siltä edellytettävät turvallisuus- ja suojausmääräykset, jakorajaoptimoinnilla voidaan samanaikaisesti saavuttaa näkyviä hyötyjä niin sähköverkon omistajien kuin asiakkaiden kannalta. Verkon kytkentätilan valinnalla vaikutetaan siihen, kuinka tehokkaasti olemassa olevaa verkkoa hyödynnetään. Sähkönjakelun turvallisuus ja laatu ovat jakeluverkkotoiminnan ensisijaisia päämääriä, mutta myös tehokkuuteen tulee keskittää voimavaroja. Oikeanlaisella tehonjaolla verkossa syntyvät häviöt pystytään minimoimaan, mikä lisää verkon käyttökapasiteettia ja johtaa pienempiin häviösähkön hankintamääriin. Verkonhaltijoiden taloudellisessa sääntelyssä huomioitavia keskeytyskustannuksia voidaan puolestaan pienentää esimerkiksi erottamalla vikaantumisalttiita verkonosia ja suuria kulutuspisteitä toisistaan. Tämä parantaa sähkön laatua ja mahdollistaa verkkoyhtiölle suuremman liikevoiton tavoittelun. Työn tuloksena luotiin prosessikuvaukset jakeluverkon kytkentätilojen optimoinnille ja ylläpidolle. Työssä kehitettiin menetelmät jakorajaoptimointiin ilmajohto-, maakaapeli- ja sekaverkoissa. Näiden menetelmien avulla Carunan verkkoalueille määritettiin uudet peruskytkentätilat.The aim of this master’s thesis is to determine the normal switching state of distribution system operator Caruna’s medium voltage distribution network by optimizing the switching states from the aspects of reliability, load flow and the terms of continuity of supply named in the Finnish Electricity Market Act. While the network fulfills all the technical requirements and safety boundary conditions, considerable benefits for all the stakeholders as well can be obtained with network reconfiguration. The switching state of the distribution network affects how effectively the network is operated. Safety and reliability are the main goals in power distribution but efficiency also needs to be considered. Properly selected power flow minimizes the losses generated in the network which increases distribution capacity and decreases the amount of energy to be procured to cover the losses. The present Finnish regulation model allows a greater amount of profit for the distribution system operator if it achieves to decrease its customer interruption costs. This can be done for instance by separating fault-prone network components from large energy consumption points. As a result of this thesis, process descriptions of switching state optimization and maintaining the normal switching state were created. Methods for optimizing the switching state in overhead, underground cable and mixed networks were established and normal switching states were determined for Caruna’s medium voltage network