My master thesis written for the Tampere University of Technology in LaTeX. Thesis language is Finnish. DPud release can be found here.
processing
Electric grids are an important part of society today. It consists of power plants, power lines and substations. These components allow delivering electricity from power plants to the end users. Substations and their automation play an important role in guaranteeing power grid safety and functionality. The focus of this master thesis is to plan and implement a software component that utilizes distributed system architecture. The component is intended to be a part of a larger system related to the substations. It subscribes information from the substation and shares it with other parts of the system. The information from the substation can include different types of data, such as measurement data which is shown on the user interface.
The information is subscribed from an Intelligent Electronic Device (IED) in substations. An IED is an automation device which controls the other physical devices of the substation. IEDs are connected to the substation's local network. IED can also be referred to as "protection relay". The International Electrotechnical Commission has defined a worldwide standard called IEC 61850 that defines the rules for how IED-devices and software outside of the substation need to communicate with each other over the network.
A proof of concept software component had already been developed before the start of this thesis. However, this component had many problems which did not encourage its further development. Analyzing these problems is a part of this thesis. The new information is then used to design the new software.
The result of this thesis is a software component that utilizes a distributed system architecture. The component can subscribe to information from the IED according to the IEC 61850 standard and share it with the other parts of the system.
Sähkönjakeluverkot ovat tärkeä osa nykyistä yhteiskuntaa ja sen päivittäistä toimintaa. Sähköverkko koostuu sähköntuotantolaitoksista, sähkölinjoista ja sähköasemista. Sähköverkon eri komponenttien avulla sähkö toimitetaan tuotantolaitoksista kuluttajille. Sähköasemat ja niiden automatisointi ovat tärkeässä osassa verkon yleisen toiminnan ja turvallisuuden takaamiseksi. Tässä diplomityössä keskitytään suunnittelemaan ja toteuttamaan hajautetun järjestelmän arkkitehtuuria hyödyntävä ohjelmistokomponentti. Komponentin on tarkoitus olla osa isompaa sähköasemiin liittyvää järjestelmää. Se tilaa tietoa sähköasemalta verkon yli ja jakaa sen järjestelmän muiden komponenttien kanssa. Sähköasemalta tuleva tieto sisältää esimerkiksi mittaustietoa, jota näytetään käyttöliittymässä.
Sähköasemilta tieto tilataan älykkäiltä elektroniikkalaitteilta (Intelligent Electronic Device, IED). IED:t ovat sähköaseman verkkoon kytkettyjä automaatiolaitteita, joista käytetään myös nimitystä suojarele. IED-laitteiden kommunikointiin liittyy maailmanlaajuinen IEC 61850 -standardi (International Electrotechnical Commission). Standardi määrittää kuinka IED-laitteet ja niihin yhteydessä olevat ohjelmat kommunikoivat verkon yli.
Ohjelmasta oli toteutettu demo ennen työn aloitusta, joka todisti osien toimivuuden. Demototeutuksessa oli ongelmia, jotka haittasivat sen jatkokehitystä. Tässä työssä demoa käytetään pohjana uuden version suunnittelulle. Demosta analysoidaan sen ongelmia ja mistä ne johtuivat. Näitä tietoja käytetään uuden komponentin tekniikan suunnitteluun.
Tuloksena on hajautetun järjestelmän arkkitehtuuria hyödyntävä ohjelmistokomponentti, joka kykenee tilaamaan viestejä IED-laitteelta IEC 61850 -standardin mukaisesti. Komponentti kykenee prosessoimaan ja jakamaan tilatut viestit järjestelmän muiden komponenttien kanssa.
Thesis tex files are written with TexStudio. Pictures are done with Inkscape and are located under pictures folder. All pictures have original svg files associated with them. UML diagrams under uml folder are written and drawn using PlantUML. Presentation under presentation folder is a command-line based markdown presentation with ASCII pictures and it's done with mdp.
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. Exception to this are original svg, picture and uml files. These can be freely used and modified by anyone.