Tieteellinen tutkimus, julkaisut ja projektit

Sähkönsiirtojärjestelmien alalla olen tehnyt tieteellistä tutkimusta erityisesti liittyen sähkövoimajärjestelmän sähkömekaanisiin heilahteluihin ja näiden vaimennuksen arviointiin reaaliaikaisten mittausten perusteella. Tutkimusaihe on oleellinen sähkönsiirtojärjestelmän siirtokapasiteetin kasvattamisen ja käyttövarmuuden parantamisen kannalta. Olen arvioinut seuraavien lehtien julkaisuja: IEEE Transactions on Power Systems, IEEE Transactions on Smart Grid, European Transactions on Electrical Power, IEEE Power Engineering Letters.

Viime aikoina olen työskennellyt Dynamic Line Rating:in (DLR) parissa oman yritykseni (J. Turunen Power Consulting Oy) kautta.

Julkaisuluettelo

TIETEELLISET ARTIKKELIT

J. Turunen, J. Thambirajah, M. Larsson, B. C. Pal, N. F. Thornhill, L. Haarla, W. W. Hung, A. M. Carter, and T. Rauhala: Comparison of Three Electromechanical Oscillation Damping Estimation Methods. IEEE Transactions on Power Systems, vol. 26, no. 4, Nov. 2011, pp. 2398-2407.

J. Turunen, M. Larsson, J. Thambirajah, L. C. Haarla, and T. Rauhala: Recent Developments in Modal Estimation of Power System Electromechanical Oscillations. IEEE PowerTech, 19–23 June 2011, Trondheim, Norway.

J. Turunen, L. Haarla, and T. Rauhala: Performance of Wavelet-based Damping Estimation Method under Ambient Conditions of the Power System. 2010 IREP Symposium – Bulk Power System Dynamics and Control – VIII (IREP), August 1–6, 2010, Buzios, RJ, Brazil.

J. Turunen, T. Rauhala, and L. Haarla: Selecting Wavelets for Damping Estimation of Ambient-excited Electromechanical Oscillations. IEEE Power & Energy Society General Meeting, 25–29 July 2010, Minneapolis, MN, USA.

J. Turunen, M. Larsson, P. Korba, J. Jyrinsalo and L. Haarla: Experiences and Future Plans in Monitoring the Inter-area Power Oscillation Damping, IEEE Power & Energy Society General Meeting, 20–24 July 2008, Pittsburgh, PA, USA.

P. Heine, J. Turunen, M. Lehtonen, and A. Oikarinen: Measured Faults during Lightning Storms. IEEE PowerTech, 27–30 June 2005, St. Petersburg, Russia.

MONOGRAFIAT

Turunen, J. (2011) Doctor of science in technology. A Wavelet-based Method for Estimating Damping in Power Systems. Doctoral dissertation, Aalto University School of Electrical Engineering, Aalto University publication series Doctoral Dissertations 16/2011, Espoo 2011, pp. 128 p. + app. 10 p. ISBN 978-952-60-4050-9 (printed), 978-952-60-4051-6 (pdf), ISSN 1799-4934 (printed), 1799-4942 (pdf). http://lib.tkk.fi/Diss/2011/isbn9789526040516/

Turunen, J. (2005) Diplomityö, Teknillinen korkeakoulu. Tehoheilahtelujen vaimennuksen seuranta voimansiirtoverkossa. Diplomityö tehty Fingrid Oyj:n palveluksessa.

MUUT TUTKIMUKSET

Turunen, J. (2006): Sähkövoimajärjestelmän haavoittuvuus ja suojaus elektronisen sodankäynnin keinoin toteutettavaa hyökkäystä vastaan. Tutkimus elektronisen sodankäynnin uhista ja niiltä suojautumisesta sähkövoimajärjestelmän tapauksessa. Sotatekniikan laitos, Maanpuolustuskorkeakoulu ja Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto, Teknillinen korkeakoulu.

Turunen, J., Vitie, M. (2005): Kivi- ja ruskohiili, potentiaali ja mahdollisuudet hiilidioksidin talteenottoon. Energiatalouden seminaarityö. Kohtuullisen kattava yleiskatsaus maailmanlaajuisesta hiilivoimatuotannosta, sen ympäristövaikutuksista ja sen yhteydessä muodostuvan hiilidioksidin talteenottopotentiaalista.

Turunen, J. (2004): Tutkimus kahdella sähköasemalla mitatuista jakeluverkon vioista. Erikoistyö, Sähköverkot ja suurjännitetekniikka, Teknillinen korkeakoulu. Yksityiskohtainen selvitys sähköasemilla mitatuista vikatyypeistä ja niiden esiintymistaajuuksista.

Tutkimusprojektit

POHJOIS-NORJAN/POHJOIS-SUOMEN HEILAHTELUJEN TUTKIMUSPROJEKTI

Tutkimusprojektin päätavoitteena on tutkia sähkönsiirtojärjestelmän käyttövarmuuteen ja siirtokapasiteettiin vaikuttavia asioita eri käyttö- ja skenaariotilanteissa Pohjois-Suomen ja Pohjois-Norjan verkossa. Ajatuksena on myös analysoida eri konsepteja, joita voidaan soveltaa käyttövarmuuden ja siirtokapasiteetin parantamisessa:

• Laajan alueen valvonta
• Verkkosuojat perustuen sekä paikallisiin että laajan alueen mittauksiin
• Vaimennussäädöt perustuen sekä paikallisiin että laajan alueen mittauksiin

Projektiin osallistuu pääasiassa Norjan ja Suomen kantaverkkoyhtiöt Statnett ja Fingrid ja Aalto-yliopisto. Projekti alkoi keväällä 2012 ja jatkuu vuoteen 2015. Osallistun projektiin sen vetäjänä.

STRONGRID-PROJEKTI

STRONgrid (Smart Transmission Grid Operation and Control) -projekti pyrkii kehittämään parempia työkaluja helpottamaan sähkönsiirtoverkon siirtokapasiteettia. Yhteenliitetympien sähköverkkojen sekä Pohjoismaissa että Euroopassa katsotaan helpottavan uusiutuvien energialähteiden integroimista sähköverkkoon. Kansainvälinen yhteistyö on välttämätöntä tämän tavoitteena saavuttamiseksi.

Projektiin osallistuu Pohjoismaisia yliopistoja ja kantaverkkoyhtiöitä. Aalto-yliopiston Sähkötekniikan laitoksen sähkönsiirtojärjestelmien tutkimusryhmä osallistuu projektiin merkittävässä määrin. Työskentelen myös itse projektissa vuosina 2012-2015.

REAL-SMART -PROJEKTI

EU-projekti REAL-SMART (Using real-time measurements for monitoring and management of power transmission dynamics for the Smart Grid) sai alkunsa vuonna 2008 ABB Corporate Research Switzerland:in, National Grid:in, Imperial College London:in, Teknillisen korkeakoulun ja Fingridin yhteistyöstä sähkövoimajärjestelmän vaimennuksen arvioinnin alalla. Projekti on EU:n FP7 Marie Curie IAPP (Industry-Academia Partnerships and Pathways) -projekti ja se alkoi virallisesti vuonna 2010 sisältäen kymmenen partneria. Projektin koordinaattorina toimii Imperial College London.

IAPP on EU-rahoitteinen ohjelma, jossa yliopistojen tutkijat vierailevat projektiin osallistuvissa ulkomaisissa yrityksissä ja vastaavasti yritysten asiantuntijat vierailevat yliopistoissa. Projektin jäsenet ovat Imperial College of Science, Technology and Medicine (UK, projektin koordinaattori), ABB Schweiz AG (Sveitsi), ABB AS (Norja), ABB SP (Puola), Fingrid Oyj (Suomi), General Electric Deutschland Holding GmbH (Saksa), Technische Universität Graz (Itävalta), National Grid Electricity Transmission (UK), Statnett SF (Norja) ja Aalto-yliopiston Sähkötekniikan korkeakoulu (Suomi).

Olin itse yhteensä 9 kuukautta vierailemassa ABB:llä Sveitsissä, National Grid:illä Englannissa ja Statnett:illä Norjassa. Aalto-yliopistoon puolestaan saapui tutkija ABB:ltä Sveitsistä kolmeksi kuukaudeksi ja tutkija intialaisesta Motilal Nehru National Institute of Technology -yliopistosta 1,5 vuodeksi syksystä 2012 alkaen.

REAL-SMART -projekti tutkii sähkönsiirtojärjestelmän mittauspohjaista valvontaa ja hallintaa. Projektiin osallistuu eurooppalaisia kantaverkkoyhtiöitä, teknologiayhtiöitä ja yliopistoja. Projekti on myös poikkitieteellinen käsittäen muun muassa sähköverkko-, mallinnus-, mittaustekniikka-, signaalinkäsittely- ja automaatio-asiantuntijoita.

SGEM-PROJEKTI

Tavoitteena Smart Grids and Energy Markets (SGEM) -tutkimusohjelmassa on kehittää älykkäitä ja käytännöllisiä ratkaisuja sähköverkon hallintaan. Oma laajan alueen valvonta ja säätö -tehtäväni kuuluu työpakettiin älykkäät suurjänniteverkot. Työskentelin projektissa vuosina 2010-2012.

VÄITÖSKIRJAPROJEKTI

Aloitin tammikuussa 2007 väitöskirjaprojektin sähkövoimajärjestelmän alueidenvälisten heilahtelujen vaimennuksesta. Sain väitöskirjan valmiiksi syksyllä 2010 ja väittelin maaliskuussa 2011 aiheesta “Wavelet-pohjainen menetelmä vaimennuksen estimointiin voimajärjestelmissä.”

Projektin tavoitteena oli aluksi tutkia systemaattisesti tekijöitä, jotka vaikuttavat sähkövoimajärjestelmän alueidenvälisen heilahtelun vaimennukseen ja keinoja vaimennuksen parantamiseen. Tavoitetta muutettiin myöhemmin siten, että pyrittiin kehittämään menetelmiä vaimennuksen reaaliaikaiseen monitorointiin osoitinmittausdatan perusteella. Projektin aikana muodostettiin useita kansainvälisiä kontakteja alan asiantuntijoihin, joka mahdollisti tasokkaan tutkimuksen suorittamisen.

DIPLOMITYÖPROJEKTI

Tein diplomityöprojektini Fingrid Oyj:n palveluksessa vuonna 2005. Arvioin projektissa kaupallisten sähköverkon laajan alueen valvontajärjestelmien tarkkuutta ja käyttökelpoisuutta.

Muut selvitykset

Fingridillä selvitin vuosina 2016-2019 muun muassa Pohjoismaisen sähkövoimajärjestelmän inertiatilannetta, Pohjoismaiden ja Baltian sähkövoimajärjestelmien synkronointimahdollisuutta ja Olkiluoto 3 ydinvoimalaitosyksikön käyttöönottoon liittyviä asioita.

Muut projektit

DYNAMIC LINE RATING (DLR)

Olin ulkoisena projektipäällikkönä oman yritykseni (J. Turunen Power Consulting Oy) kautta Fingridin DLR-pilottiprojektissa vuosina 2019-2021. Projektissa selvitettiin muun muassa eri DLR-järjestelmien soveltuvuutta Fingridin käyttöön ja muiden siirtoverkkoyhtiöiden kokemuksia DLR:stä.

Vuosien 2021-2023 DLR-käyttöönottoprojektissa Fingridillä otettiin käyttöön kehittämäni säädatapohjainen DLR-laskentajärjestelmä tietyille Fingridin päävoimansiirtojohdoille. Järjestelmä on käytössä.

Caruna Networks Oyj otti koekäyttöön kehittämäni säädatapohjaisen DLR-laskentajärjestelmän tietyille voimajohdoille alueverkossaan vuonna 2023. Järjestelmä on käytössä.

Vuosina 2023-2024 olen edelleenkehittänyt säädatapohjaista DLR-laskentajärjestelmääni useilta osin. Järjestelmä perustuu Ilmatieteen laitoksen avoimen säädatan hyödyntämiseen DLR-laskennassa ottamalla huomioon eri sääparametrien varmuusmarginaalit ja muut epävarmuudet laskentaan liittyen. DLR-laskennassa hyödynnetään CIGRE:n DLR-laskentamallia ja johto- ja jännekohtaisia parametreja. Laskentajärjestelmä sisältää muun muassa ns. reaaliaika DLR:n ja DLR-ennusteet 60 h saakka. Oletuksena lasketaan ns. jatkuvan tilan DLR-arvoja, mutta laskentajärjestelmä laskee tarvittaessa myös ns. transientti-DLR -arvoja huomioiden näin johtojen lyhytaikaisen ylikuormitettavuuden. Laskentajärjestelmä toimii palvelimella, josta tulokset on noudettavissa SFTP-yhteyden avulla tai se voidaan asentaa toimimaan myös asiakasyrityksen palvelimella ns. on-premise asennuksena.