Jarmo Yrttiaho

SÄHKÖASEMAN TIETOLIIKENNEYHTEYDET

OpinnäytetyöKESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULUSähkötekniikkaHelmikuu 2008

TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ

YksikköTekniikan toimipiste, Ylivieska

Aika15.02.2008

Tekijä/tekijätJarmo Yrttiaho

KoulutusohjelmaSähkötekniikan koulutusohjelmaTyön nimiSähköaseman tietoliikenneyhteydetTyön ohjaajaFM Joni Jämsä

Sivumäärä42 + 20

TyöelämäohjaajaInsinööri Juha Sipola

Opinnäytetyön tilaaja oli Haukiputaan Sähköosuuskunta. Työssä selvitettiin, mikä olisi sopivin tietoliikenneyhteys sähköasemille, ja mitä mahdollisuuksia uusi tietoliikenneyhteys mahdollistaisi.

Työssä lähdin kartoittamaan nykyistä tietoliikenneyhteyttä sähköasemille, ja selvitin, miten nykyiset tietoliikenneyksiköt voitaisiin hyödyntää uuden tietoliikenneyhteyden kanssa. Mahdollisista tietoliikenneyhteyksistä selvitin radiomodeemin, luvanvaraisen radiolinkin, luvasta vapaan radiolinkin ja valokuituyhteyden käyttöä sähköasemayhteydessä sekä selvitin järjestelmien investointikustannukset.

Selvityksen perusteella saa kuvan mikä tietoliikenneyhteys olisi sopiva keskusasema-sähköasemavälisessä tiedonsiirrossa. Sopivimman yhteyden valinnassa on pääasiassa ajateltu taloudellisuutta sekä mahdollisuutta videovalvontakuvan siirtoon. Lisäksi yhteydessä on huomioitu, tulevaisuudessa mahdolliset sähköasemilta siirrettävät sähkönlaadun valvontatiedostojen siirrot keskusasemalle.

Asiasanattietoliikenne, radiomodeemi, radiolinkki, valokuitu

ABSTRACT

CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCESYlivieska, technology

Date

15.02.2008

Author

Jarmo YrttiahoDegree programmeElectrical EngineeringName of thesisTelecommunications connections to an electricity stationInstructorM.Sc. Joni Jämsä

Pages

42 + 20SupervisorEngineer Juha Sipola

The commissioner of the engineering work was Sähköosuuskunta of Haukipudas. In the work it was clarified what would be the most suitable data communications link to the electricity stations and what possibilities the new data communications link would make possible.

In the work I surveyed the present data communications link to the electricity stations and clarified the how present telecommunications unit could be utilised with a new data communications link. I clarified the radio modem, a radio link subject to licence, the use of the radio link which is free of the permission and of the optical fibre connect in the electricity station from possible data communications links and clarified the investment costs of systems.

The suitable communication link between the centre station and electricity station for data transfer can be found on the basis of the report. The most suitable connection has to be chosen mainly in regard to economy and opportunity for the transfer of the video control picture. Furthermore, attention has been paid in that in the future the possible transfers of the supervision files on the electricity quality to the centre station from the electricity stations can be transferred.

Key words

telecommunications, radio modem, radio link, optical fibre

ESIPUHE

Opinnäytetyö on tehty Haukiputaan Sähköosuuskunnalle. Työssä selvitetään erilaisia

keskusasema-sähköasemien välisiä tietoliikenneyhteyksien toteuttamisvaihtoehtoja sekä

selvitysten avulla yritetään auttaa sopivan tietoliikenneyhteyden löytymisessä. Työn

ohjaajana toimi verkkoliiketoiminnanpäällikkö, insinööri Juha Sipola. Työnvaiheita oli

edistämässä myös palveluinsinööri Jukka Määttä. Kiitokset heille sekä

Sähköosuuskunnalle, jotka antoivat minulle haasteellisen ja mielenkiintoisen

opinnäytetyöaiheen.

Työnvalvojalle, FM Joni Jämsälle kuuluu kiitokset työn seuraamisesta ja ohjaamisesta.

Korpelan Voiman Ari Koskiselle ja Oulun Energian Timo Savalammelle suuret kiitokset,

sillä heidän ansiosta löytyi hyviä tietoliikenneyhteyden toteuttamisvaihtoehtoja.

Suurin kiitos kuuluu vaimolleni Marjolle, joka on tukenut minua opinnäytetyössä ja on

ollut tukena eri työvaiheissa.

Oulussa 13.02.2008

Jarmo Yrttiaho

SISÄLLYSLUETTELO

TIIVISTELMÄABSTRACTESIPUHELYHENTEET

1 JOHDANTO ..................................................................................................................... 1

2 SÄHKÖASEMA-KESKUSASEMAVÄLISEN TIETOLIIKENNEYHTEYDEN KARTOITUS ........................................................................................................................ 4

2.1 Keskusasemajärjestelmä .............................................................................................. 7 2.1.1 MicroScada ........................................................................................................... 7 2.1.2 Tietoliikennejärjestelmän NET-linjat ................................................................... 7 2.1.3 AIM AMR- mittaustiedon keräys- ja tallennus .................................................... 9

2.2 Ala-asemajärjestelmäkohteet ..................................................................................... 10 2.2.1 Tietoliikenneyksikkö KU2000 ........................................................................... 10 2.2.2 Tietoliikenneyksikkö RTU232 ........................................................................... 11 2.2.3 Melko MS400 ala-asema .................................................................................... 12

2.3 Tietoliikenteen käytöstä aiheutuvat kulut .................................................................. 14 2.4 EQL-Laadunvahtimittaus .......................................................................................... 15 2.5 Tietoliikenneyhteyden epäkohdat .............................................................................. 16

3 TIETOLIIKENNEYHTEYDEN TOTEUTUSVAIHTOEHDOT ............................. 17 3.1 Mikroaaltolinkkiyhteys ............................................................................................. 17 3.2 Radio Modem SATELLINE-3AS ............................................................................. 19 3.3 5,4 Ghz:n radioluvasta vapaa linkkiyhteys ................................................................ 20 3.4 Ympäristön vaikutus radioaaltoon ............................................................................. 22 3.5 Radiomaston mitoitus ................................................................................................ 23 3.6 Valokuituyhteys ......................................................................................................... 26

3.6.1 Valokuitupäätelaitteet ......................................................................................... 28 3.6.2 Valokuitukaapelien valinta ................................................................................. 28 3.6.3 Valokuitukaapelireitin suunnittelu ..................................................................... 29 3.6.4 Valokuituyhteys Häyrysenniemen sähköasemalle ............................................. 33 3.6.5 Valokuituyhteys Haapasuon sähköasemalle ...................................................... 35 3.6.6 Valokuituyhteys Kellon sähköasemalle ............................................................. 36

4 TIETOTURVA TIETOLIIKENNEYHTEYKSILLÄ ................................................ 37 4.1 Linkkiyhteyksien suojaaminen .................................................................................. 37 4.2 Mikroaaltolinkin suojaus ........................................................................................... 38 4.3 Radiomodeemiyhteyden suojaus ............................................................................... 38 4.4 Winlink radiolinkin tietoturva ................................................................................... 39 4.5 Valokuituyhteyden tietoturva .................................................................................... 39

5 TULEVAISUUDEN NÄKYMÄT ................................................................................. 41 5.1 EQL-Transmit asiakkuus ........................................................................................... 41 5.2 Kameravalvonta ......................................................................................................... 41 5.3 REF-verkonvalvonta ............................................................................................... 42

6 JOHTOPÄÄTÖKSET ................................................................................................... 44

LÄHDELUETTELO .......................................................................................................... 47

LIITTEET

LYHENTEET

AES Advanced Encryption Standard, Yhdysvaltain viranomaisten hyväksymä

virallinen salausmenetelmä

AIM Active Information Management, on Enermetin AMR-järjestelmä

AMKA 0,4 kV:n riippukierreilmakaapeli

AMR Automatic Meter Reading, automaattinen mittarinluku-järjestelmä

ASCII American Standard Code for Information Interchange, merkkikoodi, joka

määrää millä koodinumerolla kirjainmerkit tallennetaan tietokoneelle

AXMK 0,4 kV:n alumiinijohtiminen maakaapeli

BR Baud Rate, modulointinopeuden yksikkö, joka kertoo signaalienmuutoksen

määrän sekunnissa

CCM/AES Counter Mode with CBC-MAC, aidoksitunnistamismenetelmä, joka on

käytössä Winlink-järjestelmässä

DIN Standardi kokoojakisko, johon voidaan liittää erilaisia kytkin laitteita

DCP-NET Tietoliikenneohjelma, joka käyttää Emulexin DCP-korteilla toteutettua ISA-

väylää

EDS Ethernet Device Switch, Ethernet laitekytkin

EQL Electricity Quality and Load, sähkönlaadunmittaus

GSM Global System for Mobile Communications, matkapuhelinjärjestelmä, joka

on käytössä maailman laajuisesti

IDU Indoor Unit, sisäyksikkö

ISA Industry Standard Architecture, 16-bittinen väylästandardi ja siihen liittyvä

lisäkorttien järjestelmä

ISDN Integrated Services Digital Network, digitaalinen puhelinverkko

ITU International Telecommunications Union, kansainvälinen tietoliikenteen

standardointi- ja kehitysjärjestö

LAN Local Area Network, lähiverkko

NMS Network Management System, verkonhallintajärjestelmä

ODU Outdoor Unit, ulkoyksikkö

PLC Power Line Communications, sähköjohtoa/kaapelia käytetään hyväksi

tiedonsiirrossa

PSTN Public Switched Telephone Network, perinteinen analoginen,

kuparikaapeleihin perustuva puhelinverkko

RMON Suojelu- ja valvontatoiminto verkossa

RP 570 Master-protokolla, ”mestari”protokolla

RP 571 Slave-protokolla, ”orja” protokolla

RS-232C Recommended Standard, sarjaliikennestandardi

RS-485 Recommended Standard, sarjaliikennestandardi

RS-422 Recommended Standard, sarjaliikennestandardi

RTU Remote Terminal Unit, ala-asemayksikkö

SC Set Click on valokuituliitin tyyppi

SCADA Supervisory Control And Data Acquisition, kaukokäyttöjärjestelmä

SNMP Simple Network Management Protocol, TCP/IP-verkoissa käytetty protokolla

laitteiden hallintaan verkossa

SPA SPA-väylä on 80-luvulla esitetty SPACOM/Pyramid-sarjan releiden

kommunikointistandardi

UPS Uninterruptible Power Supply, Laitteisto, johon vartaan sähkövirtaa ja joka

luovuttaa esim. tietokoneille ladatun energian sähkökatkoksissa

VLAN Virtual Local Area Network, tekniikka, jolla lähiverkko jaetaan loogisiin

kokonaisuuksiin hallinnoinnin helpottamiseksi

1 JOHDANTO

Haukiputaan Sähköosuuskunnalla tietoliikenteet sähköasemille ovat toteutettu

puhelinkaapeleiden välityksillä. Sähköaseman ja Sähköosuuskunnan välisessä

tiedonsiirrossa, siirrettävät yhteydet ovat MicroSCADA:n kaukokäyttö, AIM-Melko ja

puhelinyhteys. Nykyinen vuokrattu tietoliikenneyhteys on ollut hidas, ja yhteys on

myöskin ollut epäkunnossa useasti. Kaukokäytön hitauden johdosta REF-releiden Medrek-

tiedostojen lataaminen MicroSCADA:n palvelimelle nykyisellä yhteydellä ei tule

onnistumaan. Kaukokäytössä ja AIM-Melko-yhteydessä ovat yhteyksillä omat toiminta

protokollansa ja johdinparit yhteyksissä.

Sipolan Juhan opinnäytetyön vaihtoehdoista päädyin selvittämään tietoliikenneyhteyksien

uusimista sähköasemille. Työtä aloittaessa, selvitin Korpelan Voimalta ja Oulun Energialta

millaisia heidän tietoliikenneyhteydet ovat sähköasemille sekä sain suosituksia

mahdollisille tietoliikenneyhteyksille. Päädyin selvittämään valokuituyhteyttä,

luvanvaraista linkkiyhteyttä, luvasta vapaata linkkiyhteyttä sekä radiomodeemiyhteyttä.

Valokuituyhteydestä selvitän mahdolliset tietoliikennelaitteistot sähköasemille ja

keskusasemalle sekä pyrin selvittämään laitteistojen mahdolliset kustannukset.

Sähköosuuskunnalla on jonkin verran jo tehty valokuituasennustöitä, joten pyrin etsimään

valokuituyhteydelle sopivia kaapelointireittejä Sähköosuuskunnalta sähköasemille,

selvittäen mahdollisia kaapeloinnin aiheuttamia kustannuksia yhteydelle. Ajatuksena on

ollut, että Sähköosuuskunta voisi toteuttaa kaapeloinnin ilman ulkopuolista

urakointiyritystä. Laskettujen kustannusten perusteella pyrin antamaan kuvan, kuinka

paljon mahdollinen kaapelointi tulisi suurin piirtein maksamaan. Valokuituyhteyden

käytännön toteutus vaatii kuitenkin tarkemmat suunnitelmat ja laskelmat, sillä

tavoitteenani on antaa urakoinnin osalta suuntaa antavat kustannukset.

Luvanvaraisesta linkkiyhteydestä pyrin selvittämään yhteyden rakentamisesta aiheutuvat

kulut, radioaallon vapaaseen tilaan rakentamisen perusteella. Yhteydessä käytettävät

antennit yms. laitteet tulevat myös esille tässä työssä.

Luvasta vapaata radiolinkkiä esittelen myös mahdollisena korvaajana edullisuutensa

perusteella nykyiselle yhteydelle sekä esittelen järjestelmää jonkin verran ulkoiselta

olemukseltaan. Tekniikasta ja tietoturvallisuudesta pyrin antamaan selkeän kuvan,

kuitenkaan syvällisiin tiedonsiirtoparametreihin puuttumatta. Järjestelmän kustannuksia

selvitän laitteistojen osalta.

Radiomodeemiyhteydestä pyrin selvittämään laitteiston rakentamiskulut sekä

mahdollisuuden korvata nykyisen sähköasemavälisen kuparikaapeliyhteyden.

Opinnäyteyössä koitan selvittää videovalvonnan mahdollisuutta tulevaisuuden tarpeisiin,

tehdessäni tarjouksia laitteistotoimittajille. Videovalvonnalle selvitän tilantarpeet

kytkimiltä sekä selvitän riittääkö tietoliikenneyhteyden nopeus toteuttamaan reaaliaikaisen

valvonnan sähköasemilta. Tulevaisuuden tarpeista koitan selvittää

laadunmittausraportoinnin mahdollisuutta siirtää omaan mittaukseen sekä REF-releiden

Metrex tiedostojen lataamista käytönvalvontajärjestelmälle.

2 SÄHKÖASEMA-KESKUSASEMAVÄLISEN TIETOLIIKENNEYHTEYDEN

KARTOITUS

Nykyinen sähköaseman tiedonsiirtojärjestelmä koostuu kolmesta ala-asemasta ja

valvomosta (keskusasemasta). Ala-asemat ovat Haapasuo, Häyrysenniemi ja Kello.

Keskusaseman kautta ohjataan ala-asemia, jotka toimivat puhelinverkon kautta

modeemiyhteyksillä. Keskusaseman MicroSCADA- palvelimen kautta kulkevat

ohjauskomennot, joiden kautta ohjauskomennot kulkevat ala-asemille sekä kauko-

ohjauserottimille. Asennonosoituksista, hälytyksistä ja mittauksista tieto kulkee

keskusasemalle päin. MicroSCADA- järjestelmän sekä ala-asemien rakenne on kuvassa 1.

KUVA 1. Valvomo-ala-asema-järjestelmä (Sipola 2007.)

AIM AMR-järjestelmää käytetään mittaustietojen keräämiseen- ja tallentamiseen. AIM on

Enermetin ratkaisu automaattisesta mittausjärjestelmästä. Keskusasemapuolella ovat

tietokanta ja kommunikointipalvelimet. Kommunikointipalvelinta käytetään ala-asema-

yhteyksiin. AIM-palvelimelle luodaan uuden asiakkaan mittauspisteen, mutta asiakastiedot

(sähkönkulutus yms. tiedot) eivät ole AIM-palvelimella. Sähköasemilla ovat käytössä

Melko MS 400-ala-asemat, jotka toimivat puhelinverkon kautta. MS 400 ohjaa

keskijännitejohdon kautta asiakkaiden sähkömittareita, ja luentatapahtumat myös

tapahtuvat johtoa pitkin sähköasemalle. Melko MT30e-mittarit ovat käytössä omakäytön

mittauksessa, ja näitä mittareita on myös suuremmilla sähkönkulutusasiakkailla.

sähköasemilta yhteydet keskusasemalle ovat toteutettu PSTN-yhteydellä. (Määttä 2008.)

Keskusasemajärjestelmässä käytetään myös katkotonta sähkönsyöttöjärjestelmää UPS,

jolla varmistetaan tietoliikenteen käytön sähkökatkoksissa sekä valvomotoiminnan.

2.1 Keskusasemajärjestelmä

2.1.1 MicroScada

Ala-aseman modeemiyhteydet ovat liitetty sarjaliitynnällä RS232-liitännän kautta

palvelimen DCP-NET-yksikköön. Yksikkö on näkyy kuvassa 2. DCP-NET-yksikköön ovat

liitetty myös Jokikylän- ja Hekkalanlahden kaukokäyttöerotinasemat. DCP-NET tarkoittaa

tietoliikenneohjelmaa, joka käyttää erityistä Emulexin DCP-korteilla toteutettua ISA-

väylää. DCP-kortilla on oma Intel-pohjainen prosessori. (MicroSCADA 8.4.2.1999, 3.)

KUVA 2. DCP-NET-yksikön sarjaliityntäpisteet (MicroSCADA. 1999, 2.)

2.1.2 Tietoliikennejärjestelmän NET-linjat

DCP-NET-kortille liitetyt sarjaliitynnät vaativat, että linja määritetään NET-yksikössä.

Linjalle määritellään protokolla, jota halutaan käyttää. Protokollan määrittäminen tehdään

joko esikonfiguraatiossa tai käytön aikana Po-attribuutilla, eli valitsemalla protokollan.

Jokaisella protokollalla on oma lukuarvo, jonka avulla saadaan oma toimintatapa

viestiliikennelinjalle. Protokollan vaihto edellyttää linjanmäärityksen poistamista Po-

attribuutilla nolla. (MicroSCADA. 1999, 143-148.)

Nykyisessä tietoliikenneyhteydessä käytetään protokollaa IEC870-5-101, jonka

tietoliikenneattribuutteja on monenlaisia. Seuraavassa tiedonsiirtoon liittyvästä attribuutista

lyhyt kuvaus.

IEC870-5-101 protokollat ovat käytössä Haapasuon, Häyrysenniemen ja Kellon

sähköasemien tiedonsiirtoyhteyksissä. Tiedonsiirtonopeudeksi modeemit rajoittavat 1200

bittiä/s. Nykyinen oletussiirtonopeus on 2400 bittiä/s. Toisaalta ala-asemien

tiedonsiirtonopeus voi olla 9600 bittiä/s, sillä releiden SPA-väylä käyttää kyseistä

nopeutta.

ABB:n palvelimen päivittämisen seurauksena selvitin, pystyykö vanhempaa palvelinta

käyttää rengasverkkoperiaatteella kahdennettuna (Kuva 3). Olli Ridan mukaan

käyttöjärjestelmät uudella ja vanhalla palvelimella ovat erilaisia, minkä seurauksena

vanhaa järjestelmää ei voida käyttää rengasyhteyksissä uuden palvelimen kanssa.

Kahdennuksella saadaan se etu, että jos toinen käytönvalvontajärjestelmä vaurioituu niin

koko järjestelmä ei kuitenkaan putoa alas käytöstä. (Rita 2007.)

KUVA 4. Kahdennettu käytönvalvontajärjestelmä (MicroSCADA 1999, 174.)

2.1.3 AIM AMR- mittaustiedon keräys- ja tallennus

Nykyisessä järjestelmässä mittaustiedot ala-asemalta Melko MS400-kautta ovat kerätty

tietokantaan PSTN-modeemien välityksillä. Sähköasema-keskusasema-välillä käytettävä

tiedonsiirtonopeus on 9600 bittiä/s ja puhelinkaapeliyhteys on kiinteä, kuten yhteydestä

aiheutuva vuokran määrä. Yhteysmahdollisuus modeemeilla on Full Dublex- muotoinen eli

kumpikin puoli voi lähettää informaatiota yhtä aikaan. Sähköasemilla ovat käytössä

omankäytön mittauksessa Melkon MT30e-mittarit, joihin liityntä on normaalin

puhelinliittymän kautta. Mittarit ovat myös yhteydessä AIM-järjestelmään.

2.2 Ala-asemajärjestelmäkohteet

2.2.1 Tietoliikenneyksikkö KU2000

KU2000-tietoliikenneyksikkö on kytketty ”yksi isäntä” periaatteella sähköasemilla.

KU2000 käyttää pääasiallisesti protokollaa IEC870-5-101 sekä mahdollistaa myös

protokollan IEC870-5-104 käytön. Modeemi rajoittaa tiedonsiirtonopeudeksi 1,2 kb/s,

vaikka yksikkö mahdollistaisi 9,6 kb/s nopeuden. Sähköasemilla (Kello ja Häyrysenniemi)

käytetään modeemin rajoittamaa 1,2 kb/s olevaa nopeutta. Kellossa ja Häyrysenniemellä

olevissa ala-asemayksiköissä käytetään yksikköön integroitua modeemia. Kuvassa 5 näkyy

kokoonpano järjestelmän liitynnöistä. (Protocol Master KU2000 2004.)

KUVA 5. Perus kokoonpano Single Master-rakenteesta (KU2000, 11.)

SPA-väylään ovat liitetty hälytyskeskukset, suojareleet, kennoterminaalit ja monet muut

sähköaseman mittaus-, ohjaus- ja tilatiedoista kertovat laitteet. SPA-väylä käyttää ASCII-

protokollaa ja käytössäoleva tiedonsiirtonopeus on 9,6kb/s. SPA-väylä on liitetty

tietoliikenneyksikön linjaan 1, RS232-liittimellä. (KU2000 2004.)

Häyrysenniemen ja Kellon sähköasemilla tietoliikenneyhteydet ovat liitetty

tietoliikenneyksikön porttiin viisi, jossa käytetään integroitua modeemia. Yksikössä on

myös mahdollista liittää viestiyhteys porttiin 5.1 tai 3. Isäntälinja kuvaa MicroSCADA:lta

tulevaa viestiyhteyttä. Porttiin 5.1 ja 3 voidaan isäntälinja kytkeä. Käyttäessä porttia 5.1 tai

3 tarvitaan ulkoinen modeemi, josta liitytään tietoliikenneyksikköön. Kuvassa 6 on kuva

takapaneelin liitännöistä. (KU2000 2004.)

KUVA 6. Takapaneelin liitännät (KU2000 2004, 18.)

2.2.2 Tietoliikenneyksikkö RTU232

Ala-asemayksikköä RTU232 on käytössä Haapasuon sähköasemalla. Ala-asemayksikkö

koostuu keskustoimintayksiköstä, modeemiyksiköstä, ala-asemayksiköiden peruskehikosta

sekä laajennuskehikosta. Ala-asemakaapissa ovat myös analogia- ja digitaali-tuloille, sekä

lähdöille omat liityntäpisteensä. Ala-asemaan ovat kytketty suojareleet, hälytyskeskukset,

mittaus, ohjaus ja tilatiedoista informoivat laitteet. (RTU232 2001.)

Keskustoimintayksikkö eli Central Control Unit 23ZG21 toimii ”pääkäsittelylautana”

RTU232-asemalla. Viestiyhteys keskusasemalta keskustoimintayksikköön voidaan

toteuttaa kolmesta eri pisteestä, modeeminyksikön kautta tai käyttämällä

keskustoimintayksikön RJ 45 liitäntäpistettä, joita on kaksi kappaletta. Yksikköön voidaan

myös liittää printteri RS232-liittimen välityksellä. Toiminta-asetusten muutos voidaan

tehdä PC:llä MMK-liittymää käyttäen. Asetusten vaihto suoritetaan ”Configuration

Monitor” tilassa. Keskusyksikkö käyttää RP570- ja RP571-protokollaa ja suurin

mahdollinen tiedonsiirtonopeus voi olla 38400 Bit/s. (RTU232 2001,187-195.)

RTU232-modeemiyksikössä 23WT21 on integroituna ITU-T standardoima V.23-modeemi,

minkä välityksellä voidaan yhteys suorittaa keskustoimintayksikölle. Haapasuon

sähköasemalla on käytössä kyseinen modeemityyppi. Viestintäyhteysmuotona voidaan

valita Dublex tai Half Dublex-muodon. Dublex-muoto kuvaa sellaista yhteyttä, jossa

tiedonsiirto voi tapahtua kumpaankin suuntaan yhtä aikaa, ja Half Dublex toiminta vastaa

LA-puhelimen käyttöä, eli toinen puoli odottaa kun toinen lähettää. V.23-modeemi antaa

maksimissaan 1,2 kb/s liikennöintinopeuden, joka on käytössä Haapasuon sähköasemalla.

Liitteessä 2 on kuvaus valvomoliitynnästä.

(RTU232 2001, 159-165.)

Peruskehikkoon RTU232:ssa ovat liitetty keskustoimintayksikkö, modeemiyksikkö, I/O-

liitäntärimat sekä virtalähde. Peruskehikossa ovat myös viestiliikenteen RS485-liitin ja

laajennuskehikossa liitännät RS232-liiitännällä. Kehikossa I/O-liitäntäkortteja on yli

neljätoista. Laajennuskehikkoon voidaan liittyä myös kuidun välityksellä. (RTU232 2001,

141-147.)

2.2.3 Melko MS400 ala-asema

Melko ala-asemat sijaintipaikka on sähköasemilla, ja niiden tiedonsiirrosta keskusasemalle

päin mainittiin kohdassa 3.2. Melko ala-asemasta ollaan yhteydessä asiakkaisiin

keskijänniteverkon välityksellä. Keskijänniteverkkoon yhteys on toteutettu ala-asemasta

virtamuuntajan välityksellä kytkentäkondensaattoreille, ja edelleen verkkoon.

Kondensaattoreiden avustamana tuotetaan voimakantoaaltoa, jonka välityksellä

asiakaspäästä voidaan lukea sähkömittareita sekä antaa tariffinohjauksia.

Tariffinohjauksilla ohjataan mm. tievalaistusta ja aikatariffeja. Kuvassa 7 on Melko ala-

asema fyysisiltä ominaisuuksiltaan.

KUVA 7. Melko ala-asema Häyrysenniemen sähköasemalla.

2.3 Tietoliikenteen käytöstä aiheutuvat kulut

Haapasuon sähköaseman tiedonsiirtoyhteydestä aiheutuvat kulut €/kk ovat seuraavat:

• Johtovuokrasopimukset kolme erillistä sopimusta (36,3€+58,7€+51,7€=146,7€)

• Puhelinliittymä 11 euroa

• Liittymät yhteensä: 11 €+146,7 € = 157,7 euroa

Häyrysenniemen sähköaseman tiedonsiirtoyhteydestä aiheutuvat kulut €/kk ovat seuraavat:

• Johtovuokrasopimus yhteensä 15,3 euroa

• Puhelinliittymä 11 euroa

• Liittymät yhteensä: 11 €+15,3 €=26,3 euroa

Kellon sähköaseman tiedonsiirtoyhteydestä aiheutuvat kulut €/kk ovat seuraavat:

• Johtovuokrasopimus yhteensä 219,2 euroa

• puhelinliittymä 11 euroa

• Liittymät yhteensä 11 €+219,2 €=230,2 euroa

Sähköasemien tietoliikenneyhteyksistä kokonaisuudessaan muodostuva kustannus on

seuraava:

• Johtovuokrasopimukset, yhteensä 381,2 €/kk

• Puhelinliittymät 33 €/kk

• Liittymät kokonaisuudessaan 33 €/kk+381,2 €/kk=414,2 €/kk

2.4 EQL-Laadunvahtimittaus

EQL-mittaukset ovat käytössä sähkönlaadun seurannassa sähkölaitoksilla. MX Electrix:in

mittarit lukevat sähköasemilla olevat mittarit puhelinverkonvälityksellä ja Enease toimittaa

luentaraportit sähköosuuskunnalle. Enease on yritys, joka tuottaa raportointi- ja

analysointisovelluksia. Raportit voidaan lukea tietokoneilta ja niistä selviää mm.

vaihejännitteet, harmoniset aallot, vaiheittaiset pätö- ja loistehot, 3-vaiheiset pätö- ja

loistehot, taajuus sekä vaihevirrat. (MX Electrix 2007.)

Sähköasemilla olevat mittarit lukevat mittamuuntimen välityksellä kiskostosta mitattavia

arvoja. Kuvassa 8 on EQL-mittaus.

KUVA 8. Häiriöseurannan mittaus (MX Electrix 2007.)

2.5 Tietoliikenneyhteyden epäkohdat

Nykyisellään olemassa olevassa yhteydessä sähköasemille ongelmia ovat aiheuttaneet

Puhelinyhtiöiden suorittamat oman verkon huoltotyöt, joista ne eivät ole voineet kertoa

etukäteen esim. Kellon sähköaseman yhteys, joka on poikki ainakin kerran kuukaudessa

huoltotöiden johdosta. Puhelinlinjojen vikaantuessa korjaaminen on voinut kestää

muutamia päiviä, minkä seurauksena vasteajat ovat olleet pitkiä. Kaukokäyttöön on

jouduttu laittamaan pitkät viiveet, jottei kaikki puhelinyhteyden viat häiritsisi liikaa

toimintaa. Ongelmaa ovat aiheuttaneet myös toimimattomuudet yhteydessä, kun sitä on

tarvittu mm. kauko-ohjauksessa. Hinta/laatusuhde yhteydessä vaikuttaa korkealta. (Sipola

2008.)

3 TIETOLIIKENNEYHTEYDEN TOTEUTUSVAIHTOEHDOT

Vaihtoehtoisista tietoliikenneyhteyksistä sain tietoa sähköosuuskunnalle vierailemalla

Korpelan Voimalla sekä Oulun Energialla. Puhelinkeskustelut ja sähköpostit olivat

pohjustamassa mahdollisia vaihtoehtoja.

3.1 Mikroaaltolinkkiyhteys

Mikroaaltolinkkiyhteydestä tuli esille Korpelan Voima vierailulla, millaisia heidän

linkkiyhteydet ovat. Koskisen Ari suositteli SAF:in Point To Point, eli pisteestä pisteeseen

olevaa mikroaaltolinkkiyhteyttä noin 10-kilometrin etäisyydelle, jos halutaan käyttää

kameravalvontaa. Kameravalvonta edellyttää TCP/IP-yhteyttä, johon löytyy NDC-

Networks OY:ltä löytyviä IP/RS-laiteohjaimia. Laiteohjaimia käyttämällä voidaan ala-

aseman tietoliikenneyksikkö kytkeä viestiliikennejärjestelmään. Melko MS400-ala-aseman

kytkeminen linkkiyhteyden välityksellä voidaan toteuttaa, eli voidaan koko viestiyhteys

hallita linkkiyhteyden välityksellä. (Koskinen 2007.)

Empowerilta sain tarjouksen kyseisistä SAF:in linkeistä ja kuvassa 9 näkyy kyseisen

radiolinkkijärjestelmän rakenne.

KUVA 9. Radiolinkkiyksikkö (SAF 2008.)

IDU:t ovat 19 tuuman ”räkkitelineeseen” sopivia, ja sisäyksikön rakenteet ovat koostuneet

moduuleista. Moduulimaisen rakenteen johdosta voidaan tulevaisuuden tarpeet hyvin

huomioida. Kuvassa 10 näkyy sisäyksikön kokoamismahdollisuudet. (Lehtosaari 2007.)

KUVA 10. Sisäyksikön moduulirakenteet. (Lehtosaari 2008.)

Linkkiyhteyden valvonta voi tapahtua sisäyksikön LDC-näytön kautta tai ulkoisesti

hallinta tapahtuu SAF:in omalla NMS-verkonhallintaohjelmistolla. Linkkiyhteyttä voidaan

valvoa myös SNMP-tietoliikenneprotokollalla, jonka avulla voidaan kysellä verkossa

olevien laitteiden tiloja. NMS-hallintaohjelmalla voidaan toteuttaa: (Lehtosaari. 2007.)

• Radiolinkkiyhteydestä kuvan, joka on kuvattu väreillä

• Laitteita voidaan konfiguroida sekä valvoa

• Datan kerääminen ja tallentaminen laitteistoista tietokantoihin yms. mahdollisuudet

Empowerin Sähköosuuskunnalle laatimassa tarjouksessa on huomioitu tulevaisuuden

tarpeet hyvin, sillä sarjaliikenneyhteydet ovat varattu tietoliikenneyksiköille, ja Ciscon 24-

porttiselta kytkimeltä voidaan hallita Melkon, EQL-mittauksen sekä reaaliaikaisen

valvontakuvan siirron keskusasemalle. Kytkimessä on ylimääräisiä portteja myös moniin

muihinkin sovelluksiin.

Tiedonsiirtonopeudeksi keskusasema-ala-asemavälillä tulisi 34 Mb/s (Full Duplex).

Tulevaisuudessa jos tarve nopeudelle lisääntyy löytyy SAF:ilta 155 Mb/s olevia

sisäyksiköitä. Sähkön kulutus maksimissaan on noin 30 wattia (sisäyksikkö + radio). (SAF

2008.)

Mikroaaltolinkkiyhteys vaatii luvat maston rakentamiselle ja lupahakemuksen, jonka

yhteydessä tehdään taajuusvaraushakemuksen. Ficoralta voidaan anoa radioluvat sekä

laskea taajuusmaksulaskurilla mastokohtaisen kustannukset käytölle. Tarkemmat hinnat

selviää kysymällä Ficoralta. Liitteessä 1 on lupahakemus. (Ficora 2007.)

Empowerilta saamani radiolinkkitarjous on salainen, joten todellisen kustannuksen voidaan

vain päätellä johtopäätöksistä.

3.2 Radio Modem SATELLINE-3AS

Radiomodeemi SATELLINE 3AS vaihtoehto tuli esille Korpelan Voima vierailulla, jossa

Koskisen Ari esitteli heidän tietoliikenneyhteyksiä. Heillä on käytössä kyseinen

radiomodeemi kauko-ohjatuilla erotinasemilla. Sähköpostin välityksellä olin yhteydessä

Korpelan Voimaan ja kysyin millaista yhteyttä suosittelisitte käyttää Kellon

sähköasemalla, kun etäisyys on lähes kymmenen kilometriä. Koskisen mukaan jos

käytetään RS-liitäntää riittää radiomodeemi hyvin.

Radiomodeemi SATELLINE 3AS on Half Dublex-periaatteella toimiva yhteys, eli kun

toinen puoli lähettää, niin toinen odottaa. Taajuus alue on 380-470 Mhz välillä ja kanavan

leveys on 12,5 khz, 20khz tai 25khz. Pienemmillä taajuuksilla nopeudeksi saadaan 9600 b/

s ja suuremmalla (25khz) 19200 b/s. Sarjaliitäntöjä mahdollisuuksia on RS232, RS485 ja

RS422. RS-liitännällä voidaan tietoliikennekeskus KU2000 tai RTU232 kytkeä, mutta

Melkon kytkentä ei onnistu yhdellä radiomodeemiyhteydellä, eli radiomodeemilla ei voida

kattaa koko järjestelmää. Kuvassa 11 on yhteyden toteutus Radiomodeemi SATELLINE

3AS:llä. (SATELLINE 3AS 2007.)

KUVA 11. Radiomodeemiyhteys (Satel 2007.)

Radiomodeemin käyttö on luvanvaraista liikennöintiä. Radioluvan hinnat voidaan suurin

piirtein laskea Ficoralta (viestintävirasto) löytyvällä taajuusmaksulaskurilla, mutta

tarkemmat hinnat saadaan kysymällä Ficoralta esim. sähköpostilla. (Ficora 2007.)

Radiomodeemiyhteyttä suunniteltaessa kanavan varausta varten tarvitaan

radioverkkosuunnitelmaa RVS (liite 2) sekä VHF/UHF-radiojärjestelmän lupahakemusta

varten liitteessä 3 olevaa lupahakemusta, jotka löytyvät Ficoralta. (Ficora. 2007.)

ABB:lta saamani radiomodeemitarjous on salainen, joten kustannukset eivät selviä kuin

opinnäytetyöntilaajalle!

3.3 5,4 Ghz:n radioluvasta vapaa linkkiyhteys

Radiolinkkiyhteyden voidaan toteuttaa edullisesti luvasta vapailla linkkiyhteyksiltä eli

vältytään kalliiden mastojen pystytyksiltä, mutta tulevaisuudessa voi yhteys ruuhkaantua

käyttäjistä, sillä yhteydessä ei voida varata omaa kaistaa viestintäyhteydelle.

Olin yhteydessä NDC Networksiin, joka tekee ABB kanssa yhteistyötä lähinnä

laitetoimituksien osalta. Heillä oli tarjota Winlink 1000 linkkijärjestelmä, joka käyttää

luvasta vapaata taajuusaluetta. Linkkijärjestelmä toimii 5,4-Gigahertsin alueella ja

järjestelmä mahdollistaa antennien sijoittamisen pylväisiin, eikä yhteydelle täten tarvitse

rakentaa korkeita mastoja. Tynkkysen mukaan voidaan kyseisellä linkkiyhteydellä siirtää

kamerakuvaa sähköasemilta keskusasemalle, sillä siirtokaistaa/paikka 4-9 Mb/s

etäisyydestä riippuen. (Tynkkynen 2008.)

Pylväskorkeudeksi NDC määritteli Sähköosuuskunnalle 12-metrin korkeuteen Kellon

sähköaseman yhteyden ja 7-metriin Haapasuon ja Häyrysenniemen sähköasemayhteyden.

Sähköasemille riittäisi antenneille samat korkeudet kuin Sähköosuuskunnan päässä.

Kuvassa 12 on Winlikin järjestelmä. (Tynkkynen 2008.)

KUVA 12. Winlinkin ulko- ja sisäyksiköt (Radwin 2008.)

Winlinkkiä käytettäessä, sähköasemilla käytetään rengasominaisuuksilla toimivia kytkimiä

ja sarjaliikennemuuntimia, joita voidaan käyttää myös valokuitu ja SAF-linkin

yhteyksissä..

Winlink radiolinkkiyhteydessä on useampia kanavia, jos jokin toinen yhteys käyttäisikin

saman taajuista radiolinkkiä on radiolinkissä automaattinen kanavan valitsin häiriöiden

varalta. Kanavia on useita, joten mahdollisuus törmäyksille on pieni. (Tynkkynen 2008.)

NDC:ltä saamani radiolinkkitarjous on salainen, joten todellisen kustannuksen voidaan

vain päätellä johtopäätöksistä!

3.4 Ympäristön vaikutus radioaaltoon

Linkkiyhteyden radioaaltojen etenemislajit riippuvat taajuuden suuruudesta.

Mikroaaltolinkit, Satelin radiomodeemiyhteydet ja Winlink voidaan liitteen 4 perusteella

katsoa kuuluvan vapaantilan aaltoon (VTA) ja sironta-aaltoon (SA), eli näiden perusteella

voidaan selvittää radioaallon etenemistä.(Lindell 1985, 6-7.)

Vapaalla tilalla tarkoitetaan yhteyttä, joka on rakennettu niin korkealle, ettei radioaallon

edessä ole rakennelmia tai maaston aiheuttamia esteitä. Sirontaa aiheuttaa mm. ilman

pyörteet, vesisateet, lumisateet, happi, sumu sekä raekuurot.

SAF:illa, kuten varmasti muillakin linkkivalmistajilla on linkkibudjetille laskuri, jolla

voidaan laskea käytettävyyden tietylle radiolinkkivälille. Daimlerin vierailulla

sähköosuuskunnalla Lehtosaari laski Kellon sähköasemalle kuvitellun radiojänteen, josta

käytettävyydeksi tuli lähes sataprosenttia. Linkkibudjettilaskuri perustuu ITU-R:n

kaavoihin. Liitteessä 5 on linkkibudjettilaskuri. (Lehtosaari 2007.)

Radiolinkkiyhteyden käytettävyyttä voidaan myös parantaa monin eri menetelmin.

Kuvassa 13 on linkkiyhteyden varmennusmenetelmät. (SAF 2008.)

KUVA 13. Linkkiyhteyden varmentaminen (Lehtosaari 2007.)

3.5 Radiomaston mitoitus

Radiolinkkiyhteysmastojen mitoittamisesta on hyvä tietää, miksi mastot ja pylväät pitää

rakentaa linkkiyhteysvälillä tietyn korkuiseksi. Sähköasemien lisääntyvä tarve

tulevaisuudessa myös lisää viestintäyhteyksien tarvetta, ja jos halutaan käyttää

mikroaaltolinkkiyhteyttä voidaan tarvittavat linkkiyhteysmastot itse mitoittaa ilman

ulkopuolisten apua. Radiolinkkiyhteyden rakentamalla vapaaseen tilaan, voidaan välttyä

”turhien esteiden” aiheuttamista vaimennuksista, eli lasketaan Freshnelin vyöhykkeen

vapaantilantarve.

Freshnelin vyöhyke on pyörähdysellipsoidin muotoinen säteen tarvitsema vapaatila, jonka

polttopisteet ovat yhteysvälin päätepisteet A- ja B. Jos B on äärettömän kaukana, ellipsoidi

muuttuu paraboloidiksi. Kuvassa 14 on Freshnelin vyöhyke.(Lindell 1985, 29-30.)

KUVA 14. Freshnelin vyöhyke (Lindell 1985, 30.)

Freshnelin vyöhykkeen suurin säde on yhteysvälin keskellä. Laskemalla useamman pisteen

yhteysvälille muodostuu siitä kuvan mukainen. Freshnelin vyöhyke voidaan laskea

kaavasta:

dddb 21λ= , (kaava1)

missä:

b = ellipsoidin säde

λ = aallon pituus

d1 = etäisyys halutusta b:n säteestä

d2 = etäisyys halutusta b:n säteestä

d = antennien välinen etäisyys

Aallon pituuden saadaan kaavasta:

fc=λ , (kaava2)

missä:

c = valonnopeus tyhjiössä m/s

f = taajuus

Sijoittamalla Radiolinkkien yhteysvälillä olevan suunnitellun 18 Ghz:n taajuuden Kellon

sähköasemavälille, sekä käyttämällä valonnopeutta tyhjiössä eli sm /109979,2 8⋅ saadaan

aallonpituudeksi 0,016655 metriä.

Sijoittamalla kyseiset arvot kaavaan saadaan säteen pisteet linkkivälille.

mm

mmmb 45.610000

)50005000016655,0( =⋅⋅=

Kaaviossa 1 saadut Freshnelin vyöhykkeen säteet radiolinkkiyhteydelle,

radiomodeemiyhteydelle sekä Winlik-yhteydelle.

TAULUKKO 1. Freshnelin vyöhyke keskusasema-Kellon sähköasemavälillä

500 m 4 km 6 km 9500 mRadiolinkkiyhteys 18 Ghz, m0167,0=λ

2,81 m 6,32 m 6,32 m 2,81 m

Radiomodeemiyhteys 420 Mhz,

m714,0=λ

18,41 m 41,38 m 41,38 m 18,41m

Winlink 1000 5,4 Ghz, m055,0=λ

5,12 m 11,5 m 11,5 m 5,12 m

Laskemalla useita pisteitä, voidaan ellipsoidi piirtää mittasuhteissa esim. pahville, josta

voidaan leikata ellipsoidi ja maanmittauslaitokselta saatavaan profiilidiagrammiin

sijoittamalla maastoesteet, puustot, rakennukset yms. voidaan tutkia mahdollisten

antennien korkeutta. Sijoittamalla ellipsoidin maastoesteiden yläpuolelle

profiilidiagrammiin, ei ole maastoesteiden aiheuttamasta vaimenemisesta huolta. Kuvassa

15 on profiilidiagrammi.

KUVA 15. Kuvassa on profiilidiagrammi (Lindell 1985, 77.)

Radioaallolla, kuten muillakin aalloilla on kyky taittua tiheämmän väliaineen suuntaan eli

ilmakehässä kulkeva radioaaltokin kulkee mielellään tiheämmän väliaineen suuntaan, eli

maahan päin. Maanpinnalle päin mentäessä ilma on tiheämpää kuin korkeuden kasvussa,

jossa ilma ohenee. Pidemmillä linkkiväleillä sillä on merkitystä mitoituksen suhteen, sillä

maanpinta on myös kaareva. Kuvassa 15 on radiosäde piirretty suoraksi vaikka

todellisuudessa se on kaareva. (Räisänen & Lehto 2003.)

Pyörähdys ellipsoidin sijoittaminen karttaan ja etäisyyksien tutkiminen Freshnelin

vyöhykkeeseen on helpompaa kun säde on piirretty suoraan. Kaavasta kolme voidaan

laskea antennimastoille tarvittavan korkeuden jos halutaan radioaalto vapaaseen tilaan.

Radiohorisontti on etäisyydellä Hr , jos antenni on korkeudella:

KRrh H

H 2

2

= , (Kaava 3)

missä:

K=4/3

R= a⋅4

a=6370 km (maapallon säde)

Radiomodeemiyhteyden saanti vapaaseen tilaan on vaikeampi toteuttaa, sillä maston koot

kasvaisivat todella korkeiksi. Satelilta sain vastaukseksi, että yhteyden pitäisi pyrkiä

rakentamaan mielellään puurajan yläpuolelle, mutta radiomodeemilla vaimennus saa olla

maksimissaan jopa 20 db:a. Satelin radiojännelaskun mukaan jos Kellon sähköasemalle

halutaan rakentaa yhteyden, niin Kellossa tulisi antenneille olla noin kymmenessä metrissä

tilaa ja Sähköosuuskunnalla 15 metrissä. (Korin 2008.)

3.6 Valokuituyhteys

Valokuitukaapeleista yksimuotokuitua on tarkoitettu käytettäväksi pidemmille matkoille,

kuin monimuotokuitu, jossa vaimeneminen on paljon suurempaa. Valokuidut valmistetaan

kvartsista, lasista tai muovista. Yksimuotokuidulla ytimen säde on noin 1-16 µm:a ja

vaipan säde 50-100 µm kun monimuotokuidulla, jossa taitekerroin vaihtuu jyrkästi ytimen

säde on 25-60 µm:a ja vaipalla 50-100 µm:a. Monimuotokuitu, jonka taitekerroin muuttuu

jatkuvasti ytimen säde on 10-35 µm:a ja vaipan säde 50-80 µm:a eli voidaan todeta, että

yksimuotokuidun ydin on huomattavasti ohuempi. Kuvasta 16 nähdään, että

yksimuotokuidussa aaltomuoto on suoraviivainen, ja monimuotokuiduilla aalto kimpoilee

ytimen ja vaipan rajalla aiheuttaen vaimennusta sekä heijastumista aaltoon. (Räisänen &

Lehto 2003, 50-51.)

Kuva 16. Valkokuidun rakenne: (a) yksimuotokuitu, (b ja c) monimuotokuituja (Räisänen

&Lehto 2003, 51.)

Sähköosuuskunnalta lähimmille sähköasemille on vähimmillään noin 4 kilometriä, ja

kaapeliksi sopii yksimuotokaapeli, sillä monimuotokaapeleissa häviöt ovat jo liian suuret

kilometrien etäisyyksille, ja valokuitukytkinoppaan suosituksen perusteella voidaan

maksimissaan neljään kilometriin käyttää monimuotokuitua. Valokuitujatkoksissa voi

syntyä häviöitä, joten yksimuotokuitu on paras ratkaisu sähköosuuskunnalle. (Moxa 2007).

Valokuituyhteydestä sain hyvin informaatiota Oulun Energian vierailulla. Oulun Energialla

on valokuitu yhteydet kahdennettuna renkaassa. Sähköasemilla käytetään kytkimiä, jotka

ovat renkaaseen kytketyt Valvontakamerat ovat kytketty aseman kytkimelle RJ 45

liitoksilla. Scada on myös kahdennettuna LAN-yhteyden välityksellä, ja Savalammen

mukaan valokuitujärjestelmän rakentaminen on kallista. Hän suositteli Satelin

radiomodeemin käyttöä Haukiputaan Sähköosuuskunnalla, koska sähköasemat ovat

sijoittuneet säteittäisesti. (Savalampi 2007.)

3.6.1 Valokuitupäätelaitteet

Sähköasemalla käytettyihin ala-aseman sekä keskusaseman tietoliikenneyksikön

kytkemiseen, ja mahdollisten muiden yksiköiden liittämisestä valokuituverkkoon sain

tietoa ABB:n Ridalta. Ridan piirtämästä kaaviosta tulee esille mm. Ethernet

valokuitukytkin EDS-405A-SS-SC-T, päätekotelo, häntäkuidut SC/SC 4kpl ja

Mediamuunnin (TCP/IP-RS232). Päätelaitteet näkyvät liitteessä 6.(Rita 2007.)

EDS-valokuitukytkimen hyvinä ominaisuuksina voidaan mainita koko, jonka puolesta se

sopii hyvin sähköasemien ala-asemakaappiin. Kytkimen toimiminen rengasyhteyksissä tuo

käyttövarmuutta yhteydelle, sillä jos toinen tulevasta tietoliikenne yhteydestä katkeaa,

tulee toiminta aktiiviseksi toimivan yhteyden kautta. Valokuitukytkimessä on myös rele,

jonka ulostulon kautta voidaan lähettää reaaliaikaisen hälytyksen käyttäjälle. Tarkemmat

tiedot kytkimestä ovat esitetty liitteessä 7. (Moxa 2007.)

Mediamuunnin Nport 5200 sarjaa käytetään TCP/IP:n muuttamiseksi RS232, RS485- ja

RS422 sarjaliikenteeseen ja päinvastoin. Mediamuunnin on myös kooltaan pienikokoinen

ja voidaan asentaa hyvin DIN-kiskon avulla ala-asemakaappiin. Mediamuuntimen

tarkemmat tiedot näkyvät liitteessä 8. (Moxa 2007.)

Tarjouksen mediamuuntimista ja valokuitukytkimestä sain ABB:lta. Tarjousta ei ollut lupa

näyttää kuin Sähköosuuskunnalle menevässä työssä. Tarjous käsittää kaukokäyttöyhteyden

kytkennät valokuituyhteyksiin SCADA:lta sähköaseman tietoliikenneyksikölle. Kytkimen

portteja on viisi, mutta keskittimellä tai lisäkytkimellä voidaan jakaa portteja moniin

muihinkin käyttötarkoituksiin

3.6.2 Valokuitukaapelien valinta

Valokuitukaapeleita on ilmakaapeleita, kanavakaapeleita, maakaapeleita vesistökaapeleita-

ja sisäasennuskaapeleita, mutta tässä työssä olen selvittänyt ilmakaapeleiden- ja

maakaapeleiden soveltuvuutta sähkölaitoksen tiedonsiirtoon. Valokuitukaapelien yhteyden

rakentamista pylväisiin tai maihin tarkastelen etsimällä ”järkevän reitin”

valokuituyhteydelle selvittämällä yhteyden rakentamisesta aiheutuvilla kuluilla sekä

toimintavarmuudella.

Ilmakaapeleista kysyin informaatiota Draka:n kaapelitehtaan markkinointipäälliköltä Paul

Lundströmiltä ja hänen mukaan ilmavalokaapelin voidaan jälkeenpäin upottaa maihin

kouruttamalla mekaanisen rasituksen vuoksi. Joen alituksessa käytettävässä putkessa

olevat maakaapelit tulisi suojata veden- ja maarajan läheisyydessä, jotta jään puristavat

voimat eivät vahingoittaisi kaapelia. Lundström suositteli käytettäväksi

sähköosuuskunnalla 12-johtimista valokuitukaapelia. (Lundström 2007.)

3.6.3 Valokuitukaapelireitin suunnittelu

Valokaapeliyhteyden rakentaminen sähköasemille voidaan toteuttaa auraamalla sekä

kaivamalla tienvierustaan kaapelin tai kuljettamalla kaapeli pylväissä. Olemassa olevia

pylväitä käyttämällä valokuitureitillä voidaan säästää rakennuskuluissa, mutta myrskyjen

aiheuttamat puiden kaatumiset voivat aiheuttaa valokuituyhteydelle katkoksia. Toinen

ongelma syntyy jos kaapelia kuljetetaan pienjännitepylväissä, jossa johtokujat ovat

olemattomia, puiden oksat voivat hiertää kaapelin vaipan rikki mm. tuulisilla ilmoilla.

Raivauksen tarve tihenee myös 20 kV:n johtokujilla jos valokuitukaapeleita kuljetetaan

pylväissä, lisäksi ongelmaa aiheuttavat ilmakaapeloinnin toteuttamiselle: harukset,

pönkkäpuut, muuntajat ja kaapelin tienylityskohdat. Kuvassa 17 on ilmavalokaapeleita,

jotka ovat rakenteeltaan erilaisia sekä ominaisuuksiltaan.

KUVA 17. Ilmavalokaapelit vasemmalta: kannatinvaijerillinen, itsekantava- ja metalliton

(Draka 2007.)

Ilmakaapeleilla on tietyt minimietäisyydet maahan nähden ja nämä tulisi toteuttaa

kaapeloitaessa. Taulukossa 2 on telekaapelin minimietäisyydet maahan.

TAULUKKO 2. Etäisyydet maahan (SFS-EN 50174-3 2003, 26.)Sijainti Ilmaväli maahanMoottoritie, päätiet 6 mSähköistämätön rautatie 6 mPienten teiden ylitykset,

ajoneuvoliikenteiset alueet, peltotie,

alueen sisätuloväylä

5,5 m

Alueet, joissa ei ole liikennettä 4 mErityisympäristöt, puutarhat 3 m

Pystysuorat etäisyydet 20 kV:n ilmajohdoilla ja valokuitujohdoilla saadaan kaavasta 4 jos

halutaan kuljettaa kaapelit samoissa pylväissä:

mxU kV )]015,0(5,1[ + , (Kaava 4)

Eli saadaan etäisyydeksi: [1,5+(0,015x20 kV)]m = 1,8 m

PJ-kaapeleihin Standardin mukaan tulisi kaapeleiden välisen etäisyyden olla 0,5 metriä.

(SFS-EN 50174-3 2003, 26.)

Ilmavalokaapelin reitinvalinnan kannalta on tärkeä tuntea em. etäisyydet. Ilmavalokaapeli

verkkoa suunniteltaessa on vielä huomioitava kaapelille pylväsjännevälillä jätettävä

riippuma, joka näkyy taulukossa3.

TAULUKKO 3. Kaapeloidessa jätettävät riippumat (SFS 5656.)

Jänneväli, m40 60 50 70

Lämpötila Riippuma, cm-40 26 43 65 93-30 29 47 70 99-20 32 51 76 105-10 35 55 81 112

0 38 60 87 11810 42 65 92 12420 46 70 98 13030 51 75 103 13840 55 80 109 142

Taulukossa on huomioitu mahdollinen jääkuorma 2,5 kilogrammaa metriä kohden.

(Teleasennusopas. 2003.)

Ilmakaapeleiden kiristyksessä tarvittava voima voidaan laskea kaavasta:

xfGxLF8

2

= , (Kaava 5)

jossa:

F on kiristämiseen tarvittava voima, N

G on kaapelin paino, N/km

L on jänneväli, m

f on riippuma, m

Maakaapeleiden suurinta uhkaa voivat aiheuttaa maaurakoitsijat kaivureillaan

vaurioittamalla kaapelia tai kaapeleita. Kaivamalla asennettuna kaapeliyhteyden

rakentamisen investointikustannukset nousevat hyvinkin korkealle, varsinkin jos joudutaan

taajama tai kaupunkialueella kaivamaan kaapelireittejä. Vaikka maakaapeliyhteyksissä

joskus tuleekin katkoksia, vauriot käyttökeskeytystä lukuun ottamatta viestintäyhteydessä

jäävät pieneksi. On huolehdittava, että kaikille asemille tulee valokuituyhteydet mielellään

erillään, niin ei putoa koko viestiyhteystoiminta yhden kaapelin johdosta.

Kaivuriurakoitsijoilla on kuitenkin vakuutukset jos kaapeleita katkeaa, joten kaapelin

jatkamista ei itse tarvitse maksaa. Kuvassa 18 maakaapelin rakenne.

Kuva 18. Valokuitumaakaapeli (Draka 2007.)

Valokuitukaapeleiden asentaminen tien- ja liittymän alituksissa, tulisi kaapelin asentaa

putkeen. Kaapeleiden minimisyvyydet ovat taulukoitu taulukossa 4.

TAULUKKO 4. Asennussyvyydet (SFS-EN 50174-3 2003, 36.)

AMKA-kaapeleleiden asentamiseksi sähköosuuskunnalla on budjetoidut yksikköhinnat 0,4

kV:n- ja 20kV:n kaapeleiden asentamiselle, sisältäen kaapelin sisältämän kustannuksen.

Valokuituilmakaapeleille Sipola suositteli käytettäväksi AMKA 16-25 neliömillimetrisen

kaapelin budjetoitua hintaa, sillä valokuituilmakaapeli vastaa hyvin koon puolesta AMKA-

kaapelia. AMKA-kaapelin hinta kilometria kohden on ilman arvonlisäveroa 932 euroa.

Budjetoitu yksikköhinta kilometria kohden on 8904 euroa. AMKA:n budjetoitu hinta

vähennettynä kaapelin hinta, saadaan pelkän työn hinta, jota voidaan käyttää

valokuituilmakaapelin asentamiseen pylväisiin. Hinnaksi muodostuu: 8904€-932€ = 7972

euroa, mistä metrihinnaksi saadaan noin 8 euroa metrille. Valokuitukaapeleiden lisäksi on

huomioitava, että ilmakaapeliyhteyden rakentamiseen tarvitaan myös haruksia ja

kannatinkoukkuja sekä pylvääseen nousuissa suojarautoja yms. kiinnittimiä, joita en

huomioi laskelmissa.

Valokuitumaakaapelille hinnaksi muodostuu käyttämällä 0,4 kV:n AXMK 4x25-

neliömillimetrin maakaapelia, joka taas vastaa hyvin 12-johtimista valokuitumaakaapelia.

Budjetoidusta asennuksesta johtuvasta hinnasta, joka sisältää kaapelin eli AXMK:n

aiheuttaman kustannuksen, saadaan valokuidun asentamiselle kustannusarvion

asennustyön osalta. Budjetoitu hinta on 4711 euroa kilometrille, ja kaapelin osuus hinnasta

1557 euroa. Erotuksesta saadaan 3154 euroa, jota voidaan soveltaa valokuidun

asentamiseen. Kaivuun osalta kustannukset ovat seuraavat:

• Haja-asutusalue 8162 €/km

• Taajama-alue 23345 €/km

• Kaupunkialue 43701 €/km

Helkamalta saadussa valokuitukaapelitarjouksessa tarjottiin ilmakaapeliksi

teräskannatteista kaapelia, jonka arvonlisäverollinen metrikohtainen hinta on noin 1,1 €/m.

Maakaapelille metrikohtaiseksi arvonlisäverolliseksi hinnaksi 1,67 euroa.

3.6.4 Valokuituyhteys Häyrysenniemen sähköasemalle

Kustannuksista saadaan kuvan, mitä kaapelireittiä voisi käyttää. Kaapelireitillä olevat

esteet, kuten asfaltoidut tieliittymät aiheuttavat lisäkustannuksia mm. mahdollisen putken

tykittämisten sekä tien katkaisujen johdosta. Olemassa olevat maakaapelit (puhelinkaapelit,

sähkökaapelit, kaukolämpöputket sekä valokuitukaapelit) teiden vieressä myös aiheuttaa

hidasteita kaapeloinnille. Kaapelinnäytöt on tilattava ennen kaapelointia, jottei

kaapeloinnille tulisi lisäkustannuksia katkenneiden kaapeleiden johdosta.

Valokuitureittinä sähköosuuskunnalta ensimmäiseksi tarkistelen maakaapelilla toteutettua

yhteyttä Häyrysenniemen sähköasemalle. Kaapelireittinä Martinniementie-Putaankyläntie.

Kaapelireitillä työn osalta budjetoitu hinta on 3154 euroa kilometrille eli 3,15 euroa.

Kaivuun tuottamat kulut ovat: haja-asutusalueella 8,16 €/m ja taajama-alueella 23,35 €/m.

Martinniementien osuutta kaivuun puolesta käsittelen haja-asutusalueena ja Putaankylän

tien osuutta taajama-alueena. Helkamalta saadun valokuitukaapelitarjouksen perusteella

lasken myös kaapelin aiheuttaman kustannuksen.

Sähköosuuskunta-Putaankyläntien risteys, etäisyydeksi sain 2320 metriä. Kaivuun, työn ja

kaapelin osuudeksi saadaan:

• 8,16 €/m+3,15 €/m=11,31 €/m

• Työn kustannukseksi muodostuu: 262392320/€31,11 =⋅ mm euroa

• Kaapelin osuudeksi: 38742320/€67,1 =⋅ mm euroa

Putaankyläntien risteys-sähköasema, etäisyydeksi sain 1560 metriä. Kaivuun, työn ja

kaapelin osuudeksi saadaan:

• 23,35 €/m+3,15 €/m=26,5 €/m

• Kustannukseksi muodostuu: 413401560/€5,26 =⋅ mm euroa

• Kaapelin osuudeksi: 26051560/€67,1 =⋅ mm euroa

• Sähköosuuskunnalta sähköasemalle kustannukset yhteensä: 74058 euroa

Valokuitukaapelointi 20 kV:n linjareittiä pitkin (Sähköosuuskunnalle tuleva linja)

Häyrysenniemeen ilmakaapelina, jonka budjetoitu työnkustannus on noin 7,98€/m.

Maakaapelin osuudelle kaivaustöiden osalta käytän taajama-alueen mukaan budjetoitua

kustannusta 23,35€/m ja työlle 3,15€/m. Työn ja kaapelin osuudeksi muodostuu:

• Ilmakaapeloinnin osuus: 300853770/€98,7 =⋅ mm euroa

• Ilmakaapelin osuudeksi: 41473770/€1,1 =⋅ mm euroa

• Maakaapeloinnin osuus: 5300200)/€15,3/€35,23( =⋅+ mmm euroa

• Maakaapelin osuudeksi: 334200/€67,1 =⋅ mm euroa

• Yhteensä: 39866 euroa

Kolmantena kaapeloinnin vaihtoehtona ajattelin mahdollisuutta kaapeloida maassa

Sähköosuuskunnalta vanhaa Haukiputaantietä Kuivalanperäntien risteyksen alueelle, jossa

20kV:n ilmalinja ylittää Haukiputaantien. Loppumatka sähköasemalle tulisi menemään

ilmakaapelina. Maakaapelin osuutta käsittelen haja-asutusalueen kaapelointina. Työn

kustannukseksi muodostuu:

• Maakaapeloinnin osuus: 250402214)/€15,3/€16,8( =⋅+ mmm euroa

• Kaapelin osuudeksi: 36972214/€67,1 =⋅ mm euroa

• Ilmakaapeloinnin osuus: 199502500/€98,7 =⋅ mm euroa

• Kaapelin osuudeksi: 27502500/€1,1 =⋅ mm euroa

• Yhteensä: 51437 euroa

3.6.5 Valokuituyhteys Haapasuon sähköasemalle

Valokuitukaapelin toteuttaminen rakentaminen on järkevää toteuttaa yhdessä 20 kV

maakaapelin kanssa jos viestintä yhteydessä valokuitukaapelin päädytään, sillä 20 kV:n

kaapeliyhteyden rakennetaan kaikista huolimatta. Suunniteltu 20 kV:n kaapeli menisi

Kiiminkijoen ali putkessa, jonka jälkeen Haukiputaan keskusta-alueen läpi

muuntoasemalle. Valokuitukaapeloinnin voitaisiin tälle osuudelle laskea ilman

kaivuutöiden aiheuttamia kustannuksia, huomioimalla pelkästään työn osuuden, mikä

johtuu kaapelin asentamisesta. Valokuituyhteyden kustannukseksi muodostuu:

• Maakaapeliyhteys Niemeläntörmän muuntoasemalle:

€174741545)/€15,3/€16,8( =⋅+ mmm euroa

• Valokuitukaapelin- ja 20 kV:n kaapelin yhteinen osuus: 2993950/€15,3 =⋅ mm

euroa

• Muuntoasema-sähköasema: 376301420)/€15,3/€35,23( =⋅+ mmm euroa

• Kaapelin osuudeksi muodostuu: 65383915/€67,1 =⋅ mm euroa

• Yhteensä: 64635 euroa

Toinen mahdollisuus on kuljettaa sähköosuuskunnalta pylväissä Keskikujan kohdalla

olevalle pylväälle. Kustannukseksi muodostuu näin:

• Ilmakaapeloinnin yhteys keskikujan kohdalle: 82191030/€98,7 =⋅ mm euroa

• Ilmakaapelin osuus: 11331030/€1,1 =⋅ mm euroa

• Maassa kulkeva osuus: 5825)10301545()/€15,3/€16,8( =−⋅+ mmmm euroa

• Valokuitukaapelin- ja 20 kV:n kaapelin yhteinen osuus: 2993950/€15,3 =⋅ mm

euroa

• Muuntoasema-sähköasema: 376301420)/€15,3/€35,23( =⋅+ mmm euroa

• Maakaapelin osuus: 48182885/€67,1 =⋅ mm euroa

• Yhteensä: 60618 euroa

Kolmas mahdollisuus on kuljettaa ilmassa lähes koko matkan eli keskikujan kohdalta

ilmakaapelilla joen ylitse ja entisen Nokian takaa sähköasemalle, josta kustannukseksi

muodostuu:

• Ilmakaapeloinnin osuus: 262543290/€98,7 =⋅ mm euroa

• Ilmakaapelin osuus: 36193290/€1,1 =⋅ mm euroa

• Maakaapeloinnin osuus: 4863430)/€15,3/€16,8( =⋅+ mmm euroa

• Maakaapelin osuus: 718430/€67,1 =⋅ mm euroa

• Yhteensä: 35454 euroa

3.6.6 Valokuituyhteys Kellon sähköasemalle

Kaapeliyhteyden rakentaminen Kellon sähköasemalle on helpoin toteuttaa ilmakaapelina

pylväissä, sillä Haapasuolta Kellon sähköasemalle on olemassa oleva ilmalinja, jota

käyttämällä yhteyden toteuttaminen voi onnistua kohtuullisesti. Työlle olen saanut

kustannukseksi:

• Ilmakaapeloinnin osuus: 628997890/€972,7 =⋅ mm euroa

• Ilmakaapelin osuus: 86797890/€1,1 =⋅ mm euroa

• Maakaapeloinnin osuus: 19612/€1734)/€15,3/€16,8( =⋅+ kmmm euroa

• Maakaapelin osuus: 28961734/€67,1 =⋅ mm euroa

• Yhteensä: 94086 euroa

4 TIETOTURVA TIETOLIIKENNEYHTEYKSILLÄ

4.1 Linkkiyhteyksien suojaaminen

Linkkisuojausta on käytetty tietojen salaamiseen ja datan väärentämisen estämiseen.

Suojausta on käytetty vuosikymmeniä sotilassovelluksissa ja korkeaa turvatasoa vaativissa

pankkiyhteyksissä. Point-to-Point-yhteyteyksiä käyttämällä voidaan yhteys eristää muusta

ympäristöstä ja ulkopuolisen on mahdotonta päästä dataan kiinni. Linkkiyhteydellä

voidaan saavuttaa seuraavia tavoitteita:

• Linkkiyhteyttä käyttävät järjestelmät pidetään erillään muista tietoliikenne

järjestelmistä, jottei salainen tieto joudu järjestelmän ulkopuolelle.

• Liikennöintiä ulkopuolisten kanssa ei sallita ja yhteydet eristetään. Tietojen siirtoa

valtuuttamattomien kesken ei sallita, sekä huolimattomuudesta tai jonkin muun

yrityksen kautta aiheutuvia tiedonsiirtoja pyrittävä estämään.

• Tietoliikenne pyritään pitämään niin hyvin salassa kuin mahdollista. Käyttäjien

oletetaan pitävän tiedot salaisina, jottei niistä vuodeta ulkopuolisille ja pyritään

pitämään sanomien alkuperät, vastaanottajat sekä ohjausinformaatio piilossa.

Linkkitason suojausta pidetään varmana kun yhteydet saadaan suljettuun tilaan ja saadaan

tilat lukituksi, sekä huolehditaan ettei ulkopuoliset pääse käsiksi lukittuihin tiloihin.

Avaimet pitää olla asian mukaisissa käsissä linkkitason suojaukseen pyrkiessä. (Kerttula

2000, 211-212.)

Linkkiyhteydellä voidaan tarkoittaa opinnäytetyössä tarkisteltuja tietoliikenneyhteyksiä,

jotka ovat valokuituyhteys, mikroaaltolinkkiyhteys sekä radiomodeemiyhteys sillä ne ovat

omassa käytössä olevia yhteyksiä.

4.2 Mikroaaltolinkin suojaus

Daimlerin linkkiyhteysesittelyssä sähköosuuskunnalla tuli ilmi, kuinka yhteys on suojattu.

Lehtosaaren mukaan linkkijänne on synkronoitu, eli jos joku kuuntelisi linkkiyhteyttä

synkronointi katkeaisi ja linkki menisi poikki. Toinen mistä mainittiin oli se, että

radiolinkki on hyvin suunnattu ja linkkijänne on kuitenkin sen verran korkealla, että

linkkijänteen pistemäisyydestä johtuen sitä on mahdoton kuunnella. (Lehtosaari 2007.)

4.3 Radiomodeemiyhteyden suojaus

Radiomodeemiverkko on avoin langaton tietoliikenneverkko. Epästandardin

viestinkehystyksen ja sarjaportin rajapinnan johdosta, sekä suojaavien ohjelmistopiirteiden

johdosta riskiä pidetään käytännöllisesti katsoen erittäin minimaalisena. (Malmivaara

2006.)

Laitteet, joita tarvittaisiin tunkeutumisyrityksissä:

• Vastaavanlainen radiomodeemi samanlaisen tai yhteensopivan laitteiston ja

ohjelmistoparametrin puitteiden kanssa. Lisäksi tarvittaisiin RF-taajuus,

kanavaharvennuksen, virheenkorjaus- ja virheentarkistus menetelmät

• Antenni

• Pääteyksikkö (esim. PC)

• Sarjaliikennekaapeli

• Virtalähteet

Radiomodeemiyhteys ja sen oheislaitteet suojataan tungetteluyrityksiä varalta, jos

luvattomalla henkilöllä on vaadittavat laitteet listattuna yläpuolella sekään ei vielä riitä

tietomurtoihin (Malmivaara 2006.)

4.4 Winlink radiolinkin tietoturva

Winlink käyttää kehittyneintä kaupallisesti saatavaa salausta (encryption) ja aidoksi

tunnistamis (authentication)-menetelmää, joka on nimeltään CCM/AES. Tekniikka

yhdistää sanomien alkuperäisyyden tunnistamisen ja kaupallisen salauksen ja toimii uuden

langattomien verkkojen tietoturvastandardin 802.11 mukaisesti. (Tynkkynen 2008.)

CCM/AES käyttää symmetristä 128-bittistä salausavainta (encryption key) ja Number

Used Once (Nonce)-mekanismia ja tarjoaa liikenteen salauksen sekä luotettavan

allekirjoituksen. Suomessa käytetään jopa rannikkovalvonnassa ko. linkkiyhteyttä

(Tynkkynen 2008.)

4.5 Valokuituyhteyden tietoturva

Valokuituyhteydelle suurinta tietoturvallisuus riskiä aiheuttaa kaivinkoneet ja sellaiset,

jotka voivat vahingossa vaurioittaa kaapelia. Valokuitukytkimet seuraavat omalla

toimintaprotokollallaan verkossa tapahtuvia muutoksia, jos jokin häiriö syntyy,

rengasverkkoperiaatteellaan toimivat kytkimet, siirtyvät automaattisesti eri tuloportin

välityksellä toimintaan. (Moxa 2007.)

5 TULEVAISUUDEN NÄKYMÄT

5.1 EQL-Transmit asiakkuus

Sähköasemilla sähköenergian laadunvalvontaan käytettyjen mittareiden luenta tapahtuu

Enease Oy:n toimesta, ja he ovat toimittaneet raportit sähköenergian laadunmittauksesta

Sähköosuuskunnalle. MX Electrix:lta selvitin, miten sähköosuuskunnalla voitaisiin itse

lukea sähköasemilla olevat mittarit, ja laaturaportit saataisiin suoraan sähköasemalta

käyttäjälle. Vehviläisen mukaan käyttäjällä tulee olla Microsoftin SQL- palvelin, johon

Electrixiltä löytyy Transmit-ohjelma, jolla voidaan mittarit etälukea. Transmit-ohjelman

hinta on noin 4500 euroa. SQL-palvelin tulee olla Workgroup-versio palvelimesta

(Vehviläinen 2007.)

Mittarit ovat luettavissa GSM tai puhelinverkon kautta ja muuttaminen TCP/IP-yhteydestä

mittarille soveltuvaksi liikenteeksi onnistuu RS-laiteohjaimilla. (Vehviläinen 2007.)

SQL-palvelimesta kysyin Moonsoft-nimisestä yrityksestä. Sunervon mukaan palvelimelle

ei tarvitse suorittaa päivityksiä, kun se on koneelle asennettu. Palvelinlisenssejä on mukana

viisi kappaletta. (Sunervo 2008.)

SQL-serveristä saatu tarjous on seuraavanlainen:

• SQL Server 2005 Workgroup Win32 OLP NL 5 CAL, 738 euroa (alv.0%), 1kpl

• SQL Server 2005 Workroup EN Media CD/DVD 30 euroa (alv.0%), 1kpl

5.2 Kameravalvonta

Kameravalvontaa toteuttaessa on huomioitava Finlexin säädös kameravalvonnasta, josta

voidaan nähdä mitä voidaan valvoa ja mitä ei. Reaaliaikaista kuvaa voidaan käyttää:

työntekijöiden suojelemiseen, omaisuuden valvontaan ja omaisuuden vahinkojen

tallentamiseen sekä moniin muihin sovelluksiin. Lainsäädännöstä selviää myös valvonta

kameran käytölle ”ei sallitut kameravalvonnat”. Lainsäädäntö löytyy kokonaisuudessaan

Finlexin sivuilta. (Finlex 2004.)

Reaaliaikaisen kameravalvonnan mahdollistavia tietoliikenneyhteyksiä sähköasema-

keskusasema välille on valokuituyhteys, luvanvarainen linkkiyhteys ja luvasta vapaa

linkkiyhteys. Radiomodeemiyhteyksillä ei voi siirtää IP-valvontakameroiden

valvontakuvaa keskusasemalle. Tarjouksen pyysin LAN&WAN:lta ja tarjottavat kamerat

sähköasemakohtaisesti olisivat ulosasennettava valvontakamera ja sähkölaitosrakennuksen

sisätilaan asennettava kamera, jolla voisi seurata mm. työturvallisuutta. Ulkokameran

käytöllä voisi seurata mahdollisia ilkivallanyrityksiä ja valvoa ulkokytkinlaitoksen

työturvallisuutta sekä mahdollisia vikatilanteiden syntymisiä. Liitteessä 9 on tarjotut ulko-

ja sisävalvontakamerat.

Tarjouksessa on mm. tallennin, joka tulisi mahdollisessa videovalvontayhteydessä

Sähköosuuskunnan kaukokäyttöhuoneeseen. Tallentimeen tallentuu valvontakameroiden

tapahtumat sähköasemilta. Infrapunatunnistimen avulla saadaan kamerat aktiivisiksi esim.

työpäivän päättyessä, jolloin sähköasemilla ei ole toimintaa. Tunnistimilla saadaan myös se

etu, että tietoliikenneyhteyden ”ruuhkat” pienenee. Liitteessä 10 on kameravalvonta

tarjous.

5.3 REF-verkonvalvonta

REF-reeleen kautta on mahdollista saada sähköenergian häiriötallennuksen Medrek-

tiedostot sähköaseman paikallisvalvomoon SPA-väylän kautta. Paikallisvalvomon tai

Kaukokäytön PC:llä tulee olla releasettelutyökalu CAP 505, jolloin voidaan asetella releitä

ja purkaa releiltä kennoterminaalin SPA-väylän kautta.

Medrek-tiedostojen siirto vaati vähintään 9.6 kb/s-tiedonsiirtonopeuden. Ridan mukaan

radiomodeemin kapasiteetti alkaa olla jo ”tapissaan”. Keskusaseman- ja sähköaseman

välinen tiedonsiirto olisi suotavaa olla nopeampi kuin SPA-väylässä. (Rita 2008.)

6 JOHTOPÄÄTÖKSET

Nykyisen keskusasema-sähköasemavälisen tietoliikenneyhteyden toteuttaminen

tarkastelluilla yhteyksillä onnistuu jokaisella, mutta radiomodeemiyhteydellä ei voida

kattaa tulevaisuuden tarpeita mm. valvontakuvan sekä Medrek-tiedostojen siirron osalta.

Winlink-järjestelmällä yhteyden sähköasemille voidaan toteuttaa edullisemmin kuin muilla

sekä valvontakuvan, Medrek-tiedostojen ja muiden tulevaisuuden tarpeiden huomiointi

onnistuu kyseisellä linkkiyhteydellä. Winlink-tarjouksessa on myös huomioitu kytkimille

riittävästi portteja, lisäksi sähköasemalla ja keskusasemilla käytetyt laiteohjaimet, ja

kytkimet sopivat valokuituyhteydelle sekä luvanvaraiselle linkkiyhteydelle.

Valokuituyhteyden toteuttaminen on työnpuolesta kohtuullisen kallista toteuttaa, mutta

valokuitutarvikkeiden hinta taas on kohtuullisen edullista. Valokuitujatkoksen työn

teettäminen Empowerilla maksaa noin 350 euroa. Valokuituyhteys kattaa tulevaisuuden

tarpeet täysin ja tarjouksessa saadun 12-johtimisesta kuidusta jää suurin osa käyttämättä.

Kellon sähköasemalle toteutettavasta valokuituyhteydestä, ja muistakin yhteyksien

rakentamisesta kannattaa kysellä telelaitoksilta ja kunnalta, onko heillä tarvetta ostaa esim.

johdinpareja omaan käyttöön, ja näin ollen kustannus valokuituyhteydelle ei tunnu niin

”pahalta”. Valokuituyhteyden rakentamisen ajankohdan voisi toteuttaa silloin, kun

sähkönjakeluverkkojen rakentamisessa on hiljaisempaa, näin ollen voisi

Sähköosuuskunnan omat asentajat päästä rakentamaan valokuituverkkoja.

SAF-radiolinkillä toteutettuna yhteyden toteuttaminen on hieman halvempaa, kuin

valokuituyhteydellä. Radiolinkkiyhteys vaatii kuitenkin luvat toiminnalleen. Luvat eivät

muodostu kuitenkaan kohtuuttoman suuriksi, ja ovat jopa edullisempia, kuin

radiomodeemiyhteydessä.

Mielestäni Winlink-järjestelmä voisi olla Sähköosuuskunnalle järkevin

sähköasemayhteyksissä, sillä se on edullinen ja on kuitenkin käytössä paljon

kriittisemmissäkin paikoissa kuin sähkölaitoskäytössä. Winlink-järjestelmälle

arvonlisäverollinen hinta ilman asennusta on 12335,5 euroa. ABB:ltä ainakin löytyy

kokemusta näiden asentamisesta. Winlik-yhteydestä on helppo siirtyä mm.

valokuituyhteyksiin, koska käytettävät mediamuuntimet ja kytkimet voidaan hyödyntää eli

Winlink-järjestelmää kannattaa kokeilla, ennen kuin aiotaan kalliimpia järjestelmiä laittaa.

Winlink-yhteyttä voidaan myös käyttää valokuituyhteyksissä kanssa, koska käytetyt

kytkimet ovat rengasperiaatteen omaavia kytkimiä, ja näin ollen esim. valokuidun

katketessa yhteys toimii Winlink-yhteydellä. Ilmasto-olosuhteet voivat kuitenkin aiheuttaa

yhteydelle ongelmia, varsinkin kovat vesisateet.

Taulukossa 5 näkyy tietoliikenneyhteyksien aiheuttamat kustannukset. Sähkönkulutusta,

sekä laitteistojen rikkoutumisista aiheutuvia kustannuksia en ole huomioinut taulukossa.

TAULUKKO 5. Tietoliikenneyhteyksien investointikustannukset

0

50000

100000

150000

200000

250000

0 5 10 15 20 25

Aika/a

Kus

tann

us

SAF-radiolinkki

Nykyinen yhteys

Winlink

Valokuitu ilma/maa

Valokuitumaakaapeloiden

Taulukossa en ole käyttänyt Satelin radiomodeemin aiheuttamia kustannuksia, koska sillä

ei voida tulevaisuuden tarpeita toteuttaa. Valokuituyhteys on kaaviossa kahdesti, josta

toinen on toteutettu pääasiassa ilmakaapeloiden, ja toinen maa/ilma-kaapeloiden. SAF-

radiolinkissä on huomioitu yhteyden rakentamisen lisäksi radioluvan aiheuttaman

korotuksen. Winlik-järjestelmässä ei ole huomioitu laitteiden asentamiskuluja, mutta

käyttäen jo olemassa olevia pylväitä sähkölaitoksilla ja keskusasemilla, asennuskulut eivät

nouse kovinkaan korkeiksi.

LÄHDELUETTELO

Kirjalliset

Dokumentti. MicroSCADA järjestelmäkohteet 8.4.2. 1999.

IEC 870-5-101. Protokol Master KU2000. Technical Description. Version: 04052004.

Project 10-1254. RTU232. ABB Substation Automation.

Lindell, I. 1985. Radioaaltojen eteneminen. 5. painos. Helsinki: Hakapaino Oy.

Kerttula, E. 2000. Tietoverkkojen Tietoturva. 3. painos. Helsinki: Oy Edita Ab.

Räisänen Antti, Lehto Arto. 2003. Radiotekniikan Perusteet. 11. painos. Helsinki:

Hakapaino Oy

Haastattelut

Koskinen, Ari 2007. Sähköpostiyhteys. 02.10.2007.Korpelan Voima

Savalampi, Timo 2007. Yritysvierailu. 17.10.2007. Oulun Energia

Lehtosaari, Kimmo 10.12.2007. Tuote esittely. Haukiputaalla

Lundström, Paul 2007. Puhelinhaastattelu. 14.12.2007. Draka.

Rita, Olli 2007. Puhelinhaastattelu. 17.12.2007. ABB.

Vehviläinen, Seppo 2007. Puhelinhaastattelu. 08.01.08. MX Electrix.

Sipola, Juha 2008. Sähköpostiyhteys. 14.1.2008. Haukiputaan Sähköosuuskunta.

Määttä, Jukka 2008. Haastattelu. 15.01.2008. Haukiputaan Sähköosuuskunta.

Sunervo, Ilkka 2008. Sähköpostiyhteys. 22.01.2008. Moonsoft.

Tynkkynen, Pekka 2008. Sähköpostiyhteys. 23.01.2008. NDC Networks.

Korin, Johan 2008. Sähköpostiyhteys. 23.01.2008. Satel

Sähköiset

Satel. Radiomodem. Radiomodeemin toiminta. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.satel.com/brochure/3_Asd_engl.pdf. Luettu 15.12.2007.

Ficora. Lupahakemukset radiolinkkiyhteyksille. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.ficora.fi/index/luvat/luvanvaraisetradiolaitteet/lupahakemukset.html. Luettu

20.12.2007.

Moxa. Ethernet kytkimet- ja Laiteohjaimet. WWW-dokumentti. Saatavissa:

www.moxa.com. Luettu 15.12.2007.

MX Electrix. Sähkönlaadunvalvonta. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.electrix.fi/indexfi.html. Luettu 08.01.2008.

Finlex. Lainsäädäntö kameravalvonnalle. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.finlex.fi/fi/laki/smur/2004/20040759?search%5Btype%5D=pika&search

%5Bpika%5D=kameravalvonta. Luettu 09.01.2008.

LIITE 1

LIITE 2/1

LIITE 2/2

LIITE 3/1

LIITE 3/2

LIITE 4

LIITE 5

LIITE 6

LIITE 7/1

LIITE 7/2

LIITE 7/3

LIITE 7/4

LIITE 8/1

LIITE 8/2

LIITE 8/3

LIITE 8/4

LIITE 9/1

LIITE 9/2

LIITE 10/1

LIITE 10/2