Sairaalan on toimittava keskeytyksettä kaikilla osa-alueilla pitäen aina potilasturvallisuus mielessä. Sairaalan toiminnassa tärkeässä roolissa on sähkö eli sairaalan sähkönjakelun jatkuvuus, ja sähkönjakelun mahdollisista häiriötilanteista palauttaminen takaisin normaaliin tilanteeseen. Saneerattavissa kohteissa myös energiatehokkuutta voidaan parantaa merkittävästi ja säästää energiakustannuksissa.
Sairaalahankkeet ovat yleensä pitkiä ja eri vaiheissa eteneviä, näin on ollut tilanne myös Oulun Yliopistollisessa sairaalassa. Ydinsairaalan ensimmäinen rakennusvaihe, A- ja B-osa, käynnistyivät jo vuonna 2018 ja rakennus- ja asennustyöt on pääosin valmiit vuoden 2023 loppuun mennessä, mutta käyttöönotto jatkuu vielä 2024 vuoden alkupuolella-. E-talon rakennustyöt ovat valmistuneet ja se on käyttöönotettu vuoden 2022 aikana. Tällä hetkellä on menossa toisen rakennusvaiheen eli F-rakennuksen rakennustyöt ja ne jatkuvat aina vuoteen 2025.
Koko ketju suunnittelusta käyttöönottoon otettava huomioon
Sähkönjakeluverkon suunnittelussa on otettava etukäteen huomioon erilaiset häiriötilanteet osana riskienhallintaa koskien niin uusien kuin vanhojen jakeluverkon osien kunnossapitoa. Tyypilliseen kriittiseen sähkönjakelujärjestelmään liittyvien laitteiden monimutkaisuuden ja lukumäärän takia järjestelmän suunnittelu ilman jäsenneltyä, standardoitua prosessia on vaikeaa. Pelkkä erilaisten konfiguraatioiden ja asetustietojen lukumäärä voi aiheuttaa kriittisiä virheitä. Myös käyttöönottovaiheeseen täytyy varata riittävästi aikaa, ja testauksissa on varmistuttava mahdollisimman kattavasti erilaisiin häiriötilanteisiin. Näin pitkässä projektissa yksi haasteista on ollut myös se, että toteutusvaiheissa on ollut eri toimijoita kuten rakennusliikkeitä, suunnittelijoita ja LVISA-urakoitsijoita.
”Digitaaliset ratkaisut tuovat mukanaan paljon etua ja hyötyjä, mutta vaativat myös uudenlaista osaamista koko toimitusprosessiin. IEC 61850 -standardin käyttö vaatii eri osapuolilta paneutumista asiaan ja vaatii yhteydenpitoa jo suunnitteluvaiheessa laitetoimittajiin” toteaa Sauli Kurttila, rakennuttajan projektipäällikkö, Oulun Yliopistollisesta sairaalasta ja käytönjohtaja Kantasairaalassa.
Sauli Kurttila jatkaa:”Suunnittelijoiden yhteydenpito laitevalmistajien suuntaan jo suunnittelun alkuvaiheessa kannattaa ja hankkeen aikana pitää huolehtia riittävästä tiedonsaannista eri osapuolten välillä. Näin voidaan varmistaa, että puutteet eivät tule esiin vasta työmaalla käyttöönottovaiheessa.”
”Keskijänniteverkko sekä SCADA-sähköverkonvalvontajärjestelmä on suunniteltu ja toteutettu tilaajan erillishankintana. Pienjänniteverkon pääkeskusten toimitukset, asennus ja käyttöönotto on rakennusliikkeiden urakoissa. SCADA-järjestelmän ymmärrys kriittisen sähkönjakelun valvonnassa ja ohjauksissa sekä mihin ja miten sitä käytetään, koskee niin suunnittelijoita, keskusvalmistusta kuin urakoitsijan projektipäälliköitä. Näin projektissa saadaan hallittua kriittisen sähkönjakelun toimivuus. ” kertoo Mika Joona, huoltomestari ja sähkötöiden johtaja Oulun Yliopistollisesta sairaalasta.
IEC 61850 -standardin mukaisen tiedonsiirron tarjoamat edut
IEC 61850 soveltuu erinomaisesti kriittisen sähkönjakelujärjestelmän automaatioon luoden perustan koko sähkönjakelujärjestelmälle sisältäen suojaus-, ohjaus- ja valvontajärjestelmän sekä kyberturvallisuuden - vain yhtä protokollaa käyttäen. Käyttämällä IEC 61850 -pohjaista viestintää kriittisen sähkönjakelujärjestelmän luotettavuus, valvonta, ohjaus, lukitustiedot ja vikatilanteiden hallinta, sähkön laadun seuranta sekä tulevat muutokset on paremmin hallittavissa. Lisääntynyt selektiivisyys vikatilanteissa, lyhyemmät häiriötilanteet ja integroitu diagnostiikka tekee IEC 61850:stä ihanteellisen standardin kriittiselle sähkönjakeluverkolle.
ABB:n rakennusteollisuuden toimialajohtaja Harri Liukku kertoo: ” Hyvä käytännön esimerkki standardin käyttämisen eduista on, että mahdollisessa häiriötilanteessa sähköverkon tilannekuva on ajan tasalla. Esimerkiksi vikaantunut syöttö voidaan siirtää terveelle verkon osalle, kun toinen syöttö on menetetty. Näin sähköt voidaan palauttaa ja toiminta jatkuu häiriötilanteesta huolimatta ennallaan. Kriittiset sairaalan sähköjakelun osat ovat joka tapauksessa aina joko varmennetun verkon tai UPS-järjestelmän perässä.”
Standardiin perustuvalla suojausjärjestelmällä on myös muita etuja perinteisen jakeluverkon laitteistoasennuksiin verrattuna. Käyttämällä Ethernet-pohjaista kommunikaatiota (Ethernet-kaapeli/optinen kuitu) lukitusten, mittausten yms. siirtoon, voidaan perinteinen lukitusten ja mittausten siirtoon tarvittava kuparikaapelointi poistaa. Tämä säästää kustannuksia, vähentää riviliittimiä ja sitä kautta virhekytkentöjä, säästää tilaa ja nopeuttaa asennuksia.
Kempeleen Kojeistotuote Oy on toimittanut Oulun Yliopistollisen sairaalan eri vaiheisiin pääkeskuksia. ”Yhteistyö suunnittelijan sekä laitetoimittajan välillä on tärkeää. Näin keskusvalmistuksessa tai työmaalla ei jouduta tekemään enää muutoksia. Teemme myös katkaisijoiden konfigurointeja jo keskustuotannon aikana, josta on saatu kiitosta myös sairaanhoitopiiriltä”, Henri Lahtinen kertoo.
”Reaaliaikainen kunnonvalvonta helpottaa sairaalan teknisten järjestelmien elinkaarenhallintaa ja operointia. Keskijännitekojeistojen suojareleiden lisäksi 400 V:n pääkeskuksien pääkatkaisijat liitettiin SCADA-järjestelmään, jolloin saamme kokonaiskuvan koko verkon tilasta, lukituksista, tietoa katkaisijoiden eri suureista sekä reaaliaikaista tietoa raportointiin. Halusimme yhden väyläratkaisun, jolla hallitaan kriittistä sähkönjakeluverkkoa” toteaa Mika Joona.
GOOSE-viestintä nopeuttaa laitteiden välistä viestintää
Oleellinen osa IEC 61850 -standardia on GOOSE-viestintä (Generic Object Oriented Substation Event). Mikäli kriittisen sähkönjakelun komponentissa tapahtuu vika, vian havaitseva suojalaite lähettää vikatiedot välittömästi verkon muille laitteille, jotka toimivat tilanteen mukaan ilman viiveitä. Tällaisen ennakoimattoman tapahtumakohtaisen viestinnän tehokas käsittely on yksi IEC 61850 -standardin vahvuuksista, ja se toteutetaan käyttämällä erityisiä datapaketteja, joita kutsutaan GOOSE-viesteiksi.
”GOOSE-viestintää käytetään osana mahdollistamaan nopea viestintä suojareleiden välillä, jolloin varmistetaan mahdollisten häiriötilanteiden nopea hallinta” Sauli Kurttila kertoo.
Energian seurantaan ja katkaisijoiden kunnonvalvontaan ABB:llä on tarjota Energy- ja Asset-manager SaaS-palvelu, jolla saadaan raportoitua energiankulutusta lähes kaikista väylään liitetyistä sähkölaitteista. Asset-manager puolestaan antaa tietoa mm. katkaisijoiden ennakoivasta kunnossapidosta. ”Näitä palveluita harkitaan myös Oulun yliopistolliseen sairaalaan, kunhan ensin on meneillään olevat osat saatu käyttöön.” kertoo Sauli Kurttila.
IEC 61850 edut ja hyödyt
- Järjestelmän luotettavuus, nopeampi selektiivisyys ja vikadiagnostiikka
- Lisääntynyt turvallisuus
- Standardoitu järjestelmärakenne takaa myös tulevaisuuden tarpeet
- Säästöä asennus- ja käyttöönottoajassa
- Merkittävää tilan säästöä ja vähemmän kytkentäliitoksia
- Jopa 80% säästö kaapeleissa, kun käytetään Ethernet-pohjaista kommunikaatiota
- Ennakoivan huollon ja ylläpidon elinkaarikustannukset laskevat
