Driftsoperatør Finn Harald Skille (t.v.) og Kaspar Vereide ved en av skjermene i driftssentralen på Tonstad kraftverk som viser modellen av den digitale tvillingen. (Foto: Stein Arne Bakken)

Unik styring på Tonstad

Sira-Kvina kraftselskap benytter et unikt system for å forhindre at det kommer sand i turbinene i Tonstad kraftverk under opp- og nedkjøring. I samarbeid med Hymatek er det utviklet en såkalt digital tvilling.
Fredag, 2 november, 2018 - 09:04

Verktøyet fungerer som et vannvei-vern og har også andre nyttige funksjonaliteter. En digital tvilling er en eksakt datamodell av virkeligheten som i dette tilfellet gjør det mulig å simulere hva som vil skje i vannveiene når kraftverket kjører produksjonen opp eller ned. I en reportasje i Energiteknikk for ett år siden (nr. 7/2017) ble det varslet at digital tvilling er på vei inn i kraftbransjen og at denne teknologien vil kunne revolusjonene fremtidig drift og vedlikehold av kraftverkene.

Nå viser det seg at dette ikke er fremtidsmusikk. Sira-Kvina kraftselskap tok allerede i 2014 i bruk en slik digital tvilling.

– Systemet har fungert godt siden oppstarten, men vi har hatt noen praktiske problemer underveis, blant annet med enkelte elektroniske komponenter som ikke har vært robuste nok, sier Kaspar Vereide i Sira-Kvina kraftselskap.

Oppgraderingsprosjekt 
Vereide leder et omfattende oppgraderingsprosjekt til nærmere ti millioner kroner for å utvikle den digitale tvillingen videre. Systemet vil få flere og mer robuste sensorer. Alle data- ene som blir samlet inn, vil bli lagret i en database. Den digitale tvillingen vil også omfatte tilstandsovervåkning av komponentene.

Vereide opplyser at utviklingen av digital tvilling kom i gang på bakgrunn av at Statnett ønsket å få tilgang til effekt fra Tonstad kraftverk for å kunne gjenopprette frekvensen i kraftsystemet, gjennom det nyopprettede produktet FRR (Frequency Restauration Reserve). En slik avtale ville også være økonomisk gunstig for Sira-Kvina kraftselskap.

Statnett tok styringen
Inne på driftssentralen forklarer produksjonsplanlegger Sigurd Netlandsnes at forutsetningen for FRR-avtalen var at landssentralen i Statnett kunne gå direkte inn og styre uttaket av den ønskete effekten fra Tonstad kraftverk, i dette tilfellet å kjøre kraftverket opp eller ned med inntil 120 MW.

– Men det var ikke mulig å la Statnett gjøre dette uten et sikkerhetssystem. Tonstad har et meget komplekst system av lange vannveier, med to øvre magasiner, tre trykksjakter og i alt åtte bekkeinntak. Det gir mye dynamikk, i tillegg til at kraftverket har i alt fem aggregater med til sammen 960 MW, hvorav det største er på 320 MW, sier han.

Sand i maskineriet
– Vi hadde problemer med at sand ble spylt ned i turbinene ved et par anledninger. En annen utfordring var at de fem turbinene hadde separate regulatorer, og at disse ikke spilte sammen. Når vi kjørte et settpunkt på det ene aggregatet opp med for eksempel 50 MW, ble de andre aggregatene påvirket. Dersom falltapet økte i den ene tunnelen, fikk det konsekvenser for mengde vann og trykk på de andre turbinene, og følgelig hvilken effekt de fikk, forklarer Vereide.

Når driftssentralen la opp til en produksjon på for eksempel 900 MW, så var det ikke sikkert at det ble slik, legger han til.

Det oppstå avvik fra det som ble angitt som settpunkt og det som ble den reelle effekten.

Utviklet digital tvilling
– Vi kunne ikke la Statnett overta styringen uten at vi gjorde noe med dette, påpeker Vereide. Løsningen ble å kontakte Hymatek for å få dem til å utvikle en ny type overordnet regulator som sørget for at de fem aggregatene ikke skapte farlige svingninger i vannveien ved raske reguleringer.

Medarbeiderne deres med Bjørnar Svingen i spissen satte i gang, og etter et drøyt år ble den første overordnete regulatoren installert i Tonstad kraftverk, den foreløpig eneste av sitt slag.

Vereide påpeker at utviklingen av den digitale tvillingen bygger på denne unike, overordnete regulatoren, som gjør det mulig å styre alle aggregatene i Tonstad kraftverk slik at man unngår uønskede hendelser.

Tro kopi av vannveiene
Alle enkeltkomponenter som magasiner, tunneler, og turbiner er lagt inn i den digitale modellen. Vereide har tatt Energiteknikk med inn i driftssentralen på Tonstad. Han viser på en av de store dataskjermene hvordan modellen fremstår med symboler, der man kan klikke på de enkelte komponentene for å få data om de ulike parameterne.

– Modellen simulerer virkningene av endringer i settpunkt. Dersom svingningene er akseptable, slippes signalet gjennom og kraftverket kan kjøres som ønsket. Hvis modellen gir tilbakemelding om at virkningene vil bli uakseptable, forsinker overordnet regulator opprampingen, slik at vannveien og turbinene ikke skades. Men opprampingstiden er fortsatt innenfor tidskravene Statnett setter for FRR, forklarer Kaspar Vereide.

– I tillegg har vi en klassisk vernfunksjon med trykkceller i svingekammer, hvor vannveisvernet kan gjøre inngripen og redusere effekten på turbinene dersom man får farlige svingninger med for lavt trykk. Til nå har det ikke vært bruk for dette ettersom den digitale tvillingen har fungert.

På forsiden nå

I rapporten «Status og prognoser for kraftsystemet 2018» har NVE samanstilt informasjon frå kraftsystemutgreiingane for regional- og transmisjonsnettet frå 2017 og 2018, samt frå distribusjonsnettselskap. Forventa investeringar summerer seg til 135 milliardar kroner dei neste ti åra.
Fredag, 18 januar, 2019 - 09:25
ENERGIX-programmet i Forskningsrådet gir støtte til 40 nye prosjekter innen miljøvennlig energi. Dette kommer i tillegg til 6 nye PILOT-E prosjekter som ble offentliggjort før jul. Til sammen deler ENERGIX ut over 400 millioner kroner til energiforskning.
Torsdag, 17 januar, 2019 - 08:16
Skagerak Nett er det nettselskapet med mest tilfredse privatkunder i 2018. Det er konklusjonen til EPSI Rating i sin årlige kundetilfredshetsundersøkelse.
Torsdag, 17 januar, 2019 - 08:22
Equinor Energy Ventures og Nysnø investerer i det norske teknologiselskapet eSmart Systems, verdensledende innenfor utvikling av programvare for energibransjen med hovedvekt på kunstig intelligens. I
Onsdag, 16 januar, 2019 - 09:27
Nye krav til damsikkerhet gjør at de to dammene ved Breivatn i Hjartdal kommune i Telemark skal bygges om. I mars starter arbeidene med tilrigging og uttak av stein.
Fredag, 18 januar, 2019 - 09:33
Powel har nylig signert en avtale om salg av forretningsområdet Metering til det kanadiske teknologiselskapet Volaris Group.
Mandag, 14 januar, 2019 - 09:13
Også elektriske motorer kan lages mer miljøvennlig. En oppstartsbedrift er på saken.
Onsdag, 16 januar, 2019 - 09:36
SINTEF og NTNU skal samarbeide med danske DTU om å utvikle flytende vindkraft på dypt vann til å bli konkurransedyktig med andre energikilder.
Onsdag, 16 januar, 2019 - 10:50
Fredagskommentar:
Kraftprodusentenes flomdempende tiltak bidrar til å redusere de samfunnsmessige skadevirkningene. Dette blir overbevisende dokumentert i en rapport utarbeidet av Multiconsult for Energi Norge.
Fredag, 18 januar, 2019 - 11:58
Lyse Elnett har fått tillatelse til å bygge ny 132 kV kraftlinje mellom Gilja i Gjesdal og Seldal i Sandnes. Det er samtidig gitt tillatelse til fortsatt drift av eksisterende kraftlinje mellom Seldal og Tronsholen transformatorstasjon.
Tirsdag, 15 januar, 2019 - 09:46
Siden forrige uke har vi ikke sett noen helt store nyheter i kraftmarkedet. Både spotprisen og terminprisene har beveget seg moderat.
Torsdag, 17 januar, 2019 - 08:29
Hafslund Nett var ved årsskiftet ferdig med utrullingen av nye strømmålere. Det betyr at 720.000 kunder har fått ny strømmåler, som gjør det enklere for kundene, gir bedre informasjon og legger til rette for nye tjenester.
Fredag, 18 januar, 2019 - 09:38
Under stormen i Nord-Norge i forrige uke ble en av Statnetts master på forbindelsen mellom Kobbelv og Ofoten tatt av et snøskred. Denne forbindelsen er derfor ute av funksjon inntil det kommer på plass en ny mast.
Tirsdag, 15 januar, 2019 - 09:41
Ved utgangen av 2018 var det registrert 200.192 elektriske person- og varebiler i Norge, ifølge Motorvognregisteret. Hvor bor elbileiere flest og hvilken elbil kjører de?
Torsdag, 17 januar, 2019 - 08:40
Denne ukens alvorlige hendelse i Nairobi skjedde i byggekomplekset der Norfund og Nordic Microfinance Initiative (NMI) har sine kontorer. Alle Norfunds syv ansatte og den ene ansatte hos NMI, er tatt godt vare på. Ingen er alvorlig skadet.
Torsdag, 17 januar, 2019 - 08:46
Denne uken gikk konferansen Let’s Connect av stabelen med nesten 500 deltakere fra elektro-, IT- og byggebransjen.
Fredag, 18 januar, 2019 - 09:45
I fjor produserte Lyse like mye energi som 380 000 husholdninger forbruker i løpet av ett år. Det har ikke skjedd siden 2008.
Mandag, 14 januar, 2019 - 13:14
To timer ut i det nye året ble Hamnøya i Vevelstad kommune i Nordland strømløs. Årsaken var feil på sjøkabelen som forsynte øya. Det ble raskt etablert midlertidig strømtilførsel med aggregat til alle kundene. Nå er ny sjøkabel anskaffet i ekspressfart.
Mandag, 14 januar, 2019 - 09:08