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

Styrene i Eidsiva Energi og Hafslund E-CO er gjennom en intensjonsavtale blitt enige om å se nærmere på muligheten for å slå sammen hovedvirksomhetene i de to konsernene. En samling vil styrke evnen til å gi utbytte til eierkommunene og til kontinuerlig forbedring og innovasjon i et energisystem i rask endring.
Torsdag, 15 november, 2018 - 13:26
Equinor har kjøpt 11.020.000 aksjer i Scatec Solar ASA, tilsvarende 9,7 prosent av aksjene og stemmerettighetene, til en samlet kjøpspris på om lag 700 millioner kroner (82,4 millioner dollar1).
Mandag, 19 november, 2018 - 11:57
Klima- og miljøminister Ola Elvestuen deler ut Elbarometerprisen på jubileumskonferansen Helelektrisk.no 28/11. Dette er en pris til Norges beste fylke på elektrifisering.
Mandag, 19 november, 2018 - 12:13
Enova anslår at det årlige markedet for lønnsomme energitiltak i bygningsmassen er på flere milliarder kroner. Likevel går det for tregt med energieffektiviseringen. Statsforetaket har allerede støttet 8 ulike forretningskonsept som kan få fart på utviklingen med til sammen 6,4 millioner kroner. Nå er en ny konkurranse ute.
Fredag, 16 november, 2018 - 09:28
Markedsaktørene har løftet prisforventningene i strømmarkedet både for den kommende vinteren og for de kommende årene.
Torsdag, 15 november, 2018 - 09:05
Nytt norsk laboratoriesenter kan bane vei for helgrønne hydrogenanlegg som erstatning for dieselaggregater i oppdrettsindustrien, spår SINTEF-forskere.
Mandag, 19 november, 2018 - 12:21
Nexans på Rognan har produsert og levert til sammen 915 kilometer forsterkerfrie, fiberoptiske sjøkabler til PT Mora Telematika Indonesia (Moratelindo). Kablene vil skape en digital bru mellom Jakarta og Surabaya.
Torsdag, 15 november, 2018 - 09:11
Styret i Akershus Energi har med beklagelse akseptert at konsernsjef Jørn Myhrer benytter sin avtale om fratreden fra 62 år.
Tirsdag, 13 november, 2018 - 08:21
Fredagskommentar:
Fra himmelen, svarte jeg spontant. Tiåringen så ut som et levende spørsmålstegn. Så sprakk ansiktet i et stort smil. Gud kan alt han, sukket barnebarnet mitt imponert.
Fredag, 16 november, 2018 - 10:17
Lyse kjøper nettvirksomheten til Forsand Elverk. Avtalen ble signert mandag 12. november og overtakelse vil skje ved nyttår.
Tirsdag, 13 november, 2018 - 08:29
Et økende antall utenlandske elvirksomheter og fagarbeidere søker om godkjennelse til å kunne arbeide i Norge. DSB forutsetter at de som skal arbeide i Norge også setter seg inn i regelverket som NEK 400 er en del av. NEK 400:2018 foreligger derfor nå i engelsk utgave slik at det blir enklere for utenlandske installatører, leverandører og prosjekterende å sette seg inn i normens krav.
Torsdag, 15 november, 2018 - 08:52
Sogn og Fjordane fylkeskommune har trukket BKK inn i en rettssak som burde vært avvist av tingretten. For å omgå forkjøpsretten til SFE-aksjene har fylkeskommunen konstruert en hypotetisk transaksjonsmodell, og benytter rettsvesenet som utredningsinstans.
Tirsdag, 13 november, 2018 - 08:11
Hvordan skal befolkningen i Longyearbyen sikres lys og varme når kullkraftverket må stenge om få år? Statkraft foreslår å bruke fornybar hydrogen, produsert med vindkraft i Finnmark og fraktet med båt til Svalbard.
Mandag, 12 november, 2018 - 09:21
Norge kan bli første land i verden som erstatter all fossil energibruk med fornybar. BKK skal være en energipartner til alle næringer som vil erstatte bruk av fossil energi med strøm.
Onsdag, 14 november, 2018 - 08:48
Midtkraft Nett AS, et nettselskap lokalisert i Buskerud, har valgt Aidon som leverandør av nye smarte målere. Kontrakten ble inngått i Vikersund 26. oktober og dekker alle kundene til Midtkraft, det vil si totalt 13 500 målepunkter.
Torsdag, 15 november, 2018 - 08:59
I 2019 skjerpes regelverket om forebyggende sikkerhet og beredskap i energiforsyningen. Endringene innebærer blant annet et omfattende nytt krav til IKT-sikkerhet og grunnsikring.
Fredag, 16 november, 2018 - 09:18
Multiconsult har signert en fireårig rammeavtale med den norske ambassaden i Dar es Salaam for konsulenttjenester knyttet til fornybar energi og kraftmarkeder i Tanzania.
Onsdag, 14 november, 2018 - 08:57
- Elektrifisering er eit viktig klimatiltak for å fjerna bruken av fossil energi. Vi treng 30-50 TWh meir fornybar energi for å nå målet om full elektrifisering av fastlands-Norge, og vindkraft vil stå for det meste av veksten, seier Olav Osvoll, konserndirektør Produksjon i BKK.
Fredag, 16 november, 2018 - 09:13