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

Kartlegging av fugletrekk med spesialiserte fugleradarer kan forhindre fugledød i de nye, store vindkraftutbyggingene. Men NVE er tilbakeholdne med å sette krav.
Over halvparten vet ikke hvor mye strøm de bruker fra måned til måned. Likevel mener 6 av 10 at de betaler for mye, ifølge undersøkelse.
Statnett og Svenska utvikler IT-løsninger for en ny nordisk balanseringsmodell for det nordiske synkronområdet.
Det ble i 2018 meldt inn 494 elulykker. 143 ble skadd, men ingen døde.
Enova får en milliard kroner til et nullutslippsfond for næringstransport, og innfører støtteordning for kjøp av batterielektriske varebiler.
Splittingen av interesse- og arbeidsgiverpolitikken i KS Bedrift har gjort at Distriktsenergi og KS Bedrifit Energi på ny vurderer å slå seg sammen.
Erik Knive (48) er ansatt som administrerende direktør i SN Power. Han tiltrer stillingen 1.juli.
Statnett har til hensikt å inngå avtale med Bouvet om utvikling og forvaltning av systemløsninger, ifølge Bouvet.
Opposisjonen ville ha naturressursskatt til vindkraftkommunene og ikke veldedige gaver, men nådde ikke fram. Hjemfall for vindkraft og kommunalt veto ble også stemt ned.
Men beskyldningen om dette gjorde at vindkraftmotstanderne kunne avfeies som gale, ifølge aksjonsgruppa mot vindkraft på Frøya.
Et takbasert solcelleanlegg med årlig middelproduksjon på 2 GWh skal installeres på et nytt lagerbygg på Vinterbro i Oslo. Oppdragsgiver er REMA 1000.
En robot som reduserer behandling av meldinger i Lyse Elnett fra flere uker til noen få minutter kan gi rundt 400 000 kroner årlig i reduserte kostnader.
Jacobsen Elektro sliter økonomisk og har innført betalingsstopp. Arbeid legges ned flere steder i landet, blant annet på to Statnett-stasjoner.
Danske Ørsted er valgt til å bygge en havvindpark på 1100 MW utenfor kysten av New Jersey.
Solberg-regjeringen har trosset kommuners ønske om vindkraft tolv ganger, mens den kun én gang har trosset en kommunes motstand.
Solkraft, vindkraft og batterier kan få verden på riktig vei mot togradersmålet, men etter 2030 kreves andre teknologier, ifølge en ny analyse fra BloombergNEF.
Aldri har det blitt brukt mer penger på oppgradering av dammer enn nå.
Fiskeridirektoratet mener Equinor bør justere plasseringen av Tampen-vindparken eller flytte den til et annet sted med mindre fiske.
Fram til 2030 skal det investeres om lag en milliard kroner i strømnettet i Ryfylke.
ABBs vokser innen ladeløsninger for bærekraftig, offentlig transport. Automatiske pantografer gir økt fleksibilitet og effektivitet.
Regjeringen vil før sommeren foreslå å åpne området Utsira Nord for vindkraftutbygging.
Oslo bystyre vedtok i dag fusjonen mellom Hafslund E-CO og Eidsiva Energi. Kun Rødt stemte mot.
En konflikt om flaskehalsinntekter mellom Baltic Cable og Energimarknadsinspektionen (Ei) i Sverige er nå lagt på bordet til EU-domstolen.
Men LO-sjef Hans-Christian Gabrielsen vil ikke gripe inn.