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
Kun 1 av 10 mener selv at de har god kunnskap om kunstig intelligens. De som vet mest, er optimister. Lav kunnskap gir på den andre siden, opphav til frykt og forvirring. Det viser en fersk befolkningsundersøkelse gjennomført av YouGov på vegne av Microsoft Norge.
Tirsdag, 22 januar, 2019 - 09:36
Det er et betydelig potensial for reduksjon i energibruk og klimagassutslipp fra den norske bygningsmassen. Det viser en studie av effekter av forskning på energiområdet som ble overrakt olje- og energiminister Kjell-Børge Freiberg fredag.
Mandag, 21 januar, 2019 - 09:23
I uke 3 og 4 skal Sira-Kvina gjennomføre vassdragsøvelse. Vi øver regelmessig på ulike hendelser, og denne gangen skal vi gjennomføre en øvelse i samarbeid med både politi og Sirdal kommune.
Mandag, 21 januar, 2019 - 09:28
2018 ble et år med ekstrem variasjon i tilsig og nedbør. Fra en rekordtørr sommer gikk vi rett inn i en høst med historisk mye nedbør.
Tirsdag, 22 januar, 2019 - 09:44
En av verdens største aktører i energibransjen etablerer hovedkontor for Norden i Oslo når Infratek i Norge, Sverige og Finland i går offisielt ble Omexom - et globalt nettverk med 400 avdelinger i over 30 land.
Tirsdag, 22 januar, 2019 - 09:50
Også elektriske motorer kan lages mer miljøvennlig. En oppstartsbedrift er på saken.
Onsdag, 16 januar, 2019 - 09:36
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
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
Med vinterens høye strømpriser, kan det nå lønne seg ekstra med varmepumpe. Gunn Moaksen (50) fra Nordkjosbotn i Troms, sammenlignet strømforbruket sitt med og uten varmepumpe. Allerede etter ett år hadde hun spart 6 000 kroner i strøm.
Mandag, 21 januar, 2019 - 10:04
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
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
Har du noen gang følt at du mottar strømregningen uten å vite hva vi egentlig betaler for? Høyteknologiske bedrifter trenger kontinuerlig korreks for å snakke et språk kundene forstår. Studenter spiller en viktig rolle i den utviklingsprosessen.
Tirsdag, 22 januar, 2019 - 09:55
Regjeringen vil forby bruk av mineralolje til byggtørk og byggvarme på norske byggeplasser fra 2022. Forbudet er et viktig skritt på veien til helt utslippsfrie byggeplasser i Norge, mener Norsk Fjernvarme.
Mandag, 21 januar, 2019 - 09:57
Denne uken gikk konferansen Let’s Connect av stabelen med nesten 500 deltakere fra elektro-, IT- og byggebransjen.
Fredag, 18 januar, 2019 - 09:45
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