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

Trønder Energi har inngått langsiktige kraftavtale med Elkem. Skal levere 525 GWh i året til Elkem Thamshavn i Orkanger i perioden 2020 – 2026.
Tirsdag, 18 desember, 2018 - 09:05
Lofotkraft planlegger å investere 290 MNOK i 2019. Det vedtok konsernstyret på fredag.
Mandag, 17 desember, 2018 - 09:23
Torsdag sist uke ble Bane NORs største omformerstasjon offisielt åpnet. Anlegget gir bedre og sikrere strømtilførsel på Vestfoldbanen og har totalt kostet 300 millioner kroner.
Tirsdag, 18 desember, 2018 - 09:12
Equinor er tildelt én av de tre lisensene som inngikk i amerikanske myndigheters salg av vindlisenser utenfor kysten av delstaten Massachusetts USA .
Mandag, 17 desember, 2018 - 09:33
I 2017 kjøpte nettselskapa varer og tenester til eigen nettverksemd frå andre selskap med eigarsamband til nettselskapet, for totalt 2,9 mrd kr. NVE fører tilsyn med at slike kjøp er basert på konkurranse.
Tirsdag, 11 desember, 2018 - 09:48
Suldal Kommune og Haugaland Kraft inngår samarbeid rundt velferdsteknologi.
Tirsdag, 18 desember, 2018 - 09:18
Desember er en måned med høye strømkostnader for vanlige husholdninger. Litt avhengig av hvor man bor i landet utgjør strømforbruket i desember 12 prosent av årsforbruket.
Mandag, 17 desember, 2018 - 09:41
Styret i Energi Norge har konstituert Knut Kroepelien som administrerende direktør fra 1. januar. Kroepelien er i dag direktør for marked og kunder i Energi Norge.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:36
Fredagskommentar:
I flere år har energiselskapene kunnet glede seg over stadig mer tilfredse kunder. Nå er tendensen snudd. Kundetilfredsheten er igjen på nedadgående kurve.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:53
Tussa Kraft AS (Tussa) har inngått avtale om å selje delar av aksjeposten sin i Istad AS til Kommunal Landspensjonskasse (KLP). Etter salet vil Tussa eige 36 prosent av aksjane i Istad AS og KLP eige 13 prosent av aksjane i Istad AS.
Onsdag, 12 desember, 2018 - 08:58
Mye nedbør, milde temperaturer og godt med vind har preget det kortsiktige kraftmarkedet sist uke.
Torsdag, 13 desember, 2018 - 10:34
Statkraft i Tyskland har inngått en avtale med Daimler-konsernet om leveranse av fornybar kraft til fabrikkene som skal produsere Mercedes-Benz EQC og batteriene til bilen. Kraftleveransene er basert på 100 prosent fornybar energi fra seks tyske vindparker.
Torsdag, 13 desember, 2018 - 10:19
Med 24 ladepunkter er dette den desidert største ladestasjonen Infratek har bygget for kunden Grønn Kontakt.
Onsdag, 12 desember, 2018 - 09:09
Tysvær Kommune og Haugaland Kraft inngår forsknings- og utviklingssamarbeid rundt teknologi for smarte samfunn.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:48
I julehøytiden er millioner av elektriske og levende julelys tent, og det øker brannfaren i norske hjem. Hafslund Nett har noen råd du bør følge.
Fredag, 14 desember, 2018 - 12:51
OBOS Energi AS og Fortum Oslo Varme AS går sammen om et nytt selskap som skal levere miljøvennlige, bærekraftige og fleksible lokale energiløsninger for varme og kjøling til OBOS-prosjekter i Oslo-regionen.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:28
Aldri før har Lyse hatt et så høyt antall pågående prosjekter på en gang. Listen teller nå rundt 950 små og store prosjekter, der strømforsyning til nytt sykehus er ett av dem.
Torsdag, 13 desember, 2018 - 10:28
Fredag morgen mellom kl 0800 og 0900 ble det satt ny produksjonsrekord for strøm i Norge. Den nye rekorden er på 27 513 megawattimer (MWh).
Fredag, 14 desember, 2018 - 15:11