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

Regjeringen vil før sommeren foreslå å åpne området Utsira Nord for vindkraftutbygging.
Tirsdag, 18 juni, 2019 - 16:16
Solkraft, vindkraft og batterier kan få verden på riktig vei mot togradersmålet, men etter 2030 kreves andre teknologier, ifølge en ny analyse fra BloombergNEF.
Tirsdag, 18 juni, 2019 - 13:02
Jacobsen Elektro sliter økonomisk og har innført betalingsstopp. Arbeid legges ned flere steder i landet, blant annet på to Statnett-stasjoner.
Mandag, 17 juni, 2019 - 18:18
Om alle bygningene i Oslo får solceller på taket, vil etterspørselen etter effekt antakelig øke, selv om energiforbruket går ned, ifølge Statnett.
Tirsdag, 18 juni, 2019 - 08:39
Fiskeridirektoratet mener Equinor bør justere plasseringen av Tampen-vindparken eller flytte den til et annet sted med mindre fiske.
Mandag, 17 juni, 2019 - 10:35
Myndighetene har lært «forbløffende lite» om fugl etter vindkraftutbyggingene, ifølge seniorrådgiver Svein Grotli Skogen i Miljødirektoratet, som sier seg enig i at NVE har vært for slepphendte med konsesjoner.
Mandag, 17 juni, 2019 - 08:03
Solberg-regjeringen har trosset kommuners ønske om vindkraft tolv ganger, mens den kun én gang har trosset en kommunes motstand.
Mandag, 17 juni, 2019 - 19:30
EU-kommisjonen avviser Statnetts ønske om å få doble taket for innmatingstariffen for kraftprodusentene til 2,5 euro/MWh.
Fredag, 14 juni, 2019 - 14:23
Første tertial 2019 fikk Troms Kraft et overskudd før skatt på 181 millioner kroner, 92 millioner kroner mer enn samme periode i fjor.
Mandag, 17 juni, 2019 - 13:37
Davvi vindkraftverk i Finnmark blir ikke behandlet før etter at nasjonal ramme er godkjent.
Fredag, 14 juni, 2019 - 15:39
Fornybarnæringen ber NVE utsette forslag om endringer i systemansvarsforskriften, som vil medføre økte rapporteringskrav fra nettselskapene. Hovedgrunnen er at tidspunktet for endringene er uheldig.
Tirsdag, 18 juni, 2019 - 13:08
Styret i BKK Varme har bevilget 25 mill. kroner til å bygge solcelleløsninger hos kundene.
Mandag, 17 juni, 2019 - 11:16
SN Power-sjef Torgeir Lien ber myndighetene i enkelte av landene selskapet jobber i om å skattlegge vannkraftverkene deres hardere.
Torsdag, 13 juni, 2019 - 15:41
Det nye midt-norske nettkonsernet bestående av nettvirksomhetene i TrønderEnergi Nett AS og NTE Nett AS ble fredag formelt etablert.
Mandag, 17 juni, 2019 - 09:17
Flere øvelser og god kommunikasjon er viktig for energiberedskapen, ifølge administrerende direktør i Hallingdal kraftnett, Audun Grynning.
Fredag, 14 juni, 2019 - 07:54
Statkraft har besluttet å starte byggingen av vannkraftverket Los Lagos i Chile.
Torsdag, 13 juni, 2019 - 14:59
Arbeiderpartiet vil frata stat og kommune milliardinntekter ved å gjøre norske opprinnelsesgarantier verdiløse, advarer Energi Norge.
Fredag, 14 juni, 2019 - 10:28
NVE har vedtatt at de vil omklassifisere transmisonsnett til distribusjonsnett rundt Høyanger i Sogn og Fjordane, til tross for protester fra Hydro.
Torsdag, 13 juni, 2019 - 08:04
Sivert Dal fra Nettservice Hadeland ble NM-mester for energimontørlærlinger i 2019.
Torsdag, 13 juni, 2019 - 09:55
I første kvartal 2019 hadde Tussa et driftsresultat på 119,3 millioner kroner, som er en økning på 89,5 millioner kroner sammenlignet med tilsvarende kvartal i 2018.
Fredag, 14 juni, 2019 - 09:19
NVE vurderer å stramme inn og vise mindre detaljer i sitt kart over det norske kraftsystemet.
Onsdag, 12 juni, 2019 - 15:13
Flertallet i Hjartdal kommunestyre vedtok onsdag kveld å gå videre i forhandlinger med Skagerak Energi for å selge Hjartdal Elverk.
Torsdag, 13 juni, 2019 - 16:21