Energiomstillingen og de fremtidige utviklingsutsiktene for elektriske distribusjonsnett utfordrer nettselskapenes driftsstøtte. Tommi Lähdeaho, Head of Asset Management i det finske strømselskapet Elenia, og Heikki Paananen, Head of Operations, diskuterer trendene i bransjen og forventningene til driftssystemet. Matti Syyrakki, som er ansvarlig for Trimbles driftssystem, vil forklare hvordan disse forventningene kan innfris i fremtiden.
Distribusjon av elektrisitet kommer til å spille en viktig rolle i energiomstillingen. Strømnettet og dynamikken i det er i endring, og den tradisjonelle modellen med strøm fra store produksjonsenheter til kunden er i rask endring. Tommi Lähdeaho i Elenia understreker at energiomstillingen vil føre til en utvikling mot selvforsyning, noe som vil gjenspeiles i store produksjonsanlegg, men også i desentralisert energiproduksjon. Etter hvert som den desentraliserte produksjonen øker og transporten elektrifiseres, vil automatisering, digitalisering og informasjonssystemer stå i sentrum. Disse skal bidra til å styre et strømnett der fenomenene blir stadig mer dynamiske og komplekse.
Elenia, som har vært kunde hos oss i mange år, har forberedt seg på fremtiden ved blant annet å investere i sine informasjonssystemer. Elenia er det nest største nettselskapet i Finland og betjener 438 000 kunder fra Birkaland til Tavastland, Midt-Finland og Sør- og Nord-Österbotten. Den totale lengden på strømnettet tilsvarer nesten to ganger jordens omkrets.
Ifølge Tommi Lähdeaho er Elenias sikre strømnett grunnlaget for en trygg fremtid. Kabling spiller en nøkkelrolle for å øke forsyningssikkerheten, og Elenia har satt seg et mål om 90 % kablet nett innen 2036. Selv om Finland har en høy forsyningssikkerhet, er det behov for nye funksjoner i strømnettet og styringen av det for å møte endrede behov.
– Et sikkert strømnett er fundamentet for å bygge et mer fleksibelt, smartere og mer kostnadseffektivt strømnett som vil dekke kundenes behov langt inn i fremtiden, sier Lähdeaho.
Utfordringer knyttet til kapasitetsstyring
Energirevolusjonen endrer også kundenes behov. Elenias Heikki Paananen beskriver hvordan den elektriske omstillingen påvirker kundenes atferd og behov.
– Alt som kan elektrifiseres, vil bli elektrifisert. Etter hvert som mengden elektriske produkter i forbrukernes husholdninger øker og dermed kundenes interesse for forbruk og produksjon, øker også kravene. Tjenestene som nettselskapene leverer, må fungere.
Så hvordan bygger man et strømnett for å møte fremtidens og kundenes behov?
Strømnettene må reagere raskt på skiftende situasjoner og håndtere kapasiteten effektivt. Fremtidens systemer må derfor kunne reagere raskt og ha evnen til å forutse, ettersom strømforbruket kan variere mye fra tid til annen.
– Når vi snakker om atferdsstøttesystemer, stiller vi høye krav til reaksjonsevne og forutsigbarhet, slik at vi får tid til å finne løsninger, sier Lähdeaho.
Ifølge Paananen blir det for eksempel mer utfordrende å sikre spenningskvaliteten etter hvert som spenningskvaliteten blir utfordret der spesielt overspenninger og spenningsfall blir mer fremtredende. Derfor må dataene i SCADA, for eksempel målinger og registreringer av forstyrrelser, gjøres tilgjengelige for DMS. Matti Syyrakki fra Trimble nevner i tillegg behovet for et grafisk brukergrensesnitt der operatøren får tilgang til den nødvendige funksjonaliteten i SCADA og data og styringsfunksjonene i AMS-systemene. Dette gir et omfattende øyeblikksbilde av strømnettet.
Brukergrensesnittet må være i stand til å håndtere kompleksiteten og de ulike utfordringene knyttet til hendelser i strømnettet. Etter hvert som den distribuerte produksjonen øker, må systemet kunne forutse og håndtere variasjoner i produksjonen under ulike driftsforhold og på ulike spenningsnivåer. Det må for eksempel tas hensyn til sol- og vindkraftkapasitetens innvirkning på nettet for å sikre forsyningssikkerhet og strømkvalitet.
– Vindkraft er en av utfordringene for høyspenningsnettet, der det kan være vanskelig å opprettholde spenningskvaliteten og nettstabiliteten. Solkraft er også en vanskelig nøtt å knekke. Hvis folk ikke er hjemme en varm sommerdag, kan det være høy produksjon, men lite eller intet forbruk. Når forbruksmønstret i nettet varierer, kan ikke systemet visualisere den samme informasjonen hele tiden. Brukergrensesnittet må være modulært, og brukeren må få veiledning, sier Paananen.
Forbruksfleksibilitet, det vil si muligheten til å øke eller redusere strømforbruket umiddelbart i henhold til strømproduksjonen, er avgjørende for å sikre tilstrekkelig kapasitet. Lähdeaho nevner at topplastperioden kanskje ikke er så lang, men at nettet begynner å oppleve topper på grunn av varierende produksjon og forbruk.
– Hvis vi ikke får fleksibiliteten på plass og får kundene mer aktive i strømmarkedet, vil vi få kapasitetsutfordringer. Utfordringene er forskjellige på ulike spenningsnivåer, understreker Lähdeaho.
Så hva vil gjøre forbruksfleksibilitet mulig? Lähdeaho mener at et smart og sterkt strømnett er grunnlaget for å utvikle slike løsninger og gjøre det mulig for kundene å få tilgang til strømmarkedet. Når AMS installeres, kan målerne måle i sanntid og sende dataene inn til sentralsystemet.
Paananen beskriver akkumuleringen av sanntidsdata, som også bidrar til å utfordre nettoperatøren.
– Datamengden øker, med informasjon fra alle spenningsnivåer. For eksempel vil en driftsleder eller vedlikeholdspersonell bli overveldet av datamengden, med mindre systemet kan hjelpe til med å trekke slutninger, fjerne støyen, ta ut den viktigste informasjonen og presentere den for brukeren.
Assisterende automatisering styrer i riktig retning
Akkumulerte data må integreres og brukes til å ta beslutninger.
Matti Syyrakki fra Trimble beskriver hvordan automatiseringen og intelligensen i fremtidens system må hjelpe brukeren til å reagere og forutse. Effektiv datakraft er avgjørende for å omsette sanntidsinformasjon til beslutninger og raske reaksjoner. Basert på en nøyaktig nettverksmodell og sanntidsdata, for eksempel tilkoblingsstatus eller måledata, utfører systemet beregninger som gir et nøyaktig bilde av tilstanden i strømnettet. Dette bidrar til å identifisere potensielle problemer. Dette bildet gjør det mulig å lage kortsiktige prognoser for driftsaktiviteter.
Alt som trengs, for eksempel DMS- og SCADA-data, må fungere sammen i ett enkelt grensesnitt som hjelper brukeren med automatiseringen.
– Det gjør analysen mye enklere, og gir mindre arbeid for brukerne. Når vi har integrert kontrollene i ett grensesnitt, kan vi begynne med proaktiv nettverksadministrasjon, sier Syyrakki.
Elenias Heikki Paananen går gjennom bruksområder der det er behov for assisterende automatisering. Det kan for eksempel brukes i koblingsplaner, som Elenia lager 4 000 til 5 000 av i året. Automatisering kan også brukes til å optimalisere deler av nettet med tanke på tap. Effektivisering av feilretting og dynamiske alarmgrenser som varierer med årstiden, er også oppgaver der automatisering kan være til stor nytte.
– Kundene er ikke lenger stabile strømforbrukere. Ettersom både bruken og produksjonen av strøm endrer seg radikalt, er det viktig å være mer forutseende, forklarer Paananen.
Ytelse, høy tilgjengelighet og sikkerhet
I elektrifisering av industri og transport spiller overvåkningssystemene en viktig rolle i strømnettet. Ifølge Syyrakki er de viktigste egenskapene til et støttesystem for operatørene høy ytelse, høy sikkerhet og høy tilgjengelighet, dvs. at systemet alltid er tilgjengelig for brukerne.
Ytelse er nødvendig fordi nettsituasjonen kan endre seg raskt, og systemet må kunne behandle store mengder data i sanntid. Heikki Paananen fra Elenia understreker også at alle aspekter av driftssystemene må fungere i sanntid, kartbasert og på alle spenningsnivåer uten systemfeil.
Et annet viktig krav er høy tilgjengelighet. I strømdistribusjon kan selv små avbrudd føre til store problemer og kostnader. Systemet må fungere pålitelig og sikre at alle deler av systemet er tilgjengelig til enhver tid. Dette kan for eksempel oppnås ved hjelp av en hot standby-løsning som sørger for at dersom en del av systemet svikter, tar en annen del umiddelbart over.
I et slikt system står sikkerheten i sentrum. Kundedata og nettverksoperasjoner må beskyttes. Samtidig må man sørge for at oppdateringer ikke fører til lange perioder med nedetid eller tap av overblikk. Paananen understreker viktigheten av gode brukergrensesnitt for operatørene som tilbyr smidige oppdateringer av løsningen.
Syyrakki sier på sin side at fremtidige brukergrensesnitt må operere i et nettverk med høy sikkerhet og kun være tilgjengelig for autoriserte brukere. Oppdateringer skal skje gjennom systemets egen synkroniseringsprosess uten lange nedetider.
I fremtidens strømdistribusjon vil brukerstøttesystemet bli et enda viktigere verktøy. Etter hvert som omstendighetene i strømnettet blir mer komplekse og nye energiløsninger blir mer utbredt, må støttesystemet møte disse utfordringene og muliggjøre pålitelig og intelligent styring av strømnettet. Målet for både nettselskaper og systemoperatører er å skape et bærekraftig, fleksibelt og pålitelig strømnett som kan møte fremtidige behov og muliggjøre energieffektivisering.
