Elenia, en av Finlands största distributionsnätsoperatörer (DSO), spelar en central roll i den pågående gröna omställningen av Finlands energisektor. Utöver att leverera el till konsumenterna transporterar Elenias nät också stora mängder el tillbaka till stamnätet. I takt med att andelen förnybar energi växer, uppstår behovet av ett nytt och avancerat operativt stödsystem för att hantera elnätet. Kärnan i detta system är Trimbles pålitliga och högpresterande realtidsberäkning av effektflöden, som kombinerar SCADA- och nätdata med information från smarta mätare. Elenia har varit en aktiv part i utvecklingen av detta system.
Effektflödesberäkningen stödjer det dagliga operativa arbetet genom att ge en detaljerad överblick av nätets elektriska tillstånd i realtid. Om beräkningsresultat visar avvikelser från Elenias definierade gränser, aktiveras varningssystem som möjliggör snabbare insatser vid problem. Detta bidrar till att förhindra avbrott och skador på elnätet – risker som ökar i takt med energiomställningen om inte stödsystemen utvecklas i samma takt.
Teemu Suvela, driftcentralschef på Elenia, beskriver fenomenen i det nya elsystemet som så komplexa att det inte längre är möjligt för människor att manuellt beräkna och analysera dem i tid.
"Att inkludera distribuerad elproduktion och batterilagring i realtidsberäkningar och analyser är avgörande för att vi överhuvudtaget ska kunna hantera framtidens elnät. Elenias nät har redan 1 300 megawatt vindkraft anslutet och cirka 17 000 produktionsanläggningar är kopplade till nätet," förklarar Suvela.
Extremt högpresterande realtidsberäkning
Projektet för att utveckla effektflödesberäkningen syftade till att kombinera SCADA- och nätdata för att skapa en tillförlitlig och snabb realtidsberäkning samt en optimerad nätmodell. Målet var också att leverera användbara resultat som stödjer det operativa arbetet inom DMS (Distribution Management System).
Projektet har varit ett betydande steg mot ett mer avancerat och effektivt stödsystem. Realtidsberäkning av radiellt matade medel- och lågspänningsnät ger den situationsmedvetenhet som krävs för att hantera komplexa nätstrukturer. Hur skapas denna medvetenhet?
Den realtidsmodell som används för effektflödesberäkning bygger på mätdata från SCADA-systemet och smarta mätare. Suvela förklarar att data från distributionsnätet verkligen är i realtid:
"Från de nya smarta mätarna, som vi redan har installerat över 200 000 av, får vi en tidsserie varje femte minut med en fördröjning på cirka 10–20 minuter."
Det operativa stödsystemet analyserar de inkommande uppgifterna, och om beräkningsresultatet överskrider Elenias tillåtna gränser, skickas ett varningsmeddelande.
"Detta är avgörande för vår drift. Beräkningarna körs konstant i bakgrunden, och vid behov prioriteras särskilda områden. Om en omkoppling sker, flyttas den direkt upp i beräkningskön. Vi har alltid den mest aktuella informationen tillgänglig," säger Suvela.
Även när ingen omkoppling sker är realtidsöversikten användbar. Suvela påpekar att nätbelastningen kan förändras mycket snabbare än förväntat, även utan omkopplingar.
"Om exempelvis någon installerar solpaneler eller laddstationer för elbilar på en gata, kan grannarna snart göra detsamma. Nätets produktions- och belastningsmönster förändras snabbt. Därför är det viktigt att kunna se belastningskapaciteten i realtid för att undvika överbelastning," säger han.
Tillförlitlighet som nyckel
Hög prestanda är värdelös om användaren inte litar på resultaten.
"Om systemet fungerar 80 eller 90 procent av tiden men kräver dubbelkontroll var femte gång, undermineras tilliten. Användarna fortsätter då med sina gamla arbetsmetoder och måste ofta ifrågasätta resultaten eller utföra extra kontroller," förklarar Suvela.
Han betonar att tillförlitligheten måste ligga på 98–99 procent. Endast då kan driftcentralen börja överge gamla arbetsmetoder.
Att överge gamla tankesätt
Projektet har för första gången integrerat SCADA-mätdata med nätdata. Suvela ser stora fördelar med att jämföra dessa data, även utan ytterligare analys.
Från realtid till prognoser
Effektflödesberäkningen är ett exempel på hur elnätet kan hanteras med realtidsinformation, men snart kommer realtid inte att räcka. Prognoser och flexibilitet blir nödvändiga.
I framtiden måste Elenia och andra distributionsnätoperatörer kunna utnyttja flexibilitet och kommunicera detta med marknaden och flexibilitetsplattformar.
Suvela betonar vikten av att utveckla stödsystemen i samarbete med marknaden och myndigheter:
"De operativa stödsystemen måste kunna hantera kapacitetsbehov och flexibilitet, samt kommunicera med olika aktörer på marknaden."
