Snart är elnätet smartare, snabbare och autonomt

Flera innovationsprojekt pågår på Vattenfall Eldistribution för att pröva och ta fram lösningar som både ökar leveranssäkerheten för våra kunder och kapaciteten i elnätet.

Vattenfall Eldistribution bygger kontinuerligt om och moderniserar elnätet för att möta behoven av snabb anslutning och hög leveranssäkerhet.

– Med allt högre krav från kunder och omvärld behöver vi titta bortom traditionell ledningsbyggnation och hitta fler lösningar för att snabbare kunna fördubbla  den möjliga elöverföringen och öka leveranssäkerheten, säger Martin Johansson, som leder programmet självläkande nät på Vattenfall Eldistribution.

Programmet samlar flera projekt och initiativ för att identifiera och utvärdera tekniska lösningar som, ofta tillsammans med mjukvara, ska resultera i att kunderna kan få färre och kortare elavbrott samt öka möjligheten till snabbare nätanslutning på regionnätet.  Utöver att förbättra för kunderna kan lösningarna även bidra till en bättre arbetsmiljö genom minskad stress för anställda och entreprenörer men även för klimatet då resor i samband med felsökning minskar.

– Ursprungligen låg fokus på leveranssäkerhetsförbättrande lösningar i distributionsnätet men med tiden har programmet även identifierat lösningar som kan höja kapaciteten i regionnätet. Det har blivit mycket fokus på flexibilitetslösningar och lagring som helt klart har sin roll att spela, men det finns även kraftelektronik som bör vara en del av lösningsalternativen. Inom det området har det hänt spännande utveckling de senaste åren med nya aktörer och lösningar, säger Martin Johansson.​​​

Självläkande och smarta elnät med kunden i fokus
Det finns flera viktiga och spännande projekt inom programmet. Ett av projekten ­som gått från förstudie till införande är felindikatorer som hjälper driftcentralen att direkt se var i nätet ett fel uppstår, sektionera om nätet och skicka felavhjälpning till rätt plats.  Med hjälp av felindikatorer och fjärrstyrning testar programmet även automatiska omsektioneringar för att avbrotten ska bli ännu kortare. Det är detta vi kan kalla ”självläkande nät”.
Ett annat projekt utvärderar utrustning för att övervaka elkabelns hälsa. Genom att 24/7 mäta urladdningar i kabeln kan fel identifieras och lagas innan ett avbrott inträffar.
En lovande förstudie undersöker vilken typ av kraftelektronik som automatiskt kan hjälpa till att fördela lasten på regionnätet så att kapacitet frigörs så kunder kan anslutas snabbare eller i värsta fall överhuvudtaget.

– Kapacitetsbristen är ett angeläget och besvärande problem för alla och det tar tyvärr lång tid att bygga nya kraftledningar. Vi har hittat utrustning som snabbt kan installeras och förbättra situationen.Just därför är denna förstudie extra intressant, säger Martin Johansson. 

Samarbete med forskning och utveckling
Programmet Självläkande nät är en del av Vattenfall Eldistributions innovationsportfölj och drivs tillsammans med Vattenfall Research and Development. Genom att samla flera projekt under ett och samma paraply kan kompetenser och erfarenheter delas effektivt.

– Ibland räcker det med att göra tillägg i befintlig utrustning och använda den information vi redan har på ett nytt sätt, men oftast krävs nya produkter och mjukvaror för att få en positiv påverkan. Deltagarnas bidrag med specialistkompetens, driv och engagemang är verkligen helt avgörande för att vi framgångsrikt ska kunna testa, utvärdera och om allt går bra implementera resultaten, säger Martin Johansson.

Några av projekten inom Programmet självläkande nät

Felindikatorer
Det är enkelt förklarat elektronik som installeras i nätstationen, dess mätsensorer består av strömtransformatorer som sätts runt ledarna på mellanspänningskablarna i facken. Genom att placera ut felindikatorer som kommunicerar med driftövervakningssytemet i mellanspänningsnätet (12-24kV) vid nybyggnation men också i befintligt nät kan driftcentralen direkt se var i nätet felet har uppstått och direkt skicka felavhjälpning till rätt plats och även sektionera om nätet antingen manuellt genom fältpersonal eller via fjärrstyrda kopplingsapparater om det finns, så att så få som möjligt har avbrott.

Adaptive power restoration system (APRS) – ”självläkande nät”
För att maximera nyttan av felindikatorer och fjärrstyrning startades projektet Adaptive power restoration system (APRS). Det är en tilläggsmodul till vårt driftövervakningssystem där vi har central styrning av nätet och driftledningspersonal som övervakar och styr nätet 24/7. Just nu testas APRS i så kallat bakgrundsläge på ett tiotal ledningar och det innebär att om ett avbrott inträffar på någon av dessa ledningarna så agerar driftledningsingenjören precis som vanligt men kan i efterhand jämföra med hur APRS hade valt att koppla. Testerna visar gott resultat hittills och visar att systemets förslag varit driftsäkra, snabba och korrekta. Nästa steg blir att låta systemet föreslå kopplingar som driftledningsingenjören själv genomför och slutsteget är att låta APRS sköta sektionering och driftomkopplingen autonomt. När det blir ett avbrott vill vi naturligtvis så snabbt och säkert som möjligt se till att kunderna får tillbaka sin el. Det kan bli en stressig och väldigt komplex situation och vi tror att systemet kan hjälpa till att avlasta lite stress.

Proaktiv avbrottshantering i kabelnät 
Det optimala hade naturligtvis varit att kunna åtgärda en anläggning innan ett avbrott inträffar. Teoretiskt kan detta vara möjligt när det kommer till avbrott som inte är relaterade till någon yttre faktor, så som avgrävning.
Vi utvärderar just nu en intressant lösning som är en kombination av en fysisk produkt och ett system som tillsammans övervakar kabelns hälsa. Genom att 24/7 mäta urladdningar i kabeln (partial discharge) mellan punkt A och punkt B där produkterna sitter kan fel identifieras och lagas innan ett avbrott inträffar. Just nu testas fem stycken system i mellanspänningsnätet och förstudien är inom kort klar.

Distance to Fault - mellanspänning
Det här delprojektet tittar på en lösning för att i driftövervakningssystemet automatiskt både räkna och peka ut var i mellanspänningsnätet ett fel (kortslutning, ej jordfel) har uppstått. Denna funktion särskiljer sig från felindikatorer på det sättet att vi inte behöver tillföra någon ny produkt, utan endast mjukvara, den är också mer precis eftersom den anger i meter vart felet (kortslutningen) är.
Fördelen med? felindikatorer är att de även känner av jordfel och ger driftström. Vi ser mer att lösningarna kompletterar varandra väldigt bra än att de konkurrerar med varandra.

Frigöra kapacitet genom laststyrning på regionnätet
Under denna teoretiska förstudie undersöks vilken typ av kraftelektronik (FACTS) som kan hjälpa till att fördela lasten på regionnätet så att kapacitet frigörs. Genom att använda kraftelektronik kan effektflödet genom olika metoder balanseras om så att ledningarna utnyttjas mer effektivt. Projektet har bland annat hittat en ny variant av statisk synkron seriekompensering som påstår sig kunna vara på plats på kort tid, är flexibel, modulär och kan göra stor nytta till dess att exempelvis en ny kraftledning har byggts. Då kan utrustningen flyttas till en annan plats och fortsätta göra stor nytta. Det här är en oerhört spännande och lovande förstudie som förhoppningsvis kan leda till väldigt intressanta alternativ till dagens lösningar, dock är inte nyttan bekräftad i vårt nät med våra förutsättningar.

En felindikator installerad i sitt apparatskåp bredvid facken för mellanspänningskablarna

​

​

​

En felindikator i sitt apparatskåp som skyddar den från omgivande miljö.

​
Martin Johansson

Taggar: