Grid Digitalisation

Alltid i realtid

Utbudet av allt billigare och bättre sensorer, i kombination med kommunikationsplattformar med hög kapacitet, öppnar en helt ny värld av möjligheter för fördjupad information om elnätet.

Medan smarta mätare och annan mätutrustning under det senaste decenniet har rullats ut i stora volymer, ser vi nu en ny generation avancerade multisensorer för luftledningar och kablar som tar sig in på marknaden. Den stora frågan är – hur ska vi kunna skapa värde från utökad elnätsdata i realtid?

Under normala omständigheter är elnätet en robust och välkänd teknologi, byggd för att fungera pålitligt under decennier. Med nya marknadsförhållanden förändras emellertid nyttjandet av dessa tillgångar avsevärt. Den gröna omställningen av elnätet innebär större lastvariationer, högre nyttjandegrad av överföringskapaciteten och en större andel kablar. Dessa faktorer ökar behovet av att förstå konsekvenserna av denna förändring för elnätsinfrastrukturen.

Moderna sensorer i elnäten gör att realtidsdata kan registreras och överföras för en mängd olika mätvärden. Det finns redan ettflertal sensorlösningar på marknaden idag med dessa funktioner. Beroende på sensormodellen kan de hantera delar av eller eller heltäckande mätningar och data relaterade till elnäten - såsom spänning, ström, frekvens, jordfel – men också övrig drift- och väderdata , t.ex. ledningstemperatur, luftfuktighet, ledningslutning och nedhäng, rörelser mm. Denna kombination av olika dataströmmar innebär helt nya möjligheter för driften av elnät.

En nyligen genomförd studie av AFRY Management Consulting angående luftledningssensorer visade att de flesta nätoperatörer inte känner till fördelarna med dessa lösningar och ofta är tveksamma till att bygga in dessa IoT-enheter i sin befintliga IT-infrastruktur. I vår studie presenterade vi de fyra huvudsakliga användningsfall som nätoperatörer för närvarande utforskar mer i detalj. , dessa varierar både ifråga om mognad och delen av elnätet som de berör:

  • Dynamic Line Rating (DLR) (dynamisk ledningskapacitet) ökar den tillgängliga nätkapaciteten:Medan en elledning har en viss nominell, statisk kapacitet, kan realtids-information om verklig ledningstemperatur öka den användbara ledningskapaciteten med så mycket som 20-25% under vissa perioder.
  • Isdetektering för att förekomma tung nedisning på ledningar: Att på ett tidigt stadium fastställa isbildning på elledningar gör att åtgärder kan vidtas i god tid innan kritiska driftsförhållanden uppstår.
  • Fellokalisering: Sensorer kan, särskilt på landsbygden och i svåråtkomliga områden, hjälpa till att snabbt fastställa var ett fel har inträffat och dirigera underhållspersonal till rätt plats.
  • Uppskattning av återstående livstid (prediktivt underhåll): Vissa gamla ledningar kräver långvarig analys, i vissa fall även fysiska prover, för att kunna fastställa dess återstående livslängd. Med avancerade analysfunktioner utlovar sensorer bättre estimat av komponenternas återstående livslängd och bättre styrning av underhållsåtgärder för att förlänga denna.
Organisational  and digital transformation

Värdet på sensorer visar sig alltså på flera områden – lägre kostnader, bättre kvalitet, förbättrad säkerhet och förstärkning av nätföretagens roll i den gröna omställningen. Mer data räcker emellertid inte enbart för att skapa värde. Utmaningen som nätföretagen står inför är att utvärdera affärscasen för dessa sensorer medtanke på olika typer av värde- och kostnadsaspekter som är förknippade med vart och ett av dessa användningsfall.

För det första har det framgått att de olika tillämpningarna inte är lika skalbara över hela elnätet. DLR, exempelvis, är synnerligen betydelsefullt för hårt belastade ledningar, medan isdetektering är det för regioner med stor nedisningsrisk, och dessa två behöver inte nödvändigtvis sammanfalla.

Användningsfall kan också skilja sig åt rörande behovet av integration med olika IT-system. En nyckelfråga i detta avseende är att många tillverkare använder molntjänster för att tillhandahålla dataanalyser som en tjänst, vilket leder till säkerhetsutmaningar om de ska integreras i SCADA-system i kontrollrum. En hybridintegrering av moln- och SCADA -system är mycket ovanligt när det handlar om drift av elnät. Dessutom kräver olika användningsfall också anslutning till en rad interna samt externa datakällor, till exempel sensorer i transformatorstationer, drönarfoto, väderleksdata eller data från smarta elmätare.

AFRY-studien visade också att införandet av och investeringen i nätsensorteknik kan variera avsevärt på grund av olika regleringsregimer. Övergången från CAPEX- till TOTEX-principen förväntas i hög grad gynna den framtida sensortillämpningen.

Power line infographic

För att klara av dessa utmaningar tenderar aktörer som är nya användare av elnätssensorer att inledningsvis koncentrera sig på användningsfall med bara ett syfte, t.ex. nedisning, DLR, eller felsökning. Detta tillvägagångssätt kan vara användbart som en del av en inlärningsprocess, men utnyttjar helt klart inte till fullo det potentiella värde som sensordata kan ge.

Mer mogna företag använder en mer helhetsbetonad bild för att fastställa det framtida värdet av sensorer. De ser nätsensorer som en del av en mer övergripande långsiktig vision som gör att de kan åstadkomma en digital simulering av nätet. De investerar simultant i utvecklingen av den digitala och organisatoriska kapacitet som kommer att krävas för att klara av de tekniska utmaningarna under detta decennium. För att driva på denna digitala omställning, måste de fastställa de framtida målsättningarna för sin datahantering, analys- och kontrollfunktioner. Ur ett organisatoriskt perspektiv måste de fastställa mål för en ny förvaltningsstruktur avseende sina tillgångar och anpassa arbetsprocesser och procedurer i enlighet med en uppdaterad riskprofil för dessa tillgångar.

Så, när man undersöker värdet av sensortekniken i elnäten, kommer de inledande undersökningarna att kräva en separat och detaljerad förståelse för nyttokalkylen för vart och ett av de planerade användningsfallen. Detta snäva synsätt får emellertid inte bortse från de långsiktiga effekterna som nätsensorer kan medföra när det gäller att uppnå elnätsföretagens verksamhetsrelaterade och digitala förändringssmål.

Författare

Kjetil Ingeberg - Head of Energy Consulting Nordic Region, AFRY Management Consulting

Kjetil Ingeberg

Chef för AFRY Management Consulting Energi i Sverige och i Norden

Kontakta Kjetil Ingeberg

AFRY har åtagit sig att skydda din integritet och dina personuppgifter. Vi behandlar personuppgifter i enlighet med gällande lagar, förordningar och vår integritetspolicy.