Prosjektrapport. Prosjektkategori: Hovedprosjekt Fritt tilgjengelig x. Omfang i studiepoeng: 15. Fagområde: Elkraft

1 Prosjektrapport Prosjektkategori: Hovedprosjekt Fritt tilgjengelig x Omfang i studiepoeng: 15 Fagområde: Elkraft Fritt tilgjengelig etter: Tilgjengelig etter avtale med samarbeidspartner Rapporttittel: AMS i morgendagens strømnett Test og dokumentasjon av AMS som sensor i distribusjonsnettet. Dato: 6/4-2013 Antall sider: 50 Antall vedlegg: 0 Forfattere: Kim Tore Sørli Andreas Nilsen Veileder: Kamil Dursun Helge Mordt Avdeling / linje: Høgskolen i Østfold, Elkraft Prosjektnummer: H13E01 Utført i samarbeid med: Fredrikstad Energinett AS Kontaktperson hos samarbeidspartner: Vidar Kristoffersen

2 Project Report Category of Project : Main Project Free accessible: x Number of stp (1stp=1ECTS) Engineering field : Electricity Free access after: Acessible after Agreement: Project title: AMS i morgendagens strømnett Test og dokumentasjon av AMS som sensor i distribusjonsnettet. Date: 6/4-2013 Number of pages: 50 Number of attachments: 0 Authors: Kim Tore Sørli Andreas Nilsen Councellor: Kamil Dursun Helge Mordt Department / line: Høgskolen i Østfold, Elkraft Project code: H13E01 Produced in cooperation with: Fredrikstad Energinett AS Contact person at the contractor: Vidar Kristoffersen

3 Forord

4 Sammendrag Figurliste Tabell-liste Nomenklatur

5 Innholdsfortegnelse Forord... 3 Sammendrag... 4 Figurliste... 4 Tabell-liste... 4 Nomenklatur... 4 1 Innledning... 7 2 Prosjektorganisering... 8 2.1 Oppdragsgiver... 8 2.2 Prosjektgruppe... 8 2.3 Veiledere... 9 2.3.1 Veiledere Fredrikstad Energinett... 9 2.3.2 Veiledere Høgskolen i Østfold... 9 2.4 Organisasjonskart... 9 3 Prosjektbeskrivelse... 10 3.1 Oppgavetekst... 10 3.2 Bakgrunn for oppgaven... 10 3.3 Mål... 10 3.3.1 Kartlegging av komponenter... 11 3.3.2 Dokumentere kapasitet... 11 3.3.3 Effektivisering av planlegging og drift... 11 3.3.4 Anbefale konfigurasjon... 11 3.4 Prosessmål... 12 3.5 Prosjektets avgrensninger... 12 3.6 Eksisterende anlegg... 12 4 Kartlegging av komponenter... 13 4.1 Funksjonskrav AMS... 13 4.2 Avanserte måle- og styringssystem... 14 4.2.1 Kamstrup 162 / 382 - Funksjoner og virkemåte... 14 4.2.1.1 Registre og måleteknologi... 15 4.2.1.2 Tidsfunksjoner... 17 4.2.1.3 Tariffunksjoner... 17

6 4.2.1.4 Maksimaleffekt og effektterskel... 18 4.2.1.5 Spenningskvalitetmåling... 18 4.2.1.6 Loggere... 19 4.3 Overføring av måle- og registreringsdata... 20 4.3.1 RF-Konsentrator... 20 4.3.2 RF Ruter... 21 4.4 Ledningsnettet i Norge... 22 4.4.1 Sentralnettet... 22 4.4.2 Regionalnett... 24 4.4.3 Distribusjonsnett... 24 5 Dokumentasjon og eksperimentering av kapasitet... 25 5.1 Effekttester... 25 5.1.1 Test 1 - Målenøyaktighet... 26 5.1.2 Test 2 - Frekvensomformer... 28 5.1.3 Test 3 - Svitsjefrekvens... 33 Test 4 - Spenningsfall... 39 Test 5 - Spenningsutfall... 41 5.3 Over- og underspenning... 43 6 AMS's rolle i ett smartgrid... 44 6.1 Nytteverdi av AMS... 44 6.2 Er AMS måleren god nok til å erstatte dagens diagnoseverktøy?... 47 Midtveisevaluering... 48

7 1 Innledning Denne oppgaven utføres i samarbeid med Fredrikstad Energinett AS. Oppgaven går ut på å teste og dokumentere hvilken nytte AMS kan ha som sensor i distribusjonsnettet. Bakgrunnen for oppgaven er at Olje- og Energidepartementet krever at alle hus og hytter skal utstyres med avanserte måle- og styringssystem, AMS, som en del av utbyggingen til smartnett. Fristen for dette er satt til 1. Januar 2019 1. Det er de enkelte nettselskapene som har ansvaret for den lokale utrulling og installasjon til sluttforbruker. Med AMS slipper kundene og gjøre avlesning på sine målere, og når de grafiske brukergrensesnittene kommer opp vil det gi en mye bedre oversikt over forbruk, pris og strømsparing. Måleren vil også lette nettselskapenes jobb betraktelig, med korrekt avregning, planlegging av utbygging og mer oversikt over distribusjons- og fordelingsnett. Oppgaven består av fire hoveddeler: - Kartlegge hvilke komponenter som inngår i et smartnett (Morgendagens strømnett) fra høyspenning og frem til forbruker med AMS. - Undersøke (Eksperimentere/dokumentere) hvilken kapasitet har AMS til å registrere og rapportere på leveranseforhold/leveransekvalitet? - Utrede hvordan denne informasjonen utnyttes i arbeidsprosessene for planlegging og drift av distribusjonsnettet. - Anbefale en konfigurasjon av AMS målerne Grenseverdier for rapportering av alarmer Registre som bør logges Loggeintervall

8 2 Prosjektorganisering 2.1 Oppdragsgiver Oppdragsgiver for oppgaven er Fredrikstad Energinett AS. Selskapet ble opprettet i XX.XX, og er ett datterselskap av Fredrikstad Energi AS. Fredrikstad Energinett har igjennom sin områdekonsesjon ansvaret for drift, vedlikehold og utbygging av nettet i Fredrikstad kommune (unntatt kommunedel Onsøy) og Hvaler kommune. Selskapet har omkring 38.500 kunder og hadde i 2011 en omsetning på 227,5 millioner kroner. Innmatningen i FEN sitt nett som videredistribueres til kundene, var i 2011, 1034 GWh. 2 Fredrikstad Energi AS består av datterselskapene Fredrikstad Energinett AS, Energi1 Follo Røyken, Askøy Energi, FEAS Bredbånd, Maik AS, Nettpartner AS, Energi1kraft, Askøy Energi Kraftsalg, Røyken Kraft og E20 Strøm AS. Totalt hadde konsernet en omsetning på 1.171 Mrd. kroner i 2011. 3 Fredrikstad Energinett AS Tlf. sentralbord: 69701500 2.2 Prosjektgruppe Kim Tore Sørli Andreas Nilsen Prosjektleder og Prosjektmedlem Kontaktperson Tlf: 959 78 651 Tlf: 920 59 089 andreasn@hiof.no kim.t.sorli@hiof.no

9 2.3 Veiledere 2.3.1 Veiledere Fredrikstad Energinett Vidar Kristoffersen Kim Bergli Bjørn Birkeland Oppdrag ansvarlig Kontaktperson Kontaktperson vidar.kristoffersen@fen.no kim.bergli@fen.no bjorn.birkeland@fen.no 2.3.2 Veiledere Høgskolen i Østfold Helge Mordt Kamil Dursun Veileder Veileder Tlf: 906 86 990 Tlf: 918 25 363 helge.mordt@hiof.no kamil.dursun@hiof.no 2.4 Organisasjonskart Figur 1 - Organisasjonskart. Eget arbeid.

10 3 Prosjektbeskrivelse 3.1 Oppgavetekst Fredrikstad Energinett (FEN) har ansvaret for store deler av strømnettet i Fredrikstad samt Hvaler kommune. De ønsker en analyse av AMS som sensor i distribusjonsnettet. Til avlesning av strømmen brukes måler Kamstrup 162/382. Det skal utarbeides dokumentasjon for testanlegget. 3.2 Bakgrunn for oppgaven Ved hjelp av nye målere som snakker direkte med strømnettet gjennom radiosignaler, vil gamle målere bli erstattet. Dette vil gjøre det lettere finne feil når de oppstår, enklere å følge med på strømforbruket og åpner mange nye muligheter for smart strømstyring. AMS skal installeres i alle hus og hytter innen 1. Januar 2019, og som et ledd i denne utrullingen ønsker oppdragsgiver dokumentasjon på hvordan AMS som sensor oppfører seg i forskjellige driftssituasjoner. Det vil bli tatt hensyn til over og underspenninger, manglende faser, harmoniske strømmer/spenninger og forskjellige frekvenser. 3.3 Mål Målet for denne oppgaven er å teste og dokumentere mulighetene man har med AMS. Fredrikstad Energinett ønsker dokumentasjon på følgende punkter: Kartlegge hvilke komponenter som inngår i et smart nett fra høyspenning og fram til forbruker. Dokumentere hvilken kapasitet AMS har til å registrere og rapportere på leveranseforhold/kvalitet. Utrede hvordan denne informasjonen utnyttes for å effektivisere planlegging og drift av nettet. Anbefale en konfigurasjon av AMS målere med hensyn på grenseverdier for rapportering av alarmer, registre som bør logges og loggeintervall. Prosjektet vil tilføre gruppen økt erfaring og kunnskap innen planlegging, utførelse og gruppesamarbeid.

11 Nedenfor følger en detaljert beskrivelse av de forskjellige hovedpunktene. 3.3.1 Kartlegging av komponenter Få en bedre totaloversikt over systemet som helhet. Bedre bakgrunn for beregning av økonomisk kostnad ved utbygging. Utførelsen av prinsippskissen gjøres ved hjelp av designprogrammet Microsoft Visio Professional 2013. 3.3.2 Dokumentere kapasitet Få oversikt over allerede fastsatte muligheter og begrensninger i loggekapasiteten på Kamstrup 162/382. Eksperimentere hvordan ulike driftstilstander påvirker måleren, dette inkluderer overog underspenninger, manglende faser, harmoniske strømmer/spenninger og frekvens. Testing av feiltilstander vil foregå med utstyr fra Høgskolen i Østfold, i høyspenningslaboratoriet, og ved FEN sine lokaler. Benytter programmet Kamstrup EMS10 som er tilgjengelig hos FEN, for logging av målerdata. 3.3.3 Effektivisering av planlegging og drift Utrede hvordan informasjonen og dokumentasjon som er utarbeidet ved punkt 3.3.1 og 3.3.2, kan utnyttes i arbeidet med planlegging og drift av distribusjonsnettet. Ønsker å finne svar på om AMS kan hjelpe til med å lokalisere feil i distribusjonsnettet. Hvor må kommunikasjonssystemer og datainnsamlingsenheter plasseres? 3.3.4 Anbefale konfigurasjon Ønsker å finne optimal konfigurasjon av Kamstrup 162/382 for bruk i morgendagens smartnett med spesielt hensyn på: Grenseverdier for rapportering av alarmer Hvilke registre som bør logges Loggeintervaller for de ulike loggefunksjonene

12 3.4 Prosessmål Får at gruppen skal kunne nå målsettingen må følgene tiltak gjennomføres: Følge opp grupperegler Sørge for at fremtidsplanen er à jour Føre prosjektdagbok Veiledning og møter 3.5 Prosjektets avgrensninger For å teste ut kapasiteten til AMS måleren blir det kun brukt tilgjenglig programvare hos oppdragsgiver (EMS10) og eksisterende funksjoner på Kamstrup 162/382. 3.6 Eksisterende anlegg I oppdragsgivers lokale har det blitt satt opp en AMS testrigg som består av en strømmåler, kommunikasjonslink mellom sluttbruker og nettselskap, samt en innsamlingssentral. For konfigurasjon av systemet skal programmet Kamstrup EMS10 brukes. Det er også arbeidsplasser og datamaskiner til disposisjon hos oppdragsgiver.

13 4 Kartlegging av komponenter Figur 2- Prinsippskisse av et smartnett Figur XX viser en prinsippskisse av et smartnett. I prinsippskissen vises det hvordan kraftnettet er bygd opp helt fra kraftproduksjonen og ned til kunde. Skissen viser også hvordan man implementerer såkalte prosumers som også kan tilføre egenprodusert energi til nettet. 4.1 Funksjonskrav AMS Norges vassdrags- og energidirektorat, NVE, har utarbeidet en forskrift om kraftomsetning og nettjenester. Formålet med forskriften er listet opp i 1-1. Den skal sikre at kraftleverandører gis tilgang til overføringsnettet ved å legge til rette for at sluttbrukere på en enkel måte kan byttekraftleverandør. Videre i 1-1 er det satt opp regler om hvordan AMS skal bidra til korrekt avregning, nødvendig informasjon til styring av eget strømforbruk og økt mulighet for nettselskapet til å effektivisere driften av nettet. ( 1-1)

14 Følgende funksjonskrav er satt for AMS: ( 4-2) AMS skal: Lagre måleverdier med en registreringsfrekvens på maksimalt 60 minutter, og kunne stilles om til en registreringsfrekvens på minimum 15 minutter, la et standardisert grensesnitt som legger til rette for kommunikasjon med eksternt utstyr basert på åpne standarder, kunne tilknyttes og kommunisere med andre typer målere, sikre at lagrede data ikke går tapt ved spenningsavbrudd, kunne bryte og begrense effektuttaket i det enkelte målepunkt, unntatt trafomålte anlegg, kunne sende og motta informasjon om kraftpriser og tariffer samt kunne overføre styrings- og jordfeilsignal, gi sikkerhet mot misbruk av data og uønsket tilgang til styrefunksjoner og registrere flyt av aktiv og reaktiv effekt i begge retninger. 4.2 Avanserte måle- og styringssystem I tråd med de nye bestemmelsene som er gitt av Olje- og Energidepartementet kreves det alle husstander utstyres med avanserte måle- og styringssystem, AMS, som en del av utbyggingen til smartnett. Fristen for dette er satt til 1. Januar 2019. Norges Vassdrag og Energidirektorat laget i tråd med dette et høringsforslag om endring i forskrift om måling, avregning og samordnet opptreden ved kraftomsetning og fakturering av netttjenester 1 I tilegg til selve AMS måleren, kreves det en konsentrator som samler inn dataene fra AMS målerne som igjen videresender dette til nettselskapets databasesystemer for logging, ofte kalt front end database. 4.2.1 Kamstrup 162 / 382 - Funksjoner og virkemåte Måleren har en rekke funksjoner for automatisert datafangst til nettselskapene. Måleren er hel-elektronisk og helt uten bevegelige deler.

15 4.2.1.1 Registre og måleteknologi Kamstrup 162/382 er en direktemåler og gir en sikker registrering av forskjellige måledata som importert og eksportert energi for både aktiv og reaktiv energi, inkludert energi, effekt, spenning og strøm 2. Måleren er i sin oppbygning konstruert som en 4-kvadrant måler som vist i figur 2. Basiskonfigurasjonen for måleren leveres kun med importmåler, men kan konfigureres for de kundene som behøver en registrering av eksportert energi til nettet. Det finnes ikke mange kunder som eksporterer energi per dags dato, men det godkjennes stadig flere konsesjoner på dette området. De ulike kvadrantene, i figur 3 representerer flere mulige registrerte energityper. Figur 3-4-kvadrant direktemåling. Kamstrup 162/382.

16 Figur 4-4-kvadrant direktemåling. Nærmere beskrivelse av uthentet energi. Eget arbeid etter Kamstrup 162/382.

17 Innebygd i måleren finnes det ett effektregister som benytter informasjonen den leser ut ifra direktemåling i henhold til 4-kvadrant figur 2 og 3. Det finnes mange forskjellige konfigurasjoner på hvor mye av denne informasjonen som skal være tilgjengelig for kunde, og det er nettleverandøren som bestemmer hvilken forhåndskonfigurasjon som blir bestilt fra fabrikken. I tilegg til effektregisteret finnes det ett tripptellerregister som kan benyttes av kunden for å overvåke forbruket over en gitt tidsperiode, for eksempel hver dag eller over en uke. Denne typen register kan også konfigureres til å brukes ved overvåking av hvor mye energi kunden tilfører til nettet. Dette er aktuelt når kunden har en egen elektrisitetsproduksjon tilkoblet nettet ved eksempelvis solcellepanel eller vindmølle. 4.2.1.2 Tidsfunksjoner Måleren inneholder som standard en driftstimeteller, og kan som mulighet leveres med ett realtidsur som benytter enten ett batteri- eller en oppladbar backup-enhet. Driftstimetelleren fungerer som et tidsur, og synkroniseres med ett krystall dersom ikke måleren har ett realtidsur, og alle tidsfunksjoner baseres da på denne. Driftstimetelleren regner med at det er 730 timer i en måned og dermed 12 * 730 timer = 8760 timer i ett år. Denne funksjonen kan også gjøre det mulig for nettselskapet og lese ut hvor lenge måleren har vært uten netttilknytning ved beregning av erstatningskostnader blant annet. Realtidsuret muliggjør en meget korrekt avlesning eller påtrykning av tid til de forskjellige registre- og loggeaktiviteter, og derfor bidrar den også til korrekt debiteringsberegning samt tariffskifte m.m. Innebygd i måleren finnes også ett datosystem som også kan programmeres med aktuelle helligdager, for opptil 20år, mer om dette under punkt 4.1.1.3 Tarifffunksjoner. 2 4.2.1.3 Tariffunksjoner En av de viktige funksjonene til Kamstrup 162/382 er at de har mulighet for registrering i 8 tariffer for hver energitype. Tariffene stilles inn av strøm/nett leverandør og er ett viktig hjelpemiddel for å dempe toppene i ett netts samlede effektkurve, slik at det enklere kan foretas utbyggingsanalyser. Tariffene kan styres på tre forskjellige måter: via kommunikasjonskommandoer fra en modul, igjennom modul I/O eller som tidstyring via realtidsuret, hvis måleren har dette innebygd. Tariffindikatoren i displayet oppdateres raskt, hvert 10. sekund. 2

18 4.2.1.4 Maksimaleffekt og effektterskel Måleren har en funksjon som registrerer den største midlere effekt som er registrert i debiteringsperioden. Tilgjengelige maksimaleffekter kan hentes ut for : P+ max, P- max, Q+ max og Q- max. Når en ny debiteringsperiode starter, nullstilles maksimaleffekten fra forrige debitering automatisk. I tilegg finnes det en funksjon som kan styre effektterskelen til anlegget. Det vil da registreres hver gang forbruker overskrider denne terskelen. Dette gir økt effektbelastningskontroll for nettselskapene og det kan således også brukes som ett verktøy i utbygningsplaner. Økt nettleie eller strømpris kan virke som en motiverende faktor for at kunder ikke skal overskrive grensene. 2 4.2.1.5 Spenningskvalitetmåling Kamstrup 382 har mulighet for registrering og måling av spenningskvalitet. Spenningskvalitetsmålingen består av følgende funksjoner: spenningsmåling, strømmåling, registrering av maksimum og minimumspenning, over- og underspenningsmåling samt spenningsutfall. Alle disse registreringene foregår per fase. Spenningsmålingen gjøres i RMS verdier per fase midlet hver sekund. Denne målingen utgjør også grunnlaget for over- og underspenningsmåling, samt måling av spenningsutfall. Strøm måles per fase og har mulighet for visning i display. Effekt beregnes for aktiv/reaktiv og positiv/negativ, hvor aktiv positiv energi kan vises i display på måler. Over- og underspennings målingen er en av de viktigste egenskapene til måleren når det gjelder fjerndiagnose for nettselskapene, den muliggjør forenklet måling og logging av overog underspenninger hos kunde slik at man slipper montering av egnet måleutstyr med logging hos kunde. Denne funksjonen brukes også mye i forbindelse med nettverksanalyse. Den fungerer ved at den kan logge antall ganger spenningen har vært over eller under de konfigurerte grenser nettselskapet har satt. Det kan maksimalt settes 20% under normal spenning, som vil tilsi 230 VAC. Det vil da si at grensen for underspenning er satt til 184 VAC og grensen for overspenning er satt til 276 VAC. ( kan bidra TIL fjerndiagnose/nettverksdiagnose, ikke operativt idag ) Figur for spenningskvalitetsmåling fra Kamstrup her? Spenningsutfall registreres i hendelsesloggen så lenge de har et tidsforløp som varer lengre enn 10 sekunder. Nettleverandør kan utover dette velge en grenseverdi for logging av spenningsutfall, helt opp til 2550 sekunder. 2

19 4.2.1.6 Loggere Måleren innehar flere forskjellige loggere for registrering av data og hendelser, deriblant, debiteringslogger, samt forskjellige loggere som sikrer registrering av interne feil, magnetisk påvirkning, adgangsregistrering og spenningsutfall. I målere som er av en senere generasjon en K finnes det også en analyselogger. Debiteringsloggeren logger relevant info for at nettselskapet skal kunne fakturere kunden etter korrekt forbruk. Den logger frem til den mottar kommandoen som gir debiteringstopp. Måleren har en loggedybde på 32 og dette gir flere muligheter til konfigurasjon for måleren hva gjelder debiteringsperioder. Hendelseslogger for status registrerer interne feil og brukes som et analyseverktøy for målerens tilstand. Måleren viser en varseltrekant i displayet ved påvist intern feil. Hendelseslogger for realtidsur er kun aktiv når måleren har realtidsur installert fra fabrikk. Loggeren registrerer når uret blir stilt eller justert. Hendelseslogger for spenningskvalitet registrerer at det er spenningsutfall på 1 eller 2 uavhengige faser, eller om alle 3 faser har spenningsutfall samtidig, så lenge spenningsutfallet er mer enn 2 sekunder. Det blir registrert når spenningen faller ut og når den kommer tilbake igjen, slik at dette er ett godt verktøy for nettleverandøren for å undersøke spenningsutfall hos kunde. Definisjonen for ett spenningsutfall på Kamstrup 162/382 er spenninger under 160 VAC +- 5 %. Under dette klarer heller ikke måleren og tilføre seg selv, og har en gitt tidsperiode til å logge at spenningen forsvinner før den blir helt spenningsløs. Lastprofilloggeren loggfører registrert energi med et gitt intervall slik at det senere er mulig og hente ut disse dataene ved behov. 2

20 4.3 Overføring av måle- og registreringsdata Man har to ulike prinsipper for overføring, som er aktuelt innenfor AMS; Punkt til punkt, og punkt til multipunktløsning. I punkt til punkt overføring har man direkte sending av signalet fra terminalen til databasen, ofte kalt Frontend. Bruksområdet til punkt til punkt vil ofte være i spredt bebygde områder og industri, og vil derfor ikke være så vanlig i tettbebygde strøk, da hver oppkobling og oppkoblingstid koster penger. I tettbebygde strøk bruker man heller punkt til multipunktløsning som innebærer at data fra flere målere sender informasjon til en konsentrator som samler signalene og sender dataen videre til nettselskapet. 3 4.3.1 RF-Konsentrator Når det skal fjernavleses brukes det en sentral nettverkskomponent kalt konsentrator. Konsentratorens oppgave er å sende ut forespørsel til hver enkelt energimåler og lagrer de avleste verdiene som blir sendt tilbake. Kapasiteten til Kamstrups konsentrator ligger på 680 energimålere/ nettverksenheter. 4 Det blir opprettet forbindelse mellom måler og konsentrator ved hjelp av radiosignaler fra en RF Ruter. For at konsentratoren skal oppnå best mulig rekkevidde er den utstyrt med ekstern antenne. Ved hjelp av radiosignaler kan også konsentratoren motta softwareoppdateringer. Fra konsentrator til nettselskapets database blir det sendt videre via GSM, GPRS eller IP. 5 Figur 5- Viser hvordan kamstrups konsentrator kan se ut.

21 4.3.2 RF Ruter Ruteren brukes der det er behov for fjernavlesing av data fra strømmåleren. Kapasiteten til ruteren er opptil 70 energimålere/nettverksenheter. 6 Hovedoppgaven til ruteren er å etablere radioforbindelse mellom energimålerne og konsentratoren. Den leveres med integrert antenne, men det kan tilkobles en ekstern antenne for å øke rekkevidden. Ruteren er nettforsynt, men har også mulighet for batteridrift. 7

22 4.4 Ledningsnettet i Norge Ledningsnettet i Norge er delt i tre nivåer: Sentralnett, Regionalnett og Distribusjonsnett. Her trenger vi litt mer info. 4.4.1 Sentralnettet Sentralnettet overfører elektrisitet over lange distanser både nasjonalt og internasjonalt. For å få minst mulig tap ved lange overføringer opererer nettet med spenningsnivåer på 132kV, 300kV og 420kV. Det gjennomsnittlige tapet i 2006 var på 2,5 %. 8 Sentralnettet anses allerede for å gå under kategorien smart. Grunnen til dette beskrives under og kan oppsummeres i følgende punkter: IKT og avanserte kontrollsystemer Frequency Restoration Reserves(FRR) Flytbasert markedskobling Analyseverktøy Robuste nett IKT og avanserte kontrollsystemer Sentralnettet i dag driftes av IKT og avanserte kontrollsystemer. Ved hjelp av driftsentralsystemer som SCADA, samles og presenteres driftsmålinger som gir en kontinuerlig oversikt over tilstanden i kraftsystemet. På grunn av smartere drift har man fått en mer optimal utnyttelse av eksisterende infrastruktur, og gjort det mulig å øke overføringskapasiteten uten å foreta betydelige nettinvesteringer. 9 Frequency Restoration Reserves(FRR) I regi av Statnett og de andre nordiske sentralnettselskapene skal det innføres automatiske sekundærreserver i løpet av 2013. Teknologien går under navnet Frequency Restoration Reserves(FRR), og er en følge av at frekvenskvaliteten de seneste årene har hatt en negativ trend med ustabil frekvens. De nye reservene skal aktiviseres mellom dagens primærreserver og regulærkraftmarkedet, og skal i tillegg til å stabilisere frekvensen også bedre driftsikkerheten i det nordiske kraftsystemet med tanke på økt utveksling og mer fornybar energi. 10

23 Flytbasert markedskobling Prinsippet bak flytbasert markedskobling innebærer at overføringskapasiteten i sentralnettet bestemmes ved fordeling mellom forbruk og produksjon i selve markedsklareringen. Ved å bestemme overføringskapasitet, produksjon og forbruk samtidig, vil utnyttelsen av det eksisterende nettet bli høyere, og er det foretrukne løsningen på EU- nivå. 11 Analyseverktøy Nye analyseverktøy gjør det mulig for Statnett å ha bedre oversikt over risikobildet, slik at de kan utnytte eksisterende nett bedre, samt øker driftssikkerheten og kapasiteten. Nye løsninger omfatter blant annet forbedrede teknologier for sjøkabler og andre nettanlegg. 12 Robuste nett På grunn av den vedtatte satsningen på fornybar kraft, står nettet over nye og store utfordringer. I en konseptvalgutredning fra Statnett, som omhandler neste generasjons sentralnett på Sør-Vestlandet, har de som langsiktig plan å etablere neste generasjons sentralnett innen 2030. 13 Planen er å oppgradere dagens ledninger og stasjoner fra 300 kv til 420 kv, slik at nettet blir mer robust. Oppgraderingen skjer enten ved at eksisterende 300 kv linjer blir oppjustert til 420 kv, eller hvis dette ikke er mulig blir nye linjer lagt av typen triplex Grackle. Ved å bruke triplex linjer, som er 3 ledere per fase, vil man øke overføringskapasiteten og samtidig redusere nettapene. 14 Videre er det også planer om å redusere skjevfordeling av nettflyten ved hjelp av spesifikke komponenter: 15 Fasevridertransformator: En mekanisk komponent som brukes til å styre hvor strømmen går i nettet. Mest egnet der flyten går i samme retning. Dette pågrunn av at innstillingene må endres hver gang det skiftes retning. Seriereaktor: Komponent som bremser strømmen i en ledning ved å øke motstanden Seriebatteri: Komponent som øker strømmen i en ledning ved å redusere motstanden. Bidrar også med å stabilisere nettet og holder spenningen jevn. Fasekompensator: Generator som går på tomgang. Holder nettet mer robust ved at den holder spenningen konstant. Static VAR Compensator (SVC): Komponent for reaktiv kompensering. Den holder spenning jevn og kan regulere spenningen raskt opp og ned. SVC har en ulempe at den produserer elektrisk støy som går ut på nettet. Kondensatorbatteri: Passiv komponent som hever spenningen ved å endre motstanden i nettet.

24 4.4.2 Regionalnett Når den elektriske energien går ned i regionalnettet blir spenning transformert ned til 132 kv og 66 kv. Regionalnettet brer seg vanligvis over et til to fylker, og har en et gjennomsnittlig tap på 3,2 %. Industri og kraftkrevende forbrukere henter ofte elektrisitet rett fra regionalnett. 16 Regionalnettet bruker mange av de samme prinsippene og komponentene som sentralnettet og ansees derfor også som smart. 4.4.3 Distribusjonsnett Distribusjonsnettet er delt opp med en MV/LV nettstasjon. På høyspentsiden ligger spenningen på 22-11 kv, mens på lavspent blir spenningen transformert ned til 400 V og 230V. Det gjennomsnittlige tapet ligger på 7,3 %. 17 I det norske distribusjonsnettet er det foreløpig ikke implementert tilsvarende smart teknologi som Sentralnettet og Regionalnettet, og per dags dato er nettselskapene avhengig av at kunde ringer inn og forteller om strømmen er borte, for deretter å dra ut å lete etter feilen. Med AMS hos kunde vil denne i samarbeid med en god database og programvare fungere som en sensor i distribusjonsnettet. Så fort selve systemet for dette er oppe, kan det også vurderes og sette ut flere kontrollpunkter som kan kontrolleres lokalt i samme system, f.eks ved viktige nettstasjoner / trafostasjoner, linjer, knutepunkter og lignende. Dette kan være med på hjelpe nettselskapene å oppdage feil raskere og noen ganger før feilen oppstår hos kunde, hvilket kan bety store kostnadsreduksjoner i feilsøking og straffegebyrer. AMS kan også hjelpe nettselskapene ved avstengning av strømmen, ved at de kan gjøre dette direkte fra sentralen. Noe som kun var mulig tidligere ved fysisk besøk. Måleren muliggjør også en bedre kontroll over effektbruk og effektkurver, noe som blant annet er meget vesentlig per dags dato med økende bruk effektkrevende induksjonsprodukter samt det fremtidlige problemet med ladning av el-biler.

25 5 Dokumentasjon og eksperimentering av kapasitet Dokumentasjon og eksperimentering av kapasiteten til den aktuelle måler er viktig for videre arbeid med konfigurasjon. Måleren vil bli utsatt for flere mulige scenarioer for å prøve å fremprovosere feil på måler og i avregning. 5.1 Effekttester Som tidligere nevnt i kapittel 3.1.1.1, har måleren mulighet til å registrere både positive og negative verdier av aktiv, kapasitiv og induktiv effekt. Det er kun den aktive effekten som kunde blir avregnet for, og derfor meget viktig at denne er korrekt. Målt effekt er gitt ved effektformelen. Hvor P = Effekt. U = Spenning. I = Strøm. Det utføres tester med flere forskjellige parametre for å finne ut det kan fremprovoseres målefeil. Følgende parametre vil testes: Overspenning Underspenning Normalspenning Frekvens i driftsområde Frekvens utenfor driftsområde Forstyrrelse med overharmoniske strømmer og spenninger Støy Alle effekttester vil utføres ved at det direktemåles spenning, strøm, effekt og cosinus φ via et effektmeter over belastningen. Dette sammenlignes med spenning, målt effekt og utregnet strøm på Kamstrup 162.

26 5.1.1 Test 1 - Målenøyaktighet Hva: Teste nøyaktighet av Kamstrup 162, med hensyn på effektavregning. Hvor: Høgskolen I Østfold-Fredrikstad S302 Når: 24.4.2013 Tilstede: Andreas Nilsen, Kim Tore Sørli og Arne Johan Østenby (Labansvarlig) Hvorfor: Ønsker å sjekke nøyaktigheten til Kamstrup 162, for å se at det kunden forbruker faktisk stemmer med det måleren avleser. Ved å simulere en resistiv last, kan man sammenligne Kamstrup 162 sine måledata, mot eksternt måleutstyr. Hvordan: Utstyret ble koblet opp som vist i figur X. Elcontrol VIPD Powermeter blir brukt som måleutstyr opp til 5A, videre er det benyttet tangamperemeter og voltmeter for høyere strømmer. Pågrunn av begrensinger i testutstyret ble høyeste målte strøm på 50A. Utstyr: Koblingsoppsett: Kamstrup 162 Kamstrup konsentrator 3 stk Terko load resistor TB40 3 stk Multimeter Escort EDM 168 Variac - The superior company electric Elcontrol VIPD Powermeter Biltema tangamperemeter Ledningsett med isolerte plugger

27 Målinger: Kamstrup 162 Strøm (A) Spenning (V) Effekt (W) 1 241,5 241,5 3,01 240 724 5 238 1190 9,12 233 2126 30,44 225 6848 44,95 220 9889 Powermeter Kommentar Strøm(A) Spenning (V) Effekt (W) 1 241 241 3 241 722 5 239 1200 10 234,5 2345 Målt med tangampermeter 30 227,7 6831 Målt med tangampermeter 45 220 9900 Målt med tangampermeter Diskusjon: Gruppen forventet ingen store avvik i forkant av testen, noe som viste seg å stemme veldig bra. De små avvikene som oppsto skyldes at avlesingene flukterer over et visst nivå, og målenøyaktighet i instrumentene. Konklusjon: Utifra den effekten vi fikk belastet med, samt nøyaktigheten på måleutstyret, kan det ikke konkluderes med at Kamstrup 162 har feil i målenøyaktigheten.