Transcript Midtveisrapport - AMS som sensor i distrubisjonsnettet

1
Prosjektrapport
Prosjektkategori: Hovedprosjekt
Fritt tilgjengelig
Omfang i studiepoeng: 15
Fritt tilgjengelig etter:
Fagområde: Elkraft
Tilgjengelig etter avtale
x
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:
Veileder:
Kim Tore Sørli
Kamil Dursun
Andreas Nilsen
Helge Mordt
Avdeling / linje:
Høgskolen i Østfold, Elkraft
Utført i samarbeid med:
Fredrikstad Energinett AS
Hovedprosjekt H13E01
Prosjektnummer:
H13E01
Kontaktperson hos samarbeidspartner:
Vidar Kristoffersen
2
Project Report
Category of Project : Main Project
Free accessible:
Number of stp (1stp=1ECTS)
Free access after:
Engineering field : Electricity
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:
Councellor:
Kim Tore Sørli
Kamil Dursun
Andreas Nilsen
Helge Mordt
Department / line:
Høgskolen i Østfold, Elkraft
Produced in cooperation with:
Fredrikstad Energinett AS
Hovedprosjekt H13E01
Project code:
H13E01
Contact person at the contractor:
Vidar Kristoffersen
x
3
Forord
Hovedprosjekt H13E01
4
Sammendrag
Figurliste
Tabell-liste
Nomenklatur
Hovedprosjekt H13E01
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
Prosjektbeskrivelse .................................................................................................................... 10
3
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
Hovedprosjekt H13E01
6
4.3
4.2.1.4
Maksimaleffekt og effektterskel ............................................................................ 18
4.2.1.5
Spenningskvalitetmåling ....................................................................................... 18
4.2.1.6
Loggere .................................................................................................................. 19
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
Dokumentasjon og eksperimentering av kapasitet ........................................................................ 25
5
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
AMS's rolle i ett smartgrid ............................................................................................................ 44
6
6.1
6.2
Nytteverdi av AMS ............................................................................................................... 44
Er AMS måleren god nok til å erstatte dagens diagnoseverktøy? ............................................. 47
Midtveisevaluering ................................................................................................................................ 48
Hovedprosjekt H13E01
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 20191. 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
Hovedprosjekt H13E01
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
Prosjektleder og
Kontaktperson
Tlf: 920 59 089
[email protected]
Hovedprosjekt H13E01
Andreas Nilsen
Prosjektmedlem
Tlf: 959 78 651
[email protected]
9
2.3
Veiledere
2.3.1
Veiledere Fredrikstad Energinett
Vidar Kristoffersen
Oppdrag ansvarlig
[email protected]
2.3.2
Bjørn Birkeland
Kontaktperson
[email protected]
Veiledere Høgskolen i Østfold
Helge Mordt
Veileder
Tlf: 906 86 990
[email protected]
2.4
Kim Bergli
Kontaktperson
[email protected]
Kamil Dursun
Veileder
Tlf: 918 25 363
[email protected]
Organisasjonskart
Figur 1 - Organisasjonskart. Eget arbeid.
Hovedprosjekt H13E01
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.
Hovedprosjekt H13E01
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
Hovedprosjekt H13E01
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.
Hovedprosjekt H13E01
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)
Hovedprosjekt H13E01
14
Følgende funksjonskrav er satt for AMS: (§ 4-2)
AMS skal:








4.2
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.
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.
Hovedprosjekt H13E01
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 strøm2.
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.
Hovedprosjekt H13E01
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.
Hovedprosjekt H13E01
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
Hovedprosjekt H13E01
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
Hovedprosjekt H13E01
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
Hovedprosjekt H13E01
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.
Hovedprosjekt H13E01
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
Hovedprosjekt H13E01
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
Hovedprosjekt H13E01
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.
Hovedprosjekt H13E01
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.
Hovedprosjekt H13E01
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.
Hovedprosjekt H13E01
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:








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
Koblingsoppsett:
Hovedprosjekt H13E01
27
Målinger:
Kamstrup 162
Effekt
Strøm (A) Spenning (V) (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
Strøm(A)
1
3
5
10
30
45
Powermeter
Kommentar
Spenning (V) Effekt (W)
241
241
241
722
239
1200
234,5
2345 Målt med tangampermeter
227,7
6831 Målt med tangampermeter
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.
Hovedprosjekt H13E01
28
5.1.2 Test 2 - Frekvensomformer
Hva: Teste om måleren levere riktige avregninger ved forandring av frekvens i og utenfor
driftsområdet.
Hvor: Høgskolen i Østfold. S302
Når: 29.4.2013
Tilstede: Andreas Nilsen, Kim Tore Sørli, Arne Johan Østenby (Labansvarlig)
Hvorfor: I brukerveiledningen til Kamstrup 162 står det beskrevet at det ikke skal være noen
måleavvik mellom 49Hz og 51Hz, ved ren resistiv last. Forsøket skal teste om det er noen
avvik, samt om ytterligere frekvensforandringer kan påvirke målenøyaktigheten.
Hvordan: Det har blitt koblet opp et anlegg bestående av en generator, motor og
frekvensomformer for å simulere flere forskjellige frekvenser. I tillegg til å teste de oppgitte
ytterpunktene, ble det også testet hvor lavt og hvor høyt det kunne gå i frekvens, før måleren
sluttet å gi avregninger. For å sjekke at måleren leste av nøyaktig, ble det kontrollert med en
ekstern effektmåler.
Utstyr:















Kamstrup 162LxG
Kamstrup konsentrator GSM6i-RF-T
Terko load resistor TB40
Multimeter Escort EDM 168
Biltema tang amperemeter
Elcontrol VIPD Power meter
Ledningsett med isolerte plugger
Powerstat Variac
Tektronix Oscilloskop
Mitsubishi S500 Frekvensomformer
Koblingsbrett
Dioderetterbro
2stk to-polet bryter
AMG Type: AM90 L4 3fase motor
ASEA Type: GAC 15-1 3 fase generator
Hovedprosjekt H13E01
29
Koblingsoppsett:
Kommentar til oppsett:
Siden Kamstrup 162 er en enfase måler, må det brukes en frekvensomformer for å kunne
drifte trefase motoren. Måten dette blir gjort på, er å bruke frekvensomformeren som har
enfase på inngangen, og trefase på utgangen. Enfasen blir likerettet i selve omformeren ved
hjelp av en kondensator, for så å vekselrette den igjen på utgangene. Man kan nå få ønsket
frekvens og antall faser til motoren. Jo høyere frekvens på vekselstrømmen jo større turtall.
Videre er det brukt en variac koblet opp i mot en likeretterbru, for å styre
magnetiseringstrømmen til generatoren.
Fra generatoren blir det levert en ren sinusstrøm som forsyner måleren.
Hovedprosjekt H13E01
30
Målinger:
Test nr:
1
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Test nr:
2
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Test nr:
3
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Test nr:
4
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Test nr:
5
Parameter:
Last:
50
228
1000
4,4
Last:
49
229
1010
4,42
Last:
51
229
1010
4,42
Last:
45
229
1010
4,43
Last:
Måler:
50
227
992
4,37
Måler:
49
228
1010
4,43
Måler:
51
228
1010
4,43
Måler:
45
229
1013
4,42
Måler:
Frekvens (Hz) 30(Min)
30(Min)
Spenning (V)
160
160
Effekt (W)
495
495
Strøm (A)
3,08
3,08
Hovedprosjekt H13E01
Avvik:
8
0.03
Avvik:
1
0,01
Avvik:
1
0,01
Avvik:
3
0,01
Avvik:
31
Kommentar til test 5:
Ved 30Hz ble det målt 160V i måleren. Utifra tidligere tester og datablad vet man at dette er
en grenseverdi for måleren, slik at ved under 160V vil den slutte å registrere utlevert effekt.
Test nr:
6
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Test nr:
7
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Test nr:
8
Parameter:
Last:
55
232
1040
4,48
Last:
60
229
1010
4,42
Last:
Måler:
55
232
1045
4,5
Måler:
Avvik:
0,02
Avvik:
60
229
1010
4,42
Måler:
Avvik:
Frekvens (Hz) 66,8(maks) 66,8(maks)
Spenning (V)
236
236
Effekt (W)
Strøm (A)
1080
4,58
1066 14
4,52
0,06
Kommentar til test 8:
Målet var å nå 70Hz, som frekvensgeneratoren maks kunne levere ut, men pågrunn av
sakking i motoren ble frekvensen ut på stator noe lavere.
Diskusjon:
Med tanke på det ble testet frekvensverdier som var langt utenfor driftsområdet (fn) til
Kamstrup 162, forventet gruppen en endring i målte verdier.
Hovedprosjekt H13E01
32
Det oppstår avvik i enkelte målinger, men dette skyldes målerunøyaktighet. Både i den
eksterne effektmåleren, og AMS måleren fluktere verdiene noe, så nøyaktigheten ble noe
dårligere.
I Norge er ikke frekvensendring så vanlig, da vi har et stivt nett, med god og stabil
energitilførsel fra vannkraft.
Konklusjon:
I testområdet 30-66,8 Hz, fungerte måleren helt tilfredsstillende, og det kunne ikke påvises
avvik som var store nok til at dette kunne skyldes frekvensendringene.
Hovedprosjekt H13E01
33
5.1.3 Test 3 - Svitsjefrekvens
Hva: Teste om måleren gir korrekte avregninger ved kombinasjon av induktiv/ohmsk last
samt påføring av støy i nettet med frekvensomformer og motordrift.
Hvor: Høgskolen i Østfold. S302
Når: 8.5.2013
Tilstede: Andreas Nilsen, Kim Tore Sørli, Arne Johan Østenby (Labansvarlig)
Hvorfor: I brukerveiledningen til Kamstrup 162 står det beskrevet at induktiv belastning på
0.5 ( cos φ = 0.5 ), kombinert med andre feilparametre som frekvensvariasjon vil kunne gi en
feilmargin i avregning på maks 0.5 %. Ønsker å teste dette og se om det kan fremprovosere
mer feil, og i tilegg tilføre mye støy på nettet med frekvensomformere og motordrift. I tilegg
ble svitsjefrekvensene på begge frekvensomformere i gitte intervaller for å skape enda mer
støy.
Hvordan: Det har blitt koblet opp ett system bestående av frekvensomformer, motor og
generator som tilfører energi til inntaket på måleren. Ut fra denne er det koblet en ren ohmsk
motstand i parallell med en spole, som videre er koblet til en frekvensgenerator som styrer en
3-fase motor.
Utstyr:


















Kamstrup 162LxG
Kamstrup konsentrator GSM6i-RF-T
Terko load resistor TB40
Multimeter Escort EDM 168
Biltema tang amperemeter
Elcontrol VIPD Power meter
Ledningsett med isolerte plugger
Powerstat Variac
Tektronix Oscilloskop
Mitsubishi S500 Frekvensomformer
Koblingsbrett
Dioderetterbro
2stk to-polet bryter
AMG Type: AM90 L4 3 fase motor
ASEA Type: GAC 15-1 3 fase generator
Regulerbar Belastningsreaktor TB41 ( Spole )
Allen-Bradley PowerFlex 40
Terco SM 2644 3-phase induction motor
Hovedprosjekt H13E01
34
Koblingsoppsett:
Kommentar til oppsett:
Siden Kamstrup 162 er en enfase måler, må det brukes en frekvensomformer for å kunne
drifte trefase motoren. Måten dette blir gjort på, er å bruke frekvensomformeren som har
enfase på inngangen, og trefase på utgangen. Enfasen blir likerettet i selve omformeren ved
hjelp av en kondensator, for så å vekselrette den igjen på utgangene. Man kan nå få ønsket
frekvens og antall faser til motoren. Jo høyere frekvens på vekselstrømmen jo større turtall.
Videre er det brukt en variac koblet opp i mot en likeretterbru, for å styre
magnetiseringstrømmen til generatoren.
Av last på måleren er det koblet en ren ohmsk motstand i parallell med en spole. For å
fremprovosere feil er det i tillegg koblet til en frekvensomformer som driver en motor i
tomgang. Dette er gjort for å skape mer støy på nettet.
Hovedprosjekt H13E01
35
Målinger:
Test nr:
1
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Reaktiv effekt
(VAR)
cos φ
Svitsjefrekvens(Hz)
Test nr:
2
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Reaktiv effekt
(VAR)
cos φ
Svitsjefrekvens(Hz)
Test nr:
3
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Reaktiv effekt
(VAR)
cos φ
Svitsjefrekvens(Hz)
Hovedprosjekt H13E01
Last:
Måler:
50
231
287
2,12
50
229
286
395
0,59
14500
392
0,59
16000
Last:
Måler:
50
226
282
2,27
50
225
275
381
0,59
700
377
0,59
2000
Last:
Måler:
50
226
284
2,1
50
225
275
382
0,6
700
377
0,6
16000
Avvik:
2
1
3
Avvik:
1
7
4
Avvik:
1
9
5
36
Figur X viser oscilloskopbilde av
spenning og strøm ut av
frekvensomformeren som driver
motoren til generatoren i kretsen. Det
nederste oscilloskopbildet viser
spenning ut av frekvensomformeren
som er inne i målerens nett og som
driver motor nr. 2.
Frekvensgeneratoren som styrer
generatordriften er satt til 700hz i
svitsjefrekvens, noe vi kan se ut ifra
strømkurven på det første bildet.
På frekvensgeneratoren som driver
motor nr. 2 er svitsjefrekvensen satt
til 16kHz. Dette er de to innstillingene
som tilsynelatende gav mest støy i
nettet.
Figur 6 - Blabla
Hovedprosjekt H13E01
37
Test nr:
4
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Reaktiv effekt
(VAR)
cos φ
Svitsjefrekvens(Hz)
Test nr:
5
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Reaktiv effekt
(VAR)
cos φ
Svitsjefrekvens(Hz)
Test nr:
6
Parameter:
Frekvens (Hz)
Spenning (V)
Effekt (W)
Strøm (A)
Reaktiv effekt
(VAR)
cos φ
Svitsjefrekvens(Hz)
Hovedprosjekt H13E01
Last:
Måler:
50
229
282
2,09
50
227
275
386
0,59
14500
381
0,59
2000
Last:
Måler:
50
228
283
2,1
50
227
279
386
0,59
10000
381
0,59
10000
Last:
Måler:
50
227
281
2,09
50
226
275
382
0,59
5000
381
0,59
5000
Avvik:
2
7
5
Avvik:
1
4
5
Avvik:
1
6
1
38
Diskusjon:
Ønsket med denne testen og se om måleren lot seg påvirke ved endring av flere forskjellige parametre,
som induktiv belastning, frekvens, EMC og overharmoniske strømkomponenter samtidig.
Konklusjon:
Ingen forandringer i måleresultater som er store nok til å konkludere med at de ikke er relatert til
målenøyaktighet, samt avlesning av flukterende måleverdier.
Hovedprosjekt H13E01
39
Test 4 - Spenningsfall
Hva: Underspenning i Kamstrup 162
Hvor: Høgskolen I Østfold-Fredrikstad S302
Når: 24.4.2013, tid: 13.38-14.00
Tilstede: Andreas Nilsen, Kim Tore Sørli og Arne Johan Østenby (Labansvarlig)
Hvorfor: Ønsker å sjekke hvordan Kamstrup 162 reagerer på spenningsfall som kan oppstå
ute hos kunde.
Hvordan:
Utstyr:






Kamstrup 162 162LxG
Kamstrup konsentrator
Terko load resistor TB40
Variac The superior company electric
Multimeter Escort EDM 168
Ledningsett med isolerte plugger
Koblingsoppsett:
Hovedprosjekt H13E01
40
Kommentarer til kretsen: Kamstrup 162 ble koblet opp med en Variac, for å variere
spenningen inn. Det ble brukt en variabel motstand, hvor det ble målt strøm og spenning.
Kamstrup 162 er satt til logging vært 5. min, og vil sende videre informasjon via RF signaler til
konsentratoren, som igjen sender dette videre via GPRS til nettselskapets database.
Målinger: Umax= 243V (Uten belastning)
Mangler logg fra FEN..
Diskusjon:
Konklusjon:
Hovedprosjekt H13E01
41
Test 5 - Spenningsutfall
Hva: Spenningsutfall i Kamstrup 162
Hvor: Høgskolen I Østfold-Fredrikstad S302
Når: 29.4.2013
Hvorfor: Ønsker å sjekke hvordan Kamstrup 162 reagerer på spenningsutfall som kan oppstå
ute hos kunde. For at nettselskapene skal kunne ha oversikt over hvor og når et
spenningsutfall skjer, er det viktig at loggingen stemmer. Det er også viktig å vite hvor lenge
kunden har vært utkoblet, da kunden kan ha krav på kompensasjon for avbruddet.
Hvordan: Det ble foretatt 3 spenningsutfall i forskjellige tidsintervaller,(10 min, 20 min og 30
min). Kamstrup 162 er satt til logging vært 5. min, og vil sende videre informasjon via RF
signaler til konsentratoren, som igjen sender dette videre via GPRS til nettselskapets
database vist i figur 1.
Tidspunkt for logging:



09.31-09.41
09.42-10.02
10.03-10.33
Ved å bruke dataprogrammet EMS10, kan man lese utifra loggen, å sjekke om
tidsintervallene stemmer.
Utstyr:






Kamstrup 162 162LxG
Kamstrup konsentrator
Terko load resistor TB40
Multimeter Escort EDM 168
Ledningsett med isolerte plugger
EMS10
Målinger:
Mangler logging
Hovedprosjekt H13E01
42
Koblingsoppsett:
Figur 7- Skisse av oppkobling og prinsipp for overføring
Diskusjon:
Konklusjon:
Hovedprosjekt H13E01
43
5.3
Over- og underspenning
Som nevnt i kapittel 4.1.1.5 er en av de viktigste egenskapene til Kamstrup 182 at den kan
registrere i hendelsesloggen antall ganger spenning har gått over eller under registrerte
verdier.
Programvaren anser 230VAC som standardspenning fn, og grenseverdier for registrering kan
settes ± 20% av dette. Det vil tilsi at grenseverdien for underspenning kan settes til minimalt
184VAC og grenseverdien for registrering av overspenning kan settes til maksimalt 276VAC.
TEST KOMMER HER
Hovedprosjekt H13E01
44
6
AMS's rolle i ett smartgrid
6.1
Nytteverdi av AMS
Mange tenker at AMS skal bidra til å senke energiforbruket, men faktum er at implementering
av AMS ikke direkte kommer til å gjøre at energiforbruket senkes. Kalkuleringer viser faktisk
at en husholdning bare sparer rundt 33kr i løpet av et år1. AMS kan derimot gjøre at
kraftselskapene bedre kan styre og ha mer kontroll på effektflyten i nettet.
For og se nytteverdien av AMS er det ønskelig og sette opp en liste over både nåværende og
fremtidlige bruksområder knyttet til utrullingen av AMS.
Nytteverdier sluttbruker






Automatisk måleravlesning som igjen kan føre til mer korrekt avregning av kunde
Kunde mottar faktura på faktisk forbrukt energi, ikke stipulert forbruk
Kan gi økt konkurranse i kraftmarkedet
Kan bevisstgjøre kunde om eget forbruk og strømpriser, som igjen kan stimulere til
energiøkonomisering
Måling av lokal produksjon. Plusskunder og prosumers
Avanserte tariffsystemer kan gi kunde mulighet til å forbruke strøm til billigst tid
Nytteverdier nettselskap









Reduserte kostnader til måling og avregning
Bedre datagrunnlag for nettberegning
Bedre overvåkning av nettdriften
Reduserte drift- og vedlikeholdskostnader
Muligheter for å tilby tilleggstjenester til forbruker
Mer effektive leverandørbytter
Enklere inn / utkobling
Forbedret leveringskvalitet med AMS installert i nettstasjoner
Effektflytanalyse fører til reduksjon av topplast og nettap
Øvrige nytteverdier





Registrering av jordfeil
Rapportering av avbrudd og forstyrrelser
Rapportering om spenningskvalitet
Temperaturmåling på målerstedet
Økt bruk av fornybare energikilder
Hovedprosjekt H13E01
45
Nytteverdier sluttbruker
Sluttkunder er opptatt av hvilke nytteverdier de kan få i forbindelse med innføringen av AMS.
I prinsippet er det nettselskapene som nyter de største godene ved bytte av målere, men også
sluttkunder har og noen fordeler tilknyttet AMS.
Først og fremst sikrer det at kunden får en meget korrekt avregning på forbruk, og kunden
betaler kun det han forbruker i en gitt tidsperiode, i forskjell til tidligere da han gjerne betalte
for et stipulert forbruk relatert til tidligere forbruksmønster.
Med lettere avlesning av direkte forbruk og fremtidlige grafiske løsninger er dette ting som
kan stimulere kunden til energiøkonomisering, da han direkte kan se forandringen ved og skru
av et produkt.
AMS muliggjør både negativ og positiv måling av aktiv- og reaktiv energi, og derfor har
såkalte plusskunder og prosumers mulighet til å selge energi tilbake til nettet. Det må forøvrig
fortsatt søkes om konsesjon fra NVE for å få mulighet til å selge energi tilbake til nettet.
Avanserte tariffsystemer gir kunden mulighet til å styre når elektrisiteten skal benyttes. Med
så effektkrevende prosesser vi står ovenfor i dagens hjemmebruk, vil det for eksempel kunne
lønne seg å lade en el-bil når strømprisen er lavest. Dette vil også ha samfunnsnyttige fordeler
som vi går litt mer inn på senere.
Nytteverdier nettselskap
Automatisering av måleravlesning vil føre til en mer riktig cashflow til nettselskapet i forhold
til hva som blir faktisk forbrukt. Automatiseringen vil også sørge for at innhenting av
målerdata vil gjøres både mer effektivt og til en lavere kostnad enn ved tradisjonelle
avlesningsmetoder der registrering skjer per papir eller på egne nettsider.
AMS sensorer utplassert hos nettkunder, nettstasjoner og på utvalgte linjer vil kunne bedre
datagrunnlaget for nettberegning. Her ligger det et stort potensialet i å utvikle programvare og
databaser som kan samle all denne informasjonen og fremstille det grafisk eller per tekst til
nettselskapet. Det kan også gi en bedre overvåkning av nettdriften ved at driftssentral kan få
informasjon om utkobling i distribusjonsnettet raskere enn tidligere, og arbeid med feil og
preventivt arbeid kan derfor igangsettes mye raskere. Vanlig prosedyre per dags dato er at
kunde forteller personlig til nettselskapet om feil i distribusjonsnettet, på kundenivå.
Med implementering av AMS systemet åpner det seg flere muligheter for tilleggstjenester til
nettselskapene. Her vil det potensielt kunne ligge en stor inntektskilde. Det finnes allerede
velfungerende alarmsystemer, og muligheter for og fjernstyre kurser, og enkelte stikk.
Hovedprosjekt H13E01
46
I tillegg finnes det grafiske grensesnitt der kunde kan følge sitt aktive forbruk live, og se
statistikk, deriblant hvor mye kraft som er blitt benyttet i inneværende debiteringsperiode.
Leverandørbytter kan også utføres mer effektiv med AMS systemet implementert, og derfor
også redusere kostnadene til nettselskapene ytterligere.
En av de store egenskapene som AMS har kontra de eldre målere, er at den muliggjør
automatisk inn- og utkobling. Dette er nyttig ved avkobling av brukere som ikke har betalt
regningen eller for eksempel ved situasjoner der man har kritisk behov for å redusere
energiforbruket i nettet. Ett eksempel kan være om store trafostasjoner faller ut, har sykehus,
politistasjoner og lignende en høyere prioritet enn vanlige bolighus.
Med AMS installert direkte i nettstasjoner og ved siste punkt i sløyfen kan man forbedre
leveringskvaliteten ved at man ser kvaliteten til tilførselen av sløyfen, men også hvor god
kvalitet den siste forbrukeren får, siden spenningskvaliteten "forverrer" seg jo lenger ut på
nettet fra trafoen man kommer.
Effektflytanalyser og topplastanalyser med AMS kan bidra til og se hvor knytepunktene i
nettet er, og ikke minst kan man gjøre konkrete tiltak for og redusere effekttoppene ved for
eksempel tariffer slik at kunder velger å bruke elektrisitet ved litt andre tidspunkter. Dette kan
føre til en stor besparelse i utbyggingsutgifter, siden nettet må dimensjoneres for de
topplastene som måtte inntreffe.
Øvrige nytteverdier
Andre nytteverdier av AMS er enda i en veldig tidlig fase, og det kan forventes at det vil bli
mange flere tjenester og muligheter som tiden går.
Vi vet i dag at mange av målere, spesielt Kamstrup 162 som vi har sett nærmere på skal kunne
registrere spenningskvalitet i nettet med de innebygde loggere. Videre vil det også være
mulighet til å registrere avbrudd og forstyrrelser.
Ved å kunne ha en mer oversikt over hva vi trenger av kraft under ulike dager og tider på
døgnet, samt implementering med mer avanserte tariffer vil det bli enklere og justere
forbruket jevnere over døgnet. Dette er en stor fordel i Norge da vi primært sett bruker
vannkraft som energikilde. Det er knyttet store fordeler til og kunne avlaste nettet ved dagtid
og påføre dette til nattestid, da vi har like mye vann som renner i våre elver og fosser da også.
Dette kan gjøre at vi kan øke vår andel av fornybar energi enda mer siden vi slipper og starte
gasskraftverk og andre fossile kilder for og hjelpe til og ta av toppbelastningene igjennom en
dag.
Hovedprosjekt H13E01
47
6.2
Er AMS måleren god nok til å erstatte dagens diagnoseverktøy?
Ved en klagesak hos kunde, vil nettselskapene sende ut serviceingeniør utstyrt med et
diagnoseverktøy som vil være tilkoblet kundens elektriske anlegg. Ofte vil diagnoseverkøyet
være tilkoblet over en ukes periode, for å kunne logge systemets eventuelle
uregelmessigheter.
Etter at loggeperioden er over, vil diagnoseverkøyet bli hentet av serviceingeniøren, og brakt
inn for analyse.
Hele denne prosessen tar tid, og det vil være interessant om dette kunne vært gjort lettere ved
hjelp av en AMS måler som logger kontinuerlig. På denne måten kunne serviceingeniøren
logget seg inn på kundens profil og direkte sett tilbake i tid hva som eventuelt er galt.
Etter et møte med FEN den 13/5-2013 fikk gruppen et lite innblikk av Bjørn Henning
Bakkehaugen hvordan prosessen ved en kundeklage fungerer. Bilde ## viser et intervall over
en ukes tid, der man kan få oversikt over spenningskvaliteten kunden har. Andre målinger
som kan vises i programmet er blant annet hvor mye støy gitt av overharmoniske
komponenter som er ute hos kunde.
Bakkehaugen kunne fortelle at i FEN hadde man i gjennomsnitt ca. 30 klager i året, fordelt på
38 500 kunder. I hver sak ble det brukt et sted mellom 6-10timer. Hvis det estimeres en
timepris på 1000kr, kommer man opp i en utgift på 300 000kr. Ifølge Bakkehaugen kan man
kvitte seg med en tredjedel av utgiftene ved å implementere AMS målere.
Selv om antall klagesaker er relativ liten, er det som regel alltid snakk om å effektivisere en
bedrift mest mulig. Ser man på et større kundeaspekt kan det fort bli mye penger å spare.
Etter vår erfaring med de forskjellige analyseverkøyene, er fortsatt løsningen som brukes i
dag best. Det oppleves som at diagnoseverktøyet har et bedre grafisk brukergrensesnitt, som
gir bedre oversikt. AMS måleren som gruppen har jobbet med registrerer heller ikke støy fra
overharmoniske komponenter. Men etter hvert som utrullingen av nye målere kommer på
plass, ser man at teknologien har et godt potensial til å erstatte dagens diagnosemåler, noe
Bakkehaugen sa seg enig i.
Hovedprosjekt H13E01
48
Midtveisevaluering
I midtveisevalueringen vil vi vektlegge hvor langt vi har kommet i prosjektet, endringer som
har blitt gjort i forhold til opprinnelig prosjektplan og grunnlag for dette.
Vi har fulgt opp alle eksterne satte datoer og milepæler, dette inkluderer forprosjektrapport.
lansering av hjemmeside, bidrag til EXPO katalog, samt at pressemelding ferdiggjøres i dette
tidspunkt.
Når det gjelder de 4 hovedpunktene prosjektet skulle bestå av har det blitt gjort noen
endringer.
De 4 hoveddelene:




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.
Kartlegging av komponenter er i hovedsak ferdig. Når det gjelder dokumentering av kapasitet
og testing av nøyaktigheten til AMS-måleren er det blitt utført endel tester, men vi sliter litt
med og få ut alle testresultater fra måleren via datasystemet. Vi er i løpende dialog med
Fredrikstad Energinett angående dette. Vi hadde også noen problemer med at laboratoriet på
skolen var endel opptatt i testperioden, samt at AMS-riggen måtte tilbake til Fredrikstad
Energi sine lokaler for testing av nytt utstyr.
Fredrikstad Energi har fortalt oss i statusmøter at pkt. 3 vil bli for omfattende og utarbeide i
dette prosjektet, og derfor ville det bare blitt litt skraping på overflaten. Derfor vil automatisk
også pkt. 4 falle litt bort, men vi har fått beskjed om og gå dypere inn på følgende områder :





AMS rolle i ett smartnett
Nytteverdier AMS
Håndtering av spenningsklager - besparelse?
Er måler god nok til å erstatte diagnosemåler?
Besparelse ved AMS
Hovedprosjekt H13E01
49
Midlertidig referanseliste
Kapittel 3.
1. Det kongelige Olje- og Energidepartement. Utsatt frist for utrulling av AMS.
http://www.nve.no/PageFiles/23085/Avanserte%20m%C3%A5le%20og%20styringssystemer%20%20%28L%29%28529480%29.pdf
2. Fredrikstad Energinett. Om oss.
http://fen.no/default.asp?fid=1207
3. Fredrikstad Energi AS. Hovedside.
http://www.feas.no/default.asp?fid=1012
Kapittel 4.
1. Norges Vassdrags- og Energidirektorat. Avanserte måle- og styringssystemer (AMS) Forslag til endringer i forskrift 11. mars 1999 nr. 301. Oslo : NVE, 2008. ss. 1-24. 1501-2840.
2. Kamstrup AS. Teknisk beskrivelse Kamstrup 162/382. 5512
3. ECCON. Nye måleteknologier- Utarbeidet for Norges vassdrags- og energidirektorat. Rapport 2007047.(2007) ISBN 978-82-7645-903-6
4. Kamstrup AS. Datablad for konsentrator URL:
http://kamstrup.no/media/379/file.pdf
5. Kamstrup AS. Datablad for konsentrator URL:
http://kamstrup.no/media/379/file.pdf
6. Kamstrup AS. Datablad for RF router. URL:
http://kamstrup.no/media/332/file.pdf
7. Kamstrup AS. Datablad for RF router. URL:
http://kamstrup.no/media/332/file.pdf
8. Statnett. Sentralnett s.23 (2012) URL:
http://www.statnett.no/Documents/Nyheter_og_media/Nyhetsarkiv/2012/Statnett_Vestre_korridor
_low_3.pdf
9.
10. Statnett. Frequency Restoration Reserves . (2012) URL:
http://www.statnett.no/no/Nyheter-og-media/Nyhetsarkiv/Nyhetsarkiv-2012/Oppstart-av-nyttmarked-for-automatiske-sekundarreserver-/
Hovedprosjekt H13E01
50
11. NVE. Flytbasert markedskobling.(2011)URL:
http://www.nve.no/PageFiles/13083/Sesjon%203/Pettersen_enegidagene11.pdf
12.
13. Statnett. Robuste nett. S1. (2012) URL:
http://www.statnett.no/Documents/Nyheter_og_media/Nyhetsarkiv/2012/Statnett_Vestre_korridor
_low_3.pdf
14. Statnett. Triplex linjer.s12 (2012) URL:
https://www.statnett.no/Documents/Prosjekter/Namsos-RoanStorheia/Dokumentliste/Tilleggss%C3%B8knad%20om%20triplex%20linetverrsnitt/Tilleggss%C3%B8k
nad%20TRIPLEX.pdf
15. Statnett . komponenter for å forhindre skjevhet. S24 (2012) URL:
http://www.statnett.no/Documents/Nyheter_og_media/Nyhetsarkiv/2012/Statnett_Vestre_korridor
_low_3.pdf
16. Olje og Energidepartementet. Regionalnettet (1998) URL:
http://www.regjeringen.no/nb/dep/oed/dok/NOU-er/1998/NOU-1998-11/29.html?id=349309
17. EBL. Distribusjonsnettet.(udatert) URL:
http://www.energifakta.no/documents/Energi/Transport/Kraftnett/Distribusjonsnett.htm
18.
Kapittel 6:
1. http://www.na24.no/article3120748.ece
Hovedprosjekt H13E01