Nyckelfaktor för ett hållbart energisystem

I ett samarbetsprojekt mellan Mälardalens universitet och Hitachi Energy utvecklas ett nytt övervakningssystem för HVDC-nätverk. Online-övervakning säkerställer mer robusta och tillförlitliga kraftnät och lägger grunden för ett förebyggande underhåll. Samarbetet mellan företag och högskola är avgörande för att kunna lösa viktiga samhällsutmaningar som energisystemen för hållbar energi.

HVDC (högspänd likström) är en avgörande faktor för ett hållbart energisystem. Det är mycket effektivt för överföring av stora mängder el över långa avstånd, exempelvis el från havsbaserade vindkraftverk.
– När det gäller transport av elektricitet långa sträckor är HVDC överlägset dagens växelspänningsteknik. Det underlättar även integrering av förnybara energikällor och lösningar med sammankopplande elnät och möjliggör nya lösningar för hållbar överföring, förklarar Carl Jidling, ingenjör på Hitachi Energy.

Stödjer prediktivt underhåll
I projektet SLAM: Self-supervised learning for predictive maintenance är Sarala Naidu från Hitachi Energy industridoktorand på Mälardalens universitet.
– Dagens kraftnätverk underhålls på ett traditionellt sätt med schemalagda avstängningar för att utföra underhåll enligt en checklista. Det vi vill skapa i detta projekt är ett helt nytt underhållsystem som bygger på realtidsdata, att utveckla självövervakade och kontinuerliga inlärningsmetoder för att stödja prediktivt underhåll i kraftnät, förklarar hon.
Ett viktigt resultat från projektet blir också att kunna undvika oförutsedda nedstängningar av nätverken, något som är mycket kostsamt.
– När vi kan följa prestandan i nätverken on-line kan vi upptäcka eventuella problem och förebygga dem innan de orsakar stopp, konstaterar Magnus Berg-Kolsmyr, chef för HVDC:s organisation för utveckling av digitalisering och dataanalys på Hitachi Energy.

Viktigt med omärkta data
Det övervakningssystem som Sarala Naidu utvecklar bygger på maskininlärning baserat på data som finns tillgängligt i nätverken.
– Jag utvecklar metoder och modeller för en djupare maskininlärning som ska kunna hantera ständigt föränderliga data som samlas in kontinuerligt online. Det är viktigt att det är omärkta data som hanteras i maskininlärningssystemet – de kan inte först ha kategoriserats av en människa, förklarar hon vidare.
Datadriven övervakning baserad på maskininlärning har inte funnits tidigare inom kraftnät.
– Jämfört med industrin där realtidsövervakning har funnits länge är det betydligt mer komplext att införa det på kraftnät. Det beror bland annat på att lagkraven är betydligt strängare för hur data hanteras inom kraftnäten, förklarar Magnus Berg-Kolsmyr.
Det är också betydligt mer komplicerat att övervaka nätverk online då det är mycket statiska processer. Inom industrin där komponenter jobbar i dynamiska system är det lättare att samla in data.
– Men vi såg efter pandemin att företagen började förstå att betydligt mer data behöver hämtas från stationerna och användas för realtidsoperationer av olika slag, fortsätter han.
En ytterligare fördel med datadriven övervakning är att det blir ett betydligt mer effektivt underhåll. När man har realtidsdata på statusen hos olika komponenter underhåller man dem vid behov i stället för med vissa tidsintervall.

Samverkan avgörande
På Mälardalens universitet jobbar man mycket tillsammans med företag i regionen vilket är mycket fördelaktigt för båda parter.
– Från högskolans perspektiv är det väldigt värdefullt att få aktuella forskningsfrågeställningar direkt från industrin. Det blir en drivkraft för vår forskning då vi får information om utmaningar de behöver lösa. Baserat på det kan vi skapa mer generella grundläggande forskningsprojekt som kan hjälpa många olika företag och områden, förklarar Ning Xiong, professor i artificiell intelligens på Mälardalens universitet.
Det nuvarande projektet är uppföljare till tidigare forskningsprojekt Mälardalens universitet haft med Hitachi. Från Hitachis Energys perspektiv skapar samarbetet många nya möjligheter.
– Genom att jobba tillsammans med högskolan genererar vi ny kunskap som vi inte kan åstadkomma var och en för sig. I det här projektet innebär det bland annat att vi kan bidra till att HVDC blir ryggraden i framtidens energisystem. Det gör vi genom att skapa mer robusta och tillförlitliga nätverk för kraftindustrin, avslutar Carl Jidling.