Mönsterigenkänning och trendanalys i elnät : Prognostisering av elkvalitet samt effektuttag inom industrin

Sammanfattning: Intresset för elkvalitet har ökat då elektrisk utrustning, såsom omriktare, numera ger upphov till mer störningar. Elektrisk utrustning har också blivit mer känslig mot störningar samtidigt som industrier har blivit mindre toleranta mot produktionsstörningar. Traditionellt har felhantering i elnät skett när problemet redan uppstått och utgått från historiska data. Metrum har dock genom sin applikation PQ4Cast introducerat mönsterigenkänning för att prognosticera elkvalitetsparametrar samt aktiv effekt och i och med det bidra till ett proaktivt underhåll. Applikationen skapar en prognos för kommande vecka utifrån data för de senaste veckorna, under utveckling är även en funktion för trendanalys av bland annat effektförbrukning och spänningsnivå. Syftet med implementeringen av PQ4Cast är att få en högre tillgänglighet och minimera kostnader för underhåll och oplanerade avbrott. Ett andra syfte är att skapa ökad kontroll över variationer i effektuttag. Målet med detta examensarbete är att avgöra vilka avvikelser som är viktiga för Sandvik att ha kontroll över, ta fram metoder för att utvärdera applikationens funktionalitet samt ge underlag till hur prognoser från applikationen bör hanteras. Utöver det ska även nyttan med funktionen för trendanalys avgöras. Sandvik ser störst nytta med att få kontroll över framtida värden för aktiv effekt, reaktiv effekt samt variationer i spänningens effektivvärde. Av dessa borde variationer i aktiv samt reaktiv effekt vara mest lämpad för PQ4Cast att identifiera. För undersökning av överensstämmelse mellan prognos och verkligt utfall rekommenderas användning av korrelationskoefficient, determinationskoefficient samt signifikansnivå på fem procent. Användning av MAPE, Mean Absolute Percentage Error, rekommenderas också att användas för att kvantifiera prognosfelet. Vid god överensstämmelse rekommenderas prognoserna för aktiv effekt från PQ4Cast användas för veckoprognos till elhandelsbolaget Statkraft i kombination med temperaturprognos samt prognos över produktion kommande veckan. Trendanalysfunktionen visar ett medelfel med några procent för den aktiva effekten. Ytterligare undersökningar av funktionen rekommenderas och vid god överensstämmelse rekommenderas denna användas som grund för prognoser som ges till Statkraft samt används som grund för nytt effektavtal med Vattenfall i kombination med produktionsprognos. För analys av trend för spänningens effektivvärde är avvikelsen från prognosvärdet endast några tiondels procent och här rekommenderas fortsatta undersökningar och då specifikt vid del i nätet där installation av solcellsanläggning planeras. Applikationen PQ4Cast samt trendanalysfunktionen förväntas kunna leda till ekonomiska fördelar i form av minskade kostnader för inköp av el samt minskade elnätsavgifter och även betydande besparingar om störningar som kan leda till avbrott kan upptäckas i tid och avstyras. Kortvariga störningar, såsom spänningsdippar, är dock svåra för PQ4Cast att upptäcka i dagsläget.