Ekspertsystem for styring og overvåking av vannkraftverk

Abstract

I dag er alle kraftstasjoner i Norge i mer eller mindre grad fjernstyrte. Dette stiller høye krav til en sikker og pålitelig styring og overvåking. Styring, overvåking og sikkerhet i kraftstasjonen er godt ivaretatt gjennom kontrollanlegget, men det finnes enda problemområder og feilsituasjoner som ikke fanges opp. Hensikten med denne oppgaven var derfor å undersøke om et ekspertsystem kan gjøre overvåkingen og styringen av en kraftstasjon enda sikrere og komplettere dagens løsninger.Ekspertsystemer er en omfattende og vidtspennende gren innen fagområdet kunstig intelligens. Grunnleggende teori, prinsipper og funksjonsmåte for ekspertsystemer er først beskrevet. Deretter er tre forskjellige utviklingsverktøy for ekspertsystemer testet. I testen ble spesielt tilgjengelighet, brukergrensesnitt og kommunikasjonsmuligheter med et eksternt operativsystem vektlagt. Dette resulterte i at programvaren TrollCreek ble valgt. TrollCreek er senere videreutviklet til programvaren Volve. Det må påpekes at det finnes flere kommersielle alternativer til denne programvaren.I Volve er det utført et forsøk med reelle data fra en simulert feilsituasjon i en kraftstasjon. Feilsituasjonen er simulert i operativsystemet IGSS32 og er tette eller ufunksjonelle kjølere i kjølevannsanlegget. Feilsituasjonen er representert ved tre forskjellige parametere: aggregatets effekt, åpning av kjølevannsventilen og kaldlufttemperaturen i generator. Aggregatets effekt er konstant under hele feilforløpet, mens åpning av kjølevannsventil og kaldlufttemperaturen i generator øker. Etter at kjølevannsventilen er åpnet til 100 %, stiger kaldlufttemperaturen i generator inntil aggregatet går til hurtigstopp. Forsøket har vist at Volve kan predikere, og dermed hindre og unngå både kjente og nye feilsituasjoner på et langt tidligere tidspunkt enn hva som er tilfellet i dagens kontrollanlegg. Det antas at et ferdigutviklet system vil kunne være en viktig beslutningsstøtte for operatører av kraftverk. Volve har også fokus på kommunikasjon med et eksternt operativsystem, noe som er kritisk for bruk i et kraftverk.En systemmodell og en kunnskapsmodell av en kraftstasjon med fokus på kjølevannsanlegget er også utviklet. Modellene tar utgangspunkt i et referansesystem med bestemte tilhørende komponenter og anleggsdeler. Modellene gir et oversiktlig og lett forståelig bilde av hvordan en kraftstasjon er bygd opp, og hvordan kunnskap kan representere forskjellige feilsituasjoner i kjølevannsanlegget. Modellene ansees å være et godt utgangspunkt for det videre utviklingsarbeidet.I rapporten blir det konkludert med at for å digitalisere maskinmesterens sanser trenger man programvaren Volve. Volve har funksjoner som gjør det mulig å utvikle intelligens som kan sammenlignes med kunnskapen til en maskinmester. Når system- og kunnskapsmodellen skal videreutvikles, blir utfordringen å spesifisere og representere maskinmesterens kunnskap i programmets modelleringsverktøy. I tillegg har Volve evnen til å lære av erfaring ved å utvide sin egen kunnskapsdatabase når nye og ukjente situasjoner oppstår.