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Zustandsüberwachung von Umspannwerken mit Smart-Infrarotkameras

Umspannwerke sind die Knotenpunkte unseres Stromnetzes. Ein technisches Versagen kann weitreichende Folgen für die Energieversorgung ganzer Städte und Regionen haben. Mit den neuen Smart-Infrarotkameras der IRSX-Serie von AT – Automation Technology lassen sich derartige Probleme jedoch vermeiden.

Strom muss oft über weite Strecken zu den Verbrauchern transportiert werden. Dazu wird er an den Orten der Erzeugung, also in den Kraftwerken, auf eine möglichst hohe Spannung transformiert, meist 220 oder 380 KV. Über Höchstspannungsleitungen gelangt er zu den Verbrauchszentren. Dort erfolgt ein Übergang in Hochspannungsnetze, die die Energie in den Regionen weiterverteilen. Mittel- und Niederspannungsleitungen bringen den Strom dann, meist über Erdkabel, in die Städte. Nach einer weiteren Transformation im Ortsnetz liegt an unseren Steckdosen letztendlich eine Spannung von 230 Volt bzw. 400 V an.

Umspannwerke sind die Knotenpunkte unseres Stromnetzes. In ihnen werden die Leitungen der Teilnetze miteinander verbunden, und der Strom wird zur Weiterverteilung auf die jeweils nächstniedrigere Spannung transformiert. Hinzu kommt eine weitere wichtige Funktion: Über spezielle Schalter lassen sich die mit Umspannwerken verbundenen Leitungen aus- und einschalten. Dies ist notwendig, wenn zu viel oder zu wenig Strom fließt, denn die Spannung in den Leitungen muss möglichst konstant bleiben. In der Regel geschieht das Aus- und Einschalten per Fernsteuerung, jedes Umspannwerk besitzt aber auch eine Steuerung vor Ort sowie Messgeräte, um die Strom- und Spannungswerte zu erfassen. Umspannwerke dienen also auch der Steuerung unserer Stromversorgung.

Herausforderungen der Energiewende

Die Energiewende stellt unser Stromnetz vor neue Herausforderungen. Zum einen findet der oben beschriebene Prozess zunehmend auch in umgekehrter Reihenfolge statt. Neben den zentralen Großkraftwerken entstehen immer mehr dezentrale Anlagen, in denen Strom aus regenerativen Quellen erzeugt wird. Dazu zählen Solaranlagen auf den Dächern von Privathäusern ebenso wie Windparks an der Küste und offshore. Die lokalen und regionalen Netze sammeln den dort erzeugten Strom ein und transportieren ihn zu den nächsten Umspannwerken. Wird er vor Ort nicht gebraucht, leiten Höchstspannungsleitungen ihn weiter zu den Verbrauchszentren oder beispielsweise zu Pumpspeicherkraftwerken, in denen er gespeichert werden kann.

Zum anderen sind sehr große Energiemengen aus Küsten- und Offshore-Windparks zu den Verbrauchszentren zu transportieren. Dazu muss das Stromnetz erweitert werden, das heißt, bestehende Umspannwerke und Leitungen müssen ausgebaut und neue Anlagen und Verbindungen gebaut werden.

Umspannwerke müssen somit stetig wachsende Energiemengen und immer komplexere Energieflüsse bewältigen. Umso wichtiger ist, dass sie störungsfrei arbeiten, denn ein technisches Versagen kann die Stabilität ganzer Teilnetze gefährden. Für den Netzbetreiber bedeutet es im schlimmsten Fall massive Umsatzverluste, Strafzahlungen und einen bleibenden Imageschaden. Zudem besitzen die Anlagenobjekte von Umspannwerken einen großen Eigenwert, und der Austausch etwa von Transformatoren ist mit hohem Aufwand verbunden. Es gibt also auch wirtschaftliche Gründe, in Umspannwerken für einen sicheren Betrieb ohne Ausfälle zu sorgen.

Die Lösung: die Smart-Infrarotkameras der IRSX-Serie

Eine State-of-the-Art-Lösung zur Überwachung von Umspannwerken sind die neuen Smart-Infrarotkameras der IRSX-Serie von AT – Automation Technology. Mit ihnen lassen sich die Temperaturen von Anlagenobjekten wie Transformatoren oder Sammelschienen kontinuierlich ermitteln, und die gewonnenen Ergebnisbilder und Messdaten erlauben eine zuverlässige Einschätzung von Zustand und Sicherheit eines Umspannwerks. Der Einsatz von Wärmebildverarbeitung bietet den Vorteil, dass Zustände wahrnehmbar werden, die mit konventioneller Bildgebung nicht erkennbar sind. So lassen sich Fehlentwicklungen sehr frühzeitig unterbinden. Durch Installation mehrerer IRSX-Kameras können auch verwinkelte und weiträumige Bereiche überwacht werden. Ein Rund-um-die-Uhr- und ein Außeneinsatz sind möglich, da die Geräte unempfindlich gegen Dunkelheit und Witterungseinflüsse wie Regen oder Nebel sind.

Die Nutzung konventioneller Infrarotkameras ist mit hohem Installations-, Arbeits- und Kostenaufwand verbunden. Sie erfordern einen PC mit Wärmebildverarbeitungs-Software, und ihre Integration in die für Umspannwerke typischen SCADA-Systeme ist häufig sehr aufwändig. Zudem liefern sie an die Software permanent Wärmebilder, die zur lückenlosen Anlagenüberwachung vollständig ausgewertet werden müssen. Die smarten IRSX-Kameras arbeiten dagegen völlig selbstständig und lassen sich mit ihren Schnittstellen problemlos in SCADA-Systeme einbinden. Einmal eingerichtet erkennen sie automatisch Temperaturanomalien und lösen einen Alarm aus, lange bevor die Anlage ausfällt. Die Ergebnisbilder und Messdaten werden nur in diesem Fall an die Anlagensteuerung gesandt, der Nutzer kann sie aber natürlich auch im normalen Betrieb jederzeit abfragen. So wird der Installations-, Arbeits- und Kostenaufwand auf ein Minimum reduziert. 100%ige Rückverfolgbarkeit ist gegeben, so dass der Nachweis der Anlagensicherheit erbracht werden kann.

Über die Web-basierte Konfigurationsoberfläche lassen sich die IRSX-Kameras ohne Programmierkenntnisse im Handumdrehen für ihre Überwachungsaufgaben einrichten. Mit der Out-of-the-Box-App für die Überwachung von Umspannwerken, die AT – Automation Technology bereithält, sind sie so einfach zu bedienen wie ein Smartphone.

Ein eindrucksvolles Leistungspaket, das der Grund dafür ist, dass die IRSX-Serie zu den Siegern der Vision Systems Design Innovators Awards 2019 gehörte und für den inspect award 2020 nominiert wurde. Eine Abstimmung für sie beim inspect award ist noch bis zum 15. Oktober 2019 auf www.inspect-award.de oder www.inspect-award.com möglich.

Weitere Informationen zur IRSX-Serie finden Sie hier.


01.10.2019

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