ENERGIEWIRTSCHAFTRTTR Kabel­monitoring-System

Kabelmonitoringsysteme überwachen kontinuierlich die Temperatur von Energiekabeln, um ihre Betriebssicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Kabelorte an denen aufgrund einer schlechteren Wärmeabführung eine lokale Temperaturerhöhung hervorgerufen wird, werden als Hotspots bezeichnet. Diese Hotspots begrenzen die maximale Strombelastbarkeit der Kabelanlage. Werden diese nicht erkannt und die zulässige Strombelastbarkeit des Kabels überschritten, kann es zu einer beschleunigten Alterung des Kabels bis hin zur thermischen Zerstörung der Kabelisolierung und zu einem Kurzschluss und Ausfall des Kabels kommen. Kabelmonitoring ermöglicht somit die metergenaue Lokalisierung und Beurteilung von Hotspots, wodurch die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Kabelanlage erhöht wird.

Ein Kabelmonitoringsystem setzt sich zusammen aus einer Glasfaser, die entlang des Energiekabels verbaut ist, einem DTS-Messgerät zur Messung der aus der Glasfaser rückgestreuten Temperaturdaten, einem Schaltschrank mit Industrie-PC und Kommunikationsschnittstellen zur Netzleittechnik, einer serverseitigen (Datenbank) und clientseitigen Software (Visualisierung).

DTS (Distributed Temperature Sensing) ist eine örtlich verteilte (lückenlose) Temperaturmessung die die Glasfaser, welche in Längsrichtung der Energiekabel verbaut wird, als Temperatursensor nutzt. Bei Flachverlegungen von Energiekabeln erfolgt die Verbauung der Glasfaser in einem Edelstahlröhrchen, das werksseitig in den Schirmbereich des Kabels integriert wird. Bei der Dreiecksanordnung der Energiekabel kann alternativ eine Glasfaser verwendet werden, die in den Zwickelbereich des Kabels positioniert wird.

Die DTS Temperaturmessung basiert auf der Raman-Streuung des Laserlichts. Örtliche Temperaturänderungen induzieren Gitterschwingungen im Molekülverband der Glasfaser, die das Raman-Streulicht mit dem Anti-Stokes- und Stokes-Licht hervorrufen. Aus dem Verhältnis der Intensitäten von Anti-Stokes- und Stokes-Licht erhält man die lokale Temperatur der Glasfaser. Die Lichtstreuungen finden an allen Orten der Glasfaser nahezu gleichzeitig statt. Unter Verwendung eines faseroptischen Radarmessverfahrens erhält man pro Messzyklus ein Temperaturprofil aller Orte entlang der Glasfaser.

Die DTS-Messtechnik ermöglicht eine örtlich verteilte Temperaturmessung entlang der gesamten Kabellänge, was besonders bei großen Entfernungen ein Alleinstellungsmerkmal ist. Im Gegensatz zu

herkömmlichen Methoden, die nur punktuelle Temperaturmessungen ermöglichen, erfasst die DTS-Messtechnik die Temperatur an jeden Ort der Glasfaser, so dass vor allem unvorhergesehene Hotspots frühzeitig erkannt werden. Da die Messung mit Laserlicht erfolgt, sind die Signale unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen. Die Glasfaser, die als passiver Sensor dient, ist ein elektrischer Isolator und beeinflusst nicht die Temperatur innerhalb des Energiekabels, was zu einer zusätzlichen höheren Messgenauigkeit führt.

Die Spezifikationen des DTS-Messgeräts können je nach Anwendungsfall angepasst werden. Die Reichweite des Systems beträgt bis zu 70 km , mit einer örtlichen Auflösung zwischen 50 cm und 2 m. Die Temperaturgenauigkeit liegt bei 1K und hängt von der gewählten Auflösung, der Messzeit, Systemkalibrierung und Umgebungsbedingungen der Glasfaser ab.

Ja, mit der Glasfaser können auch akustische Signale entlang der Messstrecke erfasst und bewertet werden. Das sogenannte Distributed Acoustic Sensing (DAS) ermöglicht die Lokalisierung von mechanischen Einwirkungen am Energiekabel (z.B. von Kabelbeschädigungen bei Erdarbeiten) und von elektrischen Einwirkungen (z.B. Lokalisierung von Kabelfehlstellen).

Ja, mit der Glasfaser können auch Dehnungen entlang der Kabel erfasst und bewertet werden. Die sogenannte Brillouin-Streuung ermöglicht die Lokalisierung von mechanischen Einwirkungen in Längsrichtung des Energiekabels (z.B. beim Einzug des Kabels in Rohre).

Unsere Mess- und Kommunikationssoftware unterstützt Standardprotokolle wie Modbus, IEC60870-5-104 und IEC 61850. Daten können ebenfalls über digitale, analoge und Relais-Schnittstellen übergeben und empfangen werden. Weitere Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen können auf Ihren Wunsch implementiert werden.

RTTR (engl. Abkürzung für Real Time Thermal Rating) ist ein Software-Modellierungsverfahren zur Ermittlung der aktuellen Leitertemperatur unter Berücksichtigung der gemessenen Schirmtemperatur (DTS) und Stromwert des zu überwachenden Energiekabels). Mit Hilfe der anwendungsspezifischen Kabel- und Trassenmodelle können die aktuelle und die maximale Belastbarkeit der Energiekabel in Echtzeit berechnet werden. Dadurch kann zu jedem Zeitpunkt die Lastreserve optimal ausgenutzt werden, bzw. die Kabelanlage bis an ihre Leistungsgrenze sicher betrieben werden.

Ja, Kabelmonitoringsysteme überwachen die Temperatur im Schirm- bzw. Zwickelbereich der Kabelanlage. Die primäre Aufgabe ist die Hotspotlokalisierung.

RTTR-Kabelmonitoringsysteme haben ebenfalls die Aufgabe der Hotspotlokalisierung mit der erweiterten Aufgabe einer dynamischen Bewertung der Kabelbelastbarkeit in Echtzeit. Die intrinsischen Lastreserven der Kabelanlage können elegant genutzt werden, bei gleichzeitig erhöhter Betriebssicherheit. Für eine optimale Nutzung des RTTR-Systems werden aus den ermittelten Leitertemperaturen die Lastreserven in Echtzeit berechnet und für die Zukunft prognostiziert. Mit Hilfe der Echtzeit und Prognosedaten hat die Netzleitstelle ein wertvolles Werkzeug ihre Netze optimiert und gleichzeitig mit höchster Sicherheit zu führen.

Ja, ein bestehendes Monitoringsystem kann ohne Eingriff in die Kabelanlage zu einem RTTR-Monitoringsystem erweitert werden.

Für den Betrieb des RTTR Kabelmonitoringsystems werden neben den DTS-Temperaturmessdaten hauptsächlich die Lastdaten des Stromnetzes benötigt. Für die RTTR-Modellierung werden Kabel- und Trassenmodelle aus Kabeldatenblättern und Verlegeplänen erstellt.

Wenn ein Hotspot (erhöhter Temperaturwert) entlang des Energiekabels lokalisiert wird, setzt das System eine Meldung bzw. einen Alarm ab. Hierzu können Temperaturschwellwerte vorab definiert werden, um die Netzleitstelle adäquat zu informieren. Entsprechende Maßnahmen können dann seitens der Netzleitstelle und des Betriebs getroffen werden, um die Last umzuleiten, bzw. zu reduzieren.

Kabelmonitoring kann bei nahezu allen Arten von erdverlegten Energiekabeln eingesetzt werden. Voraussetzung hierfür ist, dass die Glasfaserkabel entweder direkt in das Energiekabel integriert oder parallel dazu verlegt worden sind.

Wenn das Kabelmonitoringsystem im Betrieb ist oder als RTTR-Kabelmonitoringsystem an die Netzleitstelle angebunden ist läuft dieses völlig eigenständig, ohne dass ein Eingriff im Betrieb notwendig ist.

Damit das Monitoringsystem ordnungsgemäß über den Betriebszeitraum des Energiekabels läuft, bieten wir Ihnen einen entsprechenden Service- und Wartungsvertrag an, um sicherheitsrelevante Software- und Firmwareupdates einzuspielen, sowie die Hardware zu warten, um Ausfälle zu verhindern.

Zusätzlich bieten wir eine Rufbereitschaft im Fehlerfall an und können Sie jederzeit rund um ihr Projekt zum Thema (RTTR)-Kabelmonitoringsystem und dessen Software beraten und unterstützen.

Die Investitionen für die RTTR Kabelmonitoringsysteme sind im Vergleich zu den Kosten der Kabelanlage gering. RTTR Kabelmonitoringsysteme erhöhen die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit der Kabelanlage signifikant, sie sind somit ein wichtiger Beitrag zum NOVA (Netz-Optimierung vor Netz-Verstärkung vor Netz-Ausbau) Prinzip.

Ein (RTTR) Kabelmonitoringsystem kann in der Regel innerhalb von wenigen Wochen geliefert, installiert und in Betrieb genommen werden. Die Gesamtdauer hängt allgemein von der Projektkomplexität und den spezifischen Anforderungen ab.