ENERGIEWIRTSCHAFT Systemkomponenten
Raman-basierte Temperaturmessung kennenlernen
Das RTTR Kabelmonitoring-System besteht aus einem Temperaturmessgerät, dem Distributed Temperature Sensing (DTS), und unserer Visualisierungs- und RTTR Berechnungssoftware, einer Stromschnittstelle zum Einlesen der Stromdaten, einer Glasfaser zur Temperaturmessung sowie Netzwerkschnittstellen zur Datenkommunikation.
Glasfaser
Voraussetzung für die lückenlose Temperaturmessung ist die Positionierung der Glasfaser entlang des Energiekabels. Sie dient als örtlich verteilter Temperatursensor; das ist ein enormer Vorteil gegenüber punktuell messenden Sensoren. Die Glasfaser mit ihren kleinen Abmessungen kann in den Mantel des Energiekabels integriert oder separat in direkter Nähe zum Energiekabel (bspw. im Zwickelbereich bei einer Dreiecksverlegung) verlegt werden. Die Glasfaser bietet anwendungstechnische Vorteile. Das optische Messsignal ist unempfindlich gegen elektromagnetische Felder und somit sehr störsicher. Das Glasfasermaterial ist ein elektrischer Isolator, also nichtleitend. Zwischen DTS-Gerät und Temperaturmessort bestehen keine Potenzialunterschiede (galvanische Trennung). Und: Die Glasfaser als passiver Sensor beeinflusst nicht die Temperaturmessung (sie besitzt im Vergleich zu elektrischen Sensoren keine Eigenerwärmung), sodass wir mit einer hohen Temperaturgenauigkeit messen können.
Distributed Temperature Sensing (DTS) – das Temperaturmessgerät
DTS nutzt den sogenannten Raman-Effekt zur Temperaturmessung. Das DTS sendet pro Messintervall eine höhere Anzahl kurzer Laserlichtsignale aus. Diese breiten sich entlang der Glasfaser aus. Dieses Laserlicht interagiert an jeder Stelle der Glasfaser mit den Molekülen im Glas. Denn aufgrund der amorphen Struktur der Glasfaser wird das Laserlicht an jeder Stelle der Glasfaser gestreut, die sogenannte Rayleigh-Streuung. Und: Die unterschiedlichen Umgebungstemperaturen in Längsrichtung der Glasfaser induzieren thermisch angeregte Molekülschwingungen innerhalb des Glasfasermaterials. Es entsteht eine zusätzliche Lichtstreuung, die sogenannte Raman-Streuung. Ein Teil dieser Raman-Streuung gelangt in Rückwärtsrichtung zurück zum Temperaturmessgerät. Die Intensitätsänderung der Raman-Streuung ist ein direktes Maß für die Temperaturänderung an jedem Ort der Glasfaser. Durch Laufzeitmessung des Raman-Streulichts von den einzelnen Stellen der Glasfaser bis zum Temperaturmessgerät erfolgt eine metergenaue örtliche Zuordnung der Temperaturmesswerte.
Somit ist es möglich, die Temperatur entlang der Glasfaser und somit entlang des Energiekabels lückenlos zu messen. Sowohl örtlich als auch zeitlich. Hotspots entlang des Energiekabels lassen sich metergenau lokalisieren.
Das Verfahren ähnelt somit einem Radarecho. Es besitzt allerdings den Vorteil, dass alle Kabelorte gleichzeitig gemessen werden können. Stromkabeltrassen mit einer Glasfaserlänge von bis zu 70 Kilometern können so mit einer hohen örtlichen Genauigkeit im Meterbereich und einer hohen absoluten Temperaturgenauigkeit von wenigen Grad Celsius auf ihre Temperatur hin überprüft werden.
RTTR Software – die Berechnungs- und Visualisierungssoftware
Das Herzstück unseres Kabelmonitorings ist die RTTR Software, auch bekannt als Dynamic Cable Rating (DCR). Die von uns entwickelte Berechnungs- und Visualisierungssoftware berechnet die exakte Leitertemperatur an jedem Ort der Kabelanlage und stellt die Ergebnisse für den Anwender übersichtlich grafisch dar.
Auf Basis der lokalen Temperaturmessdaten erfolgt zunächst die Lokalisierung der Hotspots. Zur Ermittlung der Leitertemperaturen und der maximalen Lastreserven der Kabelanlage werden komplexe Kabel- und Trassenmodelle verwendet, die den aktuellen Stromwert, die Lasthistorie, den Kabelaufbau, das Verlegeprofil (Längsanordnung) und die Grabenprofile (Querprofile) der Kabeltrasse berücksichtigen. Anhand dieser Daten werden die Lastreserven für jede Stromlast berechnet. Dies geschieht in Echtzeit.
Die Ergebnisse der RTTR Berechnung werden in der Regel alle 15 Minuten an den Netzbetreiber übermittelt. So kann der Kabelbetreiber im stationären und im dynamischen Betrieb sowie im Pulslastbetrieb die Last entsprechend anpassen und optimieren – und die Anlage zuverlässig betreiben.
Bei der Vorgabe von Stromlastprofilen von beispielsweise Windkraftanlagen, Solaranlagen etc. berechnet und prognostiziert unsere RTTR Software den maximal zulässigen Strom unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Leitertemperatur. Die Berechnungen zeigen somit Stromlastreserven der Kabelanlage in Echtzeit auf, um das Lastmanagement Ihrer Kabelanlage optimal zu betreiben.
Erweitere RTTR Berechnungsmethoden
- Parallelliegende Kabelsystem mit unterschiedlicher Stromlast
- Parallelliegende Kabelsystem mit unterschiedlicher Kabelanordnung (Flach- und Dreieckverlegung)
- Grabenprofile mit beliebigen Seitenverhältnissen
- Kabelumgebungen mit unterschiedlichen Einbettungsmaterialien
- Berechnungen unabhängig von der Vorlast und dem Belastungsfaktor
- Berechnungen der Lastprognosen im stationären Betrieb (IEC 60287), dynamischen Betrieb (Notlastbetrieb IEC 60853) und Pulslastbetrieb
- VDE0276: Strombelastbarkeit, Umrechnungsfaktoren;
- VDE0298: Bodenaustrocknung
Zur grafischen Darstellung und zur Langzeit-Analyse der Daten sind zwei Module in die Software integriert.
VISCOM Power Cable
Die VISCOM Power Cable Software ermöglicht dem Anwender, die gemessenen Strom- und Temperaturdaten sowie die berechneten RTTR Daten anwendungsorientiert zu visualisieren.
VISCOM Analyzer
Der VISCOM Analyzer dient der Darstellung der örtlichen und zeitlichen Messdaten über längere Zeiträume. Mit dieser Software können Daten gezielt analysiert und verglichen werden. Dabei kann der Zeitraum der gewünschten Daten frei gewählt werden.
Weitere Komponenten
Zu dem RTTR Kabelmonitoring-System gehören weitere Komponenten wie Schaltschrank, Server und Monitor, Schnittstellen und Verbindungskabel. Das schlüsselfertige System wird je nach Kundenwunsch und Bedarf stationär in einem Schaltschrank oder als mobile Einheit geliefert.
RTTR Kabelmonitoring-System vor Ort kennenlernen
Wir präsentieren Ihnen unser RTTR Kabelmonitoring-System vor Ort. So erhalten Sie einen anschaulichen Einblick in die Funktionsweise.
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Kontaktieren Sie uns. Unsere Mitarbeiter helfen Ihnen gerne weiter.
Fon: +49 2204/84–2770
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