Schaltanlagen sind Schlüsselkomponenten in der anlagenübergreifenden Energieverteilung. Leistungsschalter beziehen die erforderlichen, hohen Schaltkräfte für den Schaltvorgang – die Dauer des Schaltvorgangs liegt im Bereich 50 .. 100 ms – oftmals von so genannten  Federkernspeichern. Verschiedene Bauformen sind im Einsatz.

Diese sowie weitere elektromechanische Komponenten unterliegen Alterungsmechanismen welche wiederum den Schaltvorgang qualitativ beeinflussen.

Je nach Einsatzgebiet des Leistungsschalters – Mittel- bzw. Hochspannungsschaltanlagen – existieren mehr oder weniger umfangreiche Erhebungen um Aussagen zu den Störungs-ursachen bei Ausfällen machen zu können. Mechanische Probleme stellen jedoch die Haupt-ursache für Störungen dar ( Quelle : Cigré-Arbeitsgruppe 13.06 von 1974-77 und 1988-91 für Hochspannungsschaltanlagen sowie jährliche VDEW-Störungsstatistik ):

Um sowohl die aktuelle Schaltung online bewerten zu können als auch Tendenzen erkennen zu können ist ein Online-Schaltanlagen-Monitoring-System sinnvoll.

Das Hesotech Online-Schaltanlagen-Monitoring-System überwacht :

• Ansteuerung des Leistungsschalter ( digitale Signale )
• Anzugsströme von Koppelrelais ( Hall-Stromwandler )
• Motorstrom des Leistungsschalters ( Hall-Stromwandler )

Diese Messgrößen werden online mittels eines Finger-Print-Verfahrens mit Sollkurven verglichen. Im Abweichungsfall wird eine entsprechende Reaktion ausgelöst ( Meldung über Störungsausgang,  elektronisches Meldewesen über eMail etc. ). Nachgeschaltet  erfolgt eine weitere Kenngrößenanalyse der Rohmesswerte bzw. deren Archivierung.

Die Archivierung der Rohmesswerte erfolgt derart dass diese u.a. in Diagrammform ausgewertet werden können.

Die Archivierung der Kenngrößenanalyse soll Trends erkennen helfen und erfolgt in einer Datenbank.

Damit bietet das Hesotech Online-Schaltanlagen-Monitoring-System Unterstützung bei

• der Fehlerfrüherkennung
• der Störungsaufklärung
• der Zustandsbestimmung mittels Trendanalyse der gespeicherten Kenngrößen

Technische Daten

Abtastrate :                    4 KHz
Digitale Signale :            24VDC (Steuersignale)
Analoge Stromsignale :    Hall-Stromwandler (Strom Koppelrelais, Aufzugsmotor)
Datenübertragung SS :    Ethernet (100 MBit)
Datenübertragung MH :    Ethernet (10/100/1000 MBit)

SS    –    IO-Modul zu IO-Modul bzw. Basisstation
MH    –    Basisstation zu Monitoring-Host-Station



Online-Schaltanlagen-Monitoring-System-Struktur

Das System besteht grundsätzlich aus den zwei Systemkomponenten „Basismodul mit den IO-Moduln“ bzw. „Client/Speicher-Modul“.

Das Basismodul erlaubt die Anschaltung von mehreren IO-Moduln. Begrenzt wird diese Fähigkeit  durch die geforderte Abtastrate.

Das Speicher/Client- Modul übernimmt im Ereignisfall die Daten von der Basisstation und ist verantwortlich für die weitere Verarbeitung bzw. Archivierung. Optimierte Kommunikations-techniken kommen zum Einsatz um den Netzwerk-Datenverkehr (Traffic) zu minimieren.

Basismodul mit den IO-Moduln

Im Basismodul erfolgt die Digitalisierung der Eingangssignale sowie deren Online-Überwachung bezüglich der Schaltlogik. Je nachdem wie viele Leistungschalter überwacht werden sollen sind eine entsprechende Anzahl IO-Moduln vorzusehen.

Die IO-Moduln werden untereinander über Industrial-Ethernet (EtherCAT) an das Basis-modul gekoppelt. Zykluszeiten im Submillisekundenbreich sind projektierbar ( typischerweise im Bereich 250 us = 4 KHz ).

Die Software des Basismoduls liefert zum einen ein Ausgangs-Signal welches die aktuelle Schaltung qualifiziert ( GUT - SCHLECHT) als auch eine Matrix von Messwerten zur  Ar-chivierung im Speichermodul.
Die Kopplung der IO-Moduln an die Leistungsschalter erfolgt mittels

• Digitale Logik-Eingänge
• Analoge Stromeingänge (Durchsteckstromwandler auf Hall-Basis, kennlinienabbildent )

• Digitaler Meldeausgang

Speicher- und Clientmodul

Das Modul empfängt vom Basismodul die digitalisierten Messwerte in Matrix-Organisation (Double-Buffer-Technik).

Die Daten werden in geeigneter Form zur späteren Ansicht in Diagrammform abgelegt. Je nach Beschaffenheit der Daten werden über das integrierte Meldungswesen Benachrichtigungen verschickt (Meldung ohne Befund – Meldung mit Befund). Weiterhin erfolgt eine Kenngrößenanalyse der Messwerte. Hierbei werden charakteristische Messpunkte gesucht und zueinander in Beziehung gesetzt (Amplitude und Zeit).

Die so ermittelten Kenngrößen werden in einer SQL-Datenbank archiviert und stehen für weitere Trendanalysen zur Verfügung.