In der Versorgung der modernen Industriegesellschaften mit elektrischer Energie nehmen Transformatoren auf allen Spannungsebenen Schlüsselrollen ein. Deren Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit hat demnach einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems Energieversorgung. Weitere Aspekte in diesem Umfeld ergeben sich aus dem angestrebten Asset-Management zur Kostenreduzierung der Betriebsmittel.

Hieraus folgt die Notwendigkeit eines Online-Monitoring-Systems für Transformatoren zu Erfassung und Einschätzung der aktuellen Betriebsparameter.

Mit unserem Online-Transformataor-Monitoring-System MSS ist das in umfassender Weise realisierbar.

Online-Transformator-Monitoring: Ziele

• Life-Management

• Aufzeichnung von Betriebsdaten als Hilfsmittel zur Abschätzung der Restlebensdauer und der Planung von Instandhaltungsmaßnahmen

• Fehlerfrüherkennung zur Erhöhung der Versorgungszuverlässigkeit sowie Reduktion der Instandsetzungs- und Folgekosten
• Zustandsbestimmung als Vorraussetzung für eine kostenoptimale zustandsabhängige Instandhaltung
• Störungsaufklärung
  

Online-Transformator-Monitoring: Überwachte Subsysteme

• Spannungsdurchführungen
• Aktivteil
• Stufenschalter (OLTC)
• Kühlanlage
• Ölsystem (Ausdehner)
• Umgebungsbedingungen

Online-Trasformator-Monitoring: Unsere Lösung

Systemarchitektur

Die Sensorik der Feldebene ist via Feldbus-System mit dem Monitoring-System-Server verbunden. Das gleiche gilt für intelligente Sensoren, welche diese Kommunikationsfähigkeiten bereits eingebaut haben. Das Herz des Systems ist ein Industrie-PC mit der MSS-Hostsoftware, SQL-Datenbank ggf. Webserver zur Visualisierung. Dieser Server ist in aller Regel ins Intranet des Betreibers integriert. Die Visu-Clients (PC-Arbeitsplätze mit Internet-Explorer) haben Zugriff auf den Webserver. Alternativ ist eine proprieträre Windows-Anwendung als Visualisierung verfügbar.

Einige Software-Details

Das Gesamtsystem ist als Client/Server-System aufgebaut. Das Hostsystem (MSS-Server) basiert auf WinXP embedded (32bit-multitasking-Betriebssystem) sowie einer relationalen SQL-Datenbank. Spezielle Mechanismen gewährleisten eine hohe Systemverfügbarkeit sowie hohe Datenintegrität. Die Hostsoftware ist modular und treiberorientiert. Künftige Anforderungen, z.B. durch neue innovative Sensortechnik, sind problemlos zu integrieren.

In der SQL-Datenbank sind neben den Konfigurationsdaten des Monitoringsystems auch die historischen Daten (Messwerte und Ereignisse) gespeichert.

Die Hostsoftware verfügt über umfangreiche Messaging-Funktionen welche im Ereignisfall entsprechende Benachrichtigungen (eMail, SMS, Fax) versenden. Die Integration von Experten-Wissen erfolgt über s.g. virtuelle Messkanäle (z.B. Hotspotberechnung, Lebensdauerberechnung etc. nach IEC 60076). Die Kopplung an übergeordnete Leitsysteme ist vorgesehen.

Hardware Sensorik

In einem Trafo montierten Monitoring-Modul sind alle Komponenten zur Messwerterfassung, -digitalisierung und -übertragung untergebracht. Je nach Anwendungsfall kann auch der MSS-Industrie-PC hier montiert sein.

Regelmäßig werden unsere Monitoringsysteme mit folgenden Sensoren ausgerüstet:

• Messabgriff und kapazitiver Teiler zur Erfassung der Durchführungs-Spannungen

• Klemmenlose 3-polige Ringkern-Stromtransmitter zur Erfassung der Lastströme

• Gas-in-Öl-Sensor (Hydran, Unisensor E 200, Gatron, ....)

• Öl-Feuchte-Sensor

• Luftfeuchte in den Ausdehnern bzw. automatische Luftentfeuchter mit integrierter Messung

• Temperatursensoren für Trafoöl / Kühlwasser ( meist mit dig.Schnittstelle )

• Sensoren zur Messung der Umgebungsbedingungen (Luftdruck, Luftfeuchte, Temperatur)

• Öldruckmessung an ölgefüllten Durchführungen

• Datenschnittstelle zum Stufenschaltermonitoring (TM 100, Fa. MR) bzw. Messung der Leistungsaufnahme des Stufenschalterantriebes und Erfassung der Schalterstellung

• Erfassung der Laufmeldungen von Pumpen und Lüftern sowie die Steuerung von Pumpen und Lüftern aufgrund der vom Monitoringsystem erfassten und berechneten Betriebsparameter
  
• Elektrodokumentation EPLAN, RUPALN oder SIGRAPH
  

Online-Transformator-Monitoring: Ausblick

Die fortschreitende Deregulierung des Energiemarktes in Europa mit dem einhergehenden Kostendruck sowie die hohe Betriebszeit vieler im Einsatz befindlicher Transformatoren erfordern bestmögliches Asset-Management im Hinblick auf optimalen Einsatz der zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel.

Weitergehende Kommunikationsmöglichkeiten zur Leitebene bzw. zu anderen Sytemen werden künftig immer wichtiger.

Das rechtzeitige Erkennen sich anbahnender Fehler bzw. Veränderungen der Betriebsindikatoren sind die Grundlage für:

• Vorrausschauende, geplante Wartungen

• Lastplanungen
• Optimierter Einsatz vorhandener Ressourcen