DE60310587T2

DE60310587T2 - Überwachungssystem und einrichtung für ein elektrisches stromversorgungsleitungsnetzwerk

Info

Publication number: DE60310587T2
Application number: DE60310587T
Authority: DE
Inventors: Roger Hansen
Original assignee: PROTURA AS
Current assignee: PROTURA AS
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: US20060125469A1; EP1547224B1; NO318809B1; ES2279223T3; NO20024833D0; EP1547224A2; AU2003299443A8; WO2004038891A3; ATE349092T1; DE60310587D1; DK1547224T3; WO2004038891A2; US7369045B2; PT1547224E; AU2003299443A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer elektrischen Übertragungs-Freileitung.
Stromleitungen zur Übertragung von elektrischer Energie sind für die zu übertragende Stromstärke und für die Länge der fraglichen Leitungsbereiche dimensioniert. Zusätzlich muss angemessen berücksichtigt werden, dass die Leitung dem Wind sowie dem Niederdrücken durch Schnee und Eis in nördlichen Bereichen ausgesetzt ist.
Es ist eine allgemeine physikalische Tatsache, dass elektrischer Strom, der durch eine Leitung fließt, die Leitung erwärmen wird, wobei der Grad der Erwärmung mit der Stromstärke zusammenhängt. Ein Überhitzen führt zu einer Ausdehnung des Metalls in der Stromleitung, wobei als Folge davon die Stromleitung eine Zunahme des Durchhangs erfahren wird, was bedeutet, dass der Abstand zum Bodenniveau vermindert ist, möglicherweise über einen Sicherheitsabstand/minimalen Abstand hinaus. In bestimmten Fällen kann eine starke Erwärmung zum Beispiel auf Grund einer hohen Stromstärke eine Situation hervorrufen, in der es unsicher ist, unter der Stromleitung zu bleiben.
In der warmen Jahreszeit und besonders in warmen Regionen der Welt können die Stromleitungen durch die Sonne und durch eine allgemein hohe Lufttemperatur stark erwärmt werden, und wenn dann Ströme mit Stromstärken übertragen werden, die sich der maximalen Stromstärke nähern, für die die Leitung ausgelegt ist, kann die Leitung eine so große Zunahme des Durchhangs erfahren, dass es gefährlich sein wird, den Bereich darunter zu betreten. Außerdem kann in anderen Bereichen die Zunahme des Durchhangs für Stromleitungen im Sommer bewirken, dass der Abstand zu Bäumen darunter zu gering wird. Dies kann einen Funkenüberschlag von der Stromleitung zu den Bäumen verursachen und zu Waldbränden und einem Ausfall der elektrischen Energie führen.
Mit anderen Worten, die Stromversorgungsunternehmen können das Problem erfahren, dass es schwierig ist, die Energiemenge zu übertragen, für die die Stromleitung eigentlich konstruiert wurde.
In Bereichen, in denen die Energie von Atomkraftwerken und Wärmekraftwerken geliefert wird, die in einer schwerfälligen und langsamen Weise die Energieerzeugung regulieren, ist es die Folge, dass es schwierig ist, eine große Energiemenge zu übertragen, gerade wenn der Bedarf am größten ist. Dies führt wieder zu der Folge, dass Stromversorger und Energieunternehmen jedes Jahr große Mengen Geld verlieren.
Die Energieversorger haben keine kommerziell verfügbaren Lösungen zur Überwachung des Leitungsnetzes in Hinsicht auf die Vermeidung der oben erwähnten Probleme. Damit kann ein Energieversorger der Täuschung unterliegen, dass die Energieübertragung entsprechend den gesetzlichen Sicherheitsroutinen und mit den notwendigen Sicherheitsspielräumen stattfindet, hat aber in Wirklichkeit keine Kontrolle über die Umgebungstemperatur, die Sonnenerwärmung usw., die in Wirklichkeit die Übertragungskapazität der Leitung bestimmen werden.
Das Problem kann gelöst werden, indem mehr Stromleitungen und stärkere Stromleitungen gebaut werden, die die Möglichkeit ergeben können, die Sicherheitsspielräume zu erhöhen, wobei dies aber ein sehr langer und kostspieliger Prozess ist und es zusätzlich schwierig ist, eine Genehmigung für neue Leitungsprofile zu erhalten. Daher findet diese Lösung in den meisten Fällen kein Interesse.
Man ist sich bewusst, dass ein System zum Bestimmen der Temperatur in einer Stromleitung durch Messen der Lufttemperatur und Beachtung eines möglichen Kühleffekts durch Wind oder Regen entwickelt wurde. Dadurch ist es angeblich möglich, die Energiemenge zu berechnen, die zu einer beliebigen Zeit ohne die Gefahr der Überlastung übertragen werden kann. Dieses Berechnungsverfahren wurde in vielen Ländern verwendet und stellt ein Werkzeug für die Energiewerke zum Bestimmen der Übertragungskapazität Stunde für Stunde bereit. Das Verfahren basiert auf der Wettervorhersage und der mathematischen Behandlung von erwarteten meteorologischen Daten in Bereichen, in denen sich die Stromleitungen befinden.
Wie jeder weiß, sind die meteorologischen Daten mehr oder weniger zuverlässig. Das Verfahren hat sich natürlich als nicht ausreichend zuverlässig in Hinsicht auf die Bedürfnisse der Stromunternehmen herausgestellt.
Aus dem US-Patent 5 341 088 ist früher eine Multisensor-Vorrichtung bekannt, die an einer Position an einem Stromleitüngsbereich angebracht ist, um eine Echtzeit-Überwachung der Leitungstemperatur, der Lufttemperatur, des Leitungsstroms, der Sonneneinstrahlung, der Windgeschwindigkeit, der Windrichtung und der Leitungsneigung an der Position des Multisensors durchzuführen. Anhand der Neigung berechnet der Multisensor den Durchhang des Leitungsbereiches, d. h. wie tief der niedrigste Punkt des Leitungsbereiches unter den Aufhängungspunkten liegt. Die Messdaten, die den berechneten Durchhang und andere Parameter betreffen, werden über Funk an eine Betriebszentrale gesendet, die Entscheidungen bezüglich eines fortgesetzten Betriebs auf der Basis der Messdaten treffen kann.
Der Stand der Technik, wie er durch das oben erwähnte US-Patent dargestellt wird, ist nicht immer in der Lage, ein genaues Bild von der Situation bereitzustellen. Wenn zum Beispiel eine Schnee- und Eislast auf dem Leitungsbereich auftritt, wird die Berechnung des Durchhangs anhand der Neigung fehlerhaft sein, wobei außerdem eine Schneeschicht von zum Beispiel 2 m über dem Boden unter der Leitung oder eine möglicherweise schnell wachsende Vegetation zu ganz unterschiedlichen tatsächlichen Abständen zwischen der Leitung und dem Gelände führen wird als es der Stand der Technik anhand der Messungen berechnen wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Lösung der oben erwähnten Probleme. Die erfindungsgemäße Lösung ist eine Vorrichtung zur Überwachung einer elektrischen Freileitung, wobei die Vorrichtung in dem angefügten Anspruch 1 genau definiert ist. Günstige und vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen 2–11.
Kurz gesagt kann ausgedrückt werden, dass die Kombination aus einem nach unten gerichteten Laser-Entfernungsmesser und einer Kameraüberwachung einen genauen Abstand zum Boden sowie eine sichtbare Bestätigung der Situation bereitstellen wird. Ferner ist es eine wichtige Neuheit, in der Lage zu sein, eine Warnung bezüglich des Stromleitungsschwingens durch Messungen mit "umgekehrt" angebrachten Quecksilberschaltern zum Erfassen eines "umgekehrten Durchhangs" (bestätigt durch Laser-Entfernungsmesser und Kamera) zu erfassen und bereitzustellen. Ein seitliches Schwingen auf Grund starken Windes kann ebenfalls in einer ähnlichen Weise erfasst werden.
Damit stellt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit der Echtzeit-Regulierung einer maximal übertragbaren Leistung bereit, da es möglich sein wird, von einer Energieanlage aus den Zustand der fraglichen Stromleitungen kontinuierlich zu überwachen, so dass eine Überlast, Waldbrand und ein gefährliches Vorübergehen von Personen vermieden werden kann, während zur gleichen Zeit die Kapazität der Leitungen bei einem Maximum genutzt werden kann.
Im Folgenden soll die Erfindung durch einige ausführliche Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben werden, in denen zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die an einer Freileitung angebracht ist, mit einem Außengehäuse, das für die Zwecke der Veranschaulichung transparent ist;
2 ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem "geteilten" Aufbau;
3 ein Beispiel eines Bildes von einer Kamera, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthalten ist;
7 ein optionales Überwachungsbild auf einer Computer-Anzeigeeinheit in einer Betriebszentrale; und
8 ein weiteres optionales Überwachungsbild.
Wie oben erwähnt ist, besteht eine der Ausführungsformen der Erfindung in einer Vorrichtung, die als ein "Multisensor" gekennzeichnet werden kann, der in der Lage ist, Signale hinsichtlich mehrerer Parameter zu erfassen und auszugeben, die für Stromleitungen von Bedeutung sind. In einem besonderen Fall ist es nicht unbedingt wichtig, alle Parameter zu überwachen, wobei aber einige der hier erwähnten Parameter immer von Interesse sein werden: sie betreffen die Leitungstemperatur, die von einem Fühler gemessen wird, der mit der Leitung selbst in Eingriff kommt, die Lufttemperatur, die von einem Fühler gemessen wird, der nach außen in die Luft gerichtet ist, die Leitungsneigung oder die Zunahme des Leitungsdurchhangs, das Schwingen, die Windgeschwindigkeit, die Windrichtung, die Konzentration von Niederschlagspartikeln in der Luft, den Abstand zum Bodenniveau, die Qualität des Leitungsstroms, Schnee-/Eislast auf der Leitung und ein sichtbares Bild der Leitung.
Die Zunahme des Leitungsdurchhangs ("Durchhängen") wird durch das Erfassen eines Neigungswinkels zum Beispiel durch Quecksilberschalter gemessen. Der Durchhang kann auf Grund verschiedener Faktoren zunehmen, wie zuvor erwähnt wurde. Wenn die Messung der Zunahme des Durchhangs in Verbindung mit einer Temperaturmessung eingestellt wird, können Schnee- und Eislast bestimmt werden. Die Qualität und die Stabilität des Stroms, der in der Leitung fließt, kann durch einen Messtransformator gemessen werden, während Windgeschwindigkeit und Windrichtung durch ein herkömmliches Windmessgerät gemessen werden. Der Abstand zum Bodenniveau wird getrennt durch einen eingebauten Laser-Entfernungsmesser gemessen. Die Konzentration von Regentropfen oder Schneepartikeln in der Luft kann durch eine Laser-Partikelzählvorrichtung gemessen werden, die einen Spiegel für einen Lichtfächer von einem Laser umfasst. Regen und Schnee haben einen Kühleffekt auf eine Leitung, wobei ein solcher Kühleinfluss ein Faktor ist, der in einer Prognose enthalten sein muss.
Zusätzlich weist der Multisensor ein "sichtbares Sicherheitsbackup" auf, indem darin eine Kamera angebracht ist, die verwendet werden kann, um die verschiedenen Warnsignale visuell zu erkennen. Darüber hinaus hat die Kamera eine unabhängige Funktion zur Überwachung der Leitung selbst, der Witterungsbedingungen um die Leitung herum und der Vegetation unter der Leitung.
Eine Warnung bezüglich einer "schwingenden Leitung" wurde oben erwähnt, wobei dies eine Warnung hinsichtlich eines Beschädigungsphänomens für eine Leitung bedeutet, nämlich eine Schwingungsart, in der sich eine Wellenform entlang der Leitung ausbreitet, die in der Regel durch Wind beginnt. Eine sich ausbreitende Welle oder für diese Angelegenheit eine stehende Welle entlang der Leitung kann Amplituden haben, die groß genug sind, um zu einer Beschädigung zu führen. Es ist daher wichtig, eine solche Bewegung zu erfassen, d. h. eine automatische Warnung hinsichtlich einer Bewegung von einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung zu empfangen, weil dann der Strom abgeschaltet werden kann, bevor die Zerstörung auftritt, wobei damit die Beschädigung begrenzt werden kann.
Was automatische Warnsignale betrifft, kann ein so genannter "kritischer" Durchhang erwähnt werden, was bedeutet, dass der Durchhang über ein vorher eingestelltes Kriterium hinaus zunimmt. Wenn diese Situationen als eine automatische Warnung von der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung signalisiert wird, kann die Stromstärke verringert werden, wenn der Durchhang auf Grund der Wärme in der Leitung zugenommen hat. Oder es kann irgendein Vorgang begonnen werden, um eine mögliche Schnee-/Eislast vom Leitungsbereich zu entfernen, wenn ein Niederdrücken der Grund für das übertriebene Durchhängen sein sollte.
Es wird auf 1 verwiesen, wo ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sichtbar wird, die an einer Freileitung angebracht ist. Für die Zwecke der Veranschaulichung ist das Außengehäuse transparent.
Die Vorrichtung ist fest an der Hochspannungsleitung angebracht und umgibt die Leitung. Innerhalb eines wetterfesten Außengehäuses, das zum Beispiel aus einem starken Kunststoffmaterial hergestellt ist, gibt es Instrumente der oben erwähnten Arten: eine Kamera ist so angeordnet, dass sie durch ein Fenster mit einem Blickfeld entlang der Leitung und vorzugsweise unter der Leitung heraus sieht. Ein Transformator ist angeordnet, um die Betriebsleistung von dem reinen Strom durch die Leitung aufzufangen, wobei es in Verbindung mit diesem Energietransformator auch einen Messtransformator zum Überprüfen der Stabilität und der Qualität des Leitungsstroms gibt. In einem getrennten Behälter sind Sensoren/Signalerzeuger in der Form von Quecksilberschaltern für die Messung des Durchhangs angeordnet. In dem gleichen Erzeugerbehälter gibt es auch eine Schaltungstechnik zur Erzeugung von Signalen hinsichtlich der Temperatur in der Leitung bzw. der Umgebungsluft, wobei diese Signale auf der Basis von Messsignalen von Temperaturfühlern erzeugt werden, die mit der Leitung selbst und außerhalb des Außengehäuses in Eingriff kommen.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Multisensor-Vorrichtung auch ein Protokoll zum Aufzeichnen von Messungen sowie eine Kommunikationseinheit, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Lage ist, eine Zweiwegekommunikation durchzuführen. Dies bedeutet, dass die Einheit zusätzlich zum Senden von Funkfrequenzsignalen zu einer entfernten Zentrale auch Steuersignale von der gleichen Zentrale empfangen kann.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel weist außerdem ein Windmessgerät auf, das in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Das Windmessgerät arbeitet natürlich in Verbindung mit einer Öffnung im Außengehäuse. Ein Laser-Entfernungsmesser ist im Signalerzeuger-Behälter enthalten und misst den Abstand zu dem Gelände darunter durch ein Fenster im Außengehäuse.
Für den Rest umfasst das Außengehäuse bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Raum für äußere Informationen oder Werbung.
In 2 wird ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sichtbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt es sich, dass ein mittlerer Abschnitt, der einen Stromtransformator zum Gewinnen der Betriebsleistung von dem magnetischen Feld der Stromleitung enthält, zweigeteilt ist, um so die Installation an der Stromleitung einfach und schnell zu machen. Die zwei behälterähnlichen Einheiten an den Seiten enthalten einzelne Sensoren der oben erwähnten Arten, zum Beispiel wird eine Öffnung in der vorderen linken Seite für eine interne Kamera gezeigt, wobei es zusätzlich eine Kommunikationsausrüstung und eine mögliche Registrierungseinrichtung gibt.
In 3 erscheint ein Bild, das durch eine Kamera aufgezeichnet wurde, die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebaut ist, wobei das Bild die Situation um die Leitung herum so zeigt, wie sie sichtbar erscheinen würde, wobei zusätzlich ein Balken am oberen Ende des Bildes angeordnet ist, um die Temperatur der Luft und der Leitung zu zeigen. Ein solches Bild kann als ein Funksignal gesendet werden.
Wie zuvor erwähnt wurde, bildet die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Multisensor, was bedeutet, dass die Vorrichtung in der Lage ist, eine Anzahl unterschiedlicher Parameter zu messen, wobei die Vorrichtung aber auch speziell angepasst sein kann, um mit weniger Parametern oder möglicherweise mehreren Parametern abhängig von den Bedingungen am tatsächlichen Standort umzugehen. Was als minimale Ausrüstung im Sensor angesehen wird, sind ein Neigungsmessgerät und Temperaturfühler für Luft- und Leitungstemperaturen, Laser-Entfernungsmesser und Kamera. Das Neigungsmessgerät, vorzugsweise in der Form eines Quecksilberschalters oder eines Schalters mit einer Kugel (Kugelschalter) stellt Informationen hinsichtlich des Durchhangs bereit, nämlich wenn sich der Neigungswinkel ändert und steiler wird, wobei die Temperaturfühler Informationen hinsichtlich des Grundes für eine mögliche Zunahme des Durchhangs bereitstellen, nämlich entweder Überhitzung der Leitung oder Eis-(Schneelast bei niedrigen Temperaturen. Die Temperaturfühler sind vorzugsweise Bimetall-Temperaturfühler. Der genaue Abstand zu Strukturen unter der Leitung wird direkt durch einen Laser-Entfernungsmesser gemessen, wobei die Messung durch die Kameraüberwachung doppelt geprüft wird.
Die übrigen Sensorarten, die erwähnt wurden, sind optional. Eine Senderausrüstung ist obligatorisch, wobei aber eine Empfängerausrüstung zum Empfangen von Steuersignalen vorzugsweise ebenfalls enthalten sein sollte.
Eine einfache und wirksame Ausführung des Multisensors kann in der folgenden beispielhaften Weise arbeiten: Bimetall-Temperaturfühler werden mit Neigungswinkel-Messgeräten, zum Beispiel in der Form von Quecksilberschaltern, in Reihe geschaltet. Die Quecksilberschalter arbeiten, indem sie abhängig von der Neigung des Schalters Kontakt bilden oder Kontakt unterbrechen. Damit werden die Quecksilberschalter im Multisensor mit Justierschrauben angebracht, so dass ein vorgegebener Winkel eingestellt werden kann, und dann in einer solchen Weise, dass für einen bestimmten Neigungswinkel der Kontakt gebildet oder unterbrochen wird. Mit anderen Worten, mit dieser Art des Neigungsmessgerätes wird nur erfasst, ob sich der Neigungswinkel über oder unter einem bestimmten Grenzwinkel befindet. Es können jedoch mehrere solche Messgeräte angebracht werden, wenn Erfassungsbereiche einer feineren Abstufung gewünscht werden.
Da der erfindungsgemäße Multisensor immer die Neigung der Leitung messen soll, muss der Sensor in einem richtigen Abstand vom Mittelpunkt eines Bereiches angebracht sein, da die Neigung am Mittelpunkt normalerweise 0 entsprechen wird, wobei es keine Rolle spielt, wie weit der Durchhang zugenommen hat. Dies bedeutet, dass der Sensor vorteilhafterweise in einem Bereich auf halbem Weg zwischen einem Mast und dem Mittelpunkt des Bereiches oder möglicherweise sogar näher am Mast angebracht sein sollte.
Einer oder mehrere Quecksilberschalter/Neigungsmessgeräte zum Erfassen der Änderung im Durchhang wurden oben erwähnt. In einem praktischen Fall könnte die bevorzugte Anzahl solcher Messgeräte zwei sein, nämlich eines hinsichtlich "50%" eines kritischen Wertes und einen weiteren Quecksilberschalter für den kritischen Wert selbst.
Um zwischen Fällen von zunehmendem Durchhang für die Leitung zu unterscheiden, die durch Schneelasten verursacht werden und die durch eine hohe Leitungstemperatur verursacht werden, wurden Funktionen eingebaut, um im Voraus Schwellenwerte für die Leitungstemperatur einzustellen. Wenn die Leitung auf einen Erfassungswert durchhängt und die Leitungstemperatur zum Beispiel niedriger ist als ein bestimmter, vorher eingestellter Temperatur-Schwellenwert, wird der Sensor ein Signal bereitstellen, das eine Schnee-/Eislast anzeigt. Andererseits wird der Sensor ein Signal hinsichtlich des zugenommenen Durchhangs auf Grund übertriebener Wärme in der Leitung bereitstellen können, wenn eine Leitungstemperatur erfasst wird, die höher ist als ein vorher eingestellter Schwellenwert. Damit wird erkannt, dass der Sensor in einem solchen Fall ein Signal von Interesse auf der Basis von zwei Bedingungen sendet, die zur gleichen Zeit erfasst werden.
Mit der in der Sensorvorrichtung angebrachten Kamera ist es möglich, das fragliche Signal über die Kamera zu bestätigen.
Außerdem wird ein Signal hinsichtlich einer schwingenden Leitung auf der Basis der gleichen technischen Lösung durch Verwendung von zum Beispiel einem Quecksilberschalter als ein Neigungsmessgerät erreicht, aber dann ein Quecksilberschalter, der um 180° relativ zu den oben erwähnten Quecksilberschaltern gedreht ist. Damit reagiert das Schwingungs-Erfassungsgerät auf eine umgekehrte Neigung der Leitung, die für das Schwingungsphänomen typisch ist. Da dieses Phänomen eine schnelle und vorübergehende Art ist, werden vorzugsweise Messungen vorgenommen, um zu vermeiden, dass ein Schwingungssignal im Einklang mit dem Schwingen entsteht und verschwindet. Daher wird ein Schalter angebracht und als ein gewünschter, zeitlich gesteuerter Haltekontakt eingestellt oder das Signal muss ausgetragen werden. Folglich wird eine größere Sicherheit hinsichtlich der Erfassung eines ankommenden Schwingungssignals in der Zentrale erreicht.
Darüber hinaus kann das Schwingen in zwei rechtwinkligen Ebenen auftreten, nämlich hauptsächlich in der Ebene, die durch den Leitungsbereich selbst überspannt wird, die eine vertikale Ebene ist, wobei die Schwingungen aber auch in einer horizontalen Ebene auftreten können. Versuche zeigen, dass das Schwingen in beiden Ebenen durch ein und denselben Quecksilberschalter erfasst werden kann.
Der Laser-Entfernungsmesser überprüft kontinuierlich den Abstand von der Leitung zum Bodenniveau, wobei folglich die übrigen Signale hinsichtlich von Leitungsabweichungen, d. h. erhöhtem Durchhang und möglichem Schwingen, nachgeprüft werden können.
Um zu gewährleisten, dass die zuvor erwähnten Sensoren richtig arbeiten, ist es wichtig, dass sich der Multisensor nicht um die Leitung dreht. Der Sensor sollte daher von Anfang an fest angebracht sein, wobei der Sensor aber zusätzlich, wenn die Leitung selbst Drehbewegungen um ihre Achse ausgesetzt ist, mit einer zylindrisch drehbaren Aufhängung ausgestattet sein könnte, um zu gewährleisten, dass der Mul tisensor relativ zu einer vertikalen Ebene ruhig bleibt, d. h. dass er sich nicht relativ zur Umgebung dreht.
Es ist ein getrennter Punkt hinsichtlich des Multisensors, dass unterschiedliche Messverfahren, die zur gleichen Zeit verwendet werden, zusammen ein zuverlässiges Ergebnis bereitstellen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel, wo ein Stromtransformator verwendet wird, um Energie von der Stromleitung selbst bereitzustellen, wird es keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich des Energiebedarfs des Sensors geben. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das für Stromleitungen angepasst sind, die keine Hochspannungsenergie übertragen, ist es möglich, den eigentlichen Strom von zwei Phasenleitungen, die parallel neben der Sensorvorrichtung verlaufen, in einer solchen Weise zu verwenden, dass der reine Strom in den Leitungen zum Speisen des Sensors verwendet wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das zum Beispiel für Telekommunikationsleitungen angepasst ist, kann Strom separat über den nächsten Strom führenden Mast zugeführt werden.
Die Sensorvorrichtung hat vorzugsweise Sendermodule für jedes zu sendende Signal. Vorzugsweise enthält es auch ein Empfängersystem, so dass es möglich sein wird, die Kamera für eine Sichtsinspektion zu aktivieren oder andere einzelne Sensoren zu aktivieren, um Signale genau zu überprüfen, die in der Zentrale empfangen wurden. Alle Signale werden über das eigene Datensystem des Stromunternehmens, das zum Beispiel auf dem RTU-System, möglicherweise dem Scada-System basiert, oder mittels HF-Signale übertragen. Alle Signale werden registriert. Die Zentrale empfängt die Signale und kann Entscheidungen hinsichtlich der Übertragung von mehr oder weniger Energie durch die Leitungen treffen, an denen die Sensorvorrichtungen angebracht sind. Weil die Sensorvorrichtungen Signale zur Zentrale senden, wo die Signale registriert werden, ist es möglich, Maßnahmen vor einer möglichen Betriebsstörung auszuführen. Als ein Beispiel kann erwähnt werden, dass, wenn der Kontrollraum ein Signal des Inhalts empfängt, dass ein Leitungsbereich schwingt, dies eine Möglichkeit bereitstellt, den Strom zu einer anderen Stromleitung überzuleiten, bevor die erste ausfällt, wobei es in einer solchen Weise möglich sein wird, Stromabschaltungen für einige Bereiche zu vermeiden.
Ferner wird das Registrieren der Signale eine Möglichkeit zur Vorbereitung von Entwicklungen und Statistiken für die verschiedenen Stromleitungen bereitstellen, wo das System angebracht ist, so dass es möglich sein wird, dokumentierte Statistiken auf der Basis von Echtzeit-Messungen zu erhalten.
Da das System der Erfindung auf Echtzeit-Messungen an den Leitungen basiert, werden die Entscheidungen, die in der Zentrale auf der Basis der Sensorsignale getroffen werden, immer richtig sein.
Hinsichtlich der Information/Werbung an der Außenseite des Multisensor-Außengehäuses kann dort die Preisbildung des Stromunternehmens oder möglicherweise die Strommenge, die durch die Leitung übertragen wird, erscheinen. Eine solche Informationsvorrichtung könnte natürlich weiterentwickelt werden, um in der Lage zu sein, variable Informationen anzuzeigen, besonders in einem vorher erwähnten Zusammenhang, wo die Betriebsleistung von der Leitung selbst entnommen werden kann. In einem solchen Fall ist das Betreiben einer variablen Anzeige kein Problem. Dies kann zum Beispiel von besonderem Interesse sein, wo die Stromleitungen Verbindungs-Hauptwege wie zum Beispiel Straßen oder Kanäle kreuzen.
7 zeigt ein mögliches Überwachungsbild an einer Computer-Anzeigeeinheit in einer Betriebszentrale. Im oberen Teil des Bildes ist die überwachte Stromleitung gekennzeichnet. Man erkennt, dass sich diese Stromleitung vom Ort Rrøykås zum Ort Fåberg erstreckt und eine 300 kV-Leitung ist. Die erfindungsgemäßen Multisensor-Vorrichtungen wurden in drei speziellen Positionen, nämlich der Position "Sinnataggen" mit der Kennzeichnung ID02, der Position "Ambolten" (ID03) und der Position "Gluggen" (ID04) angeordnet, wobei angemerkt wird, dass die drei Orte normalerweise mit einem Abstand von etwa 10 km ausgewählt wurden. (In der Zeichnung sieht es aus, als ob die drei Orte benachbarte Leitungsbereiche sind, wobei dies lediglich eine gewählte visuelle Ausführung für das Anzeigebild ist.)
Im unteren Teil des Anzeigebildes haben die jeweiligen Multisensor-Vorrichtungen ihre eigenen Bereiche mit Angaben bezüglich wichtiger Parameter.
Damit kann man, wenn Messungsparameter für den Ort "Sinnataggen" ganz links betrachtet werden, eine gemessene Lufttemperatur von 54°C, eine gemessene Leitertemperatur von 92°C, eine gemessene Schnee-/Eislast von 0 kg und einen gemessenen Abstand zum Boden finden, der 14,2 m beträgt. Die gemessenen Temperaturen und der Abstand zum Boden zeigen deutlich, dass die Wärmeausdehnung zu einem zunehmenden Durchhang ("Durchhang") geführt hat, so dass der Abstand zum Boden zu gering ist, wobei es eine Anzeige "Wärme kritisch" direkt unter "Durchhang" in der rechten Spalte gibt. Die Lufttemperatur zeigt deutlich, dass sich die Leitung in einem sehr warmen Bereich (hier möglicherweise übermäßig warm) befindet, wobei es klar zu sein scheint, dass eine Abschaltung ausgeführt werden muss.
Die anderen Anzeigen in der rechten Säule unter "Sinnataggen" sind, dass eine Rütteleinrichtung, die an der Freileitung zusammen mit der Multisensor-Vorrichtung oder in der Nähe der Multisensor-Vorrichtung angebracht sein kann, abgeschaltet ist. Die nächste Anzeige ist, dass es keinen Zustand "Schwingung" für die Leitung gibt, wobei es unten eine Anzeige gibt, dass eine Lichtquelle für die Kamera der Multisensor-Vorrichtung aus ist.
Wenn man auf den Ort "Ambolten" in der Mitte der Seite sieht, wird man etwas normalere Bedingungen finden, der Abstand zum Boden ist akzeptabel, nämlich 16,1 m, es gibt keine Schnee- oder Eislast, die Leitertemperatur ist akzeptabel bei 47°C, wobei die Temperatur 26°C beträgt. Es ist weder Licht für die Kamera notwendig, noch ist es notwendig, mit einem beliebigen Rüttelvorgang Schnee und Eis zu entfernen. Es gibt jedoch eine Anzeige einer schwingenden Leitung. Dies kann selber ein Problem sein, angefangen durch einen starken Wind. Möglicherweise sollte ein Kamerabild verwendet werden, so dass ein Bediener entscheiden kann, ob der schwingende Zustand gefährlich ist.
Im Anzeigeteil hinsichtlich der Position "Gluggen" ganz rechts in Bild, erkennt man, dass die Position "Gluggen" notwendigerweise relativ weit weg von "Sinnataggen" ganz links sein würde. Die Bedingungen an der Position "Gluggen" sind winterliche Bedingungen, die Lufttemperatur beträgt –18°C, es wird eine Schnee-/Eislast von 72 kg erfasst, wobei dies zu einer Zunahme des Durchhangs führt, der kritisch ist, mit einem Abstand zum Boden von nur 11,1 m. An dieser Position gibt es auch einen Bedarf nach Licht für die Kamera, die verwendet wird, um den Zustand zu bestätigen, wobei man auch sehen kann, dass ein Rüttelgerät eingeschaltet wurde, um zu versuchen, Schnee und Eis von der Leitung zu entfernen. Es wird auch eine schwingende Bewegung erfasst.
Die drei Fälle, die in 7 auftreten, werden in einem praktischen Fall kaum im gleichen Bild erscheinen, sondern werden lediglich Beispiele davon angeben, was möglicherweise als Anzeige in einem solchen Bild erscheinen kann.
Es kann von Interesse sein, einen genaueren Blick auf einen der angezeigten Orte zu richten, wobei ein Bediener dann direkt auf die Bildanzeige einer Multisensor-Vorrichtung klicken kann, zum Beispiel die Vorrichtung "Sinnataggen" in 7. Dadurch erscheint ein neues Bild, wie das gemäß 8. Die Anordnung in 8 ist so, dass die gemessenen Parameter direkt in einer "tatsächlichen Position" gezeigt werden, zum Beispiel erscheint die Leitertemperatur als eine Markierung auf der Leitung, d. h. 92°C, der Abstand zum Boden erscheint zwischen der Leitung und dem Boden als DG (Distance to Ground – Abstand zum Boden) 14,2 m, wobei die Lufttemperaturen "in der Luft" als "Luft 54°C" erscheint. In 8 erscheint außerdem eine gelbe (helle) Markierung neben der Sensorvorrichtung, die aktive Kameralichter bedeutet. In diesem speziellen Fall wurde das Licht als "aus" angenommen, wobei in 8 die helle Markierung, die in Wirklichkeit "Kameralichter an" bedeutet, erscheint, nur um die Anzeige selbst zu zeigen.
Im unteren Teil des Computer-Anzeigebildes gemäß 8 erscheinen Steuertasten, die geklickt werden können, eine für ein Schnee-/Eis-Rüttelgerät, das in diesem Fall "aus" ist, und rechts ein Schalter für die Kameralichter, der in diesem Fall "an" ist. Eine klickbare Taste ("Haupt") ist im Anzeigebild angeordnet, um die Möglichkeit bereitzustellen, zum Hauptbild (d. h. das Bild von 7) zurückzukehren.
Mit anderen Worten, eine der Hauptaufgaben für die Multisensor-Vorrichtungen ist es, in Echtzeit die aktuellen Parameter zu messen, die die Fähigkeit der Stromleitun gen beeinflussen, die Funktion aufrechtzuerhalten, das heißt Leitertemperatur, Lufttemperatur, Durchhang, Kamerabild mit einer allgemeinen Ansicht und mehr, wie oben erwähnt wird. Diese Parameter werden daraufhin als Funksignale zu einer Betriebszentrale gesendet und sind dann entscheidende Parameter bezüglich der Übertragungskapazität der Leitung. Die Messungen von der Multisensor-Vorrichtung werden auch eine Basis für die "Nennleistung" Stunde für Stunde für die Leitung bilden, d. h., es ist wünschenswert, mit Echtzeitmessungen die Übertragungskapazität der Stromleitung mit 100% Gewissheit Stunde für Stunde zu bestimmen. (Der Grund für den Zeitaspekt "Stunde für Stunde" ist die thermische Trägheit der Leitung.)
Wenn es geschieht, dass der Durchhang der Leitung kritisch wird, wird die Multisensor-Vorrichtung unverzüglich einen Alarm für die Betriebszentrale bereitstellen.

Claims

Vorrichtung zum Überwachen einer elektrischen Freileitung, die Vorrichtung ist ein unabhängig arbeitender Echtzeit-Multisensor zum Befestigen in einer Position in einem Leitungsbereich und weist einen eingebauten Sender zum Senden von Sensorsignalen aus eingebauten Sensoren zum Erfassen wenigstens eines Parameters in einer Parametergruppe, die Neigungswinkel, Zunahme des Leitungsdurchhangs, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Qualität/Stabilität des Leitungsstroms, Leitungstemperatur und Lufttemperatur umfasst, zu einer entfernt gelegenen Zentrale auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor des Weiteren eine Kamera zur Echtzeit-Bildüberwachung der Leitung und ihrer Umgebung umfasst, wobei die Kamera des Weiteren betriebsfähig ist, um wenigstens einen der Parameter visuell als einen Teil des Kamerabildes darzustellen und das Kamerabild als ein Sensorsignal in Echtzeit zu der Zentrale gesendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor des Weiteren einen Laser-Entfernungsmesser zum direkten Messen des Abstandes genau darunter liegenden Bodens umfasst, wobei der Abstand in die Parametergruppe eingefügt wird und in dem gesendeten Kamerabild darstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor des Weiteren einen Bimetall-Temperaturfühler, einen Quecksilber-Neigungsschalter, Kugelschalter, eine Kamera, einen Windmesser, einen Laser-Entfernungsmesser und einen Messwandler zum Erfassen der Parameter und zum optionalen Anzeigen in dem gesendeten Kamerabild umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor mit Schaltungstechnik ausgestattet ist, um eine Trigger-Funktion für das Senden eines Warnsignals bereitzustellen, wenn voreingestellte Schwellenwerte der Temperatur oder anderer der Parameter überschritten werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor einen Stromtransformator zum Gewinnen der Betriebsleistung aus der Freileitung selbst umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor ein Solarzellensystem und eine Batterie für die Bereitstellung der Betriebsleistung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor oder ein Teil davon als zwei klappbare Halbzylinder zum Befestigen der Halbzylinder durch Zusammenklappen um die Leitung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche davon mit sichtbaren Informationen/sichtbarer Werbung versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor einen Empfänger für Steuersignale von der Zentrale umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Sender ein Funksender ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender an die Stromleitung selbst angeschlossen ist, um die Stromleitung als Übertragungsmedium zur Zentrale zu nutzen.