DE102013003073B4 - Test device and test method for load monitoring and forecasting system - Google Patents
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Abstract
Testvorrichtung für ein an eine elektrische Anlage (2.2) anschließbares Lastüberwachungs- und Prognosesystem - im folgenden RTTR-System (3.7) genannt, wobei das Lastüberwachungs- und Prognosesystem eine faseroptische Temperaturmess-Sensorik (2.0) umfasst, und im RTTR-System (3.7) gemäß einem der Anlage (2.2) zugeordneten thermischen Anlagenmodell (5.1) ein Ratingvorgänge ausführendes Prognoseprogramm implementiert ist, und in den Ratingvorgängen aus Betriebswerten (M1, MT) der elektrischen Anlage Prognosewerte generierbar sind, dadurch gekennzeichnet,• dass die Testvorrichtung (1.0) eine Datenkommunikationsdatenschnittstelle (1.2) zum RTTR-System (3.7) umfasst, über welche die vom RTTR-System aus Betriebswerten (M1, MT) generierte Prognosewerte in numerischer Form (5.3num) einlesbar sind,• dass die Testvorrichtung (1.0) Simulatoren (1.5, 1.6) für die in numerischer Form eingelesenen Betriebswerte (5.3num) umfasst,• und die Testvorrichtung (1.0) Schnittstellen zum RTTR-System (3.7) zur Ausgabe von von den Simulatoren (1.5, 1.6) erzeugten Simulationswerten (sMT, sM1) umfasst.Test device for a load monitoring and forecasting system that can be connected to an electrical system (2.2) - hereinafter referred to as the RTTR system (3.7), the load monitoring and forecasting system comprising a fiber-optic temperature measurement sensor system (2.0), and in the RTTR system (3.7) According to a thermal system model (5.1) assigned to the system (5.1), a forecast program executing rating processes is implemented, and forecast values can be generated in the rating processes from operating values (M1, MT) of the electrical system, characterized in that • the test device (1.0) has a data communication data interface (1.2) for the RTTR system (3.7), via which the forecast values generated by the RTTR system from operating values (M1, MT) can be read in numerical form (5.3num), • that the test device (1.0) simulators (1.5, 1.6 ) for the operating values (5.3num) read in numerically, • and the test device (1.0) interfaces to the RTTR System (3.7) for the output of simulation values (sMT, sM1) generated by the simulators (1.5, 1.6).
Description
Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung und ein Funktionsprüfverfahren für ein elektrisches Lastüberwachungs- und Prognosesystem. Der Begriff ,Lastüberwachungs- und Prognosesystem‘ wird im Folgenden durchgehend mit der Kurzform RTTR-System bezeichnet.The invention relates to a test device and a functional test method for an electrical load monitoring and forecasting system. The term "load monitoring and forecasting system" is referred to throughout in the following with the short form RTTR system.
RTTR-Systeme sind dem Fachmann bekannt. Ihr Einsatz dient dem Monitoring der elektrischen Strombelastbarkeit und der Lastoptimierung. Mit der englischen Bezeichnung ,real time thermal rating‘ wird ein System verstanden, mit dem Lastüberwachung und Prognose an einer elektrischen Energietrasse (Freileitung, Kabeltrasse) vornehmbar ist. Bestandteil von RTTR-Systemen ist eine, dem Fachmann ebenfalls bekannte faseroptische Temperatursensorik.RTTR systems are known to the person skilled in the art. Their use is used to monitor the electrical current carrying capacity and load optimization. The English term, real time thermal rating 'means a system with which load monitoring and forecasting can be carried out on an electrical energy route (overhead line, cable route). Part of RTTR systems is a fiber optic temperature sensor system, which is also known to the person skilled in the art.
RTTR-Systeme werden von verschiedenen Unternehmen benutzt und angeboten; zum Beispiel unter der Bezeichnung VALCAP von nkt cables GmbH, Köln (siehe auch Fachaufsatz in Energiewirtschaft, 2008, Jg 107, S. 80-83 in Heft 25/26), CYMCAP von Cooper Power Systems (Kanada); RTTR Calculation Engine von LIOS GmbH, Köln; Monitoring System von OSSCAD GmbH & Co. KG (siehe ONLINE AMPACITY DETERMINATION OF A 220-KV CABLE USING AN OPTICAL FIBRE BASED MONITORING SYSTEM, Jicable‘11, 19 - 23 June 2011 - Versailles). Aus der Patentliteratur seien noch ergänzend genannt:
Die elektrische Anlage wird gemäß den thermischen Kenngrößen des Energieleiters und den thermischen Eigenschaften der Leitertrasse (Wärmeleitwerte und Temperaturen) als thermisches Modell (auch als RTTR-Modell bezeichnet) nachgebildet. In dem Modell sind die Kenngrößen in einem thermischen Ersatzschaltbild nachgebildet. Das thermische Modell ist Grundlage für den Einsatz eines RTTR-Systems, wobei der stationäre und der dynamische Betrieb der Anlage berechnet wird.The electrical system is simulated as a thermal model (also referred to as an RTTR model) in accordance with the thermal parameters of the energy conductor and the thermal properties of the conductor route (thermal conductivity values and temperatures). The parameters are modeled in a thermal equivalent circuit diagram in the model. The thermal model is the basis for the use of an RTTR system, whereby the stationary and dynamic operation of the system is calculated.
In dem RTTR-System ist gemäß dem Modell ein Ratingsvorgänge ausführendes Prognoseprogramm implementiert. In den Ratingvorgängen sind aus Betriebswerten der elektrischen Anlage (vornehmlich Messwerte Ströme und Messwerte Temperaturen) Prognosewerte generierbar.In accordance with the model, a forecast program executing ratings processes is implemented in the RTTR system. In the rating processes, forecast values can be generated from the operating values of the electrical system (primarily measured values for currents and measured values for temperatures).
Das Prognoseprogramm liefert weiterhin Prognosewerte, mit denen das dynamische Lastverhalten bezüglich Leitertemperatur und Strombelastung optimiert werden kann. Die Startwerte des Ersatzschaltbildes können anhand der Normen IEC 60287 und IEC 60853 vorgegeben werden. Gemäß den Normen wird bei der Berechnung des Leiterstromes für den stationären Betrieb das thermische Langzeitverhalten der elektrischen Anlage berücksichtigt. Bei der Berechnung des Leiterstromes für den dynamischen Anlagenbetrieb (Leitertemperatur bei Überlast und Dauer der Überlast) wird das thermische Kurzzeitverhalten betrachtet unter Berücksichtigung des momentanen, thermischen Zustands (Hot-Spot) der Anlage gemäß des aktuellen Leiterstromes (Anlagenstromes).The forecast program continues to provide forecast values with which the dynamic load behavior with regard to conductor temperature and current load can be optimized. The start values of the equivalent circuit diagram can be specified using the standards IEC 60287 and IEC 60853. According to the standards, the thermal long-term behavior of the electrical system is taken into account when calculating the conductor current for stationary operation. When calculating the conductor current for dynamic system operation (conductor temperature in the event of overload and duration of the overload), the short-term thermal behavior is considered, taking into account the current thermal state (hot spot) of the system in accordance with the current conductor current (system current).
Wie bekannt umfasst ein RTTR-System mindestens einen Computer, mindestens das Prognoseprogramm, mindestens eine Temperaturmess-Sensorik (zum Beispiel als DTS-System), ein faseroptische Messkabel, eine Stromerfassung, zugehörige Prozessschnittstellen (Strom- und Temperaturschnittstelle) für das Einlesen von aus Strommess- und Temperaturmessdaten bestehenden Betriebsdaten und ein Kommunikationsmodul zur Prozessleittechnik. Der örtliche Temperaturverlauf entlang des Energieleiters wird mit dem Messkabel erfasst. Eine Aufgabe der Messdatenverarbeitung ist die Ermittlung von örtlich unzulässigen und kritischen Temperaturwerten (Hot-Spots) entlang der Anlagentrasse. Hot-Spots begrenzen die Strombelastbarkeit der Anlage, weil dadurch die Temperaturfestigkeit der Kunststoffisolation überschritten werden kann.As is known, an RTTR system comprises at least one computer, at least the prognosis program, at least one temperature measurement sensor system (for example as a DTS system), a fiber optic measurement cable, a current detection, associated process interfaces (current and temperature interface) for reading in from current measurement - and temperature measurement data existing operating data and a communication module for process control technology. The local temperature curve along the energy conductor is recorded with the measuring cable. One task of the measurement data processing is the determination of locally unacceptable and critical temperature values (hot spots) along the plant route. Hot spots limit the current carrying capacity of the system because the temperature resistance of the plastic insulation can be exceeded.
Die
Gemäß den Strom- und Temperaturmessdaten der Anlage (aktuelle Leitertemperatur, momentaner Leiterstrom) erfolgt im laufenden Betrieb über das anlagenspezifische thermische Modell eine RTTR-Berechnung (im folgenden auch „Ratingvorgang“ genannt). Die im folgenden als stationäre Prognosewerte und dynamische Prognosewerte ermittelten Ergebnisse werden auf einem Monitor angezeigt und/oder per Prozessschnittstelle zur Prozessleittechnik übertragen.According to the current and temperature measurement data of the system (current conductor temperature, current conductor current), an RTTR calculation is carried out during operation using the system-specific thermal model (hereinafter also referred to as the “rating process”). The results determined in the following as stationary forecast values and dynamic forecast values are displayed on a monitor and / or transferred to the process control system via a process interface.
Die maximale in der Anlage gemessene Temperatur in einem Betriebszustand ist der Hot Spot der Anlage. Der prognostizierte Leiterstrom für den stationären Betrieb ist der Strom, der für eine zeitlich unbegrenzte Zeit in die Anlage eingespeist werden darf, ohne dass die maximal zulässige Leitertemperatur überschritten wird. Beispielsweise beträgt bei einer elektrischen Kabelanlage mit VPE-isolierten Kabeln die maximal zulässige Leitertemperatur 90 °C. Der prognostizierte Leiterstrom für den dynamischen Betrieb ist der Strom (Überlaststrom), der für eine kurze Dauer (Überlastdauer) in die Anlage eingespeist werden darf, ohne dass die maximal zulässige Leitertemperatur (Überlasttemperatur) überschritten wird. Die Überlastdauer und die Überlasttemperatur werden im Allgemeinen als feste Zahlenwerte hinterlegt, und bilden so einen Teil des thermischen Anlagenmodells.The maximum temperature measured in the system in one operating state is the hot spot of the system. The predicted conductor current for stationary operation is the current that can be fed into the system for an unlimited period of time without the maximum permissible conductor temperature being exceeded. For example, in an electrical cable system with XLPE-insulated cables, the maximum permissible conductor temperature is 90 ° C. The predicted conductor current for dynamic operation is the current (overload current) that can be fed into the system for a short period (overload period) without the maximum permissible conductor temperature (overload temperature) being exceeded. The overload duration and the overload temperature are generally stored as fixed numerical values, and thus form part of the thermal system model.
Der Ratingvorgang des Prognoseprogramms kann mit Hilfe von Korrekturdaten optimiert werden, die das thermische Langzeitverhalten der Anlage berücksichtigen und oder durch die Einbindung anlagenspezifischer Temperaturreferenzdaten. Für die Ermittlung dieser Korrekturdaten kann z.B. der Belastungsgrad (Verhältnis von maximalem Leiterstrom zu gemitteltem Leiterstrom) der Anlage oder eigenständig ermittelte Korrekturfunktionen des Prognoseprogramms verwendet werden. Zum Beispiel für anlagenspezifische Temperaturreferenzdaten wird die Messung der Umgebungstemperatur im thermisch unbelasteten Erdbodenbereich der Anlage benutzt. The rating process of the forecast program can be optimized with the help of correction data that take into account the long-term thermal behavior of the system and or by integrating system-specific temperature reference data. To determine this correction data, the degree of load (ratio of maximum conductor current to average conductor current) of the system or independently determined correction functions of the forecast program can be used. For example, for plant-specific temperature reference data, the measurement of the ambient temperature in the thermally unstressed soil area of the plant is used.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Testvorrichtung und ein Funktionsprüfverfahren anzugeben, mit denen ein RTTR-System getestet werden kann.It is the object of the invention to provide a test device and a functional test method with which an RTTR system can be tested.
Die Lösung der Aufgabe findet sich in den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs, wobei weitere bevorzugte Merkmale in jeweiligen Unteransprüchen formuliert sind.The solution to the problem can be found in the features of the independent claim, further preferred features being formulated in the respective subclaims.
Wesentliche Merkmale der Testvorrichtung bestehen darin,
- • dass die Testvorrichtung eine Datenkommunikationsdatenschnittstelle zum RTTR-System umfasst, über welche die vom RTTR-System aus Betriebswerten generierten Prognosewerten in numerischer Form einlesbar sind,
- • dass die Testvorrichtung Simulatoren für die in numerischer Form eingelesenen Betriebswerte umfasst,
- • und die Testvorrichtung Schnittstellen zum RTTR-System zur Ausgabe von von den Simulatoren erzeugten Simulationswerten umfasst.
- That the test device comprises a data communication data interface to the RTTR system, via which the forecast values generated by the RTTR system from operating values can be read in numerically,
- That the test device comprises simulators for the operating values read in numerically,
- • and the test device comprises interfaces to the RTTR system for the output of simulation values generated by the simulators.
Weitere Merkmale können wie folgt beansprucht sein, wobei diese Merkmale einzeln oder gemeinsam verwirklicht sein können.Further features can be claimed as follows, wherein these features can be implemented individually or together.
Die Testvorrichtung umfasst eine Einrichtung zur Darstellung von vom RTTR-System aus Betriebswerten generierten ersten Prognosewerten und eine Einrichtung zur Darstellung von aus den zum RTTR-System ausgegebenen Simulationswerten und daraus generierten zweiten Prognosewerten.The test device includes a device for displaying first forecast values generated by the RTTR system from operating values and a device for displaying first simulation values output from the RTTR system and second forecast values generated therefrom.
Die Testvorrichtung umfasst eine Einrichtung zur Darstellung von ersten Prognosewerten, die vom RTTR-System aus Betriebswerten generiert wurden und eine Einrichtung zur Darstellung von Simulationswerten, die zum RTTR-System ausgegebenen werden um daraus die zweiten Prognosewerte zu generieren.The test device comprises a device for displaying first forecast values that were generated by the RTTR system from operating values and a device for displaying simulation values that are output to the RTTR system in order to generate the second forecast values therefrom.
Vorzugsweise ist ein erster Simulator ein Temperatursimulator zur Erzeugung eines Temperatursimulationswerts, und weiterhin vorzugsweise ist ein zweiter Simulator ein Stromsimulator zur Erzeugung eines Stromsimulationswerts. Der Stromsimulator kann softwaremäßig ausgebildet sein, über welchen ein Stromsimulationswert numerisch erzeugbar ist.Preferably, a first simulator is a temperature simulator for generating a temperature simulation value, and further preferably a second simulator is a current simulator for generating a current simulation value. The current simulator can be designed in software, via which a current simulation value can be generated numerically.
Der Wert der aktuellen Stromstärke des Leiterstromes wird im Allgemeinen von der Netzwerktechnik gemessen und per Netzwerkprotokoll direkt dem Computer zugestellt. Alternativ kann die Leiterstromstärke von der Netzwerktechnik auch als abgeleiteter Messwert (z.B. als ein 0 bis 20 mA analoges Stromsignal) zur Verfügung gestellt werden. Die abgeleiteten analogen Strom-Messwerte werden in diesem Fall über eine spezielle Stromschnittstelle vom Computer eingelesen.The value of the current current of the conductor current is generally measured by the network technology and sent directly to the computer using the network protocol. Alternatively, the conductor current can also be provided by the network technology as a derived measured value (e.g. as a 0 to 20 mA analog current signal). In this case, the derived analog current measurement values are read in by the computer via a special current interface.
In der Testvorrichtung kann eine Regeleinrichtung für die Simulatoren vorhanden sein, mit der die zu simulierenden Werte einregelbar sind.A control device for the simulators can be present in the test device, with which the values to be simulated can be adjusted.
In der Testvorrichtung erfolgt eine gesonderte Darstellung, wenn die ersten Prognosewerte und die zweiten Prognosewerte außerhalb eines vorgegebenen Toleranzintervalls liegen.A separate display takes place in the test device if the first forecast values and the second forecast values lie outside a predetermined tolerance interval.
Die Testvorrichtung kann in ein RTTR-System integriert sein.The test device can be integrated in an RTTR system.
Die Testvorrichtung kann somit wie folgt eingerichtet sein:
- • Messdaten und Prognosewerte eines stationären und eines dynamischen Betriebszustandes einer Anlage werden als Referenzdatensätze von der Testvorrichtung eingelesen.
- • Messdaten und Prognosewerte werden in der Testvorrichtung verwendet, um Simulationsdaten für das RTTR-System mit Hilfe von Simulatoren zu generieren.
- • Simulierte Daten (Strom und Hot-spot) werden in das RTTR-System als ,neue Messwerte‘ in numerischer Form eingespeist, wobei das RTTR-System neue Prognosewerte berechnet.
- • Neue auf Simulation beruhende Prognosewerte werden den alten auf Messdaten beruhenden Prognosewerten gegenüber gestellt.
- • Measured data and forecast values of a stationary and a dynamic operating state of a system are read in as reference data sets by the test device.
- • Measurement data and forecast values are used in the test device in order to generate simulation data for the RTTR system with the aid of simulators.
- • Simulated data (electricity and hot spot) are fed into the RTTR system as "new measured values" in numerical form, the RTTR system calculating new forecast values.
- • New forecast values based on simulation are compared with the old forecast values based on measurement data.
Im Folgenden werden bevorzugte Merkmale des vorgelegten Verfahrens formuliert, die einzeln oder gemeinsam - soweit zutreffend - verwirklicht sein können.In the following, preferred features of the method presented are formulated, which can be implemented individually or jointly, if applicable.
Im Verfahren zur Funktionsprüfung im stationären Betrieb der Anlage laufen folgende Schritte ab:
- • gemäß ersten Betriebswerten der elektrischen Anlage werden vom RTTR-System in einem ersten Ratingvorgang erste Prognosewerte generiert,
- • gemäß an die Testvorrichtung in numerischer Form übermittelten Betriebswerten gleicher Größe werden von der Testvorrichtung aus den übermittelten Betriebswerten neue Betriebswerte simuliert und vom RTTR-System eingelesen,
- • vom RTTR-System werden zweite Prognosewerte in einem zweiten Ratingvorgang generiert, wonach die ersten Prognosewerte mit den zweiten Prognosewerte verglichen werden.
- According to the first operating values of the electrical system, the RTTR system generates the first forecast values in a first rating process,
- Operating values of the same size transmitted to the test device in numerical form, the test device simulates new operating values from the transmitted operating values and reads them in from the RTTR system,
- • The RTTR system generates second forecast values in a second rating process, after which the first forecast values are compared with the second forecast values.
Die ersten Betriebswerte liegen in Form von Messdaten als Strommesswert und als Temperaturmesswert vor. Somit wird in der Testvorrichtung aus übermitteltem Strommesswert mittels eines Stromsimulators ein Stromsimulationswert simuliert, und aus übermitteltem Temperaturmesswert wird mittels eines Temperatursimulators ein Temperatursimulationswert simuliert, welche dem RTTR-System in Form von Messwerten übergeben werden.The first operating values are in the form of measurement data as a current measurement value and as a temperature measurement value. Thus, a current simulation value is simulated in the test device from the transmitted current measured value by means of a current simulator, and a temperature simulation value is simulated from the transmitted temperature measured value by means of a temperature simulator, which are transferred to the RTTR system in the form of measured values.
Der Strommesswert und/oder der Temperaturmesswert kann über in Korrekturfunktionen im Prognoseprogramm hinterlegte Korrekturdaten vor dem ersten stationären Ratingvorgang angepasst oder korrigiert werden.The current measurement value and / or the temperature measurement value can be adapted or corrected via correction data stored in correction functions in the forecast program before the first stationary rating process.
Folgende Verfahrensschritte laufen für eine dynamische Funktionsprüfung ab:
- • basierend auf stationären Ratingvorgängen für den stationären Betrieb der elektrischen Anlage sind dynamische Referenzdatensätze in dem RTTR-System hinterlegt, die die Parameter Leitertemperatur bei Überlast; Überlastdauer und zulässigen Überlaststrom umfassen,
- • über Tastaturbefehl werden aus einem abgelegten dynamischen Referenzdatensatz zwei der drei Parameter ausgewählt, wonach das RTTR-System in einem ersten dynamischen Ratingvorgang erste dynamische Prognosewerte generiert,
- • der dynamische Prognosewert und die beiden gewählten Parameter werden im Speicher als erster dynamischer Referenzdatensatz hinterlegt,
- • der dynamische Prognosewert und die beiden gewählten Parameter werden an die Testvorrichtung übermittelt,
- • die Testvorrichtung übermittelt die Werte für den zweiten dynamischen Ratingvorgang an das RTTR System,
- • das RTTR-System generiert in einem zweiten dynamischen Ratingvorgang zweite dynamische Prognosewerte.
- • Based on stationary rating processes for the stationary operation of the electrical system, dynamic reference data sets are stored in the RTTR system, which contain the parameters conductor temperature in the event of an overload; Include overload duration and permissible overload current,
- A keyboard command is used to select two of the three parameters from a stored dynamic reference data set, after which the RTTR system generates the first dynamic forecast values in a first dynamic rating process,
- The dynamic forecast value and the two selected parameters are stored in the memory as the first dynamic reference data record,
- The dynamic forecast value and the two selected parameters are transmitted to the test device,
- The test device transmits the values for the second dynamic rating process to the RTTR system,
- • The RTTR system generates second dynamic forecast values in a second dynamic rating process.
Im Vergleich von ersten Prognosewerten mit zweiten Prognosewerten kann ein Toleranzband angewandt werden, in welchem die Funktionsprüfung als erfolgreich gekennzeichnet wird. In comparing the first forecast values with the second forecast values, a tolerance band can be applied in which the functional test is marked as successful.
Die ersten Prognosewerte und die zweiten Prognosewerte können angezeigt und/oder gespeichert werden.The first forecast values and the second forecast values can be displayed and / or saved.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass die Testvorrichtung in ein RTTR-System integriert sein kann. Der Betrieb des RTTR-Systems und der Einsatz einer Testvorrichtung sind unmittelbar ohne Umbau oder ohne Hardwareeingriff möglich.The advantages of the invention are in particular that the test device can be integrated in an RTTR system. The operation of the RTTR system and the use of a test device are possible immediately without modification or hardware intervention.
Übersicht zu den Figuren und Beschreibungen der FigurenOverview of the figures and descriptions of the figures
Die Erfindung wird in mehreren Figuren dargestellt, wobei die Figuren im Einzelnen zeigen:
-
1 : eine Testvorrichtung (Stand der Technik), -
2 : ein Beispiel für ein RTTR-System, -
3A : funktioneller Ablauf stationäre Funktionsprüfung, -
3B : funktioneller Ablauf dynamische Funktionsprüfung und -
4 : Ablauf der Funktionsprüfung als Flussdiagramm.
-
1 : a test device (prior art), -
2 : an example of an RTTR system, -
3A : functional sequence of a stationary functional test, -
3B : functional sequence dynamic function test and -
4 : Sequence of the functional test as a flow chart.
In
Das Ende des Messkabels
Für den Fall, dass die Leiterstromstärke von der Netzwerktechnik als analoge Messwerte
Für die Erzeugung der Temperatursimulationsdaten wird der Temperatursimulator (
Ablauf der Verfahrensschritte im Einzelnen:
- • Messung des örtlich verteilten Temperaturverlaufs in der Zone des Messkabels
2.1 und in der Zone der Temperaturreferenzfaser1.8 der Testvorrichtung; - • Übertragung der örtlichen verteilten Temperaturmessdaten von Temperaturmess-Sensorik
2.0 zum RTTR-System3.7 ; - • Kennzeichnung des örtlichen und zeitlichen Temperaturverlaufs der Temperaturreferenzfaser
1.8 mit der Visualisierungssoftware (Zonendarstellung) des RTTR-Systems; - • Herstellung von ersten stationären Prognosewerten (berechnete Leitertemperatur, stationärer Leiterstrom bei 90 °C Leitertemperatur) für den stationären Betrieb der Anlage;
- • Herstellung von ersten dynamischen Prognosewerten (Leitertemperatur bei Überlast, oder Überlastdauer und/oder dynamischer Leiterstrom) für den dynamischen Betrieb der Anlage;
- • Anmeldung der Testvorrichtung per Kommunikationssoftware
1.2 bei der Prozessleittechnik4.0 und/oder am Computer3.0 und Freigabe durch die Prozessleittechnik; - • Erzeugung eines Referenzdatensatzes und Übertragung des Referenzdatensatzes in numerischer Form auf die Testvorrichtung;
- • Simulierung der Temperaturdaten mit Hilfe eines als Heiz-Kühl-Element ausgebildeten Temperatursimulators (Temperaturstellglied
1.5 ); - • Simulierung der Stromdaten mit Hilfe eines Stromsimulators
1.6 ; - • Übertragung der simulierten Daten zum RTTR-System
3.7 als neue Messwerte;
- • Herstellung von zweiten Prognosewerten aus den von der Testvorrichtung empfangenen Werten und Vergleich mit ersten Prognosewerten;
- • Speicherung und Protokollierung des Vergleiches und/oder Übertragung zur Leittechnik;
- • Darstellung des Vergleichs;
- • Meldung per Netzwerktechnik an die Prozessleittechnik.
- • Measurement of the locally distributed temperature profile in the zone of the measuring cable
2.1 and in the zone of the temperature reference fiber1.8 the test device; - • Transmission of the local distributed temperature measurement data from temperature measurement sensors
2.0 to the RTTR system3.7 ; - • Identification of the local and temporal temperature profile of the temperature reference fiber
1.8 with the visualization software (zone display) of the RTTR system; - • Production of the first stationary forecast values (calculated conductor temperature, stationary conductor current at 90 ° C conductor temperature) for the stationary operation of the system;
- • Production of the first dynamic forecast values (conductor temperature in the event of overload, or overload duration and / or dynamic conductor current) for the dynamic operation of the system;
- • Registration of the test device via communication software
1.2 in process control technology4.0 and / or on the computer3.0 and approval by process control engineering; - • Generation of a reference data set and transmission of the reference data set in numerical form to the test device;
- • Simulation of the temperature data using a temperature simulator designed as a heating / cooling element (temperature control element
1.5 ); - • Simulating the current data using a current simulator
1.6 ; - • Transfer of the simulated data to the RTTR system
3.7 as new measured values;
- Production of second forecast values from the values received by the test device and comparison with first forecast values;
- • Storage and logging of the comparison and / or transfer to the control system;
- • Presentation of the comparison;
- • Message via network technology to the process control system.
Mit Hilfe des über das thermische Modell der Anlage auf die Anlage abgestimmten Prognoseprogramms
Die Stromwerte (
Der generierte Leiterstromwert (
Das thermische Modell
Anhand der Strom- und Temperaturdaten der Anlage (als numerische Vorgabewerte
Beispiel einer Funktionsprüfung im stationären Anlagenbetrieb (
Bei Ablauf der Funktionsprüfung (auch Testbetrieb genannt) wird die Datenkommunikationsschnittstelle
- • stationärer Messwert Strom (M1
= 141 A) - • stationäre Temperatur (Hot-Spot) in der Anlage bei 141 A (MT = 20,0 °C)
- • im ersten Ratingvorgang nach Anlagenmodell berechnete Leitertemperatur, erster Prognosewert Temperatur T'max = 26,1 °C;
- • im ersten Ratingvorgang nach Anlagenmodell berechneter zulässiger Leiterstrom bei anlagenbedingter maximalen Leitertemperatur von 90°C; erster Prognosewert Strom I'max = 487 A.
- • stationary measured value current (M1
= 141 A) - • stationary temperature (hot spot) in the system at 141 A (MT = 20.0 ° C)
- • conductor temperature calculated in the first rating process according to the system model, first forecast value temperature T ' max = 26.1 ° C;
- • In the first rating process, the permissible conductor current calculated according to the system model at a system-related maximum conductor temperature of 90 ° C; first forecast value current I ' max = 487 A.
Die Messwerte stammen aus dem Betrieb der elektrischen Anlage und sind über das DTS-System
Die
Der Benutzer betätigt zum Start der Funktionsprüfung die I/O-Auswahl
Die Testvorrichtung erzeugt gemäß der übermittelten numerischen Daten
Nach Bestätigen der Taste Start werden entsprechend des gewählten Referenzdatensatzes (bzw. der übermittelten numerischen Daten) die Regelparameter geladen [
Die Temperaturregelung zur Erzeugung eines Temperatursimulationswerts gemäß dem stationären Vorgabewert findet innerhalb des Regeltasks
Innerhalb des Kommunikationstask [
Nach erfolgreichen Einregelung der beiden Stellgrößen (
In einem zweiten Ratingvorgang werden danach vom RTTR-System zweite stationäre Prognosewerte
Die Funktionsprüfung hat ein positives Ergebnis, wenn die zweiten Prognosewerte im Rahmen eines vorgegebenen Toleranzbandes ΔT, ΔI mit den ersten Prognosewerten übereinstimmen; also der Wert T"max ± ΔT etwa 26,1 °C beträgt und der Wert I"max ± ΔI etwa 487 A beträgt.The function test has a positive result if the second forecast values match the first forecast values within a predetermined tolerance band ΔT, ΔI; thus the value T " max ± ΔT is approximately 26.1 ° C and the value I" max ± ΔI is approximately 487 A.
Stimmen die Werte T"max und I"max im Rahmen des Toleranzbandes mit den Werten T'max und I'max nicht überein, hat die Funktionsprüfung ein negatives Ergebnis.If the values T " max and I" max within the tolerance band do not match the values T ' max and I' max , the function test has a negative result.
Beispiel einer Funktionsprüfung im dynamischen Anlagenbetrieb (
Das Monitoring einer elektrischen Anlage im dynamischen Betrieb durch ein RTTR-System baut auf dem thermischen Anlagenmodell bei stationärem Anlagenbetrieb auf. Die Funktionsprüfung gemäß Erfindung für einen dynamischen Betrieb schließt an die vorhergehende Funktionsprüfung für den stationären Betrieb an. Nach der Funktionsprüfung für den stationären Fall kann der Anwender durch Aufruf des Testprogramms eine dynamische Funktionsprüfung auslösen.The monitoring of an electrical system in dynamic operation by an RTTR system is based on the thermal system model with stationary system operation. The functional test according to the invention for dynamic operation follows the previous functional test for stationary operation. After the functional test for the stationary case, the user can trigger a dynamic functional test by calling the test program.
Das dynamische Rating des kurzfristigen Überlastbetriebs einer Anlage ist ein numerisches Ratingverfahren. Da die Berechnung auf den Prognosewerten des stationären Betriebs der Anlage basiert, werden nur numerische Daten im ersten dynamischen Ratingvorgang erzeugt, gespeichert und für den zweiten dynamischen Ratingvorgang wieder zur Verfügung gestellt. Der dynamische Ratingvorgang findet auf dem Computer statt. Im Gegensatz zur stationären Funktionsprüfung simuliert die Testvorrichtung keine Messdaten.The dynamic rating of a plant's short-term overload operation is a numerical rating procedure. Since the calculation is based on the forecast values of the stationary operation of the system, only numerical data are generated in the first dynamic rating process, saved and made available again for the second dynamic rating process. The dynamic rating process takes place on the computer. In contrast to the stationary function test, the test device does not simulate measurement data.
Im dynamischen Betrieb der Anlage sind drei Parameter von Bedeutung: Überlastdauer, Überlasttemperatur und Überlaststrom. Der Benutzer kann bei der Berechnung der dynamischen Prognosewerte zwei der drei Parameter (dynamische Vorgabewerte
Nach diesem Beispiel generiert das RTTR-System
Anzeige und Meldung des generierten dritten Parametern erfolgen wiederum mittels Display
Anschließend erfolgt die Funktionsprüfung durch Vergleich des Werts (
Berücksichtigung eines FehlertoleranzbandesConsideration of a fault tolerance band
Die als Istwerte in der Testvorrichtung erzeugten Temperatursimulations- und Stromsimulationswerte besitzen eine gewisse Unschärfe (Signalschwankungen) gegenüber den Vorgabewerten. D.h. das RTTR-System erhält die simulierten Temperatur- und Stromdaten mit einer gewissen Ungenauigkeit und berechnet somit die entsprechenden zweiten Prognosewerte für den stationären und dynamischen Betrieb ebenfalls mit einer gewissen Ungenauigkeit. Unter Berücksichtigung eines Fehlertoleranzbandes (ΔT ΔI) werden die Abweichungen verglichen und bewertet, was in der Ausgabe und Darstellung dann mit „OK“ bzw. „Fehler“ gekennzeichnet wird.The temperature simulation and current simulation values generated as actual values in the test device have a certain degree of uncertainty (signal fluctuations) compared to the default values. That the RTTR system receives the simulated temperature and current data with a certain inaccuracy and thus calculates the corresponding second forecast values for the stationary and dynamic operation also with a certain inaccuracy. Taking into account an error tolerance band (ΔT ΔI), the deviations are compared and evaluated, which is then identified in the output and display with "OK" or "Error".
Im einem Fall könnte vom Computer zwar der Hot-Spot korrekt ausgewiesen sein, der Anlagenstrom könnte jedoch falsch ausgewiesen sein. Der Ratingvorgang für Leitertemperatur und Leiterstrom ist somit falsch. Der Grund könnte ein falscher Skalierungsparameter der Stromschnittstelle sein. In einem anderen Fall könnten die Werte Anlagenstrom und Hot-Spot korrekt sein. Der Ratingvorgang liefert jedoch ein anderes Ergebnis bei der Berechnung der Leitertemperatur und des Leiterstromes, als erwartet. Der Fehler könnte die Berücksichtigung eines anderen, aber für die Anlage nicht zutreffenden thermischen Modells der elektrischen Anlage sein.In one case, the hot spot could be correctly identified by the computer, but the system power could be incorrectly reported. The rating process for conductor temperature and conductor current is therefore incorrect. The reason could be an incorrect scaling parameter of the current interface. In another case, the values plant current and hot spot could be correct. However, the rating process delivers a different result when calculating the conductor temperature and the conductor current than expected. The error could be the consideration of another thermal model of the electrical system, which is not applicable for the system.
Die Testvorrichtung kann derart eingerichtet sein, dass mit ihr eine Funktionsprüfung einer einzigen oder mehrerer elektrischer Anlagen möglich ist. Energiekabel dienen zum Transport (Höchstspannungsebene z.B. 380 kV Spannungsebene) und zur Verteilung (Hochspannungsebene z.B. 110 kV Netz) der elektrischen Energie. Für diese Aufgaben stehen Energiekabeln mit unterschiedlichen Aufbauten und thermischen Eigenschaften zur Verfügung. Die Topologie des Energienetzes entspricht dem eines Maschennetzes. Wenn n Energiekabel thermisch überwacht und die Stromlast optimiert werden sollen, kann das RTTR-System auf n Prognoseprogramme erweitert werden. Für den Einsatz einer gemeinsamen Testvorrichtung für n Anlagen kann die Hardware und Software der Testvorrichtung entsprechend anlagenspezifischer Prognoseprogramme erweitert werden. Falls der Betreiber der Anlage aus Redundanzgründen eine zweite DTS-Temperaturmess-Sensorik verwenden möchte, muss die Testvorrichtung um ein weiteres Temperaturstellglied erweitert werden.The test device can be set up in such a way that a functional test of one or more electrical systems is possible with it. Energy cables are used to transport (maximum voltage level e.g. 380 kV voltage level) and for distribution (high voltage level e.g. 110 kV network) electrical energy. Power cables with different structures and thermal properties are available for these tasks. The topology of the energy network corresponds to that of a mesh network. If n energy cables are to be thermally monitored and the electricity load is to be optimized, the RTTR system can be expanded to include n forecast programs. For the use of a common test device for n plants, the hardware and software of the test device can be expanded in accordance with plant-specific forecast programs. If the operator of the system wants to use a second DTS temperature measurement sensor for reasons of redundancy, the test device must be expanded by a further temperature control element.
Die Erfindung wird zusammenfassend wie folgt beschrieben. Es wird eine Testvorrichtung und ein Funktionsprüfverfahren vorgelegt, mit denen möglich ist, Simulationswerte von Betriebswerten einer elektrischen Anlage so zu generieren, dass ein im Betrieb befindliches RTTR-System gezielt auf seine Funktion im stationären oder dynamischen Betrieb der elektrischen Anlage überprüft werden kann. Die Überprüfung des RTTR-Systems kann (auch) im Rahmen einer Wartung erfolgen.The invention is described in summary as follows. A test device and a functional test method are presented with which it is possible to generate simulation values of operating values of an electrical system in such a way that an RTTR system in operation can be specifically checked for its function in the stationary or dynamic operation of the electrical system. The RTTR system can (also) be checked as part of maintenance.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.01.0
- Testvorrichtung für ein RTTR-SystemTest device for an RTTR system
- 1.11.1
- Mikroprozessor mit Testprogramm (Software)Microprocessor with test program (software)
- 1.21.2
- DatenkommunikationsschnittstelleData communication interface
- 1.31.3
- Datenspeicherdata storage
- 1.41.4
- I/0 Interface (Display, Taster, etc.)I / 0 interface (display, button, etc.)
- 1.51.5
- Temperatursimulator (Heiz-Kühlsystem)Temperature simulator (heating-cooling system)
- 1.61.6
- Stromsimulatorcurrent simulator
- 1.71.7
-
Faseroptische Steckverbindung zum Temperaturstellglied
1.5 und zum Messkabel 2.1Fiber optic connector to the temperature actuator1.5 and the measuring cable 2.1 - 1.81.8
- Temperaturreferenzfaser auf WickelkörperTemperature reference fiber on the package
- 1.91.9
-
Elektrische Schnittstelle (Optional) zum Stromsimulator
1.6 ,zum Strommesswert2.3 und zur Stromschnitte3.1 Electrical interface (optional) to the current simulator1.6 , to the current measured value2.3 and for current cuts3.1 - 2.02.0
- Faseroptische Temperaturmess-Sensorik (zum Beispiel DTS)Fiber optic temperature measurement sensors (e.g. DTS)
- 2.12.1
- Messkabel = faseroptisches TemperaturmesskabelMeasuring cable = fiber optic temperature measuring cable
- 2.22.2
- elektrische Anlage; EnergiekabelanordnungElectrical system; Power cable assembly
- 2.32.3
- StrommesswertCurrent reading
- 3.03.0
- Computer (PC)Computer (PC)
- 3.13.1
- StromschnittstelleCurrent interface
- 3.2 = 1.73.2 = 1.7
- Temperatur-Schnittstelle der Temperaturmess-Sensorik (DTS)Temperature interface of the temperature measurement sensor system (DTS)
- 3.33.3
- Schnittstelle zur ProzessleitstelleInterface to the process control center
- 3.43.4
- Datenverarbeitung und DatensicherungData processing and data backup
- 3.53.5
- Datenkommunikationsschnittstelle zur TestvorrichtungData communication interface to the test device
- 3.63.6
- Monitormonitor
- 3.73.7
- RTTR-SystemRTTR system
- 4.04.0
- Prozessleittechnik process control
- 5.15.1
- thermisches Modell (anlagenspezifisch)thermal model (plant-specific)
- 5.25.2
- Prognoseprogramm (RTTR-Software)Forecast program (RTTR software)
- 5.35.3
- = M1n, MTn stationäre Vorgabewerte (numerisch)= M1n, MTn stationary default values (numerical)
- 5.45.4
- stationärer Referenzdatensatzstationary reference data set
- 5.4', 5.4"5.4 ', 5.4 "
- Prognosewerte für stationären AnlagenbetriebForecast values for stationary plant operation
- 5.5', 5.5"5.5 ', 5.5 "
- dynamische Parameterdynamic parameters
- 5.65.6
- dynamischer Referenzdatensatzdynamic reference data set
- 5.7', 5.7"5.7 ', 5.7 "
- Prognosewerte für dynamischen AnlagenbetriebForecast values for dynamic plant operation
- 5.85.8
- Korrekturdatencorrection data
- 6.16.1
- Laden ReferenzdatensätzeLoad reference records
- 6.26.2
- Endlosschleife mit Menuauswahl und ProgrammstartEndless loop with menu selection and program start
- 6.36.3
- Reglerparameter ladenLoad controller parameters
- 6.46.4
-
Start Kommunikationsmodul
6.10 und Start Reglermodul6.13 für TemperaturregelungStart communication module6.10 and start controller module6.13 for temperature control - 6.56.5
- Ausgabe des simulierten LeiterstromesOutput of the simulated conductor current
- 6.66.6
- Schleife mit Stopp-TasteLoop with stop button
- 6.76.7
- Menüausgabemenu output
- 6.86.8
- Stellstrom ausschaltenSwitch off the control current
- 6.96.9
- Kommunikationsmodul und Reglermodul ausschaltenSwitch off the communication module and controller module
- 6.106.10
- Starten KommunikationsmodulStart communication module
- 6.116.11
- Kommunikationsschnittstelle initialisierenInitialize communication interface
- 6.126.12
-
Endlosschleife mit Datenanforderung an Computer
3.0 , Fehlerabschätzung und BewertungInfinite loop with data request to computer3.0 , Error assessment and evaluation - 6.136.13
- Starten ReglermodulStart the controller module
- 6.146.14
- Endlosschleifeendless loop
- 6.156.15
- Isttemperatur bestimmenDetermine actual temperature
- 6.166.16
- Regelalgorithmuscontrol algorithm
- 6.176.17
- Erzeugung der Stellgröße für LeiterstromGeneration of the manipulated variable for conductor current
- M1M1
- Messwert LeiterstromMeasured value conductor current
- MTMT
- Messwert hot spotReading hot spot
- M1n,M1n
-
MTn numerische Vorgabewerte
5.3 MTn numerical default values5.3 - sM1sM1
- simulierter Messwert Leiterstromsimulated measured value conductor current
- sMTSMT
- simulierter Messwert Temperatursimulated measured value temperature
- R1R1
- erster stationärer Ratingvorgangfirst stationary rating process
- R2R2
- zweiter stationärer Ratingvorgangsecond stationary rating process
- dR1dR1
- erster dynamischer Ratingvorgangfirst dynamic rating process
- dR2dR2
- zweiter dynamischer Ratingvorgangsecond dynamic rating process
- I'max I ' max
- erster stationäre Prognosewert Leiterstromfirst stationary forecast value conductor current
- I"max I " max
- zweiter stationäre Prognosewert Leiterstromsecond stationary forecast value conductor current
- T'max T ' max
- erster stationäre Prognosewert Leitertemperaturfirst stationary forecast value conductor temperature
- T"max T " max
- zweiter stationäre Prognosewert Leitertemperatursecond stationary forecast value conductor temperature
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013003073.0A DE102013003073B4 (en) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | Test device and test method for load monitoring and forecasting system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013003073.0A DE102013003073B4 (en) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | Test device and test method for load monitoring and forecasting system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013003073A1 DE102013003073A1 (en) | 2014-08-28 |
DE102013003073B4 true DE102013003073B4 (en) | 2019-12-24 |
Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE102013003073B4 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5933355A (en) | 1995-05-04 | 1999-08-03 | Deb; Anjan Kumar | Object oriented expert power line ampacity system |
EP0862258B1 (en) | 1997-02-26 | 2007-12-19 | Prysmian Cavi e Sistemi Energia S.r.l. | Method and system for transporting electric power in a link |
-
2013
- 2013-02-22 DE DE102013003073.0A patent/DE102013003073B4/en active Active
Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (3)
Title |
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GLOMBITZA, U. [u.a.]: Online Ampacity Determination of a 220kV Cable Using an Optical Fibre Based Monitoring System. Jicable 2011, 19-23 June 2011, Versailles -France http://osscad.eu/kabelmonitoring/downloads/veroffentlichungen [abgerufen am 23.01.2014] * |
RTTR Testgerät. 15. Januar 2013, OSSCAD GmbH – Pressemitteilung. http://osscad.eu/rttr-testgerat [abgerufen am 23.01.2014] * |
RTTR-Kabelmonitoring. August 2012, OSSCAD GmbH – Firmenschrift. http://osscad.eu/kabelmonitoring/downloads/broschuren [abgerufen am 23.01.2014] * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013003073A1 (en) | 2014-08-28 |
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