DE102020210797A1 - Verfahren zur Zustandsbestimmung eines Betriebsmittels und Betriebsmittel - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsbestimmung eines Betriebsmittels (2, 4, 6, 8, 10) eines elektrischen Netzes (12), wobei- eine Messung der Stromstärke I eines, durch das Betriebsmittel (2, 4, 6, 8, 10) fließenden, elektrischen Stroms vorgenommen wird und wobei- eine Temperaturmessung an einer vom Stromfluss thermisch beeinflussten Komponente (14, 16, 26) durchgeführt wird und- der zeitliche Verlauf des Stroms (Im(t)) und der zeitliche Verlauf der Temperatur (Tm(t)) in einen Strom-Temperatur-Verlauf (I-T(t)m) zusammengeführt werden und mit einem Referenzverlauf (I-T(t)R) des Stroms (IR(t)) und der Temperatur (TR(t)) eines Betriebsmittels mit bekannten Zustands bezüglich festgelegter Verlaufskriterien verglichen werden.

Description

  • Die Zuverlässigkeit von elektrischen Netzen, hier sind sowohl öffentliche Versorgungsnetze, Übertragungsnetze und Verteilnetze, aber auch industrielle Netze in Betrieben zu verstehen, ist durch eine zuverlässige Funktionsweise der Komponenten, also der sogenannten Betriebsmittel, gegeben. Ein ungeplanter Ausfall eines Betriebsmittels führt nicht nur zu technischen Problemen, sondern verursacht sehr hohe Kosten und wirtschaftliche Verluste, die zu Schadenersatzforderungen, Produktionsunterbrechungen und Vertragsstrafen führen können. Um diesem zuvor zu kommen, werden die Komponenten z. B. in vorgegebenen Zeitintervallen ausgetauscht. Es hat sich gezeigt, dass diese Vorgehensweise noch wirtschaftlich optimierbar ist, da die präventiv und in bestimmten Intervallen ausgetauschten Betriebsmittel teilweise noch für weitere Einsatzzeiten funktionsfähig wären. Deswegen ist man bestrebt, ein zustandsorientiertes Assetmanagement durchzuführen, um diese vorzeitigen Austausche von Betriebsmitteln zu flexibilisieren und wirtschaftlich zu optimieren.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Zustandsbestimmung eines Betriebsmittels sowie ein Betriebsmittel als solches bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik eine zuverlässige Vorhersage des Zustandes des Betriebsmittels ermöglicht und einen vorzeitigen, verfrühten Austausch des Betriebsmittels verhindert bzw. die Betriebszeit verlängert.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren zur Zustandsbestimmung eines Betriebsmittels mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie einem Betriebsmittel nach Anspruch 7 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 6.
  • Das Verfahren zur Zustandsbestimmung eines Betriebsmittels eines elektrischen Netzes nach Anspruch 1 setzt sich aus folgenden Verfahrensschritten zusammen:
    • Zunächst erfolgt eine Messung der Stromstärke I eines durch das Betriebsmittel fließenden elektrischen Stroms, im Weiteren folgt eine Temperaturmessung an einer vom Stromfluss thermisch beeinflussten Komponente des Betriebsmittels, worauf anschließend der zeitliche Verlauf des Stroms und der zeitliche Verlauf der Temperatur in einem Strom-Temperatur-Verlauf zusammengeführt wird und mit einem Referenzverlauf des Stromes und der Temperatur eines Betriebsmittels in einem bekannten Zustand bezüglich festgelegter Verlaufskriterien verglichen wird.
  • Das beschriebene Verfahren weist den Vorteil auf, dass lediglich zwei Messgrößen in ihrem zeitlichen Verlauf am Betriebsmittel aufgenommen werden müssen und diese in bestimmte Korrelation gesetzt werden. Dabei wird zunutze gemacht, dass sehr viele Betriebsmittel zumindest eine Strommessvorrichtung aufweisen und häufig bereits eine Temperaturmessvorrichtung an bestimmten Komponenten vorhanden ist. Ferner kann durch wenigen Aufwand in bestehende Betriebsmittel eine Temperaturmessvorrichtung nachgerüstet werden. Somit werden Messgrößen herangezogen, die auch bei Bestandsbetriebsmitteln mit geringem Aufwand bestimmbar sind und die durch festgelegte Verlaufskriterien dieser Messgrößen als Funktion der Zeit mit den Verläufen von Betriebsmitteln verglichen werden können, deren Verlauf dieser Größen bei neuwertigen Betriebsmitteln bekannt ist. Bei auffälligen Veränderungen dieser Verlaufskriterien kann auf bestimmte Fehler bzw. Alterungserscheinungen geschlossen werden.
  • Unter elektrischen Netzen, sind hier sowohl öffentliche Versorgungsnetze, Übertragungsnetze und Verteilnetze, aber auch industrielle Netze in Betrieben zu verstehen. Als Betriebsmittel sind grundsätzlich alle Komponenten des elektrischen Netzes zu verstehen, bei denen es zu einer Materialerwärmung durch den Stromfluss kommen kann, dazu gehören insbesondere Transformatoren und Schalter, auch Halbleiterschalter, in industriellen Netzen werden auch Elektromotoren und Halbleiterbauelemente wie Umrichter als Betriebsmittel bezeichnet. Unter Referenzverlauf wird dabei ein zeitlicher Strom-Temperatur-Verlauf eines Betriebsmittels mit einem bekannten Zustand, bevorzugt in einem neuwertigen Zustand verstanden. Grundsätzlich kann der Referenzverlauf auch von einem fehlerhaften Betriebsmittel stammen, was dazu dienen kann, einen bekannten Fehler in einem im Betrieb befindlichen Betriebsmittel zu detektieren. Der Referenzverlauf weist dabei bevorzugt einen Strom-Zeitverlauf auf, der dem betrachteten Strom Zeitverlauf ähnlich ist oder auf den zurückrechenbar ist.
  • Ein vorteilhaftes und leicht zu bestimmendes Verlaufskriterium besteht darin, den zeitlichen Abstand zwischen einer Stromstärkenänderung und einer darauf folgenden Temperaturänderung zu betrachten. Wenn sich die durch das Betriebsmittel verlaufende Stromstärke ändert, also beispielsweise größer wird, so ist das auch in der Regel mit einer zeitversetzten Temperaturänderung einhergehend. Wenn beispielsweise der Temperaturanstieg nach dem Anstieg der Stromstärke schneller erfolgt als bei einem neuwertigen Betriebsmittel, das durch den Referenzverlauf repräsentiert wird, so deutet dies ggf. auf eine Veränderung im Zustand des Betriebsmittels hin, die beispielsweise durch eine Wartungsmaßnahme überprüft werden kann.
  • Ein weiteres Verlaufskriterium besteht im Verhältnis des Gradienten der Stromänderung zum Gradienten der Temperaturänderung. Das bedeutet, dass nicht nur die Verzögerung des Temperaturanstieges Hinweise auf den Zustand des Betriebsmittels liefert, sondern auch der Gradient, also die Steigerung der Kurve, mit der die Temperatur nach einer Stromänderung ansteigt. Diese kann bevorzugt auch wiederum im Verhältnis zum Gradienten der Stromänderung betrachtet werden.
  • Ein weiteres zweckmäßiges Verlaufskriterium ist die Betrachtung eines Extremums eines Temperaturwertes, also eines maximalen bzw. minimalen Temperaturwertes, der sich bei einer Stromstärkenerhöhung bzw. Stromstärkenerniedrigung, bezogen auf einen absoluten Stromwert, einstellt.
  • Somit sind bisher drei mögliche Betrachtungsweisen für Verlaufskriterien genannt. Zum einen die Verzögerung der Temperaturänderung zur Stromänderung, die Steigerung der Temperaturänderung und die erreichte Extremtemperatur, sowohl im Minimum als auch im Maximum bei fallender oder steigender Stromstärke. Zudem ist es noch zweckmäßig, beispielsweise als Verlaufskriterium die Dauer heranzuziehen, die benötigt wird, damit, ausgehend von einer spontanen Stromstärkenänderung, das Extremum des Temperaturwertes erreicht wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass mittels einer Mehrzahl von Temperatursensoren eine, zumindest teilweise, räumliche, zeitlich variable Temperaturabbildung des Betriebsmittels erstellt wird, die Teil des Strom-Temperatur-Verlaufes ist. Diese Maßnahme beinhaltet, dass durch mehrere Temperatursensoren an verschiedenen, insbesondere kritischen Positionen des Betriebsmittels, an denen Temperaturhotspots zu erwarten sind, Messungen vorgenommen werden. Hieraus kann eine topografische Temperaturabbildung im Betriebsmittel vorgenommen werden, die in verschiedenen Ausgestaltungsformen Teil des Strom-Temperatur-Verlaufes werden kann. So können beispielsweise verschiedene Strom-Temperatur-Verläufe, die den Strom-Temperatur-Verlauf jedes einzelnen Sensors widerspiegeln, angegeben werden. Andererseits ist es auch möglich, durch Extrapolationsrechnungen eine dreidimensionale Darstellung des Strom-Temperatur-Verlaufes wiederzugeben. Mit diesem Verfahrensschritt ist es besonders gut möglich, frühzeitig Anomalien beim Temperatur-verlauf festzustellen und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten.
  • Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist ein Betriebsmittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 - 6. Dieses Betriebsmittel weist die bereits im Verfahren beschriebenen Vorteile auf. Dabei ist das Betriebsmittel in ganz vorteilhafter Ausgestaltungsform ein Transformator. Insbesondere in Öl-temperierten Transformatoren bzw. Öl- und Papier-temperierten Transformatoren ist die Messung des Temperaturverlaufes, insbesondere an einem Ölbehälter des Transformators bzw. in einem Ölbehälter des Transformators, zweckmäßig. Dabei handelt es sich weiterhin in einer vorteilhaften Ausgestaltungsform um einen Mittelspannungstransformator.
  • Des Weiteren ist die Ausgestaltung des Betriebsmittels in Form einer Schaltanlage, beispielsweise in Form eines Leistungsschalters oder eines Trennschalters, zweckmäßig. Auch hier ist die Anwendung des beschriebenen Verfahrens ganz besonders in Mittelspannungsschaltanlagen sowie in Mittelspannungsnetzen sowie in Niederspannungsnetzen zweckmäßig.
  • Insbesondere bei Schaltanlagen ist die Betrachtung der Temperatur von Schaltkontakten besonders interessant, da diese von Stromstärkenänderungen am stärksten in Form von Temperaturänderungen betroffen sind. Da Schaltkontakte nur mit hohem technischem Aufwand mit direkten Temperatursensoren versehen werden können, ist es an dieser Stelle zweckmäßig, indirekte Temperatursensoren, wie beispielsweise Infrarotmesssensoren zur Bestimmung der Temperatur der Schaltkontakte zu verwenden.
  • Als Betriebsmittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist auch eine sogenannte Durchführungsvorrichtung zweckmäßig, wobei die Durchführungsvorrichtung zur Durchführung von elektrisch isolierten Leitungen in ein weiteres Betriebsmittel fungiert. So sind z. B. die Kabeldurchführungen in einen Transformator oder in eine Schaltanlage solche Durchführungsvorrichtungen, die als Betriebsmittel betrachtet werden.
  • Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand von den folgenden Figuren näher erläutert. Dabei handelt es sich um rein schematische Ausgestaltungsformen, die keine Einschränkung des Schutzbereiches darstellen.
  • Merkmale mit derselben Bezeichnung, aber mit unterschiedlichen Ausgestaltungsformen werden mit demselben Bezugszeichen, jedoch einem zusätzlichen Strich versehen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische, dreidimensionale Darstellung eines Teilbereiches eines Versorgungsnetzes mit einer Trafostation zu einem Netz mit niedriger Spannungsebene;
    • 2 eine rein schematische Darstellung eines Querschnittes durch einen Transformator;
    • 3 eine sehr schematische Darstellung durch eine elektrische Schaltanlage;
    • 4 einen typischen Strom-Temperatur-Verlauf eines Betriebsmittels im Vergleich zu einem Referenzstrom-Temperatur-Verlauf.
  • In 1 ist schematisch ein elektrisches Netz 12 dargestellt, wobei hier der Bereich einer Umspannstation gezeigt ist. In diesem repräsentativ gewählten Teilbereich des elektrischen Netzes 12 ist eine Mehrzahl verschiedener Betriebsmittel 2 angebracht, die mit den noch zu beschreibenden Verfahren bezüglich ihres Zustandes überwacht werden. Betriebsmittel 2 sind dabei u. a. Transformatoren 4 sowie Schaltanlagen 6. In diesem Beispiel sind die Schaltanlagen 6 in Form von Leistungsschaltern 8 sowie in Form von Trennschaltern 10 dargestellt. Ferner weist das elektrische Netz 12 in diesem Bereich Messwandler 22 sowie Überspannungsableiter 20 auf, die ebenfalls als Betriebsmittel bezeichnet werden.
  • Der elektrische Strom wird in den in 1 gezeigten Bereich des elektrischen Netzes 12 von einem Mittelspannungsbereich auf einen Niederspannungsbereich heruntertransformiert. Hierzu sind, wie beschrieben, Trenn- und Leistungsschalter 10, 8 sowie insbesondere ein Transformator 4 vorgesehen. In einem Schalthaus 24 wird anschließend der heruntertransformierte Strom in ein lokales Ortsnetz eingespeist. Grundsätzlich kann das beschriebene Verfahren für Hochspannungs-, Mittelspannungs- oder Niederspannungsnetze aber auch für Netze in Industrieanlagen und Betrieben angewendet werden.
  • Ein Betriebsmittel 2, das besonders zur Zuverlässigkeitsbestimmung mittels des noch zu beschreibenden Verfahrens geeignet ist, ist ein Transformator 4. Dieser ist schematisch in 2 in seinem Querschnitt dargestellt. Hierzu sind zwei Spulen 30 vorgesehen, die in einem Ölbehälter, der als thermisch beeinflusste Komponente des Transformators 4 anzusehen ist, angeordnet sind. In 2 sind schematisch acht Sensoren 18 bzw. 18' zur Temperaturmessung eingezeichnet. Die Temperaturmessung erfolgt an unterschiedlichen Stellen am Ölbehälter 14. Grundsätzlich können auch Sensoren 18 an Durchführungsvorrichtungen 26 angeordnet sein, die zur Durchführung von Stromleitungen 32 ins Innere des Transformators 4 dienen. Dabei sind die Durchführungsvorrichtungen 26 auch als Betriebsmittel 2 anzusehen.
  • Durch die Anordnung einer Mehrzahl von Temperatursensoren 18, 18' ist es möglich, entlang des Transformators 4 ein topografisches Temperaturprofil und dieses auch im Verlauf der Zeit darzustellen. So können an hoch belasteten Stellen thermische Hotspots frühzeitig erkannt werden. Auf der anderen Seite ist es möglich, einen Strom-Temperatur-Verlauf, wie er noch bezüglich der 4 näher erläutert werden wird, als Mittel über mehrere Temperatursensoren oder in Form einer Vielzahl von Stromtemperaturverläufen für jeden einzelnen Temperatursensor 18, 18' darzustellen.
  • In 3 ist ein weiteres Betriebsmittel 2 in Form einer Schaltanlage 6 in sehr schematisierter Form dargestellt. Hierbei kann es sich sowohl um einen Leistungsschalter 8 als auch um einen Trennschalter 10 handeln.
  • Im Gegensatz zu dem in 2 beschriebenen Transformator 4 weist die Schaltanlage 6 in 3 kein Ölbad 14 auf. Hier ist eine zweckmäßige Temperaturmessung mittels Temperatursensor 18, 18' an bzw. in einer Schaltkammer 16, die als thermisch beeinflusste Komponente in diesem Betriebsmittel 2 anzusehen ist, angeordnet. In der Schaltkammer 16 sind zudem zwei Kontakte 28 angeordnet, die bei einem Stromfluss bzw. bei einem Trennvorgang und somit bei einer Veränderung des Stromflusses durch die elektrischen Leitungen 32 eine Temperaturveränderung erfahren. Anders als bei dem Ölbehälter 14 am Transformator 4 kann es bei einer Schaltanlage 6 gemäß 3 zweckmäßig sein, die Temperaturmesssensoren 18 bzw. 18' in Form einer indirekten Messvorrichtung, beispielsweise in Form eines Infrarotmessgerätes, auszugestalten.
  • In 1 sind verschiedene Beispiele für mögliche Betriebsmittel 2 in einem elektrischen Netz gegeben. In den 2 und 3 werden typische Betriebsmittel 2 mit daran angeordneten Temperaturmesssensoren 18 beschrieben. Ferner wird in der Praxis an den vielen Betriebsmitteln standardmäßig eine Messung des anliegenden elektrischen Stroms vorgenommen. Dies ist in den 2 und 3 schematisch durch das große I an den elektrischen Leitungen 32 angedeutet. Mit den erhaltenen Messwerten Strom und Temperatur kann ein Strom-Temperatur-Verlauf über der Zeit dargestellt werden.
  • Ein derartiger Strom-Temperatur-Verlauf ist in 4 im oberen Diagramm dargestellt. Die im oberen Diagramm dargestellten Größen sind mit einem m indiziert. Das kleine m steht für aktuelle Messwerte. Im Gegensatz dazu ist ein unteres Diagramm in 4 dargestellt, in dem ebenfalls ein Strom-Temperatur-Verlauf abgebildet ist, der mit einem R indiziert ist. Das R steht für einen Referenzwert bzw. handelt es sich bei dem Verlauf in der unteren Grafik um einen Strom-Temperaturreferenzverlauf. Dieser Referenzverlauf stammt von einem hier nicht dargestellten Betriebsmittel mit einem bekannten Zustand. Dabei ist der bekannte Zustand in der Regel der Zustand eines neu installierten, baugleichen Betriebsmittels. Es soll also erwartet werden, dass bei Stromänderungsverläufen, die analog dem Referenzverlauf ausgestaltet sind (wie dies in den beiden Diagrammen der 4 der Fall ist), in einem zu beobachtenden Betriebsmittel 2, die Stromverläufe einen vergleichbaren Temperaturverlauf nach sich ziehen. Sollte der Temperaturverlauf Tm(t) signifikant von dem Temperaturverlauf TR(t) abweichen, und diese Abweichung vergrößert sich im Laufe des Betriebs, so kann dies auf Alterungserscheinungen oder auf Defekte im Betriebsmittel 2 zum Zeitpunkt der aufgenommenen Messung hindeuten.
  • Hierzu können verschiedene Verlaufskriterien des Temperaturverlaufes im Verhältnis zum Stromverlauf betrachtet werden. Diese werden jeweils im Vergleich zu den entsprechenden Verlaufskriterien der Referenzkurve betrachtet. Das erste Verlaufskriterium ist dabei der zeitliche Abstand zwischen einer Stromstärkenänderung ΔIm und der darauffolgenden Temperaturänderung ΔTm. In der Grafik nach 4 sind im oberen Diagramm zwei Stromänderungen ΔI1m und ΔI2m betrachtet. Der erste Anstieg der Stromstärke I mit der Bezeichnung ΔI1m erfolgt von einem gleichmäßig verlaufenden Stromwert aus und führt zu einem verzögerten Anstieg des Temperaturwertes. Diese Verzögerung ist auf der Zeitachse des Diagrammes mit dem Wert Δtm1 bezeichnet. Vergleicht man den Wert ΔtR1 im unteren Diagramm der 4, also mit dem Referenzwert, so sieht man, dass in dem betrachteten Betriebsmittel die Temperatur nach einer kürzeren Zeit beginnt anzusteigen, als dies im Referenzverlauf dargelegt ist.
  • Dabei ist anzumerken, dass Erfahrungswerte von Herstellern und Betreibern an real existierenden Betriebsmitteln in Bezug auf neuwertige Betriebsmittel in die Betrachtung mit einfließen. Die hier dargestellten Beispiele sind rein schematisch und dienen lediglich der Veranschaulichung. Was die Veränderungen bestimmter Verlaufskriterien im Einzelnen bedeuten, kann hier nicht dargelegt werden, da dies ausgesprochen anlagenspezifisch ist. Die Ermittlung dieser auch noch im Weiteren beschriebenen Verlaufskriterien und der Vergleich mit dem Referenzwert wird an real existierenden Betriebsmitteln untersucht und der darauf basierende tatsächliche Zustand des Betriebsmittels wird abgeleitet. Derartige vergleichbare I-T-Verläufe werden dann bevorzugt in einer Datenbank 36 abgelegt, die beispielsweise direkt an dem Betriebsmittel angeordnet ist und mit einer entsprechenden Auswertevorrichtung 34 (wie in 2 und 3 schematisch dargestellt) ausgewertet wird. Diese Auswertevorrichtung kann nach dem Ergebnis der Berechnungen im Vergleich des Referenzverlaufes und des gemessenen Verlaufes entsprechende Zustandsmeldungen an ein hier nicht dargestelltes Leitsystem für das Stromnetz 12 weitergeben. Dies ist durch den Pfeil 38 veranschaulicht. Grundsätzlich können die Datenbank 36 und die Auswertevorrichtung 34 auch direkt in einem Cloudspeicher bzw. direkt in der Leitwarte angeordnet sein. Die so ermittelten Zustandsgrößen können im Weiteren beispielsweise in einer weiteren Datenbank abgelegt werden und zu Austauschhinweisen für das entsprechende Betriebsmittel 2 herangezogen werden.
  • Ein weiteres Verlaufskriterium ist neben dem zeitlichen Abstand Δt auch die Steigung ST, die die Temperatur nach einem entsprechenden Anstieg SI des Stromes vollzieht. Auch hier kann das Verhältnis zwischen SI und ST gebildet werden, um ein Maß für den Anstieg der Temperatur im Verhältnis zum Stromanstieg zu bekommen. In 4 sind zwei Temperaturänderungen ST, die jeweils mit dem Index Im bzw. 2m versehen sind, dargestellt. Bei Im steigt die Temperatur infolge eines Stromanstieges an, bei 2m sinkt die Temperatur, die durch den gestrichelten Verlauf der Kurve gekennzeichnet ist, wieder mit einer entsprechenden Steigung ST2m ab. Dies alles erfolgt in einer Zeitspanne, die an der Temperatur-Y-Achse mit ΔT eingezeichnet ist und die analoge Indizes aufweisen. Ferner ist es noch zweckmäßig zu betrachten, auf welche Maximaltemperatur bzw. welche Minimaltemperatur die Temperatur an dem betrachteten Messsensor 18 abfällt bzw. ansteigt. Hierzu sind an der beschriebenen Temperatur-Y-Achse die Werte Tmax, m und Tmin, m eingezeichnet, die die Temperaturextremwerte darstellen.
  • Vergleicht man die Temperaturkurve T(t)m des oberen Diagramms in 4 mit der Temperaturkurve TR(t) des unteren Diagramms, so kann man verschiedene Abweichungen erkennen. Zum einen ist das Δt (R1 und R2) des Referenzverlaufes größer als das Δt (m1 und m2) des gemessenen Verlaufes im oberen Diagramm. Dies kann, wie bereits dargelegt, auf einen Fehler in dem Betriebsmittel 2 zurückzuführen sein. Im Weiteren steigt die Temperatur nicht nur eher sondern auch steiler als Auswirkung auf die Stromänderung ΔI1m im oberen Diagramm an, als dies im Referenzverlauf beschrieben mit ΔtR1Tmax erfolgt. Außerdem ist die Maximaltemperatur Tmax, die durch diesen Temperaturanstieg erreicht wird, im oberen reell gemessenen Diagramm höher als die Maximaltemperatur TmaxR, die im Referenzverlauf festgehalten ist. Ferner sinkt die Temperatur im gemessenen Verlauf auf einen Tmin-m-Wert ab, der höher liegt als der Tmin-R-Wert im unteren Referenzdiagramm.
  • Dieser veränderte Temperaturverlauf des im oberen Diagramm dargestellten Betriebsmittels hat also verschiedene Änderungen gegenüber dem Referenzverlauf. Die kürzere Zeit bis zum Ansteigen der Temperatur, das steilere Ansteigen der Temperatur nach einer Stromänderung und der höhere Maximalwert können darauf hindeuten, dass ein Fehler an dem betrachteten Betriebsmittel vorliegt. Außerdem sinkt der Wert der Temperatur im oberen Diagramm mit der Steigerung ST2m langsamer wieder ab auf einen Minimalwert Tmin-m, der höher liegt als der Minimalwert im Referenzverlauf, was wiederum darauf schließen lässt, dass an diesem Betriebsmittel eine entsprechende Fehlfunktion vorliegen könnte. Die so beschriebenen Verlaufskriterien, also der zeitliche Abstand bis zum Temperaturanstieg, der entsprechenden Anstiegsgradienten, die Extremtemperaturen und die Gesamtdauer vom Anstieg des Stromes I bis zum Erreichen der Maximaltemperatur Tmax, der mit Δtm1+mTmax und im Referenzdiagramm mit ΔtR+RTmaX beschrieben ist, sind Größen, die über die bereits beschriebene Auswerteeinheit 34 zu einer Zustandsaussage über das im oberen Diagramm der 4 dargestellte betrachtete Betriebsmittel 2 führen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Betriebsmittel
    4
    Transformator
    6
    Schaltanlage
    8
    Leistungsschalter
    10
    Trennschalter
    12
    elektrisches Netz
    14
    thermisch beeinflusste Komponente, Ölbehälter
    16
    thermisch beeinflusste Komponente, Schaltkammer
    18
    Temperatursensor
    20
    Überspannungsableiter
    22
    Messwandler
    24
    Schalthaus
    26
    Durchführung
    28
    Kontakte
    30
    Spulen
    32
    elektrische Leitungen
    34
    Auswerteeinheit
    36
    Datenbank
    38
    Pfeil
    Im (t)
    Stromverlauf
    Tm (t)
    Temperaturverlauf
    I-Tm (t)
    Strom-Temperaturverlaufsdiagramm
    I-TR (t)
    Referenzwert
    IR (t)
    Referenzwert Stromverlauf
    TR (t)
    Referenzwert Temperaturverlauf
    Δtm
    zeitlicher Abstand
    ΔIm
    Stromstärkenänderung
    ΔTm
    Temperaturänderung
    SIm
    Gradient Stromänderung
    STm
    Gradient Temperaturänderung
    Tmax,m; Tmin,m
    extreme Temperaturwerte
    Δtm+m Tmax
    Dauer bis Tmax,m
    Δtm+m Tmin
    Dauer bis Tmin,m

Claims (14)

  1. Verfahren zur Zustandsbestimmung eines Betriebsmittels (2, 4, 6, 8, 10) eines elektrischen Netzes (12), wobei - eine Messung der Stromstärke I eines, durch das Betriebsmittel (2, 4, 6, 8, 10) fließenden, elektrischen Stroms vorgenommen wird und wobei - eine Temperaturmessung an einer vom Stromfluss thermisch beeinflussten Komponente (14, 16, 26) durchgeführt wird und - der zeitliche Verlauf des Stroms (Im(t)) und der zeitliche Verlauf der Temperatur (Tm(t)) in einen Strom-Temperatur-Verlauf (I-T(t)m) zusammengeführt werden und mit einem Referenzverlauf (I-T(t)R) des Stroms (IR(t)) und der Temperatur (TR(t)) eines Betriebsmittels mit bekannten Zustands bezüglich festgelegter Verlaufskriterien verglichen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlaufskriterium der zeitliche Abstand (Dtm) zwischen einer Stromstärkenänderung (DIm) und einer darauffolgenden Temperaturänderung (DTm) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Verlaufskriterium das Verhältnis des Gradienten (SIm) der Stromänderung zum Gradienten (STm) der Temperaturänderung ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiters Verlaufskriterium das Extremum eines Temperaturwerts (Tmax,m, Tmin,m) ist, der der Stromänderung (DIm) auf einen absoluten Stromwert (Im) folgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Verlaufskriterium die Dauer (Dtm+mTmax, Dtm+mTmin) ist, bis sich das Extremum des Temperaturwertes (Tmax,m, Tmin,m) nach Änderung des Stromwertes (DIm) einstellt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Mehrzahl von Temperatursensoren (18, 18') eine zumindest teilweise räumliche, zeitlich variable Temperaturabbildung des Betriebsmittels (2, 4, 6, 8, 10) erstellt wird, die Teil des Strom-Temperatur-Verlaufs ist.
  7. Betriebsmittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Betriebsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (2) ein Transformator (4) ist.
  9. Betriebsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (2) ein Mittelspannungstransformator (4) ist.
  10. Betriebsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatursensoren (18, 18') an einem Ölbehälter (14) des Transformators angeordnet sind.
  11. Betriebsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (2) eine Schaltanlage (6, 8, 10) ist.
  12. Betriebsmittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel (2) eine Schaltanlage (6, 8, 10) in Form eines Leistungsschalters (8) oder Trennschalters (10) ist.
  13. Betriebsmittel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanlage Schaltkontakte aufweist und die Temperaturmessung an Kontakte indirekt erfolgt.
  14. Betriebsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmittel eine Durchführungsvorrichtung zur elektrisch isolierten Durchführung einer elektrische Leitung ist.
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