DE202018102060U1

DE202018102060U1 - Digitale Überwachungseinheit für einen Transformator

Info

Publication number: DE202018102060U1
Application number: DE202018102060.9U
Authority: DE
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: Hitachi Energy Ltd Ch
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2028-04-17

Abstract

Digitale Überwachungseinheit (10) für einen Transformator (1), insbesondere für einen Leistungstransformator, insbesondere einen ölisolierten Transformator, die Überwachungseinheit umfassend:- Eine Mehrzahl von Dateneingängen (12), eingerichtet, um mit jeweiligen, Betriebsparameter des Transformators (1) ermittelnden Überwachungsmodulen (6), beispielsweise Sensoren, Sensoren mit Intelligenz, Modulen mit Überwachungs- und Steuerfunktion, verbunden zu werden und um von den Überwachungsmodulen Überwachungsmodul-Rohdaten bezüglich der Betriebsparameter zu empfangen;- Eine mit den Dateneingängen verbundene Datenverarbeitungseinheit (14), um die Überwachungsmodul-Rohdaten zu empfangen und weiterzuverarbeiten, um daraus Überwachungsinformationen betreffend den Transformator (1) zu erzeugen; und- Zumindest eine digitale Ausgangsschnittstelle (16) zur Ausgabe der Überwachungsinformationen, wobeidie Datenverarbeitungseinheit (10) eingerichtet ist, um selbsttätig zu ermitteln, welche Typen von Überwachungsmodulen (6) mit den Dateneingängen verbunden sind, und um die zu den verbundenen Typen von Überwachungsmodulen gehörigen Überwachungsmodul-Rohdaten zu den Überwachungsinformationen weiterzuverarbeiten.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Transformatoren, insbesondere der Leistungstransformatoren und betrifft eine digitale Überwachungseinheit für einen solchen Transformator. Weitere Aspekte betreffen ein Überwachungssystem und ein Nachrüstkit mit einer digitalen Überwachungseinheit für einen Transformator, und einen Transformator mit einer digitalen Überwachungseinheit.
Hintergrund der Erfindung
Transformatoren, insbesondere Leistungstransformatoren (englisch „power transformers“) weisen verschiedene Sensoren zur Überwachung der Transformatoren auf. Beispielsweise existieren Temperatursonden zur Erfassung der Öltemperatur, der Wicklungstemperatur, und weiterer für den Betrieb relevanter Daten. Diese Daten können beispielsweise als Analogsignale an eine zentrale Überwachungseinheit übermittelt und dort gesammelt werden. Die Sensoren und die Überwachungseinheit werden in der Regel bei der Herstellung und Inbetriebnahme des Transformators als aufeinander abgestimmte Teile miteinander verschaltet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine flexible Gestaltung und Anpassung der Überwachungsfunktionalitäten zu ermöglichen. Diese Anpassung soll auch nach der Inbetriebnahme mit vertretbarem Aufwand möglich sein.
Vor diesem Hintergrund wird daher eine digitale Überwachungseinheit gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere Details und Ausführungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die digitale Überwachungseinheit für einen Transformator, insbesondere für einen Leistungstransformator („power transformer“), insbesondere einen ölisolierten Transformator, eingerichtet. Die Überwachungseinheit umfasst folgende Elemente: (i) Eine Mehrzahl von Dateneingängen, die eingerichtet sind, um mit jeweiligen Überwachungsmodulen verbunden zu werden, und um von den Überwachungsmodulen Überwachungsmodul-Rohdaten bezüglich der Betriebsparameter zu empfangen. Die Überwachungsmodule sind eingerichtet, um Betriebsparameter des Transformators zu ermitteln. Die Überwachungsmodule sind beispielsweise Sensoren, Sensoren mit Intelligenz, Module mit Überwachungs- und Steuerfunktion, und dergleichen. (ii) Eine mit den Dateneingängen verbundene Datenverarbeitungseinheit, um die Überwachungsmodul-Rohdaten zu empfangen und weiterzuverarbeiten, um daraus Überwachungsinformationen betreffend den Transformator zu erzeugen. (iii) Zumindest eine digitale Ausgangsschnittstelle zur Ausgabe der Überwachungsinformationen. Erfindungsgemäß ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, um selbsttätig zu ermitteln, welche Typen von Überwachungsmodulen mit den Dateneingängen verbunden sind, und um die zu den verbundenen Typen von Überwachungsmodulen gehörigen Überwachungsmodul-Rohdaten zu den Überwachungsinformationen weiterzuverarbeiten.
Durch die hierin beschriebene selbsttätige Ermittlung der angeschlossenen Typen von Überwachungsmodulen kann die Überwachungseinheit jeweilige, auf die angeschlossenen Typen von Überwachungsmodulen abgestimmte Dienste anbieten. Dadurch wird auf einfache Weise eine flexible, modulare und auf die jeweiligen Benutzererfordernisse angepasste Konfiguration des Transformators und seiner Überwachungsfunktionalitäten ermöglicht. Somit können zielgerichtet an den Benutzer angepasste Diagnoseinformationen und -Dienste einfach eingerichtet und verwendet werden. Aufgrund dieser Flexibilität können auch zukünftige Funktionalitäten und Technologien (Software und/oder Hardware) einfach nachgerüstet werden.
Auf Ebene der Überwachungsmodule erlaubt der erfindungsgemäße Transformator den flexiblen, modularen Einsatz moderner, aktualisierbarer Überwachungsmodule. Die von diesen Überwachungsmodulen gesammelten Informationen erlauben eine detaillierte Erfassung eines Betriebszustands des Transformators und können sodann übertragen und/oder gespeichert werden.
Des Weiteren erlauben die gesammelten Daten eine umfassende Überwachung und Diagnose des Transformators, z.B. zur Automatisierung, Monitoring, Steuerung, und zum (Sicherheits-)Management. Auf der Ebene einer Transformatorflotte erlauben diese Daten die Optimierung, verbesserte Simulation, Vorhersage des Betriebs- oder Gesundheitszustands, und der zuverlässigen Automatisierung. Die gesammelten Daten erlauben ferner eine (Fern-) Diagnose.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein digitales Überwachungssystem für einen Transformator, umfassend zumindest eine hierin beschriebene digitale Überwachungseinheit und eine (vorzugsweise von der digitalen Überwachungseinheit räumlich getrennte) mit der digitalen Überwachungseinheit über ein Datennetzwerk verbundene Überwachungsstation. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen einen Transformator mit einer hierin beschriebenen digitalen Überwachungseinheit, ein Nachrüstkit für einen bestehenden Transformator (der z.B. bereits zuvor in Betrieb genommen worden sein kann), sowie einen (z.B. noch nicht in Betrieb genommenen) Transformator, der mit einer hierin beschriebenen digitalen Überwachungseinheit eine noch in Erstbetrieb zu nehmende Einheit bildet (wobei also weder der Transformator noch die Überwachungseinheit zuvor in Betrieb genommen wurden und eine Einheit für die Inbetriebnahme bilden).
Figurenliste
Im Weiteren soll die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden, aus denen sich weitere Vorteilteile und Abwandlungen ergeben. Dazu zeigen:

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Transformators mit einem digitalen Überwachungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Transformators mit einer digitalen Überwachungsstation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt eine schematische Ansicht eines digitalen Überwachungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 und 5 zeigen schematische Ansichten jeweils eines Transformators mit einer digitalen Überwachungsstation gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Figuren
Bezugnehmend auf 1 wird ein Transformator 1 mit einer digitalen Überwachungseinheit 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Der Transformator kann ein beliebiger Transformator sein, insbesondere ein Leistungstransformator. Beispielhaft ist in 1 ein ölisolierter Transformator dargestellt. Die Überwachungseinheit 10 ist am Transformator 1 befestigt, was in 1 durch eine durchgezogene Linie zwischen diesen Teilen schematisch dargestellt ist.
Der Transformator ist in herkömmlicher Weise mit verschiedenen am Transformator befestigten analogen Überwachungsmodulen (Sensormodulen) 2a, 2b ausgestattet, z.B. einem (Top-)Öltemperatursensormodul 2a und einem Spulentemperatursensormodul 2b. Bei den Überwachungsmodulen 6 kann es sich um beliebige, jeweilige Betriebsparameter des Transformators ermittelnde Module handeln, beispielsweise Sensoren, Sensoren mit Intelligenz, oder sonstige Module mit Überwachungs- und Steuerfunktion.
Die Sensormodule 2a, 2b sind, wie aus dem Stand der Technik bekannt, über eine analoge Verbindung an die Überwachungseinheit 10 angeschlossen, um analoge Messsignale an entsprechende Analogeingänge 13 (s. 3) der Überwachungseinheit 10 zu übertragen. Diese Analogeingänge 13 sind für die jeweiligen Überwachungsmodule (z.B. obere Öltemperatur und Belastung) vorkonfiguriert, und die Überwachungseinheit 10 weist A/D-Wandler auf, welche diese Signale empfangen und für die Weiterverarbeitung in der Überwachungseinheit 10 als digitale Signale zur Verfügung stellen.
Zusätzlich können optional weitere, digitale Überwachungsmodule 6 angeschlossen werden. Beispiele für solche Überwachungsmodule 6 sind in 2 angegeben. Die digitalen Überwachungsmodule 6 weisen jeweils eine Überwachungsmodul-Digitalschnittstelle auf. Die Überwachungsmodule 6 sind eingerichtet, um Überwachungsmodul-Rohdaten bezüglich der Betriebsparameter zu ermitteln und diese über die Überwachungsmodul-Digitalschnittstelle zu übertragen. Die Überwachungseinheit 10 weist Dateneingänge (Überwachungssystem-Modulschnittstellen) 12 für die Überwachungsmodule 6 auf, wie weiter unten in Bezug auf 3 beschrieben. Die Überwachungsmodule 6 sind über die Überwachungsmodul-Digitalschnittstelle an die Überwachungseinheit 10 angeschlossen, um digitale Überwachungsmodul-Rohdaten zu übertragen. Die Überwachungsmodule 6 weisen daher neben den jeweiligen Sensoren einen A/D-Wandler auf, welche die Signale in digitaler Form an die Überwachungsmodul-Digitalschnittstellen weitergeben. Die Überwachungsmodul-Digitalschnittstellen sind vorzugsweise für alle oder mehrere der Überwachungsmodule 6 einheitlich. Die Überwachungsmodul-Digitalschnittstelle kann eine eine TCP/IP-Schnittstelle sein, bevorzugt eine Modbus (RS485)- oder eine Ethernet (RJ45)-Schnittstelle sein.
In der 1 sind beide Typen von Überwachungsmodulen 2a, 2b, 6 dargestellt. Die Sensormodule 2a, 2b sind nicht erfindungswesentlich und können auch weggelassen werden. In Bezug auf die digitalen Überwachungsmodule 6 ist es wichtig, dass die Überwachungseinheit 10 grundsätzlich in der Lage ist, mit den Überwachungsmodulen 6 ausgestattet bzw. nachgerüstet zu werden; das wird in dieser Ausführungsform durch die Überwachungssystem-Modulschnittstellen 12 (siehe 3) gewährleistet. Dies ist jedoch unabhängig davon, ob die Überwachungsmodule 6 tatsächlich vorhanden sind oder nicht. In diesem Sinne sind auch die Überwachungsmodule 6 optional.
In einer Ausführungsform sind analoge Sensormodule 2a, 2b sowie die Überwachungssystem-Modulschnittstellen 12 fest vorgesehen, und digitale Überwachungsmodule 6 sind optionale Erweiterungsmodule, die zusätzlich oder statt der Sensormodule 2a, 2b vorgesehen werden können.
Die Überwachungseinheit 10 ist, wie in 3 dargestellt, mit mehreren Dateneingängen (Überwachungssystem-Modulschnittstellen) 12 ausgestattet. Alle oder mehrere der Dateneingänge 12 - zumindest der digitalen Dateneingänge - sind einheitlich gemäß dem gleichen Standard eingerichtet, z.B. gemäß RS485 (Modbus) oder RJ45 (Ethernet), und zwar gemäß dem gleichen (einheitlichen) Standard wie die Überwachungsmodul-Digitalschnittstellen der Überwachungsmodule eingerichtet, z.B. als TCP/IP-Schnittstellen. Über die Dateneingänge 12 ist die Überwachungseinheit 10 mit den jeweiligen Überwachungsmodul-Digitalschnittstellen der Überwachungsmodule 6 verbunden, wie durch die gestrichelten Linien in 1 dargestellt, um von den Überwachungsmodulen 6 die Überwachungsmodul-Rohdaten (Betriebsparameter) zu empfangen. Zusätzlich ist die oben bereits beschriebene optionale Analogschnittstelle 13 für die Sensormodule 2a, 2b dargestellt.
Die Überwachungseinheit 10 weist weiter eine Datenverarbeitungseinheit 14 ( 3) auf. Die Datenverarbeitungseinheit 14 ist operativ mit den Dateneingängen 12 verbunden, um die Überwachungsmodul-Rohdaten zu empfangen und weiterzuverarbeiten. Die Datenverarbeitungseinheit 14 ist weiter operativ mit einer digitalen Ausgangsschnittstelle 16 des Überwachungssystems 10 verbunden, um die Überwachungsinformationen auszugeben.
Die digitale Ausgangsschnittstelle 16 kann eine RJ45-Schnittstelle, eine Glasfaserkabel-Schnittstelle oder eine Drahtlos-Schnittstelle wie z.B. WLAN sein. Die digitale Überwachungseinheit 10 kann optional noch weitere Anschlüsse aufweisen, z.B. einen USB-Anschluss zum Verbinden mit einem USB-Datenspeicher (etwa zum Übertragen von Firmware-Updates über den USB-Datenspeicher).
Die Datenverarbeitungseinheit 14 kann optional auch eingerichtet sein, um den Transformator 1 in Abhängigkeit von den ermittelten Überwachungsinformationen und/oder in Abhängigkeit von einem empfangenen externen Steuerbefehl anzusteuern oder die Ansteuerung in Abhängigkeit von empfangenen Daten (Steuerinformationen) zu beeinflussen. Hierfür kann die digitale Ausgangsschnittstelle eingerichtet sein, um den Steuerbefehl bzw. Steuerinformationen für die Überwachungseinheit und/oder den Transformator zu erhalten. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinheit 14 eingerichtet sein, um die Belüftung des Transformators in dieser Weise zu steuern oder einen Schwellwert für die Belüftungssteuerung anzupassen.
Aufgrund des einheitlichen Standards der Dateneingänge 12 können verschiedene Überwachungsmodule 6 flexibel an die Dateneingänge 12 angeschlossen werden. Erfindungsgemäß ist die Datenverarbeitungseinheit 14 eingerichtet, um selbsttätig zu ermitteln, welche Typen von Überwachungsmodulen 6 mit den Dateneingängen verbunden sind. Hierbei bedeutet „selbsttätig“, dass die Ermittlung ohne weiteres Zutun eines Benutzers erfolgen kann, wenn ein jeweiliges der Überwachungsmodule mit den Dateneingängen verbunden wird bzw. verbunden ist. Damit entfällt die Notwendigkeit, Gerätetreiber installieren oder Einstellungen vornehmen zu müssen. Diese selbsttätige Ermittlung wird hier auch als „plug & play“-Funktionalität bezeichnet.
Implementierungen dieser Funktionalität sind etwa aus manchen USB-Implementierungen bekannt und können hier auf analoge Weise implementiert sein.
Beispielsweise hat das Modbus RTU Protokoll eine solche Variante bereits (allerdings ggf. ohne WLAN). Beispielsweise kann jedes der Überwachungsmodule 6 einen Identifizierungscode aufweisen und ihn beim Verbinden mit einem der Dateneingänge 12 übertragen, und die Datenverarbeitungseinheit 10 kann den Typ des Überwachungsmoduls anhand des Identifizierungscodes ermitteln. Die Datenverarbeitungseinheit 14 ist eingerichtet, um die empfangenen Überwachungsmodul-Rohdaten je nach den verbundenen Typen von Überwachungsmodulen weiterzuverarbeiten, und um daraus Überwachungsinformationen betreffend den Transformator zu erzeugen.
Zusätzlich sind auch (neben den oben beschriebenen Überwachungsmodul-Digitalschnittstellen) weitere Überwachungsmodul-Schnittstellen gemäß einem von dem einheitlichen Standard unterschiedlichem Standard möglich, etwa zur Gewährleistung von Rückwärtskompatibilität. Beispielsweise kann die Überwachungseinheit 10 alternativ mit dem Modul 2b über eine analoge Schnittstelle verbunden sein und analoge Sensorsignale direkt empfangen und weiterverarbeiten.

In 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Transformators 1 mit einem digitalen Überwachungssystem dargestellt. Zu 1 analoge Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung von 1 gilt für 2 analog. Zusätzlich zu den in 1 gezeigten Teilen sind folgende weitere Überwachungsmodule 6 - jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination - mit der Überwachungseinheit 10 über eine digitale Datenverbindung 4 verbunden:

Bezeichnung (2)	Ausführliche Bezeichnung und Funktionalität
eOTI	Öltemperatur-Indikator (Oil Temperature Indicator)
eWTI	Spulentemperatur-Indikator (Winding Temperature Indicator)
eBR	Buchholz- Relay
ePRD	Druckablass-Gerät (Pressure Relief Device)
TC	Tap-Wechsler (Tap Changer)
eOLI	Ölniveau-Indikator (Oil Level Indicator)
SDB	Luftentfeuchter (Self-dehydrating Breather)
DGA	Gelöstes-Gas-Analyse (Dissolved Gas Analysis)
Tamb	Umgebungstemperatur (Ambient Temperature)

Die einzelnen in 2 dargestellten Überwachungsmodule 6 sind jeweils optional, und auch nur eine beliebige Teilmenge dieser Überwachungsmodule 6 kann angeschlossen sein. Die Überwachungsmodule 6 können über einen gemeinsamen Bus bzw. ein gemeinsames Datennetz 4 oder über individuelle Verbindungen mit der Überwachungseinheit 10 verbunden sein. Durch die hierin beschriebene selbsttätige Ermittlung der angeschlossenen Typen von Überwachungsmodulen kann die Überwachungseinheit 10 jeweilige, auf die angeschlossenen Typen von Überwachungsmodulen 6 abgestimmte Dienste anbieten. Dadurch wird auf einfache Weise eine flexible, modulare und auf die jeweiligen Benutzererfordernisse angepasste Konfiguration des Transformators und seiner Überwachungsfunktionalitäten ermöglicht. Auch zukünftige Technologien können auf flexible Weise nachgerüstet zu werden.
Das digitale Überwachungssystem weist weiter eine lokale Überwachungsstation 32 und eine räumlich getrennte (remote) Überwachungsstation 34 auf. Die lokale Überwachungsstation 32 ist über ein Datennetzwerk 20 (z.B. lokales Datennetzwerk) mit der Überwachungseinheit 10, genauer mit deren digitaler Ausgangsschnittstelle 16 (3) verbunden, um die Überwachungsinformationen von der Überwachungseinheit 10 zu empfangen und anzuzeigen. Die von der digitalen Überwachungseinheit 10 räumlich getrennte Überwachungsstation 34 ist ebenfalls mit der Überwachungseinheit 10 verbunden, wobei die Verbindung dann z.B. über Internet erfolgen kann. Die Verbindung mit den Überwachungsstationen 32, 34 kann permanent oder temporär (z.B. zu einem Laptop) sein. Die Verbindung kann eine Digitalverbindung wie etwa eine TCP/IP-Datenverbindung sein.
In weiteren Ausführungsformen kann auch nur eine der Überwachungsstationen 32, 34 vorgesehen sein, und/oder mehrere räumlich getrennte Überwachungsstationen 34 können vorgesehen sein. Wenn hierin von Überwachungsstationen 32, 34 die Rede ist, sind diese Varianten mit erfasst.
Die Überwachungsstationen 32, 34 können eingerichtet sein, um die Überwachungsinformationen nicht nur anzuzeigen, sondern auch um sie weiterzuverarbeiten und / oder um Steuersignale bzw. Steuerinformationen an den Transformator 1 auszugeben. Die Überwachungsstationen 32, 34 können weiter eingerichtet sein, um einen Diagnosebericht zu ermitteln und eine analytische Auswertung der Überwachungsinformationen vorzunehmen, entweder für einen einzelnen Transformator oder für eine Mehrzahl (Flotte) von Transformatoren. Diese Auswertung kann beispielsweise das Erstellen eines Überwachungsberichts und ggf. das Bereitstellen von Informationen zur Effizienzsteigerung und/oder Risikominimierung umfassen.
Mit Bezug auf 4 und 5 wird nun ein Transformator 1 mit einer digitalen Überwachungsstation gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Wieder sind zu 1-3 analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung von 1-3 gilt für 4 analog. Der in 4 dargestellte Transformator 1 hat Überwachungsmodule 6, welche über eine Datenverbindung 4 mit der Überwachungseinheit des Transformators 1 verbunden sind. Weiter ist über eine (verschlüsselte private) Netzwerkverbindung ein Datenspeicher 31, ein Analysetool 33 und eine lokale Überwachungsstation 32 angeschlossen. Diese Elemente befinden sich hinter einer durch eine gestrichpunktete Line markierten Firewall. Auch über das Internet kann auf diese Analysetools zugegriffen werden, z.B. durch einen entfernt gelegenen Supportmitarbeiter an einem entfernt gelegenen Überwachungsstation 34.
In 5 ist eine alternative Variante beschrieben. Gemäß dieser Variante ist der Transformator 1 (bzw. die digitale Ausgangsschnittstelle 16 des Überwachungselements) über das Datennetz 20 (drahtgebunden oder drahtlos) an eine Cloud-Speicher 31a verbunden (optional verschlüsselt verbunden). Ein Analysetool 33 kann über das Datennetz 20 oder ein weiteres Datennetz mit dem Cloud-Speicher 31a verbunden sein. Auf das Analysetool können die lokale Überwachungsstation 32 und eine entfernte Überwachungsstation 34 angeschlossen sein. Beispielsweise kann die entfernte Überwachungsstation 34 eingerichtet sein, um Daten zu aggregieren und einen Bericht mit den aggregierten Daten an die lokale Überwachungsstation zu übermitteln.
Die hierin beschriebene Überwachungseinheit kann als Nachrüstkit für einen bestehenden, bereits in Betrieb genommenen Transformator eingebaut bzw. verwendet werden.
Alternativ kann das hierin beschriebene Überwachungseinheit auch als eine Einheit mit einem noch nicht in Betrieb genommenem Transformator als eine Einheit eingerichtet bzw. verwendet werden, um als eine Einheit in Betrieb genommen zu werden. Dadurch ist es möglich, den Transformator mit der digitale Überwachungseinheit als aufeinander abgestimmte Einheit zur Verfügung zu stellen.
Beschreibung weiterer optionaler Merkmale und Aspekte der Erfindung
Im Folgenden werden weitere optionale Merkmale eines beliebigen hierin beschriebenen Transformators bzw. des Überwachungselements beschrieben.
Zunächst werden Aspekte bezüglich des Transformators beschrieben. Gemäß einem Aspekt ist der Transformator ein Leistungstransformator (power transformer), insbesondere ein ölisolierter Transformator. Der Transformator kann allgemein ein Mittelspannungs- oder Hochspannungstransformator sein (z.B. für eine Nennspannung von mindestens 1 kV auf mindestens einer Seite des Transformators).
Als nächstes werden Aspekte bezüglich des Überwachungselements beschrieben. Gemäß einem Aspekt ist die Datenverarbeitungseinheit des Überwachungselements eingerichtet, um selbsttätig zu ermitteln, welche Typen von Überwachungsmodulen mit den Dateneingängen verbunden sind. Ein selbsttätiges Ermitteln bedeutet, dass kein weiteres Zutun des Benutzers erforderlich ist, sondern das Ermitteln beispielsweise bereits durch das Hochfahren des Systems oder durch das Verbinden mit einem neuen Überwachungsmodul automatisch angestoßen wird. Der Typ des Überwachungsmoduls beinhaltet eine Typenangabe (etwa in einem Identifikationscode codiert). Vorzugsweise beinhaltet der Typ des Überwachungsmoduls auch eine Beschreibung der Funktionalität des Überwachungsmoduls, wie etwa der Art der zu dem Typ zugehörigen Überwachungsmodul-Rohdaten. Diese Funktionalität kann beispielsweise in Form eines standardisierten Datensatzes (etwa als XML-Daten und/oder als ein Gerätetreiber für das Überwachungsmodul) zur Verfügung gestellt werden. Gemäß einem Aspekt sind die Dateneingänge vom Typ Modbus RTU. Gemäß einem Aspekt ist die Firmware des Überwachungselements aktualisierbar.
Gemäß einem Aspekt umfassen die zur Verfügung stehenden Typen von Überwachungsmodulen zumindest einen, vorzugsweise zumindest zwei oder drei, der folgenden Typen: eOTI, eWTI, eBR, ePRD, TC, eOLI, SDB, DGA, Tamb. Gemäß einem Aspekt ist die Liste der zur Verfügung stehenden Typen von Überwachungsmodulen erweiterbar (etwa durch ein Systemupdate oder durch den oben genannten standardisierten Datensatz).
Gemäß einem Aspekt sind die Dateneingänge für mehrere, vorzugsweise für alle Typen von Überwachungsmodulen gleich.
Als nächstes werden Aspekte bezüglich der durch das Überwachungselement ermittelten Überwachungsinformationen beschrieben. Gemäß einem Aspekt enthält die Überwachungsinformationen ein Überwachungsmodulkonfigurations-Datenfeld mit den verbundenen Typen von (angeschlossenen bzw. an der Generierung der Überwachungsinformationen beteiligten) Überwachungsmodulen. Gemäß einem Aspekt enthalten die Überwachungsinformationen eine Diagnoseinformation bezüglich eines Zustands des Transformators. Gemäß einem Aspekt ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, um aus den Überwachungsmodul-Rohdaten die Diagnoseinformation zu ermitteln. Alternativ kann die Diagnoseinformation auch in einem weiteren Modul (etwa eine Überwachungsstation und/oder ein Analysetool wie das in 4 und 5 dargestellte Analysetool 33) erfolgen. Gemäß einem Aspekt ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, um aus den Überwachungsmodul-Rohdaten zumindest einen Modellzustandsparameter eines Modells des Transformator zu ermitteln bzw. zu aktualisieren, wobei der zumindest eine Modellzustandsparameter zumindest eines der folgenden umfassen kann: Hot-Spot-Temperatur; Öltemperatur; Alterung; Überlast-Toleranz.
Gemäß einem Aspekt enthält die Überwachungsinformationen ein Warnsignal, ggf. mit einer empfohlenen Wartungsaktivität für den Transformator (z.B. Wartung, Reparatur oder dergleichen), und die Datenverarbeitungseinheit (oder die Überwachungsstation und/oder ein Analysetool) ist eingerichtet, um in Abhängigkeit von der Diagnoseinformation das Warnsignal zu ermitteln.
Gemäß einem Aspekt ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, um den Transformator in Abhängigkeit von den Überwachungsinformationen und/oder in Abhängigkeit von einem externen Steuerbefehl (z.B. von der Überwachungsstation) anzusteuern. Ein solcher Steuerbefehl kann beispielsweise die Belüftung oder aktive Kühlung des Transformators steuern oder beeinflussen. Zu diesem Zweck kann das Überwachungsmodul eine digitale Steuerschnittstelle für Steuerbefehle aufweisen, um Steuerinformationen für die Überwachungseinheit und/oder den Transformator zu erhalten. Gemäß einem Aspekt kann die digitale Ausgangsschnittstelle als die digitale Steuerschnittstelle eingerichtet sein.
Als nächstes werden Aspekte bezüglich der Überwachungsstation beschrieben. Gemäß einem Aspekt handelt es sich um eine „remote“, also eine von der digitalen Überwachungseinheit räumlich getrennte (also nicht direkt daran befestigte) Überwachungsstation. Die räumliche Trennung kann zumindest 1 m betragen. Die Überwachungsstation ist mit der digitalen Überwachungseinheit verbunden, vorzugsweise über ein Datennetzwerk verbunden. Das Datennetzwerk kann etwa ein TCP/IP-Netz wie Ethernet und vorzugsweise das Internet sein.
Gemäß einem Aspekt ist die Überwachungsstation eingerichtet, um die Überwachungsinformationen anzuzeigen und/oder Überwachungsinformationen weiterzuverarbeiten und/oder Steuersignale zu ermitteln und /oder Steuersignale auszugeben. Gemäß einem Aspekt ist die Überwachungsstation eine Cloud-Überwachungsstation, die einen Zugriff über Internet erlaubt. Die Überwachungsstation kann (etwa virtualisiert) auf einem Überwachungsserver ausgeführt werden, auf dem parallel mehrere Überwachungsstationen ausgeführt werden.
Gemäß einem Aspekt umfasst die zumindest eine digitale Überwachungseinheit mehrere Überwachungseinheiten für mehrere Transformatoren. Die Überwachungsstation kann eingerichtet sein, um die Überwachungsinformationen für die Überwachungsstationen zu aggregieren und daraus einen aggregierten Flottenreport für die mehreren Transformatoren zu erstellen. Gemäß einem Aspekt umfasst der aggregierte Flottenreport Wartungs- und Statusinformationen der Transformatoren.

Claims

Digitale Überwachungseinheit (10) für einen Transformator (1), insbesondere für einen Leistungstransformator, insbesondere einen ölisolierten Transformator, die Überwachungseinheit umfassend: - Eine Mehrzahl von Dateneingängen (12), eingerichtet, um mit jeweiligen, Betriebsparameter des Transformators (1) ermittelnden Überwachungsmodulen (6), beispielsweise Sensoren, Sensoren mit Intelligenz, Modulen mit Überwachungs- und Steuerfunktion, verbunden zu werden und um von den Überwachungsmodulen Überwachungsmodul-Rohdaten bezüglich der Betriebsparameter zu empfangen; - Eine mit den Dateneingängen verbundene Datenverarbeitungseinheit (14), um die Überwachungsmodul-Rohdaten zu empfangen und weiterzuverarbeiten, um daraus Überwachungsinformationen betreffend den Transformator (1) zu erzeugen; und - Zumindest eine digitale Ausgangsschnittstelle (16) zur Ausgabe der Überwachungsinformationen, wobei die Datenverarbeitungseinheit (10) eingerichtet ist, um selbsttätig zu ermitteln, welche Typen von Überwachungsmodulen (6) mit den Dateneingängen verbunden sind, und um die zu den verbundenen Typen von Überwachungsmodulen gehörigen Überwachungsmodul-Rohdaten zu den Überwachungsinformationen weiterzuverarbeiten.
Digitale Überwachungseinheit (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Liste der zur Verfügung stehenden Typen von Überwachungsmodulen (6) erweiterbar ist.
Digitale Überwachungseinheit (10) gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dateneingänge für mehrere, vorzugsweise für mindestens fünf Typen der Überwachungsmodule (6) gleich sind.
Digitale Überwachungseinheit (10) gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Überwachungsinformationen eine Diagnoseinformation bezüglich eines Zustands des Transformators (1) enthalten, und wobei die Datenverarbeitungseinheit (14) eingerichtet ist, um aus den Überwachungsmodul-Rohdaten die Diagnoseinformation zu ermitteln.
Digitale Überwachungseinheit (10) gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinheit (10) eingerichtet ist, um aus den Überwachungsmodul-Rohdaten zumindest einen Modellzustandsparameter eines Modells des Transformators (1) zu ermitteln bzw. zu aktualisieren, wobei der zumindest eine Modellzustandsparameter zumindest eines der folgenden umfasst: - Hot-Spot-Temperatur; - Öltemperatur; - Alterung; - Überlast-Toleranz.
Digitale Überwachungseinheit (10) gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Überwachungsinformationen ein Warnsignal ggf. mit einer empfohlenen Wartungsaktivität für den Transformator (1) enthalten, und wobei die Datenverarbeitungseinheit (14) eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von der Diagnoseinformation das Warnsignal zu ermitteln.
Digitale Überwachungseinheit (10) gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinheit (14) eingerichtet ist, um den Transformator (1) in Abhängigkeit von den Überwachungsinformationen und/oder in Abhängigkeit von einem externen Steuerbefehl anzusteuern.
Digitale Überwachungseinheit (10) gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die digitale Ausgangsschnittstelle (16) eine Netzwerkschnittstelle zum Verbinden mit einem Datennetzwerk (20), z.B. Internet, umfasst, um die Überwachungsinformationen an das Datennetzwerk zu senden.
Digitales Überwachungssystem für einen Transformator (1), umfassend zumindest eine digitale Überwachungseinheit (10) gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche und eine vorzugsweise von der zumindest einen digitalen Überwachungseinheit (10) räumlich getrennte, mit der zumindest einen digitalen Überwachungseinheit (10) über das Datennetzwerk verbundene Überwachungsstation (32, 33, 34), wobei die Überwachungsstation (32, 33, 34) eingerichtet ist, um die Überwachungsinformationen anzuzeigen und/oder weiterzuverarbeiten und/oder Steuersignale auszugeben.
Digitales Überwachungssystem gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Überwachungsstation (32, 33, 34) eine Cloud-Überwachungsstation ist.
Digitales Überwachungssystem gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine digitale Überwachungseinheit mehrere Überwachungseinheiten für mehrere Transformatoren sind, und wobei die Überwachungsstation eingerichtet ist, um die Überwachungsinformationen für die die Überwachungsstationen zu aggregieren und daraus einen aggregierten Flottenreport für die mehreren Transformatoren zu erstellen.
Digitales Überwachungssystem gemäß einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei der aggregierte Flottenreport Wartungs- und Statusinformationen der Transformatoren umfasst.
Nachrüstkit für einen bestehenden Transformator mit der digitalen Überwachungseinheit gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8.
Transformator mit einer digitalen Überwachungseinheit (10) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, vorzugsweise wobei der Transformator gemeinasam mit einer digitalen Überwachungseinheit (10) eine noch in Erstbetrieb zu nehmende Einheit bilden.