EP3928413A1 - Verfahren und system zum überwachen des betriebszustandes eines energieversorgungsnetzes - Google Patents

Verfahren und system zum überwachen des betriebszustandes eines energieversorgungsnetzes

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EP3928413A1
EP3928413A1 EP20710820.0A EP20710820A EP3928413A1 EP 3928413 A1 EP3928413 A1 EP 3928413A1 EP 20710820 A EP20710820 A EP 20710820A EP 3928413 A1 EP3928413 A1 EP 3928413A1
Authority
EP
European Patent Office
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measured values
values
data processing
analysis
processing cloud
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20710820.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Giere
Matthias Heinecke
Robert Knuth
Thomas Koch
Puneet Harminder Singh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3928413A1 publication Critical patent/EP3928413A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00001—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the display of information or by user interaction, e.g. supervisory control and data acquisition systems [SCADA] or graphical user interfaces [GUI]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0208—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the configuration of the monitoring system
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00028—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment involving the use of Internet protocols
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the
  • Computing cloud transmits, each
  • Communication unit for receiving the measured values and / or the values derived from them via a close-range
  • Communication link is connected to at least one sensor that is used to acquire the measured values on or in a
  • High-voltage device of the energy supply network is arranged, the data processing cloud as part of an analysis on the basis of the measured values and / or the values derived from the measured values, the operating state of the
  • Operating state of an energy supply network can be monitored. For this purpose, at certain measuring points of the
  • System status values are formed which indicate the operating status of the energy supply network at the measuring points.
  • the system status values are transmitted from the application server to the monitoring device, with the
  • the object of the invention is therefore to provide a method of
  • the invention solves this problem in that the
  • the data to be analyzed ie the measured values and / or the values derived therefrom, originate from
  • High-voltage devices that are set up in different locations. According to the invention, any combination of data can be carried out if this appears expedient at the respective point in time.
  • the invention is based on the idea that the state of the Energy supply network can only be recorded satisfactorily if the state of high-voltage devices at different locations is known.
  • the monitoring of the energy supply network ensures an increase in the knowledge of the state.
  • the availability of numerous individual measurements enables the measured values of all high-voltage devices to be intelligently linked.
  • the combination according to the invention enables the operating reserves of the HV devices to be fully utilized for the first time.
  • the transparency of the transmission system for the network operator is also increased and, for the first time, enables effective and thus cost-effective fleet management.
  • Readings come from different high-voltage devices.
  • the context of the invention
  • High voltage circuit breaker and a capacitor originate.
  • the data therefore come not only from different locations, but also from different high-voltage devices.
  • Operating state of the energy supply network can be determined more precisely and even more reliably.
  • a user can log into the data processing cloud with the aid of access data or, in other words, log-in data.
  • the data processing cloud uses the user data to identify which
  • the data processing cloud has an appropriate database that is stored in a memory in the data processing cloud. For example, if the user is a
  • the data processing cloud recognizes, for example, that the user has ten transformers, twenty circuit breakers, ten
  • the data processing cloud is connected within the scope of the invention.
  • connection is made via a long-range
  • Long-range communication device such as a cellular module according to the GPRS or UMTS standard. This is used to set up a long-range communication connection, preferably an IP-based data connection, with the data processing cloud.
  • a provider of a cellular service or a telecommunications provider for example, a provider of a cellular service or a telecommunications provider
  • Long-distance communication link can at least partially via a communication network of this provider and / or
  • the sensors are within the scope of the invention via a short-range communication link with the
  • the short-range communication link can be a simple cable, for example.
  • the short-range communication connection is, for example, a ZigBee, a Bluetooth, a wireless, Ambus or a WiFi communication connection.
  • the short-range communication link extends a maximum of 100 meters.
  • An electrical energy supply network is used to transmit and distribute electrical energy from the generator to the end consumer.
  • Energy supply network is to secure and improve the reliability of the supply of the end consumer with electrical energy. It is therefore in the interest of the
  • a data processing cloud is to be understood here as an arrangement with one or more data storage devices and one or more data processing devices, which are designed by suitable programming to carry out any data processing processes can.
  • the data processing devices usually represent universal data processing devices, such as servers, which with regard to their
  • the data processing cloud has several individual
  • Has components, these are connected to one another in a suitable manner for data communication, for example by a communication network. Any data for data storage and / or processing can be fed to a data processing cloud.
  • the data processing cloud itself provides the stored data and / or the events of the data processing carried out to others
  • a data processing cloud can be any combination of devices, for example computer workstations, laptops, smartphones connected to a data processing cloud.
  • a data processing cloud can be any combination of devices, for example computer workstations, laptops, smartphones connected to a data processing cloud.
  • a data processing cloud can be any combination of devices, for example computer workstations, laptops, smartphones connected to a data processing cloud.
  • a data processing cloud can be any combination of devices, for example computer workstations, laptops, smartphones connected to a data processing cloud.
  • a data processing cloud for example, provided by a data center or several networked data centers.
  • a data processing cloud is designed spatially remote from the high-voltage devices.
  • the communication unit preferably has at least one analog and at least one digital input. Thus, several sensors can be connected to one communication unit.
  • the communication unit has
  • Measured values or values derived from them are stored and
  • the measured values of different sensors can therefore be shared by a communication unit via a
  • the sensors can be, for example, ammeters, voltmeters, temperature meters, pressure gauges, status indicators for switches (open, closed, fault) or the states of fuses (intact, ignited). In the context of the invention, the sensors can also detect pressures, viscosities of a medium or status reports of valve states. Gas sensors can also be used within the scope of the invention, which for example detect partial pressures of a specific gas. Also optical sensors for detecting
  • the access data are, for example, the usual log-in data.
  • the access data consists of a
  • the data processing cloud expediently has a database that can be used to determine which high-voltage devices are used by the respective user
  • Data processing cloud is assigned. Further data are stored in the database that establish a connection between the data processing cloud and the selected
  • a high-voltage device within the scope of the invention is designed for operation in the high-voltage network, i. E. for one
  • the high voltage network is preferably a
  • a high-voltage device is, for example, a transformer, in particular a power transformer
  • Circuit breaker a load break switch, a circuit breaker, a capacitor bank, an arrester, a
  • High-voltage bushing a converter, a matrix switch, a DC voltage switch or the like.
  • an analysis within the scope of the invention can in principle be designed in any way.
  • an analysis can include a visualization that clarifies the operating state of the energy supply network.
  • measured values and / or values derived from the measured values are included in the analysis which originate from measuring points at different locations.
  • a measuring point is understood here as the location of a sensor that is not arranged on a high-voltage device, but rather directly on a high-voltage line. This one on one
  • the sensor arranged at the measuring point is, for example, a current or voltage converter, which converts the current flowing through the measuring point while obtaining current values or the voltage dropping at the measuring point while obtaining
  • dynamic processes are simulated as part of the analysis.
  • the analysis can, for example, be the future development of the
  • High-voltage devices can be simulated at different locations and placed in a context with one another. This allows the behavior of the energy supply network to be predicted even better.
  • the analysis is carried out with the aid of at least one algorithm that simulates intelligent behavior.
  • intelligent behavior is also known as artificial intelligence.
  • the most expedient combination of data for observing the power supply network can be determined and carried out.
  • measured values and / or values derived from the measured values that were acquired or derived before the query time are advantageously used.
  • the temperature of an insulating liquid of a transformer as a high-voltage device is not continuous, but erratic e.g. from one minute to the next, this is certainly an indication of an error that should be corrected as soon as possible.
  • At least one memory unit is necessary. This
  • the storage unit is, for example, in the communication unit
  • the measured values and / or values derived therefrom can be stored locally.
  • the locally saved values are then sent to the data processing cloud the next time it is connected.
  • Measured values and / or values derived therefrom are averaged or otherwise preprocessed.
  • measured values recorded before the query time and / or values derived from these are stored in a memory in the data processing cloud. According to this advantageous further development, either only the data processing cloud or the data processing cloud in addition to the
  • This central storage unit is used to store the measured values and / or values derived therefrom, e.g. after a
  • Data processing cloud so that the measured values and / or values derived therefrom are continuously transmitted to the storage unit of the data processing cloud and stored there so that they can be displayed with other data, values or information in a time-resolved manner at the time of the query.
  • the visualization is generated with the aid of a quotient of the load current to the nominal current based on the respective high-voltage device.
  • the load current the current actually detected by the sensors, which is generated, for example, by a
  • the nominal current is the current that passes through the respective High voltage device intended to flow.
  • the rated current is a previously defined parameter. If the quotient of load current to nominal current exceeds a threshold value, for example 1.5, the visualization can make this clear with the aid of a specific color of the high-voltage device.
  • the high-voltage device is, for example, a transformer, this is shown, for example, in a highly schematic manner with its housing and its bushings. If the quotient of load to nominal current is 1, the transformer is green. However, if the quotient exceeds 2, the transformer is shown in red, which is intended to indicate the critical condition of the transformer. In addition, if the
  • Threshold value for example 2, a warning signal of
  • Data processing cloud are sent to the user.
  • the data processing cloud advantageously recognizes such a limit value being exceeded even if the user is not connected to the data processing cloud.
  • the data processing cloud can send a warning SMS, email or other signal to a mobile phone or to a monitoring station
  • inventive method are timed before
  • derived values are shown in a diagram correlated with data that are not derived from the measured values of the sensors. This data is
  • temperature values obtained from a weather service connected to the Internet for example, temperature values obtained from a weather service connected to the Internet.
  • High voltage devices are taken into account.
  • the measured values of other high-voltage devices can also be taken into account and
  • a visualization takes place during the analysis, in which a
  • Map is shown on which the high-voltage devices connected to the selected communication units are illustrated schematically.
  • a transformer for example, can be shown in a simplified manner in the visualization using a symbol. The same applies to a circuit breaker, a disconnector, a capacitor battery, arrester or other high-voltage devices.
  • a prediction of the further course of the utilization and the service life of the high-voltage devices is generated, these also being shown schematically in the visualization. If, for example, the occurrence of an arc in a transformer tank or a circuit breaker is monitored with the help of a camera, a prediction can be made with the help of the recorded arcs and a simple extrapolation or a more complex simulation as to how long a maintenance of the monitored one will be
  • High-voltage device can still be pushed out
  • Query time lie, as well as measured values that are recorded approximately at the query time and / or during a session of the user in the cloud. Taking measurements from the past into account increases the accuracy of the prediction.
  • High-voltage device determined and based on the
  • Weather intelligence determined. According to this advantageous further development, the on-site weather conditions do not have to be recorded in a complex manner. Rather, as part of the
  • Invention on anyway - e.g. on the Internet - existing data can be accessed.
  • the data obtained in this way about the weather conditions can also be shown in the visualization.
  • Each communication unit is advantageously equipped with an antenna for position determination.
  • the figure shows an embodiment of the method 1 according to the invention, in which a data processing cloud 2 can be seen, which via a long-range communication link 3 with one
  • Communication unit 4 is connected to a
  • high-voltage devices 5 are transformers 6, which are shown schematically with Its columnar bushings are shown, high-voltage circuit breakers 7, capacitor batteries 8, high-voltage disconnectors 9, high-voltage arresters 10, a rectifier 11 and an inverter 12. Furthermore, a user unit in the form of a laptop 13 can be seen, with the help of which a user can access access data, i.e. so-called log-in Data can send via a long-range communication link 3 to the data processing cloud 2.
  • the access data include a
  • the data processing cloud 2 also has a memory unit, not shown in the figures, on which a database is stored.
  • the database defines which high-voltage devices 5 are assigned to the access data, that is to say in this case to the user name. For example, if the user is the operator of an energy supply network with a number of high-voltage devices in the form of
  • High voltage device 5 are attached.
  • the data processing cloud 2 therefore accesses the long-range
  • Communication unit 4 has several inputs, e.g. are both analog and digital. At least one of the inputs is via a not shown figuratively
  • Short-range communication link connected to a sensor which is arranged on or in the associated high-voltage device 5 and which is used to acquire measured values is set up, wherein the sensor transmits said measured values and / or values derived therefrom.
  • Transformer 6 provided several sensors, not shown in the figures. For example, a sensor detects the temperature of an insulating fluid, here an ester oil, in the upper area of the transformer's tank. Another sensor records the temperature of the insulating fluid in the lower area of the tank, whereas a third sensor measures the temperature of the insulating fluid
  • a sensor detects e.g. the current that flows through the high-voltage circuit breaker when the contact is closed. Another sensor is used to determine the switch position, in particular whether the contact pieces of the contact are in contact with one another or are separated from one another. Another sensor is used to detect an im
  • Switch housing occurring arc Further sensors are arranged, for example, on a rectifier 11 which is set up to convert an alternating voltage into a direct voltage. Sensors of this rectifier 11 detect, for example, the DC currents and DC voltages occurring on the DC voltage side of the rectifier 11. Other sensors detect the input currents occurring on the AC voltage side at the rectifier 11, respectively
  • Input voltages The values derived from these measured values are the active and reactive powers that occur. All sensors transmit their measured values or those from them
  • Communication unit has at least one expedient processor and a memory unit with which the
  • the communication units 4 store the averaged values locally in their storage unit. For example, the measured values can be stored locally in the communication unit 4 for weeks.
  • the data processing cloud 2 stores the transmitted data centrally on its memory unit, not shown in the figures.
  • the values stored there or, in other words, data can now be used as a useful tool
  • Measured values and / or values derived therefrom are taken into account that originate from high-voltage devices that are connected to
  • locations 14a, 14b, 14c and 14d are set up in different places.
  • four different locations 14a, 14b, 14c and 14d are illustrated by way of example.
  • the locations 14a, 14b and 14c are in the Federal Republic of Germany, whereas the location 14d is intended to schematically illustrate an installation location in Poland.
  • the data of the transformer 14d from the installation site 14d are taken into account. Due to this combination of data from different spatial origins, the analysis of the operating status of the power supply network can be significantly improved and based on the analysis For example, a visualization can be shown which, for example, shows critical states of high-voltage devices 5 in color. A simulation of the future operating status of the HV devices is also possible.
  • the figure does not show the transmission lines of the energy supply network with their measuring points, at which sensors are also arranged. These sensors are also connected to a communication unit via a short-range communication link.
  • the short-range communication link is in the addressed
  • Embodiment a simple cable.
  • Each communication unit 4 also has one
  • Antenna used to determine the position of the
  • Communication unit 4 enables.
  • the communication unit 4 is arranged in the vicinity, that is to say less than 100 m away from the respective high-voltage device 5.
  • the geographic location of the respective high-voltage device 5 can also be detected. This is done through a
  • Positioning system such as GPS, Galileo or the like.
  • the data processing cloud 2 accesses weather data available for this location by the
  • Data processing cloud 2 to the database of a
  • Weather service accesses for example

Landscapes

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  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zum Überwachen des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes bei dem eine Datenverarbeitungs-Cloud (2) mit einer Anzahl von ausgewählten Kommunikationseinheiten (4) über Fernbereichs-Kommunikationsverbindungen (3) zu einem Abfragezeitpunkt verbunden wird, jede ausgewählte Kommunikationseinheit (4) Messwerte und/oder von den Messwerten abgeleiteten Werte über eine der Fernbereichs-Kommunikationsverbindungen (3) an die Datenverarbeitungs-Cloud (2) überträgt, wobei jede Kommunikationseinheit (4) zum Erhalt der Messwerte und/oder der davon abgeleiteten Werte über eine Nahbereich-Kommunikationsverbindung mit wenigsten einem Sensor verbunden ist, der zum Erfassen der Messwerte an oder in einem Hochspannungsgerät (5) des Energieversorgungsnetzes angeordnet ist, die Datenverarbeitungs-Cloud (2) im Rahmen einer Analyse auf der Basis der Messwerte und/oder der von den Messwerten abgeleiteten Werte den Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes ermittelt. Um eine einfache und kostengünstige Analyse des Betriebszustandes des gesamten Energieversorgungsnetzes zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass Datenverarbeitungs-Cloud (2) bei der Analyse die Messwerte und/oder die von den Messwerten abgeleiteten Werte berücksichtigt, die von wenigsten zwei ausgewählten Kommunikationseinheiten (4) stammen, die an unterschiedlichen Standorten aufgestellt sind.

Description

Beschreibung
Verfahren und System zum Überwachen des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des
Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes bei dem eine Datenverarbeitungs-Cloud mit einer Anzahl von ausgewählten Kommunikationseinheiten über Fernbereichs- Kommunikationsverbindungen zu einem Abfragezeitpunkt
verbunden wird, jede ausgewählte Kommunikationseinheit
Messwerte und/oder von den Messwerten abgeleiteten Werte über eine der Fernbereichs-Kommunikationsverbindungen an die
Datenverarbeitungs-Cloud überträgt, wobei jede
Kommunikationseinheit zum Erhalt der Messwerte und/oder der davon abgeleiteten Werte über eine Nahbereich-
Kommunikationsverbindung mit wenigsten einem Sensor verbunden ist, der zum Erfassen der Messwerte an oder in einem
Hochspannungsgerät des Energieversorgungsnetzes angeordnet ist, die Datenverarbeitungs-Cloud im Rahmen einer Analyse auf der Basis der Messwerte und/oder der von den Messwerten abgeleiteten Werte den Betriebszustand des
Energieversorgungsnutzers ermittelt .
Ein solches Verfahren ist aus der WO 2016/023585 Al bekannt. Dort ist ein Verfahren beschrieben, mit dem der
Betriebszustand eines Energieversorgungsnetzes überwacht werden kann. Hierzu sind an bestimmten Messstellen des
Energieversorgungsnetzes Sensoren angeordnet, die die
Spannung oder den über die Messstellen fließenden Strom unter Gewinnung von Messwerten erfassen und die Messwerte an eine Beobachtungseinrichtung übertragen. Die
Beobachtungseinrichtung erzeugt anschließend eine
Visualisierung, die auf den Messwerten oder auf davon
abgeleiteten Werten basiert. Ferner ist ein
Applikationsserver vorgesehen, der außerhalb des
Einflussbereichs des Betreibers des Energieversorgungsnetzes liegt. Mit Hilfe des Applikationsservers kann eine Auswertung und/oder eine Bearbeitung der Messwerte erfolgen, wobei
Systemstatuswerte gebildet werden, die den Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes an den Messstellen angeben. Die Systemstatuswerte werden von dem Applikationsserver an die Beobachtungseinrichtung übermittelt, wobei die
Beobachtungseinrichtung die Systemstatuswerte bei der
Visualisierung berücksichtigt und anzeigt.
Aus der DE 20 2018 102 060 Ul ist bekannt, Transformatoren mit Kommunikationseinheiten auszurüsten, die eingangsseitig mit Sensoren und ausgangsseitig mit einer Datenverarbeitungs- Cloud verbindbar sind, so dass mit Hilfe der
Datenverarbeitungs-Cloud Aussagen über den Betriebsstatus des Transformators möglich sind.
Dem eingangs genannten Verfahren haftet der Nachteil an, dass der Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes nur
unzureichend ermittelt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der
eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine einfache und kostengünstige Analyse des Betriebszustandes des gesamten Energieversorgungsnetzes durchgeführt werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die
Datenverarbeitungs-Cloud bei der Analyse die Messwerte und/oder die von den Messwerten abgeleiteten Werte
berücksichtigt, die von wenigsten zwei ausgewählten
Kommunikationseinheiten stammen, die an verschiedenen
Standorten aufgestellt sind.
Erfindungsgemäß stammen die zu analysierenden Daten, also die Messwerte und/oder die davon abgeleiteten Werte, von
Hochspannungsgeräten, die an unterschiedlichen Standorten aufgestellt sind. Dabei können erfindungsgemäß beliebige Kombinationen von Daten durchgeführt werden, wenn dies zu dem jeweiligen Zeitpunkt als zweckmäßig erscheint. Die Erfindung fußt auf der Idee, dass der Zustand des Energieversorgungsnetzes nur zufriedenstellend erfasst werden kann, wenn auch der Zustand von Hochspannungsgeräten an unterschiedlichen Orten bekannt ist. Im Rahmen der Erfindung wird bei der Überwachung des Energieversorgungsnetzes für eine Zunahme des Zustandswissens gesorgt. Die Verfügbarkeit der zahlreichen Einzelmessungen ermöglicht eine intelligente Verknüpfung der Messwerte aller Hochspannungsgeräte. Durch die erfindungsgemäße Kombination können Betriebsreserven der HV-Geräte erstmals vollständig ausgeschöpft werden. Auch wird die Transparenz des Übertragungssystems für den Netzbetreiber erhöht und ermöglicht erstmals ein effektives und somit kostengünstiges Flottenmanagement .
Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die
Messwerte von unterschiedlichen Hochspannungsgeräten stammen. So werden beispielsweise im Rahmen der Erfindung die
Messwerte und/oder davon abgeleiteten Werte berücksichtigt, die von einem Transformator und einem
Hochspannungsleistungsschalter und einem Kondensator stammen. Bei dieser Weiterentwicklung der Erfindung stammen die Daten daher nicht nur von unterschiedlichen Standorten, sondern auch von unterschiedlichen Hochspannungsgeräten. Im Rahmen der Erfindung können somit beliebige Kombinationen von
Standorten und Hochspannungsgeräten durchgeführt werden. So kann beispielsweise die Messung der Eigenzeit am
Hochspannungsleitungsschalter in Kombination mit dem
Stromwert des Messwandlers dazu dienen, die Belastung der Kontaktstücke des Leistungsschalters zu ermitteln. Aus der Belastung der Kontaktstücke kann schließlich gefolgert werden, wann die nächste Wartung fällig oder der Schalter ausgetauscht werden muss. Dies erfolgt im Rahmen der
Erfindung mit Messungen an einem anderen Leistungsschalter eines anderen Standorts. Auf Grundlage dieser Kombination der Messwerte und/oder der abgeleiteten Werte kann der
Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes genauer und noch zuverlässiger ermittelt werden. Im Rahmen der Erfindung kann sich ein Nutzer mit Hilfe von Zugangsdaten oder mit anderen Worten Log-In-Daten bei der Datenverarbeitungs-Cloud anmelden. Die Datenverarbeitungs- Cloud erkennt anhand der Nutzerdaten, welche
Hochspannungsgeräte beziehungsweise welche
Kommunikationseinheiten für den Nutzer relevant sind. Hierzu verfügt die Datenverarbeitungs-Cloud über eine zweckmäßige Datenbank, die auf einem Speicher der Datenverarbeitungs- Cloud abgelegt ist. Ist der Nutzer beispielsweise ein
Betreiber eines bestimmten Energieversorgungsnetzes, erkennt die Datenverarbeitungs-Cloud beispielsweise, dass der Nutzer zehn Transformatoren, zwanzig Leistungsschalter, zehn
Betriebsschalter, fünf Ableiter und drei Kondensatorbatterien betreibt. Jeder dieser Hochspannungsgeräte weist Sensoren auf, die mit wenigstens einer Kommunikationseinheit verbunden sind. Nur mit diesen Kommunikationseinheiten, die im
Folgenden als ausgewählte Kommunikationseinheiten bezeichnet sind, setzt sich die Datenverarbeitungs-Cloud im Rahmen der Erfindung in Verbindung.
Die Verbindung erfolgt über eine Fernbereichs-
Kommunikationsverbindung . Um diese herzustellen, verfügt die
Kommunikationseinheit über eine
Fernbereichskommunikationseinrichtung, wie beispielsweise ein Mobilfunkmodul nach GPRS- oder UMTS-Standard auf. Mit diesem wird eine Fernbereichskommunikationsverbindung, vorzugsweise eine IP-basierte Datenverbindung, mit der Datenverarbeitungs- Cloud aufgebaut . Dabei kann beispielsweise ein Anbieter eines Mobilfunkdienstes oder ein Telekommunikationsanbieter
zwischengeschaltet sein und die
Fernbereichskommunikationsverbindung kann zumindest teilweise über ein Kommunikationsnetz dieses Anbieters und/oder
zumindest teilweise über das Internet hergestellt werden. Zur Herstellung der Verbindung fällt dann ein nur sehr geringer Konfigurations- beziehungsweise Parametrieraufwand an. Außer der Konfigurierung der Fernbereichs-Kommunikationseinrichtung mit den für den Aufbau der Fernbereichskommunikations- Verbindung notwendigen Informationen, z.B. den Einbau einer SIM-Karte eines Telekommunikationsanbieters, muss für die einzelne Kommunikationseinheit kein weiterer Aufwand
betrieben werden.
Die Sensoren sind hingegen im Rahmen der Erfindung über eine Nahbereichs-Kommunikationsverbindung mit der
Kommunikationseinheit verbunden. Die Nahbereichs- Kommunikationsverbindung kann beispielsweise ein einfaches Kabel sein. Abweichend davon ist die Nahbereichs- Kommunikationsverbindung beispielsweise eine ZigBee-, eine Bluetooth-, eine Wireless-, Ambus- oder eine WiFi- Kommunikationsverbindung . Die Nahbereichs- Kommunikationsverbindung erstreckt sich maximal über 100 Meter .
Ein elektrisches Energieversorgungsnetz dient zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie vom Erzeuger bis hin zum Endverbraucher. Eine wichtige Aufgabe eines
Energieversorgungsnetzes ist die Sicherung und Verbesserung der Zuverlässigkeit der Versorgung des Endverbrauchers mit elektrischer Energie. Es liegt daher im Interesse des
Energieversorgers etwaige Ausfälle der Versorgung mit
elektrischer Energie, beispielsweise in Folge von
Kurzschlüssen oder Erdschlüssen, zu reduzieren. Bevor ein in einem Energieversorgungsnetz auftretender Fehler behoben werden kann, muss der Betreiber des Energieversorgungsnetzes zunächst erkennen, dass im Energieversorgungsnetz überhaupt ein Fehler vorliegt. Darüber hinaus ist es hilfreich, wenn der Betreiber bereits vor dem Ausfall eines
Hochspannungsgeräts auf eine mögliche Fehlerquelle
hingewiesen wird. Hierbei wird er durch die Erfindung
unterstützt .
Unter einer Datenverarbeitungs-Cloud soll hier eine Anordnung mit einer oder mehreren Datenspeichereinrichtungen und einer oder mehreren Datenverarbeitungseinrichtung verstanden werden, die durch geeignete Programmierung zur Durchführung beliebiger Datenverarbeitungsprozesse ausgebildet werden kann. Die Datenverarbeitungseinrichtungen stellen hierbei in der Regel universelle Datenverarbeitungseinrichtung, wie beispielsweise Server, dar, die hinsichtlich ihrer
Konstruktion und ihrer Programmierung zunächst keinerlei spezifische Auslegung aufweisen. Erst durch eine vorgenommene Programmierung lässt sich die universelle
Datenverarbeitungseinrichtung zur Ausführung spezifischer Funktionen ertüchtigen.
Insofern die Datenverarbeitungs-Cloud mehrere einzelne
Komponenten aufweist, sind diese auf geeignete Weise zur Datenkommunikation miteinander verbunden, beispielsweise durch ein Kommunikationsnetzwerk. Einer Datenverarbeitungs- Cloud können beliebige Daten zur Datenspeicherung und/oder Verarbeitung zugeführt werden. Die Datenverarbeitungs-Cloud selbst stellt die gespeicherten Daten und/oder die Ereignisse der durchgeführten Datenverarbeitung wiederum anderen
Geräten, beispielsweise mit einer Datenverarbeitungs-Cloud verbundenen Computerarbeitsstationen, Laptops, Smartphones zur Verfügung. Eine Datenverarbeitungs-Cloud kann
beispielsweise durch ein Rechenzentrum oder auch mehrere vernetzte Rechenzentren bereitgestellt werden. Üblicherweise ist eine Datenverarbeitungs-Cloud räumlich entfernt von den Hochspannungsgeräten ausgebildet .
Die Kommunikationseinheit weist bevorzugt wenigstens einen analogen und wenigstens einen digitalen Eingang auf. Somit können mehrere Sensoren mit einer Kommunikationseinheit verbunden werden. Die Kommunikationseinheit verfügt
beispielsweise über einen Haupt- und einen Nebenprozessor sowie über eine Speichereinheit, in der vorverarbeitete
Messwerte oder daraus abgeleitete Werte abgelegt und
bearbeitet werden können, z.B. durch Mittelwertbildung. Die Messwerte verschiedener Sensoren können daher gemeinsam von einer Kommunikationseinheit über eine
Fernbereichskommunikationsverbindung an die
Datenverarbeitungs-Cloud gesendet werden. Bei den Sensoren kann es sich beispielsweise um Strom-, Spannungsmesser, Temperaturmesser, Druckmesser, Statusmelder von Schaltern (offen, geschlossen, Fehler) oder Zuständen von Sicherungen (intakt, gezündet) handeln. Die Sensoren können im Rahmen der Erfindung auch Drücke, Viskositäten eines Mediums oder Statusmeldungen von Ventilzuständen erfassen. Auch Gassensoren können im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, die beispielsweise Partialdrücke eines bestimmten Gases erfassen. Auch optische Sensoren zum Erfassen von
Lichtbögen sind im Rahmen der Erfindung möglich.
Die Zugangsdaten sind beispielsweise übliche Log-In-Daten . So bestehen die Zugangsdaten beispielsweise aus einem
Benutzernamen und einem Passwort, das dem Benutzernamen individuell zugeordnet ist.
Die Datenverarbeitungs-Cloud verfügt zweckmäßigerweise über eine Datenbank, mit deren Hilfe sich ermitteln lässt, welche Hochspannungsgeräte dem jeweiligen Nutzer der
Datenverarbeitungs-Cloud zugeordnet ist. In der Datenbank sind weitere Daten hinterlegt, die eine Verbindung zwischen der Datenverarbeitungs-Cloud und den ausgewählten
Kommunikationseinheiten ermöglichen .
Vorteilhafterweise gehen Messwerte und/oder von den
Messwerten abgeleiteten Werte in die Analyse ein, die von unterschiedlichen Hochspannungsgeräten stammen. Diese
Kombination von Daten bei der Analyse bringt weitere
Möglichkeiten, die Analyse hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Aussagekraft über den Betriebszustand des
Energieversorgungsnetzes zu verbessern.
Ein Hochspannungsgerät im Rahmen der Erfindung ist für einen Betrieb im Hochspannungsnetz ausgelegt, d.h. für eine
Betriebsspannung zwischen 1 kV und 1000 kV, insbesondere 50 kV und 800 kV. Das Hochspannungsnetz ist bevorzugt ein
Wechselspannungsnetz. Aber auch ein Gleichspannungsnetz und/oder eine Kombination aus Wechsel- und Gleichspannung netz sind im Rahmen der Erfindung möglich.
Erfindungsgemäß ist ein Hochspannungsgerät beispielsweise ein Transformator, insbesondere Leistungstransformator, ein
Leistungsschalter, ein Lasttrennschalter, ein Trennschalter, eine Kondensatorbatterie, ein Ableiter, eine
Hochspannungsdurchführung, ein Umrichter, ein Matrixschalter, ein Gleichspannungsschalter oder dergleichen.
Eine Analyse im Rahmen der Erfindung kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. So kann eine Analyse zum Beispiel eine Visualisierung umfassen, mit der der Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes verdeutlicht wird.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung gehen Messwerte und/oder von den Messwerten abgeleitete Werte in die Analyse ein, die von Messstellen verschiedener Standorte stammen. Als Messstelle wird hier der Ort eines Sensors verstanden, der nicht an einem Hochspannungsgerät, sondern direkt an einer Hochspannungsleitung angeordnet ist. Dieser an einer
Messstelle angeordnete Sensor ist beispielsweise ein Strom oder Spannungswandler, der den über die Messstelle fließenden Strom unter Gewinnung von Stromwerten beziehungsweise die an der Messstelle abfallende Spannung unter Gewinnung von
Spannungswerten erfasst. Als ein von diesen Messwerten abgeleiteter Wert wird beispielsweise die aus diesen
Messwerten abgeleitete Leistung verstanden, die bei Bedarf in Wirk- und Blindleistung zerlegt werden kann.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung werden im Rahmen der Analyse dynamische Prozesse simuliert. Die Analyse kann beispielsweise die zukünftige Entwicklung des
Betriebszustands des jeweiligen Hochspannungsgeräts
simulieren. Solche Simulationen sind dem Fachmann
grundsätzlich bekannt. Erfindungsgemäß können jedoch
Hochspannungsgeräte an unterschiedlichen Standorten simuliert und in einen Zusammenhang miteinander gestellt werden. Hierdurch kann das Verhalten des Energieversorgungsnetzes noch besser voraussagt werden.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung erfolgt die Analyse mit Hilfe wenigstens eines Algorithmus, der eine intelligentes Verhalten simuliert. Ein solches intelligentes Verhalten wird auch als künstliche Intelligenz bezeichnet.
Mit Hilfe der künstlichen Intelligenz kann die zum Beobachten des Energieversorgungsnetzes zweckdienlichste Kombination von Daten ermittelt und durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise werden bei der Analyse Messwerte und/oder von den Messwerten abgeleitete Werte verwendet, die vor dem Abfragezeitpunkt erfasst beziehungsweise abgeleitet wurden.
Mit Hilfe von Messwerten oder abgeleiteten Werten aus der Vergangenheit können so genannte dynamische Effekte
berücksichtigt und sichtbar gemacht werden. Nimmt
beispielsweise die Temperatur einer Isolierflüssigkeit eines Transformators als Hochspannungsgerät nicht kontinuierlich, sondern sprunghaft z.B. von einer Minute auf die andere zu, so ist dies sicherlich ein Hinweis auf einen Fehler, der baldmöglichst behoben werden sollte.
Um auf die vor dem Abfragezeitpunkt liegenden Messwerte und/oder daraus abgeleiteten Werten zugreifen zu können, ist wenigstens eine Speichereinheit notwendig. Diese
Speichereinheit ist im Rahmen einer Weiterentwicklung der Erfindung beispielsweise in der Kommunikationseinheit
vorgesehen. Gemäß dieser Variante der Erfindung ist es nicht notwendig, permanent eine Fernbereichs-
Kommunikationsverbindung zwischen Kommunikationseinheit und Datenverarbeitungs-Cloud aufrecht zu erhalten. Im Rahmen dieser Weiterentwicklung können die Messwerte und/oder daraus abgeleitete Werte lokal abgespeichert werden. Die lokal gespeicherten Werte werden dann bei der nächsten Verbindung mit der Datenverarbeitungs-Cloud an diese gesendet. Vor der lokalen Speicherung können im Rahmen der Erfindung die Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte gemittelt oder auf sonstige Weise vorverarbeitet werden.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung werden vor dem Abfragezeitpunkt erfasste Messwerte und/oder von diesen abgeleitete Werte auf einem Speicher der Datenverarbeitungs- Cloud abgelegt. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung weist entweder nur die Datenverarbeitungs-Cloud oder die Datenverarbeitungs-Cloud zusätzlich zu den
Kommunikationseinheiten eine Speichereinheit auf. Diese zentrale Speichereinheit dient zum Abspeichern der Messwerte und/oder darauf abgeleiteten Werten z.B. nachdem eine
Fernbereichs-KommunikationsVerbindung zwischen
Kommunikationseinheit und Datenverarbeitungs-Cloud durch den Nutzer im Abfragezeitpunkt hergestellt wurde. Abweichend davon kann sich die Datenverarbeitungs-Cloud zu festen
Intervallen mit jeder Kommunikationseinheit in Verbindung stehen, um auf lokal gespeicherten Daten zuzugreifen und um diese auf der größeren zentralen Speichereinheit abzulegen. Ein Überlaufen der lokalen Speicher der
Kommunikationseinheiten ist somit vermieden.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung besteht
fortwährend eine Fernbereichs-Kommunikationsverbindung zwischen den Kommunikationseinheiten und der
Datenverarbeitungs-Cloud, so dass die Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte fortwährend zur Speichereinheit der Datenverarbeitungs-Cloud übertragen und dort gespeichert werden, um im Abfragezeitpunkt mit anderen Daten, Werten oder Informationen zeitaufgelöst dargestellt werden zu können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung wird die Visualisierung mit Hilfe eines Quotienten von Laststrom zu Nennstrom bezogen auf das jeweilige Hochspannungsgerät erzeugt. Hierbei ist der Laststrom, der tatsächlich von den Sensoren erfasste Strom, der beispielsweise durch eine
Hochspannungswicklung oder über einen Hochspannungsschalter fließt. Der Nennstrom ist der Strom, der über das jeweilige Hochspannungsgerät fließen soll. Der Nennstrom ist mit anderen Worten zuvor festgelegter Parameter. Übersteigt der Quotient von Laststrom zu Nennstrom einen Schwellenwert, beispielsweise 1.5, kann die Visualisierung dies mit Hilfe einer bestimmten Farbe des Hochspannungsgeräts verdeutlichen. Handelt es sich bei dem Hochspannungsgerät beispielsweise um einen Transformator, so wird dieser beispielsweise stark schematisiert mit seinem Gehäuse und seinen Durchführungen dargestellt. Liegt der Quotient von Last- zu Nennstrom bei 1, ist der Transformator grün. Übersteigt der Quotient jedoch 2, wird eine rote Darstellung des Transformators gewählt, wodurch der kritische Zustand des Transformators angedeutet werden soll. Darüber hinaus kann bei Überschreiten des
Schwellenwertes, beispielsweise 2, ein Warnsignal von
Datenverarbeitungs-Cloud an den Nutzer gesendet werden.
Vorteilhafterweise erkennt die Datenverarbeitungs-Cloud eine solche Grenzwertüberschreitung auch dann, wenn der Nutzer nicht mit der Datenverarbeitungs-Cloud verbunden ist. In diesem Falle kann beispielsweise die Datenverarbeitungs-Cloud eine warnende SMS, Email oder ein sonstiges Signal an ein Mobiltelefon oder aber an eine Überwachungsstation
übermitteln .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens werden zeitlich vor dem
Abfragezeitpunkt liegende Messwerte und/oder daraus
abgeleiteten Werte in einem Diagramm mit Daten korreliert dargestellt, die nicht von den Messwerten der Sensoren abgeleitet sind. Bei diesen Daten handelt es sich
beispielsweise um Temperaturwerte, die von einem mit dem Internet verbundenen Wetterdienst bezogen worden sind.
Darüber hinaus können Windstärken, Sonneneinstrahlungswerte oder sonstige Einflussgrößen des Status der
Hochspannungsgeräte berücksichtigt werden. Auch die Messwerte anderer Hochspannungsgeräte können berücksichtigt und
zeitlich dargestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung erfolgt im Rahmen der Analyse eine Visualisierung, bei der eine
Landkarte dargestellt wird, auf der die mit den ausgewählten Kommunikationseinheiten verbundenen Hochspannungsgeräte schematisch verdeutlicht sind. Wie bereits weiter oben angedeutet, kann beispielsweise ein Transformator in der Visualisierung vereinfacht durch ein Symbol dargestellt werden. Entsprechendes gilt für einen Leistungsschalter, einen Trennschalter, eine Kondensatorbatterie, Ableiter oder andere Hochspannungsgeräte.
Ist der Nutzer beispielsweise ein Betreiber eines
Energieversorgungsnetzes und für eine Anzahl von
Transformatoren, Leistungsschaltern, Kondensatorbatterien, Funkenstrecken oder dergleichen verantwortlich, werden seine Hochspannungsgeräte gemeinsam auf der Landkarate geografisch dargestellt. So erhält der Nutzer einen guten Überblick über die Hochspannungsgeräte, für die er verantwortlich ist.
Vorteilhafterweise wird anhand der vor dem Abfragezeitpunkt liegenden Messwerte und/oder daraus abgeleiteten Werte eine Vorhersage über den weiteren Verlauf der Auslastung und der Lebensdauer der Hochspannungsgeräte erzeugt, wobei diese in der Visualisierung ebenfalls schematisch dargestellt werden. Wird beispielsweise mit Hilfe einer Kamera das Auftreten eines Lichtbogens in einem Transformatorkessel oder einem Leistungsschalter überwacht, kann mit Hilfe der erfassten Lichtbögen und einer einfachen Extrapolation oder einer komplexeren Simulation eine Vorhersage dahin getroffen werden, wie lange eine Wartung des jeweils überwachten
Hochspannungsgeräts noch hinausgeschoben werden kann
beziehungsweise wann genau diese erfolgen sollte.
Bei dieser Vorhersage werden sowohl Messwerte beziehungsweise daraus abgeleitete Werte berücksichtigt, die vor dem
Abfragezeitpunkt liegen, als auch Messwerte, die in etwa zum Abfragezeitpunkt und/oder während einer Sitzung des Nutzers in der Cloud erfasst werden. Die Berücksichtigung in der Vergangenheit liegender Messwerte erhöht die Genauigkeit der Vorhersage.
Vorteilhafterweise werden mittels einer Antenne zur
Positionsbestimmung, die in der Kommunikationseinheit
angeordnet ist, die geografische Lage der jeweiligen
Kommunikationseinheit und des damit verbundenen
Hochspannungsgeräts ermittelt und auf Grundlage der
geografischen Daten die Wetterbedingungen von einem
Wetternachrichtendienst ermittelt. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung müssen die Wetterbedingungen Vorort nicht aufwändig erfasst werden. Vielmehr kann im Rahmen der
Erfindung auf ohnehin - z.B. im Internet - vorhandene Daten zurückgegriffen werden. Die auf diese Weise gewonnenen Daten über die Wetterbedingungen können bei der Visualisierung ebenfalls aufgezeigt werden.
Vorteilhafterweise ist jede Kommunikationseinheit mit einer Antenne zur Positionsbestimmung ausgerüstet.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der
Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbespielen der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Bauteile verweisen und wobei die
Figur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens schematisch verdeutlicht.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 1, bei dem eine Datenverarbeitungs-Cloud 2 erkennbar ist, die über eine Fernbereichs- Kommunikationsverbindung 3 mit jeweils einer
Kommunikationseinheit 4 verbunden ist, die an einem
Hochspannungsgerät 5 befestigt ist. Bei den
Hochspannungsgeräten 5 handelt es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um Transformatoren 6, die schematisch mit seinen säulenartigen Durchführungen gezeigt sind, Hochspannungsleistungsschalter 7, Kondensatorbatterien 8, Hochspannungstrennschalter 9, Hochspannungsableiter 10, einem Gleichrichter 11 sowie einem Wechselrichter 12. Ferner ist eine Nutzereinheit in Gestalt eines Laptops 13 erkennbar, mit dessen Hilfe ein Nutzer Zugangsdaten, also so genannte Log-In Daten, über eine Fernbereichs-Kommunikationsverbindung 3 an die Datenverarbeitungs-Cloud 2 senden kann. Die Zugangsdaten umfassen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen
Benutzernamen sowie ein Passwort, das dem Benutzernahen fest zugeordnet ist.
Die Datenverarbeitungs-Cloud 2 verfügt ferner über eine figürlich nicht dargestellte Speichereinheit, auf der eine Datenbank abgelegt ist. In der Datenbank ist festgelegt, welche Hochspannungsgeräte 5 den Zugangsdaten, also in diesem Fall dem Benutzernamen, zugeordnet sind. Ist der Nutzer beispielsweise der Betreiber eines Energieversorgungsnetzes mit einer Reihe von Hochspannungsgeräten in Gestalt von
Transformatoren 6, Trennschaltern 9, Leistungsschaltern 7, Ableitern 10 usw., kann er sich mittels der Eingabe seiner Zugangsdaten in der Datenverarbeitungs-Cloud 2 mit den
Kommunikationseinheiten 4 verbinden, die in der Nähe oder - wie in der Figur gezeigt - an dem jeweiligen
Hochspannungsgerät 5 befestigt sind. Die Datenverarbeitungs- Cloud 2 greift also über die Fernbereichs-
Kommunikationsverbindung 3 auf die Kommunikationseinheiten 4 zu, die in der Nähe der Hochspannungsgeräte 5 angeordnet sind, die dem Benutzernamen zugeordnet sind. Diese
Kommunikationseinheiten 4 werden hier als ausgewählte
Kommunikationseinheiten 4 bezeichnet. Jede
Kommunikationseinheit 4 weist mehrere Eingänge auf, die z.B. sowohl analog als auch digital sind. Wenigstens einer der Eingänge ist über eine figürlich nicht dargestellte
Nahbereichs-Kommunikationsverbindung mit einem Sensor verbunden, der an oder in dem zugeordneten Hochspannungsgerät 5 angeordnet ist und der zum Erfassen von Messwerten eingerichtet ist, wobei der Sensor die besagten Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte überträgt.
In dem gezeigten Ausführungsbespiel sind in jedem
Transformator 6 mehrere figürlich nicht dargestellte Sensoren vorgesehen. Ein Sensor erfasst beispielsweise die Temperatur eines Isolierfluids, hier ein Esteröl, im oberen Bereich des Tanks des Transformators. Ein weiterer Sensor erfasst die Temperatur des Isolierfluids im unteren Bereich des Tanks, wohingegen ein dritter Sensor die durch die
Oberspannungswicklung fließenden Ströme erfasst.
Auch bei einem Hochspannungsleistungsschalter 7 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Sensoren
vorgesehen. Ein Sensor erfasst z.B. den Strom, der bei geschlossenem Kontakt des Hochspannungsleistungsschalters über diesen fließt. Ein anderer Sensor dient zum Feststellen der Schalterstellung, insbesondere ob die Kontaktstücke des Kontaktes aneinander anliegen oder voneinander getrennt sind. Ein weiterer Sensor dient zum Erfassen eines im
Schaltergehäuse auftretenden Lichtbogens. Weitere Sensoren sind beispielsweise an einem Gleichrichter 11 angeordnet, der zum Umrichten einer Wechselspannung in eine Gleichspannung eingerichtet ist. Sensoren dieses Gleichrichters 11 erfassen beispielsweise die gleichspannungsseitig des Gleichrichters 11 auftretenden Gleichströme und Gleichspannungen. Andere Sensoren erfassen die wechselspannungsseitig am Gleichrichter 11 auftretenden Eingangsströme beziehungsweise
Eingangsspannungen. Aus diesen Messwerten abgeleitete Werte sind die dabei auftretenden Wirk- sowie Blindleistungen. Alle Sensoren übertragen ihre Messwerte oder die daraus
abgeleiteten Werte an die Kommunikationseinheit 4, mit denen die jeweiligen Sensoren über die jeweilige Nahbereichs- Kommunikationsverbindung verbunden sind. Jede
Kommunikationseinheit weist wenigstens einen zweckmäßigen Prozessor sowie eine Speichereinheit auf, mit der die
erfassten Messwerte oder die daraus abgeleiteten Werte zwischengespeichert werden können. Die Bearbeitung der Messwerte durch die Kommunikationseinheit 4 erfolgt hier beispielsweise durch eine zweckmäßige Mittelung über eine gewisse Zeitdauer hinweg. Die Kommunikationseinheiten 4 speichern die gemittelten Werte in ihrer Speichereinheit lokal. So können die Messwerte beispielsweise über Wochen hinweg lokal in der Kommunikationseinheit 4 gespeichert sein.
Greift der Nutzer über seinen Laptop 13 oder sein
Mobiltelefon zu einem Abfragezeitpunkt auf die
Datenverarbeitungs-Cloud 2 zu, werden die vor diesem
Abfragezeitpunkt in der jeweiligen Kommunikationseinheit 4 gespeicherten Werte an die Datenverarbeitungs-Cloud 2
übertragen. Die Datenverarbeitungs-Cloud 2 speichert die übertragenen Daten auf ihrer figürlich nicht dargestellten Speichereinheit zentral. Die dort gespeicherten Werte oder mit anderen Worten Daten können nun einer zweckmäßigen
Analyse unterzogen werden.
Erfindungsgemäß ist wesentlich, dass bei der Analyse
Messwerte und/oder davon ableitete Werte berücksichtigt werden, die von Hochspannungsgeräten stammen, die an
unterschiedlichen Orten aufgestellt sind. In der Figur sind beispielhaft vier unterschiedliche Standorte 14a, 14b, 14c und 14d verdeutlicht. Die Standorte 14a, 14b und 14c liegen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der Bundesrepublik Deutschland, wohingegen der Ort 14d ein Aufstellungsort in Polen schematisch verdeutlichen soll.
Erfindungsgemäß werden nicht nur Daten eines Standorts z.B. 14a ausgewertet. Vielmehr kommt es im Rahmen der Erfindung zu einer Kombination von beispielsweise Sensordaten eines
Leistungsschalters 7 vom Aufstellungsort 14b mit den Daten eines Transformators 6 vom Aufstellungsort 14a. Gleichzeitig werden die Daten des Transformators 14d vom Aufstellungsort 14d berücksichtigt. Aufgrund dieser Kombination von Daten unterschiedlicher räumlicher Herkunft kann die Analyse des Betriebszustands des Energieversorgungsnetzes deutlich verbessert werden und auf Grundlage der Analyse beispielsweise eine Visualisierung dargestellt werden, die beispielsweise kritische Zustände von Hochspannungsgeräten 5 farblich kenntlich macht. Auch ist eine Simulierung des zukünftigen Betriebszustands der HV-Geräte möglich.
Nicht dargestellt sind in der Figur die Übertragungsleitungen des Energieversorgungsnetzes mit ihren Messstellen, an denen ebenfalls Sensoren angeordnet sind. Auch diese Sensoren sind über eine Nahbereichs-Kommunikationsverbindung mit einer Kommunikationseinheit verbunden. Die Nahbereichs- Kommunikationsverbindung ist in dem angesprochenen
Ausführungsbeispiel ein einfaches Kabel.
Jede Kommunikationseinheit 4 verfügt ferner über eine
Antenne, die eine Positionsbestimmung der
Kommunikationseinheit 4 ermöglicht. Die Kommunikationseinheit 4 ist der Nähe, also weniger als 100m entfernt vom jeweiligen Hochspannungsgerät 5 angeordnet . Mit anderen Worten kann mit der Positionsbestimmung der Kommunikationseinheit 4 auch die geografische Lage des jeweiligen Hochspannungsgeräts 5 erfasst werden. Dies erfolgt durch ein
Positionsbestimmungssystem wie beispielsweise GPS, Galileo oder dergleichen.
Ist die geografische Lage des Hochspannungsgeräts 5
ermittelt, greift die Datenverarbeitungs-Cloud 2 auf für diesen Ort vorliegende Wetterdaten zu, indem die
Datenverarbeitungs-Cloud 2 auf die Datenbank eines
Wetterdienstes zugreift, um beispielsweise
Sonneneinstrahlung, Windstärke und Außentemperatur am Ort des jeweiligen Hochspannungsgeräts 5 zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße Analyse ermöglicht nicht nur eine
Darstellung des Betriebszustands des gesamten
Energieversorgungsnetzes einschließlich der darin
vorgesehenen Hochspannungsgeräte 5, sondern ermöglicht darüber hinaus auch die Simulierung dynamischer Prozesse. Hierbei können intelligente Algorithmen, also die Verwendung einer künstlichen Intelligenz eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (1) zum Überwachen des Betriebszustandes eines Energieversorgungsnetzes bei dem
- eine Datenverarbeitungs-Cloud (2) mit einer Anzahl von ausgewählten Kommunikationseinheiten (4) über
Fernbereichs-Kommunikationsverbindungen (3) zu einem Abfragezeitpunkt verbunden wird,
- jede ausgewählte Kommunikationseinheit (4) Messwerte
und/oder von den Messwerten abgeleiteten Werte über eine der Fernbereichs-Kommunikationsverbindungen (3) an die Datenverarbeitungs-Cloud (2) überträgt,
- wobei jede Kommunikationseinheit (4) zum Erhalt der
Messwerte und/oder der davon abgeleiteten Werte über eine Nahbereich-Kommunikationsverbindung mit wenigsten einem Sensor verbunden ist, der zum Erfassen der
Messwerte an oder in einem Hochspannungsgerät (5) des Energieversorgungsnetzes angeordnet ist,
- die Datenverarbeitungs-Cloud (2) im Rahmen einer Analyse auf der Basis der Messwerte und/oder der von den
Messwerten abgeleiteten Werte den Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes ermittelt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- dass Datenverarbeitungs-Cloud (2) bei der Analyse die Messwerte und/oder die von den Messwerten abgeleiteten Werte berücksichtigt, die von wenigsten zwei
ausgewählten Kommunikationseinheiten (4) stammen, die an unterschiedlichen Standorten aufgestellt sind.
2. Verfahren (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
Messwerte und/oder der von den Messwerten abgeleiteten Werte in die Analyse eingehen, die von unterschiedlichen
Hochspannungsgeräten stammen.
3. Verfahren (1) nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Messwerte und/oder der von den Messwerten abgeleiteten Werte in die Analyse eingehen, die von Messstellen verschiedener Standorte stammen.
4. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
basierend auf der Analyse dynamische Prozesse simuliert werden .
5. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Analyse mit Hilfe wenigstens eines Algorithmus
durchgeführt wird der eine intelligentes Verhalten simuliert (künstliche Intelligenz) .
6. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
bei der Analyse Messwerte und/oder von den Messwerten abgeleitete Werte verwendet werden, die vor dem
Abfragezeitpunkt erfasst beziehungsweise abgeleitet wurden.
7. Verfahren (1) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die vor dem Abfragezeitpunkt erfassten Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte auf einer Speichereinheit der
Kommunikationseinheit (4) gespeichert werden.
8. Verfahren (1) nach Anspruch 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
vor dem Abfragezeitpunkt erfasste Messwerte und/oder von diesen abgeleiteten Werte auf einem Speicher der
Datenverarbeitungs-Cloud (2) gespeichert werden.
9. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Datenverarbeitungs-Cloud (2) anhand der Analyse eine Visualisierung des Betriebszustandes des
Energieversorgungsnetzes erzeugt .
10. Verfahren (1) nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
bei der Visualisierung eine Landkarte darstellt wird, auf der die mit den ausgewählten Kommunikationseinheiten (4)
verbundene Hochspannungsgeräte (5) schematisch verdeutlicht sind .
11. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
anhand der vor dem Abfragezeitpunkt erfassten Messwerte und/oder daraus abgeleiteten Werte eine Vorhersage über den weiteren Verlauf der Auslastung und Lebensdauer der
Hochspannungsgeräte (5) erzeugt wird und diese in der
Visualisierung dargestellt wird.
12. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
mittels einer Antenne zur Positionsbestimmung, die in einer Kommunikationseinheit (4) angeordnet ist, die geographische Lage der jeweiligen Kommunikationseinheit (4) und des damit verbundenen Hochspannungsgeräts (5) ermittelt und
anschließend die Wetterdaten von einem
Wetternachrichtendienst erfasst werden, die für die
geografische Lage des Hochspannungsgerätes von einem
Dienstleister bereitgestellt sind.
13. Computerprogrammprodukt für ein Rechengerät,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche geeignet ist.
14. Speichermedium,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
auf ihm ein Computerprogrammprodukt nach dem Anspruch 13 gespeichert ist.
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