EP4196807A1 - Verfahren zum bestimmen der überlastfähigkeit eines hochspannungsgeräts - Google Patents

Verfahren zum bestimmen der überlastfähigkeit eines hochspannungsgeräts

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Publication number
EP4196807A1
EP4196807A1 EP21773607.3A EP21773607A EP4196807A1 EP 4196807 A1 EP4196807 A1 EP 4196807A1 EP 21773607 A EP21773607 A EP 21773607A EP 4196807 A1 EP4196807 A1 EP 4196807A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage device
transformer
service life
data processing
voltage
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.)
Withdrawn
Application number
EP21773607.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Boschert
Ryad BOUCHERIT
Ronny Fritsche
Matthias KÜSTERMANN
Johannes Raith
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 EP4196807A1 publication Critical patent/EP4196807A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an overload capacity of at least one high-voltage device, in particular a power transformer.
  • overload curves are statically generated based on the specification of each high voltage device. The overload period is defined in advance in such static overload curves and does not take into account a possibly higher overload potential for shorter periods. A determination of the overload capacity with the help of overload curves will be explained later in connection with FIG.
  • a method for determining the aging rate of a transformer has become known from DE 10 2007 026 175 B4. According to the previously known method, the aging rate V IEC of a transformer as a high-voltage device is calculated according to IEC standard 60076-7, with the oxygen and moisture content of the insulating liquid of the transformer being taken into account.
  • the disadvantage of the method mentioned at the outset is that the operating state of the energy supply network is only insufficiently determined, so that the potential of the high-voltage tion device to be operated with overload, is only insufficiently exploited.
  • the object of the invention is therefore to create a method of the type mentioned at the outset, with which the overload capacity of a high-voltage device can be fully exploited.
  • the invention solves this problem by a method in which measured values are continuously recorded by sensors that are arranged in or on the high-voltage device, the measured values and/or values derived therefrom are transmitted from the sensors to a communication unit of the high-voltage device via a short-range communication link the communication unit can be connected to a data processing cloud via a long-distance communication link, a load forecast request is created for one or more high-voltage devices for a predetermined period of time and sent to a data processing cloud, at least one status parameter for each high-voltage device is based at least in part on the Measured values and/or the values derived therefrom are determined, the load prediction request and each state parameter are transmitted to a load prediction model at a request time and the load prediction model shows the maximum utilization in the pre- given time period is determined, with a service life of each high-voltage device consumed before the query time being derived from stored measured values while obtaining a service life actually used and the service life actually used being supplied to the load prediction model as a further status parameter,
  • the overload capacity is no longer determined on the basis of a roughly estimated overload profile.
  • the remaining life duration of the transformer is calculated and saved continuously or at specific time intervals.
  • an appropriate storage unit is provided, which can be connected to the load prediction model at the time of the request. While the capacities of the high-voltage device were not fully utilized in the previously known methods, the invention makes it possible to determine the overload capacity of the respective high-voltage device more precisely and to exploit the potential of the transformer almost completely.
  • measured values are recorded by sensors that are arranged in or on the respective high-voltage device, with the state parameters being obtained at least partially on the basis of the measured values and/or the values derived therefrom.
  • the operating status of a high-voltage device can be precisely recorded.
  • measured values and/or values derived from them include, for example, the temperature of an insulating fluid in the upper and lower area of a tank of a power transformer and the winding currents, ie the electrical currents that flow through the low-voltage and/or high-voltage winding.
  • measured values and/or values derived from the measured values are also used, which were recorded or derived before the request time.
  • so-called dynamic effects can be taken into account and made visible. If, for example, the temperature of an insulating liquid in a transformer as a high-voltage device does not increase continuously, but abruptly, e.g. B. from one minute to the next, this is certainly an indication of a bug that should be fixed as soon as possible. However, such erratic developments should be ruled out when modeling the overload capacity.
  • the sensors arranged on or in the respective high-voltage device are advantageously connected to a communication unit via a short-range communication connection.
  • the short-range communication link can be a simple cable, for example. Deviating from this, the short-range communication connection is, for example, a ZigBee, Bluetooth, wireless, Ambus or WiFi communication connection.
  • the short-range communication link extends a maximum of 100 meters.
  • the communication unit preferably has at least one analog and at least one digital input.
  • the communication unit has, for example, a main processor and a secondary processor as well as a memory unit in which pre-processed measured values or values derived from them can be stored and processed, e.g. B. by averaging.
  • the measured values from different sensors can therefore be shared by a communication unit, e.g. B. be sent to a data processing cloud via a long-range communication link.
  • the sensors can in principle be of any design. At least one temperature sensor for detecting the temperature of the insulating fluid and at least one current sensor for detecting the winding current of the high-voltage or low-voltage winding are advantageously provided.
  • a data processing cloud is to be understood here as meaning an arrangement with one or more data storage devices and one or more data processing devices which can be configured to carry out any data processing processes by suitable programming.
  • the data processing devices generally represent universal data processing devices, such as servers, which initially have no specific design in terms of their construction and their programming.
  • the universal data processing device can only be upgraded to perform specific functions after programming has been carried out.
  • the data processing cloud has a number of individual 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 supplied to a data processing cloud.
  • the data processing cloud itself makes the stored data and/or the events of the data processing carried out available to other devices, for example computer workstations, laptops, smartphones connected to a data processing cloud.
  • a data processing cloud can be provided, for example, by a data center or by a number of networked data centers.
  • a data processing cloud is usually formed at a distance from the high-voltage devices.
  • the connection between the communication unit and the data processing cloud takes place via a long-distance communication link.
  • the communication unit has a long-range communication device, such as a mobile radio module based on the GPRS or UMTS standard. This is used to set up a long-distance communication connection, preferably an IP-based data connection, with the data processing cloud.
  • a provider of a mobile radio service or a telecommunications provider can be interposed and the long-range communication connection can be established at least partially via a communications network of this provider and/or at least partially via the Internet. There is then only a very small amount of configuration or parameterization work involved in establishing the connection.
  • a user can register with the data processing cloud using access data or, in other words, log-in data.
  • the data processing cloud uses the user data to identify which high-voltage devices or which communication units are relevant for the user.
  • the data processing cloud has an appropriate database that is stored on a memory of the data processing cloud. If the user is, for example, an operator of a specific area or an energy supply network, the data processing cloud recognizes, for example, that the user operates ten transformers.
  • Each of these high voltage devices has sensors connected to at least one communication unit.
  • the data processing cloud only connects to these communication units, which are referred to below as selected communication units.
  • the data processing cloud expediently has a database that can be used to determine which high-voltage devices are assigned to the respective user of the data processing cloud. Additional data is stored in the table, which enables a connection between the data processing cloud and the selected communication units.
  • a high-voltage device within the scope of the invention is designed for operation in the high-voltage network, i. H . for an operating voltage between 1 kV and 1000 kV, in particular 50 kV and 800 kV.
  • the high-voltage network is preferably an AC voltage network.
  • a DC voltage network and/or a combination of AC and DC voltage networks are also possible within the scope of the invention.
  • a high-voltage device is, for example, a transformer, in particular a power transformer, a high-voltage bushing or the like.
  • At least one memory unit is required in order to be able to provide the measured values and/or values derived from them before the query time.
  • this memory unit is provided, for example, in the communication unit.
  • the measured values or values derived from them can be saved locally. The locally stored values are then sent to the data processing cloud the next time it is connected to it.
  • the used service life of the high-voltage device is continuously determined and stored in a storage unit.
  • the state parameters include a parameter that maps the available cooling capacity.
  • the cooling capacity is a particularly important variable when calculating the overload capacity, since it has a significant impact on the temperature of the insulating liquid. With a high cooling capacity, the insulating fluid heats up less, thus enabling operation at higher loads.
  • a dimensionless state parameter is suitable as a parameter within the scope of the invention.
  • the currently available cooling capacity e.g. B. based on the nominal cooling capacity.
  • the nominal cooling capacity is specified by the manufacturer.
  • the state parameters include a parameter that reflects the weather conditions to which the high-voltage device is exposed.
  • Another major factor influencing the overload capacity and the aging process of a transformer are the weather conditions that prevail at the location of the high-voltage device. This is how the I isolator warms up fluid at 35 degrees in the shade and strong sunlight, for example, faster than at night with temperatures below freezing point.
  • the database of a weather service can be accessed, for example.
  • each electrical device is a transformer, with the state parameters including a parameter that was determined on the basis of a temperature of a cooling liquid of the respective transformer.
  • the cooling liquid of the transformer which is arranged in a tank of the transformer, can be detected at several points, for example below or above an arrangement of windings of the transformer or in the area of the windings themselves, and made available to the method will .
  • each electrical device is a transformer, with the state parameters comprising a parameter which was determined on the basis of a current flowing through one of the windings of the respective transformer
  • the load forecast request can include a forecast of the weather conditions.
  • the user of the method according to the invention can contact a weather service himself in order to find out about the weather conditions and then include them in his query.
  • the load prediction query expediently includes information about the desired lifetime consumption.
  • This variant allows the user to include a condition in their request. This condition affects the desired lifetime consumption. This becomes important, for example, when the high-voltage device is older and only has a low long service life. The user then usually tries to keep the lifetime consumption as low as possible in order to avoid having to quickly replace the old high-voltage device with a new one.
  • measured values recorded before the query time and/or values derived from them are stored in a memory of the data processing cloud.
  • either only the data processing cloud or the data processing cloud has a storage unit in addition to the communication units.
  • This central storage unit is used to store the measured values and/or values derived therefrom, e.g. B. after a long-range communication link between the communication unit and the data processing cloud was established by the user at the time of the query.
  • the data processing cloud can contact each communication unit at fixed intervals in order to access locally stored data in order to store them on the larger central storage unit. Overflowing of the local memory of the communication units is thus avoided.
  • Access data are, for example, usual log-in data.
  • the access data consists of a user name and a password that is individually assigned to the user name.
  • the geographic location of the respective communication unit and the high-voltage device connected to it are determined by means of an antenna for position determination, which is arranged in the communication unit, and the weather conditions are determined by a weather news service on the basis of the geographic data.
  • the weather conditions on site do not have to be recorded in a complex manner. Rather, within the scope of the invention anyway - z. B. data available on the internet can be accessed . The data on the weather conditions obtained in this way can also be taken into account when calculating the actual service life.
  • the load prediction model can indicate the expected lifetime consumption.
  • the method is repeated continuously at predetermined time intervals and the overload capacity obtained is made available to a user.
  • the user can be warned in advance of an excessive overload, so that he can take the necessary countermeasures.
  • the data processing cloud has a storage unit on which measured values and/or values derived from the measured values are continuously stored, which are transmitted by the communication units via a long-distance communication link.
  • the long-range communication link can be continuous or, in other words, permanent. Deviating from this, however, it is also possible within the scope of the invention to set up the long-range communication connection at certain intervals in order to transmit data blocks from measured values that were recorded between query intervals and stored locally.
  • each communication unit is equipped with an antenna for position determination.
  • Figure 1 shows an overload curve of a transformer according to the prior art
  • Figure 2 is a schematic representation of an exemplary embodiment from the method according to the invention.
  • FIG. 3 schematically illustrates a transformer with a communication unit and data processing cloud.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an overload curve of a transformer introduced above, the time in hours being plotted on the abscissa and the load capacity of the said transformer in relation to the nominal power being plotted on the ordinate.
  • the overload curve shown was drawn up after the manufacture of the transformer assigned to it on the basis of test measurements on the said transformer and made available to the customer.
  • said transformer can be operated for 2 hours with an overload of 120% based on the nominal power (100%). Subsequently, operation with an overload of 110% is possible for 3 hours.
  • the overload operation is always constant, ie 2 hours with 120% of the rated power and 3 hours with 11% of the power. In reality, however, this is not the case. Rather, the transformer is not continuously over the said 2 hours 120% overload operated. Rather, there are fluctuations in the said 2 hours. For example, in reality it is possible to operate at rated power for more than 20 minutes, at 80% of rated power for 10 minutes, at 70% of rated power for 30 minutes and at an overload of 120% of rated power for 60 minutes . Of course, this different load has an effect on the service life or the aging of the transformer. In other words, the potential of the transformer is not fully exploited.
  • Transformers as electrical devices according to the invention are key components of electrical supply networks.
  • the failure of a transformer can lead to extreme losses and even to power failures. Transformers are therefore well monitored.
  • a "fever curve" of the transformer is recorded, for example, in order to obtain information about the current load and service life in this way.
  • the hot spot or hot spot temperature can be determined from measurements of the temperature of the insulating fluid and from the measurement of the winding current. As already stated above leads, the service life of the transformer can be determined from the hot-spot temperature.
  • the invention is based on the idea that the temperature of the cooling liquid or, in other words, the insulating fluid and the winding current are continuously observed anyway. With regard to digitization, it is also probable that these measured variables or data derived from them will be transmitted from the respective high-voltage device to a data processing cloud, with the data processing cloud continuously calculating the service life from the data made available to it of the transformer in question and can make this quantity available, for example to a load prediction model.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the method 1 according to the invention, which is shown schematically in FIG.
  • a load prediction model 2 is shown that receives a load prediction request 2 at a request time.
  • the load prediction request 2 contains the question of how much overload the transformer can be operated with in 2 hours for 8 hours if the lifetime consumption is to be 110%. This refers to the lifetime consumption (100%) that arises when the transformer is operated at rated power.
  • status parameters 4 are transmitted to the load forecast model 2 , with the status parameters 4 in the exemplary embodiment shown comprising the temperature of the insulating fluid in the upper region of the transformer and the winding current.
  • Other status parameters relate to the available cooling capacity and the predicted weather conditions at the location of the transformer.
  • the service life 5 used so far is supplied to the load prediction model 2 as a status parameter.
  • the service life that has already been used is by no means roughly estimated within the scope of the invention. Rather, the required service life is continuously determined on the basis of measured values and stored in a storage unit 6 . This spent lifetime is referred to herein as the actual spent lifetime. On the basis of the service life actually used, which is determined in this way, or in other words the service life consumption recorded in this way, it is possible within the scope of the invention for the load prediction model 2 to determine the overload capacity of the transformer more precisely.
  • the load prediction model On the output side, the load prediction model generates the statement 7 that the maximum possible overload operation is in the desired period. Furthermore, the load prediction model indicates the expected lifetime consumption 8 in the desired period.
  • FIG. 3 shows a diagrammatically illustrated transformer 9 with its three bushings 10, which are supported on a tank of the transformer 11. At their end facing away from the boiler 11 , the bushings 10 have a so-called outdoor connection for connecting an air-insulated high-voltage line of an energy supply network.
  • Each bushing 10 has an internal high voltage conductor that extends through a hollow insulator. The insulator and the high-voltage conductor penetrate the upper wall of the tank 11 of the transformer 9 and their free end extends into the oil chamber of the tank 11 .
  • the high-voltage conductor of each bushing 10 can thus be connected to the respective high-voltage winding of the transformer 9 .
  • Each high-voltage winding is arranged concentrically with a low-voltage winding through which extends one leg of a magnetizable core. High-voltage and low-voltage windings are thus inductively coupled to one another.
  • the tank 11 of the transformer 9 is filled with an insulating fluid, which serves to insulate and cool the windings and the core, which are at high voltage during operation.
  • the transformer also has a cooling unit which, however, is not shown in the figures.
  • the transformer 9 is equipped with temperature sensors, which are arranged inside the tank 11 for detecting the temperature of the insulating fluid and are therefore not shown in the figures.
  • Each temperature sensor is connected via a short-range communication link 12 to a communication unit 13 attached to the transformer 9, the short-range communication link 12 in this case being a cable.
  • the communication unit 13 is in turn connected to a data processing cloud 15 via a long-range communication link 14 .
  • the measured temperature values recorded by the temperature sensors are sent to the communication unit 13 via the short-range communication link 12 .
  • This transmits the measured temperature values to the data processing cloud 15 via the long-range communication link 14 .
  • the data processing cloud 15 has the memory 6 illustrated in FIG. 2 and calculates the consumed service life using the measured temperature values recorded and the winding currents recorded according to the above-mentioned standard. In this way, the lifetime consumption of the transformer 9 is continuously determined and is available to the load prediction model 2 according to FIG. 2 if required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zum Bestimmen einer Überlastfähigkeit wenigstens eines Hochspannungsgeräts (9), bei dem fortwährend Messwerte von Sensoren erfasst werden, die in oder an dem jeweiligen Hochspannungsgerät (9) angeordnet sind, die Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte über eine Nahbereichs-Kommunikationsverbindung (12) von den Sensoren zu einer Kommunikationseinheit (13) des Hochspannungsgeräts übertragen werden, die Kommunikationseinheit (13) über eine Fernbereichs-Kommunikationsverbindung (14) mit einer Datenverarbeitungs-Cloud (15) verbindbar ist, für ein oder mehrere Hochspannungsgeräte (9) eine Lastvorhersageanfrage (3) für einen vorgegebenen Zeitraum erstellt und an eine Datenverarbeitungs-Cloud gesendet wird, für jedes Hochspannungsgerät (9) wenigstens ein Zustandsparameter zumindest teilweise auf Grundlage der Messwerte und/oder der davon abgeleiteten Werte ermittelt wird, die Lastvorhersageanfrage (3) und jeder Zustandsparameter (4) in einem Anfragezeitpunkt an ein Lastvorhersagemodell (2) übertragen werden und das Lastvorhersagemodell (2) die maximale Auslastung in dem vorgegebenen Zeitraum ermittelt, wobei eine vor dem Anfragezeitpunkt verbrauchte Lebensdauer jedes Hochspannungsgeräts (9) von gespeicherten Messwerten unter Gewinnung einer tatsächlich verbrauchten Lebensdauer (5) abgeleitet wird und die tatsächlich verbrauchte Lebensdauer (5) dem Lastvorhersagemodell (2) als weiterer Zustandsparameter zugeführt wird, wobei das Lastvorhersagemodell (2) die maximale Überlastfähigkeit (7) in Abhängigkeit der tatsächlich verbrauchten Lebensdauer (5) für jedes Hochspannungsgerät (9) ermittelt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bestimmen der Überlastfähigkeit eines Hochspannungsgeräts
Die Erfindung betri f ft Verfahren zum Bestimmen einer Überlastfähigkeit wenigstens eines Hochspannungsgeräts , insbesondere eines Leistungstrans formators .
Ein solches Verfahren ist dem Fachmann aus der Praxis bekannt . So machen es technische oder wirtschaftliche Anforderungen von Zeit zu Zeit erforderlich, Hochspannungsgeräte wie Trans formatoren in Überlast zu betreiben . Dies ist j edoch nur bis zu einem bestimmten Grad möglich, ohne den Trans formator zu beschädigen . Eine gängige Darstellung der Überlastfähigkeit von Trans formatoren erfolgt in Gestalt so genannter Überlastkurven . Überlastkurven werden statisch basierend auf der Spezi fikation des j eweiligen Hochspannungsgeräts erstellt . Der Überlast zeitraum ist in solchen statischen Überlastkurven vorab definiert und berücksichtigt nicht ein eventuell höheres Überlastpotential für kürzere Zeiträume . Eine Ermittlung der Überlastfähigkeit mit Hil fe von Überlastkurven wird später im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert .
Aus der DE 10 2007 026 175 B4 ist ein Verfahren zum Ermitteln der Alterungsrate eines Trans formators bekannt geworden . Gemäß dem vorbekannten Verfahren wird die Alterungsrate VIEC eines Trans formators als Hochspannungsgerät nach dem IEC- Standard 60076-7 berechnet , wobei Sauerstof f- und Feuchteanteil der I solierflüssigkeit des Trans formators berücksichtigt werden .
Weiterer Stand der Technik ist in der US 2016/ 0252401 Al und der CN 106 874 534 A of fenbart .
Dem eingangs genannten Verfahren haftet der Nachteil an, dass der Betriebs zustand des Energieversorgungsnetzes nur unzureichend ermittelt wird, so dass das Potential des Hochspan- nungsgeräts , mit Überlast betrieben zu werden, nur unzureichend ausgeschöpft wird .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaf fen, mit dessen Hil fe die Überlastfähigkeit eines Hochspannungsgeräts voll ausgeschöpft werden kann .
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren bei dem fortwährend Messwerte von Sensoren erfasst werden, die in o- der an dem Hochspannungsgerät angeordnet sind, die Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte über eine Nahbereichs- Kommunikationsverbindung von den Sensoren zu einer Kommunikationseinheit des Hochspannungsgeräts übertragen werden, die Kommunikationseinheit über eine Fernbereichs- Kommunikationsverbindung mit einer Datenverarbeitungs-Cloud verbindbar ist , für ein oder mehrere Hochspannungsgeräte eine Lastvorhersageanfrage für einen vorgegebenen Zeitraum erstellt und an eine Datenverarbeitungs-Cloud gesendet wird, für j edes Hochspannungsgerät wenigstens ein Zustandsparameter zumindest teilweise auf Grundlage der Messwerte und/oder der davon abgeleiteten Werte ermittelt wird, die Lastvorhersageanfrage und j eder Zustandsparameter in einem Anfragezeitpunkt an ein Lastvorhersagemodell übertragen werden und das Lastvorhersagemodell die maximale Auslastung in dem vorgegebenen Zeitraum ermittelt , wobei eine vor dem Anfragezeitpunkt verbrauchte Lebensdauer j edes Hochspannungsgeräts von gespeicherten Messwerten unter Gewinnung einer tatsächlich verbrauchten Lebensdauer abgeleitet wird und die tatsächlich verbrauchte Lebensdauer dem Lastvorhersagemodell als weiterer Zustandsparameter zugeführt wird, wobei das Lastvorhersagemodell die maximale Überlastfähigkeit in Abhängigkeit der tatsächlich verbrauchten Lebensdauer für j edes Hochspannungsgerät ermittelt .
Erfindungsgemäß wird die Überlastfähigkeit nicht länger auf der Grundlage eines grob abgeschätzten Überlastprofils ermittelt . Im Rahmen der Erfindung wird die verbleibende Lebens- dauer des Trans formators fortwährend oder in bestimmten zeitlichen Abständen berechnet und abgespeichert . Hierzu ist eine zweckmäßige Speichereinheit vorgesehen, die mit dem Lastvorhersagemodell im Anfragezeitpunkt verbindbar ist . Während bei den vorbekannten Verfahren die Kapazitäten des Hochspannungsgeräts nicht vollständig ausgeschöpft wurden, ermöglicht die Erfindung, die Überlastfähigkeit des j eweiligen Hochspannungsgeräts genauer zu ermitteln und das Potential des Transformators nahezu vollständig aus zuschöpfen .
Erfindungsgemäß werden Messwerte von Sensoren erfasst , die in oder an dem j eweiligen Hochspannungsgerät angeordnet sind, wobei die Zustandsparameter zumindest teilweise auf Grundlage der Messwerte und/oder der davon abgeleiteten Werte erhalten werden . Mit Hil fe von Messungen kann der Betriebs zustand eines Hochspannungsgeräts genau erfasst werden . Solche Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte umfassen beispielsweise die Temperatur eines I solierfluids im oberen und unteren Bereich eines Tanks eines Leistungstrans formators und die Wicklungsströme , also die elektrischen Ströme , die über die Unter- und/oder Oberspannungswicklung fließen .
Erfindungsgemäß werden auch Messwerte und/oder von den Messwerten abgeleitete Werte verwendet , die vor dem Anfragezeitpunkt erfasst beziehungsweise abgeleitet wurden . Mit Hil fe von Messwerten oder abgeleiteten Werten aus der Vergangenheit können so genannte dynamische Ef fekte berücksichtigt und sichtbar gemacht werden . Nimmt beispielsweise die Temperatur einer I solierflüssigkeit eines Trans formators 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 . Solche sprunghaften Entwicklungen sollten j edoch bei der Modellierung der Überlast fähigkeit ausgeschlossen werden .
Die an oder in dem j eweiligen Hochspannungsgerät angeordneten Sensoren sind vorteilhafterweise über eine Nahbereichskommunikations-Verbindung mit einer Kommunikationseinheit verbun- den . Die Nahbereichskommunikations-Verbindung kann beispielsweise ein einfaches Kabel sein . Abweichend davon ist die Nahbereichskommunikations-Verbindung beispielsweise eine ZigBee- , eine Bluetooth- , eine Wireless- , Ambus- oder eine WiFi- Kommunikationsverbindung . Die Nahbereichs- Kommunikationsverbindung erstreckt sich maximal über 100 Meter .
Die Kommunikationseinheit weist bevorzugt wenigstens einen analogen und wenigstens einen digitalen Eingang auf . Somit können mehrere Sensoren mit einer Kommunikationseinheit verbunden sein . 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 z . B . über eine Fernbereichskommunikationsverbindung an eine Daten- verarbeitungs-Cloud gesendet werden .
Die Sensoren sind im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig ausgeführt . Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des I solierfluids und wenigstens ein Stromsensor zum Erfassen des Wicklungsstromes der Ober- oder Unterspannungswicklung vorgesehen .
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 Datenverarbeitungseinrichtungen, wie beispielsweise Server, dar, die hinsichtlich ihrer Konstruktion und ihrer Programmierung zunächst keinerlei spezi fische Auslegung aufweisen . Erst durch eine vorgenommene Programmierung lässt sich die universelle Datenverarbeitungseinrichtung zur Aus führung spezi fischer 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 Verbindung zwischen Kommunikationseinheit und Datenverarbeitungs-Cloud erfolgt über eine Fernbereichs- Kommunikationsverbindung . Um diese herzustellen, verfügt die Kommunikationseinheit über eine Fernbereichs- Kommunikationseinrichtung, wie beispielsweise ein Mobil funkmodul nach GPRS- oder UMTS-Standard auf . Mit diesem wird eine Fernbereichskommunikationsverbindung, vorzugsweise eine IPbasierte Datenverbindung, mit der Datenverarbeitungs-Cloud auf gebaut . Dabei kann beispielsweise ein Anbieter eines Mobil funkdienstes 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 Konf igurations- beziehungsweise Parametrieraufwand an . Außer der Konfigurierung der Fernbereichs- Kommunikationseinrichtung mit den für den Aufbau der Fernbereichskommunikations-Verbindung notwendigen Informationen, z . B . den Einbau einer S IM-Karte eines Telekommunikationsanbieters , muss für die einzelne Kommunikationseinheit kein weiterer Aufwand betrieben werden . Im Rahmen der Erfindung kann sich ein Nutzer mit Hil fe von Zugangsdaten oder mit anderen Worten Log- In-Daten bei der Da- tenverarbeitungs-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 einen Speicher der Datenverarbeitungs-Cloud abgelegt ist . I st der Nutzer beispielsweise ein Betreiber eines bestimmten Bereichs oder eines Energieversorgungsnetzes , erkennt die Datenverarbeitungs- Cloud beispielsweise , dass der Nutzer zehn Trans formatoren, betreibt . Jedes 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 Datenverarbeitungs-Cloud verfügt zweckmäßigerweise über eine Datenbank, mit deren Hil fe sich ermitteln lässt , welche Hochspannungsgeräte dem j eweiligen Nutzer der Datenverarbeitungs-Cloud zugeordnet ist . In der Tabelle sind weitere Daten hinterlegt , die eine Verbindung zwischen der Datenverarbeitungs-Cloud und den ausgewählten Kommunikationseinheiten ermöglicht .
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-net z sind im Rahmen der Erfindung möglich .
Erfindungsgemäß ist ein Hochspannungsgerät beispielsweise ein Trans formator, insbesondere Leistungstrans formator, eine Hochspannungsdurchführung oder dergleichen . Um auf die vor dem Abfragezeitpunkt liegenden Messwerte und/oder daraus abgeleiteten Werten bereitstellen 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 Fernbereichskommunikationsverbindung zwischen Kommunikationseinheit und Datenverarbeitungs-Cloud aufrecht zu erhalten . Im Rahmen dieser Weiterentwicklung können die Messwerte oder daraus abgeleitete Werte lokal abgespeichert werden . Die lokal gespeicherten Werte werden dann bei der nächsten Verbindung mit der Datenverarbeitungs-Cloud an diese gesendet .
Die verbrauchte Lebensdauer des Hochspannungsgeräts wird bei erfindungsgemäß fortwährend ermittelt und auf einer Speichereinheit abgelegt .
Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung umfassen die Zustandsparameter einen Parameter, der die zur Verfügung stehende die Kühlleistung abbildet . Die Kühlleistung ist bei der Berechnung der Überlast fähigkeit eine besonders wichtige Größe , da diese die Temperatur der I solierflüssigkeit maßgeblich mitbestimmt . Bei einer hohen Kühlleistung erwärmt sich das I solierfluid weniger stark, und ermöglicht so einen Betrieb bei höherer Last . Als Parameter eignet sich im Rahmen der Erfindung ein dimensionsloser Zustandsparameter . Dazu wird die aktuelle zur Verfügung stehende Kühlleistung z . B . bezogen auf die Nennkühlleistung . Die Nennkühlleistung ist herstellerseitig angegeben .
Vorteilhafterweise umfassen die Zustandsparameter einen Parameter, der die Wetterbedingungen abbildet , denen das Hochspannungsgerät ausgesetzt ist . Eine weitere große Einflussgröße der Überlast fähigkeit und des Alterungsprozesses eines Trans formators sind die Wetterbedingungen, die am Ort des Hochspannungsgeräts herrschen . So erwärmt sich das I solier- fluid bei 35 Grad im Schatten und starker Sonnenbestrahlung beispielsweise schneller als in der Nacht bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes . Um die für den Anfragezeitpunkt vorausgesagten Wetterbedingungen zu erhalten, kann beispielsweise auf die Datenbank eines Wetterdienstes zugegri f fen werden .
Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist j edes elektrische Gerät ein Trans formator, wobei die Zustandsparameter einen Parameter umfassen, der auf Grundlage einer Temperatur einer Kühl flüssigkeit des j eweiligen Transformators ermittelt wurde . Selbstverständlich kann im Rahmen der Erfindung die Kühl flüssigkeit des Trans formators , die in einem Kessel des Trans formators angeordnet ist , an mehreren Stellen beispielsweise unterhalb oder oberhalb einer Anordnung von Wicklungen des Trans formators oder im Bereich der Wicklungen selber erfasst und dem Verfahren zur Verfügung gestellt werden .
Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist j edes elektrische Gerät ein Trans formator, wobei die Zustandsparameter einen Parameter umfassen, der auf Grundlage eines durch eine der Wicklungen des j eweiligen Trans formators fließenden Stromes ermittelt wurde
Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung kann die Lastvorhersageanfrage eine Vorhersage der Wetterbedingungen umfassen . Gemäß dieser Variante , kann sich der Nutzer des erfindungsgemäßen Verfahrens selbst an einen Wetterdienst wenden, um die Wetterbedingungen im Erfahrung zu bringen und diese anschließend in seine Anfrage mit einzubringen .
Zweckmäßigerweise umfasst die Lastvorhersaganfrage eine Angabe über den gewünschten Lebensdauerverbrauch . Diese Variante ermöglicht dem Nutzer, eine Bedingung in seine Anfrage einzuflechten . Diese Bedingung betri f ft den gewünschten Lebensdauerverbrauch . Dies wird beispielsweise dann wichtig, wenn das Hochspannungsgerät bereits älter ist und eine nur noch gerin- ge Lebensdauer aufweist . Der Nutzer versucht dann in der Regel den Lebensdauerverbrauch möglichst gering zu halten, um einen schnellen Ersatz des alten Hochspannungsgeräts durch ein neues zu vermeiden .
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 daraus abgeleiteten Werten z . B . nachdem eine Fernbereichs- Kommunikationsverbindung zwischen Kommunikationseinheit und Datenverarbeitungs-Cloud durch den Nutzer am Abfragezeitpunkt hergestellt wurde . Abweichend davon kann sich die Datenverarbeitungs-Cloud in festen Intervallen mit j eder Kommunikationseinheit in Verbindung treten, um auf lokal gespeicherten Daten zuzugrei fen, 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 Fernbereichskommunikationsverbindung zwischen den Kommunikationseinheiten und der Datenverarbeitungs-Cloud, so dass die Messwerte und/oder daraus 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 .
Zugangsdaten sind hier beispielsweise übliche Log- In-Daten . So bestehen die Zugangsdaten beispielsweise aus einem Benutzernamen und einem Passwort , das dem Benutzernamen individuell zugeordnet ist . Vorteilhafterweise werden mittels einer Antenne zur Positionsbestimmung, die in der Kommunikationseinheit angeordnet ist , die geografische Lage der j eweiligen 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 zurückgegri f fen werden . Die auf diese Weise gewonnenen Daten über die Wetterbedingungen können bei der Berechnung der tatsächlichen Lebensdauer ebenfalls berücksichtig werden .
Das Lastvorhersagemodell kann im Rahmen der Erfindung den erwarteten Lebensdauerverbrauch angeben .
Vorteilhafterweise wird das Verfahren in zuvor festgelegten Zeitintervallen kontinuierlich wiederholt und die dabei erhaltene Überlastfähigkeit einem Nutzer bereitgestellt . Gemäß dieser Variante kann der Nutzer vor einer zu großen Überlast im Vorfeld gewarnt werden, so dass er die notwendigen Gegenmaßnahmen ergrei fen kann .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist die Daten- verarbeitungs-Cloud eine Speichereinheit auf , auf der fortwährend Messwerte und/oder aus den Messwerten abgeleitete Werte gespeichert werden, die von den Kommunikationseinheiten über eine Fernbereichs-Kommunikationsverbindung übermittelt werden . Die Fernbereichs-Kommunikationsverbindung kann, wie bereits weiter oben ausgeführt wurde , fortwährend oder mit anderen Worten permanent sein . Abweichend davon ist es im Rahmen der Erfindung j edoch auch möglich, die Fernbereichs- Kommunikationsverbindung in bestimmten Intervallen auf zubauen, um Datenblöcke aus Messwerten, die zwischen Abfrageintervallen erfasst und lokal gespeichert wurden, zu übertragen . Vorteilhafterweise ist j ede 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 Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugs zeichen auf gleichwirkende Bauteile verweisen und wobei
Figur 1 eine Überlastkurve eines Trans formators gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Figur 3 einen Trans formator mit Kommunikationseinheit und Datenverarbeitungs-Cloud schematisch verdeutlichen .
Figur 1 zeigt ein Aus führungsbeispiel einer bereits weiter oben eingeführten Überlastkurve eines Trans formators , wobei auf der Abs zisse die Zeit in Stunden und auf der Ordinate die Auslastbarkeit des besagten Trans formators bezogen auf die Nennleistung abgetragen sind . Die gezeigte Überlastkurve wurde nach der Herstellung des ihr zugeordneten Trans formators auf Grundlage von Probemessungen am besagten Trans formator angefertigt und dem Kunden zur Verfügung gestellt .
In dem in Figur 1 gezeigten Aus führungsbeispiel kann der besagte Trans formator 2 Stunden lang mit einer Überlast von 120% bezogen auf die Nennleistung ( 100% ) betrieben werden . Anschließend ist ein Betrieb mit einer Überlast von 110% über 3 Stunden hinweg möglich .
Dabei wird davon ausgegangen, dass der Überlastbetrieb j eweils , also 2 Stunden mit 120% der Nennleistung und 3 Stunden mit 11 % der Leistung, konstant erfolgt . Dies ist j edoch in der Realität nicht der Fall . Vielmehr wird der Trans formator über die besagten 2 Stunden hinweg nicht kontinuierlich mit 120% Überlast betrieben . Vielmehr kommt es zu Schwankungen in den besagten 2 Stunden . So ist beispielsweise in der Realität ein Betrieb von über 20 Minuten hinweg bei Nennleistung, ein Betrieb über 10 Minuten bei 80% der Nennleistung, über 30 Minuten hinweg bei 70% der Nennleistung und bei 60 Minuten lang mit einer Überlast von 120% der Nennleistung möglich . Diese unterschiedliche Belastung wirkt sich selbstverständlich auf die Lebensdauer, bzw . die Alterung des Trans formators aus . Mit anderen Worten wird das Potential des Trans formators nicht vollständig ausgeschöpft .
Trans formatoren als erfindungsgemäßes elektrisches Gerät sind Schlüsselkomponenten elektrischer Versorgungsnetze . Der Ausfall eines Trans formators kann zu extremen Einbußen und sogar zu Netzaus fällen führen . Trans formatoren werden daher gut überwacht . Um die Alterung eines Trans formators fest zustellen wird beispielsweise eine „Fieberkurve" des Trans formators aufgenommen, um auf diese Weise Informationen über die aktuelle Belastung und Lebensdauer zu gewinnen .
Aus dem ICE-Standard 60076-7 ist bekannt , eine Alterungsrate eines elektrischen Trans formators in Abhängigkeit der so genannten Hotspot-Temperatur zu berechnen . Bei der Berechnung wird insbesondere das I solationspapier der Wicklungen berücksichtigt . Dabei wird näherungsweise angenommen, dass die isolierenden Eigenschaften des I solierpapiers neben anderen Einflussgrößen von dem Polymerisationsgrad des I solierpapiers abhängig sind . Die beim Betrieb des Trans formators entstehenden Belastungen verändern j edoch den Polymerisationsgrad des Isolierpapiers dahin, dass die I solations fähigkeit des Wicklungspapiers mit zunehmender Lebensdauer abnimmt und schließlich unzureichend wird, sodass der Trans formator das Ende seiner Lebensdauer erreicht .
Die Hot-Spot- oder Heißpunkttemperatur kann aus Messungen der Temperatur des I solierfluids und aus der Messung des Wicklungsstromes ermittelt werden . Wie bereits weiter oben ausge- führt ist , kann aus der Hot-Spot Temperatur die Lebensdauer des Trans formators ermittelt werden .
Die Erfindung beruht auf der Idee , dass die Temperatur der Kühl flüssigkeit oder mit anderen Worten des I solierfluids und der Wicklungsstrom ohnehin fortwährend beobachtet werden . Es ist im Hinblick auf die Digitalisierung darüber hinaus wahrscheinlich, dass diese Messgrößen oder davon abgeleitete Daten von dem j eweiligen Hochspannungsgerät zu einer Datenver- arbeitungs-Cloud übertragen werden, wobei die Datenverarbei- tungs-Cloud aus dem ihr zur Verfügung gestellten Daten fortwährend die Lebensdauer des besagten Trans formators ermittelt und diese Größe , beispielsweise einem Lastvorhersagemodell , zur Verfügung stellen kann .
Figur 2 zeigt ein Aus führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 , dass in Figur 2 schematisch dargestellt ist . Es ist ein Lastvorhersagemodell 2 gezeigt , dass zu einem Anfragezeitpunkt eine Lastvorhersageanfrage 2 erhält . Die Lastvorhersageanfrage 2 beinhaltet die Frage , mit wieviel Überlast kann der Trans formator in 2 Stunden 8 Stunden lang betrieben werden, wenn der Lebensdauerverbrauch bei 110% liegen soll . Hierbei wird sich auf den Lebensdauerverbrauch bezogen ( 100% ) , der bei einem Betrieb des Trans formators unter Nennleistung entsteht .
Dem Lastvorhersagemodell 2 werden darüber hinaus Zustandsparameter 4 übermittelt , wobei die Zustandsparameter 4 in dem gezeigten Aus führungsbeispiel die Temperatur des I solierfluids im oberen Bereich des Trans formators und den Wicklungsstrom umfassen . Weitere Zustandsparameter beziehen sind auf die zur Verfügung stehende Kühlleistung und die vorausgesagten Wetterbedingungen am Ort des Trans formators . Darüber hinaus wird dem Lastvorhersagemodell 2 die bislang verbrauchte Lebensdauer 5 als Zustandsparameter zugeführt .
Die bereits verbrauchte Lebensdauer ist im Rahmen der Erfindung keineswegs grob abgeschätzt . Vielmehr wird die ver- brauchte Lebensdauer fortwährend an Hand von Messwerten ermittelt und auf einer Speichereinheit 6 abgelegt . Diese verbrachte Lebensdauer wird hier als tatsächlich verbrauchte Lebensdauer bezeichnet . Auf Grundlage der so bestimmten tatsächlich verbrauchten Lebensdauer oder mit anderen Worten des so erfassten Lebensdauerverbrauchs ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass das Lastvorhersagemodell 2 die Überlastfähigkeit des Trans formators genauer bestimmt .
Ausgangsseitig erzeugt das Lastvorhersagemodell zum einen die Aussage 7 , dass wie hoch der maximal mögliche Überlastbetrieb in dem gewünschten Zeitraum ist . Ferner gibt das Lastvorhersagemodell den erwarteten Lebensdauerverbrauch 8 in dem gewünschten Zeitraum an .
Figur 3 zeigt einen schematisch dargestellten Trans formator 9 mit seinen drei Durchführungen 10 , die an einem Tank des Trans formators 11 abgestützt sind . An ihrem vom Kessel 11 abgewandten Ende , verfügen die Durchführungen 10 über einen so genannten Freiluftanschluss zum Anschluss einer luftisolierten Hochspannungsleitung eines Energieversorgungsnetzes . Jede Durchführung 10 verfügt über einen inneren Hochspannungsleiter, der sich durch einen hohlen I solator erstreckt . Dabei durchgrei fen der I solator und der Hochspannungsleiter die obere Wandung des Kessels 11 des Trans formators 9 und erstrecken sich mit ihrem freien Ende in Ölraum des Kessls 11 hinein . Die Hochspannungsleiter j eder Durchführung 10 kann so mit der j eweiligen Oberspannungswicklung des Trans formators 9 verbunden werden . Jede Hochspannungswicklung ist konzentrisch zu einer Unterspannungswicklung angeordnet , durch die sich ein Schenkel eines magnetisierbaren Kerns erstreckt . Oberspannungs- und Unterspannungswicklungen sind so induktiv miteinander gekoppelt .
Der Kessel 11 der Trans formators 9 ist mit einem I solierfluid befüllt , das zur I solierung und zur Kühlung der beim Betrieb auf Hochspannung liegenden Wicklungen und des Kerns dient . Der Trans formator weist ferner eine Kühleinheit auf , die figürlich j edoch nicht dargestellt ist .
Der Trans formator 9 ist mit Temperatursensoren bestückt , die im Inneren des Kessels 11 zur Erfassung der Temperatur des Isoliert luids angeordnet sind und figürlich daher nicht dargestellt sind . Jeder Temperatursensor ist über eine Nahbereichskommunikationsverbindung 12 mit einer an dem Trans formator 9 befestigten Kommunikationseinheit 13 verbunden, wobei die Nahbereichs-Kommunikationsverbindung 12 in diesem Fall als Kabel ausgeführt ist . Die Kommunikationseinheit 13 ist wiederum über eine Fernbereichs-Kommunikationsverbindung 14 mit einer Datenverarbeitungs-Cloud 15 verbunden .
Die von den Temperatursensoren erfassen Temperaturmesswerte werden über die Nahbereichs-Kommunikationsverbindung 12 zur Kommunikationseinheit 13 gesendet . Diese überträgt die Temperaturmesswerte über die Fernbereich-Kommunikationsverbindung 14 zur Datenverarbeitungs-Cloud 15 . Die Datenverarbeitungs- Cloud 15 verfügt über den in Figur 2 verdeutlichten Speicher 6 und berechnet die verbrauchte Lebensdauer anhand der erfassten Temperaturmesswerte sowie der erfassten Wicklungsströme nach dem oben genannten Standard . Auf diese Art und Weise wird der Lebensdauerverbrauch des Trans formators 9 fortwährend ermittelt und steht dem Lastvorhersagemodell 2 gemäß Figur 2 bei Bedarf zur Verfügung .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (1) zum Bestimmen einer Überlastfähigkeit wenigstens eines Hochspannungsgeräts, insbesondere eines Leistungstransformators (9) , bei dem fortwährend Messwerte von Sensoren erfasst werden, die in oder an dem jeweiligen Hochspannungsgerät (9) angeordnet sind,
- die Messwerte und/oder davon abgeleitete Werte über eine Nahbereichs-Kommunikationsverbindung (12) von den Sensoren zu einer Kommunikationseinheit (13) des Hochspannungsgeräts übertragen werden,
- die Kommunikationseinheit (13) über eine Fernbereichs- Kommunikationsverbindung (14) mit einer Datenverarbei- tungs-Cloud (15) verbindbar ist, für ein oder mehrere Hochspannungsgeräte (9) eine Lastvorhersageanfrage (3) für einen vorgegebenen Zeitraum erstellt und an eine Datenverarbeitungs-Cloud gesendet wird, für jedes Hochspannungsgerät (9) wenigstens ein Zustandsparameter zumindest teilweise auf Grundlage der Messwerte und/oder der davon abgeleiteten Werte ermittelt wird,
- die Lastvorhersageanfrage (3) und jeder Zustandsparameter (4) in einem Anfragezeitpunkt an ein Lastvorhersagemodell (2) übertragen werden und
- das Lastvorhersagemodell (2) die maximale Auslastung in dem vorgegebenen Zeitraum ermittelt,
- wobei eine vor dem Anfragezeitpunkt verbrauchte Lebensdauer jedes Hochspannungsgeräts (9) von gespeicherten Messwerten unter Gewinnung einer tatsächlich verbrauchten Lebensdauer (5) abgeleitet wird und die tatsächlich verbrauchte Lebensdauer (5) dem Lastvorhersagemodell (2) als weiterer Zustandsparameter zugeführt wird, wobei das Lastvorhersagemodell (2) die maximale Überlastfähigkeit (7) in Abhängigkeit der tatsächlich verbrauchten Lebensdauer (5) für jedes Hochspannungsgerät (9) ermittelt.
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 die Zustandsparameter (4) einen Parameter umfassen, der die zur Verfügung stehende Kühlleistung abbildet.
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 die Zustandsparameter (4) einen Parameter umfassen, der die Wetterbedingungen abbildet, denen das jeweilige Hochspannungsgerät ausgesetzt ist.
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 jedes elektrische Gerät ein Transformator (9) ist und die Zustandsparameter einen Parameter umfassen, der auf Grundlage einer Temepratur einer Kühlflüssigkeit des jeweiligen Transformators (9) ermittelt wurde.
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 jedes elektrische Gerät ein Transformator (9) ist und die Zustandsparameter einen Parameter umfassen, der auf Grundlage eines durch eine der Wicklungen des jeweiligen Transformators (9) fließenden Stromes ermittelt wurde.
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 die verbrauchte Lebensdauer (5) des Hochspannungsgeräts (9) von fortwährend berechnet und auf einer Speichereinheit (6) abgelegt wird.
7. 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 Lastvorhersageanfrage (3) eine Vorhersage der Wetterbedingungen umfasst.
8. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 18 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lastvorhersageanfrage (3) eine Angabe über den gewünschten Lebensdauerverbrauch umfasst.
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 das Lastvorhersagemodell (2) den erwarteten Lebensdauerverbrauch (8) angibt.
10. 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 Messwerte und/oder von den Messwerten abgeleitete Werte verwendet werden, die vor dem Anfragezeitpunkt erfasst beziehungsweise abgeleitet wurden.
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 Verfahren in zuvor festgelegten Zeitintervallen kontinuierlich wiederholt und die dabei erhaltene Überlastfähigkeit einem Nutzer bereitgestellt 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 vor dem Abfragezeitpunkt erfasste Messwerte und/oder von diesen abgeleitete Werte auf einem Speicher der Kommunikationseinheit (13) oder der Datenverarbeitungs-Cloud (15) gespeichert werden.
13. 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 (13) angeordnet ist, die geographische Lage der jeweiligen Kommunikationseinheit (13) und des damit verbundenen Hochspannungsgeräts (11) ermittelt und anschließend die Wetterdaten von einem Wetternachrichtendienst erfasst werden, die für die geografische Lage des Hochspannungsgerätes (11) von einem Dienstleister bereitgestellt sind . 19
14. Computerprogramm 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 das Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist.
15. 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 Computerprogramm nach dem Anspruch 10 gespeichert ist.
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