Systemarchitektur
Bild 2. Direkt auf dem Leiterseil mit Seilklemmen befestigte autarke Sensorknoten erfassen die Parameter Neigung des Seils, Torsion des Seils und Stromstärke. (Quelle: IZM)
Das System besteht aus autarken Sensorknoten, die direkt auf dem Leiterseil mittels Seilklemme installiert werden (Bild 2). Der Betrieb der Messeinrichtung wird durch einen kapazitiven Harvester bei spannungsführendem Seil unabhängig vom Stromfluss sichergestellt. Diese Art der autarken Energieversorgung unterscheidet das System von allen anderen FLM-Systemen. Diese benötigen eine Mindeststromstärke in den Leitern für den kontinuierlichen Betrieb. Die unterste mögliche Nennspannungsebene für Astrose liegt bei 110 kV.
Die verteilt auf den Spannfeldern installierten Sensorknoten bilden ein Multi-Hop-Netzwerk entlang der Leitungstrasse. Dadurch wird automatisch eine Datenübermittlung auch vom letzten Sensorknoten ohne zusätzliche Infrastruktur über große Strecken erreicht. Die Nutzung einer proprietären Funktechnologie ermöglicht eine lizenzfreie und sichere Übertragung der Daten bis in die Sekundärtechnik. Dort werden die Sensordaten gespeichert und weiterverarbeitet. Durch die Verwendung etablierter Fernwirkprotokolle, wie IEC 60870-5-101/104, ist mit dem System die Übertragung sowohl der Messdaten als auch aggregierter Informationen in die Leittechnik möglich.
Messverfahren
Die erfassten Messgrößen des Systems ermöglichen die spannfeldgenaue Berechnung der beschriebenen Optimierungsgrößen. Dazu werden im Sensorknoten die folgenden Parameter gemessen:
- Neigung des Seils
- Torsion des Seils
- Stromstärke.
Im Gegensatz zu anderen punktuell messenden Systemen ist die Bestimmung der Neigung eine integrale Methodik, die bereits etwaige Schwankungen über das Spannfeld mittelt. Damit auf Basis der gemessenen Neigungswinkel die Führungsgrößen – aktuelle Seiltemperatur oder Durchhang – abgeleitet und berechnet werden können, wird im Vorfeld für jeden Sensorknoten eine Matrix mit Werten zur Verfügung gestellt, die diesen Zusammenhang widerspiegelt. Diese Matrix wird für jeden Sensorknoten unter Berücksichtigung der aktuellen Trassierungsdaten der jeweiligen Installationsorte durch das Seilmechanik-Modul »Georg FLP« des Partners LTB Leitungsbau GmbH einmalig berechnet.
In Echtzeit können dann die Viertelstundenwerte im Leitsystem verfügbar gemacht werden. Die Auswertung ist dabei modular aufgebaut. Ein industrietauglicher Server, der in der Installation der Sekundärtechnik untergebracht werden kann, verarbeitet und speichert die Daten in einer Datenbank. Darauf können verschiedene Module zugreifen, die Daten weiterverarbeiten und so Seiltemperatur und Durchhang auswerten, kritische Eislasten und Zustände detektieren oder die Kommunikation mit der Leittechnik übernehmen. Hier stehen die etablierten Fernwirkprotokolle IEC 60870-5-101/104 ebenso wie individuelle Lösungen zur Verfügung.