Monitoringsystem für Stromverteilnetze

Das Fraunhofer-Institut ENAS hat auf der diesjährigen digitalen Sensor+Test am Institut entwickelte Technologien, Komponenten und Systeme aus der Welt der Sensorik und Messtechnik vorgestellt. Unter anderem zeigte das Forschungsinstitut wie Stromverteilnetze mit Hilfe eines Multisensorsystems für Kabelverbindungen überwacht werden können.

Installation von Sensoren in einer Mittelspannungsschaltanlage. Die eingesetzten MEMS-Vibrationssensoren wurden mittels einer über die FMD – Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland realisierten Probestation charakterisiert.
Installation von Sensoren in einer Mittelspannungsschaltanlage. Die eingesetzten MEMS-Vibrationssensoren wurden mittels einer über die FMD – Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland realisierten Probestation charakterisiert.Bild: Fraunhofer-Institut ENAS

Das flexible, leicht montierbare und autarke Multi-Sensor-Funküberwachungssystem wurde zusammen mit einem internationalen Netzbetreiber für den Einsatz in Mittel- und Niederspannungsverteilnetzen entwickelt. Mit diesem System lassen sich Fehler an Kabelverbindungen und Steckverbindern in kabelgebundenen Stromnetzen frühzeitig erkennen, entsprechende Wartungsarbeiten durchführen und schließlich kostenintensive und lange Stromausfälle vermeiden. Außerdem kann das entwickelte Messsystem zur großflächigen Digitalisierung des Verteilnetzes beitragen. Das ermöglicht dem Netzbetreiber die kontinuierliche Erfassung von Daten über Stromverbrauch, kritische Zustände oder anbahnende Störungen.

Die einzelnen Sensorknoten bestehen aus einem drahtlosen Kommunikationsmodul, einem Stromwandler-Modul und verschiedenen Sensoren zur Erfassung von Teilentladungen, Kabeltemperatur und äußeren Einflüssen wie Vibrationen oder Stößen. Das Gesamtsystem zeichnet sich durch eine beeindruckende Flexibilität, geringe Größe und geringes Gewicht aus. Es kann einfach um alle gängigen Stromkabel mit Abschirmung und Kabelverbindungen montiert werden. Auch der induktive Energie-Harvester ist flexibel ausgelegt. Ab einem Stromfluss von etwa 15A wird die Funkelektronik und Sensorik mit ausreichend Energie versorgt. Der Sensorknoten mit all seinen Komponenten ist für einen weiten Temperaturbereich von –40 bis +110°C ausgelegt. Das System befindet sich derzeit in einem umfangreichen Feldtest in einer Schaltanlage im 22,9-kV-Verteilnetz.

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