Das intelligente Online-Überwachungssystem INNOFZ ist eine PHM-Plattform (Prognostics and Health Management), die entwickelt wurde, um den Betriebszustand von Trockentransformatoren kontinuierlich zu bewerten. Anstatt sich auf regelmäßige manuelle Inspektionen zu verlassen, vereint das System glasfaserbasierte Temperatursensoren, Teilentladungsdetektoren, Schwingungs- und Geräuschsensoren sowie Umgebungsüberwachungsgeräte in einer einzigen intelligenten Architektur – und bietet den Betreibern von Umspannwerken so einen Echtzeit-Einblick in den Zustand der Transformatoren sowie Frühwarnungen vor sich anbahnenden Störungen.

Warum die Online-Überwachung des Betriebszustands bei Transformatoren wichtig ist

Intelligentes Überwachungsgerät für Transformatoren5

In Umspannwerken des Schienenverkehrs und anderen kritischen Stromversorgungsanwendungen versorgen Transformatoren wichtige Anlagen kontinuierlich mit Strom, und unentdeckte Fehler können zu kostspieligen Ausfällen oder Sicherheitsvorfällen führen. Bei herkömmlichen planmäßigen Inspektionen werden versteckte Fehler im Frühstadium zwischen den Wartungszyklen oft übersehen. Ein intelligentes Online-Überwachungssystem erfasst kontinuierlich den Betriebszustand des Transformators und die Umgebungsbedingungen, führt automatisierte Zustandsanalysen durch und gibt rechtzeitig Warnmeldungen aus – so können versteckte Risiken erkannt und behoben werden, bevor sie zu Ausfällen eskalieren.

Systemarchitektur: Host, Geräte und Sensoren

Das System basiert auf einer dreischichtigen Architektur, die die Kommunikation auf Stationsebene mit den einzelnen Messpunkten verbindet:

  • Intelligenter Management-Host — die Zentraleinheit, die Daten von allen angeschlossenen Geräten und Sensoren zusammenführt, eine Zustandsanalyse durchführt und über ein Glasfasernetzwerk sowie das IEC 61850-Protokoll mit dem Kommunikationsbildschirm der PHM-Station kommuniziert
  • Intelligentes Terminal und optoelektronischer Wandler — Schnittstellen zwischen dem Verwaltungshost und dem Kommunikationsnetzwerk der Station, die Überwachungsdaten umwandeln und weiterleiten
  • Überwachungsgeräte — darunter der Glasfaser-Temperaturregler, der Split-Typ-Host zur Überwachung von Teilentladungen und das dreiphasige, schienengeführte Komplettmess- und -steuerungsgerät, die jeweils eine bestimmte Kategorie von Gerätestatusdaten verarbeiten
  • Feldsensoren — Glasfaser-Temperatursensoren, UHF-Teilentladungssensoren, Hochfrequenz-Stromsensoren, Schwingungssensoren, Geräuschsensoren, Temperatur- und Feuchtigkeitsregler, Rauchsensoren sowie Lichtbogen- (Lichtveränderungs-)Sensoren, die direkt am Transformator und in dessen Umgebung installiert sind

Intelligente Temperaturüberwachung

Als Kernkomponente der Anlagenzustandsüberwachung überwacht der Glasfaser-Temperaturregler kontinuierlich die Wicklungs- und Eisenkerntemperatur mithilfe fluoreszierender Glasfasersensoren – einer Technologie, die unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen und auch bei Hochspannung sicher ist. Dadurch werden Echtzeit-Temperaturdaten bereitgestellt, die direkt in die Bewertung des Gesamtzustands der Anlage einfließen.

Überwachung des Gerätestatus

  • Messung der Wicklungs- und Eisenkerntemperatur mittels eines faseroptischen Temperaturreglers
  • Überwachung des elektrischen Anschlusspunkts der Bogenlampe (Lichtschwankung)
  • Überwachung von Teilentladungen mittels UHF- und Hochfrequenz-Stromsensoren

Überwachung des Umweltzustands

  • Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Betriebsumgebung
  • Betriebsschwingungsüberwachung bei Transformatoren
  • Überwachung von Bodenvibrationen
  • Überwachung des Umgebungslärms

Lokale intelligente Steuerungsfunktionen

  • Automatische Steuerung des Lüfters
  • Heizungsregelung für Umgebungen mit niedrigen Temperaturen
  • Entfeuchtungssteuerung zur Bewältigung feuchtigkeitsbedingter Risiken
  • Mensch-Maschine-Schnittstelle für die lokale Bedienung und Statusanzeige

Beurteilung des Gesundheitszustands und Frühwarnung

Über die reine Datenerfassung hinaus führt das System eine Bewertung des Betriebsrisikos durch, indem es Temperatur-, Teilentladungs-, Schwingungs- und Umgebungsdaten miteinander verknüpft und daraus einen Gesamtzustand des Transformators ermittelt. Wenn sich die Indikatoren außerhalb der normalen Betriebsmuster bewegen, gibt das System Warnmeldungen an das Bedienpersonal aus und ermöglicht so ein frühzeitiges Eingreifen, bevor sich ein sich anbahnendes Problem zu einer Störung entwickelt.

Anwendungen

  • Zustandsüberwachung von Transformatoren in Umspannwerken des Schienenverkehrs
  • Online-Zustandsüberwachung von Trockentransformatoren
  • Stationen, die integrierte Multiparameter-Messgeräte und Umweltüberwachung erfordern
  • Umspannwerke mit auf IEC 61850 basierenden Stationsautomatisierungsnetzwerken

Technische Daten

Parameter Spezifikation
Leistungsaufnahme 220 V Wechselstrom, Leistungsaufnahme ≤ 50 W
Analoger Eingang Signalerfassung von 4–20 mA / 0–5 V / 0–10 V DC, kompatible Schnittstelle
Schalteingang Trockenkontakt-Eingangssignal
Schaltausgang Relaisausgang über Hochstromschütz, Ausgangskontaktbelastbarkeit ≥ 220 V AC/10 A
Serielle Kommunikation RS485-Schnittstelle
Ethernet-Anschluss RJ45-Ethernet-Anschluss
Optische Schnittstelle IEC 61850-Protokollkonvertierung, Glasfaserschnittstelle
Ausgangsleistung des Slave-Geräts 24 V/30 W, 12 V/20 W

Anpassung & Service

INNOFZ konfiguriert jedes intelligente Online-Überwachungssystem entsprechend der spezifischen Anlagenkonfiguration, der Anzahl der Sensoren und dem für das Projekt erforderlichen Kommunikationsprotokoll. Von der Architekturplanung auf Stationsebene bis hin zur Auswahl einzelner Sensoren unterstützt INNOFZ die vollständige Projektanpassung sowie die Zusammenarbeit im Rahmen von OEM- und ODM-Projekten.

  • Individuelle Sensorkombination je nachdem, welche Geräte und Umgebungsparameter überwacht werden müssen
  • Kundenspezifisches Kommunikationsprotokoll und Integration auf Stationsebene, einschließlich IEC 61850-Netzwerken
  • OEM-/ODM- und Eigenmarkenfertigung für Systemintegratoren und Schalttafelbauer
  • Technische Beratung vor dem Kauf hinsichtlich Systemarchitektur und Sensorplatzierung
  • Technischer Kundendienst und Unterstützung bei der Systeminbetriebnahme

Wenden Sie sich an INNOFZ, um Ihr Projekt zur Zustandsüberwachung von Transformatoren zu besprechen und eine maßgeschneiderte Systemkonfiguration anzufordern.

Häufig gestellte Fragen

Was bedeutet "PHM" in diesem Online-Überwachungssystem?

PHM steht für „Prognostics and Health Management“ – ein Ansatz, bei dem der Zustand der Anlagen kontinuierlich überwacht und die Daten analysiert werden, um den Betriebszustand zu bewerten und potenzielle Störungen vorherzusagen, bevor sie auftreten, anstatt sich ausschließlich auf planmäßige Inspektionen zu verlassen.

Wie kombiniert das System die Temperaturüberwachung mit anderen Sensordaten?

Der Glasfaser-Temperaturregler übermittelt neben Daten zur Wicklungs- und Kerntemperatur auch Messwerte zu Teilentladungen, Vibrationen und Umgebungsbedingungen an den intelligenten Verwaltungshost, sodass das System den Gesamtzustand des Transformators anhand mehrerer Indikatoren gemeinsam bewerten kann und nicht nur anhand der Temperatur allein.

Kann das System die Kühlung und Entfeuchtung des Transformators automatisch steuern?

Ja. Der intelligente Management-Host verfügt neben seiner Überwachungs- und Zustandsbewertungsfunktion auch über lokale Steuerungsfunktionen für den Lüfterbetrieb, die Heizung und die Entfeuchtung – siehe den Abschnitt „Lokale intelligente Steuerungsfunktionen“ weiter oben.

Eignet sich dieses System für die Integration in bestehende Netzwerksysteme zur Automatisierung von Umspannwerken?

Ja. Das System kommuniziert über ein Glasfasernetz und das IEC 61850-Protokoll, was eine direkte Integration in Kommunikationsbildschirme auf Stationsebene und in Automatisierungssysteme für Umspannwerke ermöglicht.