Energiearme "Detektive“ für spannungsreiche Freileitungen
Fraunhofer ENAS und Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz stellen auf der Sensors Expo & Conference 2014 in den USA ein autarkes Sensornetzwerk zur Überwachung von Hochspannungsleitungen vor
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Sensorknoten des ASTROSE-Systems überwachen Freileitungen auf einer aktuellen Testtrasse in Sachsen. Sie sammeln Daten über Neigung und Bewegung des Leiterseils sowie über die aktuelle Temperatur und den Stromdurchfluss. Foto: Fraunhofer ENAS
Die Überwachung von Hochspannungsleitungen ist eine der wichtigen Herausforderungen beim Aufbau intelligenter Stromnetze. Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz und das Zentrum für Mikrotechnologien der Technischen Universität Chemnitz zeigen am 25. und 26. Juni auf der Sensors Expo 2014 ein intelligentes System, das die Zustandsüberwachung der Leitungen übernimmt. Das sogenannte ASTROSE-System wurde von einem deutschen Konsortium von neuen Projektpartnern entwickelt. Es ermöglicht ein dezentrales Monitoring von Hochspannungsübertragungsnetzen durch den Einsatz von autark arbeitenden Sensorknoten. Jeder Knoten enthält die benötigte Elektronik, Sensoren und Antennen. Alle Komponenten werden mit Energie aus dem elektrischen Grenzfeld, das die Leiterseile umgibt, versorgt. Die integrierten Sensoren messen die Schlüsselparameter – Neigung des Leiterseils, Temperatur, Stromfluss und die Bewegung des Leiterseils aufgrund von Wind – mit denen sich der maximale Durchsatz einer Trasse bestimmen lässt.
Ein Niedrigstenergie-Mikrokontroller sammelt die Daten der Sensoren und regelt die Funkübertragung im 2,4 GHz ISM-Frequenzband. Dabei werden in einem 15-minütigen Rhythmus alle Daten drahtlos entlang der Leiterseile bis zu einer Basisstation in das nächste Umspannwerk übermittelt. Dort werden die Daten in ein internetbasiertes Leitsystem eingespeist. Jeder Sensorknoten kann geografisch lokalisiert und mittels einer eigenen ID identifiziert werden. Die Echtzeitdaten der Leitungen werden genutzt, um deren Kapazitätsauslastung zu optimieren und die Sicherheit der Freileitungen zu gewähren. Momentan wird es für einen Langzeittest an einer Trasse in Thüringen installiert. Prof. Dr. Thomas Geßner, Leiter des Fraunhofer ENAS und Direktor des Zentrums für Mikrotechnologien der TU, und sein wissenschaftlicher Mitarbeiter Mario Baum präsentieren das System in ihrem Vortrag „Smart Power Grid Monitoring“ während der Session „Power Management for Sensor Applications” am 25. Juni 2014 auf der Sensors Expo.
Desweiteren stellen die Forscher gemeinsame Entwicklungsergebnisse wie Inertialsensoren und ein durchstimmbares Fabry-Pérot-Interferometer – Projekte mit den sächsischen Firmen GEMAC mbH und InfraTec GmbH – aus. Das Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz präsentiert darüber hinaus MEMS-Technologien.
Weitere Informationen erteilen Dr. Steffen Kurth, Telefon 0371 45001-255, E-Mail steffen.kurth@enas.fraunhofer.de und Sven Voigt, Telefon 0371 531-37254, E-Mail sven.voigt@zfm.tu-chemnitz.de
(Autorin: Andrea Messig-Wetzel)
Mario Steinebach
24.06.2014
