Kabellastberechnung in Echtzeit (real-time thermal rating)
Die Kabellastberechnung in Echtzeit (real-time thermal rating, RTTR), auch bekannt als dynamisches Kabelrating (dynamic cable rating, DCR), ist eine fortschrittliche Technologie zur Optimierung der Übertragungskapazität und Sicherheit von Stromnetzen. Sie berechnet die Echtzeit-Temperatur des Leiters unter Berücksichtigung der aktuellen Last, des Lastverlaufs und der thermischen Umgebungsbedingungen. So können Netzbetreiber Übertragungsleitungen und Verteilnetze mit höheren Kapazitäten betreiben, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Die Funktionsweise des RTTR-Moduls
Das RTTR-Modul verwendet präzise thermische Modelle, die auf Industriestandards wie IEC 60287, IEC 60853 und CIGRE TB 640 basieren. Diese Modelle berücksichtigen die Umgebungsbedingungen rund um die Hochspannungskabel, berechnen Leitertemperaturprofile und prognostizieren die maximal zulässigen Lasten, sowohl im Dauerbetrieb als auch für Engpassszenarien. Mit der schnellen Kalman-Filter-Technologie liefert RTTR Echtzeitdaten der Kabelkapazität und ermöglicht es den Netzbetreibern, die Leistung ihres Netzes zu maximieren.
Die wichtigsten Vorteile der Kabellastberechnung in Echtzeit (real-time thermal rating, RTTR)
RTTR bietet bedeutende Vorteile, die es zu einer unverzichtbaren Lösung für das moderne Lastmanagement von HVAC- / HVDC-Erd- und Seekabeln macht.
Maximierte Netzkapazität
Betrieb der Stromnetze näher an ihren thermischen Grenzen bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheit, um den maximalen Stromdurchsatz zu gewährleisten.
Erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit
RTTR überwacht kontinuierlich die Temperaturen der Leiter und löst bei Erreichung kritischer Schwellenwerte Alarm aus, um Überhitzung und mögliche Ausfälle zu verhindern.
Präzises Notfallmanagement
In kritischen Situationen prognostiziert RTTR die Zeit und die erforderliche Stromstärke, um die maximale Temperatur der Kabel zu erreichen, was den Betreibern eine effektive Reaktion ermöglicht.
Reduzierte Wartungskosten
Durch seine prädiktiven Fähigkeiten hilft RTTR, Lastmuster zu identifizieren und Wartungspläne zu optimieren, wodurch die Betriebskosten gesenkt und die Lebensdauer der Infrastruktur verlängert werden.
Nahtlose Integration
RTTR lässt sich in die SmartVision-Software von AP Sensing integrieren und ermöglicht eine nahtlose Überwachung und Kommunikation mit den Lastverteilerzentren der Betreiber über Standardprotokolle wie Modbus TCP, IEC 61850 und IEC 60870-104.
Modernste Produktmerkmale und Highlights
Leitertemperaturprofile
Echtzeitüberwachung der Temperatur über die gesamte Länge von Stromkabeln mithilfe ortsverteilter faseroptischer Temperaturmessung (Distributed Temperature Sensing, DTS) und Stromwerten.
Berechnung der stationären Strombelastbarkeit
Unter Verwendung kontinuierlicher Temperaturmessungen am Kabel (interner oder externer faseroptischer Sensor) und verfügbarer Lastdaten berechnet RTTR die Kerntemperatur des Leiters.
Notfall-Bewertungen
Prognose der maximalen Temperatur, der Dauer des Notfalls und der Stromgrenzen bis zu einer Woche im Voraus. Die RTTR-Engine kann auch vorhersagen:
- Zukünftige Kabeltemperaturen bis zu einer Woche im Voraus,
- Die benötigte Zeit des Kabels, um die angegebene Temperaturgrenze zu erreichen,
- Die maximale Stromstärke, die der Stromkreis sicher tragen kann, bevor die festgelegte Temperatur erreicht wird.
Erweiterte thermische Modellierung
Unterstützt eine Vielzahl von Kabeldesigns (Einleiter-, Dreileiter-, ummantelte, Verbundkabel und konzentrische Neutralleiter, u. v. m.) und ermöglicht die Modellierung zahlreicher Bedingungen der Kabelverlegung wie direkt vergrabene Kabel, Kabel in Rohrbänken, thermische Erdauffüllungen, vergrabene Rohre und Leitungen, unter Wasser verlegte Kabel und viele weitere.
Zahlreiche Bedingungen der Kabelverlegung können modelliert werden, wie direkt vergraben, Kabel in Rohrbänken, thermische Erdauffüllungen, vergrabene Rohre und Leitungen, unter Wasser verlegte Kabel und viele weitere. Die Kabelphasen können sich berühren oder nicht und es können Einzel- oder Mehrfachstromkreise kombiniert werden. Die RTTR-Lösung von AP Sensing kann verschiedene Materialien mit individuellen thermischen Parametern modellieren, z. B. geschichtete Bodenschichten, mehrere Kabel in Rohrbänken und thermische Verfüllungen. Die Modellpalette wird kontinuierlich erweitert.
Verschiedene Arten von Faserpositionen
die durch Simulationen der Finite-Elemente-Methode (FEM) überprüft wurden können abgedeckt werden:
- Interner Sensor, z. B. im Kabelmantel (Position abhängig vom Kabeltyp),
- Externes Sensorkabel, befestigt am Stromkabel oder Rohr,
- Fernfühler (in Entfernung zum Stromkabel oder Rohr),
- Sonderpositionen für dreieckig berührende Stromkreise (Schaltkreise mit Kleeblattberührung, engl.: Trefoil)
Vorhersage der zukünftigen Temperatur
Prognose der Entwicklung der Kabeltemperatur für ein optimales Lastmanagement und vorbeugende Maßnahmen.
Integration mit SmartVision
RTTR lässt sich nahtlos in SmartVision integrieren und ermöglicht so eine umfassende Anlagenüberwachung und Datenvisualisierung.
Vielseitige Einsatzmöglichkeiten der RTTR-Technologie
Übertragungskabel
Optimierung der Leistung von HVAC- / HVDV-Energiekabeln, sowohl erdverlegt als auch unter Wasser.
Verteilungsnetze
Verbesserung der Zuverlässigkeit von Verteilungssystemen durch dynamische Verwaltung der Lastgrenzen auf Basis von Echtzeit-Temperaturdaten.
Integration erneuerbarer Energien
Unterstützung der Integration erneuerbarer Energiequellen durch Optimierung der Kabelkapazität als Reaktion auf eine schwankende Energieversorgung.
Überwachung kritischer Infrastrukturen
RTTR identifiziert potenzielle Problemstellen im Netz und gibt Frühwarnungen, um Ausfälle in kritischen Infrastrukturen zu verhindern.
Die RTTR-Lösung von AP Sensing gibt Versorgungsunternehmen die Daten und Werkzeuge an die Hand, um die Effizienz zu maximieren, die Sicherheit zu verbessern und die Kosten in Stromnetzen zu reduzieren.