Dieses Webinar der Fiber Optic Sensing Association (FOSA) behandelt den industriellen Einsatz der Distributed Temperature Sensing (DTS)-Technologie zur kontinuierlichen, lückenlosen Überwachung und Ertragsoptimierung kritischer Infrastrukturen. Dr. Ralph Albrecht (AP Sensing) erläutert die physikalischen Grundlagen der faseroptischen Temperaturmessung und die dynamische Kabelbewertung (RTTR - Real-Time Thermal Rating) für unterirdische Hochspannungskabel. Mark Horton (SAM Technology) demonstriert die Anwendung derselben Technologie zur thermischen Überwachung von Solar-Photovoltaik-Anlagen (PV), zur Vermeidung von Brandrisiken und zur Erhöhung der Anlageneffizienz. Die Präsentationen verdeutlichen, wie standardmäßige Glasfaserkabel als verteilte Sensoren über Kilometer hinweg präzise Echtzeitdaten liefern, um vorausschauende Instandhaltung zu ermöglichen.
Wichtigste Punkte & Zeitstempel
0:00 FOSA-Einführung: Die Fiber Optic Sensing Association bringt Unternehmen und Forscher zusammen, um den Einsatz von Glasfasersensorik zur Überwachung von Stromnetzen, Pipelines und Verkehrsinfrastruktur zu fördern.
3:31 Grundlagen von DTS: Das Einbringen von Laserimpulsen in ein Glasfaserkabel erzeugt rückgestreutes Licht, wodurch millimeter- bis metergenaue Temperatur-, Dehnungs- und Vibrationsmessungen über Distanzen von bis zu 50 km ermöglicht werden.
11:17 Dynamische Kabelbewertung (RTTR): Das Real-Time Thermal Rating berechnet die tatsächliche Leitertemperatur in Echtzeit basierend auf DTS-Messwerten und Lastdaten gemäß IEC- und CIGRE-Standards, wodurch ungenutzte Übertragungskapazitäten freigesetzt werden.
19:19 Modellvalidierung: Validierungsversuche mit direkten Punktsensoren an Testkabeln belegen die hohe Übereinstimmung von RTTR-Modellen zur Bestimmung von Leitertemperaturen und Notfallstrombelastbarkeiten (z. B. 1.156 A für 24 Stunden).
25:30 Solar-PV-Asset-Überwachung: Mark Horton erläutert die thermischen Risiken von Solar-Photovoltaikanlagen, bei denen Überhitzungen an Steckverbindern, DC-Kabeln und Wechselrichtern die Hauptursachen für Leistungsverluste und Brände sind.
28:22 Brandschutz und Risiken: Laut QBE-Versicherungsstudien steigen Brände in PV-Anlagen doppelt so schnell wie Neuanlagen, wobei 80 % auf Dachanlagen entfallen und erhebliche Personen-, Sach- und Umweltschäden verursachen.
33:43 End-to-End-Schutz mit DTS: Ein einziges Glasfaserkabel kann Solarmodule, Kombinierkästen (Combiner Boxes), Wechselrichter, Transformatoren und Batteriespeicher (BESS) lückenlos rund um die Uhr (24/7) überwachen.
35:33 Vorausschauende Instandhaltung: Das System ermittelt Basislinien, Schwellenwerte und Anstiegsraten (Rate-of-Rise), um Hotspots und schleichende Verschlechterungen frühzeitig per SCADA-Integration zu melden.
44:48 F&A: Freileitungen vs. Erdkabel: In der Fragerunde wird geklärt, dass für Freileitungen Distributed Acoustic Sensing (DAS) am OPGW genutzt wird, um über Windinduzierte Schwingungen die dynamische Freileitungsbewertung (DLR) zu berechnen.
46:46 F&A: Fasertypen & Spleißen: Multimode-Fasern bieten über längere Strecken höhere Signalintensitäten, während das Spleißen von beschädigten Sensorfasern (bis zu 10–15 Spleißungen) die Messgenauigkeit bei intaktem optischem Budget nicht beeinträchtigt.
Glossar
Distributed Temperature Sensing (DTS): Eine faseroptische Messtechnologie, die ein Standard-Glasfaserkabel in Tausende verteilte Temperatursensoren entlang seiner gesamten Länge verwandelt.
Real-Time Thermal Rating (RTTR): Ein Softwaremodell, das Echtzeit-Temperaturdaten aus DTS und aktuelle Lastinformationen kombiniert, um die dynamische Strombelastbarkeit (Ampacity) von Kabeln zu berechnen.
Optisches Rückstreulicht (Backscattered Light): Licht, das beim Durchlaufen eines Glasfaserkabels aufgrund der molekularen Struktur des Glases in die entgegengesetzte Richtung reflektiert und zur Analyse genutzt wird.
CIGRE / IEC Standards: Internationale Normen und Richtlinien für die Auslegung, thermische Modellierung und den Betrieb von Starkstromkabeln.
Distributed Acoustic Sensing (DAS): Eine Technologie, die Glasfaserkabel zur akustischen und vibrationsbasierten Erfassung von Ereignissen (z. B. Windgeschwindigkeit) über weite Strecken nutzt.
Optisches Ground Wire (OPGW): Ein Erdungskabel für Hochspannungs-Freileitungen, das integrierte Lichtwellenleiter für Telekommunikation und Sensorik enthält.
Photovoltaik (PV): Technologie zur direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen.
Battery Energy Storage System (BESS): Ein Batteriespeicher-Energiesystem zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie, das bei einem thermischen Durchgehen (Thermal Runaway) Brandrisiken birgt.
SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition; ein übergeordnetes Leitsystem zur Überwachung und Steuerung technischer Prozesse.
Rate-of-Rise (Anstiegsrate): Ein Alarmschwellenwert, der auslöst, wenn die Temperatur innerhalb eines definierten Zeitraums unzulässig schnell ansteigt.
Ampacity: Die maximale Stromstärke, die ein elektrischer Leiter sicher tragen kann, ohne seine thermischen Grenzwerte zu überschreiten.