ritherm – t - general- · pdf filemăsoară modificarea timpului de propagare de-a...

RITHERM®

Richard Bergner Elektroarmaturen GmbH & Co. KGBahnhofstr. 8-16 · D-91126 Schwabach · Germany · Phone +49 (0) 91 22 / 87 - 0 · Fax +49 (0) 91 22 / 87 -15 06

E-Mail [email protected] · Internet www.ribe.de

LDIC GmbHZschoner Ring 9

D-01723 KesselsdorfPhone: +49 3 52 04 39 00 0

www.ldic.de

LDIC AGQuellenstr. 10

CH-4310 RheinfeldenPhone: +41 61 8 36 80 00

www.ldic.ch

HVT Inc.8515 Rixlew Lane

USA Manassas / VA 20109Phone: +1 703 3 65 23 30www.hvtechnologies.com

RITHERM® – TEMPERATURE MONITORINGAND LOAD OPTIMIZATION ON OVERHEAD TRANSMISSION LINES

EL/1

12/0

2/07

06/1

.0/p

m

©

Rich

ard

Berg

ner

Elek

troa

rmat

uren

Gm

bH &

Co.

KG

w

ww

.cm

b-gr

oup.

de

1 ritherm mappe bel.indd 1 27.07.2007 9:45:57 Uhr

The main targets of electricity supply companies when designing, planning and

operating overhead lines are reliability and high supply availability at optimized

cost. The larger power consumption, liberalization of energy markets and the

resulting power transit lead to more frequent capacity bottlenecks, which can only

be eliminated by building new overhead lines or optimizing the load distribution of

the existing network.

More efficient utilization of existing high-voltage networks is, however, often

prevented by inaccurate knowledge of the operational condition of the line. The

conductor is also affected by incalculable external influences like ambient tem-

perature, wind cooling and solar radiation. The conductor temperature and thus

the amount of conductor sag increase with increasing load and overloading of the

overhead power line.

RITHERM® now makes exact, continuous and low-cost monitoring of overhead

power lines possible for the first time. RITHERM® does not measure the cable ten-

sion or ambient conditions like other systems, but makes a direct contactless mea-

surement of the exact conductor temperature. The values recorded by RITHERM®

can be used direct in the control center as a basis for increasing the transmission

power and optimizing the lifetime of the overhead power lines.

Based on the annual mean temperature in Europe, the average transmission power

of an overhead line can be increased by more than 20 % using RITHERM®.

RITHERM® – Temperature monitoring and load optimization on overhead transmission lines


În prezent, reţelele electrice de transport sunt solicitate peste nivelul la care au fost

proiectate să funcţioneze. Structura reticulară a reţelelor a fost proiectată pentru a

asigura consumatorilor transportul de energie de la centralele electrice din apropi-

ere, cu pierderi minime. Liniile internaţionale de transport au avut scopul doar de a

sprijini transportul de energie în Europa pentru evitarea defectelor.

Împreună cu deschiderea pieţelor energetice, reţelele electrice servesc tot mai

mult comerţului cu energie electrică, şi anume transportului cantităţilor uriaşe de

energie către puncte esenţiale de consum. Încărcarea reţelelor creşte proporţional

cu producţia de energie prin folosirea tot mai multor tipuri de energii regenerabile.

Dezvoltarea producţiei de energie de tip eolian, în special în nordul Germaniei, a

dus la transportul fluctuant şi greu de planificat. Surplusurile de energie datorate

producţiei uriaşe de către centralele de tip eolian din nord, în combinaţie cu impor-

turile de către NORDEL au avut ca efect transportul fluctuant al cantităţilor foarte

mari în reţeaua electrică germană, cât şi în cele învecinate cum ar fi Belgia, Olanda,

Austria, Polonia şi Republica Cehă. În acest fel se reduc şi capacităţile de conducţie

disponibile comerţului internaţional cu energie. În afară de aceasta, fluxurile mari

de energie pot afecta stabilitatea sistemului, fiind necesară monitorizarea mult mai

eficientă a reţelei. Transporturile de energie pot fi realizate doar prin încărcarea

eficientă a reţelei.

RITHERM® – Creşterea siguranţei reţelei electrice

Vattenfall într-o săptămână furtunoasă

Vi Sa Du Lu Ma Mi Jo Vi Sa Du

30 000

25 000

20 000

15 000

10 000

5 000

0

Încărcarea reţelei Energie eoliană Sursa: © ETZ 2007

MW

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

Curent��

��

��

��

��

Curent măsurat

��

��

��

��

�� Viteza vântului

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

Curent măsurat��

��

��

��

��

��

��

Curent

��

��

��

��

��

��

��

Temperatură ambiantă

Monitorizarea eficientă a Liniilor Electrice Aeriene

Solicitările în creştere ale reţelelor electrice europene au ca şi consecinţă funcţi-

onarea în limite de siguranţă tot mai restrânse. Un studiu al furnizorilor europeni

de energie electrică a demonstrat că, în cazul căderii unei linii, celelalte linii vor fi

suprasolicitate la un nivel de până la 180 %. Sistemele energetice naţionale sunt

monitorizate în prezent în Germania, Polonia, Belgia, Olanda, Austria, şi Republica

Cehă, pentru a preveni suprasolicitarea din cauza producţiei de energie eoliană în

orele de vârf.

Funcţionarea reţelelor tot mai aproape de limită a impus cunoaşterea exactă a stării

acestora şi a posibilităţii de încărcare. În secţiunile de întindere critice, valoarea

decisivă este temperatura conductoarelor. Temperatura este influenţată atât de

condiţiile ambiante cum ar fi temperatura sau vântul, cât şi de starea conductoare-

lor şi ale armăturilor. Sistemul RITHERM® oferă o monitorizare optimă asupra tem-

peraturii conductoarelor. Spre deosebire de alte sisteme, senzorul SAW al RITHERM®

nu necesită alimentare cu energie electrică, nefiind nici afectat de influenţe electro-

magnetice exterioare.

Aflând temperatura exactă a conductoarelor, RITHERM® oferă o bază ideală pentru

solicitarea optimă a capacităţilor liniei electrice. Software-ul simplu şi interfaţa intu-

itivă afişează starea actuală a reţelei şi evoluţia pe un timp care poate fi determinat.

RITHERM® oferă prognoze exacte despre încărcare împreună cu protecţia eficientă

a reţelei electrice.

Traductor internumeric Reflectoare

Lungimea f (T)

Principiul de funcţionare al senzorului SAW

Sistemul RITHERM® constă din patru elemente:

• Senzorul SAW cu prindere spirală (Surface Accoustic Wave – undă

acustică de suprafaţă)

• Unitatea centrală

• Cutia de extensie SAW cu antene radar

• Programul de monitorizare şi analiză

Tehnologia SAW este folosită în prezent şi pentru alte aplicaţii, cum ar fi măsurarea

temperaturii, presiunii sau a forţei de tracţiune. Senzorii folosiţi de RITHERM® au fost

adaptaţi cerinţelor şi solicitărilor specifice pentru liniile electrice aeriene.

Senzorii sunt apelaţi printr-un semnal radar de către unitatea de chestionare şi

control, nefiind necesară alimentarea acestora cu energie electrică. Acest semnal

radar este convertit în senzor într-o undă acustică de suprafaţă. Sistemul SAW

măsoară modificarea timpului de propagare de-a lungul senzorului pe baza modi-

ficării lungimii şi vitezei dependente de temperatură. Temperatura conductorului

se măsoară cu o eroare de 3 K, luând în considerare şi temperatura ambiantă după

care se transmite către unitatea de control, iar mai departe prin GPRS către server-ul

care acţionează baza de date RITHERM®.

Tehnologia RITHERM® – SAW optimizată pentru instalarea pe liniile electrice aeriene

Semnal de intrare

Semnal de ieşire

Senzorul SAW cu prindere spirală

Unitatea centrală

Cutia de extensie SAW cu antene radar

Programul de monitorizare şi analiză

RITHERM®

Capacitatea de transport poate fi mărită în baza cunoaşterii acestor valori, cât şi

adaptată la condiţiile de mediu. Suprasolicitarea reţelei se poate evita astfel în mod

eficient şi avantajos.

Senzorul SAW este apelat printr-un

semnal radar.

Senzorul SAW transmite înapoi către

antenă semnalul modificat.

Semnalul modificat este transmis

de către unitatea centrală prin GPRS

către server-ul cu baza de date.

• Frecvenţa: Bandă ISM (2,4 GHz ... 2,4835 GHz)

• Temperatura ambiantă: -35 °C ... 40 °C

• Distanţa maximă dintre senzor şi antenă: 10 m

• Precizia de măsurare: ± 1 K în intervalul de temperatură al conductorului -35 °C...150 °C

• Precizia calculelor: ± 3 K la temperatura nominală a conductorului

Intervalul de temperatură: -35 °C ... 150 °C

• Rata de măsurare: 1 măsurare a senzorului de temperatură / minut

• Clasa de protecţie: IP54

Sistemul RITHERM® se poate livra în două variante de alimentare cu energie electrică.

În această privinţă diferă opţiunile şi elementele componente ale sistemelor:

Opţiuni de dezvoltare ale sistemului RITHERM®:

• Senzor suplimentar (pentru montarea pe un stâlp unde este deja instalat un sistem RITHERM®)

RITHERM® – Date tehnice şi perimetru de livrare

Sistem RITHERM® cu

energie solară:

• Alimentare cu energie solară (2 panouri)

cu acumulator de rezervă, 12 V, 330 Ah,

autonomie (fără raze solare):

40 d (la temperatură ambiantă de 20 °C)

• Un senzor SAW cu prindere spirală

• Cutie de extensie SAW

• Două antene de transmisie/recepţie pen-

tru transferul de semnal IF de la şi către

senzor


• Software-ul de traducere pentru transmi-

sia datelor de la stâlp către baza de date

• Software-ul server-bază de date pentru

calculul temperaturii conductorului în

câmp deschis, neinfluenţată de factori

externi

• Software-ul client pentru afişarea datelor

măsurate

• Toate cablurile de conectare şi elemente-

le de prindere

Sistem RITHERM® cu

alimentare la 230 V c.a.:

• Un senzor SAW cu prindere spirală

• Două antene de transmisie/recepţie pen-

tru transferul de semnal IF de la şi către

senzor

• Unitatea centrală cu modulul IF şi protec-

ţie la supratensiuni

• Software-ul de traducere pentru transmi-

sia datelor de la stâlp către baza de date

• Software-ul server-bază de date pentru

calculul temperaturii conductorului în

câmp deschis, neinfluenţată de factori

externi

• Software-ul client pentru afişarea datelor

măsurate

• Toate cablurile de conectare şi elemente-

le de prindere

RITHERM®

RITHERM® – Descrierea componentelor principale

Senzorul SAW

Senzorul SAW este alcătuit dintr-un profil de

aluminiu pe care se montează chip-ul SAW.

Chip-ul SAW este conectat la o antenă de

transmisie / recepţie, protejată de influenţe

exterioare de un capac detaşabil. Prinderea

senzorului pe conductor se face cu ajutorul

spiralei ataşate.

Unitatea centrală RITHERM®

Unitatea centrală (CU) este staţia de bază

a sistemului pe stâlp. Ea prelucrează date-

le cutiei de extensie SAW, respectiv ale

modulului IF, măsurând temperatura ambi-

antă pentru calculul prognozei de sarcină.

Unitatea centrală de control este responsa-

bilă cu comandarea microcontrolerului, care

transmite datele prin GPRS către staţia de

transformare. Unitatea centrală asigură şi ali-

mentarea cu energie electrică a sistemului.

Componentele principale ale unităţii cen-

trale sunt:

• Baterii şi regulator de încărcare

(versiunea cu panouri solare)

• Protecţie la supratensiune

(versiunea cu alimentare la 230 V)

• Convertor de date (optic în digital)


• Microcontroler

• Receptor GPS (sincronizare de timp)

• Modem GPRS (transferul

de date către server)

Cutia de extensie RITHERM® SAW

Cutia de extensie SAW conţine o unitate

radar, care măsoară temperatura senzorului

folosind tehnica SAW, în domeniul de frec-

venţă al benzii ISM. Cutia conţine unitatea

IF, compusă din generator, amplificator şi

protecţia la supratensiune pentru canalele

IF. Procesorul de semnal digital (DSP) preia

semnalele şi datele şi le transmite converto-

rului de date.

Componentele principale ale cutiei de exten-

sie SAW sunt:

• Unitate radar

• Procesor de semnal digital (DSP)

• Unitate IF

• Convertor de date (digital în optic)

• Protecţie la supratensiune

Software Server şi Client

Software-ul server este responsabil cu tran-

sferul de date între unitatea centrală de pe

stâlp şi serverul din staţia de transforma-

re. Software-ul server este responsabil şi cu

calculul temperaturii conductorului neinflu-

enţată de mediul înconjurător. Software-ul

client afişează temperatura conductorului pe

o interfaţă grafică tip semafor. Temperatura

maximă admisă trebuie stabilită de către

beneficiar când se face instalarea echipamen-

telor. Suplimentar, software-ul client poate

afişa grafic evoluţia temperaturii în funcţie de

timp, pe intervale definite individual.

ROŞU: Temperatura maximă admisă este

aproape atinsă (diferenţă 5 K).

ROŞU INTERMITENT: Temperatura maximă

admisă a fost depăşită.

GALBEN: Diferenţa de temperatură faţă de

cea maximă admisă este între

5 K < Delta T < 10 K.

VERDE: Diferenţa faţă de temperatura maxi-

mă admisă este mai mare de 10 K.

RITHERM®

3

2

45

1

Echipamentele RITHERM® au fost implementate pentru prima dată în anul 2006 în

Republica Cehă. Compania Naţională de Electricitate ČEPS s-a confruntat tot mai

mult cu depăşirea capacităţii de transfer a reţelei electrice din cauza consumului

mare de energie. Din acest motiv s-a optat din anul 2006 pentru folosirea tehno-

logiei RITHERM®, în scopul de a monitoriza mai eficient consumul de energie şi a

optimiza transferul în reţea. Datorită echipamentelor RITHERM®, conectarea reţelei

naţionale de transport cu reţelele altor ţări este mult mai sigură, încărcarea reţelei

putând fi controlată mult mai eficient iar astfel evitate suprasolicitările care pot crea

avarii semnificative.

Instalarea echipamentelor durează în medie două zile pentru fiecare stâlp. Sistemul

RITHERM® funcţionează neîntrerupt din 2006 în reţeaua naţională cehă, asigurând

măsurători corecte în zonele de reţea monitorizate.

RITHERM® – Tehnologia SAW

Planificat: -897 MWActual: -117 MW




Planificat: 367 MWActual: 662 MW

Zone ale ČEPS unde este implementat sistemul

1 245 Direcţia Bujakow

2 246 Direcţia Kopanina

3 441 + 442 Direcţia Etzenricht

4 443 Direcţia Dobrezen

5 444 Direcţia Wielopole

Sursa: © CEPS, 24.04.2007, ora 10:30

RITHERM®

Richard Bergner Elektroarmaturen GmbH & Co. KGBahnhofstr. 8-16 · D-91126 Schwabach · Germany · Phone +49 (0) 91 22 / 87 - 0 · Fax +49 (0) 91 22 / 87 -15 06

E-Mail [email protected] · Internet www.ribe.de

LDIC GmbHZschoner Ring 9

D-01723 KesselsdorfPhone: +49 3 52 04 39 00 0

www.ldic.de

LDIC AGQuellenstr. 10

CH-4310 RheinfeldenPhone: +41 61 8 36 80 00

www.ldic.ch

HVT Inc.8515 Rixlew Lane

USA Manassas / VA 20109Phone: +1 703 3 65 23 30www.hvtechnologies.com

RITHERM® – TEMPERATURE MONITORINGAND LOAD OPTIMIZATION ON OVERHEAD TRANSMISSION LINES

EL/1

12/0

2/07

06/1

.0/p

m

©

Rich

ard

Berg

ner

Elek

troa

rmat

uren

Gm

bH &

Co.

KG

w

ww

.cm

b-gr

oup.

de


ritherm – t - general- · pdf filemăsoară modificarea timpului de propagare de-a...

Documents