Wie lässt sich eine integrierte Online-Überwachungsplattform für Umspannwerke aufbauen? Von der Einzelpunktüberwachung zur Systemintegration

• Vom Datensilo zur einheitlichen Plattform: Im Bereich der Online-Überwachung von Transformatoren gibt es seit langem ein Problem: Die einzelnen Überwachungssubsysteme – wie Ölchromatographie, Teilentladungen, Temperatur, Eisenkern und Schwingungen – laufen unabhängig voneinander und verfügen über separate Backend-Systeme, wodurch einzelne Datensilos entstehen. Das Betriebs- und Wartungspersonal muss zwischen mehreren Systemen hin- und herwechseln, um die Daten einzusehen. Der zentrale Vorteil einer integrierten Überwachungsplattform besteht darin, diese Silos aufzubrechen und alle Überwachungsdaten auf einer einheitlichen Plattform zusammenzuführen.
• Schrittweise Umsetzungsstrategie: Der Aufbau einer integrierten Plattform muss nicht in einem Schritt erfolgen. Bewährt hat es sich, zunächst das Plattformgerüst und den Datenbus zu erstellen und anschließend schrittweise die verschiedenen Überwachungssubsysteme anzubinden. Auf diese Weise lassen sich sowohl übermäßige Einmalinvestitionen vermeiden als auch die Notwendigkeit, die Plattform bei zukünftigen Änderungen an den Subsystemen komplett neu aufzubauen.
• Die Datenintegration ist der Kern: Die Plattform beschränkt sich nicht darauf, die Daten der einzelnen Teilsysteme nebeneinander anzuzeigen. Der eigentliche Mehrwert liegt in der Datenfusion – der korrelativen Analyse von Daten aus verschiedenen Überwachungsdimensionen in zeitlicher und räumlicher Hinsicht, um so genauere diagnostische Schlussfolgerungen zu ziehen als bei einer eindimensionalen Betrachtung.

1. Die Schichtenarchitektur der Plattform

1.1 Wahrnehmungsebene——Verschiedene Sensoren und Erfassungsmodule, die am Transformatorgehäuse und in den Schaltanlagen installiert sind. Sie sind dafür zuständig, physikalische Größen in elektrische Signale umzuwandeln und zu digitalisieren. Die Sensoren der Erfassungsschicht sind vielfältig: Gas-in-Öl-Sensoren, Ultraschall- und Hochfrequenz-Teilentladungssensoren, PT100- und Glasfaser-Temperatursensoren, Nullfluss-Stromwandler, Schwingungsbeschleunigungssensoren usw.

1.2 Netzwerkebene——Datenbusse und Kommunikationsnetzwerke leiten die Daten aus der Sensorebene an die Plattformebene weiter. Zu den gängigen Kommunikationsprotokollen zählen Modbus RTU/TCP und IEC 61850. Bei Neubauten wird die direkte Verwendung von IEC 61850 empfohlen, während bei der Nachrüstung bestehender Anlagen Modbus verwendet werden kann, um die Kompatibilität mit den vorhandenen Geräten zu gewährleisten.

1.3 Plattformebene——Die zentrale Datenverarbeitungsschicht ist für die Datenspeicherung, Vorverarbeitung, Trendanalyse und mehrdimensionale integrierte Diagnose zuständig. Die Plattformschicht ist das intelligente Herzstück des umfassenden Überwachungssystems und wandelt die Rohdaten in für das Betriebs- und Wartungspersonal verwertbare Diagnoseinformationen um.

1.4 Anwendungsschicht——Benutzerorientierte Anzeige- und Interaktionsoberfläche. Dazu gehören große Bildschirme zur Visualisierung, Alarmmanagement, Diagnoseberichte, Wartungsempfehlungen, Push-Benachrichtigungen auf Mobilgeräten usw. Die Anwendungsschicht bestimmt die Benutzererfahrung und die Effizienz des Betriebs- und Wartungspersonals bei der Nutzung des Systems.

2. Schrittweiser Umsetzungsplan

2.1 Erster Schritt——Aufbau des grundlegenden Plattformrahmens und des Datenbusses sowie Festlegung der Kommunikationsprotokollstandards. Ziel dieses Schritts ist es, einheitliche technische Spezifikationen für die spätere Anbindung von Teilsystemen zu schaffen.

2.2 Zweiter Schritt——Anbindung an bestehende Überwachungssubsysteme. Wenn das bestehende System Standardprotokolle unterstützt, erfolgt die Anbindung direkt über den Datenbus. Ist dies nicht der Fall, ist zu prüfen, ob ein Kommunikationsgateway erforderlich ist.

2.3 Dritter Schritt——Neue Überwachungssubsysteme werden nach einheitlichen Standards eingebunden. Zu diesem Zeitpunkt sind die Schnittstellenspezifikationen der Plattform bereits ausgereift, sodass sich die Kosten und der Zeitaufwand für die Einbindung neuer Subsysteme erheblich verringert haben.

2.4 Vierter Schritt——Bereitstellung fortgeschrittener Anwendungen. Sobald eine bestimmte Datenmenge gesammelt wurde, werden integrierte Diagnosealgorithmen, Modelle zur Bewertung des Gerätezustands und Funktionen zur Unterstützung von Instandhaltungsentscheidungen eingeführt.

3. häufig gestellte Fragen

3.1 Frage: Wie lassen sich bereits vorhandene eigenständige Systeme integrieren?

Antwort: Wenn das bestehende System bereits die Protokolle Modbus oder IEC 61850 unterstützt, kann es einfach über den Datenbus an die Plattform angeschlossen werden. Bei älteren Systemen, die diese Standardprotokolle nicht unterstützen, ist möglicherweise die Installation eines Kommunikationsgateways zur Protokollkonvertierung erforderlich. Bei sehr veralteten Systemen ist ein direkter Austausch unter Umständen wirtschaftlicher als eine Nachrüstung.

3.2 Frage: Benötigt die Plattform KI?

Antwort: Die grundlegende Alarmverwaltung und Trendanalyse lassen sich über die Regel-Engine realisieren, ohne dass KI erforderlich ist. Der Einsatz von KI/maschinellem Lernen kann die Erkennung komplexer Fehlermuster verbessern, ist jedoch keine Voraussetzung für den Start der Plattform. Zunächst sollten die Daten einheitlich verwaltet werden; KI kann dann schrittweise eingeführt werden.

3.3 Frage: Können Subsysteme verschiedener Hersteller in dieselbe Plattform integriert werden?

Antwort: Technisch ist dies möglich, sofern alle Beteiligten die Standard-Kommunikationsprotokolle unterstützen. In der Phase der Schnittstellenanpassung kann jedoch ein höherer Koordinationsaufwand erforderlich sein. Achten Sie bei der Auswahl eines Plattformanbieters auf dessen Fähigkeiten und Erfahrungen hinsichtlich der Anbindung von Drittsystemen.

Haftungsausschluss: Der Inhalt dieses Artikels dient ausschließlich dem technischen Austausch und der Information und stellt weder eine Kaufzusage noch ein Vertragsangebot dar.

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