An autonomous sensor system for monitoring of high voltage overhead power supply lines

Zusammenfassung

Zustandsüberwachung von Freileitungen erfolgt üblicherweise durch optische Inspektion vom Boden aus oder mit Hilfe von Hubschraubern. Diese Überwachung erfolgt nur punktuell, und die Zeiten zwischen zwei Erfassungen sind typischerweise Monate oder Jahre. Im Gegensatz dazu bietet eine Echtzeit-Zustandsüberwachung eine durchgehende Erfassung. Rasche Veränderungen können damit schnell und zuverlässig erkannt werden. Wird die Energie zur Versorgung der Sensoreinrichtung aus dem elektrischen Feld, das den Leiter umgibt, bezogen, steht ein System zur Verfügung, das unmittelbar mit Inbetriebnahme der Freileitung mit der Überwachung beginnen kann. Interessierende Messgrößen umfassen dabei Temperatur des Leiterseils, Durchhang, Abstand zu Objekten bzw. zum Boden, Grad der Vereisung und Vibrationen. Die Messdaten können beispielsweise über das 433-MHz-ISM-Band oder über das GSM/UMTS-Netz an einen Zentralrechner übermittelt werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt ein Systemkonzept, Energieversorgung aus dem elektrischen Feld und erste Ergebnisse zur Ermittlung des Vereisungsgrads mit Hilfe eines kapazitiven Sensors.

Summary

Condition monitoring of overhead power lines is usually done by means of on-ground and helicopter-aided visual inspection. Therefore, the intervals between the inspections can be months or even years. In contrast, online condition monitoring provides a 24/7 observation of power lines and provides a better accuracy than remote monitoring. With energy harvesting from the electric field that surrounds the conductor, a monitoring system can operate as soon as the power line is turned on. Quantities of interest comprise the distance between conductor and ground (or other objects), temperature, degree of icing and vibrations and others. The measurement data can be transmitted to a relay station, e.g. using the 433 MHz ISM band, or utilizing the GSM or UMTS mobile phone networks. This paper presents a system concept, the energy harvesting and preliminary investigations on a capacitive icing sensor.