Hochspannungs-Schaltanlage mit Sensor-Array und Verfahren zur Verwendung der Sensoren

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Schaltanlage und ein Verfahren zur Verwendung von Sensoren in Hochspannungs- Schaltanlagen, wobei die Hochspannungs-Schaltanlage wenigs tens ein Gehäuse und wenigstens einen elektrischen Kontakt umfasst, wobei der Kontakt wenigstens zwei Kontaktstücke um fasst .

Hochspannungs-Schaltanlagen umfassen z. B. Hochspannungs- Leistungsschalter, Ableiter, Erder und/oder Trenner. Die Hochspannungs-Schaltanlagen sind ausgelegt, Spannungen im Be reich von bis zu 1200 kV und Ströme im Bereich von bis zu ei nigen hundert Ampere zu schalten. Ein Hochspannungs-Leis tungsschalter, wie z. B. in Hochspannungs-Schaltanlagen ein gesetzt, ist aus der EP 0 024 252 Al bekannt. Der Hochspan nungs-Leistungsschalter weist einen elektrischen Kontakt mit einem festen und einem beweglichen Kontaktstück auf, welche in einem Gehäuse, insbesondere einem Isolatorgehäuse angeord net sind. Das Gehäuse ist mit einem Schaltgas, insbesondere SF ₆ und/oder Clean Air befüllt. Als Kontakt kann z. B. ein Nennstrom-Kontakt, mit zwei Nennstrom-Kontaktstücken, und zu sätzlich ein Lichtbogen-Kontakt, mit zwei Lichtbogen-Kontakt stücken, verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Vakuumröhre verwendet werden, welche im Ge häuse z. B. mit Clean Air befüllt, angeordnet ist. Ein

Schaltwiderstand kann zur Dämpfung eines Ein- und/oder Aus schaltstroms verwendet werden, insbesondere in Verbindung mit nur einem Kontakt, einem Nennstrom-Kontakt.

Hochspannungs-Schaltanlagen sind über eine Dauer von Jahr zehnten im Einsatz und müssen über die gesamte Betriebszeit hinweg fehlerfrei arbeiten. Dabei werden die Hochspannungs- Schaltanlagen in regelmäßigen zeitlichen Abständen inspiziert und gewartet. Dazu ist Personal notwendig, welches mit Zeit- und Kostenaufwand den Service durchführt. Unvorhergesehene Fehler an einer Hochspannungs-Schaltanlage können zu Netzaus fällen führen, welche mit hohen Folgeschäden und Kosten ver bunden sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochspan nungs-Schaltanlage und ein Verfahren zur Verwendung von Sen soren in Hochspannungs-Schaltanlagen anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Auf gabe, einfach und kostengünstig eine Hochspannungs-Schalt anlage zu monitoren, um Service-Intervalle verlängern zu kön nen und/oder eine Fehlersuche zu vereinfachen, und insbeson dere einen Service durch Personal bei normalen, fehlerfreien Betrieb einsparen zu können.

Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hoch spannungs-Schaltanlage mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zur Verwendung von Sensoren in Hochspannungs-Schaltanlagen, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebenen Hochspannungs-Schaltanlage, gemäß Pa tentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der er findungsgemäßen Hochspannungs-Schaltanlage und/oder des Ver fahrens zur Verwendung von Sensoren in Hochspannungs-Schalt anlagen, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebe nen Hochspannungs-Schaltanlage, sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche unterei nander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.

Eine erfindungsgemäße Hochspannungs-Schaltanlage umfasst we nigstens ein Gehäuse und wenigstens einen elektrischen Kon takt, wobei der Kontakt wenigstens zwei Kontaktstücke um fasst. Die Hochspannungs-Schaltanlage umfasst des Weiteren mehrere Sensoren, welche in Form eines Arrays angeordnet sind . Durch die Anordnung von mehreren bis hin zu einer Vielzahl an Sensoren im Array kann eine Hochspannungs-Schaltanlage nicht nur punktuell, sondern vollständig gemonitort bzw. überwacht werden. Insbesondere ist eine Überwachung der Hochspannungs- Schaltanlage im Dauerbetrieb möglich, ohne häufige Servicein tervalle durch Personal. Dadurch können Kosten und Aufwand eingespart werden. Im Stand der Technik verwendete Messein richtungen, z. B. mechanische Druckmesser, müssen manuell ab gelesen werden und ergeben keine räumlich aufgelösten Daten, insbesondere Langzeitdaten, welche bei der Konstruktion und Wartung von Hochspannungs-Schaltanlagen verwendet werden kön nen. Ein Online-Monitoring ist mit mechanischen Messeinrich tungen allein nicht möglich.

Einzelne Sensoren ergeben keine räumlich und zeitlich aufge lösten Informationen über Zustandsgrößen wie z. B. Druck, Temperatur, Beschleunigung und/oder Lage von Elementen der Hochspannungs-Schaltanlage, insbesondere im Dauerbetrieb über Jahre hinweg, kontinuierlich. Mit Hilfe von Sensoren, ange ordnet in Array-Form, können hingegen nicht nur einzelne Grö ßen zu einem Zeitpunkt manuell abgelesen werden, sondern zu sätzliche Informationen gewonnen werden wie z. B. zeitliche Änderungen von Strömungsverhältnissen und/oder Bewegungspro file von Elementen der kinematischen Kette über die gesamte kinematische Kette hinweg, welche Aufschlüsse z. B. über Al terung, Reibungsverluständerungen mit der Zeit, Bruch und Verschleiß von Elementen ermöglichen. Dadurch wird eine mög liche Fehlersuche erleichtert und ein Online-Monitoring er möglicht. Mit den Daten können Hochspannungs-Schaltanlagen weiterentwickelt werden und über Digital-Twins Simulationen zu deren Verhalten im Betrieb durchgeführt, und Fehler vor hergesagt werden.

Eine Kombination unterschiedlicher Sensoren ergibt ein voll ständiges Bild des Zustands einer Hochspannungs-Schaltanlage insbesondere zu jedem Zeitpunkt, und ermöglicht in der Kombi nation eine bessere Diagnose und Prognose. Z. B. Druck- und Temperatur Sensoren, in einem oder in getrennten Arrays ange ordnet, ermöglichen in der Kombination nicht nur räumlich und zeitlich aufgelöst Gas-Strömungen, insbesondere beim Schal ten, zu bestimmen, sondern helfen über die Temperaturvertei lung in der Gasströmung Ursachen und Folgen der Strömung zu berechnen. In Kombination mit Beschleunigungssensoren sind z. B. Wirkungen der Strömung auf die kinematische Kette un tersuchbar, z. B. durch Ausdehnung- und/oder Kontraktion von Elementen bei Temperaturänderungen. Über Daten eines Be- schleunigungssensor-Arrays können z. B. Reibungsverluste in der kinematische Kette untersucht werden, und insbesondere Alterungseffekte und/oder der Verbrauch von Schmiermitteln identifiziert werden.

Eine Kombination mit Wetterdaten, z. B. Strahlungseinwirkung, Temperatur, und/oder Luftdruck, können z. B. Alterungsprozes se und/oder Strömungen im Gehäuse genauer bestimmt werden. Daten können unterschiedlichen Nutzen ergeben. Z. B. können Beschleunigungssensoren gleichzeitig zu Aufschlüssen über Schalthäufigkeit, Schaltgeschwindigkeit, Reibungsverluste, Erschütterungen bei Wartung, Sabotage und/oder Erdbeben füh ren. Mit einer Vielzahl von Hochspannungs-Schaltanlagen mit Sensor-Arrays sind Aussagen über die Ausbreitung und die Fol gen von z. B. Erdbeben möglich, und ein Abschalten und/oder Wiederhochfahren des Stromnetzes nach einem Erdbeben spezi fisch und schnell möglich.

Die Hochspannungs-Schaltanlage kann einen Hochspannungs-Leis tungsschalter umfassen, insbesondere einen Freiluft-Hochspan- nungs-Leistungsschalter . Der wenigstens eine Kontakt kann ei nen Nennstrom-Kontakt umfassen, mit wenigstens zwei Nenn- strom-Kontaktstücken, insbesondere einem beweglichen und ei nem festen Nennstrom-Kontaktstück, und einen Lichtbogen-Kon takt umfassen, mit wenigstens zwei Lichtbogen-Kontaktstücken, insbesondere einem beweglichen und einem festen Lichtbogen- Kontaktstück . Eine Isolierdüse kann umfasst sein. Das Gehäuse kann ein Isolator sein, insbesondere ein gerippter Isolator aus einem Verbundwerkstoff, Keramik und/oder Silikon. Das Ge häuse kann mit Isoliergas befällt sein, insbesondere mit Clean Air und/oder SF ₆ . Sensoren in einem oder mehreren Ar- rays an den Kontaktstücken, insbesondere an den beweglichen Kontaktstücken, und/oder der Isolierdüse, und/oder dem Gehäu se innen ermöglichen z. B. Gas-Strömungen des Isoliergases zu analysieren, insbesondere räumlich und zeitlich aufgelöst, thermische Belastungen aufzuklären, insbesondere während des Schaltens, Schalthäufigkeit und Schaltgeschwindigkeit für einzelne Komponenten spezifisch zu untersuchen und eine Diag nose des Schalters z. B. bezüglich Alterung, Verschleiß und Ausfall von Elementen, Vorhersage von Ausfällen und zur Wei terentwicklung zu ermöglichen.

Eine Vakuumröhre kann umfasst sein, in welcher wenigstens ein Kontakt angeordnet ist, insbesondere mit wenigstens zwei tel lerförmigen Kontaktstücken, wobei die Vakuumröhre insbesonde re im Gehäuse, insbesondere einem gerippten Isolator aus ei nem Verbundwerkstoff, Keramik und/oder Silikon, angeordnet ist. Das Gehäuse kann mit Isoliergas befällt sein, insbeson dere mit Clean Air und/oder SF ₆ . Sensoren in der Vakuumröhre können Aufschluss über die Qualität des Vakuums geben und Hinweise auf eventuelle Leckstellen, sowie über die Anordnung im Array können Sensoren eine räumliche Lokalisierung eines möglichen Lecks ergeben. Wie zuvor beschrieben sind weitere Informationen mit Sensoren im und/oder am Gehäuse zu gewin nen, z. B. bezüglich Schalthäufigkeit, und dem Zustand sowie dem Zusammenwirken von Elementen der kinematischen Kette. In formationen bezüglich Dichtigkeit des mit Isolier- bzw.

Schaltgas befüllten Gehäuses, sowie eine räumliche Identifi kation von Leckstellen sind möglich. In Hinblick auf die Kli maschädlichkeit von Isoliergasen wie z. B. SF ₆ ist eine zeit nahe Identifikation und Behebung von Leckstellen wichtig.

Die Sensoren im Gehäuse können angeordnet sein, insbesondere an der Gehäuseinnenwand und/oder an Elementen einer kinemati schen Kette und/oder an Kontaktstücken, mit den zuvor be- schriebenen Vorteilen. Die Sensoren können alternativ oder zusätzlich außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, insbeson dere an der Außenwand des Gehäuses und/oder an einem Träger des Gehäuses, und/oder an Vorrichtungen der Hochspannungs- Schaltanlage, insbesondere einem Ableiter, einem Trenner und/oder einem Erder. Z. B. Wettersensoren, Erschütterungs sensoren und/oder Neigungssensoren an der Außenwand des Ge häuses können Informationen z. B. bezüglich Windlast, Strah- lungs- und Temperatureinflüssen, Alterung, und/oder Erdbeben ergeben, und bei Überschreiten von vordefinierten Werten oder gemessenen Schäden an der Hochspannungs-Schaltanlage eine zeitnahe Steuerung und/oder Regelung ermöglichen, z. B. ein Abschalten, oder eine Wartung durch Personal auslösen. Ser vice Intervalle können verlängert werden, da ein Service ohne belastende Faktoren und/oder Schäden eingespart werden kann.

Das Sensor-Array kann Temperatur- und/oder Drucksensoren um fassen, welche insbesondere ausgebildet sind, Gas-Strömungen räumlich und zeitlich aufgelöst zu messen und/oder thermische Belastungen zu bestimmen, mit den zuvor beschriebenen Vortei len. Langzeitmessungen ermöglichen die Optimierung von Hoch spannungs-Schaltanlagen bzw. Schaltern, und kurzzeitige Mes sungen können z. B. verwendet werden, um die Performance der Hochspannungs-Schaltanlage zu verbessern. So können Tempera turwerte z. B. genutzt werden, um kurzzeitig höhere Strom- /Spannungswerte zu ermöglichen, und bei Erreichen kritischer Werte z. B. der Temperatur den Strom bzw. die Spannung zu re duzieren. Dies ermöglicht die Hochspannungs-Schaltanlage mit geringerem Puffer zu betreiben bzw. für den Lastfall besser auszunutzen, was Kosten spart. Temperaturwerte, insbesondere im Schalter räumlich aufgelöst gemessen z. B. in Verbindung mit Außentemperaturwerten, können weiterhin Rückschlüsse auf Schaltleistungen ergeben, da eine hohe Schaltleistung zu ei ner spezifischen Erwärmung von Elementen der Hochspannungs- Schaltanlage führt. Darüber hinaus sind Rückschlüsse auf Schalthäufigkeit, Schaltintervalle und zu schaltender Leis tung möglich. Temperatur- und Druckwerte über lange Zeiträume hinweg gemessen, ermöglichen die Vorhersage von Materialalte rungsgrad, Verschleißgrad und die Notwendigkeit des Aus- tauschs von Komponenten bzw. Elementen der Hochspannungs- Schaltanlage .

Das Sensor-Array kann GPS-, Neigungs-, Beschleunigungs und/oder Erschütterungs-Sensoren umfassen, welche insbesonde re ausgebildet sind Reibungsverluste in der kinematischen Kette, den Schaltzustand und/oder die Schalthäufigkeit, Fehl funktionen, insbesondere Bruch, Wind- und/oder Eislast, Auf stellungsort, Transport, Servicetätigkeit, Sabotage, und/oder Erdbeben zu bestimmen. Transportbelastungen lassen sich be stimmen und bei Überschreiten von Grenzwerten eine Überprü fung auf Schäden einleiten. Insbesondere in Verbindung mit Druckdaten kann eine Aufstellung von Schaltern in z. B. nicht zugelassener Umgebung, insbesondere Höhe, verhindert werden, indem der Schalter insbesondere automatisch eine Inbetrieb nahme verhindert. Schäden durch Umwelteinflüsse, z. B. Sturm, Erdbeben, und/oder Frost mit insbesondere Eisbildung können gemessen, prognostiziert und/oder zeitnah behoben werden. Dadurch sind Netzausfälle minimierbar und Schäden im Netz vermeidbar. Eine Selbstdiagnose des Schalters ermöglicht nach Abschaltung z. B. nach Erdbeben, abhängig der lokal aufgetre- tenen Belastungen, eine schnelle Wiederinbetriebnahme der Hochspannungs-Schaltanlage .

Das Sensor-Array kann Optische Sensoren, insbesondere Farb sensoren, Wärmebildsensoren und/oder Kameras umfassen, welche insbesondere ausgebildet sind Gas-Strömungen räumlich und zeitlich aufgelöst zu messen und/oder mechanische sowie ther mische Belastungen, Alterung, Lichtbögen, und/oder Fehlfunk tion zu bestimmen, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen. Farbmarker in Verbindung mit Farbsensoren ermöglichen die Identifikation von räumlichen Verschiebungen von Elementen bzw. Teilen und der Änderung von Ausdehnungen. Bewegungen und Brüche sind dadurch identifizierbar, insbesondere nach Erdbe ben oder Sturm. Farben können ebenfalls über den Grad der Al- terung von Elementen der Hochspannungs-Schaltanlage Auskunft geben, und z. B. einen Austauschzeitpunkt bestimmen. Wärme bildsensoren können neben thermischen Belastungen Leckstellen in einem Gehäuse identifizieren helfen. Kameras in einem Ar- ray angeordnet ermöglichen ein vollständiges Bild über den Zustand einer Hochspannungs-Schaltanlage, und ermöglichen z. B. Sabotage zu identifizieren oder Wartungsaktionen zu unter stützen, z. B. über online Fernberatung bzw. Fernwartung.

Das Sensor-Array kann Gas-, spezifische Druck- und/oder

Feuchtigkeits-Sensoren umfassen, welche insbesondere ausge bildet sind Gaszusammensetzungen, spezifische Gas-Strömungen von z. B. einzelnen Gaskomponenten und/oder Taupunktbestim mungen zu ermöglichen. Bei Verwendung von Clean Air kann über Feuchtigkeits-Sensoren die Gasqualität und/oder können Iso liereigenschaften bestimmt werden. Ein Austauschzeitpunkt von z. B. Isoliergas und/oder Trockenmitteln in der Hochspan nungs-Schaltanlage kann über Gas- und/oder Feuchtigkeits- Sensoren bestimmt werden.

Das Sensor-Array kann Akustische Sensoren umfassen, welche insbesondere ausgebildet sind zur Diagnose von Schaltgeräu schen, Sabotage, Wartung und/oder Umweltparametern. Über die Anordnung der Sensoren im Array ist eine Lokalisierung des Ursprungsorts des akustischen Signals möglich. Die gemessene Frequenz kann Aufschluss über Ursachen von Fehlfunktionen, z. B. in der kinematischen Kette und deren Intensität geben. Brüche, z. B. am Gehäuse können registriert werden und Wet terbelastungen, z. B. bei Sturm auf unterschiedliche Elemente der Hochspannungs-Schaltanlage identifiziert werden. Ver schleiß, z. B. durch erhöhte Reibung kann akustisch regis triert werden. Abhängig der registrierten Töne kann eine War tung ausgelöst werden.

Das Sensor-Array kann Hall-Sensoren und/oder Sensoren nach Art einer Induktionsspule umfassen, welche insbesondere aus gebildet sind elektromagnetische Felder räumlich aufgelöst zu messen. Die Daten können zur Bestimmung von Schaltleistungen sowie Schalthäufigkeit dienen, und zur Entwicklung der Schal ter genutzt werden. So können Elemente des Schalters, z. B. Abschirmungen, optimiert werden und Umweltbelastungen, z. B. durch elektromagnetische Felder, bestimmt werden.

Das Sensor-Array kann Tilt-Sensoren und/oder mechanische Spannungssensoren, insbesondere Piezo-Sensoren, und/oder Tor sions-Sensoren umfassen, welche insbesondere ausgebildet sind mechanische Belastungen von Elementen der Hochspannungs- Schaltanlage zu bestimmen. So können z. B. mechanische Span nungen im Gehäuse und/oder in Elementen der kinematischen Kette bestimmt werden, und bei Erreichen von Grenzwerten ge eignete Entlastungsmaßnahmen und/oder ein Austausch der Ele mente erfolgen. Neigungssensoren können zur Bestimmung von Umweltparametern insbesondere bei Wind und/oder Erdbeben ge nutzt werden, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen. Mechani sche Brüche, z. B. des Gehäuses und/oder von insbesondere Wellen, Schaltstangen und/oder Getriebeteilen der kinemati schen Kette, können verhindert werden, indem z. B. bei Auf treten von kritischen Werten die Hochspannungs-Schaltanlage außer Betrieb genommen wird. Torsions-Sensoren können Bewe gungen in der kinematischen Kette bestimmen, Schaltvorgänge und/oder Fehler z. B. durch erhöhte Reibung identifizieren und neben anderen Sensordaten zur Optimierung von Hochspan nungs-Schaltanlagen beitragen.

Eine Auswertungseinheit und/oder Speichereinheit und/oder Da tenübermittlungseinheit können umfasst sein, welche ausgebil det sind Messergebnisse der Sensoren auszuwerten, insbesonde re mit vorbestimmten Werten zu vergleichen, und/oder zu spei chern, und/oder zu übermitteln, insbesondere an eine Zentrale Warte und/oder in die Cloud, insbesondere zum Überwachen und/oder Steuern und/oder Regeln der Hochspannungs-Schalt anlage. Dadurch wird z. B. eine Fernwartung möglich, mit mi nimierten Wartungsintervallen vor Ort. Damit wird Zeit, Kos ten und Aufwand für Personal eingespart. Bei Fehlern kann zeitnah in die Hochspannungs-Schaltanlage eingegriffen wer den. Mit gespeicherten Daten, insbesondere Langzeitdaten, können Simulationen und Entwicklungen der Hochspannungs- Schaltanlage ermöglicht werden, und insbesondere ein digita ler Twin angelegt werden. Dadurch sind Aussagen über zukünf tiges Schaltverhalten, Wartungsbedürfnisse und einen notweni gen Austausch von Teilen oder der ganzen Hochspannungs- Schaltanlage möglich. Bei Erreichen von kritischen Werten oder Messung von z. B. speziellen akustischen, optischen, Druck- und/oder Spannungs-Signalen, kann eine Wartung von ei ner Zentrale aus zeitnah ausgelöst werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verwendung von Sensoren in Hochspannungs-Schaltanlagen, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Schaltanlage, umfasst, dass die Sensoren in einem Array angeordnet werden, innerhalb und/oder außerhalb eines Gehäuses, und Sensoren gleichzeitig und/oder nacheinander ausgelesen werden, kontinuierlich und/oder in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen zeitlichen Abständen, insbesondere vorbestimmten zeitlichen Abständen, und/oder die ausgelesenen Messwerte in wenigstens einer Auswertungseinheit und/oder Speichereinheit und/oder Datenübermittlungseinheit ausgewertet werden, insbesondere mit vorbestimmten Werten verglichen werden, und/oder gespeichert werden, und/oder übermittelt werden, insbesondere an eine Zentrale Warte und/oder in die Cloud, insbesondere zum Überwachen und/oder Steuern und/oder Regeln der Hochspannungs-Schaltanlage manu ell und/oder automatisch.

Räumlich und/oder zeitlich aufgelöst können Gradienten von physikalischen Größen gemessen werden, insbesondere Änderun gen in Temperatur, Druck, Lage, insbesondere Abstand und/oder Neigung, Beschleunigung, Torsion, mechanischer Spannung,

Stoff _Z usammensetzung, Farbe, elektromagnetischen Feldern und/oder elektrischem Widerstand, wobei Änderungen der räum lich aufgelöst gemessenen physikalischen Größen über die Zeit beobachtet Ergebnisse, insbesondere Schaltstellung, Schalt- häufigkeit und - _Z eitpunkt, thermische Belastungen, Alterung, Reibungsverluste, Fehlfunktionen, Gas-Strömungen, Gaszusam mensetzung, Materialänderungen, insbesondere Bruch, Klang bild, Schnee- und Eislast, Erdbeben, Servicetätigkeit, Sabo tage, Aufstellungsortsänderungen und/oder Wettereinflüsse er geben und zur Entwicklung, Wartung, Steuer- oder Regelung, und/oder Austauschzeitpunkt der Hochspannungs-Schaltanlage und/oder von Elementen der Hochspannungs-Schaltanlage verwen det werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verwendung von Sensoren in Hochspannungs-Schaltanlagen, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Schaltanlage, gemäß Anspruch 14 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Hochspannungs-Schaltanlage gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche matisch in der einzigen Figur dargestellt und nachfolgend nä her beschrieben.

Dabei zeigt die

Figur schematisch in Schnittansicht eine erfindungsgemäße

Hochspannungs-Schaltanlage 1 von einer Seite be trachtet mit einem Sensor-Array .

In Figur 1 ist schematisch in Schnittansicht eine erfindungs gemäße Hochspannungs-Schaltanlage von einer Seite betrachtet dargestellt. Beispielhaft ist ein Hochspannungs-Leistungs schalter als Hochspannungs-Schaltanlage 1 mit einem Kontakt 3 in einem Gehäuse 2 dargestellt. Der elektrische Kontakt 3 um fasst ein bewegliches 4 und ein festes 5 Kontaktstück, z. B. aus Kupfer, Graphit und/oder Stahl. Beim Einschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters wird das bewegliche Kontakt stück 4 auf das feste Kontaktstück 5 zubewegt, bis ein mecha nischer und elektrischer Kontakt besteht. Beim Ausschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters wird das bewegliche Kon taktstück 4 von dem festen Kontaktstück 5 weg bewegt, bis der elektrische Kontakt geöffnet ist. Ein Antrieb 13, z. B. ein Motor und/oder Federspeicherantrieb, stellt die Bewegungs energie zum Schalten bereit. Elemente der kinematischen Kette 12, z. B. Getriebeelemente und/oder eine Antriebsstange, übertragen die Antriebsbewegung vom Antrieb 13 auf das beweg liche Kontaktstück 4.

Der Kontakt 3 ist in einem Gehäuse 2 angeordnet. Das Gehäuse 2 ist z. B. ein gerippter Isolator aus einem Verbundwerk stoff, Keramik und/oder Silikon. Ein elektrischer Widerstand umfasst Widerstandsstapel 10 aus Widerstandsscheiben 11, wel che jeweils um die Kontaktstücke 4, 5 angeordnet sind. Die Widerstandsscheiben 11 weisen jeweils eine Bohrung auf und die Kontaktstücke 4, 5 verlaufen durch die Bohrungen. Der Wi derstand ist zur Dämpfung des Stroms beim Ein- und Ausschal ten ausgebildet, um Lichtbögen beim Schalten zu unterdrücken. Das Gehäuse 2 ist mit einem Schalt- bzw. Isoliergas 6 be- füllt, z. B. SF ₆ und/oder Clean Air, um beim ausgeschalteten Zustand des Hochspannungs-Leistungsschalters eine gute elekt rische Isolation zwischen den Kontaktstücken 4, 5 und über die Gehäuseinnenseite zu erhalten.

Beispielhaft ist in dem Hochspannungs-Leistungsschalter ein Sensor-Array mit Temperatur- und Drucksensoren 7, welche am Gehäuse 2 Innen angeordnet sind, dargestellt. Das Gehäuse 2 ist hohlzylinderförmig, und entlang des inneren Umfangs des Gehäuses 2 sind die Temperatur- und/oder Drucksensoren 7 be festigt, z. B. angeklebt. Die Sensoren 7 sind z. B. in regel mäßigen Abständen entlang der Längsachse des Gehäuses 2 und in regelmäßigen Abständen entlang des Umfangs angeordnet.

Z. B. ist entlang des Umfangs jeweils alle 90 Grad ein Sensor 7 angeordnet. Alternativ können die Sensoren 7 auch in unre gelmäßigen Abständen angeordnet sein, z. B. mit einer höheren Sensordichte im Bereich des Spalts zwischen den getrennten Kontaktstücken 4, 5, und/oder in höherer oder geringerer Sen- sordichte entlang des Umfangs. Sensoren 7 können auch z. B. an Düsen, welche der Einfachheit halber nicht eingezeichnet sind, und/oder Kontaktstücken 4, 5 angeordnet sein, insbeson dere um nahe einem Lichtbogen Messwerte zu erhalten. Die Sen soren 7 sind z. B. integrierte Halbleitersensoren, welche Da tenübermittlungseinheiten, verbunden über z. B. optische und/oder elektrische Leitungen und/oder Drahtlos z. B. über Funk, umfassen. Als Funkeinrichtungen können z. B. Richt funk-, W-Lan, Bluetooth- und/oder Mobilfunkeinrichtungen die nen, z. B. mit Energieharvesting über Temperaturgradienten, Funk oder Druckgradienten.

Durch die Anordnung der Temperatur- und Drucksensoren 7 in einer Array-Form, insbesondere an bestimmten Orten in der Hochspannungs-Schaltanlage 1, sind im Gegensatz zu einzelnen Sensoren räumlich aufgelöst Temperatur- und Druckgradienten und deren zeitliche Änderung messbar. Dadurch können räumlich aufgelöst Gas-Strömungen und thermische Belastungen von Ele menten der Hochspannungs-Schaltanlage 1 gemessen bzw. unter sucht werden, und z. B. über Umweltsensoren kalibriert wer den. Beispielhaft ist an der rechten Oberseite der Hochspan nungs-Schaltanlage 1 ein Temperatur- und Drucksensor 7 ange ordnet, welcher als Teil des Sensor-Arrays oder als stand alone Sensor 7 Temperatur und Druck der Umgebungsluft messen kann. Alternativ zu einem Sensor 7 kann an der Außenseite des Gehäuses 2 ein Sensor-Array mit einer Vielzahl von Tempera tur- und Drucksensoren 7 angeordnet sein, um z. B. Tempera turunterschiede auf der Gehäuseoberfläche, insbesondere über Sonneneinstrahlung erzeugt, zu messen. Alternativ oder zu sätzlich können optische bzw. Strahlungs-Sensoren an der Ge häuseaußenseite Strahlung, insbesondere im sichtbaren Be reich, UV und/oder Wärmestrahlung messen. Die derart gewonnen Daten können zur Bestimmung bzw. Simulation von z. B. Alte rung des Gehäuses, zur Kompensation von Umwelteinflüssen auf Messergebnisse, und/oder zur Wetterinformation dienen. Optische Sensoren 9 können auch Wärmebild- und/oder optische Kameras, insbesondere CCD-Kameras umfassen. Im Gehäuse 2 an geordnet, z. B. im Bereich von Lichtbögen zwischen den Kon taktstücken 4, 5, insbesondere an der Gehäuseinnenwand befes tigt, können Informationen über zeitlich und räumliche Aus breitung von Lichtbögen gewonnen werden. Durch die Anordnung in Array-Form, z. B. entlang des inneren Umfangs des Gehäuses 2, können Lichtbögen in 3D aufgezeichnet und untersucht wer den. Informationen über die räumliche Verteilung eines Licht bogens und, über spektrale Analyse, über die Stoff _Z usammen setzung und Temperaturgradienten sowie Strömungsgeschwindig keiten räumlich aufgelöst sind derart möglich. Optische Sen soren 9, z. B. Wärmebild- und/oder optische Kameras, an der Außenseite des Gehäuses 2 angeordnet, an unterschiedlichen Positionen, ermöglichen die Beobachtung von z. B. Service- Personal und insbesondere deren Anleitung über Fernberatung, sowie die Registrierung von Sabotage.

Beschleunigungs- , Neigungs-, Erschütterungs- , und/oder GPS- Sensoren 8, insbesondere in Array-Form angeordnet, ermögli chen die Messung von Lageänderungen der Hochspannungs-Schalt anlage 1 und/oder von Elementen der Hochspannungs-Schaltan lage 1 zueinander. Dadurch kann der Aufstellungsort und die Ausrichtung der Hochspannungs-Schaltanlage 1 und/oder von Elementen der Hochspannungs-Schaltanlage 1 zueinander am Auf stellungsort bestimmt werden. Über Drucksensoren 7 kann zu sätzlich die Aufstellungshöhe über Meeresspiegel bestimmt werden. Bei Aufstellungen, welche nicht der Bestimmung und/oder Konstruktion bzw. Zulassung entsprechen, kann eine Inbetriebnahme der Hochspannungs-Schaltanlage 1 unterbunden werden. Lageänderungen, insbesondere bei Erdbeben und/oder Sturm, können durch die Array-Form der Sensoren räumlich auf gelöst, z. B. für einzelne Komponenten bzw. Elemente der Hochspannungs-Schaltanlage 1 erfolgen. Dadurch sind Beschädi gungen und der Grad der Beschädigung schnell und einfach, z. B. durch Selbs-Test und/oder per Ferndiagnose möglich, und Hochspannungs-Schaltanlagen 1 können nach Umweltschäden ge- zielt zeitnah abgeschaltet werden oder bei Funktionsfähigkeit bzw. ohne schwerwiegende Schäden, schnell wieder zugeschaltet werden. Dadurch kann ein Stromnetz nach Umweltschäden

schnell, einfach und sicher wieder in Betrieb genommen wer den .

Weiterhin können Beschleunigungs- , Neigungs-, Erschütte- rungs-, und/oder GPS-Sensoren 8 Schaltvorgänge und deren Häu figkeit registrieren, wobei z. B. nach einer vorbestimmten Zahl ein Service vor Ort erfolgen kann. Die Intensität der Belastung von einzelnen Elementen der Hochspannungs-Schaltan lage 1 kann durch die Array-Form der Sensoren bestimmt wer den, und besonders belastete Elemente können gezielt gewartet bzw. gewechselt werden. Die Beschleunigungs-, Neigungs-, Er- schütterungs- , und/oder GPS-Sensoren 8 können z. B. in und/oder an Elementen der kinematischen Kette 12 angeordnet sein und/oder an Kontaktstücken 4, 5. Dadurch ist spezifisch die Kinematik von Elementen der Hochspannungs-Schaltanlage 1 messbar, und die derart gewonnen Daten können zur Entwicklung und Wartung der Hochspannungs-Schaltanlage 1 verwendet wer den .

Beispielsweise können Reibungsverluste räumlich aufgelöst identifiziert werden, und z. B. Alterungsprozesse von insbe sondere Schmiermitteln und/oder Elementen der kinematischen Kette 12 zeitlich untersucht werden. Bei Erreichen eines vor bestimmten Alterungsgrads kann ein Wechsel oder einer Wartung von Elementen der kinematischen Kette 12 und/oder Schmiermit teln erfolgen. Die Daten können zur Weiterentwicklung

und/oder Konstruktion von Hochspannungs-Schaltanlagen 1 ge nutzt werden und zu deren Optimierung. Z. B. können stark be lastet Teile bzw. Elemente mechanisch stabiler über andere Werkstoffe und/oder räumliche Dimensionen ausgeführt werden, oder deren Aufbau den gemessenen Werten und/oder Simulationen mit den Messwerten angepasst werden. Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. Vakuumschalter, Leistungsschalter mit Nennstrom- und Lichtbogenkontakt, oder Kombinationen beider verwendet werden. Sensoren können auch Daten von Vorrichtungen der Hochspannungs-Schaltanlage 1, insbesondere Ableitern, Trennern und/oder Erdern liefern. Weiter Sensor-Arrays oder Sensoren im Array können z. B.

akustische Sensoren sein, welche über räumlich aufgelöste Frequenz- und/oder Schall-Intensitätsmessungen Informationen über Ort und Art von z. B. erhöhter Reibung im Antrieb 13 und/oder in der kinematischen Kette 12, Bruch z. B. von Ele menten der kinematischen Kette 12 und/oder des Gehäuses 2, Sabotage und/oder Wartung ergeben können. Hall-Sensoren und/oder Sensoren nach Art einer Induktionsspule können um fasst sein, zur Messung der räumlichen Verteilung und zeitli chen Änderung von elektromagnetischen Feldern. Daten über elektromagnetische Felder ermöglichen z. B. die genaue Klä rung von Prozessen im Lichtbogen, die Optimierung von Ab schirmungen, die Messung von Schaltströmen- und/oder Spannun gen, und/oder den Einfluss von Störfeldern insbesondere über Induktion in Elementen der Hochspannungs-Schaltanlage 1.

Widerstandsmessungen am Isolator 2 können Verschmutzungen identifizieren und deren Grad bestimmen. Reinigungen können entsprechend bei einer Wartung veranlasst werden, um elektri sche Überschläge über den Isolator 2 und erhöhte Alterung des Isolators 2 zu vermeiden. Widerstandsmessungen im Wider standsstapel 10 insbesondere über ein Sensor-Array jeweils mit wenigstens einem Sensor an einer Widerstandsscheibe 11 können Schaltströme, insbesondere Kurzschlussströme identifi zieren und zur Optimierung von Hochspannungs-Schaltanlagen 1 beitragen. Sensor-Arrays mit Tilt-Sensoren und/oder mechani schen Spannungssensoren, insbesondere Piezo-Sensoren,

und/oder mit Torsions-Sensoren können analog GPS-, Neigungs-, Beschleunigungs- und/oder Erschütterungs-Sensoren 8 Bewegun gen räumlich und zeitlich identifizieren und Brüche bzw. Be- Schädigungen von Elementen der Hochspannungs-Schaltanlage 1, insbesondere des Antriebs 13, der kinematischen Kette 12 und/oder des Gehäuses 2, z. B. nach Umweltschäden oder beim Schalten, identifizieren.

Die von den Sensoren gemessenen Daten können von einer Aus wertungseinheit, z. B. einem Mikrochip oder Computer, oder in der Cloud ausgewertet werden. Dabei kann ein Vergleich mit Soll- und/oder Simulationswerten kritische Werte identifizie ren, und geeignete Maßnahmen können automatisch oder per Hand eingeleitet bzw. vorgenommen werden. Eine Speichereinheit kann die Daten bis zu einem Verarbeiten und/oder Auslesen z. B. vor Ort, oder für eine Datenübertragung z. B. per Funk und/oder Kabelgebunden z. B. per Internet, speichern. Eine Datenübermittlungseinheit kann Messergebnisse oder kritische Werte bzw. daraus bestimmte Signale übermitteln, insbesondere an eine Zentrale Warte und/oder in die Cloud. Dadurch wird eine Überwachung vor Ort oder per Fernwartung, ein Auslösen von Serviceaktionen, eines Austauschs und/oder ein Steuern oder Regeln der Hochspannungs-Schaltanlage 1 möglich.

Messdaten können insbesondere im Dauerbetrieb kontinuierlich, periodisch mit festen oder variablen Zeitabständen, oder z. B. bei Ereignissen wie z. B. Schalten und/oder Umwelter eignissen, erhoben werden. Dadurch können über Auswertungen vor Ort und/oder in der Cloud, z. B. in der Mindsphere, In formationen gewonnen werden, wie z. B. über Wartungsinterval le, für Verbesserungen der Konstruktion, über Schalteigen schaften und/oder der Schalthäufigkeit, den Zustand insbeson dere bezüglich Alterung von Komponenten, und Umwelteinflüs sen. Spätere Apps können entwickelt werden, um die Wartung und den Betrieb von Stromnetzen mit den Hochspannungs-Schalt anlagen zu erleichtern und/oder die Daten können verkauft werden. Die Sensordaten geben Informationen über den Zustand und das Schalten der Hochspannungs-Schaltanlagen im Stromnetz sowie über die Umwelt der Hochspannungs-Schaltanlagen. Durch die parallele Verwendung von Sensoren, in Array-Form angeordnet, an unterschiedlichen Orten im bzw. an Hochspan nungs-Schaltanlagen, welche Daten kontinuierliche oder in be stimmten Abständen messen und/oder senden können, sind zeit liche und räumliche Verteilungen messbar. Z. B können Ände rungen von Temperatur- und/oder Druckgradienten bzw. Gas- Strömungen räumlich und zeitlich aufgelöst in der Hochspan nungs-Schaltanlage gemessen werden, insbesondere während und nach dem Schaltvorgang. So können Änderungen von Gas-Strö mungen z. B. entlang des äußeren Stützisolators, im Bereich einer Blasdüse und/oder in Gaskammern gemessen werden, konti nuierlich über Jahre hinweg, und die Auswertung kann zur Op timierung der Hochspannungs-Schaltanlage führen. Temperatur verteilungen können räumlich und zeitlich aufgelöst gemessen werden, insbesondere entlang des Stützisolators und/oder im Bereich der Kontaktstücke . Thermische Belastungen in der Hochspannungs-Schaltanlage und des Stützisolators können be stimmt werden, insbesondere während Schaltvorgängen, und thermische Strömungen können gemessen werden, z. B. ausgelöst durch äußere Umwelteinflüsse wie z. B. äußere Temperaturände rungen .

Piezo-Sensoren können Materialspannungen messen und Verspan nungen vor einem Bruch signalisieren. Material kann bei der Konstruktion eingespart werden, da Sicherheitspuffer in der Materialauslegung reduziert werden kann durch die verwendete Sensorik. Optische Sensoren an unterschiedlichen Orten mit freier Sicht zu Lichtbögen können bei der räumlich und zeit lich aufgelösten Analyse von Lichtbögen genutzt werden, z. B. zur Nachführung von Kontaktstücken bei Abbrand, oder eine Analyse der Strom-/Spannung beim Schalten kann verwendet wer den. Eine Wellenlänge oder Spektren, z. B. zur räumlich auf gelösten Stoffanalyse, insbesondere Gaszusammensetzung, kön nen zeitlich und räumlich erfasst werden. Abstandssensoren, insbesondere über Laserlicht, können räumliche Änderungen messen, insbesondere in Länge und Umfang, welche z. B. zur Änderung der Spannungsfestigkeit eines Schalters bzw. einer Hochspannungs-Schaltanlage führen. Dadurch kann eine Nachfüh rung von Schaltelementen erfolgen oder die Einsatzparameter der Hochspannungs-Schaltanlage bestimmt werden. Optische oder akustische Messungen können Dichteänderungen in der Hochspan nungs-Schaltanlage detektieren, womit räumlich aufgelöst Strömungen bestimmt werden können. Akustische Signalgeber und Sensoren können Materialänderungen bestimmen, z. B. Fehler in der Stützkeramik vor oder nach Bruch der Keramik, oder Dich teänderungen im Gas detektieren.

Bei Verwendung von z. B. Clean Air können spezifische Gas-, Druck- und/oder Feuchtesensoren räumlich aufgelöst zur Iden tifizierung von Leckstellen führen, räumlich aufgelöst Ab brandprodukte identifizieren und z. B. Reinigungsintervalle und zu reinigende Bereiche identifizieren. Es können Zeiten bestimmt werden, zum Erneuern bzw. zur Aufbereitung der Clean Air, oder es können Änderung der Spannungsfestigkeit der Hochspannungs-Schaltanlage durch Änderung der Qualität von Clean Air bestimmt werden. Wärmebildsensoren können räumlich und zeitlich aufgelöst unterschiedliche Temperaturverteilun gen in Teilen aufzeichnen und bei kritischen Zuständen War nungen auslösen. Farbsensoren und/oder Widerstandsmessungen können Alterungen unterschiedlicher Materialien und Bereiche bestimmen, räumlich aufgelöst bei Verwendung von Sensoren an unterschiedlichen Positionen. Akustische Sensoren können räumlich aufgelöst beim Schalten Prozesse detektieren, und am Klangbild räumlich aufgelöst Fehlfunktionen, z. B. Knacken bei Bruch, Quietschen bei Reibung von Teilen, identifizieren sowie die Art und Position des Fehlers bestimmen. Erschütte rungssensoren können z. B. Schalten, Erdbeben, Servicearbeit oder Sabotage identifizieren, abhängig von der gemessenen Amplitude und zeitlichen Verlauf oder der Frequenz der Er schütterung, sowie dem Ort, z. B. an einem Schaltschrank, an der Keramik oben/unten, an einem Träger einer Hochspannungs- Schaltanlage, an den Elementen der kinematischen Kette. Über die Messung an unterschiedlichen Hochspannungs-Schalt anlagen kann die Ausbreitungsgeschwindigkeit und Richtung ei nes Erdbebens bestimmt werden, wobei die Daten kommerziell genutzt werden können, z. B. analog Wetterdaten durch Verkauf an Meteorologische Dienste. Neigungssensoren, insbesondere Tilt-Sensoren, mechanische Spannungssensoren, z. B. Piezo- Sensoren, und/oder Torsions-Sensoren können zur Bestimmung von z. B. Schnee- und/oder Eislast dienen, Schaltstellungen bestimmen, die Stellung von Elementen der kinematischen Ket te, insbesondere abhängig der Position entlang der kinemati schen Kette, und/oder des Antriebs ergeben. Analog können op tische Marker, z. B. Positionskreuze auf Teilen, und deren Erfassung an unterschiedlichen Stellen wirken. Hall-Sensoren oder Induktionsspulen können elektromagnetische Felder an un terschiedlichen Orten in der Hochspannungs-Schaltanlage mes sen .

Im Unterschied zum Stand der Technik kann eine Vielzahl von Sensoren, insbesondere unterschiedlicher Art in der Hochspan nungs-Schaltanlagen bzw. Schaltern räumlich verteilt, dazu genutzt werden, Prozesse im Schalter zeitlich aufgelöst im regulären Betrieb im Netz über Jahre hinweg aufzuzeichnen und auszuwerten. Die Kombination einer Vielzahl von Sensoren gleicher und unterschiedlicher Art erhöht die Diagnose- und Prognosegenauigkeit. Eine Kombination der räumlichen und zeitlichen Verläufe von unterschiedlichen Sensordaten eines Schalters im Vergleich mit anderen Schaltern in Kombination mit Umweltdaten, kann Auskunft über Alterung, Funktionsfähig keit, und/oder zu wartende Elemente geben und/oder bei der Weiterentwicklung der Hochspannungs-Schaltanlagen helfen. Ausfälle können leichter untersucht und die Ausfallgründe leichter identifiziert werden. Insbesondere Parameter beim Schalten können Rückschlüsse auf das Netz als Ganzes ergeben und auf den Zustand der Hochspannungs-Schaltanlage.

Z. B. können Temperatur-, Druck-, optische und/oder Bewe gungsverläufe räumlich aufgelöst zur Bestimmung von Strömun- gen in der Hochspannungs-Schaltanlage beitragen, insbesondere spezifisch für Gaskomponenten, geschaltete Leistungen identi fizieren, z. B. über Lichtbogenintensität und den folgenden Temperaturverlauf, Probleme identifizieren, z. B. die Alte rung von Dichtungen, Schmierungen, Materialermüdung, und Um weltdaten erfassen, welche weiterverkauft werden können. Un terschiedliche Materialien können unterschiedlich kritisch reagieren auf Umwelteinflüsse. Z. B. kann eine tiefe Tempera tur zum Bruch von speziellen Verbindungen führen, und Messung der Temperatur räumlich aufgelöst kann eine Vorhersage erlau ben, bis wann eine Hochspannungs-Schaltanlage funktionsfähig ist. So kann die Außentemperatur zeitlich verzögert zu der kritischen Komponente transportiert werden, wodurch trotz kritischer Außentemperatur die Hochspannungs-Schaltanlage ab hängig der Schalthäufigkeit weiter benutzt werden kann. Bei nur kurzfristiger kritischer Außentemperatur kann die Hoch spannungs-Schaltanlage ununterbrochen genutzt werden, bei Messung des Temperaturverlaufs in der Hochspannungs-Schalt anlage, vorbestimmt bis zu einem Zeitpunkt an dem die kriti sche Temperatur an der kritischen Komponente ankommt.

Aus Temperatur und Luftfeuchtigkeitsmessung kann z. B. bei Clean Air ein Taupunkt berechnet werden, bei dem lokal an vorbestimmten Orten in der Hochspannungs-Schaltanlage Flüs sigkeit kondensiert. Dabei können räumlich aufgelöste Tempe raturmessungen zur Bestimmung des räumlichen Bereichs zur Kondensation abhängig der Außentemperatur verwendet werden. Durch Erwärmung bei Schaltung oder Stromfluss kann der Be reich wandern, wobei räumlich aufgelöste Temperaturwerte zur Bestimmung des Kondensationsbereichs dienen können. Bei kri tischen Werten kann die Hochspannungs-Schaltanlage außer Be trieb gestellt werden.

Bei Ausfällen von Sensoren können die Messwerte anderer Sen soren genutzt werden, um die Sensordaten des ausgefallenen Sensors zu simulieren. Z. B. können Daten eines ausgefallenen Sensors durch Interpolation aus Daten benachbarter Sensoren ermittelt werden. Sensoren anderer Hochspannungs-Schaltan lagen im gleichen Zustand können verwendet werden, um die Da ten des ausgefallenen Sensors zu ersetzen. Dadurch können Zeiten bis zur nächsten Wartung überbrückt werden, bei der ein Sensor ausgewechselt wird. Die Daten der Sensoren können vor Ort, in Abständen ausgelesen, oder zentral, übermittelt z. B. per Funk- oder Internet, ausgewertet werden. Die Aus wertung und Kombination von verknüpften Daten in der Cloud bzw. Mindsphere, ausgewertet mit künstlicher Intelligenz, kann zur Vorhersage von Fehlern führen, Ausfälle prognosti zieren oder per App, an jedem Ort der Welt einen Zugriff für Diagnose- und Wartung erlauben, insbesondere verschlüsselt, personalisiert für ausgewählte Nutzer oder Nutzergruppen.

Auswertungen und Vergleich unterschiedlicher Hochspannungs- Schaltanlagen bei unterschiedlichen Schaltvorgängen, sortiert nach Umwelt-, Schaltertyp-, Schaltbedingungen und Verschleiß zustand, kann eine Statistik ermöglichen, zur Auswertung nor maler und anormaler Ausfälle, zur Identifikation von Produk tionsfehlern im Unterschied zu Konstruktionsfehlern und nor malen Verschleiß durch Alterung. Die Kombination einer großen Zahl unterschiedlicher Sensoren, räumlich verteilt in der Hochspannungs-Schaltanlage, zeitlich aufgelöst gemessen, ge mittelt über viele Hochspannungs-Schaltanlagen, ermöglicht Vorhersagen, die Identifizierung von zeitlichen Verläufen der Netzparameter räumlich aufgelöst abhängig von Umwelteinflüs sen und Schalterzuständen, und kann zur Erhöhung der Zuver lässigkeit, Stabilität der Netze und zur Erhöhung der Ein- satzdauer der Hochspannungs-Schaltanlagen führen.

Die in-situ Daten helfen bei der Optimierung der Hochspan nungs-Schaltanlagen, können zur Bestimmung von Wartungsinter vallen oder notwendigen Wartungen verwendet werden, können Fehler an der Hochspannungs-Schaltanlage frühzeitig signali sieren oder Schalteigenschaften wie z. B. Schalthäufigkeit und Belastung beim Schalten ergeben. Ein Online-Monitoring der Daten kann erfolgen, für ausgewählte Hochspannungs- Schaltanlagen im normalen Netzbetrieb oder für alle serienge fertigten Hochspannungs-Schaltanlagen .

Bezugszeichenliste

1 Hochspannungs-Schaltanlage, insbesondere Hochspannungs- Leistungsschalter

2 Gehäuse

3 Kontakt

4 bewegliches Kontaktstück

5 festes Kontaktstück

6 Isoliergas

7 Temperatur- und/oder Drucksensoren

8 GPS-, Neigungs-, Beschleunigungs- und/oder Erschütte rungs-Sensoren

9 Optischer Sensor

10 Widerstandsstapel

11 Widerstandsscheibe

12 Element der kinematischen Kette

13 Antrieb