Überwachungseinrichtung für eine Hochspannungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine in Betrieb befindliche Hochspannungsanlage und ein Verfahren zum Überwachen einer in Betrieb befindlichen Hochspannungsan lage.

Zur Überwachung einer in Betrieb befindlichen Hochspannungs anlage wurden bisher oftmals Sensoren auf Hochspannungspoten tial fest installiert. Die Energieversorgung von solchen Sen soren und die Signalübertragung vom Hochspannungspotential zum Erdpotential ist aufwendig; beispielsweise wurden Signal wege zu diesen Sensoren mit kostspieligen elektrischen Isola tionen versehen. Gerade bei Hochspannungsanlagen mit vielen elektrischen Komponenten ist eine Überwachung mit einer Viel zahl einzelner Sensoren sehr aufwendig und damit kostspielig. Eine nachträgliche Installation von Sensoren bei einer be reits bestehenden Hochspannungsanlage ist ebenfalls kosten intensiv und oftmals in der Praxis nur schwer realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungs einrichtung für eine in Betrieb befindliche Hochspannungsan lage und ein Verfahren zum Überwachen einer in Betrieb be findlichen Hochspannungsanlage anzugeben, die mit relativ ge ringem Aufwand und auch nachträglich bei bereits bestehenden Hochspannungsanlagen realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Über wachungseinrichtung und durch ein Verfahren gemäß den unab hängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Überwachungseinrichtung und des Verfahrens sind in den abhän gigen Patentansprüchen angegeben.

Offenbart wird eine Überwachungseinrichtung für eine in Be trieb befindliche Hochspannungsanlage mit - einem unbemannten Fahrzeug, - einem an dem Fahrzeug angeordneten turmartigen Isolator, und

- einer an dem turmartigen Isolator angeordneten (insbesonde re höhenverfahrbaren) Sensoreinheit, die einen Sensor zum Er fassen einer physikalischen Größe in der Hochspannungsanlage und/oder einen Sensor zum Erfassen eines Bildes (in der Hoch spannungsanlage) aufweist.

Mit dem Sensor können im Allgemeinen insbesondere (Einzel)Bilder und/oder Filme (als Abfolge von Bildern) er fasst werden. Die Überwachungseinrichtung kann auch als eine mobile Überwachungseinrichtung oder als eine fahrbare Über wachungseinrichtung bezeichnet werden. Das Fahrzeug kann ein fernsteuerbares Fahrzeug sein, dessen elektronische Komponen ten insbesondere gegen Hochspannungsfelder geschützt/abge- schirmt sind. Der turmartige Isolator besteht aus einem elektrischen Isoliermaterial. Der turmartige Isolator kann auch als Turm oder als Isolatorturm bezeichnet werden. Diese mobile Überwachungseinrichtung kann vorteilhafterweise auch dann in Hochspannungsanlagen während deren Betriebs einge setzt werden, wenn diese Hochspannungsanlagen während des Be triebs von Menschen nicht betreten werden dürfen. Der an dem Fahrzeug angeordnete turmartige Isolator ermöglicht es, die Sensoreinheit vergleichsweise nahe an die interessierenden Bereiche der Hochspannungsanlage (auch in großer Höhe) heran zubringen. Wäre die Sensoreinheit im Unterschied dazu unmit telbar auf dem Dach des Fahrzeugs installiert, so könnte die physikalische Größe oder das Bild lediglich von einem relativ niedrigen Standort aus erfasst werden. Dies hätte den Nach teil, dass beispielsweise bestimmte Bereiche der Hochspan nungsanlage von diesem tiefen Standort aus nicht einsehbar wären oder dass die in diesen Bereichen auftretenden physika lischen Größen nicht oder nur schlecht erfassbar wären.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass - der turmartige Isolator eine im Wesentlichen konstante Höhe aufweist und die Sensoreinheit an dem turmartigen Isolator höhenverfahrbar (höhenverstellbar) angeordnet ist oder der turmartige Isolator höhenveränderbar ist.

Dabei kann die Sensoreinheit entlang der Höhenerstreckung (insbesondere entlang der Längsachse) des turmartigen Isola tors höhenverfahrbar sein. Durch die Höhenverfahrbarkeit bzw. die Höhenverstellbarkeit kann die Sensoreinheit vorteilhaf terweise relativ nahe an zu überwachende Bereiche/Teile der Hochspannungsanlage heranbewegt werden und/oder es können zum Beispiel Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln erfasst/aufge nommen werden. Auch sind beispielsweise akustische Aufnahmen aus verschiedenen ,Hörwinkeln' möglich. Beim letztgenannten Beispiel kann der Sensor insbesondere als ein Richtmikrofon ausgestaltet sein.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- der turmartige Isolator eine, insbesondere kreisförmige, Grundfläche aufweist und/oder der turmartige Isolator sich entlang seiner Erstreckung (vom Fahrzeug weg) verjüngt.

Mit anderen Worten gesagt, kann sich der turmartige Isolator nach oben hin verjüngen. Dadurch wird insbesondere das Risiko des Umkippens verringert. Die kreisförmige Grundfläche ver ringert vorteilhafterweise das Risiko des Verkantens oder Festhakens der Überwachungseinrichtung, falls diese bei ihrer Fahrt durch die Hochspannungsanlage Teile der Hochspannungs anlage berühren sollte.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- der turmartige Isolator die Form eines Kegels (insbesondere eines Kreiskegels) aufweist (wobei die Grundfläche des turm artigen Isolators der Grundfläche des Kegels entspricht). Dabei braucht die Mantelfläche des Kegels nicht durchgehend ausgefüllt zu sein; es ist ausreichend, wenn der Kegel bei spielsweise mittels mehrerer Isolierstäbe (stabmodellartig) realisiert ist. Dazu reichen vorzugsweise schon 3 Isolier stäbe aus, es können aber auch mehr Isolierstäbe verwendet werden. Die Ausgestaltung des turmartigen Isolators in Form eines Kegels (Kegelform) verringert ebenfalls das Risiko des Umkippens. Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- der Umfang der Grundfläche des turmartigen Isolators das Fahrzeug umfasst. Dadurch schützt der turmartige Isolator das Fahrzeug. Im Allgemeinen kann die Grundfläche des turmartigen Isolators größer sein als die Grundfläche des Fahrzeugs.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- der turmartige Isolator im Bereich seiner Grundfläche mit Rollen versehen ist und/oder die Grundfläche des turmartigen Isolators größer ist als die Grundfläche des Fahrzeugs.

Der turmartige Isolator kann insbesondere am Umfang seiner Grundfläche mit Rollen versehen sein. Auch dadurch wird ins besondere das Risiko des Umkippens verringert. Die Rollen er möglichen eine Verteilung der Last des turmartigen Isolators, so dass diese Last nicht nur auf dem Fahrzeug ruht.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- an dem turmartigen Isolator ein (insbesondere höhenverfahr barer) Ausleger angeordnet ist, der im Wesentlichen radial zu der Längsachse des turmartigen Isolators angeordnet ist und an dem die Sensoreinheit oder ein Außensensor angeordnet ist. Der Ausleger steht also radial von der Längsachse des turm artigen Isolators ab bzw. weist radial von der Längsachse des turmartigen Isolators weg. An dem Ausleger kann die Sensor einheit oder ein Außensensor befestigt sein. Der Außensensor kann auch als ein Satellit bezeichnet werden. Mittels des Auslegers kann die Sensoreinheit näher an interessierende Be reiche der Hochspannungsanlage heranbewegt werden oder sogar in Lücken zwischen Teilen der Hochspannungsanlage hineinbe wegt werden. Dadurch kann die Sensoreinheit (oder der Außen sensor) noch näher an interessierende Bereiche der Hochspan nungsanlage heranbewegt werden.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Sensoreinheit eine Schirmung gegen elektrische Hoch spannungsfelder aufweist. Dies ermöglicht den Einsatz von handelsüblichen empfindlichen elektronischen Sensoren auch in den starken elektrischen Feldern, die beim Betrieb der Hoch spannungsanlage entstehen können. Diese Schirmung kann insbe sondere auch wirksam gegen elektromagnetische Störfelder sein.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Schirmung ein Metallgehäuse aufweist, insbesondere ein kugelförmiges Metallgehäuse. Das kugelförmige Metallgehäuse erlaubt den Einsatz auch in starken elektrischen Feldern. Die Schirmung kann insbesondere durch das Metallgehäuse reali siert sein.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Schirmung (mindestens) eine erste Öffnung aufweist, durch die hindurch die physikalische Größe oder das Bild er fassbar (bzw. aufnehmbar, detektierbar) sind. Beispielsweise kann eine im Inneren der Sensoreinheit angeordnete Kamera (die hier als Beispiel für einen optischen Sensor genannt sei) durch die erste Öffnung hindurch Bilder der Hochspan nungsanlage erfassen. Ebenso kann beispielsweise ein akusti scher Sensor durch die erste Öffnung hindurch in der Hoch spannungsanlage auftretende Geräusche erfassen.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- im Inneren der Schirmung eine Antenne angeordnet ist und die Schirmung eine zweite Öffnung aufweist, durch die Funk wellen hindurchtreten können (welche von der Antenne abge strahlt wurden oder welche von der Antenne empfangen werden sollen). Die zweite Öffnung ermöglicht es vorteilhafterweise, die Antenne im Inneren der Schirmung anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass auch an spitzen Teilen der Antenne keine Feld stärkeüberhöhungen auftreten.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Sensoreinheit einen Funksender zum Übertragen von Da ten, die die erfassten Werte der physikalischen Größe oder das erfasste Bild betreffen, zu dem Fahrzeug und/oder zum Übertragen der Daten von der Überwachungseinrichtung weg auf- weist. Der Funksender kann beispielsweise ein WLAN-Funksender oder ein Bluetooth-Funksender sein.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- an dem Fahrzeug ein Funkempfänger und eine Aufzeichnungs einheit angeordnet sind. Dabei kann der Funkempfänger bei spielsweise ein WLAN-Funkempfänger oder ein Bluetooth-Funk- empfänger sein.

Die Ausgestaltung mit einem Funksender in der Sensoreinheit und einem Funkempfänger an dem Fahrzeug ist deshalb vorteil haft, weil der Funksender der Sensoreinheit seine Signale nur über eine relativ kurze Entfernung zum Funkempfänger des Fahrzeugs zu übertragen braucht. Dies hat den Vorteil, dass der Funksender in der Sensoreinheit nur relativ wenig elekt rische Energie benötigt, so dass ein in der Sensoreinheit an geordneter Energiespeicher (beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator) einen vergleichsweise langen Betrieb der Sensoreinheit ermöglicht.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- der turmartige Isolator Rippen zur Kriechwegverlängerung aufweist. Dies verringert die Gefahr des Entstehens von Kriechströmen .

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- der Sensor ein optischer Sensor (insbesondere ein Bild sensor), ein Temperatursensor, ein Teilentladungssensor oder ein akustischer Sensor (insbesondere ein Mikrofon) ist. Im Allgemeinen können verschiedenste Arten von (elektronischen) Sensoren in der Sensoreinheit eingesetzt werden.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- das Fahrzeug so ausgebildet ist, dass es autonom auf einer vorbestimmten Route durch die Hochspannungsanlage fährt und an vorbestimmten Positionen die physikalische Größe oder das Bild erfasst. Dadurch kann die in Betrieb befindliche Hoch spannungsanlage kontinuierlich überwacht werden. Dabei kann die Fahrsteuerung des Fahrzeugs und/oder die Route so ausge- bildet sein, dass ein Einfahren in gesperrte Bereiche der Hochspannungsanlage vermieden wird.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- das Fahrzeug so ausgebildet ist, dass es (insbesondere manuell) ferngesteuert durch die Hochspannungsanlage fährt und an ansteuerbaren Positionen die physikalische Größe oder das Bild erfasst und die physikalische Größe oder das Bild betreffende Daten unmittelbar zu einem fest installierten Funkempfänger überträgt. Von dem fest installierten Funkemp fänger können die Daten weiterübertragen werden, beispiels weise zu einer entfernten Schaltwarte der Hochspannungsan lage. Die Weiterübertragung der Daten kann dabei beispiels weise über das Internet erfolgen.

Die Überwachungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass

- diese eine elektrisch leitfähige Erdungseinrichtung auf weist, die so ausgebildet ist, dass bei einem Fahren der Überwachungseinrichtung in der Hochspannungsanlage ein Teil der Erdungseinrichtung auf dem Boden schleift (und dadurch eine Ansammlung von Ladungsträgern auf der Überwachungsein richtung zumindest reduziert). Dadurch wird ein unerwünschtes elektrisches Aufladen der Überwachungseinrichtung vermieden. Die Erdungseinrichtung kann insbesondere als ein elektrisch leitfähiges Erdungsband ausgestaltet sein, wobei das Erdungs band so ausgebildet ist, dass bei einem Fahren der Über wachungseinrichtung in der Hochspannungsanlage ein Ende des Erdungsbandes auf dem Boden der Hochspannungsanlage schleift (und dadurch die Ansammlung von Ladungsträgern auf der Über wachungseinrichtung zumindest reduziert).

Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Überwachen einer in Betrieb befindlichen Hochspannungsanlage mittels einer Überwachungseinrichtung (für die in Betrieb befindliche Hoch spannungsanlage), die

- ein unbemanntes Fahrzeug,

- einen an dem Fahrzeug angeordneten turmartigen Isolator, und - eine an dem turmartigen Isolator angeordnete (insbesondere höhenverfahrbare) Sensoreinheit aufweist, wobei die Sensor einheit einen Sensor zum Erfassen einer physikalischen Größe in der Hochspannungsanlage und/oder einen Sensor zum Erfassen eines Bildes in der Hochspannungsanlage aufweist, wobei bei dem Verfahren

- der turmartige Isolator und die (insbesondere höhenverfahr bare) Sensoreinheit mittels des Fahrzeugs zu einer vorbe stimmten Stelle in der Hochspannungsanlage gefahren werden, und

- daraufhin mittels des Sensors der Sensoreinheit die physi kalische Größe oder das Bild erfasst wird.

Insbesondere kann dabei die Sensoreinheit an dem turmartigen Isolator auf diejenige Höhe verfahren werden, in der die zu erfassende physikalische Größe oder das Bild auftritt.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass die Überwachungseinrich tung als eine der vorstehend genannten Varianten ausgestaltet ist.

Die Überwachungseinrichtung und das Verfahren weisen gleich artige Eigenschaften und/oder Vorteile auf.

Im Folgenden wird die Überwachungseinrichtung und das Verfah ren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist in

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Überwachungseinrich tung in einer Hochspannungsanlage, in

Figur 2 die Überwachungseinrichtung in einer dreidimensio nalen Darstellung, in

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Über wachungseinrichtung in einer Hochspannungsanlage, in Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Überwachungseinrich tung mit einem Ausleger, in

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit, und in

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel der Kommunikation zwischen der Sensoreinheit und einem Fahrzeug dargestellt.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Überwachungsein richtung 1 in einer Hochspannungsanlage 4 dargestellt. Von der Hochspannungsanlage 4 ist im Ausführungsbeispiel ledig lich ein erster Stromrichterturm 7 und ein zweiter Strom richterturm 10 dargestellt. Die beiden Stromrichtertürme 7 und 10 stehen auf einem Boden 13. Die Stromrichtertürme 7 und 10 weisen mehrere Ebenen 11 auf, die von Stützisolatoren 12 getragen werden.

Der Boden 13 ist der Boden einer Halle, von der keine weite ren Details dargestellt sind. In anderen Ausführungsbeispie len kann die Hochspannungsanlage 4 natürlich auch anders aus gestaltet sein. Beispielsweise kann die Hochspannungsanlage 4 anstelle der beiden Stromrichtertürme 7 und 10 Kondensator türme, Transformatoren, Drosseln oder andere elektrische oder leistungselektronische Bauelemente aufweisen. Die Hochspan nungsanlage 4 kann auch im Freien angeordnet sein.

Die Überwachungseinrichtung 1 steht auf dem Boden 13 neben dem ersten Stromrichterturm 7. Die Überwachungseinrichtung 1 weist ein unbemanntes Fahrzeug 16, einen turmartigen Isolator 19 und eine Sensoreinheit 22 auf. Die Sensoreinheit 22 weist mindestens einen Sensor 23 auf. Das Fahrzeug 16 weist Räder 25 auf und steht auf dem Boden 13. Auf dem Fahrzeug 16 ist der turmartige Isolator 19 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel hat der turmartige Isolator 19 die Form eines Kegels, genauer gesagt eines Kreiskegels. Ein Ende des turmartigen Isolators 19 ist um das Fahrzeug 16 herum angeordnet; dieses Ende des turmartigen Isolator 19 umgreift das Fahrzeug 16.

Der turmartige Isolator 19 weist eine Grundfläche 28 auf, welche im Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Grundfläche 28 ist. Diese Grundfläche 28 des turmartigen Isolators ent spricht der Grundfläche des Kegels. Von der Grundfläche 28 erstrecken sich Isolierstäbe 31 von dem Fahrzeug 16 weg. Im Ausführungsbeispiel weist der turmartige Isolator vier Iso lierstäbe 31 auf; in anderen Ausführungsbeispielen kann der turmartige Isolator aber auch eine andere Anzahl an Isolier stäben 31 aufweisen. Die Isolierstäbe 31 streben aufeinander zu und treffen sich an einem verrundeten Isolatorende 35. Dieses verrundete Isolatorende 35 befindet sich an der Stel le, an der der Kegel seine Kegelspitze hätte. Der turmartige Isolator 19 verjüngt sich also entlang seiner Erstreckung.

Mit anderen Worten gesagt, verjüngt sich der turmartige Iso lator 19 vom Fahrzeug 16 weg. Der turmartige Isolator 19 ver jüngt sich also nach oben hin. Dadurch wird insbesondere das Risiko des Umkippens verringert.

Zwischen dem Fahrzeug 16 und dem verrundeten Isolatorende 35 sind Versteifungsstäbe 38 angeordnet, welche parallel zur Grundfläche angeordnet sind. Diese Versteifungsstäbe 38 ver größern die Steifigkeit des turmartigen Isolators 19.

Der turmartige Isolator 19 kann Rippen (auch Schirme genannt) zur Kriechwegverlängerung aufweisen. Im Ausführungsbeispiel können die Isolierstäbe 31 und optional auch die Verstei fungsstäbe 38 mit solchen Rippen versehen sein.

Die Sensoreinheit 22 ist an einer Höhenverstelleinrichtung 41 angeordnet. Die Höhenverstelleinrichtung 41 erstreckt sich von dem Fahrzeug 16 bis zum Isolatorende 35. Dies ermöglicht es, die Sensoreinheit 22 mittels der Höhenverstelleinrichtung 41 in der Höhe stufenlos zwischen dem Fahrzeug 16 und dem Isolatorende 35 zu verstellen. Die Höhenverstelleinrichtung 41 ist im Allgemeinen so ausgestaltet, dass die Sensoreinheit 22 entlang der Höhenerstreckung des turmartigen Isolators 19 höhenverstellbar/höhenverfahrbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 22 entlang der Längsachse des turmarti gen Isolators 19 höhenverfahrbar. Die Höhenverstelleinrich tung 41 kann beispielsweise als eine Seilzugvorrichtung oder als eine Spindel ausgestaltet sein. Die Spindel kann bei spielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff beste hen.

Die Sensoreinheit 22 ist also an dem turmartigen Isolator 19 höhenverfahrbar bzw. höhenverstellbar angeordnet (Höhenver- fahrbarkeit der Sensoreinheit 22); die Sensoreinheit 22 ist also mittels der Höhenverstelleinrichtung 41 in der Höhe ver fahrbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der turmartige Isolator eine im Wesentlichen konstante Höhe auf und die Sen soreinheit ist an dem turmartigen Isolator höhenverfahrbar bzw. höhenverstellbar angeordnet.

Die Überwachungseinrichtung 1 wird von dem Fahrzeug 16 durch die Hochspannungsanlage 4 bewegt. Dabei sind (nur) die Räder 25 des Fahrzeugs 16 angetrieben. Der turmartige Isolator 19 ist auf Rollen 45 gelagert. Dadurch wird das Fahrzeug 16 vom Gewicht des turmartigen Isolatoren 19 entlastet, weil dieses Gewicht (zumindest teilweise) von den Rollen 45 getragen wird.

Im Folgenden wird als Beispiel beschrieben, dass in der Sen soreinheit 22 ein Sensor 23 in Form einer Kamera (also ein bildgebender Sensor) angeordnet ist. Dabei kann der Sensor 23 im sichtbaren Lichtbereich arbeiten (Kamera für sichtbares Licht) oder im Infrarotbereich (wärmebildgebender Sensor/Wär mebildkamera) oder im ultravioletten Bereich (UV-Bereich). Mittels eines solchen Sensors können also beispielsweise auch Temperaturen erfasst werden.

In Figur 1 ist mittels strichlierter Linien 48 der Sichtbe reich der Kamera angedeutet. Es ist gut zu erkennen, dass die Kamera in etwa waagerecht auf eine Ebene (Etage) des ersten Stromrichterturms 7 blickt. Dadurch können vorteilhafterweise mittels der Kamera Details erfasst/aufgenommen werden, welche vom Fahrzeug 16 aus nicht erkennbar sind (weil eine am Fahr zeug 16 installierte Kamera eine steil nach oben gerichtete Aufnahmerichtung haben müsste, um die entsprechende Ebene des Stromrichterturms 7 lediglich in einer Ansicht von unten zu erfassen). Die in der Sensoreinheit 22 installierte Kamera erlaubt also, andere Bilder des ersten Stromrichterturms 7 zu erfassen, als es vom Fahrzeug 16 aus möglich wäre. Beispiels weise kann die in der Sensoreinheit 22 installierte Kamera auch in waagerechte Zwischenräume zwischen den Ebenen/etagen artigen Elementen des ersten Stromrichterturms 7 hineinbli cken und entsprechende Bilder erfassen.

Durch die Höhenveränderlichkeit der Sensoreinheit können ver schiedene Blickwinkel des bildgebenden Sensors/Kamera auf die Hochspannungsanlage realisiert werden. Dadurch ist beispiels weise eine Überwachung von stromführenden Verschienungen (Stromschienen) im Hinblick auf mögliche Heißpunkte möglich, wie sie zum Beispiel durch lockere Verschraubungen auftreten können.

Die Überwachungseinrichtung 1 weist eine elektrisch leitfähi ge Erdungseinrichtung 51 auf. Die Erdungseinrichtung 51 ist so ausgebildet, dass bei einem Fahren der Überwachungsein richtung 1 in der Hochspannungsanlage 4 ein Teil der Erdungs einrichtung 51 auf dem Boden 13 der Hochspannungsanlage 4 schleift und dadurch eine Ansammlung von Ladungsträgern auf der Überwachungseinrichtung 1 zumindest reduziert. Dadurch wird eine Aufladung der Überwachungseinrichtung 1 (insbeson dere eine Aufladung des Fahrzeugs 16 oder eine Aufladung der Basis des turmartigen Isolators 19) vermieden. Eine solche elektrische Aufladung kann insbesondere dann stattfinden, wenn die Räder 25 des Fahrzeugs 16 und/oder die Rollen 45 des turmartigen Isolator 19 elektrisch isolierend ausgestaltet sind, wenn diese also zum Beispiel Gummi oder einem anderen isolierenden Kunststoff aufweisen. Unerwünschte Entladungs effekte (die insbesondere bei hohen Gleichspannungen auftre- ten können) werden so vermieden. Die Erdungseinrichtung 51 kann insbesondere am Fahrzeug 16 oder an der Basis des turm artigen Isolators 19 angeordnet sein.

Die Erdungseinrichtung kann insbesondere als ein elektrisch leitfähiges (insbesondere elastisches) Erdungsband 51 ausge staltet sein, das so ausgebildet ist, dass bei einem Fahren der Überwachungseinrichtung in der Hochspannungsanlage ein Ende des Erdungsbandes auf dem Boden der Hochspannungsanlage schleift (und dadurch die Überwachungseinrichtung erdet). Das Erdungsband 51 kann von der Überwachungseinrichtung nachge schleppt/nachgezogen werden. Das Erdungsband 51 kann bei spielsweise eine Kupferlitze oder einem elektrisch leitfähi gen Kunststoff aufweisen.

In Figur 2 ist das Ausführungsbeispiel der Figur 1 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Hierbei ist gut die kreisförmige Grundfläche 28 des turmartigen Isolators 19 zu erkennen. Am Umfang der kreisförmigen Grundfläche 28 ist ein Ring 203 angeordnet. Der Umfang der Grundfläche 28 (und damit auch der Ring 203) umfasst das Fahrzeug 16. Die Grundfläche des turmartigen Isolators 19 ist also größer als die Grund fläche des Fahrzeugs 16.

Ein kreuzförmiger Träger 206 verläuft entlang von zwei Durch messern der kreisförmigen Grundfläche 28. An Enden des kreuz förmigen Trägers 206 sind die Rollen 45 angeordnet. Am Kreu zungspunkt des kreuzförmigen Trägers 206 ist das Fahrzeug 16 angeordnet, welches die gesamte Überwachungseinrichtung ent lang des Bodens 13 verfährt. Der Boden 13 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel entlang der x-y-Ebene eines rechtwinkli gen Koordinatensystems. Der Ring 203 vermindert bei einer eventuellen Berührung zwischen der Überwachungseinrichtung 1 und Elementen der Hochspannungsanlage 4 (hier dem ersten Stromrichterturm 7 und dem zweiten Stromrichterturm 10) das Risiko, dass sich die Überwachungseinrichtung 1 an den Ele menten der Hochspannungsanlage 4 verfängt oder durch die Be rührung beschädigt wird. Das Fahrzeug 16 kann so ausgebildet sein, dass es autonom auf einer vorbestimmten Route durch die Hochspannungsanlage 4 fährt und an vorbestimmten Positionen die physikalische Größe oder das Bild erfasst. Dabei kann die Fahrsteuerung des Fahr zeugs 16 und/oder die Route so ausgebildet sein, dass ein Einfahren in gesperrte Bereiche der Hochspannungsanlage 4 vermieden wird.

Alternativ kann das Fahrzeug 16 so ausgebildet ist, dass es ferngesteuert durch die Hochspannungsanlage 4 fährt und an ansteuerbaren Positionen die physikalische Größe oder das Bild erfasst und die physikalische Größe oder das Bild be treffende Daten unmittelbar zu einem fest installierten Funk empfänger überträgt.

Bei beiden Alternativen werden der turmartige Isolator 19 und die (insbesondere höhenverfahrbare) Sensoreinheit 22 mittels des Fahrzeugs 16 zu einer vorbestimmten Stelle in der Hoch spannungsanlage 4 gefahren. An dieser Stelle kann optional die Sensoreinheit 22 an dem turmartigen Isolator 19 auf die jenige Höhe verfahren werden, in der die zu erfassende physi kalische Größe oder das Bild auftritt. Daraufhin wird mittels des Sensors der Sensoreinheit 22 die physikalische Größe oder das Bild erfasst. Die Sensoreinheit kann aber auch in einer festen Höhe an dem turmartigen Isolator 19 angeordnet sein und auf dieser Höhe durch die Hochspannungsanlage 4 gefahren werden.

Das Fahrzeug 16 kann beispielsweise entlang von auf dem Boden 13 aufgebrachten Markierungen oder entlang von im Boden ein gelassenen Induktionsschleifen fahren, um Kollisionen mit Hochspannungsgeräten der Hochspannungsanlage zu vermeiden. Es können auch Leitplanken am Fuß von Hochspannungsgeräten der Hochspannungsanlage angeordnet sein, um Kollisionen mit den Hochspannungsgeräten der Hochspannungsanlage zu vermeiden oder zufahrtsgeschützte Bereiche abzusperren. Die Höhenverfahrbarkeit der Sensoreinheit 22 (in z-Richtung des rechtwinkligen Koordinatensystems, d.h. in vertikaler Richtung) kann beispielsweise von einem Steuerprogramm ge steuert sein, insbesondere unter Nutzung von Bilderkennung und Positionsgebern am turmartigen Isolator 19. Die Höhenver- fahrbarkeit der Sensoreinheit 22 kann aber auch manuell von einer Leitwarte ferngesteuert werden.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Über wachungseinrichtung 301 in der Hochspannungsanlage 4 darge stellt. Bei dieser Überwachungseinrichtung 301 ist der turm artige Isolator als eine elektrisch isolierende Teleskoprohr einheit 319 ausgestaltet. Ein erstes Ende der Teleskoprohr einheit 319 ist mit dem Fahrzeug 16 verbunden; an dem zweiten Ende der Teleskoprohreinheit 319 ist die Sensoreinheit 22 an geordnet. An einem dem Fahrzeug 16 abgewandten Ende (zweites Ende) der Teleskoprohreinheit 319 ist also die Sensoreinheit 22 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der turm artige Isolator 319 höhenveränderbar; d.h. die Höhe des turm artigen Isolators 319 ist veränderbar. Die Höhe der Sensor einheit 22 kann also verändert werden; die Höhenverfahrbar- keit/Höhenveränderlichkeit der Sensoreinheit 22 ist mittels des Pfeiles h angedeutet.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Über wachungseinrichtung 401 in der Hochspannungsanlage 4 darge stellt. Bei dieser Überwachungseinrichtung 401 ist der turm artige Isolator auch als eine elektrisch isolierende Tele skoprohreinheit 319 ausgestaltet. An dem turmartigen Isola tors 319 ist ein Ausleger 410 angeordnet, der die höhenver- fahrbare Sensoreinheit 22 trägt. Der Ausleger 410 ist im Wesentlichen radial zu der Längsachse des turmartigen Isola tors 319 angeordnet; er weist radial von der Längsachse des turmartigen Isolators 319 weg. Der Ausleger kann beispiels weise zwischen 50 cm und 80 cm lang sein.

An dem Ausleger 410 kann anstelle der Sensoreinheit 22 auch ein einzelner Sensor als ein sogenannter Außensensor angeord- net sein. Dieser Außensensor kann noch kompakter realisiert werden als die Sensoreinheit 22. Beispielsweise kann der Außensensor als eine Kugel mit einem Durchmesser zwischen 30 und 40 mm realisiert sein. Der Ausleger kann zum Beispiel in die Schlagweite zwischen zwei Elementen der Hochspannungsan lage eingefahren werden. Der Außensensor kann über eine potentialgetrennte Energieversorgungseinrichtung von der Sen soreinheit 22 oder von dem Fahrzeug 16 mit elektrischer Ener gie versorgt werden. Die potentialgetrennte Energieversor gungseinrichtung kann als Beispiel über einen dünnen Isolator mit rotierender Seele (ähnlich einem Bowdenzug) realisiert werden, wobei an den Enden des Isolators jeweils ein Mikro- Motor und ein Mikro-Generator angeordnet sind. Alternativ kann der Außensensor eine eigene Batterie oder Akkumulator aufweisen.

Die Sensoreinheit 22 und der Außensensor sind vergleichsweise klein und leicht aufgebaut, wobei der Außensensor noch klei ner und leichter als die Sensoreinheit 22 aufgebaut sein kann. Die Sensoreinheit 22 und der Außensensor können jeweils eine Kugelform aufweisen. Je kleiner die Kugel jeweils ist, desto geringer sind die Feldstärkeüberhöhung an der Oberflä che der Kugel. Der Außensensor ist so klein, dass auch bei Ausfall der Überwachungseinrichtung 401 oder bei einem Kon takt mit Hochspannungskomponenten der Hochspannungsanlage kein Überschlag stattfindet. Durch die verrundete Bauform (insbesondere Kugelform) verhalten sich die Sensoreinheit und der optionale Außensensors im elektrischen Feld neutral und verursachen keine Beeinträchtigung der Schlagweite.

Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 22. Die Sensoreinheit 22 weist eine Schirmung 504 zum Schutz vor elektrischen Hochspannungsfeldern auf. Diese Schirmung kann insbesondere auch wirksam gegen elektromagnetische Störfelder sein. Die Schirmung 504 ist als ein im Wesentlichen kugelför miges Metallgehäuse 505 ausgestaltet. Im Inneren des Metall gehäuses 505 sind ein Sensor (hier: ein Bildsensor 23 in Form einer Kamera 508), eine Steuereinrichtung 512, ein Energie- Speicher 516, ein Funksender 520 und eine Antenne 524 ange ordnet.

Die Kamera 508 dient zum Erfassen von Bildern; der wiederauf ladbare Energiespeicher 516 stellt die in der Sensoreinheit benötigte elektrische Energie zur Verfügung. Der Energiespei cher 516 kann ein wiederaufladbarer Energiespeicher 516 sein, beispielsweise ein Akkumulator. Der Funksender 520 sendet Da ten der erfassten Bilder mittels der Antenne 524 aus der Sen soreinheit heraus. Die Steuereinheit 512 steuert die Kamera 508 und den Funksender 520.

Durch eine erste Öffnung 530 in der Schirmung 504 (hier: in dem Metallgehäuse 505) hindurch kann die Kamera 508 ein Bild von Teilen der Hochspannungsanlage erfassen. Im Allgemeinen erfasst der Sensor 23 durch die erste Öffnung 530 hindurch die physikalische Größe oder das Bild. Beispielhaft ist mit tels strichlierter Linien 48 der Sichtbereich der Kamera 508 eingezeichnet .

Durch eine zweite Öffnung 536 in der Schirmung 504 (hier: in dem Metallgehäuse 505) hindurch sendet der Funksender 520 die Daten über die mittels des Bildsensors 508 erfassten Werte mittels der Antenne 524 aus der Sensoreinheit 22 heraus.

Durch die zweite Öffnung 536 treten also Funkwellen hindurch, welche von der Antenne 524 abgestrahlt wurden oder welche von der Antenne 524 empfangen werden sollen.

Im Bereich der ersten Öffnung 530 und der zweiten Öffnung 536 ist die Wandung der Schirmung 504 nach innen umgebogen, damit keine scharfen Kanten entstehen.

Optional kann die Steuereinrichtung 512 eine Datenvorverar- beitung /Datenreduktion vornehmen und nur ausgewählte Daten/Bilder zu dem Funksender 520 weiterleiten. In der Sen soreinheit 22 kann optional auch eine Lichtquelle angeordnet sein, die durch die erste Öffnung 530 hindurch den zu erfas senden Bereich ausleuchtet. Obwohl im Ausführungsbeispiel nur ein Sensor 508 in der Sen soreinheit 22 dargestellt ist, kann die Sensoreinheit 22 im Allgemeinen mehrere Sensoren aufweisen, die unabhängig von einander arbeiten. Dabei können die mehreren Sensoren durch die erste Öffnung hindurch jeweils die physikalische Größe oder das Bild erfassen. Es kann aber auch jedem der Sensoren eine eigene Öffnung zugeordnet sein, durch die hindurch der jeweilige Sensor die physikalische Größe oder das Bild er fasst. Im letztgenannten Fall weist also die Schirmung 504 bzw. das Metallgehäuse 505 mehr als zwei Öffnungen auf, näm lich mehrere erste Öffnungen 530 und die zweite Öffnung 536.

In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel für die Kommunikation zwischen der Sensoreinheit 22 und dem Fahrzeug 16 darge stellt. Die Sensoreinheit 22 ist ausgestaltet wie in Figur 5 dargestellt .

An dem Fahrzeug 16 sind eine Antenne 604, ein Funkempfänger 608, eine Aufzeichnungseinheit 612 (Speichereinheit 612), eine Steuereinrichtung 616 und ein Energiespeicher 620 ange ordnet. Zwischen der Sensoreinheit 22 und dem Fahrzeug 16 wird eine Funkverbindung 624 aufgebaut.

Der Funksender 520 kann beispielsweise als WLAN-Funksender 520 oder als Bluetooth-Funksender 520 ausgestaltet sein; der Funkempfänger 608 kann beispielsweise als WLAN-Funkempfänger 608 oder als Bluetooth-Funkempfänger 608 ausgestaltet sein. Im Allgemeinen sind sowohl der Funksender 520 als auch der Funkempfänger 608 jeweils als ein kombinierter Sender und Empfänger ausgestaltet, so dass eine Funkkommunikation in beide Richtungen möglich ist.

Der Funksender 520 der Sensoreinheit 22 überträgt Daten über die erfasste physikalische Größe oder das erfasste Bild (durch die zweite Öffnung 536) zu dem Fahrzeug 16, wo diese Daten von dem Funkempfänger 608 empfangen und von der Auf zeichnungseinheit 612 gespeichert werden. Die gespeicherten Daten können später aus der Aufzeichnungseinheit 612 ausge lesen und ausgewertet werden. Zusätzlich oder alternativ kön nen die empfangenen Daten aber auch vom Fahrzeug weiterüber tragen werden zu einem fest installierten Funkempfänger. Die ser fest installierte Funkempfänger kann beispielsweise am Rand der Hochspannungsanlage 4 installiert sein. Insbesondere können die Daten unmittelbar nach ihrem Empfang von dem Fahr zeug zu dem fest installierten Funkempfänger weiterübertragen werden. Dies ermöglicht eine unmittelbare Auswertung der Da ten, beispielsweise in einer Leitwarte bzw. zentralen Steue rung der Hochspannungsanlage.

Zum Beispiel kann die Überwachungseinrichtung bei Bedarf zu einer Ladestation fahren und an diese andocken. Dabei können die Energiespeicher 516 und 620 der Überwachungseinrichtung wieder aufgeladen werden. Zusätzlich können an der Ladestati on optional die in der Aufzeichnungseinheit 612 gespeicherten Daten (insbesondere drahtgebunden) ausgelesen werden.

Beim Betrieb einer Hochspannungsanlage können sehr hohe Im pulsbelastungen oder Störimpulsspitzen auftreten. Selbst wenn dadurch im Einzelfall eine Störung an der Überwachungsein richtung auftreten sollte, wäre dies kein Problem für den Weiterbetrieb der Hochspannungsanlage. Bei einer solchen Stö rung kann die Überwachungseinrichtung einfach in der Hoch spannungsanlage stehen bleiben, ohne dass dadurch der Betrieb der Hochspannungsanlage beeinträchtigt wird. In diesem Sinne ist die Überwachungseinrichtung fehlersicher.

Die beschriebene Überwachungseinrichtung für eine in Betrieb befindliche Hochspannungsanlage weist eine Reihe von Vortei len auf. Mit dieser Überwachungseinrichtung kann die Hoch spannungsanlage auch dann überwacht werden, wenn ein Betreten der Hochspannungsanlage durch einen Menschen nur bei abge schalteter Anlage möglich ist. Dadurch kann eine kontinuier liche Überwachung der Hochspannungsanlage erfolgen, wodurch zum Beispiel längere Wartungsintervalle (beispielsweise 2 bis 3 Jahre ohne Abschaltung) erreichbar erscheinen. Mittels der Überwachungseinrichtung können insbesondere aus einer relativ geringen Entfernung (beispielsweise 0,5 bis 3 Meter) Messwer te an der Hochspannungsanlage erfasst und Bilder der Hoch spannungsanlage aufgenommen werden. Dabei können insbesondere der Erfassungswinkel/Aufnahmewinkel bzw. die Erfassungsrich tung/Aufnahmerichtung je nach Bedarf variabel gewählt werden. Eine Erfassung eines Fehlerortes ist aus verschiedenen Blick winkeln möglich.

Vorteilhafterweise ist ein Einsatz der Überwachungseinrich tung unmittelbar neben unter Hochspannung stehenden Geräten und Anlagen möglich. Da die Sensoreinheit die Hochspannungs anlage nicht berührt, die Sensoreinheit selbst kleine Abmes sungen hat und durch den turmartigen Isolator elektrisch iso liert ist, kann das danebenstehende Gerät/Anlage ununterbro chen in Betrieb bleiben. Bei langsam entstehenden Fehlern an der Hochspannungsanlage können diese Fehler weiter beobachtet werden, so dass ein günstiger AbschaltZeitpunkt gewählt wer den und die schnelle Reparatur der Hochspannungsanlage im Voraus vorbereitet werden kann.

Eine einzelne Überwachungseinrichtung kann vorteilhafterweise für die Überwachung einer großen Hochspannungsanlage ausrei chend sein, so dass die Kosten für die Überwachung relativ gering sind. Bei Ausfall der Überwachungseinrichtung kann der Betrieb der Hochspannungsanlage fortgesetzt werden.

Mittels der beschriebenen Überwacheinrichtung können eine Vielzahl von Fehlern oder Problemen an einer Hochspannungsan lage erkannt werden. Beispielsweise kann die Gasbildung in einem Kondensator anhand der entstehenden Ausbeulung des Ge häuses optisch erkannt werden; ebenso können Wasserleckagen oder Ölleckagen optisch erkannt werden, zum Beispiel mittels einer Kamera. Feuchtigkeit kann insbesondere durch Verfärbun gen von speziellen Oberflächenbeschichtungen frühzeitig er kannt werden. Teilentladungen auf Isolatoren und Durchführun gen von z.B. Kondensatoreinheiten oder Vibrationen an z.B. Drosseln können akustisch erkannt werden. Heißpunkte in der Hochspannungsanlage können beispielsweise mittels einer Wär mebildkamera oder mittels eines temperaturveränderlichen Farbanstriches erkannt werden.

BezugsZeichen

I Überwachungseinrichtung 4 Hochspannungsanlage

7 erster Stromrichterturm 10 zweiter Stromrichterturm

II Ebene

12 Stützisolator

13 Boden

16 Fahrzeug 19 turmartiger Isolator

22 Sensoreinheit

23 Sensor 25 Rad

28 Grundfläche des turmartigen Isolators

31 Isolierstab

35 Isolatorende

38 Versteifungsstab

41 Höhenverstelleinrichtung

45 Rolle

48 Sichtbereich der Kamera 51 Erdungseinrichtung

203 Ring

206 kreuzförmiger Träger

301 Überwachungseinrichtung 319 Teleskoprohreinheit

401 Überwachungseinrichtung 410 Ausleger

504 Schirmung

505 Metallgehäuse 508 Kamera

512 Steuereinrichtung 516 Energiespeicher 520 Funksender 524 Antenne

530 erste Öffnung

536 zweite Öffnung

604 Antenne

608 Funkempfänger

612 Aufzeichnungseinheit

616 Steuereinrichtung

620 Energiespeicher

624 Funkverbindung h Höhenverfahrbarkeit