Die Ionenstrommessung als Diagnosemethode an HVDC-Systemen unter Verwendung empirischer und evidenztheoretischer Auswertungsverfahren
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2025
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Der Ausbau des Energieübertragungsnetzes mit Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) erfordert zuverlässige Monitoring- und Diagnosesysteme, um einen stabilen Langzeitbetrieb und somit die gesetzlich geforderte Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Zu den systemkritischen Komponenten gehören u. a. gasisolierte Betriebsmittel, die entweder mit Schwefelhexafluorid oder einem alternativen Isoliergas betrieben werden. Da Diagnosen für Isoliergas-gefüllte Betriebsmittel entweder invasiv oder für Gleichspannung noch Gegenstand aktueller Forschungen sind, untersucht diese Arbeit die Eignung der Ionenstrommessung als Diagnosemethode.
Dazu wird ein Konzept inkl. technischer Spezifikationen entwickelt und an einer Spitze-Platte-Anordnung, Koaxialanordnung und einem RC-Spannungsteiler (in SMD-Bauweise in Helixform) unter Laborluft angewandt. Anhand von Referenzdaten erfolgen Vergleiche mit Fehlerprüfungen, die typische Fehlerfälle der Aufbauten nachbilden. Weiterführend sind Messergebnisse mittels empirischen Modells in Anlehnung an Datenauswertungen basierend auf Teilentladungen ausgewertet. Daneben sind evidenztheoretische Modelle dargestellt, die zur Fehlerdetektion und Ursachenunterscheidung unter Berücksichtigung der Datenfusion mit einem Koronaskop geeignet sind.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Ionenstrommessung auf elektrische Feldverzerrungen reagiert und somit auf typische Fehler in den gewählten Aufbauten hinweist. Der Informationsgehalt der Ionenstrommessung wird weiterführend durch die Datenfusion mit Informationen aus Koronaskop-Aufnahmen ergänzt. Darüber hinaus eignen sich beide Modelltypen zur Datenauswertung, zum Stellen einer Diagnose und Risikoermittlung bzgl. des Ausfalls der jeweiligen Anordnung. Somit ist die Ionenstrommessung als Alternative zur Teilentladungsmessung für isoliergasgefüllte HVDC-Systeme anwendbar. Besonders die einfache Handhabung der Ionenstrommessung und die Auswertung durch empirische und evidenztheoretische Modelle ermöglicht die Anwendung durch Fachpersonal ohne umfangreiches Expertenwissen. Ausblickend ist die Ionenstrommessung als Diagnosemethode auch automatisiert durchführbar und stellt damit ein Diagnosewerkzeug für HVDC-Anwendungen dar.
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Elektrizitätsversorgungsnetz, Hochspannung