Starke Eisbildung an den Leiterseilen einer Freileitung kann zum Problem werden: Löst sich eine kräftige Eisschicht, etwa durch einen starken Windstoß, kann ein Leiterseil in Schwingung geraten und weitere Leiterseile berühren oder ihnen so nahe kommen, dass es zu einem Stromüberschlag kommt. Im Stromnetz kann dies dann zu einer Spannungsschwankung oder sogar einem Ausfall führen. Außerdem hängen Leiterseile bei Vereisung stärker durch. Bei sehr starker Eisbildung können die erforderlichen Sicherheitsabstände zu Objekten am Boden unterschritten werden. Die LEW Verteilnetz GmbH, Betreiber des Stromverteilnetzes in Bayerisch-Schwaben und Teilen Oberbayerns, testet nun gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM und Fraunhofer Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS) das sensorgestützte Autarke Stromsensorsystem (ASTROSE) deutschlandweit erstmalig zur Früherkennung von Vereisungen.
Algorithmus warnt vor drohender Vereisung
Dafür wurden auf Leiterseilen an sechs Maststandorten einer nördlich von Donauwörth verlaufenden Freileitung ASTROSE-Sensoren angebracht: Sie messen Temperatur, Neigungswinkel sowie die Stromstärke eines Leiterseils. Über eine Richtfunkverbindung werden die Daten der Sensoren alle 15 Minuten an einen Rechner übertragen, der sie in einer Datenbank speichert und entsprechend aufbereitet. Ein Algorithmus prüft, ob die Daten auf eine Vereisung hindeuten. Das System gibt bei drohender Vereisung eine Warnmeldung ab, bei Überschreiten bestimmter Parameter wird ein Alarm ausgelöst. Die Hinweise des Systems laufen in der rund um die Uhr besetzten Netzleitstelle von LVN in Augsburg auf. Bei Bedarf können die diensthabenden Ingenieure Mitarbeiter der Betriebsstelle vor Ort informieren, die dann die Leiterseile vom Eis befreien.
Feldtest bis Frühjahr 2021
Den Feldtest führen LVN und das Fraunhofer IZM auf einem rund 1,5km langen Leitungsabschnitt einer 110-kV-Hochspannungsleitung nördlich von Donauwörth, nahe der
Ortschaft Fünfstetten durch. In dem Gebiet kam es in der Vergangenheit immer wieder zu Vereisungen an den Leitungen.
Im Herbst 2019 wurden die Sensoren an den Leiterseilen montiert. Außerdem fand ein Systemlauf mit Testdaten statt, die das Auslösen einer Warnmeldung simulierten. Der eigentliche Feldtest selbst startet im Winter 2019/20 und läuft bis Frühjahr 2021. Das ASTROSE-System wird bereits bei anderen Netzbetreibern für temperaturgeführtes Leiterseil-Monitoring eingesetzt: Hier geht es vor allem darum, den Durchhang von Leitungen bei hohen Temperaturen und hohen Stromstärken zu überwachen. In dem Pilotprojekt mit LVN wird das System deutschlandweit erstmalig nun zur Früherkennung von Vereisungen eingesetzt.
„Unser ASTROSE-System ist bereits beim Temperatur-Monitoring für Freileitungen im Einsatz und trägt dazu bei, dass die Betriebsmittel optimal ausgelastet werden können“, sagt Carsten Brockmann vom Fraunhofer IZM. „Nun untersuchen wir gemeinsam mit LVN mit dem Eislast-Monitoring einen weiteren Anwendungsfall, der zu einer Verbesserung der Versorgungssicherheit beiträgt.“ Das ASTROSE-System wurde unter anderem mit den Partnern LTB Leitungsbau und der Mitteldeutschen Netzgesellschaft Strom (Mitnetz Strom) entwickelt.
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