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Unterschied zwischen Offline/Online-Teilentladungsüberwachung
Bei der Diagnose elektrischer Geräte geht es nicht nur um die Erkennung bestehender Probleme, sondern auch um eine genaue Vorhersage der zukünftigen Zuverlässigkeit und Leistung der Geräte. Dies ist besonders wichtig bei der Überwachung von Teilentladungen, die auf mögliche Isolationsfehler in Hochspannungsanlagen hinweisen können.
Obwohl sowohl Offline- als auch Online-Teilentladungsüberwachungsmethoden wertvolle Erkenntnisse liefern, unterscheiden sie sich erheblich in der Art und Weise, wie sie Daten erfassen und interpretieren, und haben jeweils deutliche Vorteile und Einschränkungen. Das Verständnis dieser Unterschiede ist der Schlüssel zur Wahl des richtigen Ansatzes, um die langfristige Zuverlässigkeit und Sicherheit elektrischer Anlagen zu gewährleisten.
Was ist eine Offline-Diagnose (Test)?
Wir erhalten Diagnoseinformationen von Geräten durch Testmethoden, hauptsächlich wenn das Gerät nicht in Betrieb ist. Einer der Hauptaspekte der Offline-Diagnose ist ihre Periodizität, wobei die Sensoren in der Regel während der Prüfung installiert werden. Der große Vorteil dieses Ansatzes ist, dass er auf jedes Gerät und jedes Diagnosesignal angewendet werden kann, das in Vorhersagemodelle integriert werden kann.
Die Verarbeitung und vor allem die Auswertung von Diagnosedatenmodellen sind immer statistisch, was bedeutet, dass die Ergebnisse immer mit einem gewissen Grad an Unsicherheit behaftet sind. Ein häufig verwendeter Ansatz ist die Anwendung der statistischen Weibull-Verteilung. Diese Verteilung unterteilt den Produktlebenszyklus in drei Phasen, die durch die „Badewannenkurve“ dargestellt werden, die bei der Definition der Lebensdauervorhersage von elektrischen Geräten hilft.
- Stufe I (A-D): die Periode der frühen Störungen – in dieser Zone nimmt die Intensität der Störungen rasch ab. Die hohe Frequenz wird zunächst durch einen Überschlag verursacht, bei dem sich Ausfälle aufgrund von Fehlern bei der Herstellung, Montage oder Konstruktion des Objekts manifestieren.
- Stufe II (D-F): Zeitraum des normalen Betriebs – dies ist ein langer Zeitraum, der auch als Zeitraum der normalen Nutzung bezeichnet wird. Das Produkt wird für den vorgesehenen Zweck verwendet, wobei es in etwa konstant zu Ausfällen kommt. Ausfälle treten hauptsächlich aufgrund äußerer Ursachen auf, in der Regel gibt es keinen Verschleiß, der die Eigenschaften des Objekts beeinträchtigt.
- Stufe III (F-B): Alterungsphase – die Intensität der Ausfälle nimmt aufgrund von Materialalterung und Verschleiß zu. Nach Überschreiten der nachhaltigen Ausfallrate wird das Objekt stillgelegt und außer Betrieb genommen.
Bei einigen Einrichtungen kann es vorkommen, dass der frühe Ausfallzeitraum nicht eingehalten wird. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn das Objekt direkt vom Hersteller inspiziert und getestet wird. Auch der Alterungszeitraum kann fehlen – dies kann der Fall sein, wenn die Anlage außer Betrieb genommen wird, bevor der Alterungsanstieg der Ausfallrate sichtbar wird.
Die Offline-Diagnose stützt sich auf statistische Methoden zur Schätzung der voraussichtlichen Lebensdauer von Geräten, da die tatsächliche Lebensdauer nicht direkt überprüft werden kann. Dieser theoretische Ansatz wird zur Bestimmung der Restlebensdauer verwendet, erfordert jedoch verkürzte Prüfintervalle für genauere Vorhersagen innerhalb der Restlebensdauerphase.
Was ist Online-(Funktions-)Diagnostik?
Bei der Online-Diagnose wird der Sensor direkt am Gerät angebracht, um während des Routinebetriebs Informationen zu sammeln. Die Häufigkeit der Messungen ist einstellbar, was eine genaue Überwachung unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet. Die größte Herausforderung besteht darin, eine geeignete Diagnosevariable zu finden, die den Betriebszustand der Anlage genau wiedergibt.
Die Entwicklung der Sensorik und der Computertechnik hat das Spektrum geeigneter Diagnosegrößen wie Schwingungen, Stromspektren und Teilentladungen erweitert. Jede dieser Variablen liefert wertvolle Erkenntnisse über den Betriebszustand des Geräts.
Zusammen mit zusätzlichen Informationen, wie z. B. den Umgebungsbedingungen, können wir die ermittelten Informationen sowohl für die Notfalldiagnose als auch für die Vorhersage der Lebensdauer des Geräts nutzen. Die gemessene Diagnosemenge spiegelt die Häufigkeit potenzieller Ausfälle wider und ermöglicht zuverlässigere Prognosen auf der Grundlage von Echtzeitdaten.
Der Bereich von Null bis T1 wird oft als mittlere Lebensdauer bezeichnet, ein Zeitraum, der für die Planung zukünftiger Wartungsressourcen nützlich ist. Im Bereich von T1 bis T2 bleibt bei richtiger Einstellung in der Regel genügend Zeit, um die Instandhaltung zu planen und durchzuführen.
Zur Vorhersage des Geräteverhaltens muss eine projizierte Kurve potenzieller Ausfallraten erstellt werden, die das erwartete Ausfallmuster modelliert, das in der Regel exponentiell ist. Da Online-Messungen einen großen kontinuierlichen Datenstrom liefern, können verschiedene Ansätze zur Erstellung dieser Kurve verwendet werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit, das Modell zu analysieren und zu validieren, so dass sich das System durch Selbstlernen verbessern kann.
Die Online-Diagnose ist ein aktueller Trend, da sie sowohl die permanente Überwachung von Notfallgrenzen als auch Prognosen auf der Grundlage realer Informationen mit nachträglicher Überprüfung ermöglicht.
Interpretation der Ergebnisse der Online-Diagnose
Das aktuelle Konzept in der Diagnostik ist ein System für Experten. Es präsentiert dem Kunden aussagekräftige Messungen und lässt ihn über die nächsten Schritte entscheiden. Die wichtigste überwachte Variable ist die Äquivalentladung, die auf der resultierenden Wellenform angezeigt wird.
Bei der Bewertung ist es immer wichtig, auf die aktuellen Trends zu achten. Wenn der Trend stabil oder rückläufig ist, besteht weniger Anlass zur Sorge. Steigt er jedoch an, können selbst kleine Veränderungen kritisch werden. Darüber hinaus sollten auch die Umgebungsbedingungen wie Umgebungstemperatur, Luftdruck und relative Luftfeuchtigkeit gemessen werden, da sie sich auf den Trend der Zunahme der äquivalenten Ladung auswirken.
Schlussfolgerung
Sowohl die Offline- als auch die Online-Diagnose spielen eine wichtige Rolle bei der Überwachung und Vorhersage der Zuverlässigkeit elektrischer Geräte.
Die Offline-Diagnose mit ihrer breiten Anwendbarkeit und Flexibilität ermöglicht eine detaillierte Analyse in betriebsfreien Zeiten und ist ideal für die Erstellung von Prognosemodellen. Sie erfordert jedoch kürzere Testintervalle, um die Genauigkeit zu erhöhen.
Die Online-Diagnose hingegen überwacht die Geräte kontinuierlich in Echtzeit und liefert einen stetigen Datenfluss, der zur sofortigen Fehlererkennung und zur Vorhersage der Lebensdauer genutzt werden kann. Während die Auswahl der richtigen Diagnosevariablen entscheidend ist, haben Fortschritte in der Sensor- und Computertechnologie die Palette der messbaren Größen erweitert. ModemTec bietet das einzigartige Diagnosesystem PD Doctor an, das eine kontinuierliche Online-Überwachung von Teilentladungen zusammen mit Umgebungsdaten ermöglicht.
Letztlich ermöglicht die Kombination von Offline- und Online-Ansätzen ein umfassenderes Verständnis des Gerätezustands, was eine rechtzeitige Wartung und eine längere Betriebsdauer gewährleistet.