Wie viele Messkanäle benötigt eine faseroptische Temperatur­überwachung?

Bei der faseroptischen Punktmessung erfasst eine Sonde normalerweise eine definierte Messstelle und belegt einen unabhängigen Kanal. Sollen sechs Stellen gleichzeitig überwacht werden, sind daher in der Regel mindestens sechs aktive Messkanäle erforderlich.

Bei der Kanalauswahl geht es nicht nur um das Zählen der Sonden. Verschiedene Gerätetypen verwenden sehr unterschiedliche Messpunktanordnungen. Schaltanlagen, kastenförmige Umspannwerke, Trocken­transformatoren, Öltransformatoren, leistungselektronische Geräte und Labor­testsysteme können alles erfordern, von wenigen Kanälen bis hin zu einer viel größeren, kundenspezifischen Mehrkanal­konfiguration.

Faseroptische Temperatur­sensoren sind besonders nützlich in Geräten, bei denen Hochspannung, elektrische Isolierung oder starke elektro­magnetische Störungen berücksichtigt werden müssen. Der optische Erfassungspfad ist elektrisch isoliert und äußerst resistent gegen elektro­magnetische Störungen, während das Auswertegerät entsprechend der tatsächlichen Anzahl der Temperatur­punkte konfiguriert werden kann.

Bei den meisten Projekten kann die Kanalauswahl auf vier Fragen reduziert werden:

• Wie viele physikalische Temperatur­punkte müssen gemessen werden?
• Welche Punkte müssen gleichzeitig überwacht werden?
• Sind Ersatzkanäle für zukünftige Erweiterungen erforderlich?
• Welche Überwachungs-, Kommunikations- und Alarmfunktionen sind erforderlich?

Auswahl des faseroptische Temperatur­überwachungskanals auf einen Blick

Es handelt sich eher um Systemauswahlanweisungen als um festgelegte Branchenanforderungen. Die endgültige Kanalanzahl sollte mit der tatsächlichen Anzahl der Erfassungs­punkte, der Geräteanordnung und dem Überwachungsziel übereinstimmen.

Was bedeutet ein Temperatur­überwachungskanal?

Ein Kanal ist ein unabhängiger Messeingang am Temperatur­transmitter oder Auswertegerät. Für die Temperatur­messung mit punktuellen Glasfasern ist die Beziehung einfach:

Eine Sonde → ein Messpunkt → ein Messkanal

Zum Beispiel erfordern sechs optische Temperatur­sonden, die an sechs unabhängigen Standorten installiert sind, normalerweise sechs aktive Messkanäle. Die Sonden können unterschiedliche Faserlängen haben und an verschiedenen Teilen desselben Geräts installiert werden.

Beginnen Sie mit dem Zählen der tatsächlichen Temperatur­messpunkte

Fragen Sie nicht zunächst, ob Sie ein 4-Kanal-, 8-Kanal- oder 16-Kanal-Gerät benötigen. Beginnen Sie mit der Ausrüstung und identifizieren Sie die Stellen, an denen tatsächlich eine Temperatur­messung erforderlich ist.

Typische Beispiele sind:

• Hotspot-Standorte für Transformator­wicklungen
• Sammelschienenverbindungen
• Kabelabschlusspunkte
• Kontakte wechseln
• Positionen der Motor- oder Generatorwicklungen
• IGBT- oder Leistungselektronikmodul-Messpunkte
• Hochspannungs­prüfobjekte
• HF- oder Mikrowellen-Testpositionen

Wenn alle diese Standorte gleichzeitig überwacht werden müssen, sollte die Anzahl der aktiven Kanäle normalerweise der Anzahl der installierten Punktsonden entsprechen.

Wie viele Kanäle werden üblicherweise für Schaltanlagen und Umspannwerke verwendet?

Schaltanlagen und Umspannwerke in Kastenbauweise erfordern oft eine Mehrpunkt­überwachung, da ein Schaltschrank mehrere wichtige elektrische Anschlüsse enthalten kann. Typische Orte sind Sammelschienenverbindungen, Kabelanschlüsse, Kontakte und andere ausgewählte Verbindungspunkte.

Zu den gängigen Konfigurationen zur Temperatur­überwachung mit Glasfaser für diese Anwendungen gehören:

• 3 Kanäle
• 6 Kanäle
• 9 Kanäle
• 12 Kanäle

Die endgültige Konfiguration hängt davon ab, wie viele elektrische Verbindungspunkte gleichzeitig gemessen werden müssen.

Wenn beispielsweise drei Phasen jeweils eine Temperatur­messung an zwei ausgewählten Verbindungspunkten erfordern, können sechs Sonden und sechs aktive Kanäle verwendet werden. Wenn auf jeder Phase drei Standorte überwacht werden, kann eine 9-Kanal-Anordnung in Betracht gezogen werden.

Dies sind praktische Konfigurationsbeispiele und keine festen Anforderungen für jeden Schaltschrank oder jede Unterstation.

Wie viele Kanäle werden üblicherweise für Trocken­transformatoren verwendet?

Die Temperatur­überwachung von Trocken­transformatoren wird häufig um Phasen- und Wicklungs­messpunkte herum organisiert. Abhängig von der Transformator­struktur und dem Überwachungsziel gehören zu den gängigen Konfigurationen für faseroptische Temperatur­regler:

• 3 Kanäle
• 4 Kanäle
• 6 Kanäle
• 7 Kanäle

Es kann ein 3-Kanal-System verwendet werden, bei dem für jede Phase ein Temperatur­punkt überwacht wird. Wenn mehr Wicklungs­positionen, zusätzliche Temperatur­punkte oder andere Überwachungsstellen einbezogen werden müssen, können zusätzliche Kanäle ausgewählt werden.

Die Kanalanzahl sollte daher dem tatsächlichen Wicklungs­temperatur-Messplan folgen und nicht einfach der Anzahl der Transformator­phasen.

Wie viele Kanäle werden üblicherweise für Öltransformatoren verwendet?

Bei Öltransformator­projekten werden häufig mehr Messpunkte verwendet, da optische Sonden an ausgewählten Wicklungs­stellen über mehrere Phasen, Wicklungs­abschnitte oder identifizierte Hot-Spot-Bereiche eingebettet sein können.

Zu den gängigen Mehrkanal­konfigurationen gehören:

• 6 Kanäle
• 8 Kanäle
• 9 Kanäle
• 12 Kanäle
• 16 Kanäle

Die endgültige Zahl hängt ab von:

• Anzahl der Phasen
• Anzahl der überwachten Wicklungen
• Ausgewählte interne Temperatur­standorte
• Anordnung der Transformator­wicklung
• Überwachungsziele
• Verfügbare Sondenstandorte

Wenn beispielsweise acht unabhängige interne Glasfasersonden installiert sind, benötigt das Überwachungs­system mindestens acht aktive Messkanäle.

Ein Öltransformator benötigt nicht automatisch 8, 12 oder 16 Kanäle. Hierbei handelt es sich um gängige Konfigurationsmuster, während die tatsächliche Anforderung dem Transformator­design folgen muss.

Wie viele Kanäle werden für Motoren und Generatoren benötigt?

Motoren und Generatoren erfordern möglicherweise Messungen an mehreren Stator- oder Wicklungs­stellen. Die erforderliche Kanalanzahl richtet sich nach der Anzahl der Positionen, die unabhängig überwacht werden müssen.

Zum Beispiel:

• 3 Wicklungsorte → 3 Kanäle
• 6 Statormesspunkte → 6 Kanäle
• 9 unabhängig überwachte Punkte → mindestens 9 Kanäle

Die genaue Anordnung hängt von der Phasenstruktur, der Wicklungs­anordnung und den vom Gerätehersteller gewählten Temperatur­orten ab.

Kanalauswahl für IGBT, Testgeräte und Spezialanwendungen

Spezielle Anwendungen folgen nicht immer den Kanalmustern, die für Transformatoren oder Schaltanlagen verwendet werden. IGBT-Module, Leistungselektronik, Hochspannungs­experimente, Laborgeräte, HF-Systeme und Mikrowellentestaufbauten erfordern möglicherweise nur einen oder zwei Messpunkte oder Dutzende gleichzeitiger Temperatur­kanäle.

Typische Anwendungen sind:

• IGBT- und Leistungselektronikmodule
• Hochspannungs­prüfgeräte
• Labor­experimente
• HF- und Mikrowellengeräte
• Industrielle Heizgeräte
• Forschungsprüfstände
• Kundenspezifische elektrische Ausrüstung

Für diese Anwendungen können faseroptische Temperatur­überwachungs­systeme von etwa 1 bis 64 Kanälen angepasst werden, wobei eine zusätzliche Erweiterung für spezielle Projektanforderungen in Betracht gezogen wird.

Dadurch kann die Überwachungsarchitektur auf die tatsächliche Anzahl der Sonden abgestimmt werden, anstatt die Geräte in eine feste Kanalkonfiguration zu zwingen.

Gemeinsame Konfigurationen für faseroptische Temperatur­überwachungskanäle

Diese Kanalzahlen stellen gängige Anwendungsmuster und keine obligatorischen Konfigurationen dar. Die endgültige Kanalanzahl sollte immer entsprechend der tatsächlichen Anzahl der Sonden und den erforderlichen Überwachungsfunktionen ausgewählt werden.

Sollten Sie Ersatzkanäle reservieren?

Ersatzkanäle können nützlich sein, wenn später zusätzliche Messpunkte hinzugefügt werden sollen. Sie sind besonders dann eine Überlegung wert, wenn das Gerätedesign noch nicht endgültig ist, zukünftige Erweiterungen geplant sind oder ein Auswertegerät eventuell zusätzliche Temperatur­sonden bedienen könnte.

Wenn das aktuelle Projekt beispielsweise sechs aktive Messpunkte erfordert, aber zwei weitere Sonden später hinzugefügt werden könnten, kann ein 8-Kanal-Gerät in Betracht gezogen werden.

Dies ist eher ein Planungsbeispiel als eine universelle Regel. Ein System benötigt nicht ungenutzte Kanäle, nur um freie Kapazitäten zu haben.

Können sich mehrere Geräte ein Auswertegerät teilen?

Ja. Mehrere Geräte können sich ein Mehrkanal-Überwachungs­gerät teilen, wenn die Gesamtzahl der Sonden innerhalb der verfügbaren Kanalkapazität liegt und die Faserführung sinnvoll ist.

Zum Beispiel:

4 Schränke × 2 Sonden pro Schrank = 8 Temperatur­punkte = 8 aktive Kanäle

Bestätigen Sie Folgendes, bevor Sie ein Host-Instrument für mehrere Geräte verwenden:

• Gesamtzahl der Sonden
• Abstand zwischen Geräten
• Faserlänge für jeden Erfassungs­punkt
• Überwachung des Gerätestandorts
• Gerätegruppierung
• Kommunikations­anforderungen
• Alarmanforderungen

Kanalanzahl und Faserlänge sind unterschiedliche Parameter

Die Kanalanzahl bestimmt, wie viele unabhängige Temperatur­punkte gemessen werden können. Die Faserlänge bestimmt die Verlegungsentfernung zwischen jedem Erfassungs­punkt und dem Auswertegerät.

Eine 8-Kanal-Überwachungseinheit kann somit acht Sonden mit unterschiedlichen Faserlängen anschließen. Eine Sonde erfordert möglicherweise 3 m Glasfaser, während eine andere je nach Gerätekonfiguration 5 m oder länger benötigt.

Für viele Installationen elektrischer Geräte sind ungefähr 3–5 m eine praktische Anfangsfaserlänge, aber die endgültige Länge sollte dem tatsächlichen Verlegungspfad und nicht der geradlinigen Entfernung folgen.

Wie sich die Kanalanzahl auf die Auswahl des Auswertegeräts auswirkt

Die Sondenanzahl sollte normalerweise vor der Auswahl des faseroptischen Temperatur­transmitters oder Auswertegeräts bestätigt werden.

Welche Ausgaben sollten bei der Mehrkanal­überwachung berücksichtigt werden?

Die Kanalmenge definiert nur die Messkapazität. Das Überwachungs­system muss außerdem die erforderlichen Daten- und Steuerungsschnittstellen bereitstellen.

Abhängig vom ausgewählten Auswertegerät können folgende Funktionen verfügbar sein:

• RS485
• Modbus RTU
• 4–20 mA Analogausgang
• Alarm-Relaisausgang
• Lokale Temperatur­anzeige
• SPS-Kommunikation
• SCADA-Integration

Nicht jedes Instrument bietet die gleiche Ausgangs­kombination und ein individueller 4–20-mA-Ausgang sollte nicht für jeden Kanal angenommen werden, es sei denn, das ausgewählte Modell unterstützt dies.

Eine einfache Möglichkeit, die erforderliche Kanalanzahl zu berechnen

Erforderliche aktive Kanäle = Anzahl unabhängiger Temperatur­punkte, die gleichzeitig gemessen werden

Wenn eine zukünftige Erweiterung geplant ist:

Empfohlene Gerätekapazität = Erforderliche aktive Kanäle + optionale Reservekapazität

Beispiele:

• 4 installierte Sonden → 4 aktive Kanäle
• 6 installierte Sonden + 2 geplante zukünftige Punkte → ein 8-Kanal-System kann in Betracht gezogen werden
• 12 unabhängige Sonden → mindestens 12 aktive Kanäle
• 32 Labor­messpunkte → ein 32-Kanal- oder passendes größeres kundenspezifisches System kann ausgewählt werden

Typische Kanalauswahl nach Anwendung

Warum Mehrkanal-Glasfaserüberwachung in elektrischen Geräten nützlich ist

Die mehrkanalige faseroptische Temperatur­überwachung ist besonders nützlich, wenn sich mehrere Messpunkte innerhalb von Hochspannungs­geräten oder starken elektro­magnetischen Umgebungen befinden.

Die optischen Sonden bieten einen elektrisch isolierten Erfassungspfad und sind äußerst resistent gegen elektro­magnetische Störungen entlang der optischen Verbindung. Daher können mehrere Sonden von ausgewählten Messorten zu einem Auswertegerät geleitet werden, ohne dass an jedem Messpunkt ein elektrisches Temperatur­signal erforderlich ist.

Dadurch eignet sich das System für komplexe Mehrpunkt-Messanordnungen in Transformatoren, Schaltanlagen, Generatoren, Leistungselektronik, Hochspannungs­prüfungen und anderen elektrisch empfindlichen Geräten.

Häufige Fehler bei der Kanalauswahl

Auswahl des Auswertegeräts vor der Zählung der Messpunkte. Normalerweise sollte zuerst die Anzahl der benötigten Sonden bestätigt werden.

Angenommen, ein Gerät benötigt nur einen Kanal. Ein Transformator, Schaltschrank oder Generator kann mehrere wichtige Messpunkte enthalten.

Die Behandlung gemeinsamer Kanäle gilt als feste Standards. Ein 6-Kanal-Transformator­system oder ein 9-Kanal-Schaltanlagensystem ist nur eine mögliche Konfiguration.

Kanalanzahl mit Faserlänge verwechseln. Dies sind unabhängige Parameter.

Ausreichende Kanäle auswählen, aber Ausgänge ignorieren. Anforderungen an RS485, Modbus, Analogausgang, Alarmrelais und lokale Anzeige sollten zusammen mit der Kanalanzahl bestätigt werden.

Welche Informationen werden benötigt, um die Anzahl der Kanäle auszuwählen?

Bevor Sie ein faseroptisches Temperatur­überwachungs­system auswählen, bereiten Sie die folgenden Informationen vor:

• Gerätetyp
• Anzahl der Geräteeinheiten
• Anzahl der Temperatur­punkte pro Einheit
• Gesamtzahl der Sonden
• Punkte, die eine gleichzeitige Überwachung erfordern
• Zukünftige Erweiterungsanforderungen
• Erforderliche Ersatzkanäle
• Faserlänge für jede Sonde
• Überwachung des Gerätestandorts
• Lokale Anzeigeanforderung
• RS485/Modbus-Anforderung
• 4–20 mA-Anforderung
• Anforderung an ein Alarmrelais
• SPS-/SCADA-Integrationsanforderung
• OEM-Integrationsanforderung