VOLTAIR Spezialsensorik und automatische Analyseverfahren zum Aufspüren unsichtbarer Stromnetzdefekte aus der Luft

VOLTAIR: „Das Unsichtbare sichtbar machen“
Um die Ausfallssicherheit von Stromnetzen zu gewährleisten, werden deren Infrastrukturkomponenten wie z.B. Freileitungen in regelmäßigen Abständen inspiziert. Diese periodischen Begehungen und Befliegungen durch geschultes Personal sind mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden (eine Hubschrauberinspektion kostet z.B. rund 400€/km). Daher etablieren sich zunehmend UAV (Unmanned Aerial Vehicles, „Drohnen“) als Werkzeug in der Inspektion sicherheitsrelevanter Netzinfrastruktur. Durch Befliegungen können zwar mehr Defekte als mit bloßem Auge erkannt werden, aber die Steuerung der Fluggeräte erfolgt auf Sicht und ist damit nur für kleinere Distanzen geeignet. Mit speziellen Ultraviolett-Kameras auf den UAV können zwar einige Defekte wie z.B. Koronaeffekte erkannt werden, jedoch fehlt es bisher an der automatischen Bewertung und damit Datenreduktion der anfallenden Daten, der Georeferenzierung, und der Integration in die Betriebsprozesse von Netzbetreibern.

Das Forschungsprojekt VOLTAIR adressiert die Inspektion von Freileitungen, Transformatoren, Schaltanlagen, Umspannwerke und zudem die beiden Spannungsebenen Hoch- und Mittelspannung. Die Hebelwirkung von VOLTAIR wird im Zusammenspiel von Fluggerät (UAV), speziell abgestimmter Sensorik und vor allem den dahinterliegenden automatischen Auswerte- und Analyseverfahren gesehen. So sollen aus der Vielfalt der aufgenommenen Daten inspektionsrelevante Zustände effektiv automatisch detektiert und bewertet werden, die dem menschlichen Auge bisher verborgen geblieben sind. Durch automatische Bewertung und Datenreduktion wird eine nahtlose Integration in bestehende Asset-Managementsysteme, rasche Entscheidungswege und lückenlose Dokumentation, d.h. eine optimale Prozess- und Systemintegration ermöglicht.

Innovativ ist die Erstellung eines allgemeinen Prüfkriterienkatalogs auf Basis von szenario-orientierten Laborexperimenten, in denen die an der Infrastruktur auftretenden Phänomene zunächst gesammelt und gruppiert werden. So ist zu erwarten, dass sich zahlreiche betriebsrelevante Zustände auf vergleichsweise wenige hochspannungstechnische Phänomene in UV und IR reduzieren lassen. Dies erlaubt einerseits die optimale Abstimmung der bildgebenden Sensorik, die schließlich in einem UAV-getragenen Messsystem gipfelt. Andererseits erweitert es den potentiellen Detektionsumfang verglichen mit einer unmittelbaren Adressierung spezifischer Einzelzustände. Erst in einem zweiten methodisch klar abgegrenzten Schritt wird schließlich die Detektion auch klassifiziert, also automatisch einer Fehlerursache zugeordnet.

Die hochgenaue Verortung von Einzeldetektionen im 3D-Raum ist in Anbetracht der mobilen Aufnahmeplattform und im Sinne der intermodalen Datenassoziation ebenfalls Teil der Forschung von VOLTAIR.
Das Forschungsprojekt wird keinen einzelnen Netzbetreiber involvieren, sondern in der Phase der Anforderungsdefinition und -analyse möglichst alle österreichischen EVU (über die Nationale Technologieplattform Smart Grids Austria) einbinden. Drei Letter of Support von EVU liegen vor, um die späteren Befliegungen im Feldversuch zur Validierung der Technologien und der Breitenanwendbarkeit der Projektergebnisse aus VOLTAIR sicherzustellen.