Autonomes Sensornetzwerk zur Zustandsüberwachung von Freileitungen

Die Überwachung von Hochspannungsleitungen ist eine Voraussetzung, um deren Kapazitätsauslastung zu optimieren und die Sicherheit der Freileitungen zu gewährleisten. Ein Netzwerk von autarken Sensorknoten, die im Projekt ASTROSE entwickelt wurden, ermöglicht ein dezentrales Monitoring von Hochspannungsstromnetzen (für 110 kV, 220 kV und 380 kV). Die Sensorknoten messen die Neigung der Leiterseile, deren Bewegung infolge von Wind, Temperatur und aktuellen Stromfluss, welche als Schlüsselparameter maßgeblich den maximalen Durchsatz einer Trasse bestimmen. 

Die Sensorknoten werden im Abstand von 500 Meter an die Freileitungen angebracht. Ein ultra-low-power Mikrokontroller erfasst die von den Sensoren gemessenen Daten und regelt die Funkübertragung im 2,4 GHz ISM Band. Die Daten werden viertelstündlich drahtlos entlang der Freileitung bis zu einer Basisstation im Umspannwerk übermittelt. Dort werden sie in die Leittechnik eingespeist. Jeder Sensorknoten kann geografisch lokalisiert und mittels einer eigenen ID identifiziert werden. Das Gehäuse der Sensorknoten ist aus PUR (Polyurethan) hergestellt. Es enthält die  Elektronik, die Sensoren sowie zwei Antennen und Antennenfilter. Die elektrische Leistung zur Versorgung der Komponenten wird dem elektrischen Streufeld der Freileitung entnommen. Mit einem kapazitiven MEMS-Neigungssensor werden sowohl der Durchhang der Freileitung als auch deren Schwingungen infolge von Wind gemessen. Auf Grund der relativ hohen Feldstärke durch die 50-Hz-Energieübertragung werden Schlitzantennen eingesetzt. Zusätzlich verhindern Antennenfilter den Einfluss von Störsignalen.