WO2018059673A1 - Energieübertragungssystem und verfahren beim betreiben eines solchen energieübertragungssystems - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power transmission ⁇ system according to the preamble of claim 1.
- the present invention further relates to a method in operating a power transmission system according to the preamble of claim 7.
- a fire or a heater could heat up the already warm cable also where they can cause additional damage, such as an insulation ⁇ weakening.
- additional damage such as an insulation ⁇ weakening.
- very different environmental conditions such as the current pressure and / or temperature situation and so on, are present in the aircraft.
- the former part of the object is achieved according to the invention with measures according to the features given in the characterizing part of claim 1 ⁇ nen characteristics.
- the interior and / or surface temperatures and / or self-heating and / or environmental parameters are processed to decision parameters with statements on the cable temperatures that the cable temperatures originate either from
- the basis of the indicated solutions is that the temperature in and / or on the surface of a respective power transmission cable is measured, that the self-heating of be ⁇ striking power transmission cable is determined that environmental are recognized world parameter to respective power transmission cable around that this information via an appropriate Processing system to a decision parameter indicating whether the energy Caused transmission cables detected temperatures from the regular power supply or caused by a fault in or on the power transmission cable or an external error of other components of the rest of the system, and that measures are carried out controlled in accordance with the program depending on the statement of Ent ⁇ divorce parameter.
- a fiber optic technique may be used to detect internal and / or surface temperatures of power transmission cables.
- separate sensors can also be used for this purpose, which are distributed over dedicated electrical transmission lines at dedicated locations.
- the sensible heat of Ener can gieübertragungsraden ⁇ for example by means of
- the power consumer 4 may be, for example, an electric drive for the electro-aircraft vehicle.
- first components 5 are provided which serve to detect interior and / or surface temperatures 5a, 5b here from a single energy transmission cable 2.
- second components 6 are provided which serve to determine self-heat 7 of the aforementioned single power transmission cable 2.
- the third component 8 which are spaced by that, here the aforementioned single power transmission cable 2, detected current environmental parameters 9 to said energy transmission cable 2 around. It can act at ⁇ play as to environmental temperatures and / or environmental pressures up here.
- fourth components 10 for processing the interior and / or surface temperatures 5a, 5b and / or self-heating 7 and / or environmental parameters 9 to decision parameters 11 are provided which make statements about the cable temperatures 5a; 5b; 7 in that the cable temperatures 5a; 5b; 7 come either from regular power lines on the relevant power transmission cable 2, errors in or on the relevant energy transmission cables 2, or originate from the outside on the here only energy ⁇ transmission cable 2 affecting effects.
- the fifth components 12 are provided for controlling the timing of blocked measures 13, the measures dependence of the statements of the decision parameters 11 are selected.
- a fiber optics technology is provided for detecting interior and / or surface temperatures 5a, 5b with respect to the above-mentioned energy transmission cable 2.
- Separate sensors distributed over the distance of the here concerned Energybergertra ⁇ supply cable 2 placed at dedicated locations are also usable at this point.
- the determination of the intrinsic heat of the here relevant energy transmission cable 2 takes place in the embodiment ⁇ shown here with the aid of current measurements and a power loss calculation, which is not described in detail.
- the measures 13 provided may, for example, include a current being reduced via a relevant power transmission cable 2 when fault detection or exceeding safety-critical temperatures, a current being reduced or switched off via a respective power transmission cable 2 while simultaneously increasing power on other power transmission cables 2, or a current via a respective power transmission cable 2 till ⁇ is on.
- An increase in power can for example also be made on redundant power transmission cables 2.
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Abstract
Es wird ein eine erhöhte Betriebssicherheit aufweisendes Energieübertragungssystem (1) mit Energieübertragungskabeln (2) und ein Verfahren beim Betreiben eines solchen Energieübertragungssystems (1) vorgeschlagen. Das Energieübertragungssystem (1) weist Komponenten (5; 6; 8) auf, mit denen bezüglich eines betreffenden Energieübertragungskabels (2) die Temperatur (5a, 5b) im und/oder an der Oberfläche des Energieübertragungskabels (2) gemessen, Eigenerwärmungen (7) ermittelt und Umweltparameter (9) um das Energieübertragungskabel (2) herum erfasst werden. Mit diesen Informationen werden durch eine Komponente (10) Aussagen über den Status des Systems machende Entscheidungsparameter (11) erzeugt, in deren Abhängigkeit durch eine Komponente (12) ablaufgesteuert vorgehaltene Maßnahmen (13) durchgeführt werden.
Description
Beschreibung
Energieübertragungssystem und Verfahren beim Betreiben eines solchen EnergieübertragungsSystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieübertragungs¬ system nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Verfahren beim Betreiben eines Energieübertragungssystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen und ganz besonders bei elektrisch betriebenen Flugzeugen werden insbesondere bei hohen Leistungen längere Streckenabschnitte mit Kabeln, so ge- nannten Energieübertragungskabeln, verlegt, die bei einer hohen Stromdichte betrieben werden, um möglichst wenig Kabel¬ masse im elektrisch betriebenen Fahrzeug beziehungsweise Flugzeug zu verbauen. Das heißt, dass diese Kabel bei einer relativ hohen Temperatur betrieben werden. Insbesondere im Flugzeug müssen alle Komponenten in sich selber geschützt werden, das heißt, bei einem Fehler darf es keine Ausbreitung des Fehlers auf andere Komponenten geben. Dies gilt insbeson¬ dere für die Energieübertragungskabel im Flugzeug, da diese Leistungskabel auch in der Nähe von Treibstoffleitungen ver- legt werden könnten.
Andere Komponenten könnten in einem Fehlerfall auch einen Einfluss auf das Kabel nehmen. So könnte ein Brand oder eine Erwärmung die ohnehin schon warmen Kabel zusätzlich erwärmen und dort zusätzlichen Schaden, zum Beispiel eine Isolations¬ schwächung, verursachen. Außerdem liegen gerade im Flugzeug sehr unterschiedliche Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel die aktuelle Druck- und/oder Temperatursituation und so weiter, vor.
In einem Flugzeug beispielsweise werden, wie in der Industrie üblich, Ströme gemessen und mit entsprechenden Sicherungssys-
temen in gegebenen Fällen der Strom begrenzt oder unterbrochen .
Da mit den immer stärker aufkommenden elektrischen Antrieben immer höhere Übertragungsleistungen gefordert werden, stellt sich auch immer stärker die Frage bezüglich der Betriebssicherheit solcher Systeme.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von einem Energieübertragungssystem der eingangs genannten Art Maßnahmen zum Gewährleisten von erhöhter Betriebssicherheit für solche Systeme anzugeben. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art Verfahrensschritte zum Gewährleisten von erhöhter Betriebssicherheit bei solchen Verfahren anzuge ben .
Der erstgenannte Teil der Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Maßnahmen gemäß den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebe¬ nen Merkmalen gelöst. Der zweitgenannte Teil der Aufgabe wir erfindungsgemäß mit Maßnahmen gemäß den im Kennzeichen des Anspruchs 7 angegebenen Verfahrensschritten gelöst.
Danach wird bezüglich eines Energieübertragungssystems die Aufgabe gelöst dadurch, dass vorgesehen sind:
- erste Komponenten zum Erfassen von Innen- und/oder Oberflä chentemperaturen von Energieübertragungskabeln,
- zweite Komponenten zum Ermitteln von Eigenwärmen von Energieübertragungskabeln,
- dritte Komponenten zum Erfassen von aktuellen Umweltparame tern um Energieübertragungskabeln herum,
- vierte Komponenten zum Verarbeiten der Innen- und/oder
Oberflächentemperaturen und/oder Eigenwärmen und/oder Umweltparameter zu Entscheidungsparametern mit Aussagen zu den Kabeltemperaturen, dass die Kabeltemperaturen herstammen entweder von
- regulären Stromführungen über Energieübertragungskabeln,
- Fehlern in oder an Energieübertragungskabeln, oder
- außen auf Energieübertragungskabeln einwirkenden Effekten,
- und fünfte Komponenten zum Ablaufsteuern vorgehaltener Maßnahmen in Abhängigkeit der Aussagen der Entscheidungs¬ parameter .
Danach wird bezüglich eines Verfahrens die Aufgabe dadurch gelöst, dass mit
- ersten Komponenten Innen- und/oder Oberflächentemperaturen von Energieübertragungskabeln erfasst werden,
- zweiten Komponenten Eigenwärmen von Energieübertragungskabeln ermittelt werden,
- dritten Komponenten aktuelle Umweltparameter um Energie- Übertragungskabeln herum erfasst werden,
- vierten Komponenten die Innen- und/oder Oberflächentemperaturen und/oder Eigenwärmen und/oder Umweltparameter verarbeitet werden zu Entscheidungsparametern mit Aussagen zu den Kabeltemperaturen, dass die Kabeltemperaturen herstam- men entweder von
- regulären Stromführungen über Energieübertragungskabeln,
- Fehlern in oder an einem Energieübertragungskabel, oder
- außen auf ein Energieübertragungskabel einwirkenden
Effekten,
- und fünften Komponenten vorgehaltene Maßnahmen in Abhängigkeit der Aussagen der Entscheidungsparameter ablaufgesteuert durchgeführt werden.
Grundlage der angegebenen Lösungen ist, dass die Temperatur im und/oder an der Oberfläche eines betreffenden Energieübertragungskabels gemessen wird, dass die Eigenerwärmung der be¬ treffenden Energieübertragungskabel ermittelt wird, dass Um- weltparameter um betreffende Energieübertragungskabel herum erfasst werden, dass diese Informationen über ein entsprechendes Steuerungssystem zu einem Entscheidungsparameter verarbeitet werden, der angibt, ob die am betreffenden Energie-
Übertragungskabel festgestellten Temperaturen aus der regulären Stromführung herstammen oder durch einen Fehler im oder am Energieübertragungskabel oder einen äußeren Fehler anderer Komponenten des Restsystems verursacht sind, und dass vorge- haltene Maßnahme in Abhängigkeit von der Aussage des Ent¬ scheidungsparameters ablaufgesteuert durchgeführt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Danach kann eine Faseroptiktechnik benutzt werden für das Erfassen von Innen- und/oder Oberflächentemperaturen von Energieübertragungskabeln. Alternativ oder gleichzeitig können hierfür auch separate Sensoren verwendet werden, die über Strecken von betreffenden Energieübertragungskabeln verteilt an dedizierten Orten platziert sind. Die Eigenwärme von Ener¬ gieübertragungskabeln kann beispielsweise mit Hilfe von
Strommessungen und Verlustleistungsberechnungen ermittelt werden. Mit Hilfe mindestens eines einzigen entfernter plat- zierten Temperatur- und/oder Drucksensors können weitere Umweltparameter erfasst und ins Kalkül gezogen werden. Schlie߬ lich können die vorgenannten Maßnahmen gerade in einem Elekt- ro-Aircraft Gefährt angewendet werden, wo die Energieübertra¬ gungskabel ganz besonders stark mit der Energieübertragung belastet sind.
Gerade in Flugzeugen ist es wichtig, dass Fehler im Kabelsys¬ tem entdeckt werden. Solche Fehler können beispielsweise ein Isolationsschaden oder ein Ableitungsproblem sein. Beim Er- kennen eines Fehlers oder auch bei einem Überschreiten einer sicherheitskritischen Temperatur kann entweder der Strom reduziert werden, der Strom reduziert oder vollständig getrennt werden bei gleichzeitiger Vergrößerung der Leistung auf einem anderen, zum Beispiel redundanten, Netzabschnitt, oder ein betreffender Kabelabschnitt vollständig getrennt werden. Der¬ art vorgenommene Maßnahmen sind vorteilhafter Weise an eine übergeordnete Stelle, gegebenenfalls zum Beispiel der Pilot, gemeldet .
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur als Basis ein Elektro-Aircraft Gefährt, das ein Energieübertragungssystem 1 aufweist, das in einer prinzipiellen Gestaltung zum Beispiel aus Energieübertragungskabel 2 besteht, das im vorliegenden Fall hier zwi¬ schen einem Energiespeicher 3 und einem Energieverbraucher 4 geschaltet ist.
Der Energieverbraucher 4 kann beispielsweise ein Elektroantrieb für das Elektro-Aircraft Gefährt sein. Gemäß der Figur 1 sind neben dem Energieübertragungssystem 1 erste Komponenten 5 vorgesehen, die zum Erfassen von Innen- und/oder Oberflächentemperaturen 5a, 5b hier von einem einzigen Energieübertragungskabel 2 dienen. Weiter sind zweite Komponenten 6 vorgesehen, die zum Ermitteln von Eigenwärmen 7 des vorgenannten einzigen Energieübertragungskabels 2 dienen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden mit dritten Komponenten 8, die von dem betreffenden, hier dem vorgenannten einzigen Energieübertragungskabel 2 beabstandet angeord¬ net sind, aktuelle Umweltparameter 9 um das besagte Energie- Übertragungskabel 2 herum erfasst. Es kann sich hierbei bei¬ spielsweise um Umwelttemperaturen und/oder Umweltdrücke handeln. Ferner sind vierte Komponenten 10 zum Verarbeiten der Innen- und/oder Oberflächentemperaturen 5a, 5b und/oder Eigenwärmen 7 und/oder Umweltparameter 9 zu Entscheidungspara- metern 11 vorgesehen, die Aussagen machen zu den Kabeltemperaturen 5a; 5b; 7 dahingehend, dass die Kabeltemperaturen 5a; 5b; 7 herstammen entweder von regulären Stromführungen über das betreffende Energieübertragungskabel 2, Fehlern in oder an dem betreffenden Energieübertragungskabeln 2, oder her- stammen von außen auf das hier betreffende einzige Energie¬ übertragungskabel 2 einwirkenden Effekten. Schließlich sind fünfte Komponenten 12 zum Ablaufsteuern vorgehaltener Maßnahmen 13 vorgesehen, wobei die vorgehaltenen Maßnahmen in Ab-
hängigkeit der Aussagen der Entscheidungsparameter 11 ausgewählt sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der Figur ist eine Faseroptiktechnik vorgesehen für das Erfassen von Innen- und/oder Oberflächentemperaturen 5a, 5b bezüglich des oben schon besagten Energieübertragungskabel 2. Separate Sensoren, die über die Strecke des hier betreffenden Energieübertra¬ gungskabels 2 verteilt an dedizierten Orten platziert sind, sind ebenfalls an dieser Stelle verwendbar.
Die Ermittlung der Eigenwärme des hier betreffenden Energieübertragungskabels 2 erfolgt im hier gezeigten Ausführungs¬ beispiel mit Hilfe von Strommessungen und einer Verlustleis- tungsberechnung, die nicht im Detail beschrieben ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Gewährleisten von erhöhter Betriebssicherheit bei Energieübertragungssystemen 1 mit Energieübertragungskabeln 2 werden mit Hilfe von ersten Komponenten 5 Innen- und/oder Oberflächentemperaturen 5a, 5b von Energieübertragungskabeln 2 erfasst. Weiter werden mit zweiten Komponenten 6 Eigenwärmen 7 von Energieübertragungskabeln 2 ermittelt. Mit dritten Komponenten 8 werden aktuelle Umweltparameter 9 um Energieübertragungskabel 2 herum er- fasst. Mit vierten Komponenten 10 werden die Innen- und/oder Oberflächentemperaturen 5a, 5b und/oder Eigenwärmen 7
und/oder Umweltparameter 9 verarbeitet zu Entscheidungspara¬ metern 11 mit Aussagen zu den Kabeltemperaturen 5a; 5b; 7. Die Aussagen beziehen sich beispielsweise darauf, dass die Kabeltemperaturen 5a; 5b; 7 von regulären Stromführungen über beobachtete Energieübertragungskabeln 2 herrühren, dass sie von Fehlern in oder an einem Energieübertragungskabel 2 herrühren, oder dass sie von außen auf ein Energieübertragungs¬ kabel 2 einwirkenden Effekten herrühren. In Folge solcher Aussagen werden dann mit Hilfe von fünften Komponenten 12 vorgehaltene Maßnahmen 13 ablaufgesteuert durchgeführt.
Die vorgehaltenen Maßnahmen 13 können beispielsweise umfassen, dass bei einer Fehlererkennung oder einem Überschreiten sicherheitskritischer Temperaturen ein Strom über ein betreffendes Energieübertragungskabel 2 reduziert wird, ein Strom über ein betreffendes Energieübertragungskabel 2 reduziert oder abgeschaltet wird, bei gleichzeitiger Vergrößerung von Leistung auf anderen Energieübertragungskabeln 2, oder ein Strom über ein betreffendes Energieübertragungskabel 2 abge¬ schaltet wird.
Eine Vergrößerung von Leistung kann beispielsweise auch auf redundanten Energieübertragungskabeln 2 vorgenommen werden.
Im in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Elektro-Aircraft Gefährt rea¬ lisiert .
Dabei werden vorgenommene Maßnahmen und/oder durch vorgenommene Maßnahmen bewirkte Effekte an eine übergeordnete Stelle, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Pilot sein kann, gemeldet.
Claims
1. Energieübertragungssystem (1) mit Mitteln zum Gewährleisten von Betriebssicherheit, aufweisend Energieübertra- gungskabel (2), dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen sind:
- erste Komponenten (5) zum Erfassen von Innen- und/oder
Oberflächentemperaturen (5a, 5b) von Energieübertragungska¬ beln (2),
- zweite Komponenten (6) zum Ermitteln von Eigenwärmen (7) von Energieübertragungskabeln (2),
- dritte Komponenten (8) zum Erfassen von aktuellen Umweltparametern (9) um Energieübertragungskabeln (2) herum,
- vierte Komponenten (10) zum Verarbeiten der Innen- und/oder Oberflächentemperaturen (5a, 5b) und/oder Eigenwärmen (7) und/oder Umweltparameter (9) zu Entscheidungsparametern
(11) mit Aussagen zu den Kabeltemperaturen (5a; 5b; 7), dass die Kabeltemperaturen (5a; 5b; 7) herstammen entweder von
- regulären Stromführungen über Energieübertragungska- beln (2),
- Fehlern in oder an Energieübertragungskabeln (2), oder
- außen auf Energieübertragungskabeln (2) einwirkenden Effekten,
- und fünfte Komponenten (12) zum Ablaufsteuern vorgehaltener Maßnahmen (13) in Abhängigkeit der Aussagen der Entscheidungsparameter (11).
2. Energieübertragungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faseroptiktechnik vorgesehen ist für das Erfassen von Innen- und/oder Oberflächentemperaturen (5a, 5b) von Energieübertragungskabeln (2).
3. Energieübertragungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass separate Sensoren, die über Strecken von Energieübertragungskabeln (2) verteilt an dedi zierten Orten platziert sind, vorgesehen sind für das Erfas
sen von Innen- und/oder Oberflächentemperaturen (5a, 5b) von Energieübertragungskabeln (2).
4. Energieübertragungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Komponenten (6) zum Ermitteln von Eigenwärmen (7) von Energieübertragungskabeln (2) vorgesehen sind, die das Ermitteln der Eigenwärmen (7) mit Hilfe von Strommessungen und Verlustleistungsberechnungen bewerkstelligen.
5. Energieübertragungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dritte Komponenten (8) zum Erfassen von aktuellen Umweltparametern (9) um Energieübertragungskabeln (2) herum vorgesehen sind, die von Ener- gieübertragungskabeln (2) beabstandet und als Temperatur- und/oder Drucksensoren ausgebildet sind und unterschiedliche Umweltdrücke und/oder Umwelttemperaturen erfassen.
6. Energieübertragungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Realisierung in einem Elekt- ro-Aircraft Gefährt.
7. Verfahren zum Gewährleisten von Betriebssicherheit bei Energieübertragungssystemen (1) mit Energieübertragungskabeln (2), dadurch gekennzeichnet, dass mit
- ersten Komponenten (5) Innen- und/oder Oberflächentemperaturen (5a, 5b) von Energieübertragungskabeln (2) erfasst werden,
- zweiten Komponenten (6) Eigenwärmen (7) von Energieübertra- gungskabeln (2) ermittelt werden,
- dritten Komponenten (8) aktuelle Umweltparameter (9) um
Energieübertragungskabeln (2) herum erfasst werden,
- vierten Komponenten (10) die Innen- und/oder Oberflächentemperaturen (5a, 5b) und/oder Eigenwärmen (7) und/oder Um- weltparameter (9) verarbeitet werden zu Entscheidungspara¬ metern (11) mit Aussagen zu den Kabeltemperaturen (5a; 5b; 7), dass die Kabeltemperaturen (5a; 5b; 7) herstammen entweder von
- regulären Stromführungen über Energieübertragungskabeln (2),
- Fehlern in oder an einem Energieübertragungskabel
(2 ) , oder
- außen auf ein Energieübertragungskabel (2) einwirken¬ den Effekten,
- und fünften Komponenten (12) vorgehaltene Maßnahmen (13) in Abhängigkeit der Aussagen der Entscheidungsparameter (11) ablaufgesteuert durchgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Fehlererkennung oder einem Überschreiten sicherheitskritischer Temperaturen gemäß vorgehaltener Maßnahmen (13)
- ein Strom über ein betreffendes Energieübertragungskabel (2) reduziert wird,
- ein Strom über ein betreffendes Energieübertragungskabel (2) reduziert oder abgeschaltet wird, bei gleichzeitiger Ver¬ größerung von Leistung auf anderen Energieübertragungskabeln (2),
- ein Strom über ein betreffendes Energieübertragungskabel (2) abgeschaltet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich- net, dass eine Vergrößerung von Leistung auf anderen redundanten Energieübertragungskabeln (2) vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Elektro-Aircraft Gefährt durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vorgenommene Maßnahmen und/oder durch vorgenommene Maßnahmen bewirkte Effekte an eine übergeordnete Stelle gemeldet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vorgenommene Maßnahmen und/oder durch vorgenommene Ma߬ nahmen bewirkte Effekte an einen Piloten gemeldet werden.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2016
- 2016-09-28 WO PCT/EP2016/073074 patent/WO2018059673A1/de not_active Ceased
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