"Blackouts" wie im Sommer 2003, als in den USA und Kanada, aber auch in Italien, Schweden, Dänemark und London Millionen Menschen plötzlich im Dunkeln standen und in U-Bahnen festsaßen, haben gezeigt: Die Hochspannungsnetze müssen noch zuverlässiger und effizienter überwacht werden.
Die Stromübertragung und -verteilung erfolgt über Hochspannungsunterstationen. Dabei muss der Strom rund um die Uhr kontinuierlich gemessen werden. Konventionell geschieht das mit Messwandlern. Deren Lebensdauer beträgt typischerweise 30 bis 40 Jahre. Gerade im liberalisierten Strommarkt, in dem (auch ungeplante) Energieflüsse grenzüberschreitend an zahllosen Schnittstellen zwischen den Marktteilnehmern zu messen sind, werden jedoch zukünftig noch genauere und zuverlässigere Strommessungen erforderlich - in der Energieverrechnung, der Kontrolle und zum Schutz von Hochspannungsanlagen. Dabei wird in Zukunft digitale Sekundärelektronik eine immer wichtigere Rolle spielen.
Der faseroptische Stromsensor aus dem ABB-Forschungszentrum wird diesen Anforderungen gerecht. Die Strommessung erfolgt berührungslos: Der Sensor nutzt den Faraday-Effekt, also den Einfluss des Magnetfeldes auf die Lichtgeschwindigkeit in einer optischen Glasfaser. Um den Strom zu messen, werden Lichtwellen in eine optische Glasfaser eingekoppelt. Die Faser umschliesst den Stromleiter mit einer oder mehreren Windungen. Im Magnetfeld des Stromes laufen die Wellen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und benötigen deshalb unterschiedliche lange Zeiten, um die Faser zu durchlaufen. Der Laufzeitunterschied wird umso größer, je höher der Strom ist und je mehr Faserwindungen um den Leiter gelegt sind. Gemessen wird der Wegunterschied zwischen den Wellen nach Durchlaufen der Faser. Er beträgt Bruchteile der Wellenlänge des Lichts (820 Nanometer) und kann mit sehr hoher Präzision ermittelt werden.
Schematischer Aufbau des faseroptischen Stromsensors
