Forschungsbereich | Smart Diagnostik und Online Monitoring
➤ Elektrische Netze und Smart Grids
➤ Maschinendiagnose und Großgeräte
➤ Drahtlose Sensornetzwerke (WSN)
➤ Academic and Scientific Exchange
Kompetenzfeld | Elektrische Netze und Smart Grids
Für das Gelingen der Energiewende sind Elektroenergienetze von großer Bedeutung, da sie eine universell einsetzbare Energieform transportieren können. Neben der Steigerung der Übertragungsfähigkeit stellt auch die Beibehaltung bzw. Verbesserung der Zuverlässigkeit nach dem NOVA-Prinzip (Netz-Optimierung vor Verstärkung vor Ausbau) einen wesentlichen Aspekt der Entwicklungen dar. In diesem Zusammenhang werden unter anderem Themen zu Oberschwingungsanteilen, Erdungsanlagen, Diagnosewerkzeugen für Netzzustände, Monitoring Systeme für eine vorausschauende Wartung und Detektion des Freileitungsdurchhangs bearbeitet.
Kompetenzfeld | Maschinendiagnose und Großgeräte
Rotierende Maschinen sind in einer Vielzahl von Anwendungen zu finden. Trotz ihrer variablen Ausführungen haben sie eins gemeinsam: sie verschleißen mit der Zeit. Vor dem Hintergrund ökologischer und ökonomischer Gesichtspunkte hat die technische Diagnostik das Ziel, individuelle zustandsabhängige Wartungsstrategien zu entwickeln. Eine große Herausforderung stellen dabei Getriebe- und Lager-Analysen dar, da die benötigten Vibrationssensoren möglichst in das Innere eingebracht und die Messwerte kabellos nach Außen übertragen werden müssen. Der Kompromiss zwischen Abtastrate und Energiebedarf ist nur eines von vielen spannenden Forschungsthemen.
Kompetenzfeld | Drahtlose Sensornetzwerke (WSN)
Eine kontinuierliche Funkverbindung ist für den Aufbau autonomer, eingebetteter und verteilter Sensornetze unersetzlich. Allerdings benötigen selbst modernste Funkmodule häufig eine Leistung von über 10 mW, weshalb bei batteriebetriebenen Systemen die Empfangsintervalle deutlich eingeschränkt und erhöhte Latenz- und Reaktionszeiten in Kauf genommen werden. Der Ansatz des WakeUp-Receivers ist es hingegen, eine kontinuierliche Empfangsbereitschaft des Sensorknoten bei einem durchschnittlichen Energiebedarf von 10 µW zu gewährleisten. Hierfür werden verschiedenste Schaltungsvarianten innerhalb der Forschungsgruppe analysiert, aufgebaut und getestet.
Kompetenzfeld | Academic and Scientific Exchange
Zur Überwindung des anhaltenden Fachkräftemangels und zur konsequenten Begegnung globaler Herausforderungen im Energiesektor ist eine fachübergreifende internationale Vernetzung unabdingbar. Nachhaltige kooperative Forschungsprojekte mit universitären Partnern aus europäischen Nachbarländern und aus Afrika sowie der Industrie sind daher schon seit 2013 fester Bestandteil der Professur. Die Erkenntnisse daraus werden dabei zielführend zur Aus- und Weiterbildung von Fachkräften unterschiedlicher Karrierestufen genutzt. Etablierte Maßnahmen in diesem Zusammenhang umfassen unter anderem die direkte Einbeziehung von Studierenden und Promovierenden aus Tunesien in die Forschung, Werkspraktika und Train-the-Trainer-Veranstaltungen für Jungprofessoren aus Sambia sowie die kontinuierliche Anbahnung weiterer Kooperationen z.B. mit Ägypten und den Philippinen.
Prof. Dr.-Ing. Faouzi Derbel
Professur Smart Diagnostik und Online Monitoring
Institut
EET | Institut für Elektrische Energietechnik
Telefon: +49 (0)341 3076 1148
E-Mail: faouzi(dot)derbel(at)htwk-leipzig.de
Team
Dipl.-Ing. Mohamed Aymen Abdelhedi (Promovend) | Dipl.-Ing. Khalil Baazaoui | Dr.-Ing. Kai Bartholomäus | B.Eng. Christian Johannes Bommersheim | M.Sc. Johannes Braun | Dipl.-Ing. Achref El Abed (Promovend) | M.Sc. Majdi Frikha (Promovend) | M.Sc. Robert Fromm | M.Sc. Martin Glaß | Dipl.-Ing. Paul Kollascheck | Dipl.-Ing. Sarah Ouerghemmi | M.Sc. Rihab Souisi (Promovendin) | M.Sc. Florian Strakosch | M.Sc. Robert Thiel | M.A. Maike Vorwald |M.Sc. Maximilian Weber | M.Sc. Fabian Wießner
Projekte
Elektrische Netze und Smart Grids
OMOT
Online-Monitoring von Muffen und Isolation an HGÜ-Kabeln zur Ortung von Teilentladungen
Das Ziel des Forschungsprojektes OMOT besteht darin, ein Monitoringsystem zur Isolationsüberwachung der DC-Kabelanlagen, insbesondere der Kabelmuffen, aufzubauen. Dazu werden im Vorhaben nichtinvasive, nachrüstbare Teilentladungs-Sensoren entwickelt, welche entlang des Kabels an den Muffen angebracht werden können.
Förderung: SMWK/SAB
Projektlaufzeit: 09/2024 - 08/2027
MENKI
Messverfahren für Erdschlussströme in 110-kV-Netzen mittels komplexer Impedanznetzwerke
Um in 110-kV-Netzen die benötigten Messdaten zu gewinnen, ohne das Risiko eines Doppelerdschlusses einzugehen, wird im Projekt MENKI ein Verfahren entwickelt, bei dem ein erdschlussähnlicher Zustand über die in den Umspannwerken vorhandenen Spannungswandler und eine daran angeschlossene Messschaltung hergestellt wird. Dadurch soll es möglich werden, dass die eingesetzte Messtechnik deutlich leichter transportiert werden kann.
Förderung: BMWK
Projektlaufzeit: 10/2021 - 09/2024
S U S I C
Smart Utilities and Sustainable Infrastructure Change
Digitalisierungsprojekt: Das Gesamtvorhaben gliedert sich in die Teilvorhaben der Universität Leipzig und der HTWK Leipzig. Das Teilprojekt der Universität Leipzig befasst sich vorwiegend mit der ökonomischen Modellierung des Gesamtsystems während das Vorhaben der HTWK Leipzig sich insbesondere der Micro-Grid-Modellierung ausgewählter prototypischer Systemvarianten widmet und als Schnittstelle zum Teilprojekt der Universität Leipzig reale Datenpunkte der Sektorenkopplung liefert. Im Ergebnis dieser Kopplung können konkrete Lösungsstrategien kommunaler Energieversorgungssysteme und Handlungsempfehlungen für deren Betrieb geliefert werden.
Förderung: SMWK/SAB
Projektpartner: Universität Leipzig↗
Projektlaufzeit: 06/2019 - 12/2021
Z A P D O S
Zuverlässige, autarke und praktikable Durchhangsermittlung auf Grundlage optischer Systeme
Im Vorhaben soll eine Messeinrichtung entwickelt werden, welche den Durchhang der Leitungen direkt und präzise bestimmen kann, ohne dass sie am Freileitungsseil befestigt werden muss.
Förderung: SMWA/EFRE
Projektlaufzeit: 09/2019 - 02/2022
EMBSeil
Untersuchung elektromagnetischer Beeinflussung während des Seilzugs beim Freileitungsbau
Basierend auf den Ergebnissen vorangegangener Forschungsprojekte hat sich gezeigt, dass es beim Freileitungsbau mit benachbarten, sich in Betrieb befindenden Leitersystemen, zu erheblichen Strömen und Berührungsspannungen kommen kann. Die dabei auftretenden Gefährdungen für das Montagepersonal und die eingesetzten Geräte sowie mögliche Abhilfemaßnahmen sind der Fokus dieses Projekts.
Förderung: BG ETEM
Projektlaufzeit: seit 2017
FERD
Frequenzselektiver Erdschluss
Die hohe Versorgungszuverlässigkeit der deutschen Verteilnetze wird maßgeblich durch Ihre Fähigkeit bestimmt gegenüber einem der häufigsten Netzfehler, dem Erdschluss, eine hohe Fehlertoleranz aufzuweisen. Um das Risiko von Netzabschaltungen zu vermeiden, wurde in enger Zusammenarbeit mit der MITNETZ Strom GmbH der frequenzselektive Erdschluss entwickelt.
Förderung: BMWi
Projektpartner: MITNETZ Strom GmbH
Projektlaufzeit: 06/2014 - 11/2016
KoppBF
Kopplungen und Beeinflussung an Freileitungsanlagen
Durch die höhere Auslastung von Hochspannungsfreileitungen kommt es häufig zur elektromagnetischen Beeinflussung Dritter. Im Rahmen dieses Projektes werden Berechnungen von speziellen Anordnungen bei Beeinflussung von Hochspannungsfreileitungen durchgeführt. Mittels entwickelter Berechnungswerkzeuge können spezielle Beeinflussungsanordnungen berechnet werden.
Förderung: BMWI
Projektlaufzeit: seit 2014
Maschinendiagnose und Großgeräte
IntelliSeal
Entwicklung einer dichtungsintegrierten Sensorik zur Zustandsüberwachung von PTFE-Wellendichtung in Hochtemperaturanwendungen
Ziel des Projekts IntelliSeal ist die Entwicklung eines neuen, dichtungsintegrierten Sensorsystems für PTFE-Wellendichtung zur Zustandsüberwachung in hochbelasteten Anwendungsszenarien.
Förderung: BMWK/AiF
Projekt-/Kooperationspartner: tech-solute GmbH; GFD - Gesellschaft für Dichtungstechnik mbH; Forschungs- und Transferzentrum Leipzig e.V. (Prof. Ingo Reinhold)
Projektlaufzeit: 05/2024 - 12/2026
SchubZi
Entwicklung eines neuartigen sensorbasierten Überwachungssystems an dynamischen Bauteilen von Schubbodenzentrifugen für eine frühzeitige und exakte Detektion von Verschleißmechanismen
Ziel ist die Entwicklung eines innovativen und neuartigen sensorbasierten Überwachungssystems in dynamischen Bauteilen (insb. Lager und Wellen) von Schubbodenzentrifugen.
Förderung: BMWK/AiF
Projektpartner: IDS Innomic Schwingungsmesstechnik GmbH; Lanner Anlagenbau GmbH
Projektlaufzeit: 04/2024 - 03/2026
GEOROK
Geometriegetriebene Optimierung der Energieversorgung rotierender Sensorknoten
Das Projekt GEOROK befasst sich mit der Integration eines induktiven drahtlosen Energieübertragungssystems in ein Sensornetzwerk zur vorausschauenden Wartung von Großgetrieben.
Förderung: SMWA/SAB
Projektlaufzeit: 11/2023 - 04/2025
RELAXO
Restlebensdauerprognose komplex verteilter Anlagenobjekte - Anwendung von Methoden der KI zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Bahnbetriebs
Das Projekt Relaxo befasst sich mit der vorausschauenden Wartung von Funktionselementen der Schieneninfrastruktur durch Restlebensdauerprognose. Für die erfolgreiche Umsetzung einer Verkehrswende ist es unerlässlich, dass diese möglichst fehlerfrei genutzt werden kann. Besonderer Fokus liegt dabei auf Komponenten, die als mechanisch bewegliche Komponenten besonders störanfällig sind.
Förderung: BMBF/VDI
Projektlaufzeit: 02/2023 - 07/2025
C O D I C E S
COndition DIagnostiC of Earthing Systems
Integrierte Zustandsdiagnostik an verteilten Erdungsanlagen: Ziel ist es, ein elektrisches aktives Messverfahren zu entwickeln, welches es erlaubt den Korrosionsfortschritt und damit den Zustand des Erders zu beurteilen. Aufbauend auf dem Messverfahren soll ein Messsystem entwickelt werden, welches die Datenvorverarbeitung und -weiterleitung übernimmt. Für die generische Nutzung des neuen Lösungsansatzes wird ein spezielles IoT- Device (Industrie 4.0 Komponente) entwickelt und prototypisch erprobt.
Förderung: BMBF
Projektlaufzeit: 11/2019 - 04/2022
MIBRAG
Multiple integrated bearing vibration sensors on RF-basis for automated gearbox diagnostics
Die Mitteldeutsche Braunkohlengesellschaft mbH (MIBRAG) betreibt im Süden Leipzigs mehrere Tagebaue mit unterschiedlichen Schaufelradbaggern. Angetrieben werden diese Stahlkolosse von leistungsstarken Motoren, die ihre Kraft mittels mehrstufiger Getriebe übersetzen. Für die Diagnostik und optimale Wartung der Wälzlager der Planetenstufe werden in Kooperation MIBRAG-Module entwickelt.
Projektpartner: MIBRAG
Projektlaufzeit: seit 2016
Drahtlose Sensornetzwerke (WSN)
PIMB
Personenindividuelle Indoorlokalisierung mittels Wake-Up und Bewegungsvektoren
Ziel des Projekts PIMB ist es, ein Tracking- und Informationssystem, ein sog. Wireless Sensor Network (WSN) im 2,4 GHz-Frequenzband zu entwickeln, dass in der Lage ist energieautark über 6 Monate ein kontinuierliches oder on-demand Tracking von Personen und Assets auch ohne Sichtverbindung im Innen- und Außenbereich zu ermöglichen.
Förderung: SMWK/SAB
Projektlaufzeit: 07/2023 - 12/2024
FUBE
Leichtgewichtige Funksensoren für die weltraumgestütze Tierbeobachtung
In der Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen von Professor Krondorf und Professor Derbel soll ein energieeffizientes satellitenbasiertes Lokalisierungssystem entstehen, welches mit leichtgewichtigen Sensoren u.a. Tierbeobachtungen ermöglicht.
Förderung: BMBF/VDI
Projektlaufzeit: 09/2022 - 08/2026
DLS-500
Entwicklung eines verteilten Lokalisierungsservice (Distributed Localization Service) auf Basis der Funk- und Inertialdaten mobiler Asset und Personen in IP500-Netzwerken
In vielen Unternehmensbereichen kommen zur Erfassung von Umgebungsdaten sogenannte Wireless Sensor Networks (WSNs) zum Einsatz, u.a. zur Steuerung von Licht-Systemen, Türkontakten oder für automatisierter Zutrittskontroll-Lösungen. Projektziel ist es, die Positionen aller relevanten Personen und mobilen Assets (wie z. B. mobile Geräte oder Werkzeuge) kontinuierlich zu erfassen und über das WSN dem Gebäude-, Logistik,- oder Sicherheitsmanagement zur Verfügung zu stellen.
Förderung: BMWi
Projektlaufzeit: 06/2022 - 05/2023
iFacts
Intelligente funktionale und dezentrale Anlagenüberwachung für eine effiziente Prozessautomatisierung
„Intelligente Fakten“ (iFacts) bezeichnen integrierte Prozessinformationen, die auf intelligente Weise Sensordaten ergänzen und erweitern. Sie besitzen einen niedrigen Stromverbrauch und sind insbesondere auf dem unteren Level der Prozesssteuerungshierarchie relevant und können u.a. zur Überwachung und Diagnose von Werksprozessen herangezogen werden.
Förderung: BMBF
Projektlaufzeit: 05/2016 - 04/2019
DemoS TP1
Sensorbasiertes Management- und Überwachungssystem
Es wird ein nutzerfreundliches sensorbasiertes Monitoring- und Managementsystem zur Erhaltung der Bausubstanz entwickelt. Dabei wird auf die Anforderungen, die das Nutzungsverhalten während des demografischen Wandels stellt, dynamisch eingegangen. Einen wichtigen Teil des Systems wird die Sensorik von TP2 stellen und so neue Möglichkeiten des Monitorings bieten. Somit kann das Raum- und Gebäudeklima sowie deren Einfluss auf die Bausubstanz überwacht werden.
Förderung: Europäischer Sozialfond (ESF)
Projektlaufzeit: 10/2016 - 07/2019
AiS
Autarke Intelligente Sensornetze in der Produktion
Die Forschergruppe AiS will mit dem Projekt Energieautonome Sensorik für ein breites Anwendungsfeld in Fabriken und Anlagen verfügbar machen. Informationen über Prozesse und Abläufe, Zustand von Maschinen, Nachschub, Tranportwege und ähnliche Aspekte ermöglichen eine effizientere Planung und schnellere Reaktion auf unvorhergesehene Zustände in der Produktion. Damit lassen sich wichtige Ressourcen einsparen. Die Einsparungen an Material und Energie erhöhen zudem die Konkurrenzfähigkeit und ermöglichen eine nachhaltige Produktion.
Förderung: Europäischer Sozialfond (ESF)
Projektlaufzeit: 2013 - 2014
WakeUp-Receiver
Eine kontinuierliche Funkverbindung ist für den Aufbau autonomer, eingebetteter und verteilter Sensornetze unersetzlich. Im Projekt soll eine spezielle Empfangsschaltung entwickelt werden, die es ermöglicht, eine kontinuierliche Empfangsbereitschaft des Sensorknoten zu gewährleisten.
Projektlaufzeit: seit 2013
Academic and Scientific Exchange
SUP’COM 2024
Ta’Ziz Kurzmaßnahme zum akademischen Austausch im MENA Raum (Middle East and North Africa)
Ziel des Kooperationsprojektes ist es, die praktischen Aspekte und Anwendungsgebiete für die künftigen Absolventinnen und Absolventen zu öffnen, sodass die Ausbildung nachhaltig verbessert und die Lehre optimiert wird.
Förderung: BMZ/DAAD
Projektlaufzeit: 03/2024 - 12/2024
ENETCOM 2024
Ta’Ziz Kurzmaßnahme zum akademischen Austausch im MENA Raum (Middle East and North Africa)
Für künftige Absolventinnen und Absolventen dienen Aktivitäten wie eine Summer School in Leipzig und die Integration der Projektdurchführungen verschiedener Aspekte des übergeordneten Themas „Smart Grids“ zur Verfeinerung der praktischen Erfahrungen.
Förderung: BMBF/DAAD
Projektlaufzeit: 03/2024 - 12/2024
INSPIRE
Initiating New Structures for Practice-orientated lectures combining Industrial needs and Research results by knowledge transfer and experience Exchange
In diesem Projekt sind zwei Fact-Finding Missions erfolgt, sodas eine Delegation der HTWK nach Kitwe, Sambia reisen konnte, um einige Zeit später die Delegation des CBU Africa Centre of Excellence for Sustainable Mining in Leipzig zu begrüßen.
Förderung: BMZ/DAAD
Projektlaufzeit: 07/2023 - 12/2023
CONCENTRATE
CONtact and career CEnter for iNTernational Research projects, Active knowledge Transfer and Enhanced education
Das Ziel des Projektes ist die Intensivierung der Zusammenarbeit mit der tunesischen Partnerhochschule ENETCOM. Zu diesem Zweck wird ein gemeinsames Contact and Career Center (CCC) an der ENETCOM aufgebaut.
Förderung: BMZ/DAAD
Projektlaufzeit: 01/2023 - 12/2026
SmartHeads
Symbiosis methods for Automotive and Digitalization Sectors in Tunisia between higher education and industry for advanced labour market-orientation of graduates
Ziel des Kooperationsprojektes ist es, Maßnahmen zum Aufbau und zur Intensivierung des industriellen Einflusses auf die Hochschulstruktur in Tunesien durch Kooperationen und Wissenstransfer zu untersuchen, zu initiieren und zu realisieren.
Förderung: BMZ/DAAD
Projektlaufzeit: 09/2020 - 12/2023