Elektrizität ist eine der entscheidendsten Entdeckungen der Menschheitsgeschichte. Sie bietet Komfort, Luxus, ermutigt zu Erfindungen und hat eine enorme Bedeutung für unser tägliches Leben. Die Entwicklung ihrer Transport- und Erzeugungssysteme kann jedoch nicht mit ihrem steigenden Bedarf Schritt halten. In einigen Regionen der Welt sind wir bereits an kritischen Punkten angelangt, wo das Ungleichgewicht zwischen Angebot, Nachfrage und Verteilung immense direkte und Kollateralschäden verursacht. Die von diesen Problemen betroffenen Gebiete werden scheinbar immer größer. Diese Infrastrukturen können den künftigen Anforderungen nicht standhalten, zumal die Integration erneuerbarer Energien und der wachsende Handel mit diesen verschiedenen Energieträgern ausgeweitet werden.
Der wichtigste Ermöglicher all dieser Möglichkeiten sind Transformatoren, die sich an allen Zweigen der Stromleitung befinden. Die Mehrzahl aller eingesetzten Transformatoren befindet sich jedoch bereits am Ende ihres Lebenszyklus oder steht kurz davor. Das bedeutet, dass die Ziele und Visionen für den Ausbau unseres elektrischen Systems weder jetzt noch in Zukunft erreicht werden können, wenn keine wesentlichen Änderungen daran vorgenommen werden. Die meisten Transformatoren laufen bereits heute mit einer Betriebsdauer von 30 bis 40 Jahren, und die fortschreitende Integration erneuerbarer Energiesysteme führt zu immer stärkeren und häufigeren Schwankungen, die die Stabilität des Systems gefährden. Diese Problematik gewinnt umso mehr an Bedeutung, als ein Austausch von defekten und defekten Transformatoren eine kostspielige und zeitaufwändige Angelegenheit ist, wobei der Austausch bis zu 2 Jahre dauern kann.
Das Wissen um dieses Problem und die Arbeit an ihm hat zur Entwicklung eines so genannten neuen "Smart Grid" geführt, das höheren zukünftigen Anforderungen standhalten und gleichzeitig eine stabilere und robustere Infrastruktur bieten kann. Eine Aufgabe, die "on the fly" gemacht werden muss, d.h. eine Erneuerung eines Systems, das sich im Dauerbetrieb befindet. Verständlicherweise ist dies ein schwieriges Unterfangen, bei dem schon der kleinste Fehler zu einer Kaskadenreaktion mit katastrophalen Folgen führen kann. Daher ist eine Überwachung der kritischsten Komponenten, nämlich der Transformatoren, in dieser Struktur eine Notwendigkeit.
Wenn es um den Betrieb eines Transformators geht, ist das Isolieröl das wichtigste Element, das seine lange Lebensdauer sicherstellt. Mit der Zeit wird es jedoch mit unerwünschten Substanzen verunreinigt, die seine Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Die Analyse dieser Verunreinigungen und ihrer Konzentrationen kann Aufschluss über die Lebensdauer und die Alterung des Transformators selbst geben und gleichzeitig wichtige Daten über das elektrische Isoliervermögen liefern, das einen einwandfreien Betrieb des Transformators gewährleistet. Das Standardverfahren zur Erlangung der erwähnten Kenntnisse über das Öl besteht heutzutage in der Durchführung selektiver und sporadischer Laboranalysen von Sonden, die aus in Betrieb befindlichen Transformatoren entnommen werden. Eine Praxis, die Ergebnisse liefert, die einen Zustand des Öls darstellen, der weit von seinem tatsächlichen Gebrauchszustand entfernt ist. Das Fehlen integrierter Überwachungsmöglichkeiten führt dazu, dass das Öl, wenn überhaupt, erst nach 5-10 Jahren Erstinbetriebnahme und in Abständen von 1-2 Jahren im Labor untersucht wird, wenn der Transformator aufgrund seines Alters einen kritischen Zustand erreicht hat.
Ausgehend von dieser Situation und unter Berücksichtigung der aktuellen Nachteile des Verfahrens war es das Ziel, einen Sensor zu entwickeln, der in der Lage ist, Daten über einen in Betrieb befindlichen Transformator in Echtzeit zu erfassen, ohne seine Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen oder zu verfälschen. Die erfassten Werte sollten in der Lage sein, dem Betreiber des Transformators alle notwendigen Informationen in Echtzeit zu liefern, damit er möglichst schnell und effektiv auf Veränderungen seiner Produkte reagieren kann.
