Messung und Analyse der NetzqualitätStromqualität messen und Energienetze optimieren

Was ist Netzqualität?

Der Begriff Netzqualität bezieht sich auf die Stabilität und Konsistenz der an die Geräte gelieferten elektrischen Energie. Sie umfasst verschiedene Parameter, darunter Spannung, Frequenz und Wellenform, die sicherstellen, dass elektrische Geräte effizient und zuverlässig arbeiten. Eine hohe Netzqualität bedeutet, dass die Stromversorgung frei von Unterbrechungen, Schwankungen und Verzerrungen ist, die andernfalls zu Gerätefehlfunktionen, verminderter Effizienz oder sogar zu Schäden führen können.

Warum brauchen wir Netzqualitätsanalysatoren?

Netzqualitätsanalysatoren (PQAs) sind unverzichtbare Instrumente zur Bewertung und Aufrechterhaltung der Qualität der elektrischen Energie. Hier erfahren Sie, warum sie so wichtig sind:

1. Identifizierung von Machtproblemen: PQAs helfen bei der Erkennung von Netzstörungen wie Spannungseinbrüchen, Überspannungen, Transienten und Oberschwingungen, die die Leistung der Geräte beeinträchtigen können.

2. Vorbeugung von Geräteschäden: Durch die Überwachung der Netzqualität können PQAs Schäden an empfindlichen elektronischen Geräten verhindern, die durch schlechte Netzbedingungen verursacht werden, und so die Lebensdauer der Geräte verlängern.

3. Verbesserung der Energieeffizienz: Die Analyse der Netzqualität hilft bei der Ermittlung von Ineffizienzen und Verlusten im Stromnetz und ermöglicht Korrekturmaßnahmen zur Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz.

4. Sicherstellung der Einhaltung: Viele Branchen müssen bestimmte Normen für die Netzqualität einhalten. PQAs stellen sicher, dass Stromversorgungssysteme diese gesetzlichen Anforderungen erfüllen, um mögliche Geldbußen und Strafen zu vermeiden.

5. Verbesserung der Zuverlässigkeit und Leistung: Eine gleichbleibende Stromqualität ist entscheidend für den zuverlässigen Betrieb von Industrieprozessen, Rechenzentren, Gesundheitseinrichtungen und anderen kritischen Infrastrukturen. PQAs tragen zur Aufrechterhaltung der Leistung und Zuverlässigkeit dieser Systeme bei.

6. Datengestützte Entscheidungsfindung: PQAs liefern detaillierte Daten und Einblicke in die Netzqualität und ermöglichen fundierte Entscheidungen für die Wartung, Aufrüstung und Optimierung von Stromversorgungssystemen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Netzqualitätsanalysatoren für die Aufrechterhaltung der Integrität und Effizienz elektrischer Systeme, den Schutz von Geräten und die Einhaltung von Vorschriften unerlässlich sind. Sie spielen eine entscheidende Rolle im modernen Energiemanagement und in der Systemzuverlässigkeit. Die Netzqualitätsanalysatoren von Dewesoft können in allen genannten Schritten eingesetzt werden und bieten die flexibelste Netzqualitätsanalyselösung auf dem heutigen Markt.

Erweiterte Datenanalyse

Der Dewesoft Power Quality Analyzer ist eine hochflexible Datenerfassungslösung (DAQ), die die Leistungs- und Energieerfassung mit mehreren anderen Messinstrumenten in einem einzigen Gerät integriert. Diese Integration bietet zahlreiche Vorteile für den Messprozess:

1. Daten-Synchronisation: Vollständig synchronisierte Daten gewährleisten Kompatibilität und einfache Vergleichbarkeit.

2. Rohdatenaufzeichnung: Die Rohdaten werden immer gespeichert, so dass bei der Nachbearbeitung jederzeit eine detaillierte Analyse möglich ist.

3. Benutzerfreundlich: Die intuitive Software vereinfacht Mess- und Analyseaufgaben und ist leicht zu erlernen und anzuwenden.

4. Kostengünstig: Ein einziges Gerät, das Leistungsparameter messen und analysieren kann, wofür normalerweise mehrere Geräte erforderlich wären, spart Platz, Zeit und Geld.

Umfassende Messkapazitäten

Der Dewesoft Power Quality Analyzer kombiniert mehrere Funktionen und bietet fortschrittliche Datenanalysefunktionen:

• Oberschwingungen und Klirrfaktor bis zu 150 kHz

• Zwischenharmonische und höhere Frequenzen

• Flicker, Flicker-Emissionen und RVCs

• FFT und Wasserfall-FFTs

• Scopre und Vektorskop

• Erweiterte symmetrische Komponenten

• Leistung, Wirkungsgrad, Energie, Periodenwerte, Leistung von Oberschwingungen

FFT-Oberschwingungsanalyse

Oberschwingungen sind ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz (z. B. 50 Hz), die die Spannungs- und Stromwellenformen verzerren. Diese Verzerrungen, die durch nicht-sinusförmige Lasten verursacht werden, können sich negativ auf den Betrieb und die Lebensdauer von elektrischen Anlagen und Geräten auswirken.

Auswirkungen auf Motoren und Generatoren:

• Erhöhte Erwärmung: Oberschwingungen verursachen Eisen- und Kupferverluste, die zu einer übermäßigen Erwärmung führen.

• Probleme mit dem Drehmoment: Oberschwingungen können ein pulsierendes oder reduziertes Drehmoment verursachen.

• Mechanische Probleme: Sie verursachen mechanische Schwingungen und einen höheren Geräuschpegel, was die Alterung von Wellen, Isolierung und mechanischen Teilen beschleunigt und die Effizienz verringert.

Auswirkungen auf Transformers:

• Stromoberschwingungen: Erhöhen die Kupfer- und Streuflussverluste.

• Spannungsoberschwingungen: Erhöhen die Eisenverluste.

• Frequenzabhängigkeit: Die Verluste sind direkt proportional zur Frequenz, so dass Oberschwingungen bei höheren Frequenzen stärker ins Gewicht fallen.

• Zusätzliche Probleme: Oberschwingungen können Vibrationen und erhöhten Lärm verursachen.

Auswirkungen auf allgemeine elektrische Geräte:

• Geringere Effizienz und Lebensdauer

• Erhöhte Heizung

• Fehlfunktionen oder unvorhersehbares Verhalten

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Oberschwingungen erhebliche Probleme verursachen können, wie z. B. geringere Effizienz, erhöhte Erwärmung und potenzielle Fehlfunktionen in verschiedenen elektrischen Anlagen und Geräten. Das Verständnis und die Analyse dieser Oberschwingungen sind entscheidend für die Aufrechterhaltung einer optimalen Leistung und Langlebigkeit.

Oberschwingungen, Zwischenharmonische und THD

Die Netzqualitätsmessgeräte von Dewesoft können Oberschwingungen für Spannung, Strom und zusätzliche Wirk- und Blindleistung bis zur 3000. Ordnung messen, wobei die Berechnungen gemäß der Norm IEC 61000-4-7 erfolgen.

Sie können die Anzahl der Seitenbänder und Halbbänder für die Berechnung der harmonischen Ordnung anpassen. Höhere Frequenzkomponenten können in 200-Hz-Bändern bis zu 150 kHz gruppiert werden.

Das System berechnet auch die gesamte harmonische Verzerrung (THD) für Spannung und Strom bis zur 3000sten Ordnung und schließt Zwischenharmonische ein, um umfassende Analysefunktionen zu bieten.

Diese fortschrittlichen Funktionen zur Berechnung von Oberschwingungen ermöglichen eine gründliche Analyse für alle Arten von elektrischen Anlagen und Geräten.

Harmonische Berechnungen

• U, I, P, Q, und Impedanz

• Individuelle Einstellung der Anzahl der Oberschwingungen, einschließlich DC-Anteil (Beispiel: 20 kHz Abtastrate = 200 Oberschwingungen @ 50 Hz)

• Oberschwingungen bis zur 3000sten Ordnung (@50 Hz)

• Variable Seitenbänder und halbe Seitenbänder für Harmonische

• Höhere Frequenzen bis zu 150 kHz in 200-Hz-Bändern

• Interharmonische, Gruppen oder Einzelwerte

• According to EN 61000-4-7

• Berechnung korrigiert auf die tatsächliche reale Frequenz

• THD, THD gerade, THD ungerade

• Auslösung bei jedem Parameter

• Subtraktion von Hintergrundharmonischen

2D- und 3D-FFT-Wasserfallanalyse

Neben der standardmäßigen FFT- und Oberwellen-FFT-Analyse bietet der Power Quality Analyzer auch eine 2D- und 3D-FFT-Wasserfallanalyse.

Diese Visualisierungstechnik ist besonders nützlich für die Analyse von variablen Antrieben. Bei der Betrachtung des Hochlaufs eines Umrichters werden beispielsweise die harmonischen Seitenbänder mit steigender Frequenz deutlich sichtbar. Das Bild zeigt den Hochlauf eines Umrichters für einen Traktionsantrieb von 0 bis 150 Hz.

Die FFT-Wasserfallanzeige kann linear oder logarithmisch, in 2D oder 3D und sortiert nach harmonischer Ordnung oder Frequenz konfiguriert werden.

Schnelle Spannungsänderungen (RVCs)

Schnelle Spannungsänderungen (RVCs) sind zusätzliche Parameter, die die Flickernorm ergänzen. Die Datenerfassungssoftware Dewesoft X berechnet diese Parameter gemäß der Norm IEC 61000-4-15.

RVCs beschreiben alle Spannungsschwankungen, bei denen sich die Spannungsamplitude zwischen zwei stationären Zuständen innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls um mehr als 3 % ändert. Diese Spannungsänderungen können im Post-Processing mit verschiedenen Parametern analysiert werden, darunter:

• Tiefe der Spannungsänderung

• dU, dMax, dUduration

• Abweichung im stationären Zustand

• Und mehr

Frequenzabweichungen

Die Dewesoft Power Analyzer sind ideal für Frequenzüberwachung und Prüfung des Frequenzverhaltens von Stromerzeugungsanlagen im Entwicklungsstadium (siehe Prüfung erneuerbarer Energien).

Hochfrequenzabweichungen von der Grundfrequenz in öffentlichen Netzen können schwerwiegende Folgen haben. Ein übermäßiger Frequenzabfall oder -anstieg kann zu einem totalen Zusammenbruch des Stromnetzes und damit zu einem Blackout führen.

Frequenzabweichungen in Stromnetzen werden in der Regel durch das Zu- oder Abschalten von Stromerzeugungsanlagen oder großen Lasten verursacht. Das Netz wird instabil, wenn es eine Abweichung von der Nennbetriebsfrequenz gibt. Eine zu hohe Frequenz deutet auf ein Überangebot an Strom im Netz hin, während eine zu niedrige Frequenz auf eine Unterversorgung hinweist.

Mit der wachsenden Beliebtheit erneuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne ist die Netzstabilität stärker gefährdet. Der Wind weht nicht immer mit konstanter Geschwindigkeit, und die Sonnenenergie wird durch Wolken, Schatten und Schwankungen der Strahlungsintensität beeinflusst. Diese Faktoren führen zu abrupten Schwankungen in der Frequenz, mit der der Strom ins Netz eingespeist wird.