Wenn man über Energiemessung spricht, denken die meisten Menschen an die Smart Meter, die sie zu Hause haben. Einige von Ihnen denken vielleicht an die einfacheren kWh-Zähler, die zur Kostenverteilung oder Unterverrechnung in Gebäuden und industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Diese Energiezähler sind sehr gut für das, wofür sie entwickelt wurden, aber es gibt einige kritische Anwendungen, bei denen die Messleistung zuverlässiger sein muss.

Im Allgemeinen lassen sich diese kritischen Anwendungen in zwei Gruppen einteilen:

• Abrechnungsmessung: relevant, wenn große Energiemengen (und Geldbeträge) den Besitzer wechseln. Das ist zum Beispiel an Übergabepunkten zwischen Erzeugungs- und Übertragungsnetzen oder zwischen Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern der Fall.
• Netzqualitätsüberwachung: Schlechte Netzqualität kann für kritische Stromnutzer katastrophale Auswirkungen haben, industrielle Prozesse beeinträchtigen, elektrische Anlagen beschädigen und ganze Unternehmen gefährden.

Wenig überraschend steht die Verfügbarkeit dieser Anwendungen in direktem Zusammenhang mit den finanziellen Auswirkungen, die sie für die Beteiligten haben können, wenn ein Ausfall entsteht.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die schnelle (und sich beschleunigende) Transformation des Stromnetzes.

Dezentrale Erzeugung, erneuerbare Energien, Elektrofahrzeuge und moderne Leistungselektronik verändern die Netzcharakteristika, was beeinflussen kann, wie Netzanalysatoren arbeiten und wie genau sie verschiedene elektrische Netzparameter messen können.

In diesem Kontext ist es zwingend erforderlich, fortschrittliche Netzanalysatoren (auch Spannungsqualitätsanalysator, Netzqualitätsmessgerät oder Netzanalyse Messgerät genannt) zu verwenden. Diese sind robuster, mit höherer Genauigkeit und schnellerer Abtastrate. Aber wie kann man sicher sein, dass diese fortschrittlichen Netzanalysatoren wirklich zuverlässig sind? Wie kann man sicherstellen, dass sie elektrische Netze genau messen und überwachen?

Die Antwort umfasst jedermanns Lieblingsthema: Normen! Fortschrittliche Netzqualitätsmesstechnik bietet echte Zuverlässigkeit, greifbare Ergebnisse und die Vielseitigkeit, die für die heutige elektrische Infrastruktur benötigt wird.

Genauigkeit regulieren

Es gibt mehrere grundlegende internationale Normen, die von ANSI, IEC und OIML veröffentlicht wurden und Anforderungen für elektronische Messtechnik festlegen: IEC 62052-11, IEC 62053-2x, ANSI C12.1, C12.20 und OIML R-46.

Diese Normen legen allgemeine und spezielle Anforderungen, Prüfungen und Prüfbedingungen für statische Energiezähler fest.

Zähler, die in Anwendungen zur abrechnungsrelevanten Energieerfassung eingesetzt werden, müssen diesen Normen entsprechen. Der Großteil der lokalen Vorschriften und Anforderungen für Abrechnungszähler – wie etwa jene von der europäischen MID, Measurement Canada, dem brasilianischen Inmetro, der mexikanischen NOM001 oder der australischen NMI M-6 – basiert im Wesentlichen auf Dokumenten von IEC, ANSI oder OIML.

Wichtig ist, dass sowohl die IEC- als auch die ANSI-Normen wurden. Diese Aktualisierungen bieten die Vorteile einer höheren Genauigkeitsklasse 0,1, einer erhöhten Robustheit der Zähler sowie einer verbesserten messtechnischen Leistung bei stark verzerrten Signalen.

Power Quality Instrumente (PQIs)

Die meisten heute produzierten digitalen Elektrizitätszähler können einige Arten von Netzqualitätskenngrößen berechnen und melden, jedoch hat sich gezeigt, dass diese Messungen zwischen den Herstellern erheblich variieren.

Die Norm IEC 61000-4-30 wurde entwickelt, um diese Diskrepanz zu beseitigen, indem sie eine Reihe von Messmethoden und Algorithmen für jede Netzqualitätskenngröße definiert.

Als die Norm jedoch erstmals veröffentlicht wurde, gab es kein rückverfolgbares und reproduzierbares Verfahren zur Überprüfung der Konformität. Zwischen Herstellern bestanden weiterhin erhebliche Unterschiede der gemessenen Netzqualitätskennwerte.

Diese Situation war einer der Hauptgründe für die Entwicklung der IEC-62586-Normenreihe.

Teil 1, IEC 62586‑1, wurde als umfassende Produktnorm für Power Quality Instrumente (PQIs) erstellt. Die Norm beschreibt Anforderungen an Sicherheit, elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sowie an das klimatische und mechanische Verhalten.

Diese Anforderungen sollen sicherstellen, dass die Robustheit des Netzanalysators für seine Installation in den rauen Umgebungen eines Kraftwerks oder Umspannwerks geeignet ist.

Teil 2, IEC 62586‑2, definiert die Funktionstests zur Überprüfung der Konformität eines PQI mit den in der Norm IEC 61000‑4‑30 festgelegten Messmethoden.

IEC 62586‑2 umfasst zudem Prüfungen, um die Auswirkungen äußerer Einflüsse des elektrischen Versorgungssystems (wie Spannungs- und Frequenzänderungen, Oberschwingungen) sowie von Temperatur auf die Leistungsfähigkeit des PQI zu bewerten. Im Wesentlichen bietet die IEC 62586‑2 umfassende, wiederholbare und nachvollziehbare Prüfverfahren, die eine unbeeinflusste Vergleichbarkeit der Leistungsfähigkeit verschiedener PQIs ermöglichen.“

Wirklich zuverlässige Netzanalysatoren für kritische Anwendungen

Die Weiterentwicklung grundlegender Normen für Energiegenauigkeit und Netzqualitätsüberwachung zeigt deutlich, dass die Veränderungen im Stromnetz erheblich sind und dass Hersteller das Design von Netzanalysatoren für kritische Anwendungen kontinuierlich weiterentwickeln müssen.

Die neuen Genauigkeitsanforderungen der IEC‑ und ANSI‑Normen (IEC 62052‑11 Ed. 2:2020 / IEC 62053‑21, ‑22, ‑23, ‑24 Ed. 2:2020 sowie ANSI C12.1 / C12.20 – 2015) machen Abrechnungszähler für den Einsatz in modernen Stromverteilnetzen besser geeignet und führen zu Zählerdesigns, die an den technischen Fortschritt in der Messtechnik angepasst sind. Zudem erfüllen sie die gestiegenen Kundenerwartungen an robustere und genauere Messungen in Abrechnungsanwendungen.

Elektrische Messtechnik, die den neuesten Ausgaben dieser Normen entsprechen, schaffen Vertrauen, dass sie in stark verschmutzten elektrischen Netzen genauer messen und eine bessere metrologische Stabilität aufweisen.

Auf der Seite der Netzqualität ist die Einhaltung von IEC 61000-4-30 allein nicht mehr ausreichend. Kritische Stromnutzer müssen sicherstellen, dass ihre Überwachungsgeräte korrekt geprüft werden (IEC 62586-2) und ihre Genauigkeit und Leistung auch in einer realen Umgebungsbedingungen eines Umspannwerks behalten (IEC 62586-1).

Ebenso wichtig ist die Zertifizierung der Messgeräte durch ein unabhängiges Drittanbieter-Labor. Unabhängige Prüfer bieten eine objektive Überprüfung anhand der Normen, frei von wirtschaftlichen Interessen, und erhöhen so das Vertrauen in die Leistung und Zuverlässigkeit des Geräts. Schließlich wird Cybersicherheit zu einem entscheidenden Merkmal, da Umspannwerke zunehmend vernetzt sind. Sichere Kommunikation, Zugriffskontrolle und allgemeine Robustheit der Cybersicherheitslösung können effektiv durch die Einhaltung relevanter internationaler Normen wie IEC 62443 nachgewiesen werden.

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Netzqualität für die eMobility-Infrastruktur: Auf dem Weg zu zuverlässigeren Ladenetzen.

Lösungen für die Netzqualität in der Halbleiterindustrie: Präzision, Zuverlässigkeit und Effizienz in der Halbleiterfertigung.

Netzqualität im Gesundheitswesen: Schutz von Einrichtungen und Verbesserung der Ergebnisse für Patienten und Unternehmen des Gesundheitswesen.

Diese Ressourcen bieten praktische Orientierung und konkrete Handlungsempfehlungen für Ihre jeweilige Anwendung. Um noch mehr über die in diesem Blogbeitrag behandelten Themen zu erfahren, werfen Sie gerne auch einen Blick auf folgende Inhalte:

Hier erfahren Sie mehr über Power Quality und unsere Netzanalysatoren Produktreihen. Schauen Sie auch unser Video zum PowerLogicTM Advanced Metering.

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