Verfahren zur Bewertung der Netzrückwirkungen, wie zum Beispiel Oberschwingungen, Spannungsschwankungen und Flicker, von einem Prüfling (8), wie Verbraucher, Erzeuger oder Teilnetz, auf ein elektrisches Netz (1, 12), bei dem die am Anschaltpunkt (4, 16) des Prüflings (8) am elektrischen Netz (1, 12) anliegende Spannung (7) messtechnisch erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zwischen Netz (1, 12) und Prüfling (8) fließende Strom messtechnisch erfasst wird und aus den Größen Strom (6) und Spannung (7) mittels einer Umrechnung eine von der unbekannten Impedanz (3, 9, 10, 14) des Netzes (1, 12) und den unbekannten Abweichungen des Netzes vom Idealzustand unabhängige Bewertung der Netzrückwirkung erfolgt, wobei aus der Spannung (7) eine Referenzspannung und aus Referenzspannung und Strom (6) ein Signal als Eingangsgröße für ein herkömmliches Messgerät zur Bewertung der Netzrückwirkungen, wie ein Flickermesser, gewonnen wird, wobei die Amplitude und/oder der Phasenwinkel der Spannung (7) einer Tiefpassfilterung oder einer Mittelwertbildung unterzogen und als...
DE4008298C2 | N/A | 1993-06-17 |
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bewertung der Netzrückwirkungen, wie zum Beispiel Oberschwingungen, Spannungsschwankungen und Flicker, von einem Prüfling, wie Verbraucher, Erzeuger oder Teilnetz, auf ein elektrisches Netz, bei dem die am Anschaltpunkt des Prüflings am elektrischen Netz anliegende Spannung messtechnisch erfasst wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein
Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen ist bereits aus der
Netzrückwirkungen
von einem Prüfling
auf ein elektrisches Netz können
sich z. B. als Oberschwingungen oder Flicker bemerkbar machen. Im Folgenden
wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung speziell zur Bewertung von Spannungsschwankungen mittels
Flickermessung näher
beschrieben. Im Fall von Flicker führen Netzrückwirkungen unter Umständen zu
Helligkeitsschwankungen, die je nach Umfang und Zeitverlauf das
subjektive Wohlbefinden und damit indirekt auch Gesundheit und Leistungsfähigkeit
der diesen Helligkeitsschwankungen ausgesetzten Personen beeinflussen
können.
Die Ursache solcher Leuchtdichteschwankungen sind Schwankungen der
Versorgungsspannung, die wiederum auf Änderungen der Belastung des
speisenden Netzes zurückzuführen sind.
Der technisch bedeutsame Flicker resultiert damit aus dem Zusammenspiel
der Netzimpedanz und der schwankenden Leistungsaufnahme der
Die
nach den oben genannten Normen durchgeführten Bewertungen des Flickers
zur Beurteilung der von einem Prüfling
im Netz verursachten Spannungsschwankungen weisen jedoch das Problem
auf, dass der Wert des Flickers nicht nur von der Charakteristik
des Prüflings
selbst, sondern auch von den Eigenschaften des Netzes, an dem die
Messung durchgeführt
wird, abhängen.
Wird bspw. zur Messung des Flickers ein Flickermeter gemäß der EN 60868
eingesetzt, misst dieses Flickermeter die Spannung an dem Übergabepunkt
von dem Netz zu dem Prüfling
und bewertet die dort auftretenden Spannungsschwankungen. Allerdings
können
die gemessenen Spannungsschwankungen entweder auf Spannungsschwankungen
der Netzspannung selbst oder auch auf die Netzrückwirkung des Prüflings zurückgeführt werden.
Treten somit während der
Messung Spannungsschwankungen des Netzes auf, ist eine sichere Bewertung
der Netzrückwirkung von
einem Prüfling
auf das Netz nicht möglich.
Weiterhin hängt
die Höhe
der aufgrund der Netzrückwirkung
von dem Prüfling
verursachten Spannungsschwankungen natürlich auch von der Impedanz
des Netzes ab. Daher ist bspw. nach der Norm EN 61000
Insgesamt weisen somit die Bewertungsverfahren für die Netzrückwirkung in Form von Flicker von einem Prüfling auf ein elektrisches Netz den Nachteil auf, dass eine Netznachbildung bzw. ein fiktives Netz mit vorgeschriebener Quellimpedanz und vorgeschriebenen Spannungsvorlauf zur Verfügung zu stellen ist. Ein derartiges fiktives oder künstliches Netz ist teuer in der Realisierung und in manchen Anwendungsfällen in der Praxis überhaupt nicht bereitzustellen. Im übrigen ist auch eine Bestimmung des Flickers auf anderem Spannungsniveau als dem des Niederspannungs-Verteilernetzes mit 200V bis 250V mit den in den Normen vorgesehenen Verfahren nicht oder nur mit recht hohem Aufwand durchführbar.
Die Norm EN 61000 ist hier nur stellvertretend für eine ganze Reihe von Vorschriften und Richtlinien aufgeführt, die für die Netzrückwirkungen von Prüflingen aller Größenordnungen gelten. Ähnliche Probleme entstehen jedoch auch für andere Formen von Netzrückwirkungen wie z. B. Oberschwingungen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine einfache und sichere Bewertung der Netzrückwirkungen von einem Prüfling auf ein elektrisches Netz möglich ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei dem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen i. w. dadurch gelöst, dass auch der zwischen Netz und Prüfling fließende Strom messtechnisch erfasst wird und, aus den Größen Strom und Spannung mittels einer Umrechnung eine von der unbekannten Impedanz des Netzes und den unbekannten Abweichungen des Netzes vom Idealzustand unabhängige Bewertung der Netzrückwirkung erfolgt, wobei aus der Spannung eine Referenzspannung und aus Referenzspannung und Strom ein Signal als Eingangsgröße für ein herkömmliches Messgerät zur Bewertung der Netzrückwirkungen, wie ein Flickermesser, gewonnen wird, wobei die Amplitude und/oder der Phasenwinkel der Spannung einer Tiefpassfilterung oder einer Mittelwertbildung unterzogen und als Referenzspannung herangezogen werden und die Zeitkonstante der Tiefpassfilterung oder Mittelwertbildung dem im Vergleich zur Netzrückwirkung des Prüflings niederfrequenten Anteil der Schwankung der Netzspannung angepasst ist.
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
ist die Messung von Netzrückwirkungen
von Prüflingen auf
Netze beliebiger Innenimpedanz möglich.
Die Bereitstellung eines Netzes oder
Das
erfindungsgemäße Messgerät für Netzrückwirkungen
berechnet in seiner Betriebsart als Flickermeter aus der Netzrückwirkung
eines Prüflings
in einem Netz beliebiger Innenimpedanz auch dessen Netzrückwirkung
in einem fiktiven oder künstlichem Netz
mit beliebiger Quellimpedanz sowie die zugehörigen Werte des Flickers. So
können
die von der Norm vorgegebenen Verfahren zur direkten Flickermessung
sinngemäß auf zufällig vorgegebene
Messumgebungen und Prüflinge
beliebiger Leistung sowie auf Generatoren o. dgl. erweitert werden.
Durch die Messung der Größen Spannung
und Strom und deren Weiterverarbeitung mit einem geeigneten Berechnungsverfahren
werden Bewertungen gewonnen, die die Netzrückwirkung des Prüflings bezogen auf
ein definiertes Netz beschreiben. Dieses definierte Netz muss somit
nicht am Standort des Prüflings zur
Bewertung der Netzrückwirkung
bereitgestellt werden. Vielmehr können die bestimmenden Eigenschaften
des Netzes, wie Impedanz, Nennwert der Spannung, Spannungskonstanz
und zeitlicher Spannungsverlauf, willkürlich festgelegt werden. Infolge dessen
reduziert sich der Aufwand zur Bewertung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erheblich, da zu dieser Bewertung lediglich auf das physikalisch am
Ort des Prüflings
vorhandene reale Netz zurückgegriffen
werden kann und die Bereitstellung eines definierten Referenznetzes
entbehrlich ist. Als indirekte Verfahren zur Erfassung der den Flickermessungen
zugrundeliegenden Spannungsschwankungen kommen bei Prüflingen
und Netzen mit linearer Impedanz auch Messungen des cos φ, wobei φ die Phase
zwischen Strom und Spannung beinhaltet, und/oder der Wirkleistung
oder der Scheinleistung in Betracht. Dabei kann die Erfassung der
Leistung eines Prüflings
auch
Auch ist die Zeitkonstante der Tiefpassfilterung, Mittelwertbildung o. dgl. des im Vergleich zur Netzrückwirkung des Prüflings niederfrequenten Anteils der Schwankung der Netzspannung angepasst. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass die von dem Prüfling hervorgerufenen Netzrückwirkungen nicht durch die Filterung bzw. Mittelwertbildung verfälscht werden, was zu einer unrichtigen Bewertung der Netzrückwirkung des Prüflings führen könnte.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Spannung und/oder der Strom hinsichtlich der Amplitude und des Phasenwinkels messtechnisch erfasst werden. Aufgrund dieser Maßnahme kann auch eine komplexe Impedanz des Netzes, bestehend aus ohmschen, induktiven oder auch kapazitiven Anteilen berücksichtigt werden, wobei jedoch in der Praxis meistenteils der kapazitive Anteil bei der Bewertung der Netzrückwirkung zu vernachlässigen ist.
Alternativ
besteht in einigen Anwendungsfällen
auch die Möglichkeit,
dass als Referenzspannung ein konstanter Wert vorgebbar ist. Dies
kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Spannungsschwankungen
des Netzes, an dem der Prüfling
Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Wert der Referenzspannung zum Zweck der Umrechnung als Quellspannung des Netzes verwendet.
Dabei ist es vorteilhaft, dass eine willkürlich vorgebbare, aber nicht physikalisch realisierte (fiktive) bestimmbare Impedanz des Netzes zugrundegelegt und mittels des messtechnisch erfassten Stromes ein Spannungsabfall an dieser fiktiven Impedanz berechnet wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der fiktive Spannungsverlauf berechnet, den der Prüfling an der fiktiven Netzimpedanz hervorrufen würde. Aufgrund dieser Maßnahme werden die Messungen von der tatsächlichen Impedanz des Netzes unabhängig.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nach einer vorteilhaften eigenständigen Weiterbildung dadurch aus, dass der Bewertung der Netzrückwirkung des Prüflings die fiktive Impedanz bzw. der fiktive Spannungsverlauf die Spannungsschwankungen der um den Spannungsabfall verminderten Spannung zugrundegelegt werden.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Bewertung des rechnerischen Wertes mittels eines herkömmlichen Flickermessgerätes oder dessen Integration in das gesamte Verfahren bzw. Messgerät erfolgt.
Es besteht nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch die Möglichkeit, dass das Verfahren in Echtzeit durchgeführt wird.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass das Verfahren anhand der aufgezeichneten Messwerte offline durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Diese Vorrichtung ist durch eine direkte oder indirekte Strommessfunktion, eine Spannungsmessfunktion, eine Tiefpass- oder Mittelwertbildungsfunktion sowie eine Rechnerfunktion charakterisiert.
Dabei ist nach einer ersten Weiterbildung der Vorrichtung auch eine Eingabefunktion für den Wert der Bezugs-Impedanz des Netzes vorgesehen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Das
in der
Gemäß
In
Im
folgenden soll nun anhand des Aufbaus der
Zunächst wird eine laufende Erfassung
oder Bestimmung der Amplitude sowie des Phasenwinkels der Spannung
Diese
Referenzspannung wird als Quellenspannung
Durch
diese Berechnung ist es somit möglich,
aus dem realen Schaltungsaufbau der
Dadurch,
daß sowohl
der Strom