Meyer, Marc Florian

Diese Veröffentlichung beschreibt den Aufbau, die Vermessung und die Bewertung von Netzimpedanznachbildungen zur Analyse von Störaussendungen von elektrischen Verbrauchern der Niederspannungsebene. Grundlage für den Amplituden- und Phasengang der Netzimpedanz ist die Norm DIN IEC/TS 62578, die für Frequenzen bis 9 kHz gültig ist. Da die Impedanznachbildung aus einem Netzwerk aus passiven Bauteilen besteht, wird der Einfluss von Bauteiltoleranzen auf den Amplituden- und Phasengang der Impedanz untersucht. Dafür werden mittels Parametervariation alle Kombinationen der Toleranzen simuliert, um die maximalen Abweichungen vom definierten Verlauf zu bestimmen. Aus dem Vergleich der Vermessung mit den Simulationen der Bauteiltoleranzen sind Optimierungspotentiale für die Netznachbildung ableitbar.

In diesem Beitrag wird der technische Bericht zum Kooperationsprojekt „watching impedance resonances to exploit unused potentials” – zu Deutsch “Resonanzstellenbeobachtung zur Kapazitätsausschöpfung“ (WIRE-UP) vorgestellt. Um das Temperaturmonitoring an unterschiedlichen Kabelgeometrien zu validieren, wurden 5 Kabeltypen, davon 3 bei Niederspannung und 2 bei Mittelspannung, in einem Klimacontainer vermessen. So konnten die elektrischen Eigenschaften mit den Betriebstemperaturen korreliert werden. Der Bericht umfasst Testobjekte inklusive wesentlicher elektrischer Eigenschaften, eingesetzte Großgeräte, notwendige Peripherie und den Messaufbau. Es wird gezeigt, dass der Aufbau geeignet ist, um das Verfahren zu validieren. Der Ausblick beschreibt zukünftige Verbesserungen und aktuelle Limitationen.

Dieses Paper stellt die Erweiterung eines Sensorprüfstandes zur Vermessung von Strom- und Spannungssensoren im Frequenzbereich von 50 Hz bis 100 kHz vor. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Integration von einem Messgerät der DEWETRON GmbH in den bestehenden Prüfstand, um die gesamte Messkette einschließlich einer Messkarte für Drehstromanschlüsse zu testen. Um den Sensorprüfstand zu erweitern war eine Hard- und Softwareanpassung nötig. Dies wurde durch Integrierung von SCPI-Befehlen in das vorhandene Programm erreicht, um eine direkte Kommunikation mit dem Messgerät und eine automatisierte Durchführung der Messung zu ermöglichen. Ebenfalls bietet das Paper einen Einblick in die theoretischen Grundlagen des Messverfahrens und zeigt, wie diese Prinzipien in der praktischen Umsetzung des Prüfstands Anwendung finden und zu einem Ergebnis gelangen. Die Vorteile der Integration eines Messgerätes gegenüber der alleinigen Vermessung von Sensoren, wie zum Beispiel eine verbesserte Synchronisation und die Prüfung weitere Bestandteile der Messkette, werden hervorgehoben. Abschließend präsentiert das Paper ein konkretes Beispiel von Messergebnissen, die mit dem erweiterten Sensorprüfstand erzielt wurden. Dieses Ergebnis demonstriert die erhöhte Genauigkeit des Systems in verschiedenen Anwendungsszenarien. Das Paper schließt mit einem Ausblick auf zukünftige Anwendungsmöglichkeiten und potenzielle Weiterentwicklungen in der Sensormesstechnik ab, was die Bedeutung dieser Forschung für verschiedene Industriezweige nochmal verdeutlicht, und die Wichtigkeit unterstreicht.

The harmonic grid impedance is a crucial system property utilized in various applications. However, traditional simulation-based methods are often limited by the lack of access to essential information, such as equipment characteristics, load behaviors, and grid topologies. In response, measurement-based black-box techniques have been developed, with initial commercial solutions available for low-voltage applications. Unfortunately, for the medium-voltage level, only a limited number of prototypes exist. Unlike other techniques, which require large, immobile setups, the measurement system described in measurement system is the first of its kind to be successfully applied in several research projects at various grid connection points. This paper presents, for the first time, real-world grid impedance measurements collected from multiple sites over extended time periods on the medium-voltage level. In addition to the measurement data, this paper provides comprehensive metadata for each measurement site, which is presented in measurement sites and metadata and the appendix, significantly enhancing the usability of these results for further research. The measurement results have been thoroughly analyzed, providing valuable insights into medium-voltage grid behavior. The evaluation of the measurement data in presentation and evaluation of the measurement data includes general observations comparing grid impedances at various connection points, as well as graphical and statistical evaluations of the time-dependent behavior of grid impedance. Special attention is given to resonance points, and the influence of renewable energy installations on grid impedance. Finally, the results are summarized and discussed in conclusion of the measurement results.

These data sets contain all exhibited positive sequence impedance measurement outcomes presented in the paper "Survey of Harmonic Grid Impedance Measurements on the Medium Voltage Level up to 100 kHz" from the measurement sites A-K. Metadata regarding the measurement sites can be found in the paper.

Smart grids yield in an efficient energy distribution, driven by advanced grid management and diverse technologies’ integration. For instance, the remote monitoring of transmission lines, facilitates the development process of conventional electrical networks into smart grids. One form of such remote monitoring applications can be actuated by means of a drone, which carries an embedded intelligent sensor. These drone-based applications referred to as Unmanned Aerial Systems (UAS), thus allow an instantaneous surveillance of the actual status of transmission lines, remotely. Accordingly, this paper presents an experimental setup of an “all-optical” electrical sensor, confronted with different forced voltage/current (V/I) levels, in order to test its feasibility for future applications in drone-controlled, electric grid monitoring processes. After analyzing different measurements’ outputs, and comparing them with reference values outputted by reference V/I sensors, the resulting deviated errors are tabulated and justified. Furthermore, the exploration of the studied sensor’s pros and cons, and by taking into consideration the space/weight restrictions that a drone-based application obtrudes, related future work is suggested.