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.

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.

The rising proportion of nonlinear electrical consumers causes the harmonic load of electrical distribution systems to increase. Depending on the acting grid impedance this leads to either complied permissible limit values of harmonic load or a danger to safe grid operation. Exemplary Hamburg’s sewage treatment plant is chosen to record harmonic load by means of a developed measurement concept during regular energy supply by the distribution system operator. The acquired measurement data are integrated into a simulation model to infer the harmonic load when operated in island mode, where grid impedance is greater as if connected to public grid. A measure to comply with the limit values is presented and demonstrates the effectiveness of passive filters.

Die fortlaufenden, regulatorischen Eingriffe der Bundesregierung im Bereich erneuerbarer Energien führen zu einem hohen Anteil an Windkraft und Photovoltaikanlagen im elektrischen Energieversorgungssystem. Neben einer bevorzugten Einspeisung der erneuerbaren Energien erfolgt aktuell und zukünftig ein Rückbau oder die Stilllegung konventioneller Kraftwerke, wie Atom- und Kohlekraftwerke. Als quantitativer Bewertungsparameter zur Abschätzung der potenziellen Konsequenzen wird die Kurzschlussimpedanz verwendet, die aus den Kurzschlussströmen ableitbar ist. Die Kurzschlussimpedanz dient beispielsweise zur Bewertung der Aufnahmekapazität der Netzanschlusspunkte, der Sicherstellung der Versorgungsqualität und der Reduktion der Netzrückwirkungen. Die Impedanz eines Netzverknüpfungspunktes einer Anlage berechnet sich aus Netzkurzschlussleistung und der Netznennspannung. Somit ist die Netzkurzschlussleistung ein wesentlicher Parameter der Netzbewertung, der sich durch die Energiewende verändert. Betrachtet wird in diesem Beitrag der Anfangs-Kurzschlusswechselstrom, der die Grundlage für die rechnerische Größe der Netzkurzschlussleistung ist. Dieser Beitrag analysiert den Einfluss der Veränderung der Kurzschlussströme auf die Niederspannung (NS) unter Verwendung von Referenznetzen der Nieder- und Mittelspannungsebene (MS), szenariobasierten Simulationen und vereinfachten Modellen für erneuerbare Energieanlagen. Gleichzeitig werden bisherige Forschungsergebnisse auf Tendenzen untersucht, die die Veränderungen der Kurzschlussströme und den Einfluss von EE-Anlagen analysieren. Die Ergebnisse der Simulationen zeigen, dass die Kurzschlussströme trotz der Abschaltung von Großkraftwerken, die bisher durch Synchrongeneratoren den größten Anteil am Netzkurzschlussstrom lieferten, nicht in relevantem Maße abnehmen.