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Die Überwachung der Netzqualität (Power Quality, PQ) im Stromversorgungssystem ist eine wichtige Aufgabe für Energieversorger und deren Kunden. In einem Stromversorgungssystem führen verschiedene Arten von Fehlern zu Störungen der Netzqualität. Der Betrieb der Stromversorgung kann durch eine systematische Analyse der Netzqualitätsstörungen verbessert und aufrechterhalten werden.
Die Stromversorgung ist für den Betrieb mit einer sinusförmigen Spannung mit einer konstanten Frequenz ausgelegt. Netzqualitätsstörungen entstehen dann, wenn sich die Größe der Spannung, die Frequenz und/oder Wellenformabweichung aufgrund verschiedener Arten von Fehlern wie nichtlinearen Lasten, Schalten von Lasten, Witterungseinflüsse usw. erheblich ändern.
Die Auswirkungen einer schlechten Netzqualität hängen von der Dauer, dem Ausmaß sowie der Empfindlichkeit der angeschlossenen Geräte ab. Eine schlechte Netzqualität kann zu Prozessunterbrechungen, Datenverlust, Fehlfunktionen von computergesteuerten Geräten und Überhitzung elektrischer Geräte führen.
Es ist wichtig, Störungen der Netzqualität zu erkennen und zu klassifizieren. Eine Vielzahl von Wellenformen kann durch Simulationen erzeugt werden und für Störungserkennung und Klassifizierung nützlich sein.
Die Wellenformen der möglichen Störungen werden in dieser Beschreibung durch mathematische Modelle erstellt. Für die Modellierung und Erzeugung von Signalen zur Analyse der Ereignisse im Stromversorgungssystem steht der dreiphasige Signalgenerator EPOS 360 und die EPOS-Bediensoftware zur Verfügung.

Ideale Spannungs-/Stromquelle
Eine ideale Wechselspannungsquelle generiert eine kontinuierliche, glatte Sinusspannung.

Spannungsschwankungen
Ein Absinken (Unterspannung) oder Ansteigen (Überspannung) der Netzspannung von mindestens ½ Zyklus bis zu mehreren Sekunden.

Spannungsunterbrechungen
Eine erhebliche oder vollständige Spannungsunterbrechung. Die Unterbrechung kann kurzzeitig aber auch dauerhaft sein.

Oberschwingungen
Verzerrung der Spannungs- und Stromwellenformen, die beispielsweise durch Betrieb von nichtlinearen Lasten verursacht werden.

Transienten
Eine plötzliche Störung der Netzspannung, die typischerweise weniger als eine Periode dauert und die Wellenform demzufolge unstetig wird.

EPOS CV-Spannungsquellen stellen sowohl eine hohe Ausgangsspannung als auch einen hohen Ausgangsstrom zur Verfügung. Speziell beim Betrieb von Motoren entstehen beim Anlegen der vollen Nennspannung große Anlaufströme, die ein Vielfaches der Nennströme betragen können. Die Spannungsquellen sind in der Lage, diese Stromspitzen bis zum 10-fachen des Nennstroms der Last während des Einschaltvorgangs liefern zu können.

Im realen Umfeld der Energieversorgung ist es schwierig Netzqualitätsereignisse zu generieren, um ihre Eigenschaften und Auswirkungen zu analysieren. Daher wird ein System benötigt, mit der Möglichkeit, diverse dreiphasige Signalverläufe zu erstellen und auszugeben. 

Mit dem softwaregestützten Signalgeneratorsystem EPOS 360 konnte ein Gesamtsystem realisiert werden, mit dem dreiphasige Netzqualitätsereignisse auf einfache Weise simuliert werden können.
Dreiphasige Spannungs- und Stromsignale mit verschiedenen Signalstörungen lassen sich mit der EPOS-Bediensoftware erzeugen, wie z.B. Spannungseinbrüche bzw. -unterbrechungen, transiente Impulse und Verzerrungen des Spannungs- bzw. Stromsignals, die durch den Einfluss Oberwellenkomponenten höherer Ordnung verursacht werden.

Für die Parametrierung und die Ausgabe von Signalen und Prüfsequenzen stehen in der Software unterschiedliche Monitore zur Verfügung. 

TRANSIG-Monitor

Mit dem Modul TRANSIG-Monitor kann die Funktion eines Prüflings unter realen Bedingungen überprüft werden. Der TRANSIG-Monitor ermöglicht die grafische Darstellung und die Ausgabe von Aufzeichnungen und Signalkurven. Signalverläufe können z.B. Aufzeichnungen von Störwerterfassungssystemen oder digitalen Schutzrelais sein, die im standardisierten COMTRADE-Format vorliegen oder SigDef-Dateien mit selbstdefinierten Signalen.

Die Funktionen des TRANSIG-Monitors sind:

1. Laden von Aufzeichnungen im COMTRADE-Format oder SigDef-Dateien.
2. Zuordnung der Signale der Aufzeichnung zu den EPOS-Ausgangssignalen.
3. Skalierung der Signale der Aufzeichnungen.
4. Übernahme der definierten TRANSIG-Funktionen in einen Prüfplan.

Signaleditor

Ein weiterer Bestandteil der EPOS-Bediensoftware ist der Signaleditor. Der Signaleditor ermöglicht die Definition, Parametrierung und Berechnung beliebiger Signalverläufe. Die Parametrierung der Signale erfolgt interaktiv am Bildschirm. Für Kanäle kann jeweils eine Signaldauer eingestellt und jeder Kanal kann wiederum in beliebig viele Zeitfenster unterschiedlicher Länge unterteilt werden. Innerhalb der Zeitfenster können verschiedene Funktionsverläufe synthetisiert werden. Dabei ist es möglich, die Funktionsverläufe aus einer Grundfunktion, wie

1. Sinus, 
2. Rechteck, 
3. Sägezahn,
4. Dreieck, 
5. DC

und deren additiver oder multiplikativer Überlagerung mit einer oder mehreren Überlagerungsfunktionen zu generieren. 

Überlagerungen können Funktionen, wie 

1. Sinus,
2. Exponentielle Funktionen,
3. Rampen,
4. DC,
5. Impuls,
6. Harmonische,
7. mathematische Ausdrücke

sein.

Im Besonderen soll auf die mathematischen Ausdrücke bei den Überlagerungen hingewiesen werden, da die Erstellung von Formeln vielfältige Möglichkeiten der Signalerzeugung bietet. Die Überlagerungsfunktion „Ausdruck“ wird benutzt, um anhand mathematischer Eingaben einen Kurvenverlauf zu erstellen.

Fazit

Der dreiphasige Signalgenerator EPOS 360 bietet die Möglichkeit, verschiedene Signalverläufe zu erstellen, dem Prüfobjekt zuzuführen und die Wirkungen zu analysieren. Das Gesamtsystem EPOS 360 mit der EPOS-Bediensoftware bietet somit einen sinnvollen Mechanismus, um ohne großen Aufwand Netzphänomene zu verstehen und zu erklären.

Sie haben Fragen zum dreiphasigen Signalgenerator EPOS 360? Wir haben die Antworten!
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Ohm veröffentlicht seine Ergebnisse 1826 und fand zuerst wenig Anerkennung. Erst 1841 erhielt Ohm als Auszeichnung für seine Arbeiten die Copley-Medaille der Royal Society of London, die dem heutigen Nobelpreis entspricht. 1893 wird von dem Elektrischen Welt-Kongress in Chicago die Bezeichnung „Ohm“ (Zeichen Omega: Ω) für die Einheit des elektrischen Widerstandes vergeben. 

Mit der Ohm‘schen Drehwaage ist in diesem Beitrag nur der erste Schritt der Entwicklung von Widerstandsmessgeräten beschrieben. Die Geschichte der Widerstandsmessung zeigt die Veränderungen vom Zeitalter der frühen Experimentatoren bis zum heutigen Computerzeitalter, d.h. von Messbrücken über erste elektronische Geräte bis zu den heutigen digitalen Messsystemen. Die Entwickler nutzten immer die neuesten Ideen und Systeme, um die Produkte nützlicher und bedienfreundlicher zu machen. Durch den technischen Wandel wurde die Entwicklung der Messgeräte vorangetrieben und technologische Fortschritte realisiert.