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Verfahren zur Erkennung von unzulässigen Abweichungen der Netzspannungen von ihrem Betriebsbereich

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018235D
Original Publication Date: 2002-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 389K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Michael Weinhold: AUTHOR [+4]

Abstract

In der modernen Industrie sind viele Lasten sehr empfindlich gegenüber Abweichungen der Netz- spannungen von der idealen Sinusform. So können Antriebsumrichter bereits nach weniger als 20 Milli- sekunden eine Schutzabschaltung vornehmen, falls die Netzspannung unter 90% ihres Nennwertes fällt. Die Sensitivität der Verbraucher schwankt sehr stark je nach Gerätetyp und Hersteller. Für Computer- Anwendungen gibt die sogenannte Computing Busi- ness Equipment Manufactures Association (CBE- MA) - Kurve [1] eine ungefähre Auskunft. Sie gilt auch als grobe Richtlinie, wenn es um die Beurtei- lung der Sensitivität anderer Geräte geht. Solche Abweichungen der Netzspannung sind z.B. die Folge von Netzfehlern (z.B. Blitzeinschlag in einer Freileitung) im überlagerten Übertragungsnetz. Auch kann es im Verteilungsnetz durch das Zu- schalten von großen Lasten (z.B. Motoranlauf) zu einer temporären Absenkung der Netzspannung (,,Voltage Sags“) kommen.

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Verfahren zur Erkennung von un-zulässigen Abweichungen der Netz-spannungen von ihrem Betriebsbe-reich

Energie

Idee: Dr. Michael Weinhold, Erlangen;

Rainer Zurowski, Erlangen;Dr. Martin Sonnenschein, Erlangen;Ulrich Halfmann, Erlangen

In� der� modernen � Industrie� sind viele Lasten sehrempfindlich� gegenüber� Abweichungen� der� Netz-spannungen von der idealen Sinusform. So könnenAntriebsumrichter bereits nach weniger als 20 Milli-sekunden� eine� Schutzabschaltung� vornehmen, fallsdie Netzspannung unter 90% ihres Nennwertes fällt.Die Sensitivität der Verbraucher schwankt sehr starkje� nach� Gerätetyp� und� Hersteller.� Für� Computer-Anwendungen gibt die sogenannte� Computing Busi-ness� Equipment� Manufactures� Association� � (CBE-MA) - Kurve [1]� � eine ungefähre Auskunft. Sie giltauch als grobe Richtlinie, wenn es um die Beurtei-lung der Sensitivität anderer Geräte geht.

Solche� Abweichungen� der� Netzspannung sind z.B.die� Folge� von Netzfehlern (z.B.� Blitzeinschlag� ineiner Freileitung) im überlagerten Übertragungsnetz.Auch kann es� im� Verteilungsnetz� durch� das� Zu-schalten� von� großen� Lasten� (z.B. Motoranlauf) zueiner temporären Absenkung der Netzspannung(,,Voltage Sags“) kommen.

Weltweit ist das Problem der Lastabschaltung auf-grund� von� transienten� Absenkungen� der� Netzspan-nungen das größte Spannungsqualitätsproblem über-haupt. Die hohe Industrieautomation und Vernetzungvon� Geräten� führt� z.� B. in der Halbleiterindustriezum Ausfall ganzer Fabriken und hohem wirtschaft-lichen Schaden .

Manche Fabriken� schützen� ihre� Produktion� z.� B.dadurch,� dass� sie� bei� Gewitterwarnung� den� Leis-tungsschalter zum überlagerten Netz hin öffnen undihre� Energieversorgung� aus eigenen Generatorendurchführen.

Da die für die Netztrennung eingesetzten mechani-schen Schalter Ausschaltzeiten von über 50ms haben,muss die Fabrik schon� vorher� vom� Netz� getrenntwerden und nicht erst wenn ein Netzfehler aufgetre-ten ist.

Abhilfe bieten� hier� elektronische� Schalter,� welchesich derzeit� jedoch� erst� im� Entwicklungsstadiumbefinden, die innerhalb weniger Millisekunden eineNetztrennung durchführen. Mit den Fortschritten aufdem Gebiet der Leistungshalbleitertechnik und demsteigenden� Bedarf� in� der� Industrie� wird aber miteinem vermehrten Einsatz in der nahen Zukunft ge-rechnet.

Benötigt wird also eine Einrichtung, die Spannungs-abweichungen� (sowohl� ,,Voltage� Sags“� als� auch,,Voltage� Swells“)� und� -Ausfälle� (,,Outages“)� er-kennt und dem elektronischen Schalter das Signal zurSchalthandlung gibt.

Diese� Einrichtung,� nachfolgend� Sag-Detektor ge-nannt, ist Gegenstand dieses Verfahrens (sieheAbb.1).

Abb.1

D

2

uD� � sind ebenso denkbar.

Abb.2

Das hier beschriebene� Verfahren� basiert� auf� derErkennung von unzulässigen Abweichungen derNetzspannungen von ihrem Sollwert.

Zur Analyse wird nur der Netzspannungsraumzeigernicht auch der Netzstromraumzeiger herangezogen.Die Abweichungen� des� Netzspannungsra...