Ein steuerungsintegriertes Netzmess- und Überwachungsmodul für elektrische Drehstromnetze von Bachmann electronic vereint Anlagensteuerung und Netztechnik. Das in das M1-Automatisierungssystem eingebettete Modul bietet nicht nur in Bezug auf Initial- und Lebenszykluskosten deutliche Vorteile, sondern auch in technischer Hinsicht.
Der Autor: Matthias Schagginger, Senior Manager Product Line Management, Bachmann electronic GmbH, Feldkirch/A
Der Ausbau erneuerbarer Energien hat zu veränderten Netzsituationen geführt. Eine wachsende Anzahl von Frequenzumrichtern speist heute in das Energienetz ein. Die Hersteller der Energie-Erzeugungsanlagen müssen daher die mitunter schwierigen, technischen Aufrüstungen bei Generatoren und Umrichtern und insbesondere auch bei der Netzmessung flexibel gestalten, um den bestehenden und zukünftigen Anforderungen zeitnah und kosteneffizient zu genügen. Dabei rückt die Integration bisher getrennter Funktionen in einem Gerät in den Fokus. So steigt nicht nur die Effizienz durch gemeinsame Hardware – auch der Aufwand für Integration, Fehlersuche und Ersatzteilbevorratung sinkt. Doch für Netzexperten waren in der Vergangenheit die Portfolios der Steuerungshersteller wenig interessant. Mit den Baugruppen der Familie GMP232/x bietet Bachmann eine Lösung, die die Trennung von Energietechnik und Steuerungswelt überwindet.
In die SPS integrierte Einheit
Mit den Modulen lässt sich die Messung und Überwachung elektrischer Drehstromnetze einfach in das bewährte M1-Automatisierungssystem integrieren. Der Anwender kann die Einheiten an beliebigen Stellen innerhalb des modularen Steuerungssystems auf Haupt- oder dezentralen Unterstationen platzieren. Alle Mess-, Berechnungs- und Statusinformationen stehen für Anwenderprogramme auf der CPU zur Verfügung. Dies ermöglicht sowohl die Kombination von Anlagensteuerung und Netztechnik in einer kompakten Einheit als auch die Realisierung frei programmierbarer und kommunikationstechnisch flexibler Netzerfassungspunkte. Die Spannungsmessung ist bis 690 V direkt möglich. Darüber hinaus ist eine Schnittstellenvariante für Wandler bis 120 V Nennwert vorgesehen. Für die Strommessung werden die üblichen 1-A- oder 5-A-Wandler eingesetzt. Erweiterte Messbereiche bis zu 340 % UN bzw. bis zu 400 % IN und größere Überlastbereiche prädestinieren die Baugruppe für Anwendungen in höheren Spannungsebenen. Mit einer Genauigkeit von 0,1 % vom Spannungs- bzw. Stromnennwert liegen die Module über bisher üblichen industrietauglichen Lösungen.
Die Module der GMP232/x-Familie bieten die Netzdaten nach unterschiedlichen Berechnungsvarianten parallel an. Somit können aufgabenbezogen die jeweils besser geeigneten Größen eingesetzt werden bzw. es besteht die Möglichkeit, eine normative oder kundenbezogene Forderung umzusetzen. Effektivwerte, Leistungen und Leistungsfaktoren können wahlweise gemäß DIN40110-2 auf Basis der Grundschwingungs- oder der spektral vollständigen Größen ermittelt werden. Parallel dazu liefert das Modul diese Werte gemäß IEC61400-21, also auf dem online berechneten Mitsystem der Grundschwingungsgrößen basierend. Durch die Zerlegung in symmetrische Komponenten sind auch Gegensystem und Nullsystem für Strom und Spannung gleichzeitig verfügbar. Zwei unabhängige Vier-Quadranten-Zähler summieren die Energiedaten getrennt für Grundschwingungsgrößen und die oberschwingungsbehafteten Eingangsgrößen.
Flexible Überwachungsfunktionen
Aus 40 parametrierbaren Überwachungsfunktionen lässt sich die jeweils gewünschte Kombination für Netz- und Anlagen-Eigenschutz einrichten. Alle für übliche Netzanschlussbedingungen erforderliche Schutzfunktionen sind vorhanden. Der integrierte zeitabhängige Frequenzschutz bietet insbesondere für den Anlagen-Eigenschutz sensibler Komponenten eine zuverlässige und einfache Alternative zu konventionellen Lösungen im Anwenderprogramm. Im Modul integrierte Relaisausgänge ermöglichen die Schaltung von zwei Auslösekreisen, unabhängig von der SPS. Die Verfügbarkeit aller Statusinformationen des autonomen Schutzsystems im Programm der SPS ist die Basis für angemessene Betriebsführungsreaktionen. So lassen sich ein anlagenschonender Betrieb und die Datenweitergabe an übergeordnete Schutzgeräte oder Leitsysteme realisieren. Direkt an der Datenquelle innerhalb der Module ist ein leistungsfähiger Echtzeit-Datenrekorder integriert. Dieser erfasst bei Schutzauslösung die Zeitverläufe der Netzgrößen mit bis zu 10 kHz Auflösung. Durch die Pre-Trigger-Funktion ist es möglich, auch die zeitliche Vorgeschichte eines Störfalls festzuhalten. Über die vorhandenen Schnittstellen kann der Anwender alle gängigen Fernwirkprotokolle, Feldbusse und Echtzeit-Ethernet-Kommunikationen einrichten. Fernwartungszugang, eingebaute Security mit moderner Benutzerverwaltung, moderne Parameterverwaltung und zahlreiche weitere Punkte sind weitere Optionen. ge
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