ASTRA

Messsystem zur Ableitstromanalyse in 400-V-Drehstromnetzen

Das Entwicklungsprojekt ASTRA beschäftigt sich mit dem Aufbau eines Messsystems, mit dem die genaue Analyse von Ableitströmen in 400-V-Drehstrom­netzen möglich ist. Diese Ableitströme in Netzen mit Frequenzumrichtern und anderen Stromrichtern erschweren den sicheren Betrieb von Fehlerstromschutzschaltern (RCD, RCCB), deren Einsatz für einen wirkungsvollen Personen- und Brandschutz zwingend notwendig ist. Aus dem erfassten Ableitstrom berechnet das ASTRA-Messsystem für einen im Netz eingesetzten Fehlerstromschutzschalter die aktuelle Auslastung. Für ein Netz ohne Fehlerstromschutzschalter liefert das zudem in ASTRA integriert Prognosewerkzeug eine Aussage, ob bei dem aktuellen Netzzustand der Betrieb eines vorgesehenen Fehlerstromschutzschalters ohne oder mit zusätzlicher Kompensationsmaßnahme (z. B. dem Einsatz von LEAKCOMP®) möglich wäre. 

An der Hochschule Emden-Leer wurde im Rahmen von Projekt- und Abschlussarbeiten die Hard- und Software für das Messsystem ASTRA zur Ableitstromanalyse in 400-V-Drehstrom­netzen erstellt. Das Messsystem besteht aus einem Summenstromwandler zur Erfassung von Ableitströmen bis 1,2 A (mit erweitertem Stromsensor bis 20 A), der auch fest in die Installation eingebaut werden kann, einer Messsignal-Unit AS-SU X100, eine Eigenentwicklung der Hochschule, und dem Virtuellen Instrument (VI) AS-VI B100, das mit LabVIEW® programmiert wurde.

Vom Stromsensor gelangt das Messsignal über eine vorkonfektionierte Messleitung direkt zur speziell ausgelegten Messsignalvorverarbeitung der Messsignal-Unit AS-SU X100, die die spezifizierten Messgenauigkeiten sicherstellt. Messfehler durch Unterabtastung werden vermieden. Die Datenübertragung vom Mikrocontroller zum Computer erfolgt bei diesem System über eine USB 2.0-Fullspeed Schnittstelle, über die die Messsignal-Unit auch mit Spannung versorgt wird. Das Virtuelle Instrument (VI) AS-VI B100 nimmt die Messdaten vom Mikrocontroller entgegen, wertet diese aus und bereitet sie für die Signaldarstellung vor.

Möglichkeiten der Visualisierung

  • Ableitstromverlauf im Zeitbereich
  • Ableitstromspektrum im Frequenzbereich
  • Selektive Ableitstromeffektivwerte für ausgewählte Netzoberschwingungsfrequenzen und spezielle Frequenzbänder
  • Integraler Ableitstromeffektivwert (RMS)
  • Auslösekennlinien verschiedener FI-Schutzschalter
  • Prognosewerkzeug für die aktuelle Auslastung eines FI-Schutzschalters mit und ohne Einsatz des Ableitstromkompensators LEAKCOMP®
  • Netzfrequenzmessung
  • Langzeitmessung bei Messdatenkomprimierung

Kenndaten

  • Erfassung von Ableitströmen bis 1,2 A im 400-V-Drehstromnetz (mit erweitertem Stromsensor bis 20A)
  • Ableitstromverlauf im Zeitbereich (Frequenzanteile bis 100 kHz)
  • Ableitstromspektrum im Frequenzbereich (Frequenzanteile bis 100 kHz)
  • Selektive Ableitstromeffektivwerte (Frequenzbänder bis 50 kHz)
  • Messfrequenzband 20 Hz bis 50 kHz mit hoher Genauigkeit (<1%) im Frequenzband 50 Hz bis 10 kHz
  • Integraler Ableitstromeffektivwert (Frequenzband 20 Hz bis 300 kHz)
  • Messfrequenzband 20 Hz bis 300 kHz mit hoher Genauigkeit (<1%) im Frequenzband 50 Hz bis 20 kHz
  • Prognosewerkzeug zur Bestimmung der Auslastung eines FI-Schutzschalters

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Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing.
Thomas Dunz

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Prof. Dr.-Ing.
Gregor Schenke

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M. Sc. Dipl.-Ing.
Rolf A. Rasenack

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+49 4921 807-1903