Kontinuierliche Überwachung der Netzqualität mit dem stationären Analysator Sonel PQM-750

Der PQM-750 ist die Antwort von Sonel auf die wachsenden Anforderungen des Energiemarktes. Er wurde für die präzise sowie kontinuierliche Überwachung von Netzparametern entwickelt und zeichnet sich durch sein kompaktes Design, seinen intuitiven modularen Aufbau und seine fortschrittliche Funktionalität aus.

Entwicklung von Netzqualitätsanalysatoren

Sonel entwickelt seit vielen Jahren die Serie der Netzqualitätsanalysatoren. Angefangen mit dem bahnbrechenden Sonel PQM-701 über die nachfolgenden Generationen der Sonel PQM-700 / PQM-707 Messgeräte, bis hin zum fortschrittlichsten Modell der Klasse A, dem Sonel PQM-711. Alle diese Geräte waren tragbar und für Messungen, Diagnosen und Analysen an verschiedenen Messpunkten geeignet.

Im Laufe der Jahre - durch den technologischen Fortschritt, sowie Veränderungen in der Energiewirtschaft und des Stromverbrauchs, hat sich die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Netzparameter gleichzeitig an mehreren Stellen im Stromnetz verdient gemacht. Lastschwankungen, dezentrale Stromerzeugung, supraharmonische Oberschwingungen, unkontrollierte Verlustleistung, asymmetrische Lasten und viele andere Phänomene stellen eine ernsthafte Bedrohung für den stabilen Betrieb der Systeme dar. Die Überwachung von Parametern, die Aggregation von Daten und die Alarmierung in kritischen Momenten sind daher heute von entscheidender Bedeutung. Der stationäre Netzqualitätsanalysator Sonel PQM-750 wurde daher genau für diese Aufgaben entwickelt.

Bild 1. Sonel PQM-750 Analysator

Klasse A - die höchsten Messstandards

Analysatoren können nach verschiedenen Kriterien unterteilt werden, aber eines der wichtigsten ist die Klasse des Analysators. Die Norm IEC 61000-4-30 unterscheidet zwischen zwei Klassen: A (von Advanced) und S (von Survey). Messgeräte der Klasse S haben eine schwächere Leistung und ihre Messungen können bei Geräten verschiedener Hersteller am gleichen Messpunkt größere Unterschiede aufweisen. Messgeräte der Klasse A hingegen sind höchstgenau und sollten, wenn sie an der gleichen Stelle angeschlossen sind, die gleichen Ergebnisse anzeigen. Das Sonel PQM-750 ist ein zertifiziertes Analysegerät der Klasse A und wird durch ein Protokoll eines akkreditierten Prüflabors bestätigt. Auf diese Weise können Sie sicher sein, dass mehrere Einheiten dieses Geräts an verschiedenen Punkten im Netzwerk seine Parameter mit der vorgegebenen Genauigkeit messen. Unabhängig von der Klasse A ist der Analysator mit hochwertigen Komponenten ausgestattet. Ein 24-Bit-Analog-Digital-Wandler sorgt für die Qualität der Datenverarbeitung. Die Abtastfrequenz der Signale kann 80 kHz erreichen. Ob Oberschwingungsmessung bis 256, Frequenzbandüberwachung bis 150 kHz für Superharmonische oder Wirkenergiemessung in der Klasse 0,2S – dies sind nur einige der herausragenden Merkmale des Analysators. Die Tatsache, dass mehr als 15.000 Parameter gleichzeitig aufgezeichnet werden können, zeugt von Netzqualitätsanalyse auf höchstem Niveau.

Kompaktes Design und einfache Installation

Nicht nur die präzise Messgenauigkeit sind ein Vorteil des Analysators. Das Gerät verfügt über ein kleines Gehäuse, was für die Installation in Schaltschränken äußerst vorteilhaft ist. Oft ist der Platz für Erweiterungen begrenzt und der Anbau eines größeren Gerätes nicht möglich. Das kompakte Gehäuse des Sonel PQM-750, das für die Montage auf einer DIN-TH35-Schiene geeignet ist, nimmt nicht viel Platz ein, so dass der Analysator problemlos in Bereichen installiert werden kann, in denen bereits eine funktionierende Infrastruktur vorhanden ist. Bei Bedarf wird ein Wandmontagesatz mitgeliefert.

Bild 2. Montage des Sonel PQM-750-Analysators auf einer DIN-TH35-Schiene

In einem so kleinen Gehäuse fehlt es jedoch nicht an Funktionalität, die für Energieversorger wichtig sind - Spannungs- und Stromeingänge zu versiegeln. Auf diese Weise kann jede Störung des Netzanschlusses diagnostiziert werden.

Bild 3. Sonel PQM-750-Analysator Versiegelung von Strom- und Spannungseingängen

Anpassungsfähig an unterschiedliche Anforderungen dank innovativer Modularität

Der modularer Aufbau Sonel PQM-750 ist sein besonders hervorzuheben. Standardmäßig wird der Analysator als Hauptgerät angeboten, das die für den Betrieb die folgenden Funktionen enthält:

5 Eingänge zur Messung von Spannungen bis 1000 V;
5 eingebaute Stromwandler mit einem Nennbereich von 5 A;
2 digitale Eingänge und eine 1-Draht-Temperaturmessschnittstelle
2 steuerbare Relaisausgänge;
ein Relais mit Watchdog-Funktion;
eingebautes Netzteil mit einem Spannungsbereich von 85...264 V AC / 120...300 V DC
eingebauter Li-Ion-Akku zur Stromversorgung des Messgeräts bei einem Ausfall der Hauptstromversorgung oder der PoE-Versorgung;
Li-Ion-Akku zur Unterstützung der internen Uhr;
2 integrierte Ethernet-Anschlüsse für die Kommunikation mit Servern; einer der Anschlüsse ermöglicht die Stromversorgung des Messgeräts über das LAN im PoE-Standard; Synchronisierung mit einem NTP-Zeitserver über den LAN-Anschluss möglich;
zwei integrierte RS-485-Anschlüsse, für die Kommunikation und Empfänger von IRIG-B-Signalen für die präzise Zeitsynchronisierung des Analysators;
integrierter USB-Host-Anschluss für den Betrieb des Analysators;
integrierter Speicher und ein microSD-Kartensteckplatz für die Datenspeicherung;
ein 2,4-Zoll-Farb-Touchscreen für die grundlegende Bedienung des Analysators vor Ort;
integrierte Protokolle für den Datenaustausch: IEC 61850, Modbus RTU, Modbus TCP/IP, proprietäres SonelFrame

Bild 4. Sonel PQM-750 – integriertes Display für die Bedienung des Analysators vor Ort

PQM-750 Hardware Upgrades und optionale Erweiterungen

Durch den modularen Aufbau kann der Analysator an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Der Analysator ist mit einem seitlichen Steckverbinder auf der rechten Seite ausgestattet, über den externe Erweiterungsmodule angeschlossen werden können. Sie können aus folgenden Erweiterungen wählen:

optionales Netzteil für den Spannungsbereich 18...60 V DC,
optionale eingebaute Stromwandler mit einem Nennbereich von 1 A,
internes Modul zur Messung von Spannungstransienten bis zu 6 kV mit einer Abtastfrequenz von bis zu 10 MHz.

Der Hersteller geht davon aus, in naher Zukunft weitere Optionen hinzufügen zu können, wie z. B.:

optionale Stromeingänge für den Anschluss externer Stromwandler,
Halbleiterrelais (SSRs) anstelle mechanischer Relais,
externes GPS-Modul für eine hochpräzise Zeitsynchronisation,
externes GSM-Modul für die Kommunikation,
externes E/A-Modul,
externes Bedienfeld für die vollständige Vor-Ort-Bedienung des Analysators,
zusätzliche Kommunikationsprotokolle.

Bild 5. Sonel PQM-750 Analysator mit externen GPS Modul

Webserver - einfache Bedienung und Remote-Konfiguration

Ein weiteres Feature des Analysators ist der integrierte Webserver. Er ermöglicht die Fernkonfiguration, das Lesen aktueller Daten oder die Anzeige aufgezeichneter Ereignisse über jedem Webbrowser aus. Die Bedienung ist einfach und intuitiv. Die Serverfunktionalitäten sind nicht fest integriert und als weitere Updates für den Analysator geplant. Die Möglichkeit, den Analysator sowohl lokal als auch aus der Ferne zu aktualisieren, ist ein weiterer arbeitserleichternder Vorteil. Das Messgerät kann schnell und einfach aktualisiert werden, ohne das Büro zu verlassen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da das Gerät bei sich ändernden Marktanforderungen in der Lage ist, mit den Anforderungen und Standards Schritt zu halten.

Die Benutzeroberfläche des Messgeräts und des Webservers kann in mehreren Sprachen bedient werden. Die Anzahl der Sprachversionen wird in Zukunft entsprechend den Kundenbedürfnissen erhöht und als Upgrade erhältlich sein.

Abbildung 1. Webserver des Sonel PQM-750 - Hauptmenü

Abbildung 2. Webserver – Zeigerdiagramm

Abbildung 3. Webserver – Beispielansicht von Stromwerten

Abbildung 4. Webserver – Informationsübersicht von aufgezeichneten Ereignissen

Abbildung 5. Webserver – Graph am Beispiel von aufgezeichneten Spannungseinbrüchen

Der integrierte Server ermöglicht eine umfassende Konfiguration des Analysators, um seinen Betrieb an die tatsächlichen Bedürfnisse der Kunden anzupassen. Eine nicht korrekte Konfiguration kann z. B. zu einer zu großen Datenmenge oder einer verminderten Sicherheit führen.

Figure 6. Webserver – Konfigurationsansicht

Über den Webserver können auch Einstellungen vorgenommen werden, um das Messgerät in die IT-Infrastruktur der Kunden (z. B. SCADA-System) zu integrieren. Zu diesem Zweck können die Standardprotokolle IEC 61850 oder Modbus verwendet werden. Eine vollständige Integration unter Verwendung des geschützten SonelFrame-Protokolls ist ebenfalls möglich, sobald ein geeigneter Treiber geschrieben wurde. Dank des integrierten FTP-Clients können die im internen Speicher gesammelten Daten einmal täglich automatisch als PQDIF-Dateien an einen bestimmten FTP-Server gesendet werden. Das PQDIF-Format ist eines der weltweit am häufigsten verwendeten Datenaustauschformate. Die Möglichkeit der nahtlosen Funktionalität mit nahezu jeder Software, die Standard-Kommunikationsprotokolle verwendet, gewährleistet den vielseitigen Einsatz des Analysators.

Cybersicherheit – ein Zeichen der Zeit

Der Sonel PQM-750-Analysator verfügt über eine Reihe von Funktionen, die Manipulationen erschweren. Zu den Sicherheitslösungen gehören eine integrierte Firewall, eine verschlüsselte interne Software, ein PIN-Code zur Bedienung des eingebetteten Bildschirms, ein Anmeldesystem zur Bedienung des eingebetteten Webservers und eine verschlüsselte Datenübertragung vom Webserver.

24-Stunden-Aufzeichnung und -Analyse von Netzwerkparametern des Energienetzes

All dies macht den Sonel PQM-750 Analysator zu einem leistungsstarken Werkzeug für die 24/7-Aufzeichnung und Analyse von Stromnetzparametern. Seine reduzierten Abmessungen, sein modulares Design, präzisen Messungen, fortschrittliche Technologie und die Fähigkeit, mit Datenbanken und SCADA-Systemen zu kommunizieren, sind zweifellos Vorteile, die dem Energiesektor (Erzeugung und Verteilung), der Industrie und Dienstleistungsunternehmen ein hochwertiges Messgerät zur Überwachung und Analyse der Stromqualität bieten.
Die 36-monatige Garantie, die über das Sonel-Programm für regelmäßige Kalibrierung auf 60 Monate verlängert werden kann, bestätigt die höchste Qualität und Zuverlässigkeit.

Autor: mgr inż. Marcin Szkudniewski, Sonel S.A.