Wir regeln das.

Power Quality ist Trumpf.Volkswagen setzt in puncto Netzüberwachung auf die A. Eberle-Lösung PQI-D.

Die VW Kraftwerk GmbH – eine hun-dertprozentige Tochtergesellschaft der Volkswagen AG – ist Dienstleister für den Volkswagen Konzern sowie für Kommunen, Industrie und Gewerbe in den Bereichen Energieerzeugung, -han-del, -management, Engineering und Fa-cility Management. Bei der Energiever-teilung hat die Versorgungssicherheit für das Unternehmen einen sehr hohen Stellenwert. Um diese gewährleisten zu können, setzt die VW Kraftwerk GmbH in puncto Netzüberwachung auf intelli-gente Hardware und Know-how vom Spezialisten für Versorgungssicherheit, A. Eberle aus Nürnberg.

Sonderdruck

Das Spannungsqualitäts- und Störschrei-bersystem PQI-D (Power Quality-Inter-face Digital) von A. Eberle GmbH & Co. KG ist seit über zehn Jahren nicht nur bei der VW Kraftwerk GmbH in Wolfsburg, sondern auch in allen anderen deutschen Volkswagen Standorten im Einsatz. We-gen ihrer Zuverlässigkeit sind die Geräte mittlerweile zu einem festen Bestandteil der Analyse und Beurteilung von Störun-gen im Hoch- und Mittelspannungsnetz geworden.

„Aufgrund dieser positiven Erfahrun-gen hat die VW Kraftwerk GmbH jetzt beschlossen, die A.Eberle-Lösung auch im Zuge der umfangreichen Netzer-neuerung in alle bestehenden und zu-künftigen Schaltanlagen zu installieren“, erläutert Friedhelm Wolf, Techniker im Netzbetrieb bei VW Kraftwerk GmbH. Damit werden in den Werken

der Volkswagen AG über 100 dieser Komponenten in allen Spannungsebe-nen des werksinternen Hoch- und Mit-telspannungsnetzes (110 kV bis 6,3 kV) eingesetzt.

Anbindung an das Netzleitsystem

„Durch die Anbindung aller Schaltan-lagen an das Netzleitsystem via Lichtwel-lenleitertechnologie ergibt sich auch die Möglichkeit, die Power Quality-Geräte und Störschreiber PQI-D über TCP/IP zu vernetzen“, so Friedhelm Wolf. Für den Aufbau dieses eigenständigen Netz-werks setzen die Wolfsburger Stan-dardkomponenten aus dem IT-Bereich ein. Da nur ein PQI-D pro Anlage bzw. pro Umspannwerk mittels Com-Server und LWL-Umsetzer verbunden werden muss, sind nur wenige Zusatzkomponen-

Power Quality ist Trumpf.

Bild 1: VW Werk Wolfsburg

Volkswagen setzt in puncto Netzüberwachung auf A. Eberle-Lösung PQI-D.

Power Quality ist Trumpf.

ten erforderlich. Die Kopplung zwischen den einzelnen PQI-Ds in einer Anlage erfolgt über die Standardschnittstelle E-LAN (Doppel-RS485).

So können die IT-Techniker vom VW-Kraftwerk eine Vielzahl von Geräten miteinander verbinden und über einen Kanal (Com-Server) an das Gesamt-system andocken. Über eine weitere Schnittstelle (RS232) läuft die Zeit-synchronisierung ab. Dabei wird das DCF-Signal aus einem zentralen Uhr-zeitmodul direkt an diesen Eingang angeschlossen. Die Weiterleitung der entsprechenden Information zwischen den Geräten realisieren die Spezialisten ebenfalls über die E-LAN Verbindung (Zeitbus), sodass auch hier keine zusätz-liche Verdrahtung notwendig ist.

Je nach Anlage führen die Datenleitungen direkt in den zentralen Kommunikations-raum oder werden in Knotenpunkten gesammelt und über LWL-Switches ver-bunden. Für die Verarbeitung und Visua-lisierung der Daten ist ein PC-Server an dieses Netzwerk angekoppelt.

Alle Mess- und Überwachungs- aufgaben im Griff

Das Power-Quality-Interface PQI-D für Mittel- und Hochspannungsnetze ist das Herzstück eines Systems, mit dem die Verantwortlichen von VW-Kraftwerk GmbH alle Mess- und Überwachungs-aufgaben in elektrischen Netzen lösen können. Das Gerät eignet sich als Power-Quality-Interface nach DIN EN 50160 (IEC 61000-4-30), als Störschreiber und

als Messeinrichtung für alle physikalisch definierten Messgrößen in Drehstrom-netzen. Vor allem ist die Komponente da-für ausgelegt, spezielle Bezugsqualitäten oder Qualitätsvereinbarungen zwischen Energieversorger und Kunde zu überwa-chen, zu registrieren und zur Auswertung bzw. Speicherung in Form von übersicht-lichen Berichten bereitzustellen.

Dabei arbeiten moderne Spannungsqua-litäts-Messgeräte nach der Norm IEC 61000-4-30. Diese definiert Methoden, um für den Anwender eine Vergleichs-basis zu schaffen. Geräte unterschied-licher Hersteller, die nach dieser Regel arbeiten, müssen näherungsweise gleiche Messergebnisse liefern. Die Richtlinie un-terscheidet zwei Systemklassen: „Klasse A-Messgeräte“ finden vor allem für ver-

Volkswagen setzt in puncto Netzüberwachung auf A. Eberle-Lösung PQI-D.

Bild 2: Vernetzung des Störschreibersystems

PQI-D Messwertüberwachung und Datenvisualisierung VW Kraftwerk GmbH Wolfsburg

Störaufklärung leicht gemacht

Hinsichtlich der Netzanalyse liefert die Power Quality Lösung auf Wunsch der VW Kraftwerk GmbH eine PDF-Datei und versendet diese im Falle einer Stö-rung umgehend in einer Anlage per E-Mail an die verantwortlichen Mitarbeiter.

SD Karte bis auf 32 GB erweiterbar ist. Dabei verfügt es über eine Abtastfrequenz von 40,96 kHz und erfasst die Spannungs-qualität nach DIN EN 50160, IEC610000-2-2 sowie IEC61000-4-30. Die Auswer-tung erfolgt über eine MYSQL-gestützte Datenbank oder mit unkomplizierter Gra-tis-Software.

Bild 3: Störschrieb für U und I mit 25 Mikrosekunden Abtastwerten

Bild 8 PQI-DA smart

tragsrelevante Messungen in Kunden-Lieferanten-Beziehung Verwendung, während „Klasse B-Messgeräte“ zur Er-mittlung von statistischen Qualitätsgrö-ßen genutzt werden. Neuerdings ermög-lichen es zusätzliche, dezentral verteilte PQI-Ds, Auswirkungen der Anbindung von Photovoltaikanlagen an bestimmte Netzanschlusspunkte zu bewerten.

Alle Power Quality Geräte der A. Eberle GmbH & Co. KG erfüllen die hohen An-forderungen für ein „Klasse A-Messgerät“ nachweislich zu 100 Prozent.

Dazu gehört auch das frisch veröffent-lichte „PQI-DA smart“. Dabei handelt es sich um einen nur 160 mm x 90 mm x 58 mm großen, kompakten und preiswer-ten Baustein, der sowohl als Störschrei-ber als auch als Power Quality Interface, Transientenrekorder und Leistungsana-lysator für Nieder- und Mittelspannungs-netze fungiert. Dieses Gerät verfügt über ein GB großen Speicher, der über eine

betroffenen 110 kV-Netzgebieten zu unter-schiedlichen Zeiten aufgrund der wieder-kehrenden Spannungen 80 ms bzw. 280 ms nach Fehlereintritt nachzuvollziehen. Störschriebe liefern aber nicht nur im Hinblick auf Netzfehler wichtige Informa-tionen. Die flexiblen Aufzeichnungspara-meter der PQI-D-Geräte ermöglichen auch das Protokollieren von hochauflö-senden Strom- und Spannungsverläufen z.B. bei Motoranläufen, Einschaltvorgän-gen von Transformatoren oder bei Ein- und Umschaltungen im Stromnetz. Ein zusätzlicher Kurvenschreiber ist dafür nicht erforderlich.

Für die Auswertung benötigen diese keine spezielle Software.

Der Störschrieb (Bild 4) zeigt den Kur-venverlauf der Messgrößen und in ei-ner Tabelle zusätzlich die Nennwerte, Grenzwerte und die prozentuale Ab-weichung vom Nennwert. Darüber hin-aus sind der Verlauf und die Dauer der Störung auf einen Blick zu erkennen. Da-durch sind die betreffenden Mitarbeiter in den meisten Fällen in der Lage, eine exakte Aussage über das Störereignis zu treffen und unverzüglich Maßnahmen in die Wege leiten.

Auch bei komplexeren Netzstörungen können die Störschriebe zur Aufklärung beitragen. Bild 4 zeigt den Kurvenverlauf ei-nes Doppelerdschlusses im 110 kV-Netz.

In diesem Fall traten zwei Erdschlüsse in erheblicher Entfernung voneinander auf. Aufgrund dieses zweifachen Vorfalls waren die Richtungsanzeigen der Netz-schutzgeräte außer Stande, eine eindeu-tige Anzeige zum Fehlerort liefern.

Die Dokumentation dieser Ereignisse beinhaltete allerdings für die Aufklärung entscheidende Informationen über den Ablauf der Störung. Insofern konnten die Verantwortlichen die Entwicklung von einem einfachen Erdfehler in Phase L2 bis zum unmittelbar darauf eintretenden Folgeerdschluss in Phase L1 anhand der durch die PQI-D-Geräte aufgezeichne-ten Spannungsverläufe nachweisen.

Darüber hinaus war es möglich, die Fehl-erklärung beider Erdschlüsse in den zwei

Bild 4 Beispiel: Doppelerdschluss per E-Mail als PDF Datei

zwischengespeichert und übertragen, sobald die Verbindung wiederhergestellt ist. Die Selbstüberwachung der Geräte meldet einen Ausfall über einen Binär-ausgang an das zentrale Netzleitsystem.

Datenlogger-Funktion zahlt sich aus

Da die Bedeutung von genauen und hoch-auflösenden Netzdaten stetig zunimmt, verfügen die PQI-Ds über eine Datenlog-ger-Funktion. So sind Informationen über Strom, Spannung, Frequenz, Wirk-, Blind- und Scheinleistung und deren Mittelwerte automatisch oder auf Knopfdruck verfüg-bar. Alle Werte werden in einer Daten-bank gespeichert und sind damit für die Zukunft gesichert.

Energieanalyse mit virtuellen Kanälen

Für weiterführende Auswertungen kön-nen die Anwender sogenannte virtuelle Kanäle bilden. Damit können sie im An-schluss mehrere Messgrößen, beispiels-weise zur Summierung von Leistungen, mathematisch miteinander verknüpfen. Diese Daten können dann für die Beur-teilung der Netzauslastung oder für eine Netzplanung herangezogen werden. Auch können damit die Effekte von Energie-sparmaßnahmen überprüft werden.

Benutzerfreundlichkeit wird groß geschrieben

Einen Überblick über die Messwerte des VW Kraftwerksnetzes erlaubt die Software WinPQ. Im Sinne einer aus-gereiften Benutzerfreundlichkeit kann der Anwender das Layout des Startbild-schirms selbst gestalten oder auf Vorla-gen zurückgreifen. Es ist im freigestellt, eine Auflistung der Geräte mit kurzer Beschreibung oder eine grafische Dar-stellung zu wählen.

Die WinPQ-Software kommuniziert au-tomatisch und laufend mit allen Geräten im Netzwerk. Bei Störungen der Ver-bindungen zwischen Server und Modul werden die Daten im jeweiligen PQI-D

Bild 5 Beispiel: grafische Darstellung der vom Kunden gestalteten Software

Bild 6 Datenlogger für U,I,P;Q,S

Bild 7 Summenbildung über virtuelle Kanäle

SD_

PQ is

t Tr

umpf

_D

_051

4_nü

A. Eberle GmbH & Co. KGFrankenstraße 160D-90461 NürnbergFon +49(0)911 628108-0Fax +49(0)911 628108-96www.a-eberle.deinfo@a-eberle.de

Autoren

Uwe PiepmeierDipl. Informatiker GeschäftsführerINFO SELECT GmbH Lengerich

Dr. Florian KörnerLeiter NetzbetriebVW Kraftwerk GmbH Wolfsburg