Hochverfügbarkeit durch zeitgemässes Monitoring

Hochverfügbarkeit durch zeitgemässes Monitoring
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Das 3in1-Messgerät UMG 512.
12.01.2015 | Verursachte vor Jahren ein kurzer Spannungseinbruch gerade mal ein Flackern in der Beleuchtung, kann er heute ganze Betriebe lahmlegen. Um die gesamte Infrastruktur zu überwachen, muss der Anwender nicht mit einer Vielzahl von Instrumenten arbeiten. Ein einziges modernes Monitoring-System kann dies komfortabel und zuverlässig übernehmen.

Hochautomatisierte Fertigungsanlagen, Rechenzentren, aber auch Anlagen mit kontinuierlichen Prozessen (z.B. Lebensmittelverarbeitung, Kabelfabriken, Papierfertigung) erfordern eine zuverlässige Stromversorgung – oft sogar Hochverfügbarkeit, d.h. eine Verfügbarkeit von mindestens 99,9%. Die vielen Server, Monitore, Speichermedien und Netzwerkkomponenten tolerieren kaum Spannungseinbrüche oder andere Spannungsqualitäts-Abweichungen von der Norm (z.B. EN 50160). Aber nicht nur für die Informations- und Kommunikationstechnik muss elektrische Energie “sauber“ zuverlässig zur Verfügung stehen, sondern auch für Infrastrukturaufgaben wie Klimatisierung, Brandvermeidung, EMV, Sicherheitstechnik, Beleuchtung, Aufzüge und Antriebe.

Es verwundert kaum, dass in all diesen Anwendungen die Forderung nach einer sicheren Stromversorgung noch vor der allgegenwärtigen Energieeffizienz steht. Dem kommt die kontinuierliche überwachung mit einer entsprechend integrierten Messtechnik für Energiemanagement, Spannungsqualitäts- und Differenzstromüberwachung entgegen, denn sie dient beiden. “Nebenher“ verbessert die Differenzstromüberwachung den vorbeugenden Brandschutz. Allerdings ist es in der Praxis sehr aufwändig, alle Messdaten zu erfassen, auszuwerten und zu dokumentieren. All dies muss auch noch sehr rasch erfolgen, will man z.B. einen gerade entstehenden Isolationsfehler noch vor dem Ausfall der Anlage erkennen.

3in1 Monitoring für Sicherheit und Wirtschaftlichkeit

3in1 Monitoring für Sicherheit und Wirtschaftlichkeit
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Kontinuierliche 3in1-Überwachung eines EMV-optimierten TN-S-Systems.

Hierfür hat Janitza, der Spezialist für digitale Messtechnik und Monitoring Systeme in der Energieversorgung, seine neuen Baureihen UMG 512, UMG 96RM-E und UMG 20CM zur überwachung auf drei Ebenen entwickelt. Zusammen mit der Software GridVis® und dem integrierten Alarmmanagement vereinen sie Lösungen für drei Bereiche in einer gemeinsamen Systemumgebung und nur einem Messgerät je Messstelle.

Diese Bündelung der drei unterschiedlichen Funktionen in einem einzigen Messgerät hat den grossen Vorteil, dass sowohl die Montage und Installation als auch die restliche Infrastruktur (Stromwandler, Kommunikationsleitungen und -einrichtungen, Datenbank, Software, Analyse-Tools und Reporting-Software …) nur ein einziges Mal benötigt wird. Ferner sind alle Daten zentral in einer Datenbank erfasst und lassen sich bequem mit nur einer Software verarbeiten. Dies spart nicht nur direkte Kosten im Einkauf, sondern vereinfacht auch die Integration: Es sind keine Schnittstellen zwischen verschiedenen Systemen nötig – es ist ja nur ein System. Dies reduziert auch den Aufwand für Trainingsmassnahmen und Einarbeitung, was wiederum die Akzeptanz bei den zuständigen Elektrofachkräften erhöht.
 

Ein wesentlicher Vorteil dieser integrierten Datenerfassung ist ihre Schnelligkeit und der umfassende überblick über alle Daten. Damit lassen sich Störungen erkennen, die ein einzelnes System nur teilweise oder gar nicht wahrnehmen würde. So kann der Anwender reagieren, bevor Sicherungen oder Fehlstromschutzschalter (RCD) betroffene Anlagen oder Steckdosenstromkreise abschalten. Dies gilt vor allem für schleichend steigende Differenzströme (z.B. ausgelöst durch Isolationsfehler), zu hohe Betriebsströme oder anderweitige überlastungen von Anlagenteilen oder Verbrauchern. 


Eine andere Fehlerquelle sind massive Netzrückwirkungen oder Resonanzerscheinungen durch eine wachsende Anzahl nichtlinearer elektrischer Verbraucher. Erkennt man irreguläre Netzgrößen wie zu hohe Oberschwingungen oder Fehlerströme rechtzeitig, kann man noch vor dem Ausfall eines Gerätes Reparaturmassnahmen einleiten und so Ausfallzeiten vermeiden oder zumindest planen bzw. reduzieren.

Netzqualität immer wichtiger

Netzqualität immer wichtiger
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Netzrückwirkungen durch Frequenzumrichter.

Das zuverlässige Betreiben moderner Anlagen und Systeme setzt immer auch eine hohe Versorgungszuverlässigkeit und gute Spannungsqualität (Power Quality) voraus. In einer zeitgemässen Energieversorgung kommen vom Industrienetz bis hin zum Bürogebäude eine Vielzahl ein- und dreiphasiger, nichtlinearer Verbraucher zum Einsatz. Dazu gehören Beleuchtungstechnik, wie z.B. Lichtregler für Scheinwerfer oder Energiesparlampen, zahlreiche Frequenzumrichter für Heizungs-, Klima-und Lüftungsanlagen, Frequenzumrichter für Automatisierungstechnik oder Aufzüge, sowie die gesamte IT-Infrastruktur mit den typischerweise verwendeten, geregelten Schaltnetzteilen. Vielerorts findet man heute auch Wechselrichter für Photovoltaikanlagen (PV) und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV). 


All diese nichtlinearen, elektrischen Lasten verursachen mehr oder weniger grosse Netzrückwirkungen mit einer Verzerrung der ursprünglich “sauberen“ Sinusform. Dadurch werden die Strom- und Spannungswellenform ebenfalls entsprechend verzerrt. Die Belastung der Netzinfrastruktur durch die beschriebenen elektrischen und elektronischen Verbraucher mit Netzrückwirkungen hat in den letzten Jahren signifikant zugenommen. Je nach Art der Erzeugungsanlage und der Betriebsmittel (Netzeinspeisung mit Umrichter, Generator), Netzsteifigkeit am Anschlusspunkt und der relativen Grösse der nichtlinearen Verbraucher entstehen dabei unterschiedliche Netzrückwirkungen und Beeinflussungen.

Mit einer breiten Palette an UMG-Messgeräten bietet sich die Möglichkeit, die verschiedenen Parameter der Spannungsqualität zu erfassen und zu analysieren. Standardisierte Spannungsqualitätsberichte in der GridVis® Software (z.B. für die EN 50160, EN 61000-2-4 und ITIC: “CBEMA-Kurve“) erlauben die Berichterstellung für gängige Normen quasi auf Knopfdruck.


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