EIN BEITRAG ZUR RECHNERGESTÜTZTEN BESTIMMUNG VON OBERSCHWINGUNGEN IN NIEDER- UND MITTELSPANNUNGSNETZEN

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1 EIN BEITRAG ZUR RECHNERGESTÜTZTEN BESTIMMUNG VON OBERSCHWINGUNGEN IN NIEDER- UND MITTELSPANNUNGSNETZEN Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor - Ingenieur vorgelegt der Fakultät für Technische Wissenschaften des Wissenschaftlichen Rates der Technischen Universität Ilmenau von Dipl.Lehrer Mathias Michel geb. am in Schlotheim Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. habil. Rehn Prof. Dr.-Ing. habil. Stade Prof. Dr. rer. nat. Wedel vorgelegt am : Datum der öffentl. wissenschaftl. Aussprache : Verfahrensnummer : T 2416

2 M.Michel: "Ein Beitrag zur rechnergestützten Bestimmung von OS in NS- und MS-Netzen"; Inhaltsverzeichnis -I- GLIEDERUNG Kapitel Inhalt Seite 1. Einleitung und Zielstellung 1 2. Oberschwingungen in Elektroenergieanlagen Begriffsbestimmung Modell Elektromagnetische Verträglichkeit Oberschwingungen Oberschwingungen in MS- und NS-Ebene Charakteristische Abnehmer und -gruppen Tendenz der Oberschwingungs-Entwicklung Meßverfahren Klassifizierung der Meßgeräte und -verfahren Vorschriften Allgemeine Anforderungen Meßbereiche Prozeßkopplung Meßfehler Phasendifferenz Einschwingverhalten Spezielle Anforderungen Selektivität Meßfenster :., Auswertung Spezialfälle der Messung Wertung Echtzeitverarbeitung Geräte zur Oberschwingungsmessung Filter Filterbank Abstimmbare Filter Überlagerungsfilter Korrelatoren FFT-Geräte Einschätzung 39

3 Inhaltsverzeichnis -II- M.Michel: "Ein Beitraa zur rechneraestützten Bestimmuna von OS in NS- und MS-Netzen" -II- 4. Grundlagen der FFT-Analyse Fourier-Reihen Abtasttheorem Fourier-Transformation Diskrete Fourier-Transformation Aliasing Spektrale Auflösung Fensterung Fensteranordnung Leakage Fast Fourier-Transformation Fehler bei der Berechnung der FFT FFT-Gerätekomponenten Prozeßkopplung Wandler Konventionelle Wandler Stromwandler Spannungswandler Nichtkonventionelle Wandler Einschätzung Filter Analoge Filterung Digitale Filter Aliasing-Filter Anti-Aliasing-Filter Überabtastung Aliasing-Fehler-Anzeige Fehler durch Aliasing Hz Unterdrückung Halteschaltungen Aperturfehler Jitterfehler PLL-Schaltungen Analog-Digital-Umsetzer Quantisierungsstufen Abtastung Abtastfrequenz Meßzeit und Fensteranordnung Abtastung und Jitterfehler ADU und Aperturfehler 90

4 -III Gesamtfehler eines FFT-Systems Zwischenharmonische Subharmonische Höherharmonische Transiente Harmonische Schaltvorgänge Abnehmer mit Stoßleistungsbedarf Ausfall einer Periode FFT-Geräteanforderungen Oberschwingungsmeßtechnik Meßgeräte und Einsteckkarten Trendbetrachtung Meßsystem Parameter Prozeßkopplung Rechnerkopplung und Software Meßdurchführung mit dem EEQ-Computer Meßanforderungen Meßort, Meßpunkt Zeitpunkt Meßdauer Meßwertanzahl Auswertung Auswertungsgesichtspunkte Grenzwertanalyse Klassierung Kennziffernauswahl Mittelwertbildung Statistische Auswertung Verteilungsfunktionen Gaußsche-Verteilung Stationarität Schätzung von stochastischen Kenngrößen Ergodizität Korrelation Impedanzen Impedanz-Ortskurve Impedanz-Frequenz-Charakteristik Belastungs-Zeit- Diagramme 146 M.Michel: "Ein Beitrag zur rechnergestützten Bestimmung von OS in NS- und MS-Netzen"; Inhaltsverzeichnis -III-

5 -IV- 9. Dokumentation Meßergebnisse Zeitbereich Spannungsschwankungen Leistungen Frequenzbereich (OS) Betrag Phasenlage Komplexe Zeiger Harmonische Leistungen Zwischenharmonische ' Subharmonische Untersuchungen Zielstellung Meßsystem und Meßwerterfassung Meßdurchführung Darstellung der Meßergebnisse Bewertung der Spannungsverzerrung Bewertung der Gleichrichterunterwerke Wohngebietsbelastung Einfluß unterlagerter NS-Netze Leistungsbilanz eines GUW-Abgangs Leistungsbilanz eines Umspannwerks Netzverhalten Zusammenfassung Zusammenfassung und weiterzuverfolgende wissenschaftliche Zielstellungen Literatur Formelbezeichnungen, Indizes, Abkürzungen 178 Inhaltsverzeichnis -IV- M.Michel: "Ein Beitrag zur rechnergestützten Bestimmung von OS in NS- und MS-Netzen*