Smart Energy & Power Quality Solutions. Differenzstrom (RCM) und Energiedatenerfassung in einem Gerät

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1 Smart Energy & Power Quality Solutions Differenzstrom (RCM) und Energiedatenerfassung in einem Gerät

2 Die RCM-Systemlösung RCM Modbus GridVis Analyse-Software Oberschwingungen Alarmmanagement 20 Stromkanäle Zeitgemäßes Energiedatenmanagement, PQ- und Fehlerstrom-Monitoring Komplette Systemlösung Die Skalierbarkeit unserer Produkte und Lösungen lässt Spielraum für die Zukunft Alle Schlüsselkomponenten optimal aufeinander abgestimmt aus einer Hand Produktrange UMG 20CM Differenzstrom- und Energiemessgerät mit 20 Strommesskanälen UMG 96RM-E Energiemessgerät mit RCM-Messung (6 Strommesskanäle) Stromwandler breites Spektrum an Differenzstromwandlern Wandlerleisten mit 6 Kanälen Aufsteckstromwandler Klappwandler für die Montage ohne Betriebsunterbrechung GridVis-Analysesoftware in den Editionen Basic, Professional, Enterprise und Service Seite 2

3 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Der Inhalt dieser Broschüre: Anwendungsmöglichkeiten I Seite 4 Das System I Seite 6 Ihr Nutzen I Seite 8 Das Prinzip I Seite 9 UMG 20CM Energie- und Differenzstrom-Messgerät mit 20 Stromkanälen I Seite 10 Wesentliche Produktmerkmale I Seite 11 Typische Anwendungsfälle I Seite 11 Technische Daten UMG 20CM I Seite 13 UMG 96RM-E mit 6 Strommesskanälen I Seite 14 Technische Daten UMG 96RM-E I Seite 15 Differenzstromwandler I Seite 16 GridVis-Analysesoftware I Seite 18 Applikationsbeispiel Datencenter Bankzentrale I Seite 19 Fazit I Seite 23 Ein System dreifacher Nutzen Janitza Messsysteme zeichnen sich durch die hohe Skalierbarkeit sowie die Integration der drei Themenbereiche Energiemessung Spannungsqualität Fehlerstrommessung (RCM) in einem einzigen Monitoringsystem aus. Janitza bietet Ihnen eines der weltweit umfangreichsten Produktportfolios für Energie- und Spannungsqualitätsmesstechnik. Dadurch können wir Ihnen für jede Anforderung eine individuelle Lösung maßschneidern und die Soft- und Hardwarekomponenten optimal aufeinander abstimmen. Seit fast dreißig Jahren misst und managt man Strom mit Janitza! Seite 3

4 Anwendungsmöglichkeiten Die Fehlerstromüberwachung (RCM) spielt eine zunehmend wichtige Rolle für Anwendungen mit dem Anspruch auf hochverfügbare Stromversorgungen. Anwendungsmöglichkeiten finden sich in nahezu allen Marktsegmenten. Insbesondere kontinuierliche Prozesse und besonders sensitive Applikationen wie Rechenzentren, Krankenhäuser oder Halbleiterfabriken bauen auf die RCM- Überwachung. Überall dort, wo Isolationswiderstandsmessungen und Fehlerstromschutzschalter aus örtlichen oder betrieblichen Gegebenheiten nicht realisiert werden können, bietet die RCM-Messung eine gute Alternative. Ausfälle vermeiden Produktionsunterbrechungen vorbeugen Energie reduzieren (ISO 50001) Verkehrsströme sichern Hochverfügbare Energieverteilungen überwachen Seite 4

5 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung 3 1Janitza in GridVis-Software, Messgeräte und Komponenten vereinen 3 Lösungen Energiemanagement, Spannnungsqualitäts-Monitoring und elektrische Hochverfügbarkeit in einer gemeinsamen Systemumgebung. Energiedatenerfassung (EnMS nach ISO 50001) RCM Differenzstromüberwachung Mit einem integrierten System 3 Lösungen PQ Monitoring zur Optimierung der Versorgungssicherheit Datenbankanbindung Betriebsstrom A Fehlerstrom ma Seite 5

6 Das System Stromversorgung ohne Ausfälle TN-S-Systeme sind bei Neuanlagen Pflicht. Bei älteren TN-C-S-Systemen wird die Umrüstung auf TN-S empfohlen. Die Funktionsfähigkeit von TN-S- Systemen kann mit Janitza RCM-Lösungen permanent überwacht und protokolliert werden. Diese Anforderung stellt in vielen Branchen und Anwendungsbereichen eine Schlüsselfunktion für die Sicherheit und den wirtschaftlichen Erfolg des Unternehmens dar. Das verwendete RCM soll dabei einfach zu handhaben sein, automatisch auf Probleme hinweisen und gleichzeitig dem Servicetechniker eine wertvolle Hilfe bieten. L3 L2 L1 N Energie, Betriebsstrom, PQ Summenstrommessung (RCM) Fehlerstrom Messung des zentralen Erdungspunktes Seite 6

7 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Melden vor Ausfall ma Personenschutz Anlagenschutz Brandschutz Abschaltung Entscheidend ist, auftretende Störungen rechtzeitig zu erkennen, also noch bevor Sicherungen oder Fehlstromschutzschalter (RCD) betroffene Anlagen oder Steckdosenstromkreise abschalten. Dazu müssen meist schleichende Erhöhungen von Differenzströmen, z. B. ausgelöst durch Isolationsfehler, und zu hohe Betriebsströme von Anlagenteilen oder Verbrauchern überwacht, ausgewertet und gemeldet werden, bevor es zu Ausfällen kommt! Fehlerstrom Meldung durch RCM Informationsvorsprung t Zeit Sensorik für Energiemanagement Unser System eignet sich ausgezeichnet, um mit geringem Aufwand die Energiedaten auch einer großen Anzahl von Verbrauchern zu erfassen und an Datenbanken zu übergeben. Unabhängig von zukünftigen gesetzlichen Vorgaben und bestehenden Möglichkeiten zum vergünstigten Energiebezug Energieoptimierung und einsparung bieten immer ein hohes wirtschaftliches Einsparpotenzial. Die ISO beschreibt als eine Voraussetzung für Energiemanagementsysteme die Energieerfassung. Dabei gilt: Je größer die Informationsdichte, desto besser können Einsparpotenziale ermittelt werden. Energiedaten in Datenbanken archivieren Die in den Messgeräten gespeicherten Daten sowie deren Messwerte und das Überschreiten parametrierter Schwellwerte werden über die GridVis-Software ausgelesen, und in zentralen Datenbanken für die weitere Auswertung abgespeichert. Je nach Größe der Verbraucheranlagen müssen sehr viele Betriebsstromwerte automatisch ermittelt und archiviert werden können für den Betreiber soll das System einfach und überschaubar bleiben. Abb.: Meldung vor Abschaltung ein Ziel der Differenzstromüberwachung Abb.: UMG 20CM 20-kanaliges Differenzstromund Energiemessgerät, gemischte Betriebsart möglich Unsere Lösung: Energiedatenerfassung, RCM und PQ Mit unserem Energiedatenerfassungsund Differenzstromüberwachungssystem können Störungen in der Stromversorgung durch Frühwarnung vermieden werden. Weiterhin werden der Anlagen- und Brandschutz erhöht. Messwerte und Meldungen können an Datenbanken übergeben werden. Dabei bietet die Betriebsstromerfassung die Auswertungsgrundlage für Energiemanagementsysteme. Die mehrkanaligen Überwachungsgeräte, mit anschließbaren Strommesswandlern, werden in Verteilungen auf genormten Hutprofilschienen montiert. Sie kommen in TN- und TT-Systemen zum Einsatz, für die Betriebsstrommessung auch im IT-System. Einsatz der Strommesswandler z. B.: in den Einspeisungen, in den Abgängen (Verbraucher und Anlagen) bei PEN- und N-Leiter (für vagabundierende Ströme in TN-S-Systemen), an zentralen Erdungspunkten (ZEP). Die Überwachungsgeräte lassen sich komfortabel parametrieren, die aktuellen Messwerte sind grafisch im Verlauf darstellbar. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Alarmierung und Meldung im Störfall bis hin zur Fernüberwachung und Benachrichtigung per . Abb.: Summenstromwandler für die Erfassung von Differenzströmen. Unterschiedliche Bauformen und Größen erlauben den Einsatz in nahezu allen Anwendungen. Seite 7

8 Ihr Nutzen Die intelligente Systemlösung Frühzeitige Warnung bei Anlagenfehlern Vermeidung kostspieliger und gefährlicher Anlagenausfälle, die Verfügbarkeit der Anlagen wird erhöht Lokalisierung einzelner fehlerhafter Abgänge, geringerer Aufwand für Fehlersuche Überlastungen der N-Leiter und kritische Fehlerströme werden frühzeitig ermittelt, somit wird eine höhere Brandsicherheit erreicht Durch Parametrierung der Anlage im Neuzustand und das kontinuierliche Monitoring sind alle Veränderungen des Anlagenzustandes ab Inbetriebnahmezeitpunkt erkennbar Erfüllung des Sicherheitskriteriums RCM-Fehlerstromüberwachung in Datencentern Komfortable Überwachungs- und Parametrierungslösung mittels GridVis-Software Betriebsstromerfassung aller relevanten Verbraucher als Basis für ein Energiemanagementsystem (EnMS) Einsatzbereiche Datencenter / Bürogebäude Petrochemische Anlagen Verkehrstechnische Anlagen Einrichtungen der Medientechnik Industrieanlagen / Fördertechnik Eisenbahn- und Straßentunnel Energieintensive Industrie mit Optimierungspotenzial Hauptverteilung Die 20 Kanäle der UMG 20CM können unter Verwendung der entsprechenden Strommesswandler wahlfrei zur Differenz- oder Betriebsstromüberwachung genutzt werden. N Einspeisung L1 L2 L3 N Bei der Differenzstromüberwachung werden die gegen Erde oder andere Pfade abfließenden Fehlerströme erfasst. PAS PE ZEP Ethernet (TCP/IP) UMG 96RM-E Differenzstrom Betriebsstrom Seite 8

9 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Das Prinzip Mit der Analyse- und Auswertungssoftware GridVis können kanalbezogene Messwerte der Stromüberwachungsgeräte dargestellt werden. Warn- oder Störungsmeldungen können z. B. in der Topologieansicht angezeigt werden. Zugehörige Meldetexte sind dazu frei projektierbar. Außerdem können mit der GridVis die Differenz- und Betriebsstromüberwachungsgeräte parametriert werden. Dazu müssen die UMG 20CM lediglich über Modbus angeschlossen und vorparametriert sein. Datenbankanbindung Energiemanagementsystem (EnMS) Überwachungssystem Bei Erfassung aller relevanten Betriebsströme und Übergabe der Werte an vom Kunden verwaltete Datenbanken ist das System optimal für ein Energiemanagementsystem (EnMS) geeignet. Die komfortabelste Lösung für die Überwachung, Dokumentation und Parametrierung stellt das Überwachungssystem GridVis dar. Die in den Messgeräten gespeicherten Daten (z. B. Standortinformation, überwachtes Betriebsmittel) sowie deren Messwerte und das Überschreiten parametrierter Schwellwerte werden automatisch ausgelesen und in der Projekt-Datenbank gespeichert. Messwerte der jeweiligen Kanäle werden grafisch im Verlauf dargestellt. Betriebs- und Störmeldungen können automatisch an beliebige Empfänger per versandt werden. Eine Fernüberwachung des gesamten Systems via Internet ist möglich, ebenso die Anbindung von gängigen Datenbanken. Flächendeckende RCM, Betriebsstromüberwachungs- und Energiemessung Einspeisung L1 L2 L3 N Modbus RTU Ethernet (TCP/IP) Modbus RTU UMG 20CM UMG 20CM UMG 96RM-E UMG 20CM f1 f2 z. B. Computer PE Fehlerströme Typ A nach IEC Seite 9

10 UMG 20CM Energie- und Differenzstrom-Messgerät mit 20 Stromkanälen Das Betriebs- und Differenzstrommessgerät (RCM Residual Current Monitor) UMG 20CM mit anschließbaren Strommesswandlern wird zur Betriebsstromerfassung oder alternativ zur RCM-Messung verwendet. Es findet insbesondere in Anwendungen mit vielen Abgängen wie in PDUs für Rechenzentren seinen Einsatz. 3Ph/N/PE AC 50 Hz 230/400 V L1 L2 L3 N PE DImax 1000mA Imax 63 A L1 L2 L3 Imax DImax 1000mA 63 A 20 Strommesskanäle (Eingänge) stehen für den Anschluss der Strommesswandler für die Betriebsstromerfassung bis 63 A und für die Differenzstrommessung von 10 ma bis 1000 ma zur Verfügung (CT-20, CT-6-20 oder SC-CT-20). Ch Ch20 RS485 (Modbus RTU) ist als Kommunikationsschnittstelle implementiert. Die Grenzwertprogrammierung und Alarmmeldemöglichkeit informieren Sie unverzüglich bei Überlastung Ihrer Energieverteilung. Ethernet 24 V UC _ ~ Versorgungsspannung V 50/60 Hz AC / DC Modbus Weitere Geräte (bis jeweils max.31) Abb.: Typisches Anschlussbild UMG 20CM mit Master-Slave-Konfiguration Hauptmerkmale 20 Strommesskanäle +/-0,5% 4 Spannungsmesskanäle +/-0,5% Internes RS485-Interface (Modbus als Slave) 20 LEDs für jeden Stromkanal eine LED (grün = o.k.; rot = Nennstromüberschreitung) Messbereich: Betriebsstrom bis 63 A Differenzstrom 10 ma 1000 ma Standardmesswerte: V, A, kw, kva, kvar, kwh Zählerstände rücksetzbar Addierkanäle für dreiphasige Messungen (max. 7) Leistungsfaktor pro Kanal Crestfaktor / Klirrfaktor Harmonische bis zur 63ten (Analysekanal) Minimal- und Maximalwerte für Ströme mit Zeitstempel Grenzwert für jeden Stromkanal / Grenzwertbit Bezeichnungen für jeden Messkanal (64 Zeichen) Seite 10

11 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Wesentliche Produktmerkmale Alleinstellungsmerkmal: RCM und Energiemessgerät in einem Gerät Kompaktheit des Systems Nachrüstbarkeit in Bestandsanlagen Modbus RTU direkt on Board Zustandsanzeige pro Kanal (LEDs) Name pro Kanal im Messgerät hinterlegt Weitbereichsnetzteil ( V AC) Integration in ISO Software GridVis Diverse Wandlervarianten für die individuelle Applikation Messvarianten: - Dreiphasen- und Einphasen-Energiemessung - RCM-Messung Ein- und Dreiphasen Hohe Abtastrate Hz Wandleranschlusskontrolle (d.h., Leitungsbruch wird erkannt) Oberschwingungsanalyse bis zur 63ten OS Abspeicherung von Minimum- und Maximalwerten mit Zeitstempel Standardmesswerte: V, A, kw, kva, kvar, kwh (Variablenliste) Skalierbarkeit des Systems Typische Anwendungsfälle Fallbeispiel A Messung von 60 einphasigen Strompfaden, z. B. Serverracks, Wohnungen oder Büros Ethernet UMG 508 Messung der Haupteinspeisung mit Ereignisanalyse 3 Hauptverteilung Modbus UMG 96RM-E Betriebs- u. RCM-Messung der Zuleitung zur Unterverteilung 60 Strommessungen Unterverteilung UMG 20CM 20 x 1-phasige Messungen 20 x 1-phasige Messungen 20 x 1-phasige Messungen Kundennutzen Extrem kompakte Lösung für die komplette Überwachung über drei Ebenen mit modernster Master-Slave-Kommunikationsarchitektur. Seite 11

12 Fallbeispiel B Fallbeispiel C 10 einphasige Betriebsstrommessungen 10 einphasige Differenzstrommessungen 5 dreiphasige Betriebsstrommessungen 5 einphasige Differenzstrommessungen phasige Messungen phasige Differenzstrom- PE Messungen Messungen Messungen Differenzstrommessungen phasige Messungen Kundennutzen Flexible Kombination von Betriebsstrommessung und RCM-Messung in einem Messgerät. Kundennutzen Flexible Kombination von 1- und 3-phasigen Messungen in einem Messgerät. Fallbeispiel D Fallbeispiel E 20 einphasige Betriebsstrom- oder RCM-Messungen 3 einphasige Betriebsstrommessungen 1 dreiphasige Betriebsstrommessungen 6 einphasige Differenzstrommessungen 8 einphasige PE-Messungen phasige Messungen Kundennutzen Sehr kompaktes Messgerät mit 20 Strommesseingängen in einem Gerät, flexibel kombinierbar phasige Messungen Differenzstrommessungen Kundennutzen Flexible Kombination von 1- und 3-phasigen Messungen sowie Betriebsstrom- und RCM-Messung in einem Messgerät. Seite 12

13 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Technische Daten UMG 20CM Technische Daten Artikel Nr Art der Messung Kontinuierliche Echteffektivwertmessung bis zur 63ten Harmonischen Betriebsspannung V AC und DC Messung in Quadranten 4 Netze TN, TT, IT Messung in Einphasen-/Mehrphasennetzen 1 ph, 2 ph, 3 ph und bis zu 20 mal 1 ph Messspannungseingang Überspannungskategorie 300 V CAT III Messbereich, Spannung L-N, AC (ohne Wandler) Vrms Messbereich, Spannung L-L, AC (ohne Wandler) Vrms Auflösung 0,1 V Impedanz 1,3 MOhm / Phase Frequenzmessbereich Hz Abtastfrequenz 20 khz / Phase Messstromeingang Auswertebereich des Betriebsstroms 0 63 A Auswertebereich des Differenzstroms ma Auflösung 1 ma Digitale Ein- und Ausgänge Anzahl der digitalen Ausgänge 2 Schaltspannung max. 60 V DC, 30 V AC Maximalstrom 350 ma Einschaltwiderstand 2 Ohm Maximale Leitungslänge bis 30 m nicht abgeschirmt, ab 30 m abgeschirmt Mechanische Eigenschaften Gewicht 270 g Geräteabmessungen in mm (H x B x T) 90 x 105 x ca. 73 Schutzart gemäß EN IP20 Montage nach IEC EN / DIN EN mm-DIN-Hutschiene Umgebungsbedingungen Temperaturbereich Betrieb: K55 (-10 C +55 C) Relative Luftfeuchtigkeit Betrieb: 5 bis 95 % (bei 25 C) Betriebshöhe m über NN Verschmutzungsgrad 3 Einbaulage beliebig Elektromagnetische Verträglichkeit Elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln Richtlinie 2004/108/EG Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen Richtlinie 2006/95/EG Gerätesicherheit Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte IEC/EN Teil 1: Allgemeine Anforderungen Teil 2-030: Besondere Bestimmungen für Prüf- und Messtromkreise IEC/EN Störfestigkeit Klasse A: Industriebereich IEC/EN Elektrostatische Entladungen IEC/EN Spannungseinbrüche IEC/EN Störaussendung Klasse B: Wohnbereich IEC/EN Funkstörfeldstärke MHz IEC/CISPR11/EN Funkstörspannung 0,15 30 MHz IEC/CISPR11/EN Sicherheit Europa CE-Kennzeichnung Bemerkung: Detaillierte technische Informationen entnehmen Sie bitte der Betriebsanleitung und der Modbus-Adressliste. Seite 13

14 UMG 96RM-E mit 6 Stromkanälen für permanente Betriebs- und Fehlerstromüberwachung RCM Die UMG 96RM-E Messgeräte verfügen über 6 Stromeingänge (4 Eingänge zu 1 bzw. 5 A und 2 Analogeingänge 030 ma), wovon die 2 Analogeingänge zur Temperatur- oder Differenzstrommessung eingesetzt werden können. Ein kontinuierliches Monitoring des Differenzstromes in Stromverteilungen ist damit neben der normalen Messung der Betriebsströme möglich. Für die RCM-Messung wurde ein spezielles Verfahren implementiert, mit dem RCM-Grenzwerte in Abhängigkeit von der Gesamtleistung dynamisch gesetzt werden. Mit der dynamischen Grenz- wertbildung wird in allen Lastbereichen ein maßgeschneiderter Differenzstromgrenzwert gebildet und unnötige Fehleralarme werden vermieden. Im Gegensatz zu herkömmlichen RCM-Überwachungsgeräten wird auch im Kleinlastbereich ein optimaler Fehlerstromgrenzwert gewährleistet. Abfließende Fehlerströme und Ableitströme gegen Erde werden nach IEC Typ A und B erfasst und aufgezeichnet, z. B. in Einspeisungen, Abgängen, Endverbrauchern oder zentralen Erdungspunkten. Anschlussbeispiel (mit Differenzstrommessung IPE/IDIFF) Permanente Betriebs- und Sicherheitsmessung Differenz-/Fehlerstromüberwachung Überwachung von Betriebsströmen Überwachung zentraler Erdungspunkte Erleichterung der BGV-A3-Prüfung für ortsfeste Anlagen Vermeiden von Störungen und damit Steigerung der Systemzuverlässigkeit Reduzierung von EMV-Störungen Seite 14

15 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Technische Daten UMG 96RM-E Technische Daten Artikel-Nummer: Art der Messung Kontinuierliche Echteffektivwertmessung bis zur 40ten Harmonischen Betriebsspannung V ( Hz) oder DC 20 V V Speicher 256 MB Messung in Quadranten 4 Netze TN, TT, IT Messspannungseingang Überspannungskategorie 300 V CAT III Messbereich, Spannung L-N, AC (ohne Wandler) Vrms Messbereich, Spannung L-L, AC (ohne Wandler) Vrms Auflösung 0,01 V Impedanz 4 MOhm / Phase Frequenzmessbereich Hz Leistungsaufnahme ca. 0,1 VA Abtastfrequenz pro Kanal (50 / 60 Hz) 21,33 / 25,6 khz Messstromeingang Nennstrom 5 A Auflösung 0,1 ma Messbereich 0,001 6 Arms Überspannungskategorie 300 V CAT II Leistungsaufnahme ca. 0,2 VA (Ri = 5 mohm) Überlast für 1 Sek. 120 A (sinusförmig) Abtastfrequenz pro Kanal (50 / 60 Hz) 21,33 / 25,6 khz Differenzsstromeingang Analoge Eingänge 2 (für Differenzstrom- oder Temperaturmessung) Auflösung Differenzstromeingang*: 0,05 30 ma Digitale Ausgänge Schaltspannung max. 60 V DC, 33 V AC Schaltstrom max. 50 maeff AC / DC Reaktionszeit 10 / 12 Perioden + 10 ms Impulsausgang (Energieimpulse) max. 50 Hz Maximale Leitungslänge bis 30 m nicht abgeschirmt, ab 30 m abgeschirmt Mechanische Eigenschaften Gewicht ca. 370 g Geräteabmessungen in mm (H x B x T) 96 x 96 x 78 Batterie CR2032, 3 V, Typ Lithium Schutzart gemäß EN Front: IP40; Rück: IP20 Montage nach IEC EN / DIN EN Fronttafelbau Leitungsquerschnitte Versorgungsspannung 0,2 bis 2,5 mm² Strommessung 0,2 bis 2,5 mm² Spannungsmessung 0,08 bis 4,0 mm² Umgebungsbedingungen Temperaturbereich Betrieb: K55 ( C) Relative Luftfeuchtigkeit Betrieb: 0 bis 90 % RH Betriebshöhe m über NN Verschmutzungsgrad 2 Einbaulage beliebig Gerätesicherheit Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte IEC/EN Teil 1: Allgemeine Anforderungen Teil 2-030: Besondere Bestimmungen für Prüf- und Messstromkreise IEC/EN * Beispiel Differenzstromeingang 30 ma mit 600/1 Differenstromwandler: 600 x 30 ma = ma Bemerkung: Detaillierte technische Informationen entnehmen Sie bitte der Betriebsanleitung und der Modbus-Adressliste. Seite 15

16 Zubehör: Differenzstromwandler Es können alle gängigen RCM-Stromwandler vom Typ A mit ma-ausgängen angeschlossen werden. Die RCM-Stromwandlerverhältnisse sind frei einstellbar. Aufsteck-Stromwandler finden vorwiegend in Neuinstallationen Anwendung, wohingegen teilbare Stromwandler für Nachrüstungen empfohlen werden. Die kompakten Stromwandler der Serie KBU ermöglichen durch ein Öffnen und Schließen der Stromwandler eine schnelle und kostengünstige Montage. Abb.: Klappwandler SC-CT-20 Durch das Verriegelungssystem über einen einfachen Knopfdruck entfällt somit das Auftrennen und Abklemmen der Primärleiter. Abb.: Stromsensor CT-20 Für die Phasen L14 lassen sich herkömmliche 1/5-A-Stromwandler verwenden. Für die RCM-Funktion werden Differenzstromwandler benötigt. Technische Daten Abb.: Aufsteck-Differenzstromwandler Teilbarer Differenzstromwandler Typ A Typ Übersetzungsverhältnis Max. primärer Differenzstrom in ma* Abmessung in mm Artikel-Nr. A B C / C1 D E KBU 23D 600/ / KBU 58D 600/ / KBU 812D 600/ / * Bei Verwendung der Analogeingänge des UMG 96RM-E Seite 16

17 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung A C B Vorderansicht Bodenplatte Aufsteck-Differenzstromwandler Typ A Typ Max. primärer Differenzstrom in ma* Übersetzungsverhältnis Übersetzungsverhältnis Nenn-Last- Impedanz Abmessung in mm (H x B x T) Artikel-Nr. Ø A B C JZ30N 127/ Ω JZ50N 127/ Ω JZ65N 127/ Ω JZ80N 127/ Ω JZ100N 127/ Ω JZ120N 127/ Ω JZ150N 127/ Ω JZ200N 127/ Ω * Bei Verwendung der Analogeingänge des UMG 96RM-E Stromsensor CT-20 (Betriebs- oder Differenzstromwandler Typ A) Typ Max. Betriebsstrom (A) Differenzstrom (ma) Klasse Max. Durchmesser Primärleiter in mm Abmessung in mm (H x B x T) Artikel-Nr. CT (mit Bürde) /1 1 7,5 ca. 46 x 27 x Zubehör Schnappbefestigung für Hutschiene EN , geeignet für Typ CT-20 ca. 14 x 41 x Vorkonfektionierte Anschlussleitung 1,5m mit Bürde für Betriebsstrommessung Klappwandler SC-CT-20 und SC-CT-21 Typ Betriebsmodus Max. Betriebsstrom (A) Differenzstrom (ma) Übersetzungs- Verhältnis * inkl. vorkonfektionierte Anschlussleitung; 1,5 m mit Bürde für Betriebsstrommessung ** Zubehör wird für Betriebsstrommessung benötigt: Vorkonfektionierte Anschlussleitung; 1,5 m mit Bürde (Art.-Nr ) Max. Durchmesser Primärleiter in mm Genauigkeit (%) Abmessung in mm (H x B x T) Artikel- Nr. SC-CT-20 Betriebsstrommessung* / ca. 41 x 32 x SC-CT-21 Betriebs** - und Differenzstrommessung /1 8 1 ca. 35 x 35 x fach Hutschienenmessleiste CT-6-20 (Betriebs- und Differenzstromwandler Typ A) Anzahl Messkanäle 6 (Messwandler integriert) Messgenauigkeit 1% Auswertung Differenz- oder Betriebsströme (beliebig über DIP-Schalter konfigurierbar) Thermischer Bemessungs-Kurzzeitstrom 60 x In / 1 Sek. Thermischer Dauerstrom 100% Bemessungsisolationspegel 4 kv Wandler-Bemessungsstrom 0 bis 63 A (Betriebsstrom mit Bürde), 10 bis 1000 ma (Differenzstrom) Übersetzungsverhältnis 700/1 Wandler-Bemessungsfrequenz 50 / 60 Hz Isolierstoffklasse E (120 C) Kabelöffnung 7,5 mm Steckverbindung (Federklemme) für maximal 4 x 6 mm 2 -Kabel Abmessung in mm (H x B x T) 56 x 174 x 45 Innendurchmesser Wandler im mm 11 Montageart Hutschiene Artikel-Nr Zubehör Vorkonfektionierte Anschlussleitung 1,5m, verdrillt, geschirmt mit Stecker Seite 17

18 GridVis-Analysesoftware Unsere leistungsfähige, skalierbare Softwarelösung Sehen Sie Ihren Strom: Unsere GridVis-Software dient Ihnen als bedienerfreundliches Energie-Monitoringsystem und zur Überwachung sowie Analyse ihrer Spannungsqualität und Fehlerströme. Schon mit der Grundversion GridVis-Basic (im Lieferumfang enthalten) können Sie: 1. Programmieren und konfigurieren 2. Messdaten auslesen, speichern, anzeigen, verarbeiten, analysieren und auswerten Techniker ebenso wie Betriebswirtschaftler erhalten mit der GridVis die nötigen Daten, damit sie Energieeinsparpotenziale erkennen, Energiekosten reduzieren, Kennzahlen berechnen und Statusmeldungen überwachen können. GridVis: unendliche Möglichkeiten Dynamische Grenzwerte für RCM programmieren Umfangreiche Auswertungen Historische Verläufe anzeigen Energie- und PQ-Reporte Komfortable Programmierung und Parametrierung Verzögerungszeiten für RCM-Alarme Messstellen verknüpfen Excel-Export (zeitgesteuert) Web-basierender Alarmmanager Seite 18

19 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Applikationsbeispiel Datencenter Bankzentrale Vorwort Unter der Überschrift Sichere Stromversorgung für Datencenter und andere ausfallkritische Anlagen stellt die Differenz- und Betriebsstromüberwachung nur einen, wenngleich auch wichtigen Baustein dar. Wir betrachten das konkret realisierte Projekt und dargestellte Beispiel im klassischen Sinne als Anschauungsobjekt. Finden Sie, dass unser System prinzipiell einsetzbar wäre, aber einige benötigte Funktionen nicht erkennbar sind dann zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren. Projektspezifisch sind Anpassungen und funktionale Erweiterungen möglich. Das hier beschriebene Projekt-Datencenter einer deutschen Großbank beschreibt den Ausbauzustand im November Warum Ströme überwachen? An Datencenter werden hinsichtlich ihrer Verfügbarkeit die höchsten Maßstäbe angelegt. Ihr Ausfall kann den wirtschaftlichen Erfolg jedes Unternehmens gefährden. Grundvoraussetzung für den stabilen Betrieb der Hardware ist und bleibt eine ausfallsichere Stromversorgung für die Rechner und Komponenten selbst, für Klimaanlagen, die Sicherheits- und Brandschutztechnik bis hin zur Beleuchtung. Ein wichtiger Baustein der sicheren Stromversorgung ist dabei die Überwachung und Auswertung aller Ströme. Für die technische Umsetzung des Prinzips Rechtzeitiges Melden vor Ausfall stellt dabei ein Differenz- und Betriebsstromüberwachungssysteme die derzeit einzig sinnvolle Lösung dar.* Bausteine der sicheren Stromversorgung Betriebsstrommessung Fehlerstrommessung (RCM) Spannungsqualitätsüberwachung Redundantes Stromversorgungssystem Unterbrechnungsfreie Stromversorgung für Kurzzeitversorgung Maßnahmen gegen elektromagnetische Beeinflussung (EMB) Netzersatzanlage NEA EMV-gerechte Installation mit Überwachung kritischer Ströme, Spannungsqualitätsanalyse Überspannungsschutz Sichere Stromversorgung für Datencenter * Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik führt dazu in seinem Hochverfügbarkeitskompendium HV 1.2 (Bonn 2009, 11 Infrastruktur, Kap , S. 31) aus: Eine Differenzstrom-Überwachung durch Residual Current Monitors (RCM) ist daher notwendig, die ähnlich wie RCDs arbeiten, jedoch den Vorteil bieten, bei Erreichen des Nennfehlerstroms nicht durch sofortiges Abschalten zu reagieren. RCMs können den Differenzstrom über seine zeitliche Entwicklung hin beobachten und, je nach individueller Einstellung, schon bei Erreichen eines bestimmten Meldefehlerstroms eine Warnmeldung erzeugen, die an zentraler Stelle angezeigt werden sollte. Seite 19

20 Anforderungen des Betreibers an das System Aufbau eines Differenz- und Betriebsstromüberwachungssystems für Datencenter an 4 Standorten in Deutschland Überwachung der Stromversorgung für angeschlossene Netzwerkschränke (eingesetzte Rack-Server mit Dualnetzteilen) Einfache, auch nachrüstfähige Möglichkeit der Betriebsstromüberwachung für Abgänge und Verbraucher Variable Bestückung (in Leistung und Anzahl) der Netzwerkschränke mit Rack-Servern darf zu keiner Überlastung bzw. Grenzauslastung von Vorsicherungen der Steckdosenleisten führen (Einhaltung thermisch unkritischer Bereiche der Auslösekennlinie) Differenzstromüberwachung in 1- und 3-phasigen Endstromkreisen bis 1000 ma mit dem Ziel: Melden vor Ausfall Erkennen von kritischen Zuständen und kanalbezogene Detektion (je überwachten Stromkreis) für schnellen und gezielten Eingriff Betriebsstromüberwachung bis 63 A Weitere Anforderungen an die Differenzstromüberwachung: - Hohe Qualität der Auflösung, echte Effektivwertmessung True RMS - Kleinste/größte Ansprechwelle (Ansprechmeldung) von 10 ma bis 1 A - Möglichkeit der Vorwarnung - Spannungsqualitätsreporte und Kostenstellen Sofortige Meldung, wenn Grenzauslastung der nutzbaren Steckdosen erreicht wird (Betriebsstromüberwachung) Anlagendimensionen, Ausbauzustand November Standorte, mit gesicherten kritischen Verbrauchern, ein zentrales, übergeordnetes Energiemanagementsystem, 7500 Messpunkte Kanalbezogene Meldungen per für den Service Standort 1 Standort 2 Standort 3 Standort 4 Anbindungsmöglichkeit externer Datenbanken TCP / IP Modbus Standortunabhängige Bedienung und Betrachtung kanalbezogener Messwerte und Meldungen Angeschlossene Verbraucher im Datencenter, z.b. Netzwerkschränke Seite 20

21 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Anforderungen an die Parametrierungs- und Anzeigelösung Zentrale und unabhängige Darstellung aller aktuellen Werte und Meldungen Zentrale Parametrierung aller Überwachungsgeräte Keine Manipulationsmöglichkeiten vor Ort an den Überwachungsgeräten z. B. unautorisierte Veränderung von Auslöseschwellen Kanalbezogene Messwertanzeigen sowie Meldungen diese absetzbar per Frei definierbare Kostenstellen bis zur Einzelabsicherung Einfache Austauschbarkeit von Messgeräten und Überwachungsgeräten Schnelle Aktualisierung von vielen Datenpunkten Problemlose Erweiterbarkeit des Systems Anbindungsmöglichkeit an externe vom Kunden verwaltete Datenbanken (als eigenständige Applikation für die Speicherung von Meldungen und Werten einbezogen in kundenspezifisches Datensicherungsprogramm) Gesamtüberblick aller angeschlossenen Webserver (in den Anlagen) mit nur einer Bedienoberfläche Überwachung von Serverschränken (Racks) Redundanzüberwachung ma Personenschutz Anlagenschutz Brandschutz Abschaltung Rack-Einspeisung 1 Rack-Server mit Dualnetzteil Rack-Server mit Dualnetzteil Rack-Server mit Dualnetzteil Fehlerstrom Meldung durch RCM Informationsvorsprung t Zeit Meldung in zwei Stufen schafft Zeitvorsprung Überwachung Betriebsströme Fehlerströme, detektiert als Differenzströme Variable Bestückung der Racks mit Servern (in Anzahl/Leistung) ohne Anlagenüberlastung möglich, da ständige Lastkontrolle (Betriebsstromüberwachung) Differenzstromüberwachung mit dem Ziel Melden vor Ausfall Redundante Stromversorgung Redundante Stromversorgung Netz 1, Abgang 1, Verteilschrank 1 Netz 2, Abgang 2, Verteilschrank 2 Seite 21

22 Nutzen und Vorteile Durch freie Zuordnungsmöglichkeit der Differenzoder Betriebsstromüberwachung für beliebig viele Messpunkte können die Abgänge beliebig belegt werden. Die Überwachungsart wird lediglich durch einfache Parametrierung der Überwachungsgeräte UMG 20CM festgelegt. Kompaktes System mit geringem Platzbedarf Dezentrale UMG-Mastergeräte im Feld machen das System skalierbar, Resultat: einfache Erweiterungsmöglichkeiten Leistung an beliebigen Standorten nachrüstbar. Flexible Erweiterungen des Systems durch Master-Slave-Architektur Fernzugriff durch passwortgeschützte Browsertechnologie (Internet-Standardbrowser). Nebeneffekte Nutzung der Betriebsstromerfassung zur Auslastungsermittlung (elektrisch) der Anlage Unterstützung für die leistungsabhängige Anpassung der Kühlleistung für die Anlage, da sich die thermische Leistung der Rack-Server proportional zum Betriebsstrom verhält. Erfassung der Betriebsströme und Übergabe der Werte an kundenspezifische Datenbank als Voraussetzung Frei definierbare Kostenstellen bis zu jeder Einzelabsicherung Nachweis der elektrischen Hochverfügbarkeit Seite 22

23 UMG 20CM RCM & Energiedatenerfassung Skalierbarkeit: ein wesentlicher Systemvorteil Das bedeutet: Das System ist beliebig erweiterbar bei steigender Komplexität bleiben die Übersichtlichkeit und die einfache Bedienung bei einer gleichen Benutzeroberfläche erhalten. Prinzip der verteilten Intelligenz Die UMG-Mastergeräte übertragen die Messdaten der Überwachungsgeräte (Feldgeräte) ins TCP/IP Netzwerk. Diese werden von der GridVis Energiemanagementsoftware automatisch abgespeichert und überwacht. Switch TCP/IP Mastergerät UMG 508 Modbus Modbus UMG 604 UMG 20CM Slavegeräte Fazit Das Überwachungssystem leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der permanenten Verfügbarkeit des Datencenters. RCM-Überwachungssysteme spielen zunehmend eine Rolle bei der Zertifizierung von IT-Infrastrukturen hinsichtlich des Bewertungskriteriums Sichere Energieversorgung sowie als Hilfsmittel für die Überprüfungen der elektrotechnischen Anlage nach einschlägigen Normen und Richtlinien, z. B. VDE , VdS-Richtlinien, BGV A3, BetrSichV. Ferner bildet die Betriebsstromerfassung die Grundlage für ein Energiemanagementsystem (EnMS). Seite 23

24 Smart Energy & Power Quality Solutions Janitza electronics GmbH Vor dem Polstück 1 D Lahnau Deutschland Tel.: Fax: info@janitza.de Vertriebspartner Artikel-Nr.: Stand 11/2013 Technische Änderungen vorbehalten.