Die Antriebe eines Werks fallen zweimal im Monat aus, und niemand kann sagen, warum. Die Zähler an den Abgängen zeigen vor und nach jedem Ausfall normale Werte für kW und kWh, denn sie mitteln über Sekunden oder Minuten und halten einen Spannungseinbruch von 120 ms nicht fest. Ein Netzanalysator an der Einspeisung hätte den Einbruch mit Tiefe und Dauer aufgezeichnet, und die Ausfälle hätten zeitlich dazu gepasst. Der umgekehrte Fehler ist ebenso häufig: Ein Standort baut in jede Verteilung einen Netzanalysator ein und bezahlt für eine Ereigniserfassung, die niemand auswertet, obwohl er nur die kWh je Stromkreis brauchte. Dieser Leitfaden erklärt, was jedes Gerät misst, welche Frage welches Gerät erfordert und wie beide Daten an ein gemeinsames Monitoringsystem liefern.
Die meistgenannte Kennzahl der Netzqualität, den THD, erklärt mit seinen Grenzwerten der Leitfaden zum Gesamtoberschwingungsgehalt.
Was jedes Gerät misst
| Energiezähler | Netzqualitätsanalysator | |
|---|---|---|
| Beantwortete Frage | Wie viel Energie, wann und zu welchen Kosten | Wie gut die Versorgung ist und was sie gestört hat |
| Wichtigste Messgrößen | kWh, kvarh, Leistungsmittelwert in kW, Spannung, Strom, Leistungsfaktor | Spannungseinbrüche, Spannungsüberhöhungen und Unterbrechungen, Flicker, Unsymmetrie, Oberschwingungen und Zwischenharmonische, Frequenz |
| Messnorm | Genauigkeitsklassen nach IEC 62053-21 oder IEC 62053-22; MID-Zulassung für die Abrechnung in der EU | Messverfahren nach IEC 61000-4-30, Klasse A oder Klasse S |
| Zeitliche Auflösung | Energiezählwerke sowie Mittelwerte über Sekunden oder über eine Leistungsmessperiode | Werte über 10 Perioden bei 50 Hz (12 bei 60 Hz), etwa 200 ms, aggregiert zu 3 s, 10 min und 2 h, dazu Ereignisaufzeichnungen |
| Typischer Einbau | Dauerhaft, einer je Stromkreis | Tragbar für eine Messkampagne oder fest an der Einspeisung |
Die Klasse eines Energiezählers sagt aus, wie genau er Energie zählt. Über Ereignisse sagt sie nichts, denn ein Zähler muss Ereignisse nicht erkennen. Die Klasse eines Netzqualitätsanalysators legt fest, wie er jede Kenngröße der Netzqualität misst, damit zwei Geräte an derselben Versorgung denselben Spannungseinbruch melden.
Netzanalysator, Netzanalysegerät oder Multifunktionsmessgerät
Die Namen überschneiden sich. „Netzanalysator“ und „Netzanalysegerät“ werden im Deutschen für zwei verschiedene Geräte verwendet: den tragbaren Netzqualitätsanalysator für eine Messkampagne und das fest eingebaute Messgerät in der Schalttafel, das Energie und elektrische Größen misst und oft auch Oberschwingungen anzeigt. Dieses Schalttafelgerät heißt in Katalogen auch Multifunktionsmessgerät. Das italienische analizzatore di rete ist ebenso doppeldeutig; französische Spezifikationen nennen das Schalttafelgerät centrale de mesure. Ein Netzwerkanalysator ist dagegen ein Hochfrequenzmessgerät. Nennen Sie in einer Spezifikation deshalb die Funktion, nicht nur den Gerätenamen.
IEC 61557-12 bezeichnet Schalttafelgeräte, die in einer Anlage Energie und elektrische Größen messen, als PMD (Power Metering and Monitoring Devices), also Geräte zur Leistungsmessung und -überwachung. Ein PMD kann THD oder einzelne Oberschwingungen anzeigen, ohne sie nach dem Verfahren der IEC 61000-4-30 zu messen. Prüfen Sie im Datenblatt Norm und Klasse jeder Funktion, auf die Sie sich verlassen wollen.
Messklassen
IEC 61000-4-30 legt zwei Messklassen fest. Bei Klasse A liefern zwei Geräte am selben Signal Ergebnisse, die innerhalb der angegebenen Messunsicherheit übereinstimmen. Verwenden Sie Klasse A, wenn ein Ergebnis verglichen oder angefochten werden kann: bei der Prüfung einer Versorgung auf Einhaltung der EN 50160 oder eines Liefervertrags oder bei einer Konformitätsprüfung nach den Netzanschlussregeln. Klasse S ist für Messkampagnen und statistische Auswertungen gedacht, wenn Sie ein Problem finden und es nicht gegenüber Dritten nachweisen müssen. Die Klasse gilt für jede Kenngröße, die ein Gerät angibt. Lesen Sie deshalb im Datenblatt, welche Kenngrößen sie abdeckt.
Messdauer
EN 50160 beschreibt die Spannung an der Übergabestelle eines öffentlichen Niederspannungsnetzes anhand der 10-Minuten-Mittelwerte einer Woche. In jeder Woche müssen 95 % der 10-Minuten-Mittelwerte des Effektivwerts der Spannung innerhalb von ±10 % der Nennspannung liegen und alle Werte innerhalb von +10 % und −15 %. Der Gesamtoberschwingungsgehalt (THD) der Spannung, einschließlich der Oberschwingungen bis zur 40. Ordnung, darf 8 % nicht überschreiten.
Eine Messkampagne, die kürzer als eine Woche ist oder die Schicht mit der höchsten Auslastung verpasst, kann das nicht zeigen. Planen Sie die Messung nach dem Arbeitsrhythmus des Werks, nicht nach dem Besuch des Technikers.
Welches Gerät für welche Frage
| Frage | Gerät |
|---|---|
| Hält die Versorgung die EN 50160 oder den Liefervertrag ein? | Ein Netzanalysator der Klasse A an der Übergabestelle, mindestens eine Woche lang |
| Warum fallen Antriebe aus oder Schütze ab? | Ein tragbarer Netzanalysator mit Ereigniserfassung an der betroffenen Verteilung; Klasse S genügt oft |
| Überhitzen Oberschwingungen einen Transformator oder Kondensatoren? | Ein Netzanalysator, der einzelne Oberschwingungen am Abgang misst, danach der THD- und TDD-Rechner, um die Stromverzerrung auf den maximalen Laststrom zu beziehen |
| Sind die Spannungen oder Ströme der Phasen unsymmetrisch? | Spannung und Strom aus einem der beiden Geräte, geprüft mit dem Rechner zur Spannungsunsymmetrie |
| Wohin geht die Energie, und was kostet sie? | Energiezähler an jedem Stromkreis, laufend ausgelesen |
| Ist die Nachtlast nach einer Änderung gesunken? | Energiezähler mit Intervalldaten |
Viele Standorte brauchen beides: einen fest eingebauten Netzanalysator an der Einspeisung für Ereignisse und Energiezähler an den Stromkreisen für den Verbrauch. Die Rechner für Dreiphasenleistung und Blindleistungskompensation arbeiten mit denselben Werten für Spannung, Strom und Leistungsfaktor, die beide Geräte liefern.
Modbus-Zähler und Netzanalysatoren in einem System
Netzanalysatoren für die Schalttafel und Energiezähler haben meist dieselbe Schnittstelle: RS-485 mit Modbus RTU oder Ethernet mit Modbus TCP. Ein Gateway kann beide abfragen und ihre Messwerte auf einer gemeinsamen Zeitachse halten. Das Geräteverzeichnis enthält Leitfäden für drei Netzanalysatoren: den Janitza UMG 512-PRO, den Janitza UMG 96-PQ-L und den Camille Bauer LINAX PQ5000. Der Leitfaden zu Drehstromzählern mit Modbus behandelt die Zähler.
Eine Abfrage kopiert die Werte im Abfrageintervall, zum Beispiel Spannung, THD und Unsymmetrie einmal pro Minute. Die Ereignisaufzeichnungen und Wellenformen des Netzanalysators kopiert sie nicht, und die Kopie übernimmt nicht seinen Klasse-A-Status. Belassen Sie Ereignisse und Berichte in der Software des Netzanalysators und nutzen Sie die abgefragten Werte für Verläufe, Alarme und den Vergleich mit den Energiedaten.
Die Rolle von EpiSensor
Ein ZEM-Strommonitor ist ein dreiphasiger Energiemonitor, kein Netzanalysator. Er liefert kWh, kVAh, Effektivwerte von Spannung und Strom, Leistungsfaktor und Frequenz, mit Klasse 0,5S nach IEC 62053-22 für Zähler und Stromsensoren zusammen. Er misst weder Oberschwingungen noch Flicker und zeichnet keine Spannungsereignisse auf. Der Leitfaden zur hochgenauen Strommessung erklärt, was diese Klasse abdeckt.
Auf dem Gateway läuft Edge. Edge liest ZEM-Strommonitore sowie Modbus-Zähler und Netzanalysatoren in dieselben Dashboards, Alarme und Exporte ein. Um das mit einem vorhandenen Zähler oder Netzanalysator auszuprobieren, betreiben Sie Edge auf einem mit System Manager eingerichteten Raspberry Pi: Ein Modbus-Gerät eines anderen Herstellers mit bis zu 32 Registern ist kostenlos lizenziert, mit allen Dashboards, Analyse- und Alarmfunktionen, und die Daten bleiben in Ihrem Netzwerk. Der Pi läuft von einer microSD-Karte. Nutzen Sie ihn daher zum Evaluieren, nicht für einen geschäftskritischen Standort. Siehe Edge auf einem Raspberry Pi evaluieren.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen einem Netzanalysator und einem Energiezähler?
Ein Energiezähler misst Energie, Leistung, Spannung und Strom mit einer Genauigkeitsklasse für Verbrauch und Kosten. Ein Netzqualitätsanalysator misst nach den Verfahren der IEC 61000-4-30, wie die Versorgung von einer sauberen, gleichbleibenden Sinusform abweicht: Spannungseinbrüche, Spannungsüberhöhungen, Unterbrechungen, Flicker, Unsymmetrie, Oberschwingungen und Zwischenharmonische, jeweils mit Zeitstempel und Dauer.
Was misst ein Netzanalysator?
Der Begriff steht für zwei Geräte. Ein tragbarer Netzqualitätsanalysator zeichnet während einer Messkampagne Spannungsereignisse, Flicker, Unsymmetrie und Oberschwingungen auf. Ein Netzanalysator für den Schalttafeleinbau, also ein Multifunktionsmessgerät in der Verteilung, misst laufend Energie, Leistung, Spannung, Strom, Leistungsfaktor und meist auch Oberschwingungen. Prüfen Sie im Datenblatt, welche Norm jede Funktion erfüllt.
Brauche ich einen Netzanalysator der Klasse A?
Verwenden Sie Klasse A, wenn das Ergebnis mit einem anderen Gerät verglichen oder angefochten werden kann: bei der Prüfung einer Versorgung auf Einhaltung der EN 50160 oder eines Vertrags oder bei einer Konformitätsprüfung nach den Netzanschlussregeln. Um die Ursache eines Problems am eigenen Standort zu finden, genügt meist ein Gerät der Klasse S.
Kann ein Energiezähler Oberschwingungen messen?
Viele Zähler zeigen THD-Werte von Spannung und Strom an, manche auch einzelne Oberschwingungen. Wenn das Datenblatt für diese Kenngröße nicht das Verfahren und die Klasse nach IEC 61000-4-30 nennt, behandeln Sie den Wert als Trendindikator, nicht als Konformitätsnachweis.
Wie lange sollte eine Netzqualitätsmessung dauern?
Mindestens eine Woche, damit sie jede Schicht und das Wochenende erfasst. EN 50160 bewertet eine Niederspannungsversorgung anhand der 10-Minuten-Werte einer Woche, und eine kürzere Messung kann das Lastmuster verpassen, das das Problem verursacht.