Messwerterfassung - Siemens SIPROTEC 5 Handbuch

Systemfunktionen

3.2 Messwerterfassung

3.2 Messwerterfassung
Grundprinzip
Die SIPROTEC 5-Geräte verfügen über eine leistungsfähige Messwerterfassung. Sie haben neben einer hohen
Abtastfrequenz eine sehr hohe Messgrößenauflösung. Dadurch wird eine hohe Messgenauigkeit über einen
weiten Dynamikbereich erreicht. Kernstück der Messwerterfassung bildet ein 24-Bit-Sigma-Delta Analog-
Digital-Wandler. Ein Oversampling unterstützt zusätzlich die hohe Messgrößenauflösung. Abhängig von den
Anforderungen der einzelnen Messverfahren wird die Abtastfrequenz reduziert (Downsampling).
Abweichungen von der Nennfrequenz führen bei digitalen Systemen zu zusätzlichen Fehlern. Um diese zu
vermeiden, werden algorithmenabhängig in den SIPROTEC 5-Geräten 2 Verfahren umgesetzt:
•
Abtastfrequenznachführung:
Die analogen Eingangskanäle werden zyklisch nach gültigen Signalen durchsucht. Die aktuelle Netzfre-
quenz wird ermittelt und über einen Resampling-Algorithmus die erforderliche Abtastfrequenz
bestimmt. Die Nachführung wirkt im Frequenzbereich zwischen 10 Hz und 80 Hz.
•
feste Abtastfrequenz – Korrektur der Filterkoeffizienten:
Diese Methode arbeitet in einem eingeschränkten Frequenzbereich (f
bestimmt und in Abhängigkeit von der Höhe der Frequenzabweichung werden die Koeffizienten der
Filter korrigiert.
Das folgende Bild zeigt in der Messwerterfassungskette den grundsätzlichen Umgang mit den Abtastwerten
(SAV). Bild 3-22
begrenzung der Eingangssignale ist dem Eingangsübertrager ein Tiefpassfilter (Anti-Aliasing-Filter zur Einhal-
tung des Abtasttheorems) nachgeschaltet. Nach der Abtastung werden die Stromeingangskanäle abgeglichen.
D.h. Betrag und Phase sowie die Wandlerzeitkonstante werden korrigiert. Der Abgleich ist so gestaltet, dass
die Stromwandler-Klemmenblöcke beliebig zwischen den Geräten getauscht werden können.
[dwmes7ke-210213-01.tif, 2, de_DE]
Bild 3-22
Die interne Abtastfrequenz in den SIPROTEC 5-Geräten beträgt fest 16 kHz (Abtastrate: 320 Abtastungen pro
50-Hz-Periode ). Damit werden alle Strom- und Spannungseingänge abgetastet. Nach der Korrektur von
Betrag, Phase und Wandlerzeitkonstante werden die 16 kHz-Abtastwerte (SAV) dem Fast-Scan-Schreiber zuge-
führt. Für Effektivwertberechnungen werden die Werte reduziert auf 8 kHz. Für die Effektivwertmessung wird
netzfrequenzabhängig das Messwertfenster angepasst. Für zahlreiche Messapplikationen sind 20 Abtastungen
pro Periode ausreichend (bei f
Diese Abtastrate ist ein guter Kompromiss zwischen Genauigkeit und der parallelen Abarbeitung von Funkti-
onen (Multifunktionalität).
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zeigt, wem die unterschiedlichen Abtastfrequenzen zur Verfügung gestellt werden. Zur Band-
Messwerterfassungskette
= 50 Hz: Abtastung alle 1 ms, bei f
nenn
+/- 5 Hz). Die Netzfrequenz wird
nenn
= 60 Hz: Abtastung alle 0,833 ms).
nenn
SIPROTEC 5, Störschreiber, Handbuch
C53000-G5000-C018-6, Ausgabe 05.2018