Messwerterfassung - Siemens SIPROTEC 5 6MD85 Handbuch

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 90 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.
Für 1,5-Leistungsschalter- oder Doppelsammelschienenanwendungen, die eine dynamische Auswahl von
Spannungsmessstellen erfordern, ist auch eine dynamische Messstellenumschaltung implementiert.
Das folgende Bild zeigt in der Messwerterfassungskette den grundsätzlichen Umgang mit den Abtastwerten
(SAV). Bild 3-28
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.
[dwmeserf-250211-01.tif, 1, de_DE]
Bild 3-28
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. Wenn Betrag, Phase und
Wandlerzeitkonstante korrigiert sind, wird die Abtastfrequenz auf 8 kHz reduziert (160 Abtastungen pro 50-
Hz-Periode). Das ist die Basisabtastfrequenz, auf die die unterschiedlichen Verfahren, wie z.B. Störschreibung,
Effektivwert-Messwerte zurückgreifen. Für die Effektivwertmessung wird netzfrequenzabhängig das Mess-
wertfenster angepasst. Für zahlreiche Mess- und Schutzapplikationen sind 20 Abtastungen pro Periode ausrei-
chend (bei f
nenn
SIPROTEC 5, Hochspannungs-Feldleitgerät, Handbuch
C53000-G5000-C015-B, Ausgabe 06.2019
zeigt, wem die unterschiedlichen Abtastfrequenzen zur Verfügung gestellt werden. Zur Band-
Messwerterfassungskette
= 50 Hz: Abtastung alle 1 ms, bei f
nenn
= 60 Hz: Abtastung alle 0,833 ms). Diese Abtastrate ist
nenn
Systemfunktionen
3.2 Messwerterfassung
+/- 5 Hz). Die Netzfrequenz wird
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