Warum die Überwachungsgenauigkeit in Netzqualitätssystemen wichtig ist
Die entscheidende Rolle der Überwachungsgenauigkeit bei Online-Geräten zur Netzfrequenzqualität
Die Messgenauigkeit von Online-Geräten zur Überwachung der Netzfrequenzqualität ist das Herzstück der „Wahrnehmungsfähigkeit“ des Energiesystems und bestimmt direkt die Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit der Stromversorgung für die Nutzer. Unzureichende Genauigkeit führt zu Fehlbeurteilungen, fehlerhaften Steuerungen und falschen Entscheidungen – was möglicherweise zu Geräteschäden, wirtschaftlichen Verlusten oder sogar Netzstörungen führen kann. Hingegen ermöglicht eine hohe Genauigkeit eine präzise Fehlererkennung, optimierte Schaltungssteuerung und eine zuverlässige Stromversorgung, bildet also den Grundstein für intelligente Betriebs- und Wartungsprozesse.
Im Folgenden wird ihre Auswirkung in fünf wesentlichen Dimensionen detailliert analysiert:
1. Auswirkung auf die Netzsteuerung: Bestimmt die „Fähigkeit, das Systemgleichgewicht aufrechtzuerhalten“
Die Netzsteuerung basiert auf Echtzeitdaten von Überwachungsgeräten, um Erzeugung, Übertragung und Verteilung auszugleichen – um Dreiphasengleichgewicht, Frequenzstabilität und akzeptable Spannungsniveaus sicherzustellen. Ungenauige Daten führen direkt zu fehlerhaften Steuerentscheidungen.
Risiken einer geringen Genauigkeit
Falsche Beurteilung des Dreiphasenungleichgewichts: Wenn der Messfehler eines Geräts für die negative Sequenz-Spannungsumbilanzierung über ±0,5 % (z. B. tatsächliches ε₂% = 2,5 %, gemessen als 1,8 %) liegt, könnte das Steuerzentrum fälschlicherweise ein Gleichgewicht annehmen, ohne die Einphasenlasten oder Inverterausgänge anzupassen. Dies würde das Ungleichgewicht verschlimmern, was zu Transformatorüberhitzung (10–20 % erhöhte Verluste), erhöhten Nullsequenzströmen und sogar zum Auslösen von Schutzschaltern führen könnte.
Übersehen von Harmonischen Überschreitungen: Wenn der Messfehler der 5. Harmonischen über ±1 % (tatsächlich 5 %, gemessen als 4,2 %) liegt, könnte das System eine Harmonische Übertretung (GB-Limit: 4 %) übersehen, was zur Ansammlung von Harmonischen führt, die die Relaissteuerung stören (Fehlfunktion) und Kommunikationssignale verzerren.
Wert einer hohen Genauigkeit
Präzise Steuerung: Klasse A-Geräte (Spannungsumbilanzierungsfehler ≤ ±0,1 %) können Veränderungen von 0,1 % erkennen, was den Steuerern ermöglicht, proaktiv die Generatoranregung anzupassen oder Kompensationsgeräte umzuschalten, um ε₂% innerhalb des nationalen Standards von 2 % zu halten.
Effiziente Integration erneuerbarer Energien: Eine Genauigkeit von ±0,5 % bei der Harmonischenüberwachung (2–50. Ordnung) für Wind- und Solarenergie stellt eine konforme Netzverbindung sicher, reduziert Netzfluktuationen und verbessert die Nutzung erneuerbarer Energien (z. B. Reduzierung der Einschränkung um 2–3 %).
2. Auswirkung auf die Geräteschutz: Bestimmt die „Fähigkeit, die Ausweitung von Fehlern zu verhindern“
Schutzgeräte (z. B. Schaltwerke, Blitzableiter) verlassen sich auf transiente Parameter (z. B. Spannungsabfallgröße und -dauer) aus Überwachungssystemen. Ungenauige Daten führen zu Fehlfunktionen (falsches Auslösen) oder Versagen (nicht auslösen), was zu Geräteschäden führen kann.
Risiken einer geringen Genauigkeit
Falsche Messung der Dauer des Spannungsabfalls: Ein Fehler von ±40 ms (tatsächlich 100 ms, gemessen als 140 ms) könnte zu übermäßigem Auslösen führen – gesunde Leitungen würden stattdessen nur die defekte Verzweigung getrennt – was zu weitreichenden Ausfällen (mit Kosten für industrielle Nutzer in Höhe von Tausenden pro Vorkommnis) führen könnte.
Fehlbeurteilung des Kurzschlussstroms: Ein Strommessfehler von ±1 % (tatsächlich 20 kA, gemessen als 19,8 kA) könnte das Auslösen des Schaltwerks verhindern, sodass Fehler weiterbestehen und Transformator oder Kabel zerstören (Ersatzkosten für einen 110-kV-Transformator überschreiten eine Million RMB).
Wert einer hohen Genauigkeit
Genauer Schutz: Klasse A-Geräte (Fehler der Dauer des Spannungsabfalls ≤ ±20 ms) erfassen Transienten auf 10-ms-Ebene präzise, was den Schutzsystemen ermöglicht, nur den Fehlerpunkt zu isolieren – minimiert den Ausfallbereich und reduziert Geräteschäden um über 80 %.
Fehlerortung: Hochpräzise Phasen- und Amplituden-Daten (Phasenfehler ≤ ±0,5°) helfen bei der Lokalisierung von Fehlern (z. B. Kurzschlusspositionen), reduzieren die Reparaturzeit von 4 Stunden auf unter 1 Stunde.
3. Auswirkung auf die Energiemessung: Bestimmt die „ökonomische Fairness zwischen Erzeugern und Verbrauchern“
Die Abrechnung der Energieversorgung beruht auf genauen Spannungs-, Strom- und Leistungsmessungen – insbesondere an Netzverbindungspunkten (Kraftwerk-Netz, Netz-Nutzer). Messfehler führen direkt zu finanziellen Ungleichgewichten.
Risiken einer geringen Genauigkeit
Messabweichungen an Netzübergängen: Ein Klasse A-Gerät mit einem Spannungsfehler >±0,1 % (tatsächlich 220 V, gemessen als 220,22 V) für eine 1000-MW-Einheit bei ¥0,3/kWh würde monatlich um etwa ¥51.840 überrechnet – was zu langfristigen finanziellen Streitigkeiten führen könnte.
Überrechnung industrieller Nutzer: Ein S-Klasse-Gerät mit einem Stromfehler >±0,5 % (tatsächlich 1000 A, gemessen als 1005 A) könnte dazu führen, dass ein Stahlwerk monatlich um etwa ¥142.000 überrechnet wird, was die Betriebskosten erhöht.
Wert einer hohen Genauigkeit
Faire Abrechnungen: Klasse A-Geräte (Spannungs-/Stromfehler ≤ ±0,1 %) stellen eine Messgenauigkeit an Netzübergängen von ±0,2 % (gemäß GB/T 19862-2016) sicher, vermeiden Streitigkeiten und gewährleisten Fairness zwischen Erzeugern, Netzbetreibern und Nutzern.
Kostensenkung: Hochpräzise Überwachung (Leistungsfaktorfehler ≤ ±0,001) ermöglicht industriellen Nutzern die Feineinstellung der Blindleistungskompensation, verbessert den Leistungsfaktor von 0,85 auf 0,95 und reduziert Strafgebühren um 5–10 % monatlich.
4. Auswirkung auf die Integration erneuerbarer Energien: Bestimmt die „Fähigkeit, saubere Energie sicher zu absorbieren“
Die Variabilität von Wind- und Solarenergie führt zu Harmonischen, Gleichrichteroffset und Spannungsschwankungen. Niedrige Überwachungsgenauigkeit ermöglicht es nicht konformen Geräten, sich anzuschließen, was die Netzsicherheit bedroht. Hohe Genauigkeit stellt eine „freundliche Netzintegration“ sicher.
Risiken einer geringen Genauigkeit
Anschluss von harmonischen Überschreitungen: Ein Fehler von ±0,5 % bei der Messung der 5. Harmonischen von einem PV-Inverter (tatsächlich 5 %, gemessen als 4,3 %) könnte fälschlicherweise als konform eingestuft werden (GB-Limit: 4 %), was schädliche Harmonische einführt, die empfindliche Geräte (z. B. MRT-Geräte, Lithografiegeräte) stören oder Resonanz auslösen könnten.
Übersehen des Gleichrichteroffsets: Ein Messfehler von ±0,1 % beim Gleichrichterinhalt eines Windumrichters (tatsächlich: 0,3 %, gemessen: 0,18 %) könnte den Erkennung eines übermäßigen Gleichrichteroffsets verhindern, was zu einem Transformator-Gleichrichter-Bias, einer 30 % steigerung der Verluste und einer Halbierung der Lebensdauer führt.
Wert einer hohen Genauigkeit
Konformer Anschluss: Klasse A-Geräte (Harmonischer Fehler ≤ ±0,1 %, Gleichrichteroffset-Fehler ≤ ±0,05 %) identifizieren nicht konforme erneuerbare Energien genau, erfordern Korrekturen vor dem Anschluss – reduzieren Netzfehler durch die Integration erneuerbarer Energien um über 30 %.
Optimierte Steuerung: Hochpräzise Daten zur Leistungsschwankung (1-minütiger Fehler ≤ ±0,5 %) helfen, die erneuerbare Leistung vorherzusagen, ermöglichen eine bessere Koordination mit thermischen oder Speichereinheiten und reduzieren Einschränkungen (z. B. Steigerung der PV-Nutzung auf über 98 %).
5. Auswirkung auf die Stromversorgung an Nutzer: Bestimmt die „Fähigkeit, den Bedarf an sensiblen Lasten zu erfüllen“
Moderne Industrien (z. B. Halbleiter, Elektronik, Pharmazie) fordern eine hohe Netzfrequenzqualität (z. B. Spannungsschwankung ≤ ±0,5 %, Dauer des Spannungsabfalls ≤ 50 ms). Niedrige Überwachungsgenauigkeit führt zu unentdeckten Qualitätsproblemen und Produktionsverlusten.
Risiken einer geringen Genauigkeit
Produktionsunfälle: Ein Fehler von ±0,3 % bei der Messung der Spannungsschwankung (tatsächlich: 0,8 %, gemessen: 0,4 %) könnte die Erkennung von übermäßigen Schwankungen verhindern, was zu Waferausschuss (wertvoll bis zu Tausende RMB pro Stück) oder Produktionsstillstand (tägliche Verluste über eine Million RMB) führen könnte.
Fehlgeschlagene Warnungen bei Spannungsabfällen: Ein Fehler von ±1 % bei der Größe des Spannungsabfalls (tatsächlich 70 % Un, gemessen als 71,2 % Un) könnte einen B-Level-Spannungsabfall als A-Level missklassifizieren, wodurch keine UPS-Umschaltung ausgelöst wird – führt zu verdorbenen Impfstoffen oder Produktionsstopp.
Wert einer hohen Genauigkeit
Frühwarnung: Klasse A-Geräte (Spannungsschwankungsfehler ≤ ±0,1 %) erkennen Veränderungen von 0,2 %, bieten 10–30 Sekunden Vorwarnzeit – ermöglichen Nutzern, auf Notstrom umzuschalten und Verluste zu vermeiden (reduziert Vorfälle um über 90 %).
