49,8Hz - Netzfrequenz messen

Der chaotische Hauptfaden

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Gary
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49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Gary »

Am 10.1.19 ist Abends die Netzfrequenz auf 49,8Hz eingebrochen, in Frankreich wurden 1,5GW Last abgeworfen das es nicht zu einem Blackout kommt.

Fritzler hat ja schon etwas gebastelt..

Wie könnte man die Frequenz messen, am besten auf 1mHz genau. Als Referenz ist GPS wohl eine günstige Variante geworden. Ich hätte aber auch schon 3 20MHz OXCO hier.

Viele GPS Empfänger geben einen 1Hz Takt aus, eine blinkende LED..
wie vergleicht man das ?
A/D Wandler ? nur per Zähler ?
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Fritzler
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Fritzler »

Per GPS 1Hz wollte ich auch was syncen bei meinem Projekt.

Bei den 50Hz werden die Takte des TCXO pro 16 Halbwellen gezählt.
Mein Ansatz war mit dem 1Hz Signal die Frequenz des TCXO zu messen.
Also denselben Zähleraufbau wieder zu verwursten und auch per AVR auszulesen.
Somit wird dann nicht durch die theoretische Frequenz des TCXO geteilt, sondern durch die gemessene.

Hardware ist auch fertig und liegt ne ganze Weile schon rum. :oops:
Bild Bild Bild Bild

Das Ding soll per USB an meinen Heimserver und von da zum Webserver funen der dann sone Webseite wie netzfrequenz org bereitstellt.
Das Projekt entstand weil bei der "OMG Netz wird ausfallen wegen Solar und Sonnefinsternis!!!" Hysterie alle Netzfrequenzmessseiten offline waren.
Also baut mans selber!
duese
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von duese »

DCF77 liefert nicht nur ein Zeitsignal sondern auch eine hochgenaue Frequenz von 77,5 kHz...
Gary
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Gary »

Durch einen Freund (seine Bachelor Arbeit) weiß ich das die größten (normalen) Schwankungen durch den Stromhandel entstehen. Sieht man zu jeder vollen Stunde.
Bei viel Wind und Sonne wird der erneuerbare Strom ja bevorzugt eingespeist, demzufolge ist der Anteil von gehandeltem Strom geringer. In der Folge ist die Frequenz mit Sonne stabiler.


Ein AVR hat ja normal einen 8 Bit und einen 16 Bit Zähler.
Der AVR muss ja die 1Hz messen damit er weiß wie gut sein Takt stimmt. Also zum Beispiel 16000854 Hz statt 16,000000 MHz.
Als zweites dann irgendwas zwischen 4 und 16 Halbwellen.
klappt das parallel ?
Es muss ja jeweils der Stand des Zählers plus Anzahl Überlauf zwei mal ausgelesen und verarbeitet werden. Klappt das in Echtzeit ?
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Fritzler
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Fritzler »

Ein 16Bit Zähler reicht eben nicht, in TTL hab ich nen 24Bit Zähler aufgebaut.
Zudem hat ein AVR nur einen Timer der Input Capture kann.
Erst die großen AVR wie m128/64 haben 2 Timer mit ICR, aber auch nur 16Bit.
Die Dinger sind eben Steinzeit!

Wenn man kein TTL Grab will muss man zu nem ARM mit 32Bit Timern greifen.
Die haben Timer welche eine externe CLK bekommen können und Input Capture können.

zB der STM32F411 mit den 32Bit TIM2 und TIM5.
USB kommt auch gleich noch frei haus, also brauchts auch nicht den ekelhaften FTDI USB IC.
sirell
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von sirell »

Als uC-quasi-Noob mal ne Frage:
Kann mir einmal einer das Basisprinzip erklären bei der (Netz)Frequenzmessung ?
Ich blick das nicht so ganz. Folgt ihr dem Sinus und sampelt entsprechend ?
Warum die hohen Auflösungen ? Mit 16 bit müsste man doch (theoretisch) ~0,7 mHz schaffen, oder ?
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Hightech
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Hightech »

Es geht recht einfach so:
http://www.netzfrequenzmessung.de/
Neues zur Netzfrequenz
Netzfrequenz erreicht erste Abschaltgrenze bei 49,8 Hz

Am Donnerstag den 10.01.2019 um 20:02:05 Uhr UTC hat die Netzfrequenz kurzzeitig den Wert von 49,800 Hz erreicht. Dies ist bemerkenswert, da bei diesem Wert der Regelbereich der Primärregelleistung zu 100 % ausgereizt ist und erste automatische Abschaltmaßnahmen zur Vermeidung eines weiteren Frequenzeinbruchs aktiv werden (siehe Abschaltkriterien). → weiterlesen ...
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xoexlepox
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von xoexlepox »

Zu dieser Thematik auch der Vortrag von Gonium recht interessant. Dort beschreibt er (so bei 00:25:00) auch sein Equipment zur Netzfrequenzmessung. Wenn ich mich richtig erinnere, ist Mathias hier auch als Benutzer eingetragen ;)
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phettsack
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von phettsack »

Wieso wird bei zu niedriger Frequenz denn abgeschaltet, dachte da müsste noch zugebuttert werden weil zuviel Heizlüfter usw laufen. Oder wo ist da mein Denkfehler?
sirell
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von sirell »

Ich hatte konkret gefragt warum mit der hohen Auflösung. Ich will ja keinen Verbrauch messen bei dem ich genaue Verläufe brauche.
Wenn man es über einen Komperator/Schmitt macht hat man ja nur den genauen zeitlichen Abstand zwischen zwei definierten Werten.
Die anderen Beschreibungen klingen eher nach abfahren des Sinus um dessen genaue Werte zu bekommen.

Intuitiv gebastelt:
Reine Frequenz -> Schmitt-Trigger (555)
Genauer Sinusverlauf -> Sampling

Denkfehler ?
sirell
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von sirell »

phettsack hat geschrieben:Wieso wird bei zu niedriger Frequenz denn abgeschaltet, dachte da müsste noch zugebuttert werden weil zuviel Heizlüfter usw laufen. Oder wo ist da mein Denkfehler?
Weil dann der Bereich "Zubuttern" ausgeschöpft ist. Es gibt nicht mehr mehr. Also trennt man Lasten ab.
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zauberkopf
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von zauberkopf »

Kann mir einmal einer das Basisprinzip erklären bei der (Netz)Frequenzmessung ?
Ganz einfach : Du vertauschst bei einem Frequenzzähler Zeitbasis und Messobjekt.

z.B. Netzfrequenz 49,8
Quarzfrequenz 10MHZ

10000000/49,8=200803
Dafür alleine bräuchte man keinen uC.... das kann man mit einem einfachsten TTL Frequenzzähler ganz einfach machen, in dem man Zeitbasis und Messobjekt vertauscht.
Dieses Ergebnis durch 10000000 = 49,800052.....
Das lässt man den Frequenzzähler zählen...
(wobei das ein guter auch von sich aus kann.. )
https://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzz%C3%A4hler
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phettsack
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von phettsack »

sirell hat geschrieben:
phettsack hat geschrieben:Wieso wird bei zu niedriger Frequenz denn abgeschaltet, dachte da müsste noch zugebuttert werden weil zuviel Heizlüfter usw laufen. Oder wo ist da mein Denkfehler?
Weil dann der Bereich "Zubuttern" ausgeschöpft ist. Es gibt nicht mehr mehr. Also trennt man Lasten ab.
Ah! JETZT habe ich auch meinen Denkfehler! Man trennt also paar Dörfer (usw) ab und keine Kraftwerke. :idea:
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zauberkopf
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von zauberkopf »

Weil dann der Bereich "Zubuttern" ausgeschöpft ist. Es gibt nicht mehr mehr. Also trennt man Lasten ab.
Oder : So ein steinzeitliches AKW kann man nicht so schnell hoch regeln, wie man einen "Heizlüfter" abschalten kann.
Interessant finde ich, das Großverbraucher diese "Abschaltleistung" auch noch verkaufen können... ;-)

Ne.... Großverbraucher.
z.B.... ne Großküchen ( wenns kurz ist) oder ne Gießerei.....
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Desinfector
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Desinfector »

hab ich deshalb hier so oft Stromausfälle?
Netto ging es vor 2 Jahren um fast 2 Tage Stromlosigkeit.
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zauberkopf
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von zauberkopf »

Die frage ist : wo hier ist.
Auf dem (Münster)Land, habe ich auch die interessantesten Werte im Netz gehabt.
So interessant das eine USV pflicht wurde, und auch ein Stromgenerator...

War halt RWE Land... und hatte bei dem Slogan VoRWEg gehen... immer das Bild einer Klippe vor augen... ;-)

Kurz : Häuffig, sind es die Leitungen die Schuld sind... z.B. morsche Überlandleitungen... Bagger... etc
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Fritzler
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Fritzler »

sirell hat geschrieben:Ich hatte konkret gefragt warum mit der hohen Auflösung. Ich will ja keinen Verbrauch messen bei dem ich genaue Verläufe brauche.
Wenn man es über einen Komperator/Schmitt macht hat man ja nur den genauen zeitlichen Abstand zwischen zwei definierten Werten.
Die anderen Beschreibungen klingen eher nach abfahren des Sinus um dessen genaue Werte zu bekommen.
Nix Abtastung, nur um genug Auflösung zu haben zwischen 2 Nulldurchgängen.

Ansonsten hier der Link zu meinem TTL Grab:
http://www.fritzler-avr.de/HP/netzfreq.php
sirell
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von sirell »

Bin immer noch verwirrt, nur auf nem höherem Level :?
Das passiert wenn man Codeschnippsel nutzt. Es fehlt einem die Grundlage.
@ Fritzler: Danke für den Link!
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ferdimh
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von ferdimh »

Man könnte diese Messung mit einer ernsthaften PLL (egal, ob man das jetzt in hardware oder in Software macht) noch verfeinern:
a) ein ernsthafter Bandpass für 50Hz.
b) eine PLL mit Typ-1-Detektor (Multiplizierer) synchronisiert einen 2. Sinusoszillator auf das Netz. Der ist dann wirklich sauber und kann je nach verwendetem Verfahren auch sehr einfach gemessen werden (z.B. wenn man selbigen als Zähler und Sinustabelle implementiert).
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Roehricht
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Roehricht »

Hallo,

das abfallen der Netzfrequenz rührt auch von den zahlreichen asynchron Kraftwerken und netzfeührten Wechslerichtern her. Die ziehen bei Last das Netz runter. Besser wäre es nur Synchrongeneratoren und Synchron-WR zu verwenden. Das hat aber den Nachteil das man ein übergeordetes und Laufzeitkompensiertes Taktsignal benötigt und am Ort der Stromerzeugeranlage eine schnell Regelung mit etwas mechanischer Kraftreserve. Über solche Ideen hat man in den 60ern mal nachgedacht und es aus Gründen der Durchführbarkeit sein gelassen. Damal gabs aber auch nicht soviele Kleinerzeuger wie heute. Die Idee war den HF Träger der LW Frequenz 200kHz von BBC als Synchronsignal mitzubenutzen. Ein in Deutschland aufgestellter LW Sender der mit der selben Frequenz auf geringer Leistung mitlief sollte bei Ausafall/Wartungsarbeiten von BBC die Synchronisation übernehmen . Das war in der Zeit als man in Europa das Verbundnetz aufgebaut hat, so um 1962.

Viele Grossverbraucher haben einen Rundsteuerempfänger oder sind mit ner Datenleitung zur Netzleitstelle verbunden. Von dort kann mann wenns eng wird Last abwerfen. Das wird eigentlich nur mit Verbrauchern gemacht die Wärme erzeugen. Also Heizgeräte von Grossküchen,Trockenöfen, Speicherheizungen. Die Verbraucher die solche Lasten betreiben werden vertragsmässig darauf hingewiesen das soetwas passieren kann. Selbst Durchlauferhitzer können gesperrt werden. Einige örtliche EVUs haben ferngeschaltete Abschalteinrichtungen zur Pflicht gemacht, und das nicht seit Neuzeit

Eine Eisengiesserei, Glasschmelzbetrieb der ähnliches wird nicht vom Netz genommen. Wenn das passiert ist Produktionsanlage Schrott. Die Lichttbögenöfen von Rheinstahl in HH haben eine direkte Leitung zum Kraftwerk Moorburg/Tiefstack und sprechen den Ofenbetrieb mit den Kraftwerksberteiber ab. Wenns trotzdem Eng wird wird was anderes vom Netz gewnommen. Ebenso sind die Netzleitstellen Harburg und Uetersen (SH) davon informiert das da ein Ofen an ist.

Meine Vorstellung davon wie man CO2 verringern könnte wäre das man anstelle von E-Autos zuerst die Heizungen der Gebäude , besonders die der in Städten elektrisch betreibt. Anstelle des Heizkessels kommt ein Wasserwärmespeicher mit E-Heizung rein. Das Ganze über die Netzwarte gesteuert. Ist genügend Windleistung da werden die Heizungen eingeschaltet. Sozusagen 0-Emission. Somit könnte man gezielt mit Windkraft heizen. Damit wären die Städte extrem CO2 entlastet. Das Batteieproblem wie bei E-Gurken tritt auch nicht auf. Die Heizungen wären auch eine ideale Lastregelung.

Bei E-Auto sehe ich die Zukunft nur mit Wechselakkus. ich würde mir auch keinen E-Werkzeuge mit festverbautem Akku kaufen. Dann braucht man auch nicht die unsinnigen Ladestationen die Parkplätze klauen und die EVUs dazu nötigen die Städte komplett aufzubuddeln um zusätzliche 10kV Kabel und Trafostatione zu bauen. Ne Batteriewechse- und Ladestation wäre besser und einfacher mit Saft zu versorgen.

73
Wolfgang
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xoexlepox
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von xoexlepox »

a) ein ernsthafter Bandpass für 50Hz.
Na, den sollte man auf jeden Fall einbauen, um den ganzem "Müll" loszuwerden, der sonst noch so auf der Netzspannung herumgeistert. Bei der Variante mit dem Schmitt-Trigger mittelt sich die -durch höherfrequente Anteile verursachte- ständige Verschiebung des Triggerzeitpunktes wohl durch die Zählung etlicher Perioden heraus ;)
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ferdimh
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von ferdimh »

Das hat aber den Nachteil das man ein übergeordetes und Laufzeitkompensiertes Taktsignal benötigt und am Ort der Stromerzeugeranlage eine schnell Regelung mit etwas mechanischer Kraftreserve.
Eigentlich brauchen wir das nicht mal. Wenn das Netz träge genug ist, könnte sogar Stromhandel an Börsen das Netz regeln (so absurd es klingt).
-> Wenn bei sinkender Netzfrequenz Heizgeräte (zeitweise) automatisch drosseln, Ladegeräte automatisch drosseln oder sogar die Richtung umkehren, ergibt sich nur noch eine sehr langsame Drift, die sich durch Zukauf oder Verkauf von Kraftwerksleistung regeln lassen müsste. Das Problem war ja auch kein langwieriger Einbruch, sondern ein sehr kurzfristiges Phänomen, das durch die vorhandene Regelleistung nicht sofort aufgefangen werden konnte.
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Heaterman
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Heaterman »

Bei mir steht seit einem Jahr eine Messstation von gridradar.net (https://gridradar.net/wide-area-monitoring-system.html)

Kriegt demnächst neue Firmware, dann ist sie auch direkt online. Bin gespannt, wie sich die Frequenz hier in der Offshore-Einspeisegegend verhält. Die bisher veröffentlichte Karte ist schon recht interessant, wenn man die Frequenz- und Zeitabweichungen verfolgt.
Gary
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Gary »

Kraftwerke haben nahezu alle Synchrongeneratoren, so können sie auch Blindleistung erzeigen.
Dann steht ja auch in Pressemitteilungen das in F Aluhütten abgeworfen wurden.
Die wurden dann nach 25 bis 45 Minuten wieder zugeschaltet, die komplette Aktion war also gar nicht so kurzfristig.

Ich habe schon einen 50Hz Bandpass mit Operationsverstärker zusammen gelötet. So konnte ich unter einer Hochspannungsleitung den Strom erfassen. Die Schaltung hat aber eine Phasenverschiebung die um den Resonanzbereich stark schwankt. Zum Frequenz messen baut man sich da eine Fehlerquelle mit ein.

https://gridradar.net/news.html

Das ist die Seite von meinem Freund, er mißt mit Messgeräten im oberen dreistelligen €-Bereich. Da kommen die Daten aber auch mit GPS Zeit raus.
Ich kann mit meinen Fähigkeiten nichts bauen, nur will ich es besser verstehen.

@Fritzler, bei einem Suchergebnis hat einer mit 16 Bit Zähler gearbeitet und eben auch mitgezählt wie oft der Zähler überläuft. Das klang mir nach brauchbarer Lösung. Wo siehst du da Probleme ?
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ferdimh
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von ferdimh »

Die Phasenverschiebung hat auf die gemessene durchschnittliche Frequenz keinen Einfluss.
EDIT: Trick 17 zur geringen Phasenverschiebung:
Es mit der Güte maßlos übertreiben.
Ein überkritischer Bandpaß mit 40-60 Hz Bandbreite hat zwar fette Nadeln bei 40 und 60 Hz, aber in der Mitte ist ein sehr flacher Bereich.
Gary
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Gary »

Bei mir steht auch eine Messstation, ich kann hier auf dem Berg die Wolken von KKW Gundremmingen sehen...
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Fritzler
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Fritzler »

Gary hat geschrieben:@Fritzler, bei einem Suchergebnis hat einer mit 16 Bit Zähler gearbeitet und eben auch mitgezählt wie oft der Zähler überläuft. Das klang mir nach brauchbarer Lösung. Wo siehst du da Probleme ?
Das geht natürlich auch.
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Bastelbruder
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Bastelbruder »

In der Simulation wurde die nicht unerhebliche Kapazität der Meßmasse gegen die Netzmasse unterschlagen. Das sind garantiert 100 pF (2 X 50 pF gegen die beiden Enden der Netzspannungsquelle). Der Gedankenfehler verändert das Ergebnis aber kaum.

Die Schnüffelschaltung mit den drumgewickelten Drähten hat eine untere Grenzfrequenz um 100 kHz, darunter der bekannte Abfall um 20 db / Dekade. Damit werden genau die unerwünschten Jitteranteile bevorzugt.
Der hintere Filterkondensator mit Eckfrequenz 50 Hz dämpft die höherfrequenten Anteile maximal um den Betrag der Verstärkung, oberhalb 100 Hz beträgt die konstant eins. Ein invertierender Verstärker wäre da deutlich besser.
Erst der vordere Kondensator konzentriert das Verstärkungsmaximum in den Bereich um 100 Hz.

Ich hätte mit einem RC-Sinusoszillator angefangen und den über einen Widerstand im oberen Megohmbereich an die Netzfrequenz gezogen. Das ist dann effektiv ein schmalbandiger Filter hoher Güte, der den ganzen Dreck draußen hält. Eine PLL mit Quadraturdetektor ist vermutlich nicht besser.
Netzsync.png
Netzsync.png (7.85 KiB) 2377 mal betrachtet
Der Gimmickkondensator produziert mit 50 Meg noch eine untere Grenzfrequenz von 316 Hz, wenn man den Kondensator wegläßt dürfte ein höherer Widerstand zu noch besserem Ergebnis führen. Der Einschwingvorgang zeigt, daß hier analog um geschätzt 5 Perioden integriert wird. Die Bandbreite des Wien-Filters reicht auch noch für 40 und 60 Hz, wichtig ist bei der Bemessung des Eingangsabschwächers bloß daß der Ausgang nicht in die Sättigung fährt.
Die Schaltung hat aber eine Phasenverschiebung die um den Resonanzbereich stark schwankt. Zum Frequenz messen baut man sich da eine Fehlerquelle mit ein.
Frequenzänderungen sind gern mit Phasenverschiebungen verheiratet. Auch Integratoren machen solche Undinge. Wenn die Anzeige eine zehntel Sekunde nachhinken darf, kann man da aber schon ziemlich viel Blödsinn treiben.
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Bastelbruder
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Bastelbruder »

Achja, der Effekt ist auch unter dem Begriff Gruppenlaufzeitverzerrung bekannt. Die Filter-Durchlaufverzögerung ist üblicherweise vergleichbar mit der Kurvensteilheit der Filterkurve. An in den Audiobereich transformierten Flanken ist ein "Klingeln" zu hören, die Ohren fühlen sich beschissen und bei übertrieben steilflankigen Digitalfiltern behauptet der Bio-Spekki, da sei eine Resonanzüberhöhung die tatsächlich garnicht stattfindet.

Auch der Wien-Filter ist ein Schwingkreis mit relativ geringer Güte der wie eine Glocke klingt, mit dem angenehmen Nebeneffekt daß einzelne fehlende Perioden übertüncht werden.
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ferdimh
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von ferdimh »

Der Trick mit der PLL ermöglicht noch deutlich schärfere Filterung. Da können wir auch weit unter 0,1Hz Bandbreite gehen, ohne in Schwierigkeiten zu kommen. Aktive Filter werden in dieser Bandbreite schnell kritisch, passive Filter werden bei 50 Hz schnell sperrig. Die 90°-PLL kann man im Prinzip beliebig schmalbandig gestalten, wenn man irgendwie einen Trick findet, das Ding einmal zum Rasten zu bringen. Es läuft dann auch dem Netz hinterher, das durch die Trägheit der Synchrongeneratoren ohnehin keine sehr hohe Bandbreite hat.
Damit es einmal rastet kann man zum Beispiel das Schleifenfilter rückkoppeln, dass es gerade so schwingt. Durch die Gegenkopplung beim Rasten hört es dann auch wieder damit auf.
Eine andere Idee wäre, den Wienbrückenoszillator tatsächlich zum Oszillator (mit Amplitudenregelung) zu machen und vom Netz mitziehen zu lassen. Bleibt nur die Frage, was der macht, wenn das Netz mal wirklich weit wegläuft.
TDI
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von TDI »

Heaterman hat geschrieben:Bei mir steht seit einem Jahr eine Messstation von gridradar.net (https://gridradar.net/wide-area-monitoring-system.html)

Kriegt demnächst neue Firmware, dann ist sie auch direkt online. Bin gespannt, wie sich die Frequenz hier in der Offshore-Einspeisegegend verhält. Die bisher veröffentlichte Karte ist schon recht interessant, wenn man die Frequenz- und Zeitabweichungen verfolgt.
In einem Verbundnetz kann die Frequenz doch nur überall gleich sein. Es kommt aber zu Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung.
Deswegen werden von den HGÜ-Konvertern auch Blindleistungen bereitgestellt, die schnell im dreistelligen MVA Beteich liegen.
Gary
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Gary »

"In einem Verbundnetz kann die Frequenz doch nur überall gleich sein."

Ja, aber nicht immer gleichzeitig. Es gibt nur kleine Abweichungen, man kann schon erkennen wo ein Kraftwerk ausfällt weil dort die Frequenz als erstes absackt. Deswegen muss man auch genau messen, mit GPS Zeit.
duese
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von duese »

Ich meine mal gehört zu haben (Vorlesung?), dass im UCTE Netz von einem bis zum anderen Ende ein (dynamischer) Phasenversatz von etwa 720°drin ist. Das ganze Ding ist halt ein System von elastisch gekoppelten Drehmassen.
Zuletzt geändert von duese am Di 22. Jan 2019, 14:59, insgesamt 1-mal geändert.
TDI
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von TDI »

Wenn man überlegt, was 50Hz für eine Wellenlänge hat: gut 6000km. Da kann man die Phasenverschiebung von Dänemark nach Österreich theoretisch abschätzen. Allerdings sind da auch noch Trafos zwischen.
Aber wenn die Frequenz nicht übersll gleich ist, kommt es je nach Versatz innerhalb kurzer Zeit zu Momenten mit 180Grad Phasenverschiebung was maximal Gegensätzliche Spannung mit extremem Strom bedeuten würde. Kann das wirklich sein und gutgehen?
Ich glaube nicht...
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Bastelbruder
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Bastelbruder »

Da versagt wieder das Vorstellungsvermögen ...
Dynamischer Phasenversatz in der Größe zweier Wellenlängen benötigt Blindströme in der Größenordnung des Wirkstroms. Nee! Dazu müßten auf der 6000km-Leine Generator und Last schnell mal vertauscht werden.

Allerdings gibt es bei Schaltvorgängen im Netz gern mal Phasenunterschiede an denen zu erkennen ist in welche Richtung sich der Strom die Energie bewegt.
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nonever
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von nonever »

Hat hier schon jemand eine Netzfrequenzmessung in Software gebastelt? Heißt also z.B. per Spannungsteiler direkt auf einen schnellen ADC und direkt digital weiter.
Ich denke mal laut:
Die Samples durch einen entsprechenden FIr Bandpass werfen um den ganzen Müll loszuwerden. Dann kann man etwas tricksen um entsprechende Frequenzauflösung zu bekommen. Eine normale FFT kommt allein nicht infrage, da die Frequenzauflösung nur 1/Messzeit beträgt. Für 1mHz Auflösung müsste man 1000s samplen, also unpraktikabel. Stattdessen kann man aber 2 FFT mit 0,5s Messzeit nehmen und um eine bestimmte Anzahl Samples versetzt laufen lassen. Diese Anzahl wählt man so, dass das 50Hz Signal ca. 30° Phasenversatz in beiden FFT bekommt. Die genaue Frequenz lässt sich dann aus dem gemessenen Phasenversatz in beiden Transformationen und deren Versatz berechnen.

Mit einem Cortex M4 oder ähnlichem und typischem integriertern ADC sollte ein vernünftige Auflösung machbar sein.
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ferdimh
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von ferdimh »

Der Ansatz "2x FFT und Phasenversatz" könnte ein Genauigkeitsproblem darstellen, weil bei kurzer Messzeit nur eine sinnvolle Phasenlage rauskommt, wenn ganze Perioden gemessen werden.
Der von mir weiter oben geschilderte PLL-Ansatz lässt sich auch digital impementieren (Been there, done that, wenn auch nicht für 50 Hz.).
Da, wo ich das gemacht habe, war richtig schön die Herkunft der Leute zu sehen:
- die Physiker haben erstmal alles gefittet (geht übrigens auch!)
- die Etechniker haben erstmal gefiltert und dann irgendwelche Analogschaltungen digital nachgebaut (es gab auch den digitalen Ratiodetektor...)

Ansätze die damals gut funktioniert haben:
- Sinusfit (ich habe aber nicht verstanden wie das geht)
- PLL in Software
- scharfes FIR-Bandpassfilter und Zeit zwischen Nulldurchgängen messen. Um den Nulldurchgang rum zwischen dem ersten positiven und dem ersten negativen Sample linear interpolieren.

Je nach Randbedingungen hat immer mal wieder ein anderer Ansatz am Besten funktioniert, die hier nötige Auflösung ("nur" ~5 Stellen) sollte auf allen Wegen erreichbar sein.
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Weisskeinen
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Weisskeinen »

Na ja, ein Sinusfit ist halt, eine Sinusfunktion so in die Messdaten zu legen, dass der Fehler ein Minimum hat, also besonders klein wird (Methode kleinster Fehlerquadrate z.B.). Da man den Fehler sowieso ausrechnet, kann man sich das Filtern sparen. Dann wird der Absolutwert der Abweichungen vom Ideal zwar größer, das Minimum liegt aber immer noch an der gleichen Stelle. Am einfachsten aber rechenaufwändigsten ist es, einfach alle möglichen Frequenzen und Phasenlagen durchzuprobieren. Wenn man noch etwas Intelligenz rein steckt, geht das auch schneller. Als Ausgangspunkt könnte man z.B. eine FFT verwenden, die liefert auch gleich noch einen Startwert für die Phasenlage. Damit lassen sich Genauigkeiten weit jenseits der Samplingauflösung erreichen, Rauschen kann das Ergebnis aber, wie überall, verfälschen.
Für so einen armen Atmega ist das natürlich nichts...
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Fritzler
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Fritzler »

Klingt nach nem Job für nen STM32H750 für u5€.
Hat nen 400MHz ARM Cortex-M7 Kern mit DSP Erweiterungen zum Nummernknuspern und 2 ADC zu 4,5MS/s welche interleaved laufen können -> 9MS/s.
Kanonen auf Spatzen, aber günstig!
Gary
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Gary »

Mein Freund meinte in den USA machen die das mit einem Handy. Über den Kopfhörer/Mikro die 50Hz rein, CPU, GPS und USV hat das Handy..
Die Daten kann es über WLAN oder Mobilfunknetz los werden.
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Weisskeinen
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Weisskeinen »

Gary hat geschrieben:Mein Freund meinte in den USA machen die das mit einem Handy. Über den Kopfhörer/Mikro die 50Hz rein, CPU, GPS und USV hat das Handy..
Die Daten kann es über WLAN oder Mobilfunknetz los werden.
DAS wäre aber mal Unterfrequenz... :shock: :P
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ferdimh
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von ferdimh »

Weisskeinen: Wenn du die Daten vor dem Fit nicht filterst, fütterst du die kompletten Rohdaten in den Fit. Das sind zweckmäßigerweise ziemlich viele Samples. Da kommst du mit der Rechenzeit auf keinen grünen Zweig.
-> Erst tiefpassfiltern, dann 90% der Samples wegwerfen, dann fitten.
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Heaterman »

Gary hat geschrieben:Am 10.1.19 ist Abends die Netzfrequenz auf 49,8Hz eingebrochen, in Frankreich wurden 1,5GW Last abgeworfen das es nicht zu einem Blackout kommt.
Interessanter Bericht dazu (das Medium mal außen vor, der FAZ-Breicht ist hinter der Paywall):

https://www.tichyseinblick.de/kolumnen/ ... hne-strom/
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zauberkopf
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von zauberkopf »

der FAZ-Breicht ist hinter der Paywall):
Da kann der auch gerne bleiben.. ;-)
Interessant ist er eher aus Menschlicher sicht.... ;-)
Nicht sehr intelligente Panikmache.... absolut übertrieben...

Interessant ist doch die Grafik : um punkt 20h sackt das Netz rapide ab.
Nicht 20:04, nicht 20:10 sondern punkt 20:00.
Also ist da irgendwas automatisch angesprungen... ;-) (und danach ist es automatisch wieder ausgegangen.. :lol: )

Die Franzosen zeichnen sich übrigens nicht nur aus, das sie überaus träge AKW's besitzen... sondern auch viele E-Heizungen haben.
Die lassen sich wirklich sehr gut, mal kurz ausschalten, ohne das es jemanden auffällt.
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Fritzler
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Fritzler »

Zur vollen Stunde schlägt der Stromhandel zu, also habens die BWLer mal wieder verk*ckt.
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zauberkopf
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von zauberkopf »

Sehr wahrscheinlich sogar...
... da fällt mir der Lieblingsspruch meines Kollegen an :
Wenn der Bademeister nicht schwimmen kann ist bestimmt die Badehose daran schuld... ;-)
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Weisskeinen
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Weisskeinen »

ferdimh hat geschrieben:Weisskeinen: Wenn du die Daten vor dem Fit nicht filterst, fütterst du die kompletten Rohdaten in den Fit. Das sind zweckmäßigerweise ziemlich viele Samples. Da kommst du mit der Rechenzeit auf keinen grünen Zweig.
-> Erst tiefpassfiltern, dann 90% der Samples wegwerfen, dann fitten.
Wieso? Das hängt doch von der Samplerate ab, vom Zeitintervall, in dem Samples genommen werden, von der Rechenleistung, von der gewünschten Update-Rate, von was weiß ich noch alles. So ein Tiefpassfilter kann dir auch schon wieder die Genauigkeit kaputt machen, das Ergebnis hängt ja auch vom Filter ab. Für einen Grobfit kann man das machen, wenn's genauer werden soll, muss man (dann) alle Daten nehmen. Eventuell kann man aber einen Tiefpassfilter finden, der sich nicht negativ auf das Ergebnis auswirkt. Da müsste mal ein Mathematiker was zu sagen...
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ferdimh
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von ferdimh »

Das Problem ist halt: Wenn ich die Samplerate niedrig wähle, brauche ich vorher ein schmales Antialiasfilter. Analog. Fehlerbehaftet. Blöd.
Wenn ich sie hoch wähle, ersaufe ich in Daten.
Ein Digitalfilter verhält sich zumindest immer gleich, ein FIR-Filter kann sogar eine Phasenverschiebung von "Null" darstellen (in der Theorie, in der Praxis muss man dazu ein Stück Zukunft kennen - daraus folgt eine konstante Verzögerungszeit).
Oder auch: Trust me, that's the way I became an engineer ;-)
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Weisskeinen
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von Weisskeinen »

ferdimh hat geschrieben:Oder auch: Trust me, that's the way I became an engineer ;-)
Jou, is klaar. Wenn das hier ein Schwanzvergleich werden soll, ich bin in beiden Welten zu hause. Und ich habe schon genug Mist gesehen, um bei allem skeptisch zu sein...
Aber langsam wird's OT, wir sollten zur Fragestellung zurück kommen.
duese
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Re: 49,8Hz - Netzfrequenz messen

Beitrag von duese »

Bastelbruder hat geschrieben:Da versagt wieder das Vorstellungsvermögen ...
Dynamischer Phasenversatz in der Größe zweier Wellenlängen benötigt Blindströme in der Größenordnung des Wirkstroms. Nee! Dazu müßten auf der 6000km-Leine Generator und Last schnell mal vertauscht werden.

Allerdings gibt es bei Schaltvorgängen im Netz gern mal Phasenunterschiede an denen zu erkennen ist in welche Richtung sich der Strom die Energie bewegt.
Statisch sind 720° sicher nicht drin. Aber im Netz ist bei transienten Ereignissen dynamisch einiges los.

Ein Beispiel an das ich mich definitv erinnern kann:
In Spanien ist ein Kraftwerksblock mit ca. 500MW weggefallen (nicht runtergerampt). Das hat an den beiden Netzenden zum Fequenzpendelungen geführt. In der Mitte des Netzes (also ungefähr bei uns) hat das zu Leistungspendelungen geführt. Energie ist vom linken zum rechten Netzende hin und her geschwappt. Die Amplitude der Leistungspendelung in der Netzmitte waren ca. 2GW!
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