Diagnose durch elektrische Messungen: Unterschied zwischen den Versionen

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{{Menü_Energieeffizienz_in_elektrischen_Verteilnetzen}}
{{Menü_Energieeffizienz_in_elektrischen_Verteilnetzen}}__TOC__
 
__TOC__
== Elektrische Messgrößen ==
== Elektrische Messgrößen ==
Im ersten Schritt des Energieeffizienzansatzes wird eine Diagnose gestellt, deren Hauptaufgabe es ist festzustellen, wo und wie Energie verbraucht wird.


=== Spannung und Stromstärke - zwei Schlüsselwerte zum Verständnis von (fast) allem ===
Dazu müssen erste Maßnahmen und ein vergleichender Bewertungsprozess im Hinblick auf eine Auswertung der Leistung entwickelt sowie die Hauptbereiche, in denen Verbesserungen durchgeführt werden sollten, festgelegt und realistische Einsparungen eingeschätzt werden. Die Logik hinter diesem Ansatz basiert auf der Annahme, dass sich nur verbessern lässt, was man auch messen kann.
 
Was elektrisches Messen anbelangt, sind Spannung und Stromstärke die beiden Werte, auf denen alle anderen Werte basieren (Leistung, Arbeit, Leistungsfaktor etc.).
 
Sie sollten über ein komplettes Sortiment an Messgeräten verfügen, welche die für die Anwendung notwendigen Messungen liefern können. Sie können den Wert Ihrer Informationen erheblich steigern, indem Sie eine Messung nutzen, um weitere Informationen zu erhalten:
* Betriebsposition von Geräten (Start/Stopp, offen/geschlossen, etc.)
* Anzahl an Betriebsstunden/Schaltvorgängen
* Motorlast
* Batterieladung
* Betriebsstörungen
* etc.


Es steht keine „Universallösung“ zur Verfügung. Die Problematik besteht darin, den besten technologischen und finanziellen Kompromiss für die besonderen Anforderungen der aktuellen Situation zu finden und dabei zu bedenken, dass die Messgenauigkeit Kosten umfasst, die gegen die voraussichtliche Rentabilität abgewogen werden müssen.
'''IEC 61557-12''' '''(VDE 0413-12)''' ist in großem Umfang und mit einer detaillierten Liste von Anforderungen für Messgeräte gültig und richtet sich an den größten Teil der Anwendungen in Schaltanlagen und Schaltfeldern weltweit. Siehe den Abschnitt zu dieser Norm in Kapitel S Messung, [[Beachtung der Norm IEC 61557-12]] (VDE 0413-12).


Wenn das elektrische Netzwerk des Betreibers aufgrund der eingeschlossenen Aktivitäten regelmäßigen Änderungen unterzogen wird, sollten diese Änderungen außerdem eine Suche nach sofortigen, bedeutenden Optimierungsmaßnahmen einleiten.
Unabhängige Energiemessgeräte sind die natürliche Lösung, um an den wichtigsten Stellen in der Elektroinstallation relevante Daten zu erhalten. Hersteller bieten eine große Anzahl von Geräten an, die den gesamten Spannungs- und Strombereich abdecken und Daten zu einer ganzen Reihe verschiedener elektrischer Größen (Spannung, Strom, Leistung, Energie usw.) über ein lokales Display oder per Fernkommunikation liefern.


Bei Ansätzen zur Energieeffizienz müssen auch andere Parameter (Temperatur, Licht, Druck etc.) berücksichtigt werden, da die von einem Gerät verbrauchte Energie die dabei erzeugte Nutzenergie auch überschreiten kann. Dabei geht man davon aus, dass Energie ohne Verluste umgewandelt wird. Ein Beispiel hierfür ist ein Motor, der die verbrauchte Energie in Wärme und mechanische Energie umwandelt.  
Von großem Vorteil ist es aber, wenn die Mess- und Schutzfunktionen in einem einzelnen Gerät kombiniert zur Verfügung stehen.
Zunächst können mit dieser Lösung die Geräteinstallationskosten gesenkt werden, denn der Einbau eines einzelnen Geräts kostet weniger als der Einbau von zwei Geräten. Dann werden durch die Kombination dieser beiden Funktionen in einem Gerät aber auch die richtige Dimensionierung der Stromwandler, die Beseitigung des Risikos von Anschlussfehlern und ein ordnungsgemäßer Betrieb gewährleistet, da das komplette Gerät werkseitig geprüft wird.


=== Vergleich von wichtigen elektrischen Daten für konkrete Ziele ===
[[Energieeinsparmöglichkeiten - Intelligente Schaltanlagen (Smart Panels)#Beispiele für Architekturen mit intelligenten Schaltanlagen (Smart Panels)|Beispielhafte Architekturen]], die beide Gerätetypen umfassen, sind im Abschnitt [[Energieeinsparmöglichkeiten - Intelligente Schaltanlagen (Smart Panels)|Intelligente Schaltanlagen]] dargestellt.
Neben ihrem Beitrag zur Energieeffizienz werden die aus elektrischen Größen gesammelten Daten normalerweise noch für eine Reihe anderer Ziele genutzt:
* Steigerung des Verständnisses der Anwender und Lieferung von Möglichkeiten zur Optimierung von Geräten und Prozessen
* Optimierung von Funktionalitäten und Verlängerung der Lebensdauer von Geräten in Verbindung mit dem elektrischen Netzwerk
* Spielen einer entscheidenden Rolle bei der Steigerung der Produktivität von zugehörigen Prozessen (industrielle oder sogar administrative Prozesse/Managementprozesse) durch das Vermeiden/Reduzieren von Perioden mit Produktivitätsverlusten und das Gewährleisten einer qualitativ hochwertigen Energieversorgung.


== Geeignete Messgeräte ==
== Geeignete Messgeräte ==
Vor der Auswahl von geeigneten Messgeräten, startet man in der Planung üblicherweise mit der Erstellung eines Messplanes, in dem die Messungen definiert werden bzgl. Messtellen, Messwerte, Messgenauigkeiten und Zeiten. 


In elektrischen Systeme werden analoge Geräte zunehmend durch elektronische Geräte ersetzt. Dabei werden genauere Messungen von neuen Werten unterstützt und es besteht die Möglichkeit, diese den Benutzern sowohl lokal als auch über Fernzugriff zur Verfügung zu stellen.
Einen Leitfaden für einen Messplan liefert die ISO 50002 in Ihrem Kapitel 5.5.


Alle diese verschiedenen Messgeräte (Geräte zur Leistungsmessung und Überwachung werden „PMD“ genannt, was für „Performance Measuring and Monitoring Device“ steht) müssen die Anforderungen der Norm IEC 61557-12 (VDE 0413-12) erfüllen. Gemäß dieser Norm müssen die Geräte mit einem Code versehen werden, der ihre Installationsoptionen, ihre Betriebstemperatur und Genauigkeitsklasse kennzeichnet.  
Auch finden sich in der IEC60364-8-1 (VDE0100-801) Errichtung von Niederspannungsanlagen - Energieeffizienz, Anforderungen welche Messungen im Netz erforderlich sind, wo Sie durchzuführen sind und mit welcher Genauigkeit.


Dadurch ist es heute viel einfacher, diese Geräte auszuwählen und zu erkennen (siehe {{FigRef|K4}}).
Die 2019 veröffentlichte und im Folgenden beschriebene europäische Norm EN 17267 (DIN EN 17267:2020-10)- Plan für die Energiemessung und -überwachung - Gestaltung und Umsetzung - Grundsätze für die Energiedatensammlung" ist das derzeit fortschrittlichste Dokument über konkrete Wege zur Erstellung eines Messplans.


[[File:Abb_K04.png|thumb|none|400px|'''''Abb. K4''''': ''Identifizierung von Messgeräten gemäß IEC 61557-12 (VDE 0413-12)'']]
Dieses Dokument schlägt 3 Leistungsstufen vor:


Viele Geräte sind für die Aufnahme in diese Kategorie ausgelegt. Dies gilt für Überlast- und Messrelais Sepam, Motorsteuerungen TeSys U, Kondensatorbatterie-Steuersysteme NRC 12 und unterbrechungsfreie Stromversorgungen vom Typ Galaxy. Die neuen Leistungsschalter Masterpact und Compact mit integriertem Micrologic-Messgerät von Schneider Electric (siehe {{FigRef|K5}}) tragen durch das Multiplizieren von Messpunkten ebenfalls zur Vereinfachung der Prozesse bei.
*Niedriger Level
*Mittlerer Level
*Hoher Level


[[File:Abb_K05.png|thumb|none|400px|'''''Abb. K5''''': ''Leistungsschalter Compact NSX mit Micrologic- Auslöser und Motorsteuerung TeSys U (Schneider Electric)'']]
Die Tabellen in Anhang B dieser Norm definieren die geeigneten Messungen, die erforderlich sind, um jede Leistungsstufe des Messsystems zu erreichen. Einige Auszüge sind in den folgenden Absätzen dargestellt.


Außerdem besteht nun die Möglichkeit, die Messergebnisse und Auswertungen über digitale Netzwerke zu übertragen. Die Tabelle in {{FigureRef|K6}} enthält Beispiele für die Messgrößen, die per Modbus, RS485 oder Ethernet verfügbar sind.
===Messung nach Zonen oder Maschen===
Die Messung der Wirkenergie muss Zone für Zone oder Masche für Masche erfolgen:


{{tb-start|id=Tab1314|num=K12|title=Angemessene Messungen für elektrische Energie (EN 17267, Table B1, Auszüge)|cols=5}}
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
!  
!Kriterium 1: Möglichkeit zur Quantifizierung des Energieverbrauchs nach Bereich und nach Energieeinsatz
! Messgeräte
!niedrig
! Überlast- und Messrelais,<br>MS
!mittel
! Überlast- und Messrelais,<br>NS
!hoch
! Kondensatorbatterie- Steuersysteme
! Überwachungs- und<br>Isolierungsgeräte
|-
|-
| Beispiele
| colspan="4" {{tb-HC2}} |'''Überwachung des Verbrauchs je Bereich'''
| Universalmessgeräte,<br>Energiezähler
| Sepam/Micom
| Elektronische Auslöser<br>Micrologic<br>für Masterpact und<br>Leistungsschalter<br>Compact
| Varlogic
| Vigilohm-System
|-
|-
! colspan="6" | Steuerung des Energieverbrauchs
|Jeder Standort (über einen Verrechnungszähler an das Versorgungsnetz angeschlossen) wird als ein Bereich angesehen.
|X
|X
|X
|-
|-
| Energie, mom., max., min.
|Jede Einrichtung (innerhalb eines Standortes) wird als ein Bereich angesehen.
| {{BlueSquare}}
|
| {{BlueSquare}}
|X
| {{BlueSquare}}
|X
| {{BlueSquare}}
| -
|-
|-
| Energie, Möglichkeit der Wiedereinschaltung
|Jede Einrichtung ist in Bereiche unterteilt (Werkstatt, Büro, Etagen...).
| {{BlueSquare}}
|
| {{BlueSquare}}
|
| {{BlueSquare}}
|X
| -
| -
|-
|-
| Leistungsfaktor, mom.
| colspan="4" {{tb-HC2}} |'''Überwachung des Verbrauchs je Energieeinsatz'''
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}  
| {{BlueSquare}}
| -
| -
|-
|-
| Cos φ mom.
|Die entsprechenden Verbrauchsmessungen für jede überwachte Energie werden durchgeführt <br>(siehe Tabelle B.2).
| -
|X
| &nbsp;-
|X
| &nbsp;-
|X
| {{BlueSquare}}
| &nbsp;-
|-
|-
! colspan="6" |
|Für jeden Bereich wird mindestens ein wesentlicher Energieeinsatz identifiziert und überwacht <br>(siehe Tabelle B.3 und Tabelle B.4).
|X
|X
|X
|-
|-
! colspan="6" | Verbesserte Versorgungssicherheit
|Für jeden Bereich werden mehrere wesentliche Energieeinsätze identifiziert und überwacht <br>(siehe Tabelle B.3 und Tabelle B.4).
|
|X
|X
|-
|-
| Strom, mom., max., min., unsym.
|}
| {{BlueSquare}}  
 
| {{BlueSquare}}
===Messungen je Einsatz===
| {{BlueSquare}}
Aufmerksamkeit sollte der Messung je Einsatz geschenkt werden, die hilfreich sein kann, um potenzielle Quellen für Verbesserungen der Energieeffizienz zu ermitteln:
| {{BlueSquare}}
 
| -
{{tb-start|id=Tab1315|num=K13|title=Beispiel für Messungen je Einsatz (EN 17267, Table B4)|cols=5}}
{| class="wikitable"
! rowspan="2" |Energieeinsatz
! colspan="3" |Messarten
|-
|-
| Strom, Erfassung der Schwingungsform
!niedrig!!mittel (zusätzlich zu niedrig)!!hoch (zusätzlich zu mittel)
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| &nbsp;-
| &nbsp;-
|-
|-
| Spannung, mom., max., min., unsym.
|'''HLK''' (Heizung, Lüftung und Klimatisierung)||Wirkenergie||Innentemperatur<br>Luftfeuchtemessung<br>COP (Leistungszahl)
| {{BlueSquare}}
| --
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -
|-
|-
| Spannung, Erfassung der<br>Schwingungsform
|'''Beleuchtung'''||Wirkenergie||–-||–-
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -  
| -
|-
|-
| Gerätestatus
|'''Elektrogeräte''' (PC, Drucker usw.)||Wirkenergie||–-||–-
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -
|-
|-
| Fehlerspeicher
|'''Motoren'''||Wirkenergie||Blindenergie||THD<sub>i</sub><br>U<sub>nb</sub> (Spannungs-unsymmetrie)
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -
| -
|-
|-
| Frequenz, mom., max., min.
|'''Generatoren'''||Erzeugte Wirkenergie||–-||Effizienz (sofern berechenbar)
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -  
| -
|-
|-
| THDu, THDi
|'''Druckluftpumpe'''||Wirkenergie||Blindenergie genormte Luftdurchflussrate <br>Druck||spezifischer Verbrauch
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -
|-
|-
! colspan="6" |
|'''Warmwasser- und Dampferzeugungssystem'''||Energieverbrauch||erzeugte Wärmeleistung||Effizienz
|-
|-
! colspan="6" | Verbessertes Management elektrischer Systeme
|'''Kälteanlage'''||Wirkenergie|| Blindenergie erzeugte <br>Kälteleistung<br>  |Blindenergie<br>erzeugte Kälteleistung
|Effizienz<br>COP (Leistungszahl)
|}
{{tb-notes
|txn1=ANMERKUNG: Einige dieser Mengen werden aus Rohmessdaten berechnet (Effizienz, COP).}}
 
=== Messung relevanter Variablen ===
ISO 50006 bietet Anleitungen für die Messung der energiebezogenen Leistung unter Nutzung energetischer Ausgangsbasen (EnB) und Energieleistungskennzahlen (EnPI). Diese Kennzahlen verbinden die Energiemessung mit anderen relevanten Parametern, z. B. Messung des Energieverbrauchs je m² oder des Energieverbrauchs in Zusammenhang mit der Anzahl der in einer Anlage anwesenden Personen oder anderer Einflussparameter.
 
Diese maßgeblichen Parameter müssen gemessen oder geschätzt oder aus einer anderen Datenbank übertragen werden.
 
{{tb-start|id=Tab1316|num=K14|title=Beispiel für Einflussfaktoren je Einsatz (EN 17267, Table B5)|cols=5}}
{| class="wikitable"
! rowspan="2" |Energieeinsatz
! colspan="3" |Typ von Einflussfaktoren
|-
|-
| Temperaturbelastung, thermischer<br>Status der Last und des Geräts
!niedrig!!mittel (zusätzlich zu niedrig)!!hoch (zusätzlich zu mittel)
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -
| {{BlueSquare}}
| -
|-
|-
| Isolationswiderstand
|'''HLK''' (Heizung, Lüftung und Klimatisierung)||Außentemperatur oder Gradtag||Belegungsrate||Leistung der Heizung, Lüftung und Klimatisierung
| -
| -
| -
| -
| {{BlueSquare}}
|-
|-
! colspan="6" |
|'''Beleuchtung'''||Jahreszeit||natürliches Licht <br>Belegungsrate||–-
|-
|-
!
|'''Elektrogeräte''' (PC, Drucker usw.)||--||Belegungsrate||–-
! Motorsteuerungen
! Niederspannungsfrequenzumrichter
! NS-Softstarter
! MS-Softstarter
! Unterbrechungsfreie<br>Stromversorgungen
|-
|-
| Beispiele
|'''Motoren'''||--||Umgebungstemperatur||–-
| TeSys U
| ATV
| ATS
| Motorpact RVSS
| Galaxy
|-
|-
! colspan="6" | Steuerung des Energieverbrauchs
|'''Generatoren'''||--||Umgebungstemperatur||–-
|-
|-
| Energie, mom., max., min.
|'''Druckluftpumpe'''||--||Umgebungstemperatur||–-
| -  
| {{BlueSquare}}
| -
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
|-
|-
| Energie, Möglichkeit der<br>Wiedereinschaltung
|'''Warmwasser- und Dampferzeugungssystem'''||--||Wassertemperatur am Einlass<br>Umgebungstemperatur||–-
| -  
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -
|-
|-
| Leistungsfaktor, mom.
|'''Kälteanlage'''||--||Umgebungstemperatur||--
| -  
|}
| -  
{{tb-notes
| {{BlueSquare}}  
|txn1=ANMERKUNG: Die Einflussfaktoren werden nach Tätigkeitssektor ausgewählt.}}
| {{BlueSquare}}
 
| {{BlueSquare}}
=== Überwachung der Elektroinstallation ===
|-
Es ist ebenfalls wichtig, das Energieverteilungssystem zu überwachen, da einige Messungen eventuelle Probleme mit der Energieeffizienz und zusätzlich Risiken in Verbindung mit Anlagen aufdecken können.
! colspan="6" |
 
|-
{{tb-start|id=Tab1317|num=K15|title=Beispiel für elektrische Messungen je Typ Ausgangsleitung, Eingangsleitung, Generator oder Energieaustauscher (EN 17267, Table B7)|cols=5}}
! colspan="6" | Verbesserte Versorgungssicherheit
{| class="wikitable"
|-
| Strom, mom., max., min., unsym.
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
|-
| Strom, Erfassung der<br>Schwingungsform
| -
| -
| -
| {{BlueSquare}}  
| {{BlueSquare}}
|-
|-
| Gerätestatus
! colspan="2" rowspan="2" |Topologische Position der Ausrüstung|| colspan="3" |Messarten{{tn|B}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
|-
|-
| Fehlerspeicher
!niedrig||mittel (zusätzlich zu niedrig)||hoch (zusätzlich zu mittel)
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| {{BlueSquare}}
| -
|-
|-
| THDu, THDi
|Abgabestelle
| -
|an Abgabestelle
| {{BlueSquare}}
|Wirkenergie
| -
|''U'' (Spannung) und ''I'' (Strom)<br>''f'' (Frequenz)<br>Leistungsfaktor (oder cos phi)<br>Blindenergie<br>Wirk-/Blindleistung<br>''THD''<sub>u</sub> und ''THD''<sub>i</sub> (Gesamtverzerrungsfaktor)
| -  
|individuelle Strom- und Spannungsoberschwingungen
| -
|-
|-
! colspan="6" |
| rowspan="2" |Verteilertafeln
|für jede Ausgangsleitung von mindestens 100kVA{{tn|A}} Leistung (z. B.: 160 A, 400 V, 3-phasig)
|Wirkenergie
|''U''  (Spannung) und ''I'' (Strom)<br>Leistungsfaktor (oder cos phi)<br>Blindenergie<br>Wirk-/Blindleistung<br>''THD''<sub>u</sub> und ''THD''<sub>i</sub> (Gesamtverzerrungsfaktor)
|individuelle Strom- und Spannungsoberschwingungen
|-
|-
! colspan="6" | Verbessertes Management elektrischer Systeme
|für jede Ausgangsleitung von mindestens 40 kVA{{tn|A}} Leistung (z. B.: 63 A, 400 V, 3-phasig)
|Wirkenergie
|''U'' (Spannung) und ''I'' (Strom)<br>Wirk-/Blindleistung<br>Leistungsfaktor (oder cos phi)
|''THD''<sub>u</sub> und ''THD''<sub>i</sub> (Gesamtverzerrungsfaktor)
|-
|-
| Temperaturbelastung, thermischer<br>Status der Last und des Geräts
|Last
| {{BlueSquare}}  
|für jede Ausgangsleitung von mindestens 3,5 kVA{{tn|A}}{{tn|C}} Leistung (z. B.: 16 A, 230 V, einphasig)
| {{BlueSquare}}  
| --
| {{BlueSquare}}
| --
| {{BlueSquare}}
|Wirkenergie
| {{BlueSquare}}
|-
|-
| Betriebsstunden des Motors
|Transformator
| -
|elektrische Transformatoren
| {{BlueSquare}}
| --
| {{BlueSquare}}
|Effizienz
| {{BlueSquare}}
|''U''<sub>nb</sub> (Spannungsunsymmetrie)<br>''U'' (Spannung stromaufwärts und stromabwärts)
| -
|-
|-
| Batterieanzeige
| -
| -
| -
| -
| {{BlueSquare}}
|}
|}
 
{{tb-notes
'''''Abb. K6''''': ''Beispiele für Messwerte, die per Modbus, RS485 oder Ethernet verfügbar sind''
|A=Die Leistung ist abhängig vom Anlagentyp und den Gebäuden: tertiär, kommerziell, industriell, Infrastruktur usw.
 
|B=In Abhängigkeit von der Anwendung und den Zielen können andere Messungen eingerichtet werden (Beispiel: Unsymmetrie, Warnmeldung bei Grenzwertüberschreitung usw.).
 
|C=Gebäude wie z. B. Datenzentren erfordern eine Überwachung der Lasten oberhalb von 2,3 kVA (z. B. 10 A, 230 V).}}
 
 
[[en:Diagnosis_through_electrical_measurement]]
[[en:Diagnosis_through_electrical_measurement]]

Aktuelle Version vom 31. März 2022, 14:37 Uhr

Elektrische Messgrößen

Im ersten Schritt des Energieeffizienzansatzes wird eine Diagnose gestellt, deren Hauptaufgabe es ist festzustellen, wo und wie Energie verbraucht wird.

Dazu müssen erste Maßnahmen und ein vergleichender Bewertungsprozess im Hinblick auf eine Auswertung der Leistung entwickelt sowie die Hauptbereiche, in denen Verbesserungen durchgeführt werden sollten, festgelegt und realistische Einsparungen eingeschätzt werden. Die Logik hinter diesem Ansatz basiert auf der Annahme, dass sich nur verbessern lässt, was man auch messen kann.

IEC 61557-12 (VDE 0413-12) ist in großem Umfang und mit einer detaillierten Liste von Anforderungen für Messgeräte gültig und richtet sich an den größten Teil der Anwendungen in Schaltanlagen und Schaltfeldern weltweit. Siehe den Abschnitt zu dieser Norm in Kapitel S Messung, Beachtung der Norm IEC 61557-12 (VDE 0413-12).

Unabhängige Energiemessgeräte sind die natürliche Lösung, um an den wichtigsten Stellen in der Elektroinstallation relevante Daten zu erhalten. Hersteller bieten eine große Anzahl von Geräten an, die den gesamten Spannungs- und Strombereich abdecken und Daten zu einer ganzen Reihe verschiedener elektrischer Größen (Spannung, Strom, Leistung, Energie usw.) über ein lokales Display oder per Fernkommunikation liefern.

Von großem Vorteil ist es aber, wenn die Mess- und Schutzfunktionen in einem einzelnen Gerät kombiniert zur Verfügung stehen. Zunächst können mit dieser Lösung die Geräteinstallationskosten gesenkt werden, denn der Einbau eines einzelnen Geräts kostet weniger als der Einbau von zwei Geräten. Dann werden durch die Kombination dieser beiden Funktionen in einem Gerät aber auch die richtige Dimensionierung der Stromwandler, die Beseitigung des Risikos von Anschlussfehlern und ein ordnungsgemäßer Betrieb gewährleistet, da das komplette Gerät werkseitig geprüft wird.

Beispielhafte Architekturen, die beide Gerätetypen umfassen, sind im Abschnitt Intelligente Schaltanlagen dargestellt.

Geeignete Messgeräte

Vor der Auswahl von geeigneten Messgeräten, startet man in der Planung üblicherweise mit der Erstellung eines Messplanes, in dem die Messungen definiert werden bzgl. Messtellen, Messwerte, Messgenauigkeiten und Zeiten.

Einen Leitfaden für einen Messplan liefert die ISO 50002 in Ihrem Kapitel 5.5.

Auch finden sich in der IEC60364-8-1 (VDE0100-801) Errichtung von Niederspannungsanlagen - Energieeffizienz, Anforderungen welche Messungen im Netz erforderlich sind, wo Sie durchzuführen sind und mit welcher Genauigkeit.

Die 2019 veröffentlichte und im Folgenden beschriebene europäische Norm EN 17267 (DIN EN 17267:2020-10)- Plan für die Energiemessung und -überwachung - Gestaltung und Umsetzung - Grundsätze für die Energiedatensammlung" ist das derzeit fortschrittlichste Dokument über konkrete Wege zur Erstellung eines Messplans.

Dieses Dokument schlägt 3 Leistungsstufen vor:

  • Niedriger Level
  • Mittlerer Level
  • Hoher Level

Die Tabellen in Anhang B dieser Norm definieren die geeigneten Messungen, die erforderlich sind, um jede Leistungsstufe des Messsystems zu erreichen. Einige Auszüge sind in den folgenden Absätzen dargestellt.

Messung nach Zonen oder Maschen

Die Messung der Wirkenergie muss Zone für Zone oder Masche für Masche erfolgen:

Abb. K12 – Angemessene Messungen für elektrische Energie (EN 17267, Table B1, Auszüge)
Kriterium 1: Möglichkeit zur Quantifizierung des Energieverbrauchs nach Bereich und nach Energieeinsatz niedrig mittel hoch
Überwachung des Verbrauchs je Bereich
Jeder Standort (über einen Verrechnungszähler an das Versorgungsnetz angeschlossen) wird als ein Bereich angesehen. X X X
Jede Einrichtung (innerhalb eines Standortes) wird als ein Bereich angesehen. X X
Jede Einrichtung ist in Bereiche unterteilt (Werkstatt, Büro, Etagen...). X
Überwachung des Verbrauchs je Energieeinsatz
Die entsprechenden Verbrauchsmessungen für jede überwachte Energie werden durchgeführt
(siehe Tabelle B.2). 		X X X
Für jeden Bereich wird mindestens ein wesentlicher Energieeinsatz identifiziert und überwacht
(siehe Tabelle B.3 und Tabelle B.4). 		X X X
Für jeden Bereich werden mehrere wesentliche Energieeinsätze identifiziert und überwacht
(siehe Tabelle B.3 und Tabelle B.4). 		X X

Messungen je Einsatz

Aufmerksamkeit sollte der Messung je Einsatz geschenkt werden, die hilfreich sein kann, um potenzielle Quellen für Verbesserungen der Energieeffizienz zu ermitteln:

Abb. K13 – Beispiel für Messungen je Einsatz (EN 17267, Table B4)
Energieeinsatz Messarten
niedrig mittel (zusätzlich zu niedrig) hoch (zusätzlich zu mittel)
HLK (Heizung, Lüftung und Klimatisierung) Wirkenergie Innentemperatur
Luftfeuchtemessung
COP (Leistungszahl) 		--
Beleuchtung Wirkenergie –- –-
Elektrogeräte (PC, Drucker usw.) Wirkenergie –- –-
Motoren Wirkenergie Blindenergie THDi
Unb (Spannungs-unsymmetrie)
Generatoren Erzeugte Wirkenergie –- Effizienz (sofern berechenbar)
Druckluftpumpe Wirkenergie Blindenergie genormte Luftdurchflussrate
Druck		 spezifischer Verbrauch
Warmwasser- und Dampferzeugungssystem Energieverbrauch erzeugte Wärmeleistung Effizienz
Kälteanlage Wirkenergie Blindenergie
erzeugte Kälteleistung 		Effizienz
COP (Leistungszahl)
  • ANMERKUNG: Einige dieser Mengen werden aus Rohmessdaten berechnet (Effizienz, COP).

Messung relevanter Variablen

ISO 50006 bietet Anleitungen für die Messung der energiebezogenen Leistung unter Nutzung energetischer Ausgangsbasen (EnB) und Energieleistungskennzahlen (EnPI). Diese Kennzahlen verbinden die Energiemessung mit anderen relevanten Parametern, z. B. Messung des Energieverbrauchs je m² oder des Energieverbrauchs in Zusammenhang mit der Anzahl der in einer Anlage anwesenden Personen oder anderer Einflussparameter.

Diese maßgeblichen Parameter müssen gemessen oder geschätzt oder aus einer anderen Datenbank übertragen werden.

Abb. K14 – Beispiel für Einflussfaktoren je Einsatz (EN 17267, Table B5)
Energieeinsatz Typ von Einflussfaktoren
niedrig mittel (zusätzlich zu niedrig) hoch (zusätzlich zu mittel)
HLK (Heizung, Lüftung und Klimatisierung) Außentemperatur oder Gradtag Belegungsrate Leistung der Heizung, Lüftung und Klimatisierung
Beleuchtung Jahreszeit natürliches Licht
Belegungsrate		 –-
Elektrogeräte (PC, Drucker usw.) -- Belegungsrate –-
Motoren -- Umgebungstemperatur –-
Generatoren -- Umgebungstemperatur –-
Druckluftpumpe -- Umgebungstemperatur –-
Warmwasser- und Dampferzeugungssystem -- Wassertemperatur am Einlass
Umgebungstemperatur		 –-
Kälteanlage -- Umgebungstemperatur --
  • ANMERKUNG: Die Einflussfaktoren werden nach Tätigkeitssektor ausgewählt.

Überwachung der Elektroinstallation

Es ist ebenfalls wichtig, das Energieverteilungssystem zu überwachen, da einige Messungen eventuelle Probleme mit der Energieeffizienz und zusätzlich Risiken in Verbindung mit Anlagen aufdecken können.

Abb. K15 – Beispiel für elektrische Messungen je Typ Ausgangsleitung, Eingangsleitung, Generator oder Energieaustauscher (EN 17267, Table B7)
Topologische Position der Ausrüstung Messarten[a]
niedrig mittel (zusätzlich zu niedrig) hoch (zusätzlich zu mittel)
Abgabestelle an Abgabestelle Wirkenergie U (Spannung) und I (Strom)
f (Frequenz)
Leistungsfaktor (oder cos phi)
Blindenergie
Wirk-/Blindleistung
THDu und THDi (Gesamtverzerrungsfaktor) 		individuelle Strom- und Spannungsoberschwingungen
Verteilertafeln für jede Ausgangsleitung von mindestens 100kVA[b] Leistung (z. B.: 160 A, 400 V, 3-phasig) Wirkenergie U (Spannung) und I (Strom)
Leistungsfaktor (oder cos phi)
Blindenergie
Wirk-/Blindleistung
THDu und THDi (Gesamtverzerrungsfaktor) 		individuelle Strom- und Spannungsoberschwingungen
für jede Ausgangsleitung von mindestens 40 kVA[b] Leistung (z. B.: 63 A, 400 V, 3-phasig) Wirkenergie U (Spannung) und I (Strom)
Wirk-/Blindleistung
Leistungsfaktor (oder cos phi) 		THDu und THDi (Gesamtverzerrungsfaktor)
Last für jede Ausgangsleitung von mindestens 3,5 kVA[b][c] Leistung (z. B.: 16 A, 230 V, einphasig) -- -- Wirkenergie
Transformator elektrische Transformatoren -- Effizienz Unb (Spannungsunsymmetrie)
U (Spannung stromaufwärts und stromabwärts)
  1. ^ In Abhängigkeit von der Anwendung und den Zielen können andere Messungen eingerichtet werden (Beispiel: Unsymmetrie, Warnmeldung bei Grenzwertüberschreitung usw.).
  2. ^ 1 2 3 Die Leistung ist abhängig vom Anlagentyp und den Gebäuden: tertiär, kommerziell, industriell, Infrastruktur usw.
  3. ^ Gebäude wie z. B. Datenzentren erfordern eine Überwachung der Lasten oberhalb von 2,3 kVA (z. B. 10 A, 230 V).
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