Was ist eine Zeigermesseinheit?
Eine Phasor Measurement Unit (PMU) ist ein Mittel zur Messung der Phasendifferenz und der Amplitude von periodischen Sinuswellen und soll die Qualität von Wechselstrom (AC) messen, der von Energieversorgungsunternehmen im Stromnetz bereitgestellt wird . Der Zeiger in einer Zeigermesseinheit bezieht sich auf das mathematische Modell eines Vektors mit sowohl der Richtung als auch der Amplitude elektrischer Wellen. In Bezug auf die periodische Natur von Wechselstrom ist der Zeiger ein spezifischer Vektortyp, der nur eine Phasenbeziehung zu seiner Bezugsphase aufweist. Wenn sich nur ein Generator in der Stromübertragung befindet, ist ein Zeigermessgerät kaum erforderlich. Netze verfügen jedoch über mehrere Generatoren, die dasselbe Stromverteilungssystem versorgen.
Eine Generatoreinheit in einem Stromerzeugungssystem muss in der Lage sein, ihre Phase und Amplitude mit anderen Generatoreinheiten zu synchronisieren. Beispielsweise führt eine Nutzfrequenz von 60 Zyklen pro Sekunde (cps) oder 60 Hertz (Hz) alle etwa 0,016667 Sekunden einen Zyklus aus. Die Phasendifferenz zwischen den Leistungen der einzelnen Generatoren im System muss sehr nahe bei Null liegen. Diese Phasendifferenz nimmt zu, wenn ein Generator etwas schneller oder langsamer als die anderen Generatoren läuft oder eine Leistung aufweist, die möglicherweise höher oder niedriger als der erforderliche Nettopegel ist.
Zwei 5-Kilovolt-Ampere-Generatoren (kVA) bei 110 Volt (V) und 60 Hz belegen die Bedeutung einer Zeiger-Messeinheit. Ohne Synchronisation laufen diese beiden Generatoren und liefern jeweils eine Ausgangsspannung von 110 Volt Wechselstrom (VAC) bei 60 Hz. Diese zwei Generatoren mit halber Kapazität können zwei Leuchten und Geräte mit einer Leistung von jeweils etwa 2,5 Kilowatt (kW) mit Notstrom versorgen, was etwa 22,8 A entspricht. Für dieses System mit zwei Generatoren ist keine PMU erforderlich, da die beiden Generatoren nicht in Betrieb sind die gleiche Schaltung.
Um zwei Generatoren, die frequenz- und phasensynchronisiert werden müssen, an ein Netz anzuschließen, ist eine Zeiger-Messeinheit erforderlich. Zwei Generatoren können 110 VAC bei genau 60 Hz erzeugen. Wenn diese Generatorausgänge eine Phasendifferenz von genau null Grad aufweisen, können die Ausgänge dieser Generatoren miteinander verdrahtet werden, um ein Gitter zu bilden. Spezielle Hardware und Software stellen sicher, dass die Generatoren jederzeit synchronisiert sind. Jede Ausnahme kann zu einem teilweisen bis vollständigen Stromausfall führen.
Die Zeigermesseinheit wird für die Automatisierung des Stromnetzes benötigt, um ein Smart Grid zu bilden. Mit Hilfe eines Global Positioning Systems (GPS) können genaue Frequenz- und Phasenausgänge mehrerer Kraftwerksgeneratoren von der PMU und den Steuergeräten synchronisiert werden. Sowohl genau als auch präzise ermöglicht die netzweite Steuerung dieser Kraftwerke zusammen mit berechneten Kompensationen für die elektrischen Eigenschaften des Übertragungsnetzes und Nachfragestatistiken eine kontinuierliche Stromversorgung.