Automatisierte Ansteuerung für Hochleistungsprüfungen

Labortests sind unverzichtbar bei der Entwicklung und Prüfung von Komponenten für Energieversorgungsnetze. Neben höchster Präzision bei den anspruchsvollen Messungen ist auch die synchrone Steuerung der komplexen Testabläufe entscheidend für die Qualität der ermittelten Testdaten. Hierzu ermöglicht es AMOtronics, Transientenrekorder und taktgebende Sequencer (Timer) in einem System zu kombinieren.

Der Sequencer ermöglicht in Echtzeit die Testanlage zu überwachen und zugleich den Prüfling anzusteuern. Hierzu werden Messsignale und externe Kontrollsignale kontinuierlich verarbeitet und die Steuerausgänge des Sequencers entsprechend geschaltet. Der Transientenrekorder zeichnet parallel zu den Messsignalen automatisch auch die Steuersignale des Sequencers ein- und ausgangsseitig hochsynchron auf. Dadurch gewinnen Ingenieure bei der anschließenden Datenanalyse einen detaillierten Einblick in den Prüfablauf und das Zusammenspiel von Aktion und Reaktion zwischen Testanlage und Prüfling.

Ein aktuelles Anwendungsbeispiel ist das Korea Electrotechnology Research Institute KERI im südkoreanischen Changwon. Zusätzlich zur Modernisierung der bisherigen Testanlagen haben sich die koreanischen Ingenieure auch bei der Erweiterung ihrer Hochleistungslabore für AMOtronics-Technik entschieden. Nach der Implementierung im Jahr 2015 ist das staatliche 4.000 MVA High-Power-Lab mit acht Testzellen eine der weltweit größten Einrichtungen für die Prüfung von Hochleistungsschaltgeräten der elektrischen Energietechnik.

SATURN Test Sequencer / Cycle Timer von AMOtronics
(Beispielvariante im kompakten Saturn Cube-Gehäuse mit elektrischen und optischen Ein- und Ausgängen)

Sichere optische Übertragung von Mess- und Steuersignalen

Mehrere SATURN-Systeme von AMOtronics übernehmen bei KERI sowohl die Messdatenerfassung als auch die Steuerung. Wie die Messsignale werden auch die Steuersignale via Glasfaser übertragen. Die rein optische Datenübertragung mittels Lichtwellenleiter schützt dabei effektiv vor Störungen durch starke elektromagnetische Felder in den Testzellen. Zusätzlich gleicht das SATURN-System automatisch auch die variierenden Signallaufzeiten aus, welche durch die unterschiedlichen Entfernungen in dem verzweigten Netzwerk aus drei Generatoren, acht Testzellen und zwei Kontrollräumen entstehen.

Flexible Verschaltung von Generatoren, Testzellen, Steuerungsystem und Messtechnik mittels optischer Router (Matrix Switches)

Eine Besonderheit stellen die intelligenten optischen Switches oder Router von AMOtronics dar. Sie ermöglichen es den Ingenieuren, auf flexibelste Weise per Software sowohl die Sequencer als auch die SATURN-Messsysteme je nach Prüfung mit den unterschiedlichen Testzellen und Generatoren zu verschalten. Durch Bündelung von bis zu 64 digitalen Steuersignalen in einem Lichtwellenleiter konnten die Entwickler von AMOtronics zudem die Anzahl der nötigen Leitungen stark reduzieren und auf diese Weise Aufwand und Kosten bei der Einrichtung erheblich senken.

Hochgeschwindigkeits-Matrix-Schalter für flexibles Routing von optischen Signalen zwischen Kontrollraum und Testzellen, kombiniert mit gebündelter Übertragung von bis zu 64 Schaltsignalen in einer Glasfaser-Leitung (LWL)

Synchronisierung von Steuerung und Messung mittels Generatorfrequenz

Die Einbindung der Generatoren zur Synchronisierung von Steuerung und Messung auf die exakte Phasenlage ermöglichen die AMOtronics-Systeme sowohl klassisch mit analogem als auch digitalem Referenzsignal. Bei KERI erzeugt jede Umdrehung der Generatorwelle 720 digitale Pulse zur exakten Synchronisierung. Dank der präzisen Bestimmung des Phasenwinkels kann z. B. bei Messungen von Wechselspannungsschaltern genau im Nulldurchgang des Stroms geschaltet werden, um Komponenten vor Überlastung zu schützen. Notschalter, die höchsten Belastungen standhalten müssen, können hingegen bei maximalem Strom geprüft werden. Auch die Steuerung und Überwachung peripherer Anlagen wie Zutrittssperren oder Kontrollleuchten regelt das System und verfügt dazu über zusätzliche analoge und digitale Anschlüsse.

Zusammenfassung

Die geschilderte Kombination von Transientenrekordern und Sequencern gepaart mit intelligenter optischer Signalübertragung von AMOtronics ermöglicht dem Testlabor hochpräzise Prüfungen bei gleichzeitiger Erhöhung der Effizienz und Reduzierung der Kosten durch eine flexible Nutzung der vorhandenen Ressourcen und einen geringeren Installationsaufwand.

Optisch steuerbare Leistungsschalter (IGBT) von AMOtronics:
- optische Steuerung via Glasfaser/Lichtwellenleiter
- individuelles ON/OFF-Schaltsignal pro Kanal
- gemeinsames ENABLE-Signal pro 19-Zoll-Einschub
- zusätzlicher manueller Auslöseschalter pro Kanal für Vor-Ort-Bedienung und Tests