Poweranalyzer met veel ingangen

Hoe in één keer een beeld gevormd kan worden

De Maeslantkering is een bijzondere installatie die niet alleen bestaat uit een tweetal gigantische sluisdeuren, maar waar ook een complexe installatie achter zit die er voor moet zorgen dat de deuren kunnen bewegen als het nodig is. Meerdere pompen en motoren zijn daarvoor nodig plus natuurlijk een uitgebreide besturing om uiteindelijk met een simpele druk op de knop de taak te kunnen volbrengen. Over hoe alles werkt, weet DBM Elektrotechniek meer te vertellen. Zij hebben nog niet zo lang geleden metingen verricht om het energiegebruik, de netbelasting en netvervuiling vast te leggen.

In verband met werkzaamheden aan de deuren van de Maeslantkering was het belangrijk om te weten hoe de elektrische installatie functioneert om zo vast te kunnen stellen of er verbeteringen nodig waren maar vooral ook om te kunnen bepalen dat na de werkzaamheden alles nog hetzelfde functioneert. Daarvoor was het nodig om van alle motoren en pompen het energiegebruik te meten en te kijken of er sprake is van o.a. netvervuiling.

Om dat te doen, kun je natuurlijk met een standaard poweranalyzer elk onderdeel apart testen, maar in de praktijk is dat niet mogelijk. Immers moet in dat geval de kering telkens gesloten en geopend worden, iets dat niet alleen veel tijd in beslag neemt, maar ook niet handig is met betrekking tot het scheepvaartverkeer. Per jaar passeren er meer dan 130.000 schepen de kering en dan kun je niet zomaar even een groot aantal dagen gaan testen hoe alles werkt. Sluiten van de kering kost namelijk ruim 2,5 uur en ook het weer openen vraagt een paar uur. En gedurende al die tijd is het scheepvaartverkeer gestremd.

Om tijdens de jaarlijkse sluiting van de kering in één keer een totaalbeeld van het functioneren van de elektrische installatie te krijgen als een soort nulmeting, klopte DBM Elektrotechniek aan bij Dewetron. Deze firma, bekend geworden door hun recorders, maakt ook poweranalyzers in verschillende uitvoeringen.

Gezien het grote aantal te testen pompen en motoren, was voor de test niet één, maar waren zes analyzers nodig. Voor een totaalplaatje waarbij het mogelijk is om relaties te kunnen leggen in de tijd tussen de verschillende meetpunten, moest bij losse analyzers achteraf een hoop tijd en moeite gestoken worden in het tijdsynchroon krijgen van de meetdata. Dewetron had echter een andere oplossing. Op het allerlaatste moment is een DEWE3-PA8-analyzer (afbeelding 1) gebruikt om in één keer alle belangrijke data van alle pompen binnen te halen. Gelijktijdig heeft men zo van 6 maal 3-fase spanning en stroom kunnen meten (is 18 x U en 18 x I).

Op het wensenlijstje van DBM stonden de volgende punten:

1. Spanningskwaliteit

• Spanningsniveau: Controle of de spanning binnen de toegestane grenzen ligt
• Spanningsdips en -pieken: Tijdelijke verlagingen of verhogingen van de spanning.
• Spanningsonbalans: Asymmetrie tussen de spanningen van de fasen in een driefasesysteem.

2. Frequentie

• Meting van de frequentie om te controleren of deze stabiel blijft binnen de norm.

3. Harmonische

• Analyse van harmonische vervormingen (niet-sinusvormige spanningen of stromen veroorzaakt door niet-lineaire belastingen, zoals voedingen, motoren, of elektronica).

4. Power Factor

• De verhouding tussen werkelijke vermogen en schijnbaar vermogen.

5. Verstoringen

• Analyse van ruis, transiënten (plotselinge spanningspieken), en andere verstoringen die kunnen leiden tot slijtage of uitval van apparatuur.

6. Stroomkwaliteit

• Beoordeling van de stroom die door het systeem wordt getrokken, inclusief stroompieken en fluctuaties.

7. Onbalans

• In driefasensystemen kan een ongelijke belasting van de fasen leiden tot een onbalans die schadelijk is voor apparatuur en verlies in efficiëntie veroorzaakt.

8. Overspanning en Onderspanning

• Controle op langdurige afwijkingen van het nominale spanningsniveau, wat apparatuur kan beschadigen.

Concreet:

6 losse metingen op de pompen

• Vermogen ( in dit geval niet hoger dan 30 A per fase )
• Spanning ( +/- 400 volt wissel)
• Meting van de frequentie (netfrequentie van 50 Hz)

Uit bovenstaande lange waslijst blijkt duidelijk dat men in één keer heel veel data binnen wilde slurpen. De DEWE3-PA8-analyzer bleek een meetapparaat te zijn waarvoor de wensenlijst niet te lang was. Met hulp van Dewetron wist men in hele korte tijd de totale meetopstelling te kunnen realiseren en kon men de gewenste metingen verrichten.

Heel veel ingangen

Met de DEWE3-PA8 zijn meerdere power analyzers in één enkel systeem te configureren, waarbij elke meter individueel door middel van zero-crossing-detectie heel nauwkeurig iedere periode cycle-by-cycle kan meten. Omdat elke ingang individueel te configureren is, is ook elke power analyzer geheel flexibel instelbaar.

Bij de klus bij de Maeslantkering was het aantal meetpunten eigenlijk te groot. Daar konden ze een eerste voordeel behalen door slechts één maal 3-fase spanning te meten en die in de 6 power analyzers gebruiken door interne koppeling van de meetdata.

Voor R&D toepassing meet men ‘drie cijfers achter de komma’. Omdat bij de Maeslantkering de afstand tussen stroomtangen en meetunit soms meer dan 15 meter was, was voor deze veldmetingen een standaard nauwkeurigheid voldoende. Hier was een tweede voordeel te behalen voor de klant. Men kon gebruik maken van standaard stroomtangen met een ±5 V uitgang in combinatie met eenvoudige 32-kanaals meetkaart voorzien van ±10 / ±5 V ingangen. De DEWE3-PA8 heeft namelijk 8 slots voor meetkaarten en omdat het een Mixed Signal Advanced Power Analyzer is zijn ook andere meetkaarten te gebruiken voor allerhande sensoren en signalen. Het is zelfs mogelijk om een webcam aan te sluiten wat mogelijk maakt om video met de metingen te combineren. Een optie die DBM overigens nog nooit heeft gebruikt, maar die bij andere klanten van Dewetron al tot verrassende resultaten heeft geleid. Met name voor het opsporen van de oorzaak van zelden voorkomende fouten biedt de recorderfunctie met beeld veel extra informatie.

DEWE3-PA8

De DEWE3-PA8 is een alles-in-één high-end vermogensanalysator en biedt 8 TRION(3)-slots. Hierin kunnen vier meetmodules voor vermogensanalyse met maximaal 16 vermogensfasen. Deze zijn namelijk twee modules breed waardoor er maximaal vier in passen (afbeelding 2). U kunt ook één of meerdere modules vervangen door het dubbele aantal andere meetkaarten om zo de vermogensanalyse te kunnen combineren met andere parameters. De intuïtieve OXYGEN-meetsoftware die in het instrument geïnstalleerd is, maakt dit allemaal mogelijk. Dit maakt dat hij universeel en flexibel inzetbaar is. Daarbij krijgt u acquisitiesnelheden tot 10 MS/s en absolute hoge precisie met een constant extreem lage meetfout van slechts 0,03%.

Zoals in afbeelding 3 te zien is, zijn er verschillende verwisselbare plug-and-play-vermogensmodules. Bij de rechtse kunt u deze nog verder naar wens configureren. Allemaal zijn ze geschikt voor bemonsteringsfrequenties tot 10 MS/s, bieden een hoge veiligheidsklasse en een groot meetbereik van ±2 kV PEAK met een hoge 24-bits resolutie – zonder bereikfout.

Tot slot

Ondertussen is men bij DBM Elektrotechniek zo bedreven met de DEWE3-PA8 dat ze hem bijna bij elke klus inzetten om snel een schat aan informatie binnen te halen. Menige brug, sluis of gemaal heeft ondertussen al aan hun DEWE3-PA8 gehangen. Het in één keer binnen halen van heel veel meetgegevens maakt deze analyzer het ideale meetinstrument als je maar één mogelijkheid hebt om de metingen te verrichten.