de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Universität Jaén (Universidad de Jaén, UJA) haben im Rahmen eines von der andalusischen Regionalregierung (Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía) geförderten Projekts ein kostengünstiges Gerät zur Echtzeiterkennung von Störungen und Anomalien in Stromnetzen entwickelt. Das System kombiniert elektronische Komponenten, die in Verteilerkästen installiert werden, mit einem Open-Source-Computerprogramm, das Haushalts- und Industrieanlagen überwacht und die Daten automatisch in die Cloud sendet.
Die Lösung richtet sich an Industrieunternehmen, Betreiber elektrischer Anlagen und Energieversorger, die kontinuierlich Informationen über die Stromqualität benötigen. Im Vergleich zu teureren kommerziellen Geräten mit verzögertem Datenzugriff ermöglicht diese Entwicklung der Universität Jaén eine sofortige Aufzeichnung beim Auftreten von Anomalien, selbst in Umgebungen ohne WLAN-Abdeckung.
Der wichtigste technische Beitrag des Geräts liegt in der Kombination von Echtzeitmessung mit Internet-of-Things (IoT)-Konnektivität. Die Datenübertragung erfolgt über die LoRaWAN-Technologie, eine drahtlose Technologie mit geringem Stromverbrauch und großer Reichweite, die eine kontinuierliche Datenübertragung ohne Abhängigkeit von nahegelegenen WLAN-Netzen ermöglicht. Dies erleichtert den Einsatz in industriellen Umgebungen oder Gebieten mit eingeschränkter Konnektivität. Das Gerät wird aus handelsüblichen elektronischen Komponenten gefertigt, was die Herstellungskosten senkt. Zudem verbraucht die LoRaWAN-Technologie bei der Datenübertragung weniger Energie und bietet eine höhere Sicherheit gegen unbefugten Zugriff. Das System ist auch für das Management intelligenter Stromnetze (Smart Grids) konzipiert und unterstützt die Integration erneuerbarer Energien, die häufig zusätzliche Verzerrungen in elektrische Signale einbringen.
Diese Forschung adressiert ein zunehmend drängendes Problem in modernen Stromnetzen: Geräte wie Elektrofahrzeug-Ladegeräte, LED-Beleuchtung und elektronische Anwendungen verursachen Signalverzerrungen, die bei unzureichender Früherkennung zu Störungen, Überhitzung oder Energieverlusten führen können. Die Funktionsweise des Systems wurde im Artikel „Design and implementation of a low-cost, open-source power quality analyser for smart grids“ der Fachzeitschrift „Internet of Things“ veröffentlicht. Das Gerät analysiert die Stromqualität in Haushalts- oder Industrieanlagen und erkennt sowohl das Hauptsignal als auch kleine Verzerrungen (sogenannte Oberschwingungen), die die Stabilität beeinträchtigen. Zu diesem Zweck entwickelten die Forscher ein kompaktes Gerät, das Spannungs- und Strommessmodule integriert, tausende Abtastwerte pro Sekunde erfasst und mathematische Verfahren anwendet, um zusätzliche Frequenzen zu extrahieren, die das elektrische Signal verunreinigen. Die Informationen werden automatisch an einen Internetserver gesendet und können in Echtzeit über Computer oder mobile Geräte abgerufen werden. Der Forscher Francisco Sánchez Sutil von der Universität Jaén betont, dass Stromnetze sofortige Informationen benötigen, um den Betrieb zu optimieren und Unfälle zu verhindern.
Das Forschungsteam validierte das Gerät in einer realen Anlage der Universität Jaén mit 36 Ladepunkten für Elektrofahrzeuge. Während eines einmonatigen Tests analysierten die Wissenschaftler das Verhalten des Stromnetzes und bestätigten, dass das System Spannungs-, Strom- und Oberschwingungsänderungen mit hoher Genauigkeit erkennen kann. Die Tests ergaben zudem, dass die Ladegeräte selbst Netzunsymmetrien und Signalverzerrungen verursachen können, was die Notwendigkeit von Überwachungswerkzeugen belegt, die deren Auswirkungen in Echtzeit bewerten können. In der nächsten Phase arbeitet das Team daran, die Systemfähigkeiten zu erweitern, um höherfrequente Oberschwingungen (sogenannte Supraharmonische) zu erkennen, die mit neuen elektronischen Geräten verbunden sind. Ziel ist es, die Messqualität zu verbessern und neu auftretende Probleme im Stromnetz vorherzusagen. Diese Forschung wurde von der andalusischen Regionalregierung (Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía) im Rahmen des Projekts „Transformadores híbridos inteligentes para la provisión de servicios de red“ (Intelligente Hybrid-transformatoren zur Bereitstellung von Netzdienstleistungen) gefördert.
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