Logo der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt

HGÜ-Gleichstrommesstechnik

07.12.2011

Die Bedeutung der Hochspannungs-Gleichstromübertragung hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Eine präzise Messtechnik für diesen Bereich ist schon heute und auch in der Zukunft unverzichtbar. Aus diesem Grund beschäftigt sich der Fachbereich Elektrische Energiemesstechnik der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt sowohl mit dem Gebiet der DC-Hochspannungs- als auch mit der DC-Hochstrom-Messtechnik.
Im Rahmen des Aufbaus des Bereiches DC-Energiemesstechnik wurde ein rechnergestützter Gleichstrom-Kalibrierplatz für hohe Ströme bis zu 1200 A eingerichtet. Hier können DC-fähige Stromwandler und andere Gleichstromsensoren auf Ihre Genauigkeit untersucht werden. Wie in der schematischen Abbildung (Bild 1) dargestellt, besteht der Messplatz aus 3 identischen, parallel geschalteten 400 A Stromquellen, einer Steuerungs- und Auswertesoftware sowie einem auf das PTB-Normal zurückgeführten DC-fähigen Nullflusswandler. Mit Hilfe eines Zwei-Kanal-Umschalters ist die Durchführung einer Vergleichsmessung zwischen Prüfling und Normalwandler mit nur einem Präzisions-Digitalvoltmeter möglich. Dieser Aufbau des Prüfstandes verhindert den Einfluss von Unsicherheitsfaktoren, wie z.B. einer möglichen Drift der Stromquellen.

 

Bild 1:
Schematischer Aufbau des DC-Hochstrommessplatzes für Gleichströme bis 1200 A

 

Zur Bestimmung der erweiterten Messunsicherheit des Prüfstandes für Gleichströme bis 1200 A wurde die Rückführung des Normalwandlers mittels einer Vergleichsmessung des Nullflusswandlers mit dem Normalmesssystem für 100 A unter Betrachtung aller Einflussgrößen durchgeführt. Dabei wurden, wie in Bild 2 dargestellt, relative Abweichungen von unter 20·10-6 festgestellt.

 

 

Bild 2:
Relative Abweichung des Normalwandlers vom 100 A - Primärnormal

 

Weiterhin wurden mittels eines Step-Up-Vergleichsverfahrens mit einem Nullflusswandler gleichen Aufbautyps die Abweichungen sämtlicher Messbereiche (125 A bis 2000 A) ermittelt. Nach einer Unsicherheitsanalyse und Berechnung nach GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) ergeben sich erweiterte Messunsicherheiten (k=2) von weniger als 50·10-6 für alle Messbereiche.

 

 

 

Ansprechpartner: J.  Meisner
Fachbereich  2.3 : Elektrische Energiemesstechnik