CEM et réseaux intelligents: Le rôle de l'impédance harmonique

摘要

Les compteurs intelligents, composante essentielle des réseaux «smart», nécessitent des systèmes de communication fiables et efficaces. Or, les signaux de communication par courants porteurs en ligne utilisés dans certains cas peuvent être perturbés par les harmoniques générées par les onduleurs d'injection d'énergie renouvelable. Une approche systémique, qui tient compte non seulement des équipements individuels mais aussi des conditions du réseau dans le domaine fréquentiel, est proposée dans le cadre de la normalisation CEM de 2 à 150 kHz. L'impédance harmonique y joue un rôle très particulier.%«Intelligente» Zähler (Smart Meters) sind ein wesentlicher Bestandteil «intelligenter» Netze und erfordern zuverlässige und effiziente Kommunikationssysteme. Die Signale, welche direkt über das Netz übermittelt werden, können allerdings durch Oberschwingungen, welche beispielsweise netzgekoppelte Wechselrichter für die Einspeisung erneuerbarer Energien erzeugen, gestört werden. Entsprechende Störfälle treten immer häufiger auf. Momentan werden Normierungsprozesse im Bereich EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) für den Frequenzbereich von 2 bis 150 kHz ausgearbeitet, insbesondere hinsichtlich der Grenzwerte für Emissionen von netzgekoppelten Wechselrichtern. Allerdings ist die Situation komplex, denn die am Markt verfügbaren Technologien, sowohl bezüglich der Wechselrichter als auch bezüglich der von den «intelligenten» Technologien eingesetzten Kommunikationssysteme, sind natürlich bereits unabhängig von zukünftigen Normen entwickelt worden. Zudem hängt die von den Wechselrichtern erzeugten Störwirkung von der zeitvarianten Netzimpedanz ab. Und nicht zuletzt weisen die am Ausgang des Wechselrichters eingesetzten und aus passiven Komponenten bestehenden EMV-Filtersysteme Resonanzfrequenzen auf. Diese Resonanzen beeinflussen die Frequenzabhängigkeit der Impedanz des Netzes und sind in der Lage, ein Kommunikationssignal zu absorbieren, wenn dessen Frequenz nahe der Resonanzfrequenz liegt. Eine übermässige Filterung könnte daher, genau wie die Oberschwingungen selbst, die Übertragung von modulierten Signalen negativ beeinträchtigen. Im vorliegenden Artikel wird ein systemischer Ansatz vorgestellt, der nicht nur die einzelnen Geräte und Anlagen sondern auch die im Frequenzbereich vorherrschenden Netzbedingungen berücksichtigt. Er basiert auf einer Studie, bei der die Entwicklung der Oberschwingungsimpedanzen innerhalb des Netzes anhand von Messungen vor Ort über einen längeren Zeitraum verfolgt wird. Für die Messungen wird ein von der HES-SO Valais-Wallis entwickelter «portabler» Analysator für Oberschwindungsimpedanzen verwendet. Die Forschungsprojekte, bei denen dieser Analysator bislang zum Einsatz kam, befinden sich noch ganz am Anfang. Allerdings konnten einige allgemeine Empfehlungen für den laufenden Normierungsprozess bereits davon abgeleitet werden.