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Datum: 01.12.2021, 03:53Uhr

Spektrale Analyse von Spannungs- und Stromsignalen

Kategorien: News

Prof. Dr. Gerd Bumiller und Jan-Philipp Kitzig veröffentlichen im Journal IEEE TIM

PQ-Messung mit PQMS an einem Messpunkt im Technikum am Campus Bottrop. PQ-Messung mit PQMS an einem Messpunkt im Technikum am Campus Bottrop.

Dr.-Ing. Gerd Bumiller, Professor am Institut Informatik, und Jan-Philipp Kitzig,  wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft, haben nach bestandenem Peer-Review einen Artikel im renommierten Journal IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement (IEEE TIM) veröffentlicht.

Die Forschungsgruppe um Prof. Dr.-Ing. Bumiller und Jan-Philipp Kitzig beschäftigt sich mit der Messung von Spannungsqualität, genauer mit der spektralen Analyse von Spannungs- und Stromsignalen. Mit dem von der Gruppe entwickelten Messsystem PQMS (Power Quality Measurement System) wird eine besondere Güte der Spektralanalyse durch genaue Messung der Netzfrequenz und einer darauf angepassten Abtastrate für Spannungs- und Stromsignale erreicht. Bei der Spektralanalyse wird analysiert, wie hoch der Anteil der Grundschwingung z. B. in einem Stromnetz ist und so auch die Belastung mit eventuellen Störsignalen abgeleitet werden. Wenn die Abtastrate möglichst genau an die Netzfrequenz angepasst werden kann, lassen sich schärfere Ergebnisse erzielen und die einzelnen Frequenzkomponenten lassen sich in der Spektralanalyse noch besser auseinanderhalten. So können Störungen leichter identifiziert werden.

Das PQMS ist als Prototyp gebaut und wird mittlerweile in Labor- und Feldmessungen eingesetzt, um beispielsweise durch Elektrofahrzeuge verursachte Störungen im Stromnetz zu untersuchen.

In dem nun veröffentlichten Artikel wird eine neue Fenster-Funktion vorgestellt, welche für die digitale Signalverarbeitung dieser netzfrequenzsynchron abgetasteten Spannungs- und Stromsignale optimiert wurde und zu einer weiteren Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses führt. Damit werden nochmals feinere Analysen der spektralen Zusammensetzung möglich.

Das Paper ist ein weiteres gutes Beispiel für die Kooperation der Institute Informatik und ESEW am Campus Bottrop, da es mit den Themenfeldern Elektrische Energietechnik und Digitale Signalverarbeitung die Themenschwerpunkte beider Institute miteinander vereint.


J. -P. Kitzig and G. Bumiller, "Fast-Decaying Sine Ramp Windows for Signals with limited Frequency Resolution," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2021, DOI: 10.1109/TIM.2021.3111077.


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