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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie stabil ist die Netzfrequenz?


Autor: Sascha (Gast)
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Hallo!

Ich habe mit meinem Oszi eine Netzfrequenz zwischen 49,94 und 50,06Hz 
gemessen. Genau das messe ich mit meinem Multimeter auch.

Wie stabil ist eigentlich die Netzfrequenz?
Oder liegt die Abweichung an der Ungenauigkeit der Messgeräte?

Ich habe noch so ein mechanisches Zeitrelais von Schleicher. Bei 60h 
wäre die Abweichung immerhin fast 9 Minuten.

: Gesperrt durch Moderator
Autor: Bernhard (Gast)
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Die Netzfrequenz wird vom EVU variiert, um bei Lastspitzen die 
Stromaufnahme der Verraucher zu verändern (Drehstromasynchronmaschinen 
z.B. sind ja so sehr schön zu regeln). Die von dir gemessenen Werte 
klingen für mich logisch, im Osten waren es früher wohl bis zu 2,5 Hz 
Differenz.

Autor: Bernhard (Gast)
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Verraucher = Verbraucher bei zu hoher Netzfrequenz oder 
Rechtschreibfehlern

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Kurzzeitig ist dei Frequenz ziemlich ungenau, allerdings wird das über 
eine längere Periode ausgegelichen und soweit ich weiß, beträgt die 
Frequenz über einen unendlich großen Zeitraum gemessen exakt 50Hz, da 
sie mit einer Zeitreferenz verglichen wird.
Ich betreibe seit Jahren eine Uhr über die Netzfrequenz, die hat etwa 
+/-1 Minute Schwankungen, aber ich musste sie bisher noch kein einziges 
mal nachstellen.

Autor: peter (Gast)
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Kurzfristig kann die Netzfrequenz unseres Europäischen-Verbundnetzes um 
+/-einige % variieren.

Langfristig (über Tage gemittelt) ist unsere Netz-Frequenz sehr stabil, 
( < 1 ppm) Du kannst diese gut und gerne als Referenz für eine Uhr 
verwenden.

MfG  Peter

Autor: A.K. (Gast)
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Die Frequenz muss mittelfristig stabil gehalten werden, weil sie seit 
Jahrzehnten an beliebig vielen Stellen für Synchronuhren verwendet wird.

Autor: Willi Wacker (williwacker)
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Ich weiß es ist blöd, aber es juckt mir in den Fingern:

Lass die Sekundenanzeige weg, dann merkt keiner die Ungenauigkeiten.

Ich habe mir vor ca. 20 oder noch mehr Jahren auch mal eine 
netzgesteuerte Uhr gebaut, das Ding lief bis vor kurzem super. Dann hat 
sie ihren Geist aufgegeben und ich hatte keine Lust, mich auf die Suche 
nach "echten" TTLs zu machen.

Das Problem war nicht die Netzfrequenz, die ist wie oben beschrieben. 
Das Problem waren Störungen im Netz (Einschalten eines Staubsaugers, 
Kühlschranks, Neonleuchten, und und und ) halt alles mit nennenswerten 
Induktivitäten und ausgelutschten Schaltern. Aber der MC bietet ganz 
andere Möglichkeiten als meine alten TTLs.

Viel Spaß mit Deiner Uhr
Willi Wacker

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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> Einschalten eines Staubsaugers, Kühlschranks, Neonleuchten, und und und...
...und Rundsteuersignale...

Autor: Stephan (Gast)
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Normal sind meines Wissens so +- 0,1Hz. Bei 1 Hz Unterfrequenz werden 
schon Verbraucher zwangsweise abgetrennt.

Langfristig dachte ich werden die Schwankungen auf 0 ausgeregelt.

Autor: Stock Hecht (winkelmesser)
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Nochmal zum Thema Uhr: Im Buch "Tanenbaum:Verteilte Systeme" ist davon 
die Rede, dass sogar Schaltsekunden bei der Netzfrequenz berücksichtigt 
werden.

Autor: Michael Wittmann (miwitt001)
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So hab grade in meinem alten Energietechnik Script nachgeschaut.
Übliche Werte für Frequenzschwankungen im UCPTE-Netz 
(Länderübergreifendes Netz in Europa) sind +-10 mHz. Bei Schwankungen 
von bis zu +-50mHz geht man von einem normalen Netzbetrieb aus.
Bei einer Frequenz unterhalb von 49,0 Hz erfolgt automatisch ein 
gestaffelter Lastabwurf einzelner Verbraucher. Sollte die Frequenz noch 
weiter sinken, werden bei 47,5 Hz alle betroffenen Kraftwerke vom Netz 
getrennt.
Langfristig ist die Abweichung zu 50Hz aber praktisch null, ich die eben 
angegebenen Werte sind kurzfristige Schwankungen.

Ich betreibe damit seit ca einem halben Jahr eine selbstgebaute Uhr, 
Abweichung liegt noch bei 0 Minuten.
Bei mir zählt ein AVR mittels Interrupt einfach die Pulse, die hinter 
einem Netztrafo abgegriffen werden. Vor dem Eingang noch ein 50 Hz 
Tiefpass, funktioniert super.


mfg

Autor: Sebastian (Gast)
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Habe mal gelesen, das nachts auch oft die Frequenz geändert wird, um 
solche schwankungen auszugleichen (radiowecker etc).

Kann auch sein das das was anderes war

Autor: Anderer (Gast)
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Hier kannst Du die aktuelle Netzfrequenz ablesen, sowie die Abweichung 
zur Uhrzeit. Das schwankt mal so bis ca. +/- 30 sec

http://www.etrans.ch/services/online/frequency/

Autor: Netbird (Gast)
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Sascha schrieb:

> Ich habe mit meinem Oszi eine Netzfrequenz zwischen 49,94 und 50,06Hz
gemessen.

Wie genau kann Dein Oszi denn messen? Mit 50Hz Bezugswert schwanken die 
ermittelten Werte um +- 0,06 HZ, das sind 0,12%. Schau mal in den 
Unterlagen Deiner Geräte, ob sie in dieser Liga (oder deutlich besser) 
spielen ...

Autor: Matthias (Gast)
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..Verraucher zu verändern (Drehstromasynchronmaschinen
z.B. sind ja so sehr schön zu regeln). Die von di...

Könnte aber problematisch werden, da heute (fast) überall 
Frequenzumrichter davor sind ;-)

Autor: Power (Gast)
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>Könnte aber problematisch werden, da heute (fast) überall Frequenzumrichter davor 
sind ;-)
Bei uns im Kraftwerk nicht, die Notstromverbraucher sind ganz normal 
geschaltet. Das Thema Frequenz der Notstromdiesel und die steigende 
Stromaufnahme bei erhöhter Frequenz ist ein Thema. Das Andere ist z.B. 
verringerte Förderleistung von Kühlwasserpumpen, wenn die Frequenz zu 
niedrig ist. Aus diesem Grund wird auch die Netzfrequenz wie oben schon 
gesagt auf +/- 50mHz gehalten. Das Ganze ist recht kompliziert im 
Verbundnetz, der Lastverteiler bestimmt hier, welche Kraftwerke 
Frequenz-Stützbetrieb fahren.
Schnellabschaltung von Kraftwerken bei Unterspannung ist viel kritischer 
als die Frequenz, durch zunehmenden Wind- und Solarstrom schwankt die 
Spannung oft, in letzter Zeit waren wir deshalb schon knapp vor der 
Abschaltung von Großkraftwerken!

Autor: Martin (Gast)
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Autor: wulf (Gast)
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das funktioniert zB mit einem (genauen/schnellen) µC als Frequenzmesser, 
der den Wert dann per RS232 an einen PC rausschickt, welcher wiederum 
die Zeitverschiebung mitrechnet und das Ergebnis regelmäßig ins WWW 
stellt
ABER: viele Wege führen nach Rom...

Autor: R. Max (rmax)
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Der Quarz eines Mikrocontrollers dürfte dafür wohl nicht genau genug 
sein. Die werden die Netzfrequenz wohl eher mit einer amtlichen 
Normalfrequenz vergleichen, die von einer Atomuhr gespeist wird.

Autor: Power (Gast)
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Dazu genügt ein guter alter (20 Jahre) Frequenzmessumformer. Die leisten 
bei uns zur Überwachung der Netzfrequenz guten Dienst. 45 .. 55Hz => 
0..20mA. Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Teile liegt bei 0.1% 
(10mHz), darauf werden sie jedenfalls geprüft. Die zum Start der 
Notstromdiesel meine ich. Die zur Frequenzmessung (49..51Hz) liegen bei 
+/+ 1mHz. ;-)

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Kommt immer drauf an, woher der MC seinen Takt hat. Wenn der mittels PLL 
aus dem DCF77-Signal (exakt 77.5kHz) generiert wird, ist das für sowas 
wohl ausreichend genau...

Autor: R. Max (rmax)
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Philipp Burch wrote:
> Wenn der mittels PLL aus dem DCF77-Signal (exakt 77.5kHz) generiert wird,
> ist das für sowas wohl ausreichend genau...

Das ist ja genau die atomuhrgespeiste amtliche Normalfrequenz (für 
Deutschland) von der ich oben gesprochen hatte.

Autor: Thomas G. (thomas_g58)
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Hi,

unter www.netzfrequenzmessung habe ich einen Beispieltag als 
Minutenwerte der Netzfrequenz zum Download hinterlegt. Meist pendelt die 
Frequenz im Bereich von 20 mHz um die 50 Hz, ab und an gibts mal 
Abweichungen um die +/-100mHz (besonders zum Stundenwechsel).

Es wird auch darauf geachtet, dass im langfristigen Mittel 50Hz gefahren 
werden. Nach einer längeren Abweichung nach unten werden die Regler 
minimal nach oben gesetzt, so dass sich über eine längere Zeit wieder 
die durchschnittlichen 50Hz ergeben.
-> Frequenz ist kurzzeitig sehr stabil (meist deutlich weniger als 2%
   Abweichung), auch langfristig ist sie noch als guter Indikator 
geeignet.

Ciao,
   Thomas

Autor: Der andere Chris (Gast)
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Moin,

nette Idee und schöne Umsetzung. Glückwunsch.

Allerdings: (von http://www.netzfrequenzmessung.de/info.htm)
> Die Messung auf dieser Website wird mit einer Genauigkeit von
> ca. 2 mHz durchgeführt. Bei einer Frequenz von 50 Hz entspricht
> dies einer Messgenauigkeit von 0,004 %.
>
> Der PIC32 Mikrocontroller micromax der micma GmbH wurde hierzu
> mit einem Schmitt-Trigger ausgestattet, welcher die Netzfrequenz
> in ein Rechtecksignal wandelt. Die Dauer zwischen zwei
> Zustandsänderungen des Rechtecksignals wird über einen Timer
> mit einer Frequenz von 1,5 MHz gezählt/gemessen. Daraus wird
> über 20 Perioden (entsprechend einer Sekunde) ein Mittelwert
> gebildet und alle 0,5 Sekunden als gleitender Mittelwert
> auf den Server übertragen.

1.) Bist Du sicher, dass die Genauigkeit 2mHz ist oder vielleicht doch 
eher nur die Auflösung ?

2.) Bei der Aufbereitung des Signals für den µC vermisse ich ein 
steilflankiges Filter für 50Hz. Ohne das dürften Rundsteuerimpulse und 
Schaltvorgänge die Messung kaputt machen - auch mit Ausreissererkennung 
und/oder Mittelung per Software (siehe die Beiträge weiter oben).

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Hi,

>unter www.netzfrequenzmessung habe ich einen Beispieltag als
>Minutenwerte der Netzfrequenz zum Download hinterlegt...

Willst du jetzt alle Leichen, die sich mit Netzfrequenz beschäftigen, 
schänden?

MfG Spess

Autor: lyra (Gast)
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....ach, ich finde sein projekt auch gut umgesetzt, warum nicht einen 
alten thread mit der selben thematik dafür benutzen, um das projekt 
vorzustellen?

verstehe auch nicht warum der andere thread zugemacht wurde??

Autor: Thomas G. (thomas_g58)
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Hallo,

@Der andere Chris:
die sehr sinnvolle Frage zu Genauigkeit und Auflösung wurde unter
Beitrag "Re: Warum keine Netzfrequenz im Netz?" auch gestellt, um 
Doppelpostings zu vermeiden will ich sie hier nicht 1:1 kopieren.
Auf meinen DCF77-Empfänger warte ich schon seit zwei Wochen, momentan 
sieht man nur die über Aufschreibungen korrigierte Quartz-Zeit.

Das Thema Netzstörungen und Rundsteuersignal ist sicher problematisch, 
wenn man die Frequenz nur mit einer
Messperiode messen will, da der Nulldurchgang verschoben wird. Das 
Rundsteuersignal hat lt. Wiki eine Amplitude von 4%, entsprechend 9V mit 
Frequenzen von '110 Hz bis etwa 2000 Hz' und Impulsdauern größer als 
6,6s.
 - Durch die Bildung von Sekunden-Mittelwerten hat man
   immer 50 Messungen zusammengefasst, wodurch sich die reine
   Verschiebung ausgleicht.
 - Der Schmitt-Trigger könnte im Nulldurchgang durch die
   aufmodulierten höheren Frequenzen mehrfach auslösen. Er
   wurde so ausgelegt, dass er 1,4V Schalthysterese bei 10V AC
   hat, was vor dem Trafo 31 V Netzspannung entspricht.
   Die 4% Spannungsänderung entsprechen 9V, somit liegt die
   Hysterese des Schmitt-Triggers außerhalb der Veränderungen
   durch das Rundsteuersignal (bei den maximal erlaubten 10%
   Abweichung von der Nennspannung und 4% Rundsteuersignal ist
   die Grenze knapp überschritten - dies kommt aber in der Stadt
   äußerst selten vor).
 - Frequenzen kleiner 45 Hz und größer 55 Hz werden nicht in
   die Mittelwertberechnung aufgenommen, da schon bei viel
   geringeren Abweichungen das Netz abgeschaltet wird. Somit
   sollten auch kurze Flicker von der Messung ausgenommen sein.


@spess53:
Viel hat sich bei der Frequenz in den letzten Jahren glücklicherweise 
nicht getan, daher das Posting hier. So sind die älteren Infos besser 
zusammen gefasst als mit einem neuen Posting.

Ciao,
   Thomas

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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oO Das Halbwissen mancher Leute ist schlimm. Hinter der Netzfrequenz und 
ihren Schwankungen gleich eine Verschwörung zu sehen ist noch viel 
schlimmer und grenzt fast an Verfolgungswahn.

Die Netzbetreiber sind bestrebt die Frequenz möglichst genau bei 50Hz zu 
halten. Damit wird auf keinen Fall die Leistung bestimmter Verbraucher 
geregelt bzw. nennenswert beeinflußt, schon gar nicht die meines 
Staubsaugers oder der Kühlwasserpumpen im Kraftwerk.

Der Lastabwurf von Verbrauchern mit mit besonderen Verträgern (z.B. 
Kühlhäuser), die sich im Sinne der Netzregelung dazu bereiterklären 
ihren Verbrauch anzupassen, erfolgt in der heutigen Zeit über 
Rundsteuersignale oder das Internet bzw. Telefonnetz.

Jede Solaranlage oder Windkraftanlage hat eine ENS-Einrichtung, die z.B. 
bei stark erhöhter Netzfrequenz die eingespeiste Leistung reduziert oder 
die Anlage ganz abschaltet. Diese löst aber erst aus wenn die Toleranzen 
besonders weit überschritten werden.

> in letzter Zeit waren wir deshalb schon knapp vor der
> Abschaltung von Großkraftwerken!
Richtig so! Ich hasse die Großkonzerne dafür, daß sie uns mit diesen 
Melkkühen abzocken und lach mir ins Fäustchen wenn die CO2-Gebläse oder 
atomaren Dampfkochtöpfe vom Netz müssen weil "zuviel" erneuerbare 
Energie im Netz ist. Ich muß aber auch dazusagen ich hasse auch den 
Solaranlagenbetreiber der seinen Strom für 45 Cent pro kWh verkauft und 
seinen eigenen Verbrauch mit vielleicht 20 Cent pro kWh bezahlt. Das ist 
auch Abzocke pur für alle, die keine eigene Solaranlage betreiben 
(können oder dürfen).

Autor: Thomas G. (thomas_g58)
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Hallo,
kleines Update zum Projekt Netzfrequenz-Messung.

Das Conrad Funkuhr Modul 'C-Control DCF-Empfängerplatine' funktioniert 
gut, hat allerdings +/-30ms Jitter bei der Erkennung der Flanken des 
DCF-Signals. Somit ist das Signal ungeeignet für eine genaue 
kurzfristige Zeitmessung.
Daher wird stündlich geprüft, wie viele Takte die PLL hatte, und 
dementsprechend die Frequenzmessung mit dem realen Takt durchgeführt 
(z.B. 40.000.354 Hz anstelle der 40,0 MHz).
Auf eine Stunde bezogen erzeugt der Jitter der Refernzsekunde immer noch 
einen Fehler. Da der Jitter aber eher zufällig auftritt, kann dies durch 
Beobachtung der verherigen Sekunden relativ gut korrigiert werden.

Die Genauigkeit liegt nun gut unter 1mHz, die Auflösung durch 40MHz 
Zählertakt deutlich darunter.

Ciao,
  Thomas

Autor: Dieter Sulzbacher (Gast)
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Obgleich, wie oben ersichtlich, dazu kein Anlass mehr besteht, ist in 
den Verträgen und Normen vieler Stromzulieferer übrigens noch immer der 
Passus enthalten, die Netzfrequenz dürfe nicht zur Zeitmessung benutzt 
werden (wörtlich). Dh. natürlich darf sie, aber es wird wenig 
aussichtsreich sein, vom EVU Schadensersatz zu verlangen, weil man einen 
Terminn versäumt hat :-)
Interessant ist trotzdem, dass netzfrequente Uhrwerke (früher mit 
Synchronmotor) in großer Stückzahl vertrieben wurden, obgleich das 
streng genommen gar nicht zulässig war.

Autor: Netzi (Gast)
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Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Benedikt K. schrieb:

> Kurzzeitig ist dei Frequenz ziemlich ungenau, allerdings wird das über
> eine längere Periode ausgegelichen und soweit ich weiß, beträgt die
> Frequenz über einen unendlich großen Zeitraum gemessen exakt 50Hz, da
> sie mit einer Zeitreferenz verglichen wird.

Früher (tm) war das so, da man da ja auch viele netzgesteuerte
Uhren hatte. Ich glaube, da war der Fehler einer Netzuhr sogar
kleiner als der einer Quarzuhr. Da in den letzten Jahren aber
überall immer mehr gespart wurde, wäre ich mir nicht mehr so
sicher, ob man sich da heutzutage noch bemüht, die Abweichungen
auszugleichen.
Gruss
Harald

Autor: oszi40 (Gast)
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> ob man sich da heutzutage noch bemüht, die Abweichungen
> auszugleichen.

Man bemüht sich noch. Meine alte digitale Netzfrequenz-Uhr geht nach 
einem Tag wieder genau. Nur in Lastphasen im Winter ging sie nach und 
holte dann über Nacht die vertrödelte Zeit wieder auf.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Dieter Sulzbacher schrieb:

Hmm, ich bin mal wieder in die Leichenfalle gelaufen. In manchen
Threads habe ich am Antwortfenster schon einen Hinweis wie:
"Achtung! Dieser Thread ist älter als ein Jahr. usw" gelesen.
Warum steht das eigentlich nicht an allen älteren Threads?
Gruss
Harald

Autor: Reinhard ## (gruebler)
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Autor: Geert H. (geerth)
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Tennet gibt die momentane Netzfrequenz in 50,xxxxx Hz (5 Stellen)

http://www.tennet.eu/de/home.html (siehe rechts)

Autor: Netzi (Gast)
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Autor: Michael H. (michael_h45)
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Reinhard ## schrieb:
> Netzi schrieb:
>> Guckst du hier:
>> http://www.swissgrid.ch/swissgrid/de/home/reliabil...
>
> oder hier:
>
> http://www.netzfrequenzmessung.de/index.htm

gratuliere... die seite wurde im verlauf dieses threads vor zwei 
jahren ins leben gerufen

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