Smartmeter Powerlinekommunikation : Einfluss von Störquellen auf die Kommunikation im CENELEC-A- und FCC-Frequenzband, sowie Möglichkeiten zu deren Detektion

Abstract

In dieser Diplomarbeit wird der Einfluss von Störquellen auf die Smart Meter Power Line Communication (SM-PLC) und sowie Möglichkeiten zu deren Detektion untersucht. Dafür wurde ein Testplatz mit einer Anschlussleistung von 44 kW nach hochfrequenztechnischen Gesichtspunkten aufgebaut. Mittels messtechnischer Analysen werden Zugangsimpedanzen, Störpegelquellen und der Übertragungskanal untersucht, um ein vollständiges Bild der Störeinflüsse auf die SM-PLC im Frequenzbereich CENELEC-A und FCC von 0 – 500 kHz zu liefern. Die Messung von Netzugangsimpedanzen und die daraus errechneten Kabelimpedanzen zeigen ein Bild der besseren Entkopplung von Störquellen in Kundenanlagen in den höheren Frequenzen von FCC. Mittels einer Langzeitstörpegelmessung konnten verschiedene Störquellen am Niederspannungsnetz detektiert und analysiert werden. Diese sind z.B. Ladezyklen von Elektroautos, eine Klimaanlage, ein Switch und kleine Schaltnetzteile. Diese Störquellen werden an einer Netznachbildung detailliert untersucht. Es zeigt sich der Vorteil des FCC-Frequenzbandes für die SM-PLC im Vergleich zum CENELEC-A-Frequenzband, bei dem eine unzureichende Normungssituation starke Störpegelquellen am Niederspannungsnetz erlaubt. Bei Kanalmessungen in verschiedenen Untersuchungsszenarien mit diesen Störquellen ergibt sich dadurch eine deutlich bessere Performance im FCC-Frequenzband. Da zukünftig die Anzahl an Elektroautos und Schaltnetzteilen im Niederspannungsnetz zunehmen wird, ist auch mit einer Zunahme von Störemissionen zu rechnen. Dies ist insbesondere im CENELEC-A-Frequenzband zu erwarten.Insgesamt kann festgestellt werden, dass das FCC-Frequenzband für die Smart Meter Power Line Communication langfristig eine geeignetere Übertragungsumgebung darstellt als CENELEC-A.

In this diploma thesis the influence of disturbance effects on the smart meter power line communication and possibilities for detecting them are investigated.For this purpose, a test station with an electric power capability of 44 kW was set up with consideration of high-frequency aspects. Measurements of access impedances, noise level sources and transmission channel are used to to provide a complete picture of the influences on the SM-PLC in the frequency range CENELEC-A and FCC from 0 – 500 kHz.The measurement of network entry point impedances and the thus calculated cable impedances show a picture of better decoupling of noise sources in customer installations in the higher frequencies of FCC. By means of a long-term noise level measurement, noise sources on the low-voltage grid could be detected and analysed. These are the charging cycles of electric cars, an air conditioner, a switch and small switching power supplies. These sources of noise are examined in detail on a line impedance stabilization network. From the acquired data the advantage of the FCC frequency band for Smart Meter Power Line Communication is shown in comparison to the CENELEC-A frequency band, where an insufficient standardisation situation allows strong noise levels on the low-voltage grid.Channel measurements in various test scenarios with these noise source result in significantly better performance in the FCC frequency band.As more electric cars and IT devices will be added to the grid in the future, the noise levels on the grid will also increase. This is to be expected especially in CENELEC-A.Overall, it can be concluded that in long term the FCC frequency band is a more suitable for transmission of smart meter power line communication than the CENELEC-A frequency band.