Rubriek: studentenprojecten

Rubriek: studentenprojecten Door: FHI

Met ingang van deze nieuwsbrief hebben we een nieuwe rubriek toegevoegd. In deze rubriek willen we u kennis laten maken met studenten aan de Nederlandse Technische universiteiten en Hogescholen die zich verdiepen in ons vakgebied. Iedere nieuwsbrief zal een student of promovendi zich voorstellen en vertellen wat zijn of haar onderzoek inhoudt. Hiermee hopen we als vereniging een brug te slaan tussen bedrijfsleven en universiteiten. Mocht u in contact willen komen met deze studenten dan kan dat via het volgende mailadres: info@emc-esd.nl.

Tom Hartman – Meter EMI, Universiteit Twente

Tom Hartman werd in augustus 1995 in Rossum geboren. In 2016 behaalde hij zijn bachelorsdiploma Elektrotechniek aan de Universiteit Twente. In 2018 volgde zijn masterdiploma in “Electrical Engineering”, ook aan de Universiteit Twente.

Sinds augustus 2018 is hij werkzaam als promovendus bij de Power Electronics groep (voorheen Telecommunication Engineering groep) aan de Universiteit Twente, in Enschede. Tom werkt aan een project over Elektromagnetische Interferentie op Statische Elektriciteitsmeters. In dit project werkt Tom aan het verbeteren van de digitale signaalverwerkingstechnieken die gebruikt worden voor meervoudig kanaals TDEMI-metingen.

In moderne huishoudens wordt het energieverbruik gemeten met behulp van statische energiemeters, die slimme meters worden genoemd als er een communicatieverbinding wordt toegevoegd. Deze slimme elektriciteitsmeters worden momenteel op grote schaal ingezet door energiebedrijven in heel Europa. In recente studies zijn grote afwijkingen in sommige meterstanden gerapporteerd. Dit komt doordat elektromagnetische interferentie de energiemetingen van statische energiemeters beïnvloeden. Lagere aflezingen van statische energiemeters zijn in veel publicaties gemeld, maar ook hogere aflezingen werden gevonden wanneer commerciële apparatuur in combinatie met een dimmer als belasting werd gebruikt [1]. In het meest extreme geval werden bij gebruik van een standaard netvoeding afwijkingen gevonden tussen -61% en +2675% [2]. Voor het beoordelen van het onderliggende probleem achter de statische meterafwijkingen moet een meettechniek worden ontwikkeld voor het karakteriseren van de stromen waaraan statische meters gewoonlijk worden blootgesteld [3]. In eerdere studies is aangetoond dat de aflezing van de statische meters foutief is wanneer er impulsieve stromen uit het net worden getrokken, dit kan gebeuren zelfs met op zichzelf staande commerciële apparatuur [4][5].

De meetbandbreedte van de statische energiemetingen neemt toe.  Dit wordt gedaan om alle harmonische componenten te registreren, die geïntroduceerd worden door niet-lineaire belastingen en gedistribueerde generatoren. De meetelektronica complexiteit neemt hierdoor toe en wordt daardoor gevoelig voor elektromagnetische interferentie.

Een recentelijk geaccepteerd artikel voor publicatie in de “IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility” stelt voor om het nauwkeurigheidsparadigma te veranderen door zich te richten op fundamenteel actief vermogen en slechts de lagere harmonische componenten voor de energiemeting. Dit zou het mogelijk moeten maken om de elektronica te vereenvoudigen en te focusseren op het robuuster maken tegen elektromagnetische interferentie. Met behulp van de orthogonaliteit van de vermogenslevering via de stelling van Parseval worden een theoretische analyse, simulaties en metingen op vermogensberekeningen aangekaart. Hierdoor wordt het principe van fundamenteel actief vermogen gepresenteerd. In het artikel wordt er aangetoond dat een perfecte vermogensmeting gerealiseerd kan worden met een zuivere 50 Hz voedingsspanning, ongeacht de niet-lineaire stroom. Zelfs bij de meest extreme toegestane harmonische vervorming van de spanning en de stroom zoals vermeld in de internationale normen EN 50160 en IEC 61000-3-2, zit meer dan 97,5 % van het actieve vermogen in het fundamentele actieve vermogen. Een verwaarloosbaar actief vermogen zit in de hogere frequentiecomponenten. Deze foutmarge valt binnen de grenzen van de elektriciteitsmeters. Het artikel zal binnenkort, openlijk toegankelijk, te vinden zijn op http://empir.npl.co.uk/meteremi/publications/.

[1] F. Leferink,  C. Keyer, and A. Melentjev, “Static Energy Meter Errors Caused by Conducted Electromagnetic Interference, IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine, vol. 4, pp. 49–55, 2016.

[2] B. ten Have, T. Hartman, N. Moonen, C. Keyer, and F. Leferink, “Faulty Readings of Static Energy Meters Caused by Conducted Electromagnetic Interference from a Water Pump,” in International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’19),  Tenerife,  2019,pp. 15–19.

[3] T. Hartman, M. Pous, M. A. Azpúrua, F. Silva and F. Leferink, "On-site Waveform Characterization at Static Meters Loaded with Electrical Vehicle Chargers," 2019 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Barcelona, Spain, 2019, pp. 191-196, doi: 10.1109/EMCEurope.2019.8871469.

[4] B. ten  Have, T. Hartman, N. Moonen,  and F. Leferink, “Inclination of fast changing currents effect the readings of static energy meters,” in 2019 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMCEUROPE, 2019, pp. 208–213.

[5] J. Dijkstra, T. Hartman, N. Moonen and F. Leferink, "An AC Controlled-Current Load for Controllable Waveform Parameters to Quantify Static Energy Meter Errors," 2020 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility & Signal/Power Integrity (EMCSI), Reno, NV, USA, 2020, pp. 472-477, doi: 10.1109/EMCSI38923.2020.9191617.