Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Discussieer mee over de wereld van het grootschalig elektriciteitsnet en alles wat daarmee te maken heeft
BaDu
Globale moderator
Load: 1595
Aangesloten op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Dichtstbijzijnde trafo: Kattenberg

Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door BaDu » 23 dec 2017 12:12

De frequentie van de wisselspanning uit je stopcontact is 50Hz en dat is altijd zo toch?
Ja en Nee.

Al enkele jaren kijk ik regelmatig naar de site http://www.netzfrequenzmessung.de/ daarin wordt de netfrequentie gemeten en weergegeven in een mooie grafiek. Zoals je kunt zien varieert die frequentie maar ligt ie wel altijd ronde de 50Hz. Maar waarom is deze frequentie niet strak 50Hz?
Dat heeft te maken met de zogenaamde frequentie-vermogensregeling. Wanneer je op het net extra belasting inschakelt zal de frequentie dalen en moet je dus extra stroom genereren om weer op die 50Hz te komen. Het doel is een evenwicht tussen opwekking en verbruik en we hebben afgesproken dat dit evenwicht bereikt is wanneer we stabiel op 50Hz zitten..

Wanneer de afwijking groot is moet er veel vermogen worden bij of af geschakeld worden als de afwijking klein is, is dit minder.
Je ziet op de bovenstaande site ook een horizontale grafiek die aangeeft welk regelvermogen (zo noemen we het vermogen waarmee de frequentie geregeld wordt) benodigd is om de gemeten frequentie afwijking te compenseren, oftewel hoe hard moeten de producenten werken om de afwijking te compenseren.

Verder valt aan de vertikale grafiek op dat de afwijkingen zich altijd binnen de +/-0,2 Hertz en vrijwel altijd binnen de +/0,1 Hz. Dat komt omdat alle transmissienetbeheerders met balansverantwoordelijkheid (in Nederland TenneT-TSO) de (vaak wettelijke) verplichting hebben de afwijking binnen deze grenzen te houden. Binnen het west europese net, wat strak gekoppeld is en dus op een vrijwel uniforme frequentie draait, wordt de balans geregeld met 3000MW aan regelvermogen waar van TenneT-TSO er ongeveer 350MW moet leveren. We noemen dit de draaiende reserve, het zijn generatoren die draaien die niet belast zijn en ieder moment vermogen moeten kunnen leveren en ook nog eens een snelle regeling dienen te hebben. In Nederland worden daarvoor vrijwel altijd gasturbines ingezet. TenneT-TSO- contracteert dit vermogen bij eigenaren van productie eenheden. Welke prijs de producten kregen voor geleverde energie kun je zien op deze grafiek van 18-12-2017:
onbalansprijs_nl_2017-12-18_Hours.jpg
onbalansprijs_nl_2017-12-18_Hours.jpg (51.49 KiB) 754 keer bekeken
Op deze dag was er sprake van een ernstig vermogenstekort waardoor de prijzen hoog lagen en gedurende lange periode voortduurde.

Het mag inmiddels duidelijk zijn dat de netfrequentie heel erg belangrijk is voor de stabiliteit van het elektriciteitsnet en het leek me leuk om daar meer inzicht in te krijgen. Het mooie is je hebt geen speciale plek in het net nodig, immers je stopcontact levert exact de frequentie die in jouw deel van het net op dat moment actueel is.

Wacht even ik zei toch dat de frequentie door heel west-europa hetzelfde is, waarom wil ik dan een eigen meting en hoezo lokaal?
Simpel de bovenstaande site heeft een beperking op de afgenomen data en misschien wel leuker nog:
De frequentie is niet overal exact gelijk er zijn minieme afwijkingen tussen regio´s, deze ontstaan door dat het afgenomen vermogen lokaal verieert en er dus lokaal afwijkingen ontstaan die gecompenseerd worden hierdoor ontstaat lokaal een afwijking die zich verspreid over het net. Zie het als een steen in een vijver de golfjes verspreiden zich als een cirkel over het wateroppervlak. Deze golfjes zijn de lokale afwijkingen van de frequentie en zijn in verhouding heel klein (orde grote 0,001 - 0,002 Hertz of minder).

De meting moet dus minimaal net zo nauwkeurig zijn als de meting van de bovenstaande site en omdat ik een Nederlander ben liefst ook niet duur om te maken en energiezuinig is.

Na enig nadenken en googlen is het mij gelukt een simpele schakeling te ontwerpen die slechts 10-15 euro gaat kosten, en gebruik maakt van een Raspberry Pi (kost slechts 40-50 euro) om de netfrequentie te berekenen en deze op te slaan en de meting te gaan doorgeven naar de hoogspanningsnet server.

Waarom doorgeven naar de server?
We gaan deze meting op de mainsite weergeven en als het ons lukt om meerdere van die metingen geografisch over het land (of daarbuiten) te verspreiden kunnen we ook inzicht krijgen in de frequentie verspreiding over het land of daarbuiten.

Verder is het mogelijk met deze schakeling dips in het net te detecteren, deze detectie is lokaal niet erg belangrijk, ze kunnen optreden door inschakelen van je oven of een machine ergens in het dorp/stad waar je woont, maar indien er meerdere detectie actief zijn kunnen we zien dat er een grotere fout (kortsluiting) ergens in het hoogspanningsnet heeft plaatsgevonden. Hoe meer metingen er geplaatst worden hoe nauwkeuriger deze detectie wordt. Ook daarvoor is communicatie met de server nodig.

Wat is de status van dit project en waar gaan we heen?
1) De schakeling is ontworpen
2) De schakeling is in prototype gebouwd en detecteert de frequentie correct
3) De communicatie hiervan met de Raspberry Pi is tot stand gebracht en werkt correct
4) De Raspberry Pi meet de frequentie voldoende nauwkeurig om er wat aan te hebben (wellicht zelfs beter dan de bovenstaande meting).
Dit alles is gisteren gelukt, zie de fotos hieronder:
PrototypeSchakeling.jpeg
PrototypeSchakeling.jpeg (149.01 KiB) 754 keer bekeken
Eerste metingen.jpeg
Eerste metingen.jpeg (414.44 KiB) 754 keer bekeken

Wat moet er nog gebeuren?
6) De software op de Raspberry Pi moet verder verbeterd worden en gaan communiceren met de server
7) De software op de Raspberry Pi moet de dips gaan detecteren en deze gaan melden aan de server
8) De server moet de metingen gaan ontvangen en opslaan
9) Er moet een mechanisme om een nieuwe meting toe te voegen aan de server
10) Mechanisme om de meting aan te melden en te authenticeren bij de server
11) Printplaat ontworpen worden voor de schakeling
12) Onderdelen bestellen en meetprint in elkaar zetten
13) Metingen ontsluiten via de mainsite en de webkaart.
14) Software update mechanisme zodat er vanuit de server een nieuwe software versie op de metingen gezet kan worden.

Zoals gezegd zijn we op zoek naar meerdere metingen, dus als het je leuk lijkt ook zon meting in huis te hebben meldt je dan hieronder aan (vermeld ook de (geo)locatie waar je de meting gaat opstellen).
De eisen aan de plaatsing van de meting zijn eigenlijk heel simpel:
- 24/7/365 aan staan
- 24/7/365 verbinding hebben met het internet (korte onderbrekingen van enkele uren zijn geen probleem)
- een moderne Raspberry Pi (2B of 3B)

De bedoeling is dat er weinig tot geen technische kennis nodig is om een meting op te zetten, in ieder geval komt er een gedegen handleiding.
Mocht je het leuk vinden zelf aan de slag te gaan met de soldeerbout kan dat ook (geef dat ook even aan), de schakeling bevat geen moeilijk soldeerbare componenten en kan met een kleine handsoldeerbout in elkaar gezet worden. Enige handigheid met kwalitatief goed solderen is wel een must.

Kortom Hoogspanningsnet.com krijgt eigen hardware!

ps:
Natuurljk zijn er vragen en onduidelijkheden, stel je vragen gerust hieronder ik zal ze (proberen) allemaal te beantwoorden.

Update 13-03-2018 18:15
Deelnemers op dit moment:
1) Arie, Heemskerk (150kV Velsen)
2) Dave, Nederweert (150kV Nederweert)
3) Hans, Holsloot (110kV Veenoord)
4) BaDu Thuis, Rheden (150kV Kattenberg)
5) BaDu Werk, Capelle ad IJssel (50kV Krimpen)
6) Knarvel, Velsen (Waarderpolder)
7) Mark, Spijkenisse (150 kV Geervliet)
9) captain007, Beneden-Leeuwen (150kV Druten)
10) Aardbewoner, Diemen (150kV Diemen)
11) Marcello, (150kV Sassenheim)
12) RolandB, Delft (150kV Delft of Wateringen)
13) Shrek, ? Belgium
14) Rolle, Rotterdam (150kV Ommoord)
15) reening, Enschede ( Enschede Van Heekstraat 110kV)
16) Dutchbirdie, Sappemeer (Hoogezand Kropswolde 110kV)
17) jk-5, Emmen (Emmen Bargermeer 110kV)
18) Gejje, Rotterdam Overschie (150 kV Marconiweg)
19) Allowee, Delft (150kV Delft of Wateringen)

(- PaDu, Randers Denmark, (400/150kV Hornbaek), plaatsing nog onzeker)
(- Knarvel, Venray, plaatsing nog onzeker)
(- Dipje, plek nog onbekend)
(- maarten, Helden (Helden 150kV))

Totaal 19 tot 23, wie volgt?
KML-generator generator

Gebruikersavatar
arie
110 kV
Load: 112
Aangesloten op: 30 jan 2016 19:18
Favoriete mastsoort: concordemast alsbij Wateringen
Dichtstbijzijnde trafo: Heemskerk

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door arie » 23 dec 2017 13:43

goed idee

Ik woon in Heemskerk en mijn elektrische voeding zit achter 150KV Velzen
en ben benieuwd of de wisselende belasting van Tata Steel invloed heeft
Namelijk diversen installaties in de range van 40 a 50 MW die regelmatig in en uitschakelen (walsen en ovens)
dus heb ik wel interesse om zo een meting te plaatsen

BaDu
Globale moderator
Load: 1595
Aangesloten op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Dichtstbijzijnde trafo: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door BaDu » 23 dec 2017 13:52

arie voegde de load toe:
23 dec 2017 13:43
goed idee
Dank!
arie voegde de load toe:
23 dec 2017 13:43
Ik woon in Heemskerk en mijn elektrische voeding zit achter 150KV Velzen
en ben benieuwd of de wisselende belasting van Tata Steel invloed heeft
Namelijk diversen installaties in de range van 40 a 50 MW die regelmatig in en uitschakelen (walsen en ovens)
dus heb ik wel interesse om zo een meting te plaatsen
Oeh dat is een leuke plek in het net! Geweldig dat je mee doet!
KML-generator generator

Gebruikersavatar
Dave
middenspanning
Load: 39
Aangesloten op: 11 sep 2015 17:56
Favoriete mastsoort: Maasstreekdonau en RWE Den
Dichtstbijzijnde trafo: Nederweert

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door Dave » 23 dec 2017 14:05

Zeer interessant.

Ik heb ook nog verschillende pi's liggen (pi B+, Zero W, Pi 3), dus ik zal kijken wat ik kan doen in de toekomst voor station Nederweert.
Laatst gewijzigd door Dave op 23 dec 2017 14:07, 1 keer totaal gewijzigd.

Gebruikersavatar
Hans
Site Admin + actief in het mainsite team
Load: 2921
Aangesloten op: 03 dec 2011 20:49
Favoriete mastsoort: Tonmast
Dichtstbijzijnde trafo: Veenoord en Wageningen

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door Hans » 23 dec 2017 14:07

Mooi om te horen dat de testbank werkt. :)

Op de boerderij in het oosten van Drenthe in het 110 kV-gebied achter station Veenoord, deelnet Groningen/Drenthe, hadden we vroeger de eer het zwakste netdeel van Nederland te hebben. Maar sinds 2011 en een flinke netverzwaring zit Veenoord juist geramd met vier verschillende geografische aansluitrichtingen. Het is een gebied met slechts weinig belasting en geen grootschalige productie in de buurt. Paar stadjes, dorpen en wat gasturbines van de NAM, maar verder beweegt het gebied vooral mee met invloeden van ver weg, achter de platte veenkoloniale horizon.

Enig probleem is misschien het internet. Nutsvoorzieningen zijn nu eenmaal onstabieler en trager op het platteland. Bij onweer bliksemt er ook met enig regelmaat een modem kapot en in zulke gevallen zal dus preventief de stekker uit de Raspberry moeten worden gehaald. Ook de stroom zelf valt wel eens uit door een hypergevoelige aardlek en een locatie op het uiteinde van een ondergrondse steeklijn. Maar als dat geen kritiek probleem is en af en toe een paar uur ONB geoorloofd zijn, dan doe ik zeker mee.
Trots geboren in het 110 kV-gebied

BaDu
Globale moderator
Load: 1595
Aangesloten op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Dichtstbijzijnde trafo: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door BaDu » 23 dec 2017 14:38

Hans voegde de load toe:
23 dec 2017 14:07
Enig probleem is misschien het internet. Nutsvoorzieningen zijn nu eenmaal onstabieler en trager op het platteland. Bij onweer bliksemt er ook met enig regelmaat een modem kapot en in zulke gevallen zal dus preventief de stekker uit de Raspberry moeten worden gehaald.
Hmm, ik moet nog even nadenken over een overspanningsbescherming vermoedelijk.
KML-generator generator

BaDu
Globale moderator
Load: 1595
Aangesloten op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Dichtstbijzijnde trafo: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door BaDu » 23 dec 2017 14:50

Leuk dat er nu al zoveel enthousiasme is.

Deelnemers op dit moment:
[edit: deelnemerslijst verplaatst naar de Openingspost]

Verder geldt: hoe groter de hoeveelheden hoe goedkoper de aanschaf van de spullen wordt :)
KML-generator generator

Gebruikersavatar
Knarvel
380 kV + Netkaartcrew
Load: 817
Aangesloten op: 29 apr 2012 18:19
Favoriete mastsoort: Gaffelmast
Dichtstbijzijnde trafo: Waarderpolder

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door Knarvel » 23 dec 2017 23:33

Ik doe ook mee, met een aansluiting in Velzen (achter Waarderpolder) en mogelijk ook Venray...

Gebruikersavatar
Shrek
380 kV + Netkaartcrew
Load: 1552
Aangesloten op: 18 mei 2012 17:53
Favoriete mastsoort: dubbelvlag mast
Dichtstbijzijnde trafo: Boortmeerbeek

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door Shrek » 24 dec 2017 00:11

Ik heb helaas geen Raspberry Pi ter beschikking, anders met plezier.

BaDu
Globale moderator
Load: 1595
Aangesloten op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Dichtstbijzijnde trafo: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Load door BaDu » 24 dec 2017 09:48

Shrek voegde de load toe:
24 dec 2017 00:11
Ik heb helaas geen Raspberry Pi ter beschikking, anders met plezier.
ik heb van arie een soortgelijke vraag gekregen, indien gewenst kan ik een Raspberry Pi compleet geïnstalleerd meeleveren.
Overigens is de keuze voor de Raspberry Pi nog niet 100% zeker, ik ben aan het kijken of er een nog goedkopere oplossing is.
Dat zou een Chinese RPI kloon kunnen zijn (scheelt toch bijna 15 euro ;) ), of een andere goedkopere oplossing

Ik heb je iig optioneel bij de deelnemerslijst gezet
KML-generator generator

Plaats load