Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Discussieer mee over de wereld van het grootschalig elektriciteitsnet en alles wat daarmee te maken heeft
BaDu
Globale moderator
Berichten: 1683
Lid geworden op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Locatie: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door BaDu » 03 jan 2018 16:38

Even een update voor de belangstellenden:
De vorige keer had ik foto's gepost met de eerste metingen van de frequentie door de raspberry pi.
De metingen zijn over langere tijd vergeleken met een online netfrequentiemeting (http://netzfrequenz.info/).
Hieruit kwam een maximale afwijking van 7 millihertz, daarbij moet gezegd worden dat de data van de online service niet heel tijdcorrect door lijkt te komen.

Status:
De detectieschakeling werkt naar behoren voor wat betreft het meten van de frequentie.
Er is een LED toegevoegd die knippert wanneer een meting succesvol is verstuurd naar de server.

Er zitten heel soms kleine sprongen tussen metingen onderling die een seconde later weer gecorrigeerd worden.
Het zwevend gemiddelde over maximaal 3 seconden is exact wat het zou moeten zijn.
Screenshot from 2018-01-03 16-20-10.jpg
Rare jitter op de frequentiemeting
Screenshot from 2018-01-03 16-20-10.jpg (19.36 KiB) 894 keer bekeken
De Raspberry Pi (rpi) verzendt de metingen iedere seconde naar de hoogspanningsnet-server via normaal http verkeer, het komt daarmee door iedere router. Op de server wordt de data opgeslagen in een database tabel zodat de metingen in een laterstadium kunnen worden bekeken.

Indien de server om een of andere reden niet of niet op tijd reageert worden de meetwaarden lokaal in het geheugen van de rpi opgeslagen.
Wanneer de server weer in de lucht is zal de rpi de nog niet verzonden data alsnog verzenden.

Wat moet er nog gebeuren?
- De rpi timer kent een overloop iedere 72 minuten hierdoor komt de meting met een volledig onjuiste waarde, hiervoor moet ik nog enkele regels code toeveoegen.
- De rpi moet de dips gaan detecteren en deze gaan melden aan de server
- Er moet een mechanisme worden bedacht om een nieuwe meet rpi toe te voegen aan de server
- Mechanisme om de meting aan te melden en te authenticeren bij de server
- Er moet een en nieuw printplaat ontworpen worden voor de schakeling
- Onderdelen bestellen en meetprint in elkaar zetten
- Metingen ontsluiten via de mainsite en de webkaart.
- Software update mechanisme zodat er vanuit de server een nieuwe software versie op de metingen gezet kan worden.

De eerste grote frequentie dip is inmiddels ook gedetecteerd, op 02 januari rond 19:00 uur zakte de frequentie tot net onder 49,880Hz, een daling van net iets meer 120 milliHertz, wat betekend dat de europese regelreserve van 3GW voor bijna 2/3 was in gezet. Over het algemeen leiden dit soort daligen niet tot heel grote problemen, maar bij de europese TSO's zal er ongetwijfeld even zorgelijk gekeken zijn :D
Screenshot from 2018-01-03 16-37-30.jpg
Frequentiedip 02-01-2018 19:00 uur
Screenshot from 2018-01-03 16-37-30.jpg (28.41 KiB) 894 keer bekeken
KML-generator generator

Gebruikersavatar
Hans
Site Admin + actief in het mainsite team
Berichten: 2970
Lid geworden op: 03 dec 2011 20:49
Favoriete mastsoort: Tonmast
Locatie: Veenoord en Wageningen

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door Hans » 08 jan 2018 00:07

Heerlijk, dit soort grafieken én de constateringen die we als bureaustoelnetstrategen eruit kunnen ontlenen.
Met een dampende kop koffie en twee beentjes van de vloer de live toestand op het ENTSO-net kan zien en dan een wenkbrauw kan optrekken bij de gedachte 'euh.. gaat ie lekker daar op de berg?' :phew:

BaDu
Globale moderator
Berichten: 1683
Lid geworden op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Locatie: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door BaDu » 08 jan 2018 14:01

Inmiddels is mijn meetdata van de prototypemeter ook zichtbaar voor iedereen (nog wel op de testserver).
De actuele waarde van de frequentie in het laatste kwartier wordt getoond, en update automatisch ca iedere 5 seconden.
Je kan met de kleine grafiek onderaan in en uitzoomen in de date en tot 48 uur terugkijken.

Edit: De data van de protype netmeter is verplaatst naar een eigen domein
http://netfrequentie.nl/f-graph.html

Screenshot from 2018-01-08 14-02-25.jpg
Screenshot from 2018-01-08 14-02-25.jpg (62.13 KiB) 872 keer bekeken
In dit screen shot kan je zien dat we hedenmorgen rond zes uur te maken hadden met een fikse frequentiepiek van +0,104Hz, lijkt dramatisch, maar zon soortgelijke afwijking komt minimaal een of twee maal per 24 uur wel voor. Wanneer de +/-120mHz wordt aangetikt is er wel sprake ven enige zorgelijke blikken in de bedrijfsvoeringscentra door noord-west Europa. Pas bij +/-200mHz begint men daar met de inzet van noodvermogen, en worden de blikken zorgelijker en zorgelijker.
KML-generator generator

captain007
110 kV
Berichten: 127
Lid geworden op: 23 apr 2013 22:31
Favoriete mastsoort: donaumast
Locatie: Druten

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door captain007 » 10 jan 2018 21:38

Ik wil ook graag meedoen. Metingen zullen dan van station Druten komen (Beneden-Leeuwen).

BaDu
Globale moderator
Berichten: 1683
Lid geworden op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Locatie: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door BaDu » 11 jan 2018 13:43

captain007 schreef:
10 jan 2018 21:38
Ik wil ook graag meedoen. Metingen zullen dan van station Druten komen (Beneden-Leeuwen).
Leuk dat je mee wilt doen, ik heb je erbij gezet.
KML-generator generator

BaDu
Globale moderator
Berichten: 1683
Lid geworden op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Locatie: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door BaDu » 15 jan 2018 12:11

Inmiddels draait de logging bijna twee volle weken continue.
Ik moet zeggen dat er verrassend goede kwaliteit gehaald wordt de afwijking met de andere online metingen is max iets van 10mHz.

Qua tijd zijn er op het moment van schrijven zon 1,1miljoen seconden aan logtijd verstreken en zitten er slechts 790 records te weinig in de database, oftewel minder dan één promille (0,72 promille) haalt de database niet. Hiervan ontbreken er 667 metingen door een periode van ca 11 minuten (op 7 januari rond 12:30) waarin er geen records zijn. Als je die niet zou meerekenen kom je op een beschikbaarheid van 99,989%, geen slecht cijfer voor een (nu nog) houtje-touwtje oplossing en een normale webserver. Welke oorzaak achter de 11 minuten outage zit weet ik zo niet, het kan zijn dit ik hier heb zitten spelen of dat de server een paar minuten niet up was. Misschien dat er in de logs van de server wat te vinden is.
KML-generator generator

BaDu
Globale moderator
Berichten: 1683
Lid geworden op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Locatie: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door BaDu » 16 jan 2018 13:28

En meteen doe ik de goede cijfers van gisteren te niet, ik heb vanmorgen de stekker even uit de raspberry pi moeten trekken, maar bedacht me niet dat de logging nog niet automatisch weer start en ben zonder dt handmatig te doen van huis gegaan.
Resultaat vanavond waarschijnlijk minimaal 12 uur offline.

De frequentiegrafiek in de eerder gepubliceerde link op de testserver werkt wel, maar krijgt geen updates, de frequentie logging is gestopt op hedenmorgen 05:41:46 (ja ik sta zo vroeg op :))
KML-generator generator

BaDu
Globale moderator
Berichten: 1683
Lid geworden op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Locatie: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door BaDu » 26 jan 2018 09:46

Tijd voor een status update:

Vanwege de problemen met de trage netkaart enz. op onze mainsite hosting is de netfrequentiemeting verplaatst naar een eigen domein.
Je vindt deze nu op http://netfrequentie.nl/f-graph.html

Het hardware ontwerp vordert gestaag en is op de volgende punten gewijzigd :
- Er wordt op dit moment gebruik gemaakt van een Raspberry Pi 3B (kosten ca 35 euro kaal), de komende week ga ik proberen of de meting ook goede resultaten levert met een Raspberry Pi Zero-W (kosten ca 11 euro kaal), Dat scheelt toch bijna 25 euro aan kosten.
IMG_20180126_090754781.jpg
De Raspberry Pi Zerro-W is een klein ding : 65x30x5mm
IMG_20180126_090754781.jpg (355.25 KiB) 805 keer bekeken
EXIF-Data show/hide
Original image recording time:
2018:01:26 09:07:55
Image taken on:
26 jan 2018 08:07
Focus length:
4.28 mm
Shutter speed:
1/100 Sec
F-number:
f/1.7
ISO speed rating:
64
Whitebalance:
Auto
Flash:
Flash fired, compulsory flash mode
Camera-manufacturer:
Motorola
Camera-model:
Moto G (5) Plus
Exposure program:
Normal program
Exposure bias:
0 EV
Metering mode:
Center-weighted average
Coordinates:
N 52 0 10.2225/ E 6 2 10.429
Google Maps:

- Om een nauwkeuriger meting te krijgen moet ik de klok van de RPI synchroniseren met een nauwkeurige klok,op dit moment gebeurt dat met een NTP tijdservice.Dit levert een nauwkeurigheid op van ca 1ms. Op zich prima maar voor de frequentiemeting, maar voor sommige van de geplande functionaliteit is een betere nauwkeurigheid nodig. Verder laat de meting kleine pulsjes en ruis naar boven zien op de meetwaarden, deze zijn klein (<1mHz) maar het kan beter met een nauwkeuriger tijdbasis. Daarom heb ik besloten een GPS-module toe te voegen aan het ontwerp welke iedere seconde (op de seconde) een puls geeft (bij sommige bekend als PPS). Deze modules zijn super compact en in China extreem goedkoop (<10 euro/st incl. verzenden via aliexpress).
IMG-20180125-WA0001.jpg
De GPS-module is slechts 16x16x6,5mm groot.
IMG-20180125-WA0001.jpg (65.34 KiB) 805 keer bekeken
Afhankelijk van de gevoeligheid van de ingebouwde antenne van de GPS-module zou evt nog een externe antenne nodig kunnen zijn.

- De voeding van de raspberry pi zal meteen binnen de frequentiemeter verzorgt worden, je hebt dan geen aparte voeding meer nodig. Dit scheelt weer in de hardware kosten (ca 7-9 euro), en maakt de meter makkelijker te plaatsen. Via de hierboven al genoemde chinees heb ik een 110-230VAC/5VDC voeding gevonden die de voeding van de raspberry pi op zicht neemt (kosten nog geen euro/st incl. verzending).
voeding.jpg
De voeding tbv de Raspberry Pi
voeding.jpg (97.86 KiB) 805 keer bekeken

- Vanwege de bovengenoemde punten zal de frequentiemeter wellicht ondergebracht worden in een netstekkerbehuizing die direct in het stopcontact kan worden gestoken of een simpele vierkantje doos met snoer en stekker. De meting moet ivm de GPS ontvangst wel ergens nabij een raam geplaatst worden. (let op HR++ bevat vaak een metaalfolie die het GPS signaal verstoort, hetzelfde geldt voor moderne steenwol isolatie met een vochtscherm (aluminium coating). Ik kan me voorstellen dat een doosje met snoer en stekker eenvoudiger te plaatsen is.
behuizing-125-x-80-x-35-abs.jpg
Behuizing zonder aangebouwde stekker
behuizing-125-x-80-x-35-abs.jpg (8.99 KiB) 805 keer bekeken
stekkerbehuizing-126-x-75-x-53-kunststof.jpg
Behuizing met aangebouwde stekker
stekkerbehuizing-126-x-75-x-53-kunststof.jpg (26.9 KiB) 805 keer bekeken
Deze manier van plaatsen van de meting maakt het mogelijk om als volledige leek op elektronica of raspberry pi gebied toch een meting te plaatsen (enkelen hebben hier een vraag over gesteld). Je hoeft via een webinterface alleen je meting te configureren voor jouw wifi-netwerk en te registreren op de server (een goede handleiding wordt uiteraard mee geleverd)

- Ik overweeg om bovenstaande redenen de meting op niet meer als bouwpakket te leveren maar alleen als complete plug-and-play unit. Dit om de kwaliteit en veiligheid te waarborgen, zijn er mensen die graag wel zelf met de soldeerbout aan de slag gaan? Geen dat dan even aan.

- Als de Raspberry Pi Zero-W geschikt blijkt zal het energie verbruik van de meting flink dalen. De verliezen in de meting zijn nu als volgt:
+ Trafo: 0,5W
+ Voeding: 1W
+ Raspberry Pi 3B: 2,4W
Totaal: 3,9 Watt (kosten per jaar 6,80 euro aan energie)

+ Trafo: 0,5W
+ Voeding: 1W
+ Raspberry Pi Zero: 0,5W
Totaal: 2 Watt (kosten per jaar 3,50 euro aan energie)

Het totale blokschema ziet er dan als volgt uit:
Blokschema.JPG
Blokschema van de netfrequentiemeter
Blokschema.JPG (33.06 KiB) 805 keer bekeken
EXIF-Data show/hide
Original image recording time:
2018:01:26 09:45:17
Image taken on:
26 jan 2018 08:45

Ook aan de software en communicatie kant heb ik wat andere keuzen gemaakt:
- Op de meetdata is op dit moment af en toe een hele korte piek te zien, deze worden veroorzaakt door een storing in de sinus waardoor de meting in plaats van een puls er twee meet. Dit resulteert met het huidige algorithme in een te hoge frequentie. Dit moet nog gecorrigeerd worden, het PPS-sgnaal van de GPS-module gaat hierbij helpen.
Piekje.jpg
Een piek op de meting
Piekje.jpg (34.52 KiB) 805 keer bekeken

- De communicatie van de metingen naar de server loopt nu via een bedrade netwerk aansluiting, met de definitieve meting zal dit via wifi gaan. Dat maakt de plaatsing weer eenvoudiger.

- De software op de Raspberry Pi is nu geschreven in Python maar wordt in de productie omgeving C/C++, Dit ivm de snelheid van de meting en de processor belasting.

- De raspberry pi in de meting zal voorzien worden van een sd-kaartje met daarop van op afstand opwaardeerbare software, zodat we later ook functionaliteit op afstand kunnen toevoegen. Dit zal volledig transparant gaan, je hoeft als gebruiker niets te doen.

- De server zal in de gaten houden of jouw meting nog functioneert en zal je indien gewenst een melding geven (via mail) als er gedurende langere tijd geen data is ontvangen.

- De communicatie tussen meting en server loopt nu via http op TCPIP-protocol het zou kunnen dat dit het UDP protocol gaat worden. Dit UDP-protocol is simpeler, sneller en belast de server en de raspberry pi minder. Ik moet nog even kijken of dit protocol standaard goed door de router komt.
KML-generator generator

Gebruikersavatar
Dave
50 kV
Berichten: 69
Lid geworden op: 11 sep 2015 17:56
Favoriete mastsoort: Maasstreekdonau en RWE Den
Locatie: Nederweert

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door Dave » 26 jan 2018 11:40

Ziet er goed uit tot nu toe.

BaDu
Globale moderator
Berichten: 1683
Lid geworden op: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Locatie: Kattenberg

Re: Hoogspanningsnet Hardware: De HSNetMeter

Bericht door BaDu » 26 jan 2018 18:34

Dave schreef:
26 jan 2018 11:40
Ziet er goed uit tot nu toe.
Thanks ik doe mijn best, tussen werken, verbouwen en hobbies door. :D
KML-generator generator

Plaats reactie