Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Messung und Analyse von Strom- und Spannungsoberschwingungen im 50 Hz Versorgungsnetz. Dabei wird ein geeignetes kostengünstiges Messsystem zur Erfassung von Oberschwingungen entwickelt. Das Messsystem beinhaltet ein STM32F407 Entwicklungsboard, auf dem eine Fast Fourier Transformation implementiert wird.

Die Schwierigkeit dabei liegt darin, dass die Analog/Digital Umsetzung zweier Eingänge zeitgleich erfolgen muss und die Transformation im Anschluss auf dem Prozessor ausgeführt wird. Zusätzlich erfolgt eine Datenreduktion auf Minimum-, Maximum- und Mittelwerte der transformierten Ergebnisse. Die Ergebnisse sind der Betrag der Spannungs- und Stromamplitude und der Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom jeder einzelnen Harmonischen.

Im Anschluss an die Messung werden die Daten über eine RS232 Schnittstelle an einen PC gesendet, wo sie in einem Microsoft Excel kompatiblen Format vorliegen. Die Auswertung ist bis zum 40-fachen der Grundschwingung möglich und die Dauer der Messintervalle liegt wahlweise bei zwei oder zehn Minuten.

Die Funktion des Messsystems wird mit einem Sinus- und einem Rechtecksignal, welches mit einem Funktionsgenerator erzeugt wird, verifiziert. Dabei werden der Betrag der Amplituden und die Phasenverschiebung der einzelnen Harmonischen vom Messsystem mit den Sollwerten verglichen. Ergebnis ist eine korrekte technische Funktion des Messsystems mit ausreichend hoher Genauigkeit.

This thesis deals with the measurement and analysis of current and voltage harmonics in the 50 Hz power grid. In order to acquire harmonics, a proper low cost measurement system needs to be developed. This system contains a STM32F407 developing board on which the ‘Fast Fourier Transform’ will be implemented.

The challenge thereby is to convert two inputs simultaneously from analog to digital. Directly after this conversion, the ‘Fast Fourier Transform’ needs to be carried out by the microcontroller. In addition, a reduction of the transformation output data to minimum, maximum and arithmetic average takes place. The results are the magnitude of the voltage and current amplitude, as well as the phase shift, between voltage and current of every harmonic.

After the measurement, the data is sent to the connected PC via a RS232 interface, where the generated file is compatible with Microsoft Excel. The analysis is possible up to the 40th of the first harmonic, and the measurement time can be chosen by the user itself; either two or ten minutes.

The functionality of the measurement system needs to be verified with a sine and a square wave. Thereby, the test signals are produced by a function generator. In this process the magnitude of the amplitudes and the phase shift between the voltage and the current of every harmonic from the measurement result need to be compared with the target value. The result is a properly working measurement system with a sufficient accuracy.