Teilentladungsmesssystem auf der Grundlage von Software Defined Radio (SDR) mit Redpitaya und GnuRadio

Abstract:
Die Teilentladungsmessung (TE) ist ein wichtiges, genormtes und seit langer Zeit etabliertes Verfahren zur Bestimmung des Zustandes von Isolationssystemen. Die Messung erfolgt heute überwiegend mit speziellen Messystemen. Wechsel- und Gleichspannungsbelastung des Isolationssystems fordern von den Messsystemen unterschiedliche Möglichkeiten der zeitlichen Zuordnung der gemessenen TE-Impulse. Neuere Ansätze in der TE-Norm IEC 60270 schlagen erhöhte Bandbreiten für die Bestimmung der TE-Parameter vor. Der Entwurf von Software Defined Radio (SDR) Systemen und deren prototypische Realisierung lassen sich heute mit dem Programm GnuRadio umsetzen. Gleichfalls tauchen in den letzten Jahren vermehrt preiswerte FPGA-basierte Boards auf, die mit Frequenzbereichen von wenigen Kilohertz bis weit in den Gigahertzbereich Signale mehrkanalig empfangen, als auch erzeugen können. Als Beispiel für diese preiswerte Hardware sei hier der Redpitaya genannt, der im Frequenzbereich bis 62 MHz den frei wählbaren parallelen Empfang großer Frequenzbereiche ermöglicht. Das Verfahren eignet sich auch für die Verwendung von einfachen DVB-T-USB-Sticks bis in den Gigahertzbereich. In diesem Beitrag wird über die Realiserung und die ersten Messungen eines einfachen TE-Messgerätes mit einem SDR-System auf der Basis eines Redpitaya und eines DVB-T-USB-Stick berichtet. TE-Messungen bei Wechselspannungsbelastung einfacher Isolationssysteme zeigt die Extraktion relevanter TE-Parameter mit diesem System und einen Vergleich mit einem verbreitet eingesetzten digitalen Messsystem.