Smart Metering - Prüfung und Zertifizierung im VDE Institut

Aufgabenspektrum der Prüfstelle:

• Eichungen
• Befundprüfungen
• Sonderprüfungen
• Verlängerung der Eichgültigkeitsdauer (Stichprobenverfahren)
• Annahmeprüfungen 

Prüfeinrichtungen:

• Zähler-Prüfeinrichtung mit Trennstromwandlern
• Isolationsprüfeinrichtungen
• Einrichtung zur Prüfung von Einflüssen elektromagnetischer Störgrößen
• Klimaprüfkammern

Gezielte Weiterentwicklung
Die Testergebnisse aus dem Konformitätstest ermöglichen den Zählerherstellern die gezielte Weiterentwicklung ihrer Produkte und können Messstellenbetreibern und Energielieferanten wertvolle Erkenntnisse für ihre Geschäftsprozesse liefern.

Für die technische Umsetzung wurde im VDE Forum Netztechnik und Netzbetrieb (FNN) das modulare EDL-Konzept erstellt. EDL steht für Energie-Dienst-Leistung und stellt den Energieversorgern eine Plattform bereit, mit der es möglich ist, die Anforderungen des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) kostenbewusst umzusetzen.

Sichergestellte Interoperabilität
Durch Nutzung der EDL-Spezifikationen beim Design eines Elektrizitätszählers kann der Hersteller sicherstellen, dass sein Produkt in der Infrastruktur des Energieversorgers betrieben werden kann (Interoperabilität).

Um den Nachweis der korrekten Umsetzung in das Design zu erbringen, bietet das VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut Konformitätstests für das EDL-System an. Weitere Systemprüfungen (u.a. MUC) sind in Vorbereitung.

Geprüfte Informationssicherheit
Die von der Experten-Gruppe (MeKo) im FNN erstellten Testfälle für die Konformitätstests werden vom VDE Institut in TTCN-3 umgesetzt und stellen die Basis für die Prüfung der Informationssicherheit von EDL-Zählern dar. Der Testaufbau besteht aus einem EDL-fähigen Zähler, dessen Informations- und Messstellenbetreiber-Schnittstelle von einem PC ausgelesen und bewertet wird.

Auf Grundlage der Testfälle führt das VDE Institut Prüfungen durch und erstellt Testberichte. Bei positivem Ergebnis kann auf Wunsch ein VDE Qualitätssiegel ausgestellt werden.

Die Bewertung findet für jeden einzelnen Testfall statt und kann dank umfangreicher Protokollfunktionen umfassend analysiert werden. Diese Funktionen können darüber hinaus in der Annahmeprüfung im Wareneingang eingesetzt werden.

Folgende Prüfpunkte werden im Leitfaden gefordert und können vom VDE angeboten werden:

• Magnetische Gleichfelder höchster Stärke
• Magnetische Wechselfelder höchster Stärke
• Unterbrechung des Nullleiters
• Gleichstromanteile im Netz
• Gleichspannungsanteile im Netz
• Symmetrische Hochfrequenzströme 2 kHz - 150 kHz

Insbesondere die Prüfung der Störfestigkeit gegen symmetrische Hochfrequenzströme von 2 kHz - 150 kHz wird von vielen Netzbetreibern als Voraussetzung für einen Einsatz eines Messgerätes im Netz gefordert.

CLC/TR 50579: Wechselstrom-Elektrizitätszähler - Prüfschärfe, Störfestigkeit und Prüfverfahren für leitungsgeführte Störgrößen im Frequenzbereich von 2 kHz - 150 kHz
Dieser europäische technische Bericht gilt für fabrikneue, statische Elektrizitätszähler im Haushaltsbereich, im Gewerbe oder in der Leichtindustrie für die Genauigkeitsklassen A, B und C für die Messung von elektrischer Wechselstrom-Wirkenergie in 50-Hz-Netzen.
Da die EN 50470 keine Aussage zu dem Frequenzbereich von 2 kHz - 150 kHz macht, ist dieser technische Bericht geeignet diese Lücke zu schließen und nachzuweisen, dass der Elektrizitätszähler die wesentlichen Anforderungen der MID-Richtlinie erfüllt.

EN 61000-4-19: Prüfung der Störfestigkeit an Wechselstrom-Netzanschlüssen gegen leitungsgeführte, symmetrische Störgrößen und Störgrößen aus der Signalübertragung im Frequenzbereich von 2 kHz - 150 kHz
Die EN 61000-4-19 wird zukünftig die Basis für Prüfungen von leitungsgeführten symmetrischen Störgrößen im Frequenzbereich von 2 kHz - 150 kHz sein. Bereits heute kann im VDE Institut diese Prüfung unter Berücksichtigung von kundenspezifischen Anforderungen geprüft und bewertet werden.

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Die EMV-Prüfung von elektronischen Zählern und deren Zusatzeinrichtungen können wir Ihnen im Rahmen einer Zulassungsprüfung oder entwicklungsbegleitend anbieten. Unsere modernen und leistungsfähigen Anlagen ermöglichen hier eine besonders gute Qualität

Sie profitieren von unseren Erfahrungen im Bereich des gesetzlichen Messwesens und der EMV, um die gestiegenen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Messbeständigkeit Ihres Produktes nachzuweisen.

Mit seinem umfangreich ausgestatteten Prüflabor und der jahrzehntelangen Erfahrung im Bereich Lebensdauerprüfungen, insbesondere an elektronischen Bauteilen, bietet das VDE-Institut Herstellern und Anwendern Zuverlässigkeitsprüfungen unterschiedlichster Ausprägung an.

Vorteile:

• frühzeitige Feststellung von Schwachstellen
• Zuverlässigkeitsangaben bereits nach kurzer Zeit durch statistische Vorhersagen
• Reduzierung von Folgekosten
• Verbesserung des Qualitätsniveaus

DIN EN 62059-31-1:2009-07 (IEC 62059-31-1)
Bei dieser zeitraffenden Zuverlässigkeitsprüfung werden Stichproben über die bestimmungsgemäßen Betriebsbedingungen hinaus beansprucht. Ziel ist es, die Zeit bis zum Ausfall zu verkürzen, ohne die Produkte mit neuen Ausfallmechanismen zu belasten.

Die Abschätzung der Lebensdauer erfolgt durch Aufzeichnungen und Untersuchungen der Ausfälle während der Prüfung. Durch Feststellen der Ausfallverteilung und Berechnung von Lebensdauermodellen ist es möglich die Ausfallzeit unter bestimmungsgemäßen Bedingungen zu extrapolieren.

Das Verfahren liefert quantitative Ergebnisse mit ihren Vertrauensgrenzen und darf zum Vergleich der Lebensdauerkennwerte von Produkten herangezogen werden, die von verschiedenen Lieferanten oder aus unterschiedlichen Losen desselben Lieferanten stammen

DIN EN 62059-32-1:2012-10 (IEC 62059-32-1)
Diese Norm stellt eine Grundlage dar, um die metrologischen Eigenschaften eines Elektrizitätszählers unter erhöhten Belastungen zu bewerten. Über eine längere Dauer wird der Zähler an den oberen Grenzen von Betriebstemperatur, Spannung und Stromstärke betrieben.

Als Annahmekriterium dient die Änderung des prozentuellen Messfehlers des Prüflings am Anfang und am Ende der Prüfung. 

Gerne können wir Ihnen auch kundenspezifische Prüfungen wie Klimalagerungen bei erhöhter Umgebungstemperatur und Feuchte anbieten. Dabei profitieren Sie von unserer modernen Zählerprüfeinrichtung, die Veränderung der metrologischen Eigenschaften unter erhöhten klimatischen Bedingungen protokolliert.

Nutzen Sie unsere Erfahrungen im Bereich des gesetzlichen Messwesens um die gestiegenen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Messbeständigkeit Ihres Produktes nachzuweisen.

DIN EN 62059-41: 2007-01 (IEC 62059-41)
Diese Norm liefert Methoden für die Vorhersage der als konstant angenommenen Ausfallrate von Elektrizitätszählern, beruhend auf dem Teilebeanspruchungsverfahren.

Das Ergebnis der Vorhersage kann genutzt werden in der Entwicklungsphase zur Absicherung von Entwurfsentscheidungen, im Zusammenhang mit der Typenzulassung zur Absicherung von Entscheidungen hinsichtlich der Zertifizierungsperiode und in der Betriebsphase zum Bestimmen des notwendigen Umfangs der Instandhaltung, um die geforderte Verfügbarkeit zu erhalten.

Das VDE Testsystem besteht aus einer Software und einem Hardware-Modul für den Austausch von Nachrichten mit dem Zähler. Die Software ist modular aufgebaut und setzt auf der bewährten TTCN-3-Technologie auf. Damit ist sie flexibel einsetzbar und durch die Erweiterbarkeit auch zukunftssicher. Um die hohen Anforderungen an die LMN-Kommunikationsschnittstelle des Basiszählers sicherzustellen, wurde in Zusammenarbeit mit einem externen Partner  ein spezielles Hardware-Modul entwickelt, das Nachrichten mit einer gesicherten Zeitbasis von 10 ns austauschen kann.

Über die VDE Testsystem-Software werden die im FNN spezifizierten Testfälle automatisiert ausgeführt. Dabei übernimmt das Testsystem die Ansteuerung eines externen elektrischen Quellensystems. Die ausgetauschten Kommunikationsprotokolle werden auf Syntax und Semantik überprüft und durch die TTCN-3-Software bewertet. Durch den hohen Automatisierungsgrad kann so die Zeit für die Prüfung eines Basiszählers signifikant verringert werden. Die Protokollierung der Testergebnisse zur Fehleranalyse ist vollständig gegeben.

Entwicklungsbegleitende Prüfungen von Kommunikationsschnittstellen
Im Zeitalter des Internets der Dinge (IoT) werden die Ansprüche an die Kommunikationstechnik von Geräten immer höher. Diese Entwicklung kann man insbesondere auch im Zähl- und Messwesen beobachten. So sollen in Zukunft Energiezähler über ein Smart Meter Gateway mit Verteilnetzbetreibern und Energieversorgern kommunizieren können, um so zu einem intelligenten Stromnetz beizutragen, dem so genannten Smart Grid.

Durch die Standardisierung der verwendeten Kommunikationsprotokolle müssen Softwareimplementierungen in langer Voraussicht geplant, entwickelt und auf Zuverlässigkeit getestet werden, damit kostenintensive Fehler im späteren Betriebsfeld vermieden werden. Das Testen der jeweiligen Protokollimplementierung ist eine unverzichtbare Aufgabe, durch die die Qualität des Produktes maßgeblich profitiert, wenn es sich bei der Kommunikationsgegenstelle um eine unabhängige Instanz  handelt.

Um Hersteller in diesem Bereich entwicklungsbegleitend optimal zu unterstützen, hat das VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut seine Kompetenzen in Bezug auf das Testen von Kommunikationsprotokollen umfassend  erweitert. Dabei werden Kommunikationsprotokolle in verschiedenen Anwendungsgebieten unterstützt – beispielsweise Smart Metering, Smart Home und E-Mobility. Dort setzt das VDE Institut auf die standardisierte Technologie für Kommunikationstests: TTCN-3.

Für das Gateway müssen nach Eichrecht folgende Anforderungen erfüllt werden:

• Die Eichordnung mit Anlage 20
• Die PTB-Anforderungen 50.7
• Die PTB-Anforderungen 20.1, Abschnitt 2 „Zusatzeinrichtungen“

Für die Anforderungen nach PTB A20.1 bietet das VDE Institut als akkreditiertes Prüflaboratorium nach DIN EN ISO 17025 alle Prüfungen der Umwelt- und EMV-Anforderungen nach DIN EN 62052-11 an.

Dies sind unter anderem:

• elektrostatische Entladungen
• elektromagnetische HF-Felder
• schnelle transiente Störgrößen
• leitungsgebundene Störungen, die durch Hochfrequenzfelder induziert werden
• Stoßspannungen
• gedämpfte Schwingungen
• Funkstörung
• IP-Schutzart
• Stoß- und Vibrationsprüfungen
• Luft- und Kriechstrecken

Kombinieren Sie diese Prüfungen auch mit anderen Prüfleistungen des Instituts, z.B. elektrischer Sicherheit nach EN 50428 oder der Normenreihe EN 60669.