Neue intelligente Stromzähler brauchen neue Relais

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Neue Standards seit September 2015

Relais für intelligente Messstellen haben seit September 2015 dem neuen Standard IEC 62052-31:2015(E) zu entsprechen. Er spezifiziert die Produktsicherheitsanforderungen für elektrische Energiemess- und Energiesteuerungsgeräte und ersetzt die IEC 62055-31. Dieser neue Standard betrifft gerade eingeführte Geräte zur Messung und Kontrolle elektrischer Ströme in 50- oder 60-Hz-Netzwerken mit Spannungen bis 600 V, in denen alle Funktionselemente einschließlich zusätzlicher Module enthalten sind oder eine geschlossene Einheit bilden.

Er bezieht auch Messgeräte mit Schaltern zur Stromversorgung und Laststeuerung mit ein, aber nur diejenigen, die elektromechanisch betätigt und über zusätzliche Ein- und Ausgangsschaltkreise angesteuert werden.

Fast alle Hersteller von Smart Metern verlangen für bistabile Relais heute eine Übereinstimmung mit der Utilization Category 3 (UC3), früher reichten UC1 bzw. UC2 aus. Die Anforderungen von UC3 schreiben vor, dass das Relais eine verbesserte Festigkeit gegenüber Kurzschluss- und Überströmen aufweisen muss.

Relaishersteller erweitern deswegen das Portfolio an bistabilen Relais, um eine neue Generation von Smart Metern zu bedienen, bauen sie noch flacher und offerieren Lösungen für potentiell hohe Eingangsströme. Entwicklungsarbeit wurde in die Verbesserung des Wirkungsgrads investiert. Schlüsselkriterien wie Schaltkapazität, Schaltlebensdauer, Spulentyp, Potenzialtrennung der Lastseite und die Konstruktion können sich erheblich auf die Gesamteffizienz auswirken.

Ein Element, das Smart Meter-Designs vereinfachen kann, ist der Einsatz von Doppelkontakten, die Überströmen besser standhalten und so die Sicherheit erhöhen. Doppelkontakte reduzieren überdies Leistungsverluste und wirken einem Temperaturanstieg im Bauelement entgegen.

Eine veränderte Spulenanordnung kann zu weniger Kontaktverschweißen führen, die Festigkeit gegen Überströme und die elektrische Lebensdauer erhöhen. Konstruktionsmerkmale wie diese sorgen nicht nur für einen echten Überstromschutz gemäß UC3, sondern auch für weniger Energieverbrauch des Smart Meters.

Manipulationssicherheit bei Smart Metern

Setzten Smart-Meter-Hersteller in der Vergangenheit noch auf Schalthebel, die ein Öffnen des Gehäuses detektierten, führten immer raffiniertere Betrugsverfahren zu einem Umdenken beim Manipulationsschutz. Relais für Smart Meter sind heute oft geschirmt, um die Auswirkungen eines externen Magnetfelds zu vermeiden (Bild 1). In Zukunft dürften im Relais integrierte Sicherheitsfunktionen gang und gäbe werden, die noch mehr Schutz vor unbefugten Eingriffen bieten.

Smart Meter als Chance

Ein rein elektronisches Halbleiter-Messgerät ist noch weit entfernt. Bistabile Leistungsrelais werden bis auf weiteres eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Smart Metern spielen. Relais-Hersteller begegnen den diversen Herausforderungen in diesem Bereich mit immer effizienteren Konstruktionen, die einerseits die strengen internationalen Standards vollständig erfüllen, andererseits den Smart-Meter-Herstellern aber auch dabei helfen, Betrugs- und Manipulationsversuchen entgegenzuwirken.