Intelligenter Einphasen-Zähler der nächsten Generation mit RS-485-Edge-Integration

Der Energietechnologie-Pionier Elintrix hat heute sein neuestes Produkt vorgestellt Einphasen-Stromzähler mit FührungsschieneEs handelt sich um ein 4-poliges DIN-Schienengerät mit festverdrahteter RS-485-Kommunikationsschnittstelle, die direkt in den Zählerkern integriert ist. Die Markteinführung, die zeitgleich mit der ASEAN Smart Grid Week erfolgte, positioniert den Kompaktzähler als fehlendes Bindeglied zwischen herkömmlichen Verteilerkästen und den Gebäudeautomationssystemen von morgen.

Anders als herkömmliche Zähler, bei denen ein Kommunikationsmodul auf ein vorhandenes Gehäuse aufgeschraubt wird, hat Elintrix den RS-485-Transceiver in denselben ASIC integriert, der auch die Messtechnik übernimmt. „Wir haben die Steckplatine eliminiert, die Bauteilanzahl um 18 % reduziert und die Baugröße auf nur zwei Standard-Leistungsschalterbreiten verkleinert“, erklärte Produktchefin Mei-Ling Tan und demonstrierte, wie der Zähler ohne zusätzliche Halterungen auf einer 35-mm-DIN-Schiene befestigt wird. Das Ergebnis ist ein Gerät der Klasse 0,5 S, das Wirk- und Blindenergie gemäß IEC 62053-21 misst und gleichzeitig Echtzeitdaten mit bis zu 115.200 Baud über Modbus-RTU überträgt.

Die Integration löst ein Problem, das Systemintegratoren nur allzu gut kennen: die Überbelegung von Schaltschränken. „Bei der Sanierung eines Wohnblocks aus den 1990er-Jahren zählt jeder Millimeter“, bemerkte Jorge Alvarez, technischer Leiter des in Manila ansässigen Auftragnehmers VoltEdge Solutions. „Mit vier Polen – Zuleitung, Neutralleiterzuleitung, Ableitung und Neutralleiterableitung – können wir einen analogen kWh-Zähler ersetzen, Kommunikationsschnittstellen hinzufügen und trotzdem noch Platz für Fehlerstromschutzschalter lassen.“

Die Genauigkeit wurde nicht zugunsten der Größe beeinträchtigt. Werkseitig kalibrierte Daten, die in einem manipulationssicheren EEPROM gespeichert sind, gewährleisten eine Fehlertoleranz von ±0,5 % im Bereich von 0,05 lb bis Imax. Dies wurde vom TÜV SÜD bei 55 °C Umgebungstemperatur bestätigt. Ein integrierter 32-Bit-ARM-Cortex-M0-Prozessor übernimmt die Bedarfsberechnung, die Protokollierung des Lastprofils und die Ereigniskennzeichnung, beispielsweise bei Spannungseinbrüchen oder Versuchen, die Abdeckung zu entfernen. Bis zu 60 Tage an Daten im 15-Minuten-Intervall werden lokal zwischengespeichert, sodass Datenverluste bei kurzzeitigen Kommunikationsausfällen ausgeschlossen sind.

Die Sicherheitsmaßnahmen beginnen bereits auf Hardwareebene. Ein optoisolierter RS-485-Anschluss widersteht Spannungsspitzen bis 4 kV und Gleichtaktstörungen und erfüllt damit die Norm IEC 61000-4-5. Alle Modbus-Register sind schreibgeschützt, mit Ausnahme eines passwortgeschützten Kalibrierungssektors. Dadurch wird verhindert, dass unbefugte Befehle Impulskonstanten oder Stromwandlerübersetzungen verändern. Firmware-Updates werden mit ECDSA-256 signiert und über denselben Zweidrahtbus übertragen, wodurch Vor-Ort-Besuche entfallen.

Erste Anwender berichten bereits von messbaren Verbesserungen. In einem Pilotprojekt mit 1.200 öffentlichen Wohneinheiten in Singapur verzeichnete die Land Transport Authority (LTA) eine Reduzierung des Stromverbrauchs der Flurbeleuchtung um 12 Prozent, nachdem die Zähler in eine DALI-Lichtsteuerung integriert wurden. Die RS-485-Schnittstelle ermöglichte dynamisches Dimmen basierend auf Echtzeit-Lastdaten – eine Aufgabe, die mit Impulszählern zuvor nicht möglich war. „Die Investition hat sich in weniger als 14 Monaten amortisiert“, so Tan.

Energieversorger sehen Potenzial für die Umsatzgenerierung. Die thailändische Provinz-Strombehörde (PEA) hat den Zähler in die engere Auswahl genommen für Prepaid-ZählerPEA kann die AMI-Abdeckung in Gebieten mit unzuverlässiger PLC-Backhaul-Verbindung erweitern, indem der RS-485-Port mit einem kostengünstigen LoRaWAN-Gateway verbunden wird. So kann PEA die Abdeckung auf Bergdörfer an der Grenze ausdehnen, ohne Glasfaserkabel verlegen zu müssen. Die Zertifizierung nach dem PEA-Standard TS-3012-2565 wird bis zum vierten Quartal 2025 erwartet.

Im industriellen Bereich vereinfacht die 4-polige Konfiguration die Unterzähler für Solaranlagen auf Dächern. Eine einzelne RS-485-Kette kann bis zu 127 Zähler aufnehmen, die jeweils sekündlich die Netto-Ein- und -Ausfuhrwerte melden. In Verbindung mit dem Cloud-Gateway von Elintrix erhalten Anlagenbetreiber detaillierte Ertragsanalysen für jedes einzelne Modul sowie sofortige Warnmeldungen bei Wechselrichterfehlern oder Erdschlüssen.

Die Preise beginnen bei 18,90 US-Dollar für 1.000 OEM-Trays und sind damit günstiger als die meisten modularen Systeme. Intelligenter Zählers um 25 %. Die Auslieferung in größeren Mengen beginnt im September über die Distributoren RS Components und Future Electronics. Optional sind NFC-Konfigurations-Tags und DIN-Schienen-Energiegewinnungsdisplays als Zubehör erhältlich.

Mit der Dezentralisierung der Stromnetze und der zunehmenden Verbreitung von Prosumern entwickelt sich der einfache kWh-Zähler von einem passiven Zähler zu einem aktiven Netzsensor. Der einphasige Stromzähler von Elintrix mit seiner nativen RS-485-Schnittstelle zeigt, dass diese Entwicklung keine größeren Geräte mehr erfordert – sondern lediglich intelligentere Chips.