Frequenzrate

Frequenzrate bezeichnet in der Physik und Technik die Änderungsrate der Frequenz f eines Signals oder Systems. Formal ist sie df/dt, gemessen in Hertz pro Sekunde (Hz/s). Die Begriffsverwendung ist kontextabhängig: In der Elektrizitätsversorgung bezieht sich Frequenzrate auf die momentane Änderungsrate der Netfrequenz, in rotierenden Maschinen auf die Änderung der Rotationsfrequenz, und in der Signalerfassung auf die Änderungsrate der spektralen Merkmale eines Signals. Typische Nennfrequenzen in Netzen sind 50 Hz in Europa und 60 Hz in Nordamerika.

Im Bereich der Stromnetze spielt die Rate der Frequenzänderung, oft als ROCOF (Rate of Change of Frequency) bezeichnet, eine zentrale Rolle. ROCOF beschreibt, wie schnell die Netfrequenz f nach einer Störung vom Nominalwert abweicht, etwa nach einem plötzlichen Leistungsabfall oder einer Inselbildung. ROCOF wird typischerweise in Hz/s angegeben und liefert Hinweise auf die Trägheit des Netzes, Leistungsungleichgewichte und Dämpfung. Messmethoden verwenden häufig Synchrophasoren (PMUs) oder schnelle Frequenzsensoren, um df/dt unmittelbar nach einem Ereignis zu bestimmen. Schutz- und Regelungssysteme nutzen ROCOF, um Schutzmaßnahmen wie Unter- oder Überfrequenzschutz oder Islanding-Erkennung auszulösen.

Mathematisch ist f die Frequenz; ω = 2π f bezeichnet die Winkel- oder Kreisfrequenz. Daraus folgt dω/dt = 2π df/dt, womit die Frequenzrate auch als eine Form der Winkelbeschleunigung interpretiert werden kann, insbesondere beim Übergang zwischen Frequenz- und Drehbewegung in mechanischen Systemen. In technischen Anwendungen hängt die Frequenzrate von Trägheit, Leistungsungleichgewicht und Systemdämpfung ab; höhere Trägheit verlangsamt ROCOF, geringere Trägheit führt zu steileren Frequenzverläufen.