Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Аттестация цифровых АСКУЭ: какой ей быть?
Гуртовцев А.Л., к.т.н., ведущий научный сотрудник РУП "БЕЛТЭИ”
В статье Измерительные системы: где заканчивается измерение?» было показано, что измерение в современных измерительных системах (ИС) заканчивается там и тогда, где и когда появляется цифровой результат измерений. При этом ИС может быть метрологически разделена на две части: измерительную, содержащую цифровые измерительные каналы (ЦИК), и неизмерительную часть с техническими средствами неизмерительного назначения, осуществляющими различные цифровые преобразования. Первая часть ИС должна подвергаться метрологической аттестации, а вторая часть – цифровой аттестации и проверке. Данный подход распространяется ниже на цифровые АСКУЭ.
Цифровые измерительные каналы и АСКУЭ
Примечание. Используемые в настоящей статье новые термины, определения и пояснения к ним приведены ниже в Приложении
Предлагается принципиально новый подход к организации и порядку аттестации цифровых автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), содержащих измерительные компоненты, объединенные в цифровые измерительные каналы (ЦИК), и неизмерительные компоненты вне этих каналов - технические средства (ТС) неизмерительного назначения, использующиеся для чтения цифровых результатов измерений с выходов ЦИК и их дальнейших цифровых преобразований (передачи, хранения, накопления, обработки, отображения, документирования, а также для других операций над цифровыми измерительными и неизмерительными данными). Вся совокупность ЦИК в цифровой АСКУЭ образует ее измерительную часть, а вся совокупность ТС неизмерительного назначения – неизмерительную часть.
Типовые структуры ЦИК и цифровой АСКУЭ приведены на рис.1 и 2. Основными измерительными компонентами ЦИК являются измерительные трансформаторы тока (ТТ), измерительные трансформаторы напряжения (ТН) и электронные счетчики с хранимой цифровой базой данных (ЦБД), в которой накапливаются цифровые результаты измерений и внешний доступ к которой осуществляется по цифровым интерфейсам (ЦИ). Измерительные компоненты объединяются в ЦИК посредством линий связи (ЛС) и соединений. ЦИК в зависимости от состава подразделяются на три вида: ЦИК1 – непосредственное включение электронного счетчика по току и напряжению, ЦИК2 – непосредственное включение электронного счетчика по напряжению и трансформаторное включение по току, ЦИК3 – трансформаторное включение электронного счетчика по току и напряжению.
Все измерительные компоненты ЦИК являются средствами измерений (СИ), должны утверждаться как типы СИ, вноситься в Государственный реестр средств измерений (далее - Госреестр) и при использовании в составе ЦИК цифровых АСКУЭ на объектах расчетного учета электроэнергии должны иметь клеймо поверителя или действующие свидетельства о поверке. ЦИК цифровых АСКУЭ должны подвергаться метрологической аттестации при вводе систем в эксплуатацию, а их измерительные компоненты – периодической поверке в соответствии с установленными для них межповерочными интервалами (МПИ).
Основными неизмерительными компонентами цифровых АСКУЭ являются каналы связи (КС), цифровые устройства сбора и передачи данных (УСПД) и компьютеры с программным обеспечением (ПО) АСКУЭ. Эти ТС не производят измерений (осуществляют только цифровые преобразования над цифровыми данными, включая цифровые результаты измерений), не являются СИ, не подлежат утверждению в качестве типов СИ, не должны вноситься в Госреестр и подвергаться метрологической аттестации. ТС неизмерительного назначения и цифровые АСКУЭ в целом должны подвергаться цифровой аттестации при вводе систем в эксплуатацию. Цифровые АСКУЭ в общем случае содержат несколько ЦИК и ТС неизмерительного назначения. В простейшем случае в состав цифровой АСКУЭ входит один ЦИК. Простейшим случаем ЦИК является ЦИК1, т.е. канал, содержащий один электронный счетчик.
Условия и задачи аттестации цифровых АСКУЭ
Аттестация цифровых АСКУЭ должна сводиться к метрологической аттестации их ЦИК и цифровой аттестации неизмерительных компонентов АСКУЭ. При отсутствии неизмерительных компонентов в составе цифровых АСКУЭ аттестация АСКУЭ совпадает с метрологической аттестацией их ЦИК. Метрологическая аттестация ЦИК цифровых АСКУЭ должна сводиться к метрологической экспертизе и поверке СИ, входящих в состав ЦИК. Цифровая аттестация неизмерительных компонентов цифровых АСКУЭ сводится к их цифровой экспертизе и цифровой проверке.
Так как все измерительные компоненты, входящие в состав ЦИК (ТТ, ТН, электронные счетчики), должны иметь утвержденный тип СИ и соответствующее свидетельство о поверке, то основными методами определения метрологических характеристик ЦИК являются расчетный и расчетно-экспериментальный методы (необходимость использования при этом каких-либо эталонных средств измерений отсутствует). В том случае, если в составе ЦИК имеются не поверенные СИ, то, прежде чем проводить метрологическую аттестацию ЦИК, данные СИ должны быть поверены в соответствии с программами и методиками поверки на эти СИ. Таким образом, метрологическая аттестация ЦИК конкретных цифровых АСКУЭ сводится к их метрологической экспертизе.
Основными задачами аттестации цифровых АСКУЭ являются:
- определение метрологических характеристик ЦИК цифровых АСКУЭ по метрологическим характеристикам их измерительных компонентов (с учетом влияющих факторов) и физическим характеристикам ЛС, соединяющим эти компоненты;
- определение точностных характеристик неизмерительных компонентов цифровых АСКУЭ по эксплуатационной документации (ЭД) на эти компоненты;
- установление соответствия метрологических и точностных характеристик соответствующих компонентов АСКУЭ требованиям нормативной (НД) или технической документации (ТД) - техническому заданию, техническим условиям, техническому проекту - или нормам точности измерений, установленных в соответствующих технических нормативных правовых актах (ТНПА);
- установление номенклатуры точностных характеристик неизмерительных компонентов цифровых АСКУЭ, подлежащих цифровой проверке, и проведение такой проверки;
- установление степени влияния точностных характеристик неизмерительных компонентов цифровых АСКУЭ на цифровые результаты измерений.
Цифровые АСКУЭ различного назначения имеют типовую структуру, содержащую ЦИК того или иного вида и ТС неизмерительного назначения. Различия между этими цифровыми АСКУЭ носят не качественный, а количественный характер. Поэтому аттестация цифровых АСКУЭ различного назначения может проводиться по одной и той же программе и методике аттестации.
Принципы аттестации цифровых АСКУЭ
Методика метрологической аттестации ЦИК цифровых АСКУЭ основывается на следующих положениях:
- метрологическая аттестация ЦИК проводится по метрологическим характеристикам поверенных СИ, входящих в ЦИК, и по физическим характеристикам ЛС, соединяющих эти СИ (данные сведения должны содержаться в соответствующей НД и ТД);
- в качестве метрологических характеристик СИ, входящих в состав ЦИК, используются показатели их класса точности и, в частности, нормируемые предельные относительные погрешности СИ в рабочих условиях эксплуатации с учетом действия влияющих факторов;
- в качестве физических характеристик ЛС используются их активные сопротивления, потери активной мощности или падения напряжения в ЛС в рабочих условиях эксплуатации;
- определение метрологических характеристик ЦИК проводится расчетным путем в предположении о случайном и независимом характере составляющих погрешностей (используется квадратическое суммирование погрешностей);
- анализ формата и значности цифровых результатов измерений на выходе ЦИК проводится с учетом предельных погрешностей СИ, входящих в состав ЦИК, в предположении об использовании в представлении приближенных чисел результатов измерений несимметричного метода их округления (метода отбрасывания» незначащих цифр).
Методика цифровой аттестации ТС неизмерительного назначения цифровых АСКУЭ основывается на следующих положениях:
- для каждого ТС неизмерительного назначения выделяются точностные характеристики, т.е. характеристики, которые могут влиять на точность цифровых преобразований цифровых результатов измерений, поступающих на ТС с выходов ЦИК;
- выделенные точностные характеристики оцениваются на соответствие требованиям, установленным в НД, ТД, ЭД;
- в процессе цифровой проверки проводится считывание результатов цифровых измерений с выхода ЦИК (электронных счетчиков) по цифровым интерфейсам и/или с их цифровых табло, считывание результатов преобразований цифровых измерений с ТС неизмерительного назначения и сопоставление результатов указанных считываний с вычислением относительной погрешности цифровых преобразований (в предположении, что истинный результат измерений совпадает с цифровым результатом на выходе ЦИК).
Рассмотрение технической документации
Для аттестации цифровой АСКУЭ должна быть представлена следующая ТД:
- технические условия энергоснабжающей организации на создание цифровой АСКУЭ;
- утвержденные в установленном порядке проект цифровой АСКУЭ с заданием на проектирование;
- действующие свидетельства о поверке на СИ, входящие в состав каждого ЦИК цифровой АСКУЭ;
- эксплуатационная документация на СИ и ТС неизмерительного назначения (руководство по эксплуатации, руководство оператора, паспорт, формуляр и т.п.);
- утвержденный в установленном порядке акт о завершении монтажных и пусконаладочных работ при вводе цифровой АСКУЭ в опытную эксплуатацию;
- утвержденный в установленном порядке протокол о проведении электрических измерений по каждому ЦИК (включая измерения физических характеристик ЛС и векторные диаграммы для трехфазных электронных счетчиков, установление коэффициента мощности и диапазонов изменения электрической нагрузки в рабочих условиях и обоснование выбора номиналов ТТ);
- утвержденный в установленном порядке протокол об исследовании действующих в местах установки СИ влияющих факторов и их величинах;
- утвержденный в установленном порядке протокол об опытной эксплуатации цифровой АСКУЭ (с указанием выявленных в процессе эксплуатации замечаний);
- технические условия на УСПД (в случае их использования в цифровой АСКУЭ);
- имеющиеся сертификаты на ТС неизмерительного назначения.
При рассмотрении представленной документации проводится ее метрологическая и цифровая экспертиза, включая:
- проверку наличия в проектной и эксплуатационной документации разделов, регламентирующих назначение, технические данные, метрологические (для СИ) и точностные (для ТС неизмерительного назначения) данные, состав и устройство, алгоритмы, форматы и представления данных, методы их округления, подготовку и порядок работы, методики поверки и калибровки (для СИ) и цифровой проверки (для ТС неизмерительного назначения);
- оценку полноты и правильности формулировок и назначения СИ и ТС неизмерительного назначения, включая четкость определения измеряемой аналоговой величины и цифровых преобразований цифровых результатов измерений, полноту указания функций и алгоритмов, выполняемых СИ и ТС неизмерительного назначения, диапазоны измерений и цифровых преобразований, включая форматы и разрядность представления цифровых результатов измерений и их дальнейших преобразований;
- оценку полноты и правильности выражения метрологических характеристик СИ и точностных характеристик ТС неизмерительного назначения, включая однозначность выражения характеристик, исключающую возможность различного их толкования, наличие предельных значений, полноту комплекса регламентированных характеристик, целесообразность выбранной формы регламентации и т.п.;
- проверку правильности определения нормальных и рабочих (с учетом влияющих факторов) условий применения СИ.
Экспериментальные исследования по ЦИК
Установление количества и видов ЦИК, типов СИ. Приводят перечень всех действующих на момент аттестации ЦИК (с ненулевой электрической нагрузкой) с указанием их вида (ЦИК1, ЦИК2, ЦИК3). Приводят перечень отключенных ЦИК (с нулевой электрической нагрузкой) с указанием их вида. Указывают максимальное количество ЦИК, которое может быть в перспективе задействовано в данной цифровой АСКУЭ. По каждому ЦИК приводят его состав с указанием типа (класса точности) и серийного номера СИ (ТТ, ТН, электронного счетчика), даты последней поверки, МПИ, даты очередной поверки.
Установление характеристик ЛС в ЦИК (для ЦИК1, ЦИК2). По каждому ЦИК (вида ЦИК2 и/или ЦИК3) указывают длину, тип (материал) и сечение провода ЛС, соединяющих клеммы вторичной обмотки ТН с клеммами цепей напряжения электронного счетчика и клеммы вторичной обмотки ТТ с клеммами цепей тока электронного счетчика. Для токовых цепей указывают сопротивление ЛС или потери активной мощности в ЛС при номинальном токе, а для цепей напряжения указывают падение напряжения в ЛС (в том числе, в процентном отношении относительного номинального напряжения).
Установление условий определения погрешностей СИ. По каждому ЦИК указывается рабочий диапазон изменения первичной нагрузки в абсолютных величинах (А) и в процентах от номинального первичного тока (%I1ном). По каждому ЦИК приводится действующая номенклатура влияющих факторов (согласно ТНПА на соответствующие СИ) и диапазоны их значений (обязательно должен быть указан диапазон изменения температуры в течение года в местах установки СИ).
Установление метрологических характеристик СИ. По каждому ЦИК определяются предельные относительные погрешности СИ в рабочих условиях эксплуатации при действующих влияющих факторах (согласно ТНПА на соответствующие СИ). Для ТТ определяются предельные относительные токовая и угловая погрешности, допустимые максимальные и фактические значения вторичной нагрузки (в Ом или В∙А). Для ТН определяются предельные относительные напряжения и угловая погрешности. Для электронных счетчиков определяются предельные относительные основные и дополнительные погрешности, а также гарантированная изготовителем точность суточного хода часов в нормальных или рабочих условиях. Дополнительно указываются способы внешней синхронизации часов электронных счетчиков (встроенный приемник сигналов точного времени, внешний вход синхронизации, синхронизация по командам, подаваемым на цифровой интерфейс и т.д.) и установки времени.
Представление цифровых результатов измерений ЦИК. Цифровые результаты измерений на выходе ЦИК формируются в электронном счетчике: накапливаются в его ЦБД, отображаются на его цифровом табло и передаются в соответствующем протоколе через его ЦИ на ТС неизмерительного назначения. Эти результаты представляются, как правило, в одном из двух форматах: в формате с фиксированной запятой (содержит фиксированное количество разрядов, в которых запятая разделяет целую и дробную части числа) или формате с плавающей запятой (содержит нормализованную мантиссу и порядок: мантисса определяет значность числа, а порядок его масштаб). На основании ЭД на электронный счетчик (или другой ТД) необходимо определить формат, разрядность и точность представления (округления) цифровых результатов измерений в электронном счетчике в его ЦБД, в протоколе ЦИ и на его цифровом табло и сравнить их с нижеприведенными требованиями.
Цифровой результат измерений на выходе каждого электронного счетчика должен иметь m десятичных значащих цифр. Значение m определяется из выражения:
m ≥ 1- lg δос ,
где δос – предельная основная относительная погрешность электронного счетчика. Данная формула получена при условиях, что предел погрешности приближенного числа (результата измерений) не должен превышать единицы его младшего разряда и для представления этого числа используется несимметричное округление с отбрасыванием незначащих цифр. Например, если δос=1% (для счетчика класса точности 1), то количество десятичных значащих цифр должно быть m≥3. В общем случае, при использовании в ЦИК электронных счетчиков классов точности 0,2S или 0,5S, должно быть m ≥ 4. Для электронных счетчиков с отображением данных учета по электроэнергии на своих встроенных табло в виде чисел с плавающей запятой в принятой системе единиц измерения нормализованная мантисса на табло должна содержать четыре десятичных значащих цифры (m=4).
Проверка функциональных возможностей СИ. Проводится выборочно проверка функциональных возможностей отдельных электронных счетчиков, входящих в состав ЦИК (не менее чем по одному представителю для каждого типа счетчика). В процессе проверки определяется их работоспособность и выполнение следующих функций: отображение на цифровом табло значений электроэнергии (мощности) по тарифам и по различным расчетным и контрольным периодам времени, отображение текущего времени и даты, отображение архивных значений цифровых результатов измерений, зафиксированных в ЦБД, отображение журнала событий, отображение нормативно-справочных данных (границ временных зон, коэффициентов трансформации по току и напряжению, перечня выходных и праздничных дней и т.п.). В процессе проверки определяется формат и разрядность цифровых результатов измерений, выдаваемых на цифровое табло электронного счетчика. Проверяется визуально соответствие текущего времени (с допустимой погрешностью 1-2 с) и даты электронного счетчика по заранее синхронизированным электронным цифровым часам представителя аттестационной комиссии.
Обработка результатов. Результаты, полученные в процессе выполнения вышеприведенных пунктов фиксируются для каждого ЦИК в паспорте-протоколе.
Главными метрологическими характеристиками измерительных компонентов ЦИК (ТТ, ТН, электронных счетчиков) являются симметричные пределы допускаемых основной ±δок и дополнительных ±δдк относительных погрешностей каждого компонента, выраженные в процентах. Реальные основные δ*ок и дополнительные δ*дк погрешности каждого конкретного измерительного компонента находятся в пределах -δок<δ*ок<+δок и - δдк<δ*дк<+ δдк с вероятностью, равной единице. В предположении, что основная и дополнительные погрешности каждого экземпляра одного и того же типа измерительного компонента и их пределы носят случайный характер (имеют различные значения и знаки) объединение этих погрешностей в одну интегральную инструментальную погрешность СИ – предел погрешности измерительного компонента δк - должно производиться в общем случае путем квадратического суммирования соответствующих пределов указанных погрешностей.
Экспериментальные исследования по ТС
Установление количества и видов ТС. Приводят перечень всех цифровых ТС неизмерительного назначения в составе цифровой АСКУЭ на ее среднем и верхнем уровнях и их виды (подвиды). ТС подразделяют по видам преобладающих в них цифровых операций на вычислительные (компьютер, контроллер, УСПД), хранения (память), отображения (табло, дисплей, монитор), документирования (принтер), передачи (ЛС и КС) и их комбинации. В частности, к ТС относят УСПД, компьютеры с ПО АСКУЭ, КС от электронных счетчиков к УСПД и от УСПД к компьютерам и другие ТС. Среди УСПД выделяют устройства двух подвидов: УСПД1, которые осуществляют операции копирования цифровых результатов измерений из ЦБД электронных счетчиков в собственные ЦБД без групповой обработки этих данных и изменений их числовых значений, и УСПД2, которые дополнительно выполняют операции групповой обработки цифровых результатов измерений от отдельных ЦИК или другие цифровые преобразования, изменяющие цифровые значения результатов измерений (например, умножают результаты измерений на коэффициенты). Для расширяемых в перспективе цифровых АСКУЭ указывают дополнительно максимальное количество УСПД, которое может быть задействовано в цифровой АСКУЭ, а также распределение между ними общего максимального количества ЦИК.
Установление видов и объемов цифровых преобразований ТС. По каждому ТС устанавливают виды цифровых преобразований, которые они осуществляют над цифровыми результатами измерений, получаемыми с уровня ЦИК, и другими цифровыми данными измерительного и неизмерительного назначения. Различают следующие виды цифровых преобразований цифровых данных: прием, передача, хранение, накопление, обработка, синхронизация, отображение, документирование и другие. По каждому ТС выделяют те виды цифровых преобразований, которые способны влиять на изменение точности цифровых результатов измерений в процессе их прохождения с выходов ЦИК до выходов ТС неизмерительного назначения, и определяют максимальные объемы таких операций (в том случае, если они потенциально влияют на точность результатов цифровых преобразований).
Установление точностных характеристик ТС. Приводят перечень точностных характеристик ТС неизмерительного назначения с учетом особенностей цифровых преобразований этих ТС. В частности, для операций хранения учитывают форматы и разрядность хранения данных. Для операций групповой арифметической обработки учитывают форматы обрабатываемых данных (исходных, промежуточных и результирующих), максимально возможное количество групповых операций, алгоритмы обработки и методы округления промежуточных и конечных результатов цифровых преобразований. Для операций приема/передачи в КС учитывают частоту ошибок или длину в битах безошибочно принимаемых/передаваемых пакетов данных. Для операций отображения и документирования учитывают форматы, разрядность и методы округления отображаемых и документируемых цифровых данных. Для операций синхронизации учитывают задержки в КС и методы их цифровой компенсации.
Цифровая проверка ТС. Цифровая проверка ТС неизмерительного назначения и цифровой АСКУЭ в целом производится путем считывания и сопоставления цифровых результатов измерений, полученных на выходе ЦИК, с их индивидуальными и групповыми значениями, полученными на ТС верхних уровней цифровой АСКУЭ. Указанные цифровые результаты измерений и результаты их последующих цифровых преобразований могут быть сняты с табло, с оптопортов или цифровых интерфейсов электронных счетчиков, с дисплея и цифровых интерфейсов УСПД, с монитора или принтера компьютера с ПО АСКУЭ, со средств отображения и документирования других ТС.
Обработка результатов. Результаты, полученные в процессе выполнения вышеуказанных пунктов фиксируются для ТС неизмерительного назначения (КС, УСПД, компьютера с ПО АСКУЭ) в паспорте-протоколе неизмерительных компонентов цифровой АСКУЭ. В процессе обработки результатов цифровой экспертизы и цифровой проверки точностных и других контролируемых характеристик ТС неизмерительного назначения необходимо установить по каждому компоненту и по каждой характеристике наличие и соответствие значений контролируемых характеристик их нормированным значениям. Расхождения между соответствующими значениями цифровых результатов измерений и результатами их последующих цифровых преобразований, снятых с различных уровней АСКУЭ, должны находиться в пределах точности цифровых результатов измерений, полученных на выходе ЦИК.
При модернизации находящейся в эксплуатации цифровой АСКУЭ путем ввода новых ЦИК в пределах максимального их количества, предусмотренного при первичной аттестации при вводе цифровой АСКУЭ в эксплуатацию, новой метрологической аттестации подвергаются лишь новые ЦИК. Новые ТС неизмерительного назначения, вводимые в цифровую АСКУЭ, подвергаются цифровой аттестации по усмотрению сторон, участвующих в коммерческих расчетах по показаниям цифровой АСКУЭ. В том случае, если количество ЦИК при модернизации цифровой АСКУЭ превысит их максимальное количество, зафиксированное в результатах первичной аттестации цифровой АСКУЭ, новой аттестации должна подвергаться АСКУЭ в целом.
Заключение
В настоящей работе представлены основные положения аттестации цифровых АСКУЭ, которые легли в основу Программы и методики аттестации цифровых АСКУЭ», находящейся на согласовании в Госстандарте Республики Беларусь. Описанный подход существенно отличается от действующего российского подхода, согласно которому каждая уникальная АСКУЭ любого объекта коммерческого учета электроэнергии должна в целом регистрироваться как СИ. Это неправильно, и такая точка зрения начинает массово утверждаться в умах энергетиков и метрологов на постсоветском пространстве. Данная статья предлагает альтернативный разумный подход, который грех не позаимствовать» метрологии стран Содружества.
Приложение. Термины и определения
Цифровой результат измерения физической величины - значение величины, полученное путем ее измерения, представленное в позиционной системе счисления в виде приближенного рационального числа заданного формата с известными точностью представления и доверительной вероятностью.
Пояснения. 1. Измерительная информация, включая результат измерения, может представляться в одном из четырех видов: сигнал, отсчет, код и число. Результат измерения, представленный в виде числа, – это цифровой результат. 2. В современных технических системах для представления чисел используются, как правило, двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная и десятичная (или двоично-десятичная) системы счисления и два формата представления рациональных чисел: с фиксированной и с плавающей запятой (точкой). 3. Цифровой результат измерения может храниться в цифровом регистре, в цифровой памяти (цифровой базе данных), передаваться по цифровому интерфейсу, отображаться на цифровом табло, выдаваться на цифровую печать, на другие цифровые аудио- и видеосредства отображения и документирования данных.
Цифровое измерение физической величины – измерение, результат которого представляется в виде цифрового результата.
Пояснения. 1.Измерение физической величины - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. 2. Цифровому измерению физической величины противопоставляется нецифровое измерение, к которому относятся измерения с результатами, представленными в виде сигналов, отсчетов или кодов (при аналоговых и аналогово-дискретных измерениях). 3.Любое измерение оканчивается там и тогда, где и когда появляется цифровой результат измерения, независимо от его дальнейшего использования. 4. Цифровое измерение – это всегда прямое измерение в цифровом смысле, т.е. является результатом прямых или косвенных аналоговых измерений и аналого-цифровых преобразований. Операции последующих преобразований цифровых результатов измерений не являются измерением, а относятся к операциям неизмерительного назначения (хранения, передачи, вычисления, отображения и другим операциям над цифровыми данными).
Цифровое средство измерений (ЦСИ) – средство измерений, выполняющее цифровое измерение.
Пояснения. 1. Средство измерений (СИ) - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и/или хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. 2.Цифровому СИ противопоставляется нецифровое СИ, в котором результат измерений представляется в нецифровом виде.
Цифровой измерительный канал (ЦИК) – цепь последовательно соединенных средств измерений, образующих путь прохождения измерительной информации от входа цепи к выходу и предназначенных для измерения одной физической величины с представлением результатов ее измерений на выходе измерительного канала в цифровом виде.
Пояснения. 1.Цифровому ИК противопоставляется нецифровой ИК, на выходе которого результат измерений представляется в нецифровом виде. 2.В состав ЦИК входят в общем случае ЦСИ в качестве выходных устройств, а в качестве первичных и промежуточных – нецифровые СИ. 3.В простейшем случае ЦИК содержит одно ЦСИ (например, электронный счетчик с цифровым интерфейсом).
Цифровая измерительная система (ЦИС) – совокупность цифровых измерительных каналов и иных технических средств неизмерительного назначения, объединенных единым алгоритмом функционирования, предназначенная для измерений, а также выполнения иных операций неизмерительного назначения над цифровыми результатами измерений с целью определения цифровых значений одной или нескольких физических величин или их функций.
Пояснения. 1.ЦИС противопоставляется нецифровая ИС, в которой хотя бы один ИК является нецифровым. В ЦИС все ИК являются цифровыми. В простейшем случае ЦИС содержит один ЦИК. 2.К техническим средствам (ТС) неизмерительного назначения относятся средства, которые не выполняют измерений. Такими средствами, в частности, являются компьютер (в том случае, если он не реализует с помощью встроенных в него ТС аналого-цифровые и дискретно-цифровые измерительные преобразования измерительной информации), цифровой накопитель (цифровая память), монитор, принтер, модем, каналы и линии связи и другие подобные устройства. 3. Разновидностью ЦИС является цифровая АСКУЭ.
Цифровая АСКУЭ – АСКУЭ как цифровая измерительная система, использующая в качестве основного средства измерений в составе каждого своего цифрового измерительного канала электронный счетчик со встроенной в него цифровой базой данных и с внешним доступом к ней по цифровому интерфейсу.
Пояснения. 1.АСКУЭ - автоматизированная система контроля и учета электроэнергии – система технических и программных средств для автоматизированного дистанционного измерения, сбора, передачи, хранения, накопления, обработки, анализа, отображения, документирования и распространения результатов потребления электроэнергии в территориально распределенных точках учета (измерения), расположенных на объектах энергоснабжающей организации и (или) потребителей. 2. Цифровой АСКУЭ противопоставляется нецифровая АСКУЭ, имеющая в своем составе, по крайней мере, один нецифровой ИК (например, ИК с числоимпульсным представлением результата измерений). 3. В состав ЦИК АСКУЭ входят масштабные преобразователи (измерительные трансформаторы тока и напряжения), линии связи и электронные счетчики со встроенными в них цифровыми базами данных, к которым внешний доступ осуществляется по цифровым интерфейсам. В простейшем случае ЦИК АСКУЭ содержит один электронный счетчик. 4.В общем случае в состав цифровой АСКУЭ входят ЦИК и ТС неизмерительного назначения (например, УСПД и компьютеры). В простейшем случае цифровая АСКУЭ содержит один ЦИК.
Цифровое УСПД - устройство сбора и передачи данных – специализированное средство приборного группового учета электроэнергии, используемое в АСКУЭ на среднем уровне для автоматического, с программируемой периодичностью запроса и приема данных учета с уровня первичных средств приборного учета (нижнего уровня АСКУЭ) от группы подключенных к нему по цифровым интерфейсам электронных счетчиков, хранения, накопления и (или) обработки этих данных учета, передачи их по каналу связи на уровень вторичных универсальных средств приборного учета (верхний уровень АСКУЭ), а также передачи в обратном направлении служебных и (или) иных данных.
Пояснения. 1.Цифровое УСПД является ТС неизмерительного назначения, поскольку не реализует операций измерения электроэнергии и времени, а выполняет только операции неизмерительного назначения. 2.Цифровому УСПД противопоставляется нецифровое УСПД, которое осуществляет хотя бы по одному из подключенных к нему счетчиков прием нецифровых результатов измерений (например, результатов, представленных в числоимпульсном виде).3. Цифровые УСПД подразделяются в зависимости от выполняемых ими преобразований на два вида: с групповой обработкой результатов измерений и без групповой обработки.
Электронный счетчик – счетчик электроэнергии с электронной схемой измерения и отображения данных измерения (при условии, что отображение данных является встроенной функцией счетчика как элемента АСКУЭ).
Пояснения. 1.Электронный счетчик является СИ, так как реализует операции измерения электроэнергии (мощности). 2.Электронный счетчик может представлять результаты измерений как в цифровом виде (с передачей их из своей цифровой базы данных по цифровым интерфейсам или на цифровое табло), так и в нецифровом виде (например, с передачей их по телеметрическим выходам в числоимпульсном виде).
Цифровой интерфейс - интерфейс с цифровой, в виде чисел, передачей данных;
Пояснения. Интерфейс - система технических средств и правил для унифицированного физического и информационного сопряжения и взаимодействия компонентов систем (программ и оборудования).
Цифровой протокол - протокол с цифровой, в виде чисел, передачей данных;
Пояснения. Протокол - формальная система правил, регламентирующая формат и процедуры обмена информацией между двумя или более отдельными компонентами систем (устройствами, программами или процессами).
Точностная характеристика (ТХ) технического средства – характеристика технического средства неизмерительного назначения определяющая точность и достоверность цифровых преобразований, выполняемых этим средством.
Пояснения. 1. ТХ аналогична метрологической характеристике (МХ) СИ (характеристике одного из свойств СИ, влияющей на результат измерений и на его погрешность), но относится к ТС неизмерительного назначения. 2. ТХ зависят от назначения и состава цифровых преобразований соответствующего ТС. По составу цифровых преобразований ТС подразделяются на вычислительные (компьютер, контроллер), хранения (память), отображения (табло, дисплей, монитор), документирования (принтер), передачи (линии и каналы связи) и т.п. и/или их комбинации. 3.ТХ вычислителя определяет точность и достоверность вычислительных операций, включая форматы представления чисел, методы их округления и контроля правильности операций. 4.ТХ средства хранения определяет его разрядность, методы контроля записи, чтения,хранения чисел и их временную стабильность. 5.ТХ средства отображения или документирования определяет форматы представления чисел и методы их округления при выводе чисел из памяти для отображения или документирования. 6.ТХ средства передачи определяет скорость, задержку и надежность(безошибочность) приема/передачи чисел, включая методы обнаружения, контроля и исправления ошибок.
Цифровая экспертиза (ЦЭ) технических средств – анализ и оценивание экспертами на основании соответствующей документации адекватности точностных характеристик технических средств неизмерительного назначения, используемых в составе цифровых измерительных систем.
Пояснения. 1.ЦЭ аналогична метрологической экспертизе (МЭ) - анализу и оцениванию экспертами-метрологами правильности применения метрологических требований, правил и норм, связанных с единством и точностью измерений, но относится к ТС неизмерительного назначения. 2. ЦЭ отличается от МЭ требованиями и методами контроля.
Цифровая проверка (ЦП) технических средств – испытание технических средств неизмерительного назначения на соответствие их реальных точностных характеристик характеристикам, заявленным в соответствующей технической документации.
Пояснения. 1. ЦП отличается от поверки СИ (установления органом государственной метрологической службы пригодности СИ к применению на основании экспериментально определяемых МХ и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям), хотя, как и поверка, производится экспериментальным путем. 2. ЦП не требует для своего проведения эталонов и СИ, а производится путем считывания цифровых результатов измерений с ЦСИ и их оценкой по точностным критериям методами вычислительной математики. 3.Для ТС неизмерительного назначения достаточна первичная однократная ЦП, связанная с их цифровой аттестацией. Необходимость в периодических ЦП, как для средств измерений, отсутствует в силу их неизменной (стабильной) цифровой структуры. 4.ЦП конкретного ТС неизмерительного назначения проводится согласно соответствующей инструкции, которая должна входить в комплект технической документации ТС, предназначенного для использования в составе ЦИС.
Цифровая аттестация (ЦА) технических средств – признание метрологической службой узаконенным для применения технических средств неизмерительного назначения в составе конкретных цифровых измерительных систем.
Пояснения. 1. ЦА аналогична метрологической аттестация (МА) СИ – признанию метрологической службой узаконенным для применения СИ на основании тщательных исследований его свойств, но относится к ТС неизмерительного назначения. 2. ЦА включает в себя ЦА и первичную ЦП соответствующих ТС неизмерительного назначения (неизмерительных компонентов системы).
Справка
Работа опубликована в журналах:
Энергетика и ТЭК, №6, 2008 (Беларусь)
Новости Электротехники, №4, 2008 (Россия)