Метрология цифровых подстанций

[scbist 1836]

Уставки по частоте нужны для регулирования мощности.

Я не спрашивал зачем нужны уставки. Я спрашивал почему с такой точностью. Берем ГОСТ13109-97. Читаем

нормально допустимые и предельно допустимые значения отклонения частоты равны +/-0,2 и +/-0,4 Гц соответственно

Чтобы поймать отклонение 0,4 Гц достаточно иметь прибор с погрешностью 0,1 Гц. Тогда для проверки контролирующего прибора достаточно 0,05 Гц. "Старый" РЕТОМ имеет 0,01 Гц. Хватает с запасом. Нет необходимости менять нормально работающий прибор на новый. Понятие "старый" в данном случае очень условно. МПИ 2 года, гарантия - 5 лет. Производитель говорит про заводские номера больше 3000, а это чуть больше гарантийного срока.

Посмотрев на сайте ЕЭС график изменения частоты я вижу, что она и за 0,4 Гц вылетает и никто не страдает по этому поводу. Какой смысл мне ловить сотки? Чистой воды рекламный трюк производителя, мол вот какие мы молодцы, можем 0,01 Гц поймать.

В этом случае для поверки устройства, которое получает цифровой сигнал и выдает цифровой сигнал требуется некий эталонный генератор потока цифрового потока 61850-9.2LE.

Так это проще чем воспроизводить аналоговый сигнал. Взял число, перевел в двоичный код, вставил в протокол и послал на вход цифрового устройства. Кстати, то же РЕТОМ сначала формирует испытательный сигнал в цифровом виде, затем переводит его в аналоговый. Убирая лишнее преобразование можно без труда добиться "бесконечной" точности. Я себе в Excel делал по формуле синуса табличку с сигналом и его гармониками потом суммировал и строил график. Посчитать математически какие будут мгновенные напряжения в ста точках за период задача проста даже для школьника. Задача поверки таких устройств сильно упрощается. Вы подаете на вход заданный вами цифровой сигнал с нужной частотой и набором гармоник и проверяете так ли вычислитель это обработал. Нет необходимости в эталонных источниках тока и напряжения. Все считается на компе.

[rmetr 251]

Посмотрев на сайте ЕЭС график изменения частоты

На этой же странице.

Согласно указанным Стандартам, в первой синхронной зоне ЕЭС России должно быть обеспечено поддержание усредненных на 20-секундном временном интервале значений частоты в пределах (50,00±0,05) Гц при допустимости нахождения значений частоты в пределах (50,0±0,2) Гц с восстановлением частоты до уровня (50,00±0,05) Гц за время не более 15 минут.

Хватает с запасом.

Абсолютно согласен что точность должна быть требуемой, а не максимально возможной.

[scbist 1836]

она и за 0,4 Гц вылетает

Позор на мою седую голову. В нулях обсчитался.

[rmetr 251]

Так это проще чем воспроизводить аналоговый сигнал. Взял число, перевел в двоичный код, вставил в протокол и послал на вход цифрового устройства.

Т.е. "эталонный генератор потока 9.2" - это просто? А он сам по себе будет являться СИ? А у него есть настоящие метрологические характеристики? А его надо п(р)оверять?

[scbist 1836]

"эталонный генератор потока 9.2" - это просто?

Раньше когда-то давно была серия книг, типа, "Телевидение это очень просто!". Как только этим займутся всерьез, это станет элементарно.

А он сам по себе будет являться СИ?

Программисты это назвали бы симулятором.

А у него есть настоящие метрологические характеристики?

Он же не измеряет и не воспроизводит собственно сигнал. Он преобразовывает в "машинный код" то, что вы ему задали. Вы на своем компьютере задали мгновенное значение напряжения 3 В, он преобразовал это в, допустим, "00011", добавил адрес, метку времени, код, что это напряжение и т.д. и передал другому устройству.

А его надо п(р)оверять?

Проверять надо все. Вдруг у него какой-то глюк и он вместо кода соответствующего 3 В передает - 5. Но это не поверка, а тестирование.

Как я сейчас работаю. У меня есть эталонный задатчик токов и напряжений управляемый компьютером. Я с помощью программы формирую сигнал. Это сотня точек за период. Т.е. сотня мгновенных значений проверяемой величины. Этот массив загружается в "задатчик" в котором точный ЦАП и усилитель. Теперь это массив точек в виде аналогового сигнала подается на вход проверяемого блока. В блоке стоит АЦП который преобразовывает аналоговый сигнал в свой массив точек. Теперь новый массив поступает на вычислитель блока который восстанавливает заданный мной сигнал, и я могу видеть на дисплее, что сигнал заданный и расшифрованный совпадают с требуемой точностью. Главное, что проверяемый блок понял какой сигнал я ему задал. Из массива точек он должен восстановить довольно много параметров. Амплитуду, частоту, действующее значение, коэффициент гармоник и т.д. исходного сигнала.

Если убрать промежуточные звенья и подавать заданный мной сигнал напрямую в вычислитель в виде массива точек, то устраняются только лишние источники погрешности, а процесс обработки сигнала остается. На выходе я хочу получить результат в виде амплитуды в Вольтах, частоты в Герцах, номера и параметры гармоник и т.д. А Это измерение.

P.S. Эх, хотелось бы еще кого-нибудь подключить к нашей беседе.

У нас есть группа программистов которые занимаются тестированием алгоритмов, так они вообще без блоков работают. У них все на одном компьютере. Тихо сам с собою я веду беседу.

Правда, после изготовления реальных блоков ляпы все равно находятся.

[rmetr 251]

Если убрать промежуточные звенья и подавать заданный мной сигнал напрямую в вычислитель в виде массива точек, то устраняются только лишние источники погрешности, а процесс обработки сигнала остается. На выходе я хочу получить результат в виде амплитуды в Вольтах, частоты в Герцах, номера и параметры гармоник и т.д. А Это измерение.

Проблема следующая.

Есть некоторый "вычислитель", который вроде как и может иметь "погрешность вычислений" и очень бы хотелось его признать СИ и поверять.

Но если для него использовать "цифровой задатчик сигнала" в качестве основного средства поверки. То будет ли это поверкой? Что считать эталоном? Какая величина передается в процессе поверки? А есть ли первичный эталон потока 61850 ?

[scbist 1836]

102 ФЗ

эталон единицы величины - техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины

РМГ 29-2013

эталон (единицы величины или шкалы измерений): Средство измерительной техники, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины или шкалы измерений.

Цифровой симулятор не хранит, не предает и не воспроизводит единицу величины. Единица хранится у меня в голове или в НД. Я знаю, что мне для проверки устройства нужен сигнал состоящий из трех гармоник с определенным соотношением амплитуд и фазовых сдвигов. Мне нужно подать его в виде энного количества мгновенных значений. Я беру калькулятор или Excel и по формулам из курса средней школы вычисляю эти мгновенные значения. Физически этих величин нет. Это цифры на бумаге или в файле. Т.е. никакая физическая величина не появилась. Есть ее имитация, виртуальный образ. Назвать симулятор эталоном язык не поворачивается.

102 ФЗ

измерение - совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины

РМГ

измерение (величины): Процесс экспериментального получения одного или более значений величины, которые могут быть обоснованно приписаны величине.

На выходе вычислителя я имею конкретные значения величин, причем, они приписаны обоснованно. Это результат математической обработки числового массива. Т.е. это измерение.

102 ФЗ

средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений

РМГ

средство измерений: Техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные (установленные) метрологические характеристики

Вычислитель предназначен для измерения согласно моим предыдущим выкладкам и имеет определенную погрешность из-за несовершенства алгоритмов обработки, некие минимальные и максимальные величины (пределы измерений) вследствие технического несовершенства. Т.е. является СИ с некими МХ.

[scbist 1836]

102 ФЗ

поверка средств измерений (далее также - поверка) - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям

РМГ

поверка (средств измерений): Установление официально уполномоченным органом пригодности средства измерений к применению на

основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.

Мы должны как-то подтвердить, что вычислитель обрабатывает сигнал правильно и его ошибки не превышают требований к данному виду измерений? - Должны, а про применение для этого эталонов документы умалчивают. Мы интуитивно, опираясь на предыдущий опыт, хотим иметь эталон, который передал бы нашему устройству единицу величины и мы бы сравнили ее с результатом на выходе вычислителя, но НД на этом не настаивает. Даже приказ 1815 говорит о требованиях к эталонам, но об обязательности применения их для поверки не вспоминает.

Метод определения МХ вычислителя вполне может быть осуществлен без применения общепринятых эталонов, а с помощью программных симуляторов.

[rmetr 251]

Все логично. Поддерживаю такой подход.

Есть ли примеры СИ, которые поверяются по аналогичной предложенной схеме? Без классических эталонов?

[Данилов А.А. 1989]

К сожалению, не имею возможности присоединиться к Вашей беседе - только вернулся из двух командировок.

Посмотрите, пожалуйста, материалы двух конференций:

за 2014 sbornik_bn_2014.pdf и 2016 годы - http://www.mars-energo.ru/assets/files/%D0%A1%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA2016.pdf

Там речь идет о вторичном эталоне

[scbist 1836]

Спасибо.

[rmetr 251]

Там речь идет о вторичном эталоне

Но мы об этом и беседовали.

В предложенных материалах активно рекламируется ВЭТ-МЭ 1.0

В шкаф запихали все что могли и назвали это эталоном. За это назначили ценник с 6 нулями.

Очень точный генератор сигналов подает сигнал на очень точный измеритель. Это все преобразуется в цифровой поток. ЗАЧЕМ?

Давайте сразу генерировать цифровой поток.

В этих же материалах конференций (и в 2014 и в 2016) уже представленые несколько ГОТОВЫХ устройств, которые принимают в 61850 токи и напряжения. И выдают в цифровом же интерфейсе уже обсчитанные значения.

Дак вот эти устройства и не могут попасть в госреестр. Поскольку не ясно - а измеряют ли они? Имеют ли погрешность? И если да, но как и поверить? Где взять "эталонный поток" 9.2. ?

А по сути это методика пРоверки правильности вычислений. По заданным алгоритмам. Физика и математика в этом случае вытеснили метрологию.

Но

Существующая метрологическая база выстроена под классическое

решение по передаче размера основных электрических величин Вольта,

Ампера или Ома, Ватта и коэффициентов масштабного преобразования

от аналоговых эталонных комплексов к аналоговым же образцовым и ра-

бочим СИ

[Данилов А.А. 1989]

Давайте сразу генерировать цифровой поток.

Нет проблем. Надо только знать, какие векторы и какие GOOSE-сообщения генерировать... При этом здесь речь пойдет лишь о проверке правильности функционирования ПО, но ... не будет увязки/проверки совокупного преобразования с помощью ТТ и ТН

[rmetr 251]

лишь о проверке правльности функционирования ПО

Именно так.

но ... не будет увязки между совокупной работой ТТ и ТН

Но все необходимые режимы будут сразу генерироваться же.

Или не совсем ясно что Вы имели виду под "совокупной работой ТТ и ТН"

[Данилов А.А. 1989]

не совсем ясно что Вы имели виду под "совокупной работой ТТ и ТН"

синхронная их работа, т.е. вектор напряжения, вектор тока и метка времени - не в цифровой, а в аналого-цифровой части.

[rmetr 251]

В цифровой же всё будет.

Зачем "аналогово-цифровая часть" ?

[Данилов А.А. 1989]

Цифра же должна получиться из аналога... Кроме того, она должны быть привязана к моментам времени.

[rmetr 251]

К моментам времени привяжем.

Но для чего получать ее из аналога? В чем суть этой процедуры?

Если мы можем смоделировать любой цифровой сигнал. Любой комбинации и вида.

[Данилов А.А. 1989]

Правильно ли я понимаю, что в цифровой подстанции аналоговые измерительные ТТ и ТН заменили на аналого-цифровые? Отсюда и аналог.

[rmetr 251]

Анологово-цифровые ТТ и ТН передают значения в цифровом виде на "вычислитель". "Вычислитель" производит преобразвания в мощности, энергии, ПКЭ, ... и выдает их в цифровом виде.

Для поверки "вычислителя" же нам аналоговые значения не нужны?

[Данилов А.А. 1989]

Вычислитель не является СИ, а потому поверке не подлежит. Разумеется, поэтому никакого эталона для поверки вычислителя не требуется.

Это все из-за того, что Вы предполагаете проводить поверку поэлементно, но... средств поверки широкополосных аналого-цифровых ТТ и ТН пока нет. Именно поэтому было принято решение проводить поверку комплектно, тем более, что интерес представляют не столько показатели точности ТТ и ТН, сколько показатели точности СИ мощности, энергии и ПКЭ

[scbist 1836]

средств поверки широкополосных аналого-цифровых ТТ и ТН пока нет

Т.е. вопрос чисто технический.

Вы предполагаете проводить поверку поэлементно

Так многие аналоговые СИ так поверяют. Например старые аналоговые счетчики и СИ температуры. Термопары поверяют отдельно, а "вычислитель температуры" отдельно.

Именно поэтому было принято решение проводить поверку комплектно

"Принято решение", значит просто нашли выход из сложившейся ситуации? Если ситуация изменится, то и решение можно будет принять другое? Иными словами, не запрещено, но мы пока не знаем как и чем.

интерес представляют не столько показатели точности ТТ и ТН, сколько показатели точности СИ мощности, энергии и ПКЭ

Возвращаясь к своему печальному опыту еще аналоговых счетчиков, вспоминаю, что меня ревизор несколько раз штрафовал. Наши энергетики поделили имущество между заводом и Ленэнерго так, что трансформаторы и сам счетчик оказались в разном ведении. Причем я не имел доступа к трансформаторам. Они стояли на высокой стороне. Меня штрафовали за то, что энергетик завода не мог предъявить ревизору свидетельства о поверке на ТТ и ТН. МПИ трансформаторов и счетчика тоже был разный. Если поверять все комплектно, то МПИ придется выбирать по минимальному.

Цифровые СИ, наверное, нельзя так прямолинейно сопоставлять с аналоговыми, но ведь очень хочется. Это упростило бы многие моменты. Если вопрос только в том, что нет средств поверки ТТ и ТП, то это дело времени. Думаю, они появятся если будет спрос.

[rmetr 251]

Вычислитель не является СИ, а потому поверке не подлежит. Разумеется, поэтому никакого эталона для поверки вычислителя не требуется.

Разумно. Логично.

Но не привычно. Особенно потребителям.

Требование НП АТС

 средства измерений в составе АИИС КУЭ и АИИС КУЭ в целом, на которую выдан Паспорт АИИС КУЭ, должны быть поверены;

порой понимается как "все устойства входящие в состав АИИСКУЭ должны быть поверены", а не только СИ в ее составе.

И есть множество примеров, когда в госреестр тащат в том числе УСПД (наделяя его псевдоизмерительными функциями времени например).

Как в случае с "вычислителем-неСИ" убедить потребителя, что он проводит верные вычисления?

Купите, установите вместе с какими-нибудь цТТ и цТН, проведите поверку всего измерительного канала и тогда вы убедитесь что он верно считает.

Для потребителя такой путь выглядит сомнительно. А в правильность работы алгоритмов СИ потребитель верит с первого слова.

[scbist 1836]

Вычислитель не является СИ, а потому поверке не подлежит.

Разумно. Логично. Но не привычно.

Я могу ошибаться, т.к. не работаю с АИИС КУЭ и не вникал в их суть. Я провожу аналогию с аналоговыми СИ. ТТ и ТП были и тут и там. Там был счетчик, здесь вычислитель. Возникает вопрос. Счетчик был СИ и поверялся, почему вычислитель теперь не СИ и не поверяется? Он же выполняет те же функции. Оба преобразовывают сигналы от трансформаторов в информацию о потребленной мощности.

Контора в которой я сейчас работаю выпускает устройства РЗА. Принцип работы аналогичен, но выходная информация иная. По сигналам от ТТ и ТН мы не мощность вычисляем, а принимаем решение о включении или выключении других устройств. Думаю, это не принципиально. Микропроцессору без разницы, что обозначают цифры у него на входе и выходе. С чем мы сейчас сталкиваемся? Где-то произошла авария или иная нештатная ситуация с участием устройства РЗА. Наши специалисты начинают разбираться в причинах. Моделируют ситуацию на своем компьютере и видят, что алгоритм обработки сигнала не обеспечивает заданной функции при определенной ситуации. Приходят к выводу, что не то преобразование и не того Фурье применено. Где гарантия, что вычислитель, о котором пишет Роман использует нужный алгоритм и процессор не глючит? Мне кажется, что комплектная поверка не дает 100% гарантии. Старый счетчик с вращающимся диском использовал законы физики и учитывал все шероховатости сигналов автоматически. ЦОС оперирует голыми цифрами. Результат зависит от квалификации программиста. Мне кажется, вычислители надо проверять более тщательно чем старые счетчики. Не просто каким-то эталонным сигналом, а разными комбинациями гармоник. Мы заявляем, что наши устройства работают при наличии 12 гармоник в сигнале, а я реально могу синтезировать аналоговый сигнал с 5-ю гармониками. Компьютер же позволяет мне получить цифровой сигнал с неограниченным количеством гармоник в разных вариантах. Т.е. я могу наш вычислитель у себя на столе протестировать более качественно чем на установке с реальным сигналом.

[rmetr 251]

В 01.09.2016 в 18:29, Данилов А.А. сказал:

Вычислитель не является СИ, а потому поверке не подлежит. Разумеется, поэтому никакого эталона для поверки вычислителя не требуется.

Ну вот появился "первый" цифровой счетчик электроэнергии АRIS ЕM 30.12.2016 в госреестре.

Который забирает цифровой поток SV, вычисляет остальные величины и отдает в стандартных цифровых протоколах.

 

В итоге имеем вычислитель в госреестре.