Г.А.Л._Изб. раб. по АСКУЭ

охвата проблемы и отсутствием каких-либо других документов, на которые Правила могли бы сослаться. Документ носит пионерский, но законченный, функционально полный характер, позволяя специалисту в одном документе найти почти все ответы на свои возможные вопросы в области автоматизированного приборного учета электроэнергии. Это его достоинство, которое Госстандарт пытается превратить чуть ли не в главный недостаток Правил.

Такой подход метрологического ведомства автоматически вытекает из той, на мой взгляд многолетней порочной практики, которая сложилась в разработке метрологических документов (о ней я уже писал в статье «Тупики метрологии: где выход?»). Бесчисленное множество узких стандартов с взаимными перекрестными ссылками (часто давно потерявшими свою актуальность) делает для потребителя путь их изучения изматывающим и весьма дорогим. Для примера, укажу, что заказ в БелГИМе 9-страничного стандарта РМГ 1996 обошелся потребителю потерей двух недель и 27 тысяч рублей. А ведь столько стоит хорошая книга объемом 300-400 страниц. Дробя стандарты на мелкие кусочки и продавая каждый такой кусочек за приличную и никем не контролируемую цену, Госстандарт обеспечивает себе и своим институтам безбедное существование за счет потребителей (в этом отношении можно приветствовать решение правительства России сделать все стандарты бесплатными и доступными в электронном виде через Интернет потребителям. Когда же аналогичное решение будет принято в Беларуси и будет ли оно принято вообще?). Это отступление от темы было сделано только ради того, чтобы показать некоторые истоки «нелюбви метрологов» к крупным документам.

С системных же позиций любой функционально полный документ имеет предпочтение перед набором более мелких документов с многочисленными иерархическими перекрестными ссылками. Но чтобы разобраться в «громоздком» документе надо быть хоть немного специалистом в той области, которую описывает документ. Видимо, метрологи оказались далековато от электроэнергетики. Но это, конечно, их трудности.

АСКУЭ – средство измерений?

Основные замечания Госстандарта по Правилам, находящие, в частности, свое проявление в многочисленных терминологических претензиях, связаны с пониманием того, что в АСКУЭ является средством измерений (СИ) и что такое, вообще говоря, есть измерительная система (ИС). Формула метрологов безапелляционна: АСКУЭ=ИС=СИ. Формула же энергетиков иная. И в этом корень преткновения.

Проблема правильного понимания метрологии современных цифровых АСКУЭ характерна не только для белорусского Госстандарта. Принципиальные разногласия между метрологами и энергетиками созрели в последние годы на всем пространстве СНГ, включая Россию Казахстан, Украину.

Энергетики рассматривают АСКУЭ как систему, состоящую из измерительной системы в составе совокупности отдельных цифровых измерительных каналов (ЦИК),

содержащих измерительные трансформаторы тока, напряжения и многотарифные микропроцессорные электросчетчики со встроенными базами данных, доступ к которым возможен по цифровым интерфейсам, и системы сбора данных (ССД) цифровых результатов измерений с выходов ЦИК ИС в центры сбора и обработки данных (ЦСОД). При необходимости АСКУЭ дополняется системой синхронизации времени (ССВ).

Метрологи же, как уже указано выше, с таким подходом категорически не согласны и требуют рассматривать АСКУЭ в целом как единую, неделимую измерительноинформационную систему (ИИС), подлежащую в целом и своих частях утверждению в качестве типа средств измерений или, по меньшей мере, метрологической аттестации системы как СИ. При этом на всю систему и её части устанавливаются соответствующие межповерочные интервалы (МПИ) для периодического метрологического контроля.

Аргументы метрологов: согласно различным метрологическим документам, например, ГОСТ 8.437-81 «Системы информационно-измерительные. Метрологическое обеспечение. Основные положения» или ГОСТ Р 8.596-2002 «Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения», ИИС следует рассматривать в целом как СИ. Кроме того, все вычислительные операции в ИИС над результатами измерений следует рассматривать как косвенные измерения.

Аргументы энергетиков: в АСКУЭ все измерения происходят только на их нижних уровнях, в ЦИК, где и заканчиваются, а далее осуществляются неизмерительные операции сбора, хранения, обработки, отображения и документирования цифровых данных, которые никак не могут быть отнесены к операциям измерения. А технические средства, с помощью которых осуществляются указанные неизмерительные операции — цифровые каналы передачи данных (с модемами, концентраторами, маршрутизаторами, экранами и т.п.), устройства сбора и передачи данных (УСПД), компьютеры с программным обеспечением (т.е. все те технические новшества, с появлением которых технология АСКУЭ поменялась принципиальным образом), — нельзя относить к СИ.

Такая непримиримая позиция метрологов органов стандартизации, имеет, по меньшей мере, две причины. Первая — психологическая, связанная с консервативным характером их деятельности, инерцией мышления, не поспевающей за бурными изменениями в технике и технологиях. Вторая – сугубо прагматическая: указанные выше процедуры метрологического контроля стоят денег, причём немалых (в масштабах страны — десятки миллионы долларов). И заплатить их придётся не кому-нибудь, а тем самым флагманам реальной экономики, на которых и держится благополучие страны (при этом, кроме снижения конкурентоспособности своей продукции из-за солидных издержек на сомнительную метрологию, они, как и энергосистема, не получат ничего, кроме постоянной «головной боли»). Кто из монополистов добровольно откажется от своего дохода, даже если он формируется «из ничего» ? Если вторая причина в комментариях не нуждается, то в отношении первой своё слово должна сказать научно-техническая общественность – ученые, инженеры, энергетики и потребители. Хотелось бы напомнить простую истину, что назначение метрологии — это обслуживание насущных потребностей общества. Не люди и техника для метрологии и метрологов, как это зачастую происходит сегодня, а наоборот, они должны быть для людей и техники.

С этих позиций принципиально важен вопрос о том, где же кончается измерение, где же кончается метрология и начинается другая область, к которой метрология, метрологи и созданный ими под себя закон «Об обеспечении единства измерений» уже не имеют никакого отношения? Метрология причисляет себя к точным наукам, но точность любой науки в первую очередь проявляется в точности ее понятий и определений. К сожалению, терминологическая база современной метрологии во многом противоречива, что позволяет метрологам вольно трактовать понятия, причем в свою пользу, в пользу неограниченной экспансии метрологии в те области действительности, к которым по существу метрология не имеет никакого отношения (это подробно продемонстрировано во многих статьях автора, опубликованных в научно-технических журналах России, Беларуси и Украины).

Здесь же рассмотри существо проблемы на примере сравнения понятий «прямое измерение» и «косвенное измерение». Одно из замечаний БелГИМа звучит: «…во всех действующих ТНПА, в том числе межгосударственных, ИС рассматривается как неделимое целое, с присущим этому целому функциями. УСПД в составе ИК (измерительных каналов - Г.А.Л.) не только реализует функцию измерения реального и обеспечения единого времени системы, но и функцию косвенных измерений. Как известно (исходя из МИ 2083), функция А, которая вычисляется по формуле…, рассматривается как результат косвенного измерения. Следовательно, УСПД имеет все признаки средства измерений … Предлагаемое разделение ИК на составляющие не является прогрессивным, не способствует повышению точности измерений, экономии времени и средств и противопоставляет АСКУЭ

аналогичным измерительным системам, а особый подход разработчиков документа не способствует гармонизации его с аналогичными международными документами».

Вообще говоря, основой решения того, что является измерением и средством измерения, а что таковым не является, должен служить терминологический документ РМГ 29-99 «Метрология. Основные термины и определения» (в Беларуси действует аналог СТБ П

8021-2003). Согласно его п.5.1: «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 значение этой величины». В примечании к определению указано: «Приведенное определение понятия «измерение» удовлетворяет общему уравнению измерений, что имеет существенное значение в деле упорядочения системы понятий в метрологии. В нем учтена техническая сторона (совокупность операций), раскрыта метрологическая суть измерений (сравнение с единицей) и показан гносеологический аспект (получение значения величины)».

Там же в п.6.2 определено средство измерений как «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». Важно примечание: «Приведенное определение вскрывает суть средства измерений, заключающееся, во-первых, в умении хранить (или воспроизводить) единицу физической величины; во-вторых, в неизменности размера хранимой единицы. Эти важнейшие факторы и обуславливают возможность выполнения измерения (сопоставление с единицей), т.е. делают техническое средство средством измерений».

Приведенные основополагающие понятия измерения и средства измерений содержат необходимые и достаточные признаки для отнесения того или иного процесса или технического средства к измерению и средству измерения. Исключение любого признака из определения меняет его суть (а суть – сопоставление измеряемой величины с единицей измерения!!!). Если нет практического процесса сопоставления величины с ее единицей измерения – нет измерения и нет средства измерений. Ссылка оппонентов на определение «косвенного измерения» (см.п.5.11 РМГ 29-99 или СТБ П 8021-2003)

демонстрирует только несовершенство и противоречивость самого терминологического стандарта, так как это определение лишено коренных признаков понятия «измерения» и фактически не может рассматриваться как измерение (в п.5.10 разработчики этого документа, как бы извиняясь за свою «прокол» в отношении определения косвенного измерения, отмечают «Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматривается как сравнение величины с ее единицей»!!!). Это очевидно для любого непредвзятого исследователя, но только не для метрологов: ведь если убрать «нестрогое» понятие косвенного измерения, то разрушится вся колоссальная метрологическая надстройка. Если в рамках той устаревающей ныне метрологии, которая рассматривала аналоговые вычислительные операции над аналоговыми сигналами можно еще как-то простить введение понятия «косвенное измерение», то в случае выполнения цифровых операций над цифровыми результатами измерений понятие косвенного измерения становится абсурдом. И таким абсурдом метрологи прикрывают другие, производные метрологические абсурды.

В свете сказанного ясно, что УСПД не является средством измерений только на

том основании, что оно выполняет цифровые операции над цифровыми результатами измерений.

Рассмотрим вопрос времени в работе АСКУЭ (подробнее смотрите статью «Энергетика и ТЭК»,№5,2009). Временные характеристики АСКУЭ определяются встроенными часами электронных счетчиков и погрешностью их суточного хода. Счетчики вместе со своими часами являются средством измерений электроэнергии (мощности) и отсчета (не измерения!) времени. В зависимости от назначения могут быть различные

структуры АСКУЭ. В простейшем случае АСКУЭ может представлять собой множество ЦИК, в которых даже не требуется синхронизация часов различных каналов. В частности, это имеет место при однотарифном учете - для накопительного учета не имеет никакого значения те несколько минут расхождений, что накопятся, например, за год, между часами счетчиков различных каналов (это связано с тем, что погрешность счета времени более чем в тысячу раз меньше инструментальной погрешности ЦИК).

В случае учета по временным зонам или по профилям нагрузки синхронизация приобретает метрологический смысл. Но все дело в том, как она выполняется. В одном простейшем случае каждый счетчик имеет встроенный радиоприемник и синхронизация счетчика осуществляется непосредственно через радиосеть от источника сигналов точного времени (ИСТВ), установленного в какой-то другой точке сети. ИСТВ и счетчик относятся к СИ, но сама радиосеть не является СИ и принципиально не может быть поверена. В этом случае использование УСПД для сбора данных со счетчиков (без синхронизации самого УСПД) не превращает его и в средство измерения времени. В другом случае, синхронизация счетчиков может выполняться не через радиосеть по отдельному входу синхронизации часов, а через общий цифровой интерфейс, подключенный к компьютерной вычислительной сети (Интернету или Интранету). Такая сеть со всей своей программно-технической начинкой опять же не является СИ и не подлежит метрологической аттестации. И в этом случае использование УСПД в качестве промежуточного звена передачи цифрового времени не превращает его в измеритель времени.

И только в том случае, когда именно часы УСПД используются для синхронизации часов счетчиков можно еще представить УСПД в качестве СИ (времени, но не электроэнергии!). Но в чем заключается это измерение времени и что в УСПД, собственно, поверять? Современные микросхемы часов – это микросхемы со встроенным кварцем и встроенной таблицей поправок, позволяющих свести погрешность ухода времени до минимума. Фактически в УСПД одна-единственная микросхема с цифровым выходом является часами. Здесь нечего проверять и поверять. Тем более, что часы УСПД носят вспомогательный, промежуточный характер между ИСТВ и часами счетчиков, т.е. УСПД можно рассматривать как внутренний элемент сети.

Важно отметить, что АСКУЭ — это не автоматическая, а автоматизированная система, т.е. система с участием человека. Окончательные решения по использованию результатов измерений в АСКУЭ принимает человек, т.е. автоматически зафиксированные системой результаты измерений еще не являются окончательными. Это связано, прежде всего, с наличием большого количества измерительных каналов, в которых оборудование периодически может заменяться и выходить из строя. Утраченные данные надо как-то восстанавливать, и это делает человек. Основой расчетов между сторонами по результатам АСКУЭ являются акты, которые согласовываются сторонами. А основой актов являются данные счетчиков, переданные на верхний уровень АСКУЭ через цифровую сеть, которая не имеет метрологических погрешностей.

Попытка рассматривать АСКУЭ как неделимое целое непродуктивна: в этом случае всякое изменение в системе (например, замена счетчика или трансформатора) или ее любая модернизация (например, ввод новых каналов или замена одних каналов другими) потребует новой переаттестации всей системы – ведь она же, согласно метрологам, едина и неделима. В результате система будет находиться в перманентном состоянии переаттестации, что не улучшит ее работу, но приведет к бесконечным и ненужным затратам средств на обеспечение ее мнимого метрологического качества.

С подобной ситуацией РУП «БЕЛТЭИ» уже неоднократно приходилось сталкиваться при построении АСКУЭ промышленных предприятий Минска (сбор данных в энергосбыт по радиосети более чем с 50 заводов): они ежегодно переаттестовывались по причине наращивания и замены вышедшего из строя оборудования. Аналогичная картина имеет место в России, когда вопреки требованиям энергетиков, каждая уникальная АСКУЭ включается, согласно ГОСТ Р 8.596-2002, как единичный тип средства измерений в

Госреестр. Специалисты в широкой научно-технической печати неоднократно отмечали абсурдность такого подхода, но в интересах метрологического ведомства - монополиста он продолжает сохраняться. Большие финансовые затраты хозяйствующих субъектов на неэффективные и сомнительные метрологические мероприятия в российских АСКУЭ наносят прямой ущерб потребителям и государству. Такого не должно повториться в Беларуси – следует учиться на чужих ошибках. Надо понять, что система автоматизированного сбора данных с измерительной системы, входящей в состав АСКУЭ, не является объектом метрологии. Госстандарту и его метрологам раньше или позже предстоит пересмотреть свои окостеневшие взгляды на метрологию в современных системах. Такова консолидированная политика белорусских энергетиков и Госстандарту придется с ней считаться.

Заключение

Анализ замечаний Госстандарта (и его института) показал, что большинство из них носит необоснованный и неконструктивный характер, вызванный прямым непониманием существа вопроса. Метрологи попали в ловушку своих устаревших взглядов на измерительные системы, которые сложились еще 20-30 лет назад в эпоху аналоговых измерений и аналоговой техники. Но мир не стоит на месте. На смену аналоговому идет мир цифровой, на смену аналоговым измерениям – цифровые измерения, при которых цифровые результаты измерений формируются и запоминаются непосредственно в точке учета или, по крайней мере, на выходе простого цифрового измерительного канала. Далее начинается царство цифры. Поэтому не следует устаревшие нормы и правила распространять на ту область, в которой они уже не действуют. Не следует плодить фиктивные проблемы, даже если за это платят. Мораль и нравственность должны быть и в метрологии, конечно, если она считает себя наукой.

Справка

Статья опубликована в журнале Энергетика и ТЭК, №9,2009 (Беларусь)

УТВЕРЖДЕНЫ

Решением Электроэнергетического Совета СНГ Протокол № 33 от 23 мая 2008 года

МЕТРОЛОГИЯ

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Дополнения к Рекомендациям по межгосударственной стандартизации «Метрология. Основные термины и определения» (РМГ 29-99)

Настоящий нормативный документ разработан на основании Соглашения об организации единого метрологического пространства в области электроэнергетики Содружества Независимых Государств, одобренного Решением 13-го заседания Электроэнергетического Совета СНГ от 20 августа 1996 года, содержит дополнительные термины и определения, не включенные в национальные законодательства об обеспечении единства измерений государств-участников СНГ и в Рекомендации по межгосударственной стандартизации "Метрология. Основные термины и определения" РМГ 29-99, а также термины с определениями, адаптированными для электроэнергетики.

Термины, установленные настоящим документом, рекомендуется применять при разработке нормативных правовых документов по метрологическому обеспечению, а также при проведении совместных работ по метрологии в электроэнергетике в рамках Содружества.

Для каждого понятия, как правило, установлен один термин. Отдельные терминысинонимы приведены в примечаниях как справочные. Многие термины сопровождены их краткой формой, которую следует применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

1. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

1.1. Электроэнергетика

Сфера взаимосвязанных процессов производства, передачи, распределения и сбыта (потребления) электрической и тепловой энергии в государстве или содружестве государств.

1.2. Метрологическое обеспечение в электроэнергетике

Совокупность правил, норм и средств измерений, а также научная и организационная деятельность по их разработке и применению в целях достижения единства и требуемой точности измерений в электроэнергетике.

1.3. Единое метрологическое пространство в электроэнергетике Содружества Независимых Государств

Пространство, определяемое совокупностью метрологического обеспечения в электроэнергетике и метрологических служб энергетических предприятий и организаций (энергосистем, энергокомпаний, электростанций, котельных, электрических и тепловых сетей, НИИ, проектных, наладочных и ремонтных организаций), входящих в состав электроэнергетических отраслей государств-членов Электроэнергетического Совета СНГ.

1.4. Центральный орган метрологической службы электроэнергетики

образом преобразовать: в первом случае с помощью аналогово-цифровых преобразований, а во втором – дискретно-цифровых преобразований.

2.3. Отсчет показаний средства измерений

Фиксация значения величины или числа по показывающему устройству или другому интерфейсу средства измерений в заданный момент времени.

Примечание. Возможны два вида отсчетов: нецифровой и цифровой. В первом случае отсчет производится аналоговым или дискретным способом (например, по стрелке и шкале прибора, по уровню измерительной среды, по положению кривой на измерительной диаграмме и т.п.) с применением операций интерполяции и округления результата измерения, вносящих в него дополнительные погрешности. Во втором случае отсчет дает непосредственно цифровой результат измерений с гарантированной точностью и доверительной вероятностью, присущими средству измерений.

2.4. Результат измерения физической величины

Значение величины, полученное путем ее измерения.

Примечание. Результат измерения физической величины может быть представлен в одной из трех форм измерительной информации (сигнал, цифровой и нецифровой отсчет).

2.5. Цифровой результат измерения физической величины

Числовое значение физической величины, полученное путем ее измерения, представленное в позиционной системе исчисления в виде приближенного рационального числа заданного формата с известными точностью представления и доверительной вероятностью.

Пример. Результат измерения электроэнергии за расчетный период 12345,67 кВт·ч (формат с фиксированной запятой) или мощности 1234·102 кВт (формат с плавающей запятой).

Примечание. 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).

2.6. Цифровое измерение физической величины

Измерение физической величины, результат которого представляется в виде цифрового результата.

Примечание. Цифровое измерение физической величины противопоставляется нецифровым измерениям, к которым относятся измерения с результатами, представленными в виде таких форм измерительной информации, как сигнал и нецифровой, отсчет.

2.7. Цифровое средство измерений (ЦСИ)

Средство измерений, выполняющее цифровое измерение.

Пример. Термометр или датчик давления энергоносителя с цифровым электронным табло и цифровым интерфейсом для дистанционной передачи данных.

Примечание. Цифровому СИ противопоставляется нецифровое СИ, в котором результат измерений представляется в нецифровом виде (сигнал, нецифровой отсчет).

2.8. Измерительный канал (измерительный комплекс) (ИК)

Цепь соединенных друг с другом средств измерений, образующих непрерывный путь прохождения измерительной информации от входа цепи к ее выходу, выполняющая функцию измерения одной или нескольких физических величин и имеющая нормированные метрологические характеристики.

Пример. ИК для измерения электроэнергии, мощности и сопутствующих им физических величин (например, пофазных значений тока и напряжения) содержит в общем случае измерительные трансформаторы тока и напряжения и электронный счетчик электроэнергии.

2.9. Цифровой измерительный канал (цифровой измерительный комплекс)

(ЦИК)

Измерительный канал (комплекс), на выходе которого результат измерения представлен в виде цифрового результата.

Пример. ЦИК для измерения электроэнергии, содержащий электронный счетчик электроэнергии с цифровым табло и цифровым интерфейсом.

Примечание. ЦИК противопоставляется нецифровой ИК, на выходе которого результат измерений представляется в нецифровом виде (сигнал, нецифровой отсчет).

2.10. Измерительная система (ИС)

Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, выработки измерительных сигналов в разных целях и предоставления результатов измерений в виде отсчетов.

Примеры:

1.Измерительная система тепловой электростанции, позволяющая получать измерительные сигналы о физических величинах по энергоблокам.

2.Измерительная система для измерений электроэнергии с целью ее расчетного (коммерческого) и технического (контрольного) учета – система учета электроэнергии. Система учета электроэнергии состоит, как правило, из нескольких функционально независимых измерительных каналов (комплексов), предназначенных для решения конкретных измерительных задач.

3.Измерительный канал (комплекс) системы учета электроэнергии обычно состоит из измерительных трансформаторов тока, напряжения и счетчиков (датчиков) электроэнергии.

Примечания:

1.В зависимости от назначения ИС разделяют на измерительные информационные (ИИС); измерительные контролирующие (ИКС); измерительные управляющие системы (ИУС) и другие .

2.ИС, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой ИС.

2.11. 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.