Elektřina, energie a rozhraní – stručně vysvětleno

Činná energie

Energie skutečně přeměněná na práci, teplo nebo světlo. Měří se v kilowatthodinách (kWh) a je veličinou, na níž je založen prakticky každý účet za energii.

Elektřina a energie

Jalová energie

Energie, která kmitá sem a tam mezi sítí a spotřebičem, aniž by konála práci. Vzniká v cívkách a kondenzátorech, měří se v kvarh a dodavatelé ji účtují nad určitou hranicí.

Elektřina a energie

Zdánlivá energie

Geometrický součet činné a jalové energie, měřený v kVAh. Určuje, jak silně jsou zatíženy kabely a transformátory.

Elektřina a energie

Činný výkon

Okamžitý tok výkonu, který koná práci, v kilowattech (kW). Špičkové hodnoty činného výkonu určují poplatky za výkon.

Elektřina a energie

Jalový výkon

Kmitavý výkon bez činné složky, v kvar. Zatěžuje síť, ale neobjeví se na měřiči činného výkonu – proto se zaznamenává zvlášť.

Elektřina a energie

Zdánlivý výkon

Součin napětí a proudu, v kVA. Podle něj se dimenzují transformátory a napájecí kabely.

Elektřina a energie

Účiník

Poměr činného a zdánlivého výkonu, také cos φ. Špatný účiník znamená vysoký jalový výkon a může způsobit dodatečné náklady.

Elektřina a energie

cos φ

Běžné označení účiníku posunu mezi proudem a napětím. Při čistě odporové zátěži je 1, u motorů výrazně nižší.

Elektřina a energie

Vyšší harmonické

Násobky síťové frekvence, vznikající v nelineárních spotřebičích, jako jsou frekvenční měniče a napájecí zdroje. Zatěžují vodiče a zkreslují jednoduché měřicí metody.

Elektřina a energie

Špička zatížení

Nejvyšší hodnota výkonu v zúčtovacím období, obvykle jako čtvrthodinový průměr. Často nejdražší jednotlivá položka na účtu za elektřinu.

Elektřina a energie

Zátěžový profil

Průběh hodnot výkonu v čase, obvykle po čtvrthodinách. Ukazuje, kdy byla energie odebírána – na tuto otázku stav měřiče neodpovídá.

Elektřina a energie

Základní zátěž

Spotřeba, která je přítomna trvale, i v noci a o víkendech. Vysoká základní zátěž bývá často prvním zjištěním analýzy zátěžového profilu.

Elektřina a energie

Špičková zátěž

Krátkodobě vysoká potřeba výkonu, například při rozběhu zařízení. Často ji lze snížit časovým rozložením.

Elektřina a energie

Řízení zátěže

Cílené posouvání nebo omezování spotřebičů s cílem vyhnout se špičkám zatížení. Vyžaduje naměřené hodnoty téměř v reálném čase.

Elektřina a energie

Vlastní spotřeba

Podíl vlastní vyrobené energie, který se spotřebuje přímo na místě místo dodání do sítě. Klíčová veličina u fotovoltaických zařízení.

Elektřina a energie

Společenství vlastní spotřeby

Sdružení více stran v jedné nemovitosti, které společně využívají vyrobené energie. Vyžaduje měření pro každou stranu.

Elektřina a energie

Elektřina pro nájemníky

Model, ve kterém nájemníci odebírají místně vyrobený proud přímo. Vyžaduje zúčtovatelné měření pro každou jednotku.

Elektřina a energie

Dodávka do sítě

Dodávání energie do sítě, například z fotovoltaického zařízení. Měří se odděleně od odběru a obvykle se odměňuje jinak.

Elektřina a energie

Odběr

Odebírání energie ze sítě. Měřiče pro modely vlastní spotřeby musí zaznamenávat odběr a dodávku zvlášť.

Elektřina a energie

Tarif

Časově závislá cena energie, například vysoký a nízký tarif. Měřič s více tarifními registry je zaznamenává zvlášť.

Elektřina a energie

Konstanta měřiče

Faktor přepočítávající impulsy měřiče na jednotky energie, často udávaný jako impulsy na kWh. Důležitý při záznamu S0.

Elektřina a energie

Proudové transformátory

Součást, která transformuje vysoké proudy na měřitelnou hodnotu. Převod musí být v měřiči správně nastaven.

Elektřina a energie

Převod transformátoru

Poměr mezi primárním a sekundárním proudem proudového transformátoru, například 200/5 A. Špatně nastavený převod způsobí systematickou chybu měření.

Elektřina a energie

Přímé měření

Měření bez proudových transformátorů, při kterém celý proud teče měřičem. Možné jen do určitých proudů.

Elektřina a energie

Čtyřkvadrantové měření

Záznam činné a jalové energie v obou směrech. Předpoklad pro zařízení, která současně odebírají i dodávají.

Elektřina a energie

Podružné měření

Měření dílčích spotřeb za hlavním měřičem, například podle nájemníka, stroje nebo části budovy. Základ vyúčtování podle skutečné spotřeby.

Měření a vyúčtování

Vymezení množství pro třetí strany

Oddělení množství energie předávaných třetím stranám. V Německu regulačně relevantní a spojené s požadavky na měření.

Měření a vyúčtování

MID

Evropská směrnice o měřidlech. Měřič ve shodě s MID smí být v EU použit k vyúčtování; modul B+D označuje postup schválení.

Měření a vyúčtování

Metrologické právo

Právní rámec pro měřidla v obchodním styku. Měřiče používané k vyúčtování musí odpovídat metrologickému právu.

Měření a vyúčtování

PTB-A 20.1

Dokument požadavků německého národního metrologického institutu (PTB) pro elektroměry. Doklad o souladu s metrologickým právem.

Měření a vyúčtování

PTB-A 50.7

Požadavky na měřidla při vymezení množství pro třetí strany a v energetickém managementu.

Měření a vyúčtování

Třída přesnosti

Údaj o přípustné odchylce měření, například třída B pro činnou energii nebo třída 2 pro jalovou energii. Nižší je přesnější.

Měření a vyúčtování

ISO 50001

Norma pro systémy energetického managementu. Vyžaduje průběžný záznam, analýzu a reporting energetických dat.

Měření a vyúčtování

Systém energetického managementu

Systematický proces záznamu, hodnocení a zlepšování využití energie. Software je jen jeho částí.

Měření a vyúčtování

Koncepce měření

Rozhodnutí, které veličiny se zaznamenávají na kterých místech a k čemu. Chyby v měřicím konceptu lze dodatečně jen stěží napravit.

Měření a vyúčtování

Měřicí bod

Místo v instalaci, kde probíhá měření – nezávisle na konkrétním přístroji. Pojmenování by se mělo řídit měřicím bodem, ne přístrojem.

Měření a vyúčtování

Stav měřiče

Kumulovaná hodnota energie měřiče. Odpovídá na otázku množství, ne na otázku času.

Měření a vyúčtování

Analýza zátěžových profilů

Analýza hodnot výkonu v čase s cílem zviditelnit špičky, základní zátěž a anomálie.

Měření a vyúčtování

Vyúčtování provozních nákladů

Rozdělení nákladů na spotřebu mezi jednotky. S podružným měřením podle skutečné spotřeby místo podle klíče plochy.

Měření a vyúčtování

Sankeyho diagram

Tokový diagram, jehož šířky šipek odpovídají množstvím. Umožňuje na první pohled pochopit toky energie a jejich poměry.

Měření a vyúčtování

M-Bus

Meter-Bus, evropská norma pro dálkový odečet měřičů spotřeby podle EN 13757. Dvouvodičové vedení nezávislé na polaritě pro elektřinu, vodu, plyn a teplo.

M-Bus

EN 13757

Řada norem pro komunikaci měřičů spotřeby. Část 2 popisuje fyzickou vrstvu, část 3 aplikační vrstvu.

M-Bus

Jednotková zátěž

Klidový odběr proudu účastníka M-Bus, asi 1,5 mA. Součet všech jednotkových zátěží omezuje počet zařízení na masteru.

M-Bus

Master M-Bus

Zařízení, které napájí sběrnici a dotazuje měřiče. Zajišťuje také převod úrovně a hlídání zkratu.

M-Bus

Převodník úrovně

Modul, který poskytuje napětí sběrnice a převádí úrovně signálu. Integrovaný v EMU M-Center, jinak samostatný přístroj.

M-Bus

Primární adresa

Krátká adresa M-Bus od 1 do 250, nastavená v přístroji. Rychlá, ale náchylná k chybám při dvojím přidělení.

M-Bus

Sekundární adresa

Osmimístné identifikační číslo měřiče, kombinované s výrobcem, verzí a médiem. Jednoznačné od výrobce.

M-Bus

Vyhledání měřičů

Automatické dotazování všech možných adres za účelem nalezení připojených zařízení. U větších instalací ušetří dny.

M-Bus

Telegram

Sekvence dotazu a odpovědi na M-Bus. Měřič na ni dodá svůj úplný datový záznam.

M-Bus

Přenosová rychlost

Přenosová rychlost v bitech za sekundu. U M-Bus jsou obvyklé 300, 2400 a 9600 Bd, v praxi většinou 2400.

M-Bus

Odpor smyčky

Celkový odpor sběrnicového vedení tam i zpět. U M-Bus omezen na 90 Ω.

M-Bus

Wireless M-Bus

Rádiová varianta M-Bus podle EN 13757-4, rozšířená u vodoměrů a měřičů tepla bez kabelového připojení.

M-Bus

RS-485

Elektrický standard rozhraní pro diferenciální dvouvodičový přenos v poloduplexním režimu. Odolný proti rušení, ale ne nezávislý na polaritě.

RS-485 a Modbus

Diferenciální přenos

Přenos signálu jako rozdíl napětí mezi dvěma vodiči. Rušení působí na oba vodiče stejně a vyruší se.

RS-485 a Modbus

Poloviční duplex

Vysílání a příjem přes stejný pár vodičů, ale nikdy současně.

RS-485 a Modbus

Zakončovací odpor

Odpor 120 Ω na obou fyzických koncích sběrnice, který zabraňuje odrazům. Jen na koncích, ne u každého zařízení.

RS-485 a Modbus

Předpěťový odpor

Předpěťové odpory, které definují klidovou úroveň sběrnice, aby žádný účastník nepovažoval šum za data.

RS-485 a Modbus

Jednotková zátěž

Míra zátěže účastníka RS-485. Klasicky segment snáší 32 jednotkových zátěží; moderní budiče odebírají zlomek.

RS-485 a Modbus

Odbočka

Odbočení z hlavního vedení k přístroji. U RS-485 co nejkratší, protože odbočky způsobují odrazy.

RS-485 a Modbus

Liniová topologie

Průběžné zapojení od jednoho konce sběrnice k druhému. Jediná doporučená topologie pro RS-485.

RS-485 a Modbus

Modbus

Otevřený protokol pro komunikaci mezi automatizačními zařízeními. Pracuje se 16bitovými registry a v režimu master–slave.

RS-485 a Modbus

Modbus RTU

Binární varianta Modbus přes sériová vedení, obvykle RS-485. Používá CRC16 a interval ticha k rozpoznání rámců.

RS-485 a Modbus

Modbus TCP

Modbus přes Ethernet, standardní port 502. Místo CRC nese každý telegram hlavičku MBAP; více klientů může číst současně.

RS-485 a Modbus

Kód funkce

Číslo udávající požadovanou operaci. Pro měřiče jsou podstatné hlavně 3 (holding register) a 4 (input register).

RS-485 a Modbus

Holding register

Čitelný a zapisovatelný 16bitový registr v datovém modelu Modbus.

RS-485 a Modbus

Input register

16bitový registr pouze pro čtení, typický pro naměřené hodnoty.

RS-485 a Modbus

CRC16

Kontrolní součet zabezpečující telegramy Modbus RTU. Chybné telegramy se zahazují.

RS-485 a Modbus

Klidová pauza

Pauza nejméně 3,5 doby znaku, která v Modbus RTU označuje začátek a konec telegramu.

RS-485 a Modbus

TCP/IP

Rodina protokolů, na které staví ethernetové sítě a internet. Základ pro Modbus TCP, MQTT, BACnet IP a OPC UA.

TCP/IP a sítě

IP adresa

Jednoznačná adresa zařízení v síti. Měřicí přístroje potřebují stabilní adresu, statickou nebo přes rezervaci DHCP.

TCP/IP a sítě

Rezervace DHCP

Přiřazení pevné IP adresy k MAC adrese. Spojuje pohodlí DHCP se stabilitou pevných adres.

TCP/IP a sítě

MAC adresa

Hardwarová adresa síťového rozhraní. Slouží k jednoznačné identifikaci v místní síti.

TCP/IP a sítě

VLAN

Logicky oddělený síťový segment na sdílené infrastruktuře. Měřicí technika obvykle dostává vlastní VLAN.

TCP/IP a sítě

MBAP

Hlavička Modbus Application Protocol v Modbus TCP s číslem transakce, identifikátorem protokolu, délkou a unit identifier.

TCP/IP a sítě

Unit identifier

Pole v hlavičce MBAP, které u bran adresuje sériové zařízení za nimi.

TCP/IP a sítě

Port 502

Standardní port pro Modbus TCP.

TCP/IP a sítě

NTP

Protokol pro synchronizaci času. Bez synchronizovaných hodin nelze zátěžové profily více zařízení smysluplně porovnávat.

TCP/IP a sítě

BACnet IP

Protokol automatizace budov přes IP. Pracuje objektově: každá naměřená hodnota je samostatný objekt.

TCP/IP a sítě

BBMD

BACnet Broadcast Management Device. Předává broadcasty BACnet přes hranice podsítí.

TCP/IP a sítě

OPC UA

Platformně nezávislý průmyslový standard pro výměnu dat s integrovaným informačním modelem a bezpečnostním konceptem.

TCP/IP a sítě

MQTT

Odlehčený protokol publish-subscribe pro telemetrická data. Zařízení publikují hodnoty, zájemci se k nim přihlašují.

MQTT

Broker MQTT

Prostředník mezi odesílateli a příjemci. Všechny zprávy jdou přes něj; odesílatel a příjemce se neznají.

MQTT

Publish

Publikování zprávy pod topicem u brokera.

MQTT

Subscribe

Přihlášení k topicu za účelem příjmu zpráv, které jsou tam publikovány.

MQTT

Topic

Hierarchická cesta, pod kterou se zprávy publikují. Struktura a pojmenování rozhodují o pozdější použitelnosti dat.

MQTT

Zástupný znak

Zástupný symbol při přihlášení: + pro právě jednu úroveň, # pro všechny úrovně pod ní.

MQTT

QoS

Quality of Service, záruka doručení. 0 odesílá bez potvrzení, 1 zaručuje alespoň jedno doručení, 2 právě jedno.

MQTT

Retain

Příznak, díky němuž broker uchovává poslední hodnotu každého topicu. Nově připojení odběratelé vidí data okamžitě.

MQTT

Last will

Zpráva, kterou broker publikuje, když se spojení zařízení nečekaně přeruší. Zviditelňuje výpadky.

MQTT

TLS

Šifrování transportního spojení. Povinné, jakmile naměřená data opouštějí vlastní síť.

MQTT

LoRa

Metoda rádiové modulace s technikou rozprostřeného spektra. Mění přenosovou rychlost za dosah a odolnost proti rušení.

LoRa a LoRaWAN

LoRaWAN

Síťový protokol nad LoRa, s branami, síťovým serverem, šifrováním a procesem připojení.

LoRa a LoRaWAN

Spreading factor

Parametr od SF7 do SF12, který váží dosah proti době vysílání. Vyšší znamená dál, ale pomaleji.

LoRa a LoRaWAN

EU868

Bezlicenční frekvenční pásmo kolem 868 MHz, v Evropě používané pro LoRaWAN.

LoRa a LoRaWAN

Duty cycle

Zákonné omezení doby vysílání na zařízení a hodinu v bezlicenčním pásmu. Určuje možný interval vysílání.

LoRa a LoRaWAN

třída A

Provozní režim, v němž zařízení po vysílání otevře dvě krátká přijímací okna. Nejúspornější z režimů LoRaWAN.

LoRa a LoRaWAN

OTAA

Over-the-air activation: připojení s DevEUI, JoinEUI a AppKey, při němž se vyjednávají klíče relace. Doporučený postup.

LoRa a LoRaWAN

ABP

Activation by personalisation: pevně naprogramované klíče relace. Jednodušší, ale méně bezpečné.

LoRa a LoRaWAN

Brána

Přijímací stanice, která zachytává pakety LoRa a předává je síťovému serveru. Zařízení nejsou pevně přiřazena k bráně.

LoRa a LoRaWAN

Dekodér payloadu

Kód, který rozkládá kompaktně zabalený payload paketu na pojmenované naměřené hodnoty. Bez něj zůstávají data nečitelná.

LoRa a LoRaWAN