Raziskave in razvoj

Evropski projekti znotraj EMRP in EMPIR programov

Še posebej smo ponosni na naše aktivno delovanje znotraj Evropskega meroslovnega raziskovalnega programa (EMRP) in Evropskega meroslovnega programa za inovacije in raziskave (EMPIR). Oba programa predstavlja največji raziskovalni iniciativi na področju meroslovja v Evropi do sedaj. Pod njenima okriljema nacionalni meroslovni laboratoriji (NMI) združujejo svoje raziskovalne kapacitete za vrhunske raziskovalne projekte, sredstva pa zagotavljajo tako Evropska komisija kot države udeleženke.

Do danes smo sodelovali na sledečih evropskih raziskovalnih projektih:

• kot prvi laboratorij v Sloveniji smo pridobili sredstva iz prve faze programa, ko je bil vzpostavljen premostitveni raziskovalni program pod nazivom ERA-NET plus. To je bil prvi tovrstni evropski projekt, za katerega EU namenja 1/3 vseh sredstev posamezne države udeleženke pa ostali 2/3.
• Metrologija za učinkovito izrabo energije (EMRP razpis, 2010-2013): Projekt je obravnaval (i) razvoj novih zmogljivosti, zmanjšanje merilne negotovost in izbor novih materialov za termo-električne pretvornike, (ii) nove zmogljivosti za oceno lastnosti in zmogljivosti vibracijskih energijskih pretvornikov, kot so piezoelektrični pretvorniki, (iii) posebni načini merjenja učinkovitosti elektromehanske pretvorbe in modeli za napovedovanje učinkovitosti za komercialno uporabo, (iv) merjenje električnih veličin v napravah za generiranje energije in (v) nove pristope za ocenjevanje mikrometrskih in nanometrskih naprav za pridobivanje energije. Partnerji: PTB, NPL, LNE, VTT, INRiM, CMI, SIQ
• Metrologija v pametnih električnih omrežjih (EMRP razpis, SmartGrid, ENG04, 2010-2013): V okviru projekta smo sodelovali pri izdelavi (i) preciznih tokovnih so-uporov in (ii) razvoju numerične metode meritve moči na osnovi vzorčenja. Še posebej pomembno vlogo smo imeli pri razvoju numerične metode meritve moči na osnovi vzorčenja, kjer smo glede na razporeditev nalog prevzeli vlogo enega izmed vodilnih laboratorijev. Partnerji: NPL, PTB, SP, VSL, LNE, INRiM, CEM, CMI, EIM, INM-RO, LCOE, METAS, VTT, SMD, SMU, TRESCA, UME, SIQ
• Kvantni standard za električne meritve na osnovi vzorčenja (EMRP razpis, Q-Wave, 2013‑2016): V okviru tega projekta smo razvili merilni sistem, ki temelji na Josephsonovem efektu, in je namenjen dinamični kalibraciji najnovejše generacije analogno-digitalnih pretvornikov v skladu z IEC in IEEE standardi. Aktivnosti projekta so izboljšale tudi tehnike digitalne obdelave signalov, ocenile prispevke merilnih negotovosti in zagotovile neposredne in sledljive meritve. Partnerji: CEM, CMI, INRIM, JV, METAS, MIKES, NPL, PTB, RISE, UME, VSL, SIQ
• Napredne EMC testne metode v industrijskih okoljih (EMRP razpis, IND60, 2013-2016): Projekt je izboljšal obstoječe testne metode na EMC področju, razvil nove metode in izdelal referenčne naprave za verifikacijo testov, ter jih povezal s standardi. Partnerji: CMI, INTA, LNE, METAS, RISE, UME, VSL, SIQ
• Merilna orodja za stabilnost in kvaliteto v pametnih omrežjih (EMRP razpis, SmartGridII, 2014‑2017): Projekt je zajemal številna področja povezana s pametnimi omrežji, s kakovostjo električne energije tj. power quality PQ in merilniki fazorjev tj. phasor measurements units PMUs: (i) vrste motenj in njihov izvor (ii) širjenje motenj po omrežju in izvor napak, (iii) impedanca omrežja in resonanca sistema (iv) merilnike PMU v omrežju (v) dinamično kalibracija merilnikov PMU (vi) kalibracijo merilnikov PMU izven laboratorija, (vii) karakterizacijo merilnikov PMU in pretvornikov PQ (viii) korekcijo digitaliziranih signalov in (ix) standardizacijoa. V okviru projekta smo se ukvarjali z razvojem različnih algoritmov za merilnike PMU in z ovrednotenjem natančnosti določevanja parametrov različnih osnovnih signalov ob prisotnosti motenj. Partnerji: CMI, EIM, IMBiH, INM-RO, INRIM, LNE, METAS, VTT MIKES, NPL, RISE, SMU, TRESCAL, VSL, SIQ
• Dostopnejša uporaba kvantnih AC napetostnih etalonov (EMPIR razpis, ACQ-PRO, 2015-2018): Glavni cilj projekta je omogočiti dostop do kvantnih AC napetostih etalonov zainteresiranim evropskim nacionalnim meroslovnim inštitutom (NMI) in imenovanim inštitutom (DI), ki imajo trenutno omejen dostop do takšne opreme. Povečano število NMI-jev, ki uporabljajo AC kvantne napetostne etalone, omogoča večjo raznolikost raziskav in razvoja pri širokem obsegu specifičnih elektrotehniških industrijskih aplikacij. Projekt hkrati omogoča izboljšanje kalibracijskih zmogljivosti laboratorijev, saj imajo AC kvantni napetostni etaloni vpliv na približno 70% kalibracijskih aktivnosti meroslovnih inštitutov. Partnerji: BEV, CEM, CMI, FER-PEL, GUM, INRIM, IPQ, JV, NPL, PTB, UME, SIQ
• Razvoj merilnih zmogljivosti na RF in mikrovalovnem področju (EMPIR razpis, RF&MW, 2016‑2019): Glavni namen projekta je bil povečati merilne zmogljivosti in strokovno znanje na področju mikrovalovnih naprav v državah EURAMET, ki imajo s tem področjem manj izkušenj, saj to predstavlja temelj za učinkovito sodelovanje pri novih tehničnih izzivih na tem hitro razvijajočem raziskovalnem področju. Zastavljeni cilji so bili doseženi preko prenosa teoretičnega in praktičnega znanja med partnerji projekta, kot tudi z združevanjem veščin za izboljšanje zanesljivosti in natančnosti na področju RF in mikrovalovne metrologije. Razvite zmogljivosti evropskim podjetjem dajejo ključna orodja za zagotavljanje kakovosti proizvodov, povečajo zaupanja končnih uporabnikov in pospešujejo inovacije. Partnerji: CMI, GUM, INTA, METAS, RISE, UME, SIQ
• Sledljivost meritev kvalitete moči električnega omrežja (EMPIR razpis, TracePQM, 2016-2019): V okviru tega projekta smo razvili nov sistem za merjenje moči in kvalitete električne energije, ki je prosto dostopen vsem interesentov v Evropi, zato posameznim laboratorijem ni potrebno vzporedno razvijati podobnega sistema. Uspešno razvit sistem omogoča hitrejšo implementacijo obnovljivih virov energije v Evropi. Projekt je bil sestavljen iz petih delovnih sklopov: (i) razvoj strojne in (ii) programske opreme, (iii) objava dobrih merilnih praks in navodil za uporabo razvitega sistema, (iv) razvoj strategij na področju merjenja kvalitete električne energije za vse partnerje projekta in (v) prenos znanja. Partnerji: BIM, CEM, CMI, FER-PEL, IMBiH, INRIM, JV, LNE, METROSERT, NSAI NML, RISE, UME, SIQ
• Metrologija za digitalne merilne postaje v elektroenergetskem sistemu (EMPIR razpis, 21NRM02, 2022-2025): V merilnih postajah elektroenergetskega omrežja digitalni merilniki vse bolj nadomeščajo analogne (standarda IEC 61850 in IEC 61869). Za podporo elektroenergetski industriji bo projekt zagotovil trenutno manjkajoče rešitve za kalibracijo in za ustrezno časovno sinhronizacijo novih vrst merilnikov v digitalnih postajah, npr. opreme za vzorčenje, kot so SAMU enote (angl. stand-alone merging units), za digitalne merilne transformatorje in transformatorske merilne mostiče. Glavni cilji projekta so (i) razviti in kalibrirati referenčne sisteme (strojna oprema) za kalibracijo opreme za vzorčenje v skladu z novimi zahtevami nedavno izdanih standardov, (ii) razviti programsko opremo za nadzor nastavitev, za nadzor ravnanja s paketi podatkov vzorčenih signalov, razviti nove pristope za obdelavo podatkov in ocenjevanje negotovosti, (iii) razviti komunikacijska in časovna omrežja, ki bodo prenašala vzorčene podatke in zagotavljala ustrezno časovno sinhronizacijo za komercialne naprave na osnovi PTP protokola (angl. Precision Time Protocol), ter vzpostavitev sledljive povezave med PTP in 1 PPS (angl. Pulse-Per-Second), (iv) zagotavljati podatke, metode, smernice in priporočila za IEC TC 38 in (v) prispevati k razvoju standardov tehničnega odbora IEC TC 38 (tj. Instrument Transformers). Partnerji: VTT, CMI, GUM, JV, Metrosert, RISE, VSL, CIRCE, LeftRight, L ITR, OMICRON, Statnett, SIQ

Pri vseh zgoraj naštetih projektih sodelujemo s številnimi priznanimi evropskimi nacionalnimi inštituti (angl. National Metrological Institute, NMI), imenovanimi inštituti (angl. Designated Institute, DI), univerzami in industrijskimi partnerji, ki delujejo na področju meroslovja:

• Bulgarian Institute of Metrology BIM, Bolgarija
• Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen BEV, Avstrija
• Centro Español de Metrología CEM, Španija
• Fundación Circe Centro de investigación de recursos y consumos energéticos CIRCE, Španija
• Czech Metrology Institute CMI, Češka
• Hellenic Institute of Metrology EIM, Grčija
• Faculty of Electrical Engineering and Computing – Primary Electromagnetic Laboratory FER-PEL, Hrvaška
• Glowny Urzad Miar GUM, Poljska
• Institute of Metrology of Bosnia and Herzegovina IMBiH, Bosna in Hercegovina
• Institutul National De Metrologie INM-RO, Romunija
• Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica INRiM, Italija
• Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial INTA, Španija
• Instituto Português da Qualidade IPQ, Portugalska
• Justervesenet JV, Norveška
• Electrical Engineering Official Central Laboratory LCOE, Španija
• Left Right, razvoj naprednih rešitev LeftRight, Slovenija
• Sieć Badawcza ŁUKASIEWICZ – Instytut Tele- i Radiotechniczny L-ITR, Poljska
• Laboratoire national de métrologie et d’essais LNE, Francija
• Federal Institute of Metrology METAS, Švica
• METROSERT, Estonija
• National Physical Laboratory NPL, Velika Britanija
• National Metrology Laboratory NSAI, Irska
• Omicron electronics GmbH OMICRON, Austria
• Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB, Nemčija
• Swedish Research Creating Sustainable Growth RISE, Švedska
• DG Quality and Safety, Metrology Division SMD, Belgija
• Slovak Institute of Metrology SMU, Slovaška
• Statnett, Norveška
• TRESCAL, Danska
• Turkiye Bilimsel Ve Teknolojik Arastirma Kurumu UME – TUBITAK, Turčija
• The Dutch National Metrology Institute VSL, Nizozemska
• Centre for Metrology VTT MIKES, Finska
• itd.

Vključeni smo tudi v Evropsko meroslovno združenje (angl. European Metrology Network, EMN) za pametna električna omrežja (angl. Smart Grids), ki je skupna kontaktna točka za celotno Evropo in vsem interesentom zagotavlja podporo pri meroslovnih izzivih na področju pametnih električnih omrežij. EMN za pametna električna omrežja še zlasti zagotavlja podporo za standardizacijo, testiranje, ter raziskave in razvoj na področju razvoja in implementacije strategij na področju pametnih električnih omrežij v posameznih državah. S spodbujanjem zanesljive in robustne merilne infrastrukture EMN za pametna električna omrežja pomaga Evropi pri izpolnjevanju lastnih ciljev glede trajnosti razvoja in ciljev omejevanja podnebnih sprememb, ter podpira elektro energetske sisteme prihodnosti.

Sodelovanje v tehničnih odborih

Kot nosilec nacionalnih etalonov sodelujemo tudi v tehničnem odboru za elektriko in magnetizem (angl. Technical Committee for Electricity and Magnetism, TC-EM) in tehničnem odboru za čas in frekvenco (angl. Technical Committee for Time and Frequency, TC-TF):

• TC-EM: Pododbor za nizko frekvenco (angl. Subcommittee Low Frequency, SCLF): Pododbor obravnava tehnična vprašanja v zvezi z meroslovjem na področju električnih veličin, saj so te teme pomembne za podporo industriji in raziskovalcem, ter hkrati z zagotavljanjem informacij podpirajo TC-EM odbor. Pododbor obravnava naslednja področja:
  • AC/DC prenos
  • izmenična napetost in tok, meroslovje povezano s periodičnimi signali
  • impedanca (R, L, C)
  • električna in magnetna polja (nizke frekvence)
  • meritve materialov (nizke frekvence)

• TC-EM: Pododbor za moč in energijo (angl. Subcommittee Power and Energy): Pododbor obravnava naslednja področja:
  • moč in energija (brez RF&MW področja)
  • visoka napetost, tokovni pretvorniki, merilni transformatorji
  • magnetne meritve

• TC-EM: Pododbor za radio-frekvenčno in mikrovalovno področje (angl. Subcommittee Radiofrequency and Microwave): Pododbor obravnava sledeča področja:
  • meroslovje na radio-frekvenčnem in mikrovalovnem področju
  • meritve v časovnem in frekvenčnem področju
  • elektromagnetna polja
  • elektromagnetna kompatibilnost
  • meroslovje na THz področju

• Tehnični odbor za čas in frekvenco (angl. Technical Committee for Time and Frequency, TC-TF): Tehnični odbor za čas in frekvenco (TC-TF) obravnava tehnična vprašanja, ki so pomembna za industrijo in raziskave s tega področja. Glavne teme, ki jih TC-TF obravnava so:
  • frekvenčni etaloni
  • medlaboratorijske interkomparacije na področju časa in frekvence
  • časovni pasovi
  • distribucija referenčnega časa
  • merilni sistemi na področju časa in frekvence
  • meroslovje povezano s časom in frekvenco v vesolju

Prenos znanja in industrijski projekti

Ena od temeljnih nalog meroslovnega instituta je tudi prenos specifičnega meroslovnega znanja kot tudi širšega znanja s področja merilne tehnike, laboratorijskega dela in meroslovne urejenosti. V ta namen:

• izvajamo seminarje in izobraževanja s področij obvladovanja merilne opreme, priprave za akreditacijo, pripravo merilnih in kalibracijskih postopkov, merilne negotovosti, itd.
• sodelujemo z laboratoriji pri njihovi organizaciji, pripravi delovnih postopkov, izvedbi notranjih presoj
• svetujemo pri nakupu nove merilne opreme
• se spoprijemamo s kompleksnejšimi projekti in iskanjem celovitih rešitev s področja merilne tehnike, tehničnega nadzora, itd.
• razvijamo nove merilne postopke, principe, merilne instrumente in etalone

Nekaj izvedenih projektov v povezavi z industrijo:

• priprava meroslovnega laboratorija podjetja Metrel d.d. na akreditacijo,
• priprava meroslovnega laboratorija podjetja Elektro-Slovenija (ELES) d.o.o. na akreditacijo,
• izdelava projekta za sinhronizacijo takta telekomunikacijskega omrežja in zagotavljanje rezervnega takta nacionalnega referenčnega etalona za čas in frekvenco za podjetje ELES d.o.o.,
• priprava meroslovnega laboratorija podjetja ELEKTROSERVISI d.d. na akreditacijo,
• pomoč pri izdelavi postopkov za pridobitev akreditacije podjetja AMZS d.d. – PE Ljubljana za overjanje taksimetrov,
• itd.

Interni raziskovalni projekti

Poleg zgoraj naštetih evropskih raziskovalnih projektov in industrijskih projektov, na SIQ stalno potekajo tudi interni razvojni projekti usmerjeni razvoju nove merilne opreme in merilnih postopkov za pokrivanje potreb slovenskega gospodarstva. Že razvite metode se izpopolnjujejo, izboljšujejo se merilne negotovosti, poleg tega pa se stalno razvijajo novi kalibracijski postopki za akreditirano kalibracijo novih veličin. Neprestan razvoj storitev je vodil do enega izmed najširših obsegov akreditiranih kalibracij, ki danes vključuje različne veličine, ne le s področja električnih veličin ter časa in frekvence, temveč tudi številnih drugih.