合肥辰茂电气有限公司 Hefei Chen Mao Electric Co., Ltd.

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202 数码多功能
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一、 概述

三相多功能电力仪表--用户手册

三相多功能电力仪表是一种具有可编程测量、 显示 、数 字 通 讯 和 电 能 脉 冲 等 功能的多功能电能表,能够完成电量测量、电能计量、数据 显示、 采 集 及 传 输 , 可广泛应用变电站自动化, 配 电 自 动 化 、 智 能 建筑、企业内部的 电能测量、管理、考核。实 现LCD 现场显示和远程RS-485数字通讯接口,

采用MODBUS-RTU通讯协议。


外形代号名称测量显示标配功能

42方形


三相多功能 电力仪表


四象限电能计量

LCD

分页 显示


RS485通讯

电能脉冲输出

96方形

80方形

72方形

5槽形

二、 技术参数

性 能参 数


输 入 测 量 显 示网络三相三线、 三相四线


电压额定值AC5~500V

过负荷持续:1.2倍  瞬时:10倍/10s

功耗<1VA(每相)

阻抗>500kΩ

精度RMS测量, 精度等级0.5级


电流额定值AC0~5A

过负荷持续:1.2倍 瞬时:10倍/10s

功耗<0.4VA(每相)

阻抗<2mΩ

精度RMS测量, 精度等级0.5级

频率45~65Hz

功率视在功率 ,有 功精度1.0级 ,无 功精度1.5级

电能四象限计量,有功精度1.0级,无功精度1.5级

显示可编程、 切换、 循环(LCD) 显示

电源工作范围AC/DC85~270V

功耗≤5VA

输出数字接口RS-485、MODBUS-RTU协议

脉冲输出2路电能脉冲输出, 脉冲常数:5000imp/KWh

环境工作环境-10~55℃

储存环境-20~75℃

安全耐压输入/电源>2kV,输入/输出>2kV,电源/输出>1kV

绝缘输入、 输出、 电源对机壳>50MΩ

电能测量范围有功无功电度测量范围0~999999Mwh, 超过此数值电度从0开始计数


2.1 辅助电源:

三相多功能电力仪表具备通用的(AC/DC)电源输入接口, 若不作特殊声 明, 提供的是AC/DC85~270V电源接口的标准产品, 请保证所提供的电源适 用于该系列的产品, 以防止损坏产品。

注: 采用交流供电时, 建议在火线一侧安装1A保险丝。 电力品质较差时, 建议在电源回路安装浪涌抑制器防止雷击, 以及快速

脉冲群抑制器。

2.2 输入信号:

三相多功能电力仪表采用了每个测量通道单独采集的计算方式, 保证了 使用时完全一致对称, 其具有多种接线方式。 适用于不同的负载形式。

2.2.1 电压输入: 输入电压应不高于产品的额定输入电压(100V或400 V), 否则应考虑使用PT, 在电压输入端须安装1A保险丝。

2.2.2 电流输入: 标准额定输入电流为5A, 大于5A的情况应使用外部CT。 如果使用的CT上连有其它仪表, 接线应采用串接方式, 去除产品的电流输 入连线之前, 一定要先断开CT一次回路或者短接二次回路。 建议使用接线 排, 不要直接接CT, 以便拆装。

2.2.3 要确保输入电压、 电流相对应, 顺序一致, 方向一致; 否则会出现 数值和符号错误!( 功率和电能)

2.2.4 仪表输入网络的配置根据系统的CT个数决定, 在2个CT的情况下, 选 择三相三线两元件方式; 在3个CT的情况下, 选择三相四线三元件方式。 仪 表接线、 仪表编程中设置的输入网络NET应该同所测量负载的接线方式一 致, 不然会导致仪表测量的数据不正确。

三、 编程和使用

3.1按键定义

回车键  : 菜单选择确认及数字参数修改确认。

菜单键 Menu : 用于选择菜单界面、 退出功能和返回上级菜单功能。 向右键: 测量显示时做转换功能, 修改数据时此键为数字加键。 向左键  : 测量显示时做转换功能, 修改数据时此键做数字减键。

3 . 2 测量显示

可测量电网中的电力参数有 :k wh( 有功电能)Kvarh( 无功电能),其 中Kwh、Kvarh可通过面板直接显示, 其它项目可通过仪表标配的485通讯接 口读取。 而对于不同的型号的仪表, 其显示内容和方式却可能不一致, 请参 考具体的说明。 所有的电量参数的计算方法采用如下公式的数字化的离散方 法, 具体为:

六、 常见问题及解决方案

1、 关于通讯

1)                                        仪表没有回送数据                                              答: 首先确保仪表的通讯设置信息如从机地址、 波特率、 校验方式等与上 位机要求一致: 如果现场多块仪表通讯都没有数据回送, 检测现场通讯总 线的连接是否准确可靠,RS485转换器是否正常。 如果只有单块或者少数 仪表通讯异常, 也要检查相应的通讯线, 可以修改变换异常和正常仪表从 机的地址来测试, 排除或确认上位机软件问题, 或者通过变换异常和正常 仪表的安装位置来测试, 排除或确认仪表故障。

2)                                            仪表回送数据不准确                                             答: 多功能电力仪表的通讯开放给客户的数据有一次电网float型数据和二 次电网int/long型数据。 请仔细阅读通讯地址表中关于数据存放地址和存放 格式的说明, 并确保按照相应的数据格式转换。 推荐客户去经销商索要下 载MODBUS-RTU通讯协议测试软件MODSCAN, 该软件遵循标准的 MODBUS-RTU通讯协议, 并且数据可以按照整型、 浮点型、16进制等格式 显示, 能够直接与仪表显示数据对比。

2、                                关于U、I、P等测量不准确                                答: 首先需要确保正确的电压和电流信号已经连接到仪表上, 可以使用万 用表来测量电压信号, 必要的时候使用钳形表来测量电流信号。 其次确保 信号线的连接是正确的, 比如电流信号的同名端, 以及各相的相序是否出 错。 多功能电力仪表可以观察功率界面显示, 只有在反向送电情况下有功 功率数据有不对现象, 一般使用情况下有功数据是正确的。 如果有功电能 符号为负, 有可能电流进出线接错, 当然相序接错也会导致功率显示异 常。 另外需要注意的是仪表显示的电量为一次电网值, 如果表内设置的电 压电流互感器的倍率与实际使用互感器倍率不一致, 也会导致仪表电量显 示不准确。 表内电压电流的量程出厂后不容许修改。 接线网络可以按照现 场实际接法修改, 但编程菜单中接线方式的设置应与实际接线方式一致, 否则也将导致错误的显示信息。

3、                  关于电能走字不准                确                                     答: 仪表的电能累加是基于对功率的测量, 先观测仪表的功率值与实际负 荷是否相符。 多功能电力仪表支持双向电能计量, 在接线错误的情况下, 总有功功率为负的情况下, 电能会累加到反向有功电能, 正向有功电能不 累加。 在现场使用最多出现的问题是电流互感器进线和出线接反。 多功能 电力仪表均可以看到分相的带符号的有功功率, 若功率为负则有可能是接 线错。 另外相序接错也会引起仪表电能走字异常。

4、 仪表不亮

答: 确保合适的辅助电源(AC/DC85-270V) 已经加到仪表的辅助电源端 子, 超过规定范围的辅助电源电压可能会损坏仪表, 并且不能恢复。 可以 使用万用表来测量辅助电源的电压值, 如果电源电压正常, 仪表无任何显 示, 可以考虑断电重新上电, 若仪表还不能正常显示请联系本公司技术服 务部。


■72方型(外形尺寸:72*72*102 mm开孔尺寸:67.00*67.00mm)


 


其中P>0, 累计的有功电能量是有功电能吸收,P<0, 累计的有功电能 是有功电能释放,Q>0, 累计的无功电能是无功电能感性,Q<0, 累计的无 功电能是无功电能容性。



3.3 页面显示示意图:

三相多功能电力仪表共有8个电力参数显示页面, 用户可设置为自动切 换显示, 也可设置为手动切换。 通过“     ” 键来完成页面切换。



页 面内 容说 明

显示当前总的正向有功电能

第三页面图示: 当前总正向有功电能

正  当  前 电 量

K Wh0.856KWh

显示当前总的反向有功电能

第四页面图示: 当前总反向有功电能

当前电 量

反总K Wh0.055KWh

显示当前总的正向无功电能

第五页面图示: 当前总正向无功电能

正  当  前 电 量

Kvarh8.450Kvarh

显示当前总的反向无功电能

第六页面图示: 当前总反向无功电能

当前电 量

反 总Kvarh0.457Kvarh

显示当前总的有功功率

第七页面图示: 当前总有功功率0.45W

K亮则表示千瓦,-P亮表

W示有功功率反向。

显示当前总的无功功率

第八页面图示: 当前总无功功率0.457var

K亮则表示千瓦,-Q亮表

var示无功功率反向。

3.4、 编程操作

在 编 程 操 作 下 , 仪 表 提 供 了 : 密 码 验 证 和 修 改(CODE)、 系 统 设 置

(SET)、 显示设置(DIS)、 通讯设置(CONN) 四个基本菜单项目, 使 用LCD显 示 的 分 层 菜 单 结 构 管 理 方 式 。 用 户 可 通 过 面 板 直 接 设 置 密 码 , PT、CT倍率, 显示方式以及通讯地址、 波特率、 校验位等参数, 也可以参 考第X. X节的数字通讯通过通讯来设置以上参数。

■80方型(外形尺寸:80*80*76 mm开孔尺寸:76.00*76.00mm)


■96方型(外形尺寸:96*96*78 mm开孔尺寸:91.00*91.00mm)

3.5菜单的组织结构如下:用户可根据实际情况选择适当的编程设置参数。



3.6 编程菜单结构图 用户可根据实际情况选择适当的编程设置参数:

输 入 设 置 密 码

五、 接线示意图( 以实物接线图为准 )

■42方型(外形尺寸:120*120*80mm开孔尺寸:111*111mm)

Menu



(密码)



Menu

按三下



Menu

注:无需按确认键, 设 置 密 码0001,

按Menu键返回上一层。




(设置)






编 程

菜   (显示)

单 结 构 示 意

(通讯)

输入信号的网络




电流倍率( 范围: 1 - 5000)




电压倍率( 范围: 1 - 5000) LCD休眠模式( 可任意设置休眠时间)


显示翻页( 范围:手动/自动)




LED亮度( 默认5, 不建议修改)




通讯地址( 范围: 1 - 247)




通讯速率(1200/2400/4800/9600)




通讯校验(n.8.1 / o.8.1 / e.8.1)



注: 退出菜单设定, 在任意界面、 连按Menu键出现时; 按  键为保存退出,

按  Menu   键为无效退出。

按键功能说明:

为数字移位;  为数字加字; 为数字减字;


Menu

为返回键。


例1: 电压变比调试( 例:10KV/100V)



按三下



按两下

按两下

Menu





Menu

按两下按三下


P T值=一 次 侧 电 压 值/二 次 侧 电 压 值,即1 0 K V / 1 0 0 V = 1 0 0 .



密码输入设定相线网络电压变比保存


例2: 电流变比调试( 例:500A/5A)


按三下





按两下

Menu






Menu

按两下按三下


C T值=一 次 侧 电 流 值/二 次 侧 电 流 值,即5 0 0 A / 5 A = 1 0 0 .




 


密码输入设定相线网络电压变比保存


四、 数字通讯

三 相 多 功 能 电 力 仪 表 提 供 串 行 异 步 半 工RS485通 讯 接 口 , 采 用MOD- BUSRTU协议, 各种数据信息均可在通 讯 线 路 上 传 送 。 在 一 条485总 线 上 可以同时连 接 多 达 32个 电 力 仪 表, 每 个 网 络 电 力 仪 表 均 可 以 设 定 其 通 讯

(Addres-s NO.), 不 同 系 列 仪 表 的 通 讯 接 线 端 子 号 码 可 能 不 同, 通讯连

接 应 使 用 带 有 铜 网 的 的 屏 蔽 双 绞 线, 线 径 不 小 于0.5mm2。 布 线 时 应 使 用 通 讯线远离强电电缆或其 他 强 电 场 环 境 , 推 荐 采 用T型 网 络的 连 接 方 式 。 不 建 议采用星形或其他的连接方式。


注:485-A

485-B

仪表- 1仪表- 2仪表- 3仪表- 4




POWER GND

MODBUS/RTU通讯协议:MODBUS协 议 在 一 根 通 讯 线 上 采 用 主 从 应 答 方式的通讯连接方式。 首先, 主计算机的信号寻址到一台唯一地址的终端设

备( 从机), 然后, 终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机, 即

在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输所有的通讯数据流( 半 双工的工作模式)。

MODBUS协议只允许在主机(PC,PLC等) 和终端设备之间通讯, 而不 允许独立的终端设备之间的数据交换, 这样各终端设备不会在它们初始化时 占据通讯线路, 而仅限于响应到达本机的查询信号。

主机查询:查询消息帧包括设备地址码、功能码、数据信息码、校验码。 地 址 码 表 明 要 选 中 的 从 机 设备 功 能 代 码 告 之 被 选 中 的从 设 备 要 执 行 何 种 功 能, 例如功能代码03或04是要求从设备读寄存器并返回它们的内容; 数据段 包含了从设备要执行功能的其它附加信息, 如在读命令中, 数据段的附加信 息有从何寄存器开始读的寄存器数量; 校验码用来检验一帧信息的正确性, 为 从 设 备 提 供 了 一 种 验 证 消 息 内 容 是 否 正 确 的 方 法 , 它 采 用CRC16的 校 准 规则。

从 机 响 应 : 如 果 从 设 备 产 生 一 正 常 的 回 应 , 在 回 应 消 息 中 有 从 机 地 址 码 、 功 能 代 码 、 数 据 信 息 码 和CRC16校 验 码 。 数 据 信 息 码 包 括 了 从 设 备 收 集的数据: 如寄存器值或状态。 如果有错误发生, 我们约定是从机不进行响 应。

传输方式是指一个数据帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的 有 限 规 则 , 下 面 定 义 了 与MODBUS协 议-RTU方 式 相 兼 容 的 传 输 方 式 。 每 个 字 节 的 位 :1个 起 始 位 、8个 数 据 位 、 ( 奇 偶 校 验 位 ) 、1个 停 止 位 ( 有 奇 偶 校验位时) 或2个停止位( 无奇偶校验位时)。


注意: 一下表格中一、 二次电网数据法人含义分别为: 一次电网数据: 指互感器 一次端的电参数数据。 二次电网数据: 指互感器二次端( 即S1、S2端) 的电参数数 据。 一般情况下, 二次电网数据之间存在关系:D1 = D2xTi(D1,D2表示一、 二次电

网数据,T代表互感器变化) 具体电参数对应关系为:Ia1(b1,c1)= Ia2(b2,c2)XCT; VA1(B1,C1)=VA2(B2,C2)XPT;PA1( B1,C1)= PA2( B2,C2) XPTXCT;QA1(B1,C1)=QA2 (B2,C2)XPTXCT,电能:TA1( B1,C1)=TA2(B2,C2)XPTXCT;以上带小标1的表示一次电

数据, 带下标2的表示二次电网数据,PT, CT代表本表电压, 电流变比, 以上为列出的 电参数一, 二次数据不受影响。

数据帧的结构: 即报文格式。


地址码功能码数据码校验码

1个BYTE1个BYTEN个BYTE2个BYTE

地址码: 是帧的开始部分, 由一个字节(8位二进制码) 组成, 十进制 为0~255, 在我们的系统中只使用1~247, 其它地址保留。 这些位标明了 用户指定的终端设备的地址, 该设备将接收来自与之相连的主机数据。 每 个终端设备的地址必须是唯一的, 仅仅被寻址到的终端会响应包含了该地 址的查询, 当终端发送回一个响应, 响应中的从机地址数据告诉了主机那 台终端与之进行通信。


数据码: 包含了终端执行特定功能所需要的数据或者终端响应查询时采 集到的数据。 这些数据的内容可能是数值、 参考地址或者设置值。 例如: 功能域码告诉终端读取一个寄存器, 数据域则需要反映明从哪个寄存器开 始及读取多少个数据, 而从机数据码回送内容则包含了数据长度和相应的 数据。


校验码: 错误校验(CRC) 域占用两个字节, 包含了一个16位的二进制 值。CRC值由传输设备计算出来, 然后附加到数据帧上, 接收设备在接收 数据时重新计算CRC值, 然后与接收到的CRC域中的值进行比较。 如果这 两个值不相等, 就发生了错误。

生成一个CRC的流程为:

1) 预置一个16位寄存器为FFFFH(16进制, 全1), 称之为CRC寄存器。

2) 把 数 据 帧 中 的 第 一 个 字 节 的8位 与CRC寄 存 器 中 的 低 字 节 进 行 异 或 运 算, 结果存回CRC寄存器。

3) 将CRC寄存器向右移一位, 最高位填以0, 最低位移出并检测。

4) 上一步中被移出的那一位如果为0: 重复第三步( 下一次移位): 为1; 将CRC寄存器与一个预设的固定值(0A001H) 进行异或运算。

5) 重复第三步和第四步直到8次移位。 这样处理完了一个完整的八位。

6) 重复第二步到第5步来处理下一个八位, 直到所有的字节处理结束。

7)最后再将CRC寄存器的值高低字节交换。

8) 最终CRC寄存器的值就是CRC的值。


功能码: 告诉了被寻址到的终端执行何种功能。 下表列出本表支持的功 能码, 以及他们的意义和功能。


代码意义意义

0x03/0x04读数据寄存器值

0x10写设置寄存器指令


4.1 报文格式指令

1) 读数据寄存器值( 功能码0x03/0x04)

4.2电能脉冲

本公司三相电能表提供双向有功、 无功电能计量,2路电能脉冲输出功 能和RS485的数字接口来完成电能数据的显示和远传。 仪表实现有功电能、 无功电能1次测数据; 集电级开路的光耦继电器的电能脉冲实现有功电能和 无功电能远传, 可采用远程的计算机终端、PLC、DI开关采集模块采集仪表 的脉冲总数来实现电能累积计量。 所采用输出方式是电能的精度检验的方式

( 国家计量规程: 标准表的脉冲误差比较方法)。




有功电能脉冲输出无功电能脉冲输出



2) 写设置寄存器指令( 功能码0x10)



(1) 电气特性:脉冲输出为光耦集电极开路输出。

(2) 脉冲常数:5000imp/kWh( 所有量程), 其意义为: 当仪表累计电能 1kWh时脉冲输出个数为5000个, 需要强调的是1kWh为电能的2次电能 数据, 在PT、CT的情况下,5000个脉冲对应1次电能数 据为1kWh× 电

压变比PT× 电流变比CT。

(3) 应用举例:PLC终端使用脉冲计数装置, 假定在长度为t的一段时间内 采集脉冲个数为N个, 仪表输入为10kV/100V、400A/5A, 则该时间段 内仪表电能累积为N/5000×100×80度电能。