多功能电力仪表用户基础手册LCD_LED

多功效电力仪表

用户手册

一、产品介绍

多功效电力仪表，一个含有可编程测量、显示、RS485数字通讯和电能脉冲变送输出多功效智能电力仪表，能够完成三相电参量测量(三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率等)、四象限电能计量、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、企业内部电能测量、管理、考评。测量精度0.5级，实现LCD现场显示和远程RS-485数字接口通讯，采取标准MODBUS-RTU通讯协议。

二、技术参数

参数

性能

输入测量

接线

三相四线/三相三线

电压

量程

AC400V/100V

过载

连续:1.2倍，瞬时:2倍/1S

功耗

＜0.3VA

阻抗

＞1.8MΩ

精度

RSM测量，精度0.2级

电流

量程

AC5A/1A

过载

连续:1.2倍，瞬时:10倍/5S

功耗

＜0.4VA

阻抗

＜15mΩ

精度

RSM测量，精度0.2级

频率

45-65HZ，精度±0.02HZ

功率

有功功率0.5级、无功功率1级、功率因数0.5级

电能

四象限电能；有功电能0.5级、无功电能1级

输出模块

电能脉冲输出

无源光耦集电极开路输出，脉冲常数3600

通讯

RS485通讯接口， MODBUS-RTU协议，通讯波特率1200~19200

辅助电源

AC/DC85-265V、AC380V±5%、AC220V±5%，＜5VA

显示

FSTN LCD显示或LED数码管显示

环境

工作温度:-10-55℃，储存温度:-20-85℃

安全

绝缘:信号、电源、输出端子对壳电阻＞5MΩ

耐压:信号输入、电源、输出间＞2KV

三、安装和接线

3．1 仪表尺寸

外型代号

外型尺寸

(mm)

开孔尺寸

(mm)

最小安装距离

深度

(mm)

水平(mm)

垂直(mm)

42

120×120

111×111

120

120

80

96

96×96

91×91

96

96

80

80

80×80

76×76

80

80

80

72

72×72

67×67

72

72

95

3．2 安装方法

(1) 在固定配电柜开开孔尺寸大小孔；

(2) 取出仪表，松开螺丝，取下固定支架；

(3) 仪表由前插入安装孔；

(4) 插入仪表固定支架，并拧紧螺丝固定仪表。

3．3 端子接线

说明：如和仪表壳体接线图不一致，请以仪表壳体接线图为准！

(1) 电压输入：输入电压不要高于产品额定输入电压（100V或400V），不然应考虑使用PT，为了便于维护，提议使用接线排。

(2) 电流输入：11、13、15为电流互感器进线端，*表示为电流同名端(进线端)。标准额定输入电流为5A，大于5A情况应使用外部CT。假如使用CT上连有其它仪表，接线应采取串接方法。去除产品电流输入连线之前，一定要先断开CT 一次回路或短接二次回路，为便于维护，提议使用接线排。

(3) 要确保输入电压、电流相序一致，方向一致；不然会出现数值和符号错误(功率和电能)!

(4) 仪表能够工作在三相四线方法或三相三线方法，用户应依据现场使用情况选择对应接线方法。通常在没有中心线情况下使用三相三线方法，在有中心线情况下使用三相四线方法，三相三线能够只安装2 个CT（A 和C 相），三相四线需要安装三个CT。仪表内可设置两种接线方法，实际接线方法和表内设置接线方法必需一致，不然仪表测量数据不正确。

(5) 4、5有功电能脉冲输出，6、7无功电能脉冲输出。

四、编程操作

4．1 进入和退出编程状态

进入编程状态:

在测量显示状态时按住“SET”键约3秒钟，进入密码认证页面，使用“?”键,“▲”键和“▼”键输入密码 (出厂默认用户密码为1111)，再按“SET”键就进入编程状态页面。注意：假如输入密码按“SET”键后，退出到测量显示状态，则表示输入密码不正确。

退出编程状态：

在编程状态，一直按住“SET”键约2秒钟，退出编程状态，会提醒用户选择是否保留设置值，“”保留设置值，“”不保留设置值。

4．2 编程操作中按键使用

功效键SET：确定设置值，进入下一项设置或退出设置。

位选键 ?：循环选定要设置数码位，选定数码位下会有一个下画线指示。

增加键 ▲：改变选定数码位数值(数码数值从0到9循环)。

减小键 ▼：改变选定数码位数值(数码数值从9到0循环)。

4．3 设置参数说明

序号

序号内容说明

显示

范围

进入

进入菜单密码

0000~9999

说明：输入进入菜单密码，只有密码正确才能进入菜单，出厂预设值为1111

1

接线方法

、

说明：三相三线接法、三相四线接法(一定要和实际接线方法一致)

2

电压倍率

1~9999

说明：本项设定线路所用PT倍率，出厂预设为1，如线路所用PT为：10kV/100V，则该项值应设为100

3

电流倍率

1~9999

说明：本项设定线路所用CT倍率，出厂预设为1，如线路所用CT为：600A/5A，则该项值应设为120

4

显示方法

0~99

说明：0为固定显示方法，手动切换显示项；1~99设置页面为自动切换，设置值为显视自动切换间隔时间，单位秒，自动切换界面下，手动切换也有效

5

通信地址

1~247

说明：仪表地址，多机通信时用于识别本机

6

通信波特率

1200、2400、4800、9600、19200

说明：用于设定RS485通讯波特率，出厂预设值为9600

7

通信数据格式

、、、

说明：无校验位8个数据位1个停止位、奇校验8个数据位1个停止位、偶校验8个数据位1个停止位、无校验位8个数据位2个停止位

8

电能清0

、

说明：电能数据清0，电能数据不变

9

LCD背光开启时间

0~9999

说明： 0为LCD背光常开；1～9999背光开启时间，单位为秒

10

菜单进入密码

0~9999

说明：设置进入菜单密码，密码预设值为1111

退出

保留参数修改值选择

、

说明：保留参数修改值，以前参数值不变

五、面板说明和测量信息显示

5．1 测量信息

测量电网中电量参数有：Ua、Ub、Uc(相电压)；Uab、Ubc、Uca(线电压)；Ia、Ib、Ic(电流)；Pa、Pb、Pc、Ps(每相有功功率和总有功功率)；Qa、Qb、Qc、Qs(每相无功功率和总无功功率)；PFa、PFb、PFc、PFs(每相功率因数和总功率因数)；Sa、Sb、Sc、Ss（每相视在功率和总视在功率）；F(频率)和有功(无功)电能；全部测量电量参数全部保留仪表内部电量信息表中，经过仪表RS485通讯接口可访问采集这些数据。

5．2显示面板(经过“▲”和“▼”键进行显示页面切换)

5．2．1 LCD型显示

页面

内容

说明

1

三相电压、频率

前三排a、b、c显示相电压Ua、Ub、Uc或ab、bc、ca显示线电压Uab、Ubc、Uca，单位为V。左图中Ua=220.0V、Ub=220.0V、Uc=220.0V。在三相四线输入时，经过按“?”键进行相电压和线电压切换显示。第四排显示频率F=50.00Hz。

最下排显示电能信息，目前显示为吸收有功电能5732.46KWh。经过按“SET”键进行切换显示吸收有功电能，释放有功电能，感性无功电能，容性无功电能。电能显示部分，在其它显示页面下操作相同。IMP表示吸收有功电能，EXP表示释放有功电能，表法感性无功电能，表示容性无功电能。

2

三相电流、频率

前三排a、b、c分别显示电流Ia、Ib、Ic单位为A。左图中Ia=5.000A、Ib=5.000A、Ic=5.000A。第四排显示频率F=50.00Hz。

3

总有功功率、无功功率、视在功率、功率因数

前四排从上到下分别显示总有功功率、总无功功率、总视在功率、总功率因数。无功功率、功率因数前有负号表示容性，无负号表示感性。

4

分相有功功率、总有功功率

前三排a、b、c分别显示A相、B相、C相有功功率；第四排显示总有功功率。单位为kW。在三相三线输入时无此显示界面。

5

分相无功功率、总无功功率

前三排a、b、c分别显示A相、B相、C相无功功率；第四排显示总无功功率。单位为kVar。在三相三线输入时无此显示界面。无功功率前有负号表示容性，无负号表示感性。

6

分相视在功率、总视在功率

前三排a、b、c分别显示A相、B相、C相视在功率；第四排显示总视在功率。单位为kVA。在三相三线输入时无此显示界面。

7

分相功率因数、总功率因数

前三排a、b、c分别显示A相、B相、C相功率因数；第四排显示总功率因数。在三相三线输入时无此显示界面。功率因数前有负号表示容性，无负号表示感性。

5．2．2 LED型显示

页面

内容

说明

1

三相电压

显示电压Ua、Ub、Uc(3相4线)或Uab、Ubc、Uca(3相3线)，单位为V，在K指示灯亮情况下为KV。左图中Ua=220.0V、Ub=220.0V、Uc=220.0V。在三相四线输入时，经过按“?”键进行相电压和线电压切换显示。

2

三相电流

显示3相电流Ia、Ib、Ic单位为A。左图中Ia=5.000A、Ib=5.000A、Ic=5.000A。

3

有功功率、无功功率、功率因数

显示有功功率P、无功功率Q、功率因数PF。左图中P=2.857KW、Q=1.650KVar、PF=0.866。功率因数最高位指示目前无功是感性还是容性。表示感性，值为0.866；表示容性，值为0.866。

4

频率、

开关量输入输出

第三排显示频Freq=50.00Hz。

5

有功电能

显示有功电能值，第2排数码管是高4位，第3排是低4位，形成一个8位值。左图表示正向有功电能值为300.00KWh。按“SET”键可切换显示负向有功电能值。第一排指示显示为正向有功电能，指示显示为负向有功电能。

6

无功电能

显示无功电能值，第2排数码管是高4位，第3排是低4位，形成一个8位值。左图表示感性无功电能值为50.48KVarh。按“SET”键可切换显示容性无功电能值。第一排指示显示为感性无功电能，指示显示为容性无功电能。

六、功效模块

6．1 RS485通讯

6．1．1 物理层

(1) RS485通讯接口，异步半双工模式。

(2) 通讯波特率1200、2400、4800、9600、19200bps可设置，出厂默认值为9600bps。

(3) 字节传送格式：N81无校验位、8个数据位、1个停止位； O81奇校验、8个数据位、1个停止位；E81偶校验、8个数据位、1个停止位；N82无校验位、8个数据位、2个停止位。

6．1．2 通信协议Modbus-RTU

本仪表提供串行异步半双工RS485通讯接口，采取标准MODBUS-RTU协议，多种数据信息均可在通讯线路上传送。在一条线路上能够同时连接多达128个网络仪表，每个网络仪表均可设定其通讯地址，通讯连接应使用带有铜网屏蔽双绞线，线径大于0.5mm2。布线时应使通讯线远离强电电缆或其它强电场环境，推荐采取T型网络连接方法，不提议采取星形或其它连接方法。

MODBU协议在一根通讯线上采取主从应答方法通讯连接方法。首先，主计算机信号寻址到一台唯一地址终端设备(从机)，然后，终端设备发出应答信号以相反方向传输给主机。MODBUS协议只许可在主机(PC，PLC 等)和终端设备之间通讯，而不许可独立终端设备之间数据交换，这么各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应抵达本机查询信号。

主机查询：查询消息帧包含设备地址、功效代码、数据信息码、校验码。地址码表明要选中从机设备；功效代码告之被选中从设备要实施何种功效，比如功效代码03或04是要求从设备读寄存器并返回它们内容；数据段包含了从设备要实施功效任何附加信息，校验码用来检验一帧信息正确性，从设备提供了一个验证消息内容是否正确方法，它采取CRC16校验规则。

从机响应：假如从设备产生正常回应，在回应消息中有从机地址码、功效代码、数据信息码和CRC16校验码。数据信息码则包含了从设备搜集数据：像寄存器值或状态。假如有错误发生，我们约定是从机不进行响应。

数据帧结构,即报文格式：

设备地址

功效代码

数据段

CRC16校验码

1个byte

1个byte

N个bytes

2个bytes

设备地址：由一个字节组成，在我们系统中只使用了1~247，其它地址保留。每个终端设备地址必需是唯一，仅仅被寻址到终端会响应对应查询。

功效代码：告诉了被寻址到终端实施何种功效。下表列出了本仪表所支持功效代码及它们功效。

功效代码

功效

03H/04H

读一个或多个寄存器值

10H

写一个或多个寄存器值

数据段：包含了终端实施特定功效所需要数据或终端响应查询时采集到数据。这些数据内容可能是数值、参考地址或设置值。

校验码：CRC16占用两个字节，包含了一个16 位二进制值。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，然后和接收到CRC域中值进行比较，假如这两个值不相等，就发生了错误。

6．1．3 通信报文举例：

(1) 读数据寄存器(功效代码03H/04H)：

主机发数据帧：读三相电流值。

地址

命令

起始地址(高位在前)

寄存器数(高位在前)

校验码

01H

04H

00H,1AH

00H,03H

91H,CCH

仪表回应数据帧：Ia=5.000A、Ib=4.996A、Ic=4.980A

地址

命令

数据长度

数据段(6字节)

校验码

01H

04H

06H

13H,88H,13H,84H,13H,74H

CBH,95H

(2) 写数据寄存器(功效代码10H):

主机发数据帧：设置电流变比CT=300，电压变比PT=100。

地址

命令

起始地址

寄存器数

数据字节数

数据段

校验码

01H

10H

00H,02H

00H,02H

04H

00H,64H,01H,2CH

33H,E4H

仪表回应数据帧：

地址

命令

起始地址

寄存器数

校验码

01H

10H

00H,02H

00H,02H

E0H,08H

6．1．4 Modbus通信寄存器地址表

属性：R/W表示可读可写，R表示只读。

地址

项目描述

数据类型

属性

说明

0

进入菜单密码

Short

R/W

范围:0~9999

1

电参量显视方法

Short

R/W

高字节，参见菜单设置该项说明

输入信号接线方法

低字节，0:三相三线，1:三相四线

2

电压变比PT

Short

R/W

范围:1~9999

3

电流变比CT

Short

R/W

范围:1~9999

4

通信地址

Short

R/W

高字节，范围:1~247

通信波特率

低字节，0:1200bps~4:19200bps

5

通信数据格式

Short

R/W

0:N81、1:O81、2:E81、3:N82

6

LCD背光开启时间

Short

R/W

0~9999

16

电能数据清0

Short

R/W

此寄存器写入55AAH全部电能数据清0，写入其它值，无影响

20

A相电压

Short

R

见表后说明(1)

21

B相电压

Short

R

见表后说明(1)

22

C相电压

Short

R

见表后说明(1)

23

AB相线电压

Short

R

见表后说明(1)

24

CA相线电压

Short

R

见表后说明(1)

25

BC相线电压

Short

R

见表后说明(1)

26

A相电流

Short

R

见表后说明(2)

27

B相电流

Short

R

见表后说明(2)

28

C相电流

Short

R

见表后说明(2)

29

功率、功率因数符号位

Short

R

见表后说明(3)

30

A相有功功率

Short

R

见表后说明(4)

31

B相有功功率

Short

R

见表后说明(4)

32

C相有功功率

Short

R

见表后说明(4)

33

总有功功率

Short

R

见表后说明(4)

34

A相无功功率

Short

R

见表后说明(4)

35

B相无功功率

Short

R

见表后说明(4)

36

C相无功功率

Short

R

见表后说明(4)

37

总无功功率

Short

R

见表后说明(4)

38

A相视在功率

Short

R

见表后说明(4)

39

B相视在功率

Short

R

见表后说明(4)

40

C相视在功率

Short

R

见表后说明(4)

41

总视在功率

Short

R

见表后说明(4)

42

A相功率因数

Short

R

见表后说明(5)

43

B相功率因数

Short

R

见表后说明(5)

44

C相功率因数

Short

R

见表后说明(5)

45

总功率因数

Short

R

见表后说明(5)

46

频率

Short

R

见表后说明(6)

47~48

正有功电能(整数部分)

Long

R/W

见表后说明(7)

49

正有功电能(小数部分)

Short

R/W

见表后说明(7)

50~51

负有功电能(整数部分)

Long

R/W

见表后说明(7)

52

负有功电能(小数部分)

Short

R/W

见表后说明(7)

53~54

感性无功电能(整数部分)

Long

R/W

见表后说明(7)

55

感性无功电能(小数部分)

Short

R/W

见表后说明(7)

56~57

容性无功电能(整数部分)

Long

R/W

见表后说明(7)

58

容性无功电能(小数部分)

Short

R/W

见表后说明(7)

59~60

总有功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

61~62

A相总有功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

63~64

B相总有功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

65~66

C相总有功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

67~68

总无功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

69~70

A相总无功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

71~72

B相总无功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

73~74

C相总无功电能

Long

R/W

二次侧电能，3位小数点

说明：

(1) 读出电压为二次侧电压值，固定1位小数位，二次侧电压值=读出值/10，一次侧电压值=读出值×PT变比/10。

(2) 读出电流为二次侧电流值，固定3位小数位，二次侧电流值=读出值/1000，一次侧电流值=读出值×CT变比/1000。

(3) 功率、功率因数符号位寄存器，低字节位BIT0、BIT1、BIT2、BIT3、BIT4、BIT5、BIT6、BIT7分别表示A相有功、B相有功、C相有功、总有功、A相无功、B相无功、C相无功、总无功符号位，0表示正，1表示负。高字节位BIT0、BIT1、BIT2、BIT3分别表示A相功率因数、B相功率因数、C相功率因数、总功率因数感性还是容性，0表示感性，1表示容性。

(4) 读出功率为二次侧功率值，固定1位小数位，二次侧功率值=读出值/10，一次侧功率值=读出值×PT变比×CT变比/10。

(5) 功率因数固定3位小数位，功率因数值=读出值/1000。

(6) 频率固定2位小数位，频率值=读出值/100。

(7) 电能值由3个寄存器(Word0、Word1、Word2)组成，前2个寄存器组成一个长整数，表示整数部分值，后1个寄存器组成一个整数，表示小数部分值，为3位小数。电能值=Word0×65536 + Word1 + word2/1000，单位为KWh或KVarh。

6．2 电能计量和电能脉冲输出

多功效电力仪表提供双向有功、双向无功电能计量，2路电能脉冲输出功效和RS485数字接口来完成电能数据显示和远传。集电级开路光耦电能脉冲实现有功电能和无功电能远传，可采取远程计算机终端、PLC、DI开关采集模块采集仪表脉冲总数来实现电能累积计量。所采取输出方法是电能精度检验方法(国家计量规程：标准表脉冲误差比较方法)。

(1) 电器特征：脉冲采集接口电路示意图以下图，采取光藕隔离集电集开路输出。

(2) 脉冲常数：3600 imp/kWh，其意义为：当仪表累积1kWh 时脉冲输出个数为3600个，需要强调是1kWh 为电能二次测电能数据，在PT、CT 情况下，相正确3600个脉冲数据对应1 次测电能为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，假定在时长为t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/3600×100×80 度电能。