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网络仪表数码管

多功能网络电力仪表

使用手册

USERMANUAL

保定元和电气技术有限公司

多功能网络电力仪表用户手册……………………………………………………1

一、概述……………………………………………………………………………1

二、技术参数………………………………………………………………………1

三、编程和使用……………………………………………………………………2

测量显示………………………………………………………………………2

编程操作………………………………………………………………………2

四、通迅……………………………………………………………………………9

通迅报文举例…………………………………………………………………9

MODBUS地址信息表………………………………………………………9

五、功能输出………………………………………………………………………13

电能脉冲输出………………………………………………………………13

开关量输出…………………………………………………………………14

开关量输入…………………………………………………………………15

模拟量变送输出……………………………………………………………17

六、接线图………………………………………………………………………20

42方形接线图……………………………………………………………20

96方形接线图……………………………………………………………22

七、常见问题及解决办法………………………………………………………24

多功能网络电力仪表

一、产品简介

1.引用标准

引用国家标准：

DL/T614-1997多功能电能表

GB/T17883-19990.2S级和0.5S级静止式交流有功电度表

GB/T17882-19992级和3级静止式交流无功电度表

GB/T13850-1998交流电量转换为模拟量或者数字信号的电测量变送器

相应国际标准：

IEC62053-22:

2003电量测量设备（交流）-特殊要求-第22部分:

静态电度表（0.2S和0.5S级）

IEC62053-23:

2003电量测量设备（交流）-特殊要求-第23部分:

静态无功表（2S和3S级）

IEC61010-1:

2001测量、控制以及实验室用电气设备的安全要求-第1部分:

一般要求

IEC61000-2-11电磁兼容性（EMC）-第2-11部分

IEC60068-2-30环境测试-第2-30部分

2.产品概述

多功能网络电力仪表采用最现代的微处理器和数字信号处理技术，可测量电网中的三相电压、电流、功率、电网频率等常用电力参数，同时还具有电能累计、电能脉冲、越限报警、开关量输入输出、模拟量变送输出与网络通信等功能。

采用大屏幕、高清晰的液晶显示，具有友好的人机操作界面。

多功能网络电力仪表具有极高的性价比，可以直接取代常规测量指示仪表、电能计量表、多功能网络电力仪表以及相关的辅助单元。

作为一种先进的智能化、数字化的电网前端采集元件，该仪表可以应用于各种控制系统，能源管理系统，变电站自动化，配电网自动化，小区电力监控，工业自动化，智能建筑，智能配电盘，开头柜中，具有安装方便，接线简单，维护方便，工程量小，现场可编程输入参数的特点。

能够完成业界不同PLC，工业控制计算机通信软件的组网。

二、产品主要功能

实时测量

能量

相电压：

Ua，Ub，Uc

线电压：

Uab，Ubc，Uca

电流：

Ia，Ib，Ic

有功功率:

各分相有功功率与合相有功功率

无功功率:

各分相无功功率与合相无功功率

视在功率:

各分相视在功率与合相视在功率

功率因数:

各分相功率因数与合相功率因数

电网频率

四象限有功电能

四象限无功电能

2路电能脉冲

通讯

RS-485通讯接口

MODBUS-RTU通讯协议

远程控制

模拟量

4路开关量输入（干结点）

4路开关量输出

4路模拟量输出（4～20mA/0～～20mA）

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

AC100V、400V（订货时请说明）

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

电流

额定值

AC1A、5A（订货时请说明）

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

频率

40～60Hz，精度0.1Hz

功率

有功、无功、视在功率，精度0.5级

电能

四象限计量，有功精度0.5级，无功精度1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，光耦继电器

开关量输入

4路开关量输入，干接点方式（可选）

开关量输出

4路开关量输出，继电器（可选）

模拟量输出

4路模拟量输出，4~20mA/0~20mA（可选）

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>5MΩ

1）辅助电源：

网络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）输入信号：

它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。

注：

具体接线及仪表参数（脉冲常数等）见仪表所带接线图。

说明：

A、电压输入：

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

B、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。

C、要确保输入电压、电流相对应，顺序一致，进线和出线方向一致；否则会出现测量数值和符号错误！

（功率和电能）

D、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电压或功率不正确。

其中在三相三线中，电压测量和显示的为线电压；而在三相四线中，电压测量和显示为电网的相电压和线电压。

四、编程和使用

1、测量显示：

多功能网络仪表可测量电网中的电力参数有：

Ua、Ub、Uc、（相电压）；Uab、Ubc、Uca（线电压）Ia、Ib、Ic（电流）；Ps（总有功功率）；Qs（总无功功率）；PFs（总功率因素）；Ss（总视在功率）；FR（频率）以及有功电能；无功电能。

所有的测量电量参数全部保存仪表内部的电量信息表中，通过仪表的数字通讯接口可访问采集这些数据。

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：

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。

K-千、M-兆为测量数据的数量级。

例如，在电压测量模式下，LED显示10.23同时K灯亮，表示10.23KV，K暗则表示电压数值为10.23V。

三排LED显示测量的电量信息或编程时提示信息，分6页分别显示Ua、Ub、Uc；Ia、Ib、Ic；P、Q、PF；有功电能、无功电能、频率。

对应的测量项目：

分别为三相电压；三相电流；有功功率、无功功率、功率因数；有功电能、无功电能、频率信息。

开入、开出、频率信息

4个按键用于显示切换或编程设置，“→”“←”为切换键：

“Menu”为上退键，“

”为选择确认键。

可设置DISP控制字用来编程设置通常状态下显示内容，DISP=1（三相电流），2（三相电压）3（有功功率）4（功率因素），5（视在功率），6（无功功率），0（1~6循环显示）。

页面

内容

说明

电压

分别显示电压Ua、Ub、Uc（三相四线）和Uab、Ubc、Uca（三相三线）左图中

Ua=326.7V

Ub=326.8V

Uc=326.6V，K灯亮时表示KV。

电流

显示三相电流Ia，Ib，Ic单位为A。

左图中

Ia=18.77A

Ib=18.76A

Ic=18.78A。

K灯亮时表示KA。

有功功率

无功功率

功率因素

显示有功功率（W）、无功功率（var）、功率因数PF。

左图中

P=1645W

Q=951var

PF=0.5

K灯亮时表示KW或Kvar。

页面

内容

说明

开关量输入

开关量输出

频率

分别显示开出DO信息、DI信息和频率数据，其中1表示接通，0表示关断，图中DI为1101，DO为0110，频率为50HZ.

有功电能

显示正有功电能值，第二排数码管是高4位，第三排是低4位，形成一个8位值。

左图表示有功电能值为：

369587.28kWh。

按

键：

可切换显示正有功电能和负有功电能。

：

正有功电能

：

负有功电能

无功电能

显示正无功电能值，第二排数码

管是高4位，第三排是低4位，形成一个8位值。

左图表示无功电能值为：

7321.45kvarh。

按

键：

可切换显示正无功电能和负无功电能。

：

正无功电能

：

负无功电能

2、编程操作：

在编程操作下，仪表提供了设置（SET）、输入（INPT）、通讯（CONN）

密码（code）、开关量（DO）、模拟量（AO）五大类输入设置菜单项目，LED显示的分层菜

单结构管理方式：

第1排LED显示第1层菜单信息；第2排LED显示第2层菜单信息，第3排LED提供第三层菜单信息。

采用分层结构管理的菜单方式,图中编

程项目即：

（左图所示）

第一层：

INPT（信号输入）

第二层：

ISCL（电流范围）

第三层：

5A电量量程

键盘的编程操作采用四个按键的操作方式，即：

左右移动键“←”“→”，菜单进入或上回退键“Menu”、选择确定键“

”来完成功能的所有操作。

：

在仪表测量显示的情况下，按该按键进入编程模式，仪表提示密码（CODE初

始为0001；“Menu”另一个作用是在编程操作过程中，起上退作用。

例如，在编程模式INPT-I.SCL-5下按“Menu”，仪表会显示INPT-I.SCL。

：

切换移动键，实现菜单项目的切换或者数字量的增加或减少。

例如，在菜单项目INPT-r.U-0001下按“→”会变成“0002”。

：

选择后确认，并返回到上层菜单。

当仪表设置完成后，要返回到测量模式时，仪表会提示“SAVE-YES”，选择“Menu”表示不保存退出，选择“

”保存退出。

菜单的组织结构如下，用户可根据实际情选择适当的编程设置参数。

第一层

第二层

第三层

描述

密码

（CODE）

密码数据（0~9999）

当输入的密码正确时才可以进入编程。

默认密码：

0001

系统设置

SET

显示

DISP

0~6

选择显示项目分别为自动和显示项目。

亮度

B.LED

1~15

调整数码管亮度,“1”为最暗，

“15”为最亮！

清电能

CLR.E

确认后，电能清零

信号输入

INPT

网络

NET

N.3.4和N.3.3

选择测量信号的输入网络

电压范围

U.SCL

400V和100V

选择测量电压信号的量程

电流范围

I.SCL

5A和1A

选择测量电流信号的量程

电压变比

T.U

1~9999

设置电压信号变比=1次刻度/

2次刻度,例:

10KV/100V=100

电流变比

T.I

1~9999

设置电流信号变比=1次刻度/

2次刻度,例:

200A/5A=40

通讯参数

CONN

地址

1~247

仪表地址范围1~247

通讯速率

BAUD

4800~9600

波特率4800、9600

协议

PROT

字通讯和字节通讯

字通讯是两字节通讯

开关量输出

设置DOI

项目参数1

选择电量

项目

项目参数2

电量参数

报警值

选择所测量的电量参数中的任

意一个（参数1）以及其报警的

上下限（参数2），经过DO模块

判断后输出相应的开关通断信号。

模拟输出

设置AOI

项目参数1

选择电量

项目

项目参数2

电量参数

报警值

选择所测量的电量参数中的任意

一个（参数1）以及其满刻度输

出对应的（参数2），经过AO模块采集运算后输出。

显示符号注释：

字符

面板显示

文字说明

字符

面板显示

文字说明

Code

密码

仪表地址

Set

设置

baud

波特率

disp

显示

DATA

数据格式

b.LED

数码管亮度

protocol

格式选择

Clr.E

电能清零

word

字通讯

In.pt

输入

byte

字节通讯

net

网络

+Wh

正有功电能

n.3.3

三相三线网络

+varh

正无功电能

n.3.4

三相四线网络

save

yes

是否存盘。

按回车键表示存盘退出,按“Menu”键直接退出，编程无效

U.scl

电压范围

r.U

电压倍率

r.I

电流倍率

I.scl

电流范围

conn

通讯

-wh

负有功电能

-varh

负无功电能

DO1

第一路开关输出量

Ao1

第一路变送输出量

使用要求：

所有的仪表在第一次使用的时候，请检查仪表的参数同所在配电系统中需要的参数的一致性。

仪表后面的标签中都标注了仪表的类型参数和出厂设置参数。

在正确配置仪表后，按照实际的要求对仪表进行正确的接线，对辅助电源、输入信号和输出信号按说明书操作说明中进行。

编程举例：

设仪表信号输入网络为三相四线，电压变比为60。

（假设仪表开始为三相三线，电压变比为1）

注:

当三相三线与三相四线转换时,外部接线应与仪

表内部设置必须相对应,否则测量数据不正确!

五、数字通讯

网络仪表提供串行异步半工RS485通讯接口，采用MOD-BUS-RTU协议，各种数据信息均可在通讯线路上传送。

在一条485线上可以同时连接多达32个网络电力仪表，每个网络电力仪表均可以设定其通讯地址（AddressNO.），不同系列仪表的通讯接线端子号码不同，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。

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）。

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BYTE

N个BYTE

2个BYTE

地址码在帧的开始部分，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。

功能码告诉了被寻址到的终端执行何种功能。

下表列出多功能网络电力仪表所支持的功能码，以及它们的意义和功能。

地址码

意义

行为

03/04

读数据寄存器

获得一个或多个寄存器的当前二进制值

电能清零

将所操作的仪表的电能数据清零（0）

写预置寄存器

设定二进制值到相关的寄存器中

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）最终CRC寄存器的值就是CRC的值。

通讯报文举例：

1。

读数据（功能码：

03/04）：

这个功能可使用户获得终端设备采集、记录的数据，以及系统参数。

主机一次请求采集的数据个数没有限制，但不能超出定义的地址范围。

下面的例子是从终端设备地址为12（0CH）的从机上，读取3个数据Ia、Ib、Ic（数据帧中数据每个地址占用2个字，Ia的字地址为18（12H）开始，数据长度为6（06H）个字。

字通讯方式。

）

查询数据帧（主机）

地址

命令

起始寄存器

地址（高位）

起始寄存器

地址（低位）

寄存器个

数（高位）

寄存器个

数（低位）

CRC16

低位

CRC16

高位

0CH

03H

00H

12H

00H

06H

64H

D0H

响应数据帧（从机）

地址

命令

数据长度

数据1~12

CRC16

低位

CRC16

低位

0CH

03H

0CH

43556680H、43203040H、42DDCC80H

78H

DEH

表明：

Ia=43556680H（213.4A）、Ib=3203040H（160.1A）、Ic=42DDCC80（110.8A）。

预置数据（功能码：

16）：

此功能允许用户改变多个寄存器的内容（需要强调的是所写入的数据为可写属性参数。

个数不超过地址范围,下面的例子是写入电流变比为400A/5A=80通讯方式。

）

预置数据帧（主机）

地址

命令

起始寄存器

地址（高位）

起始寄存器

地址（低位）

寄存器个

数（高位）

寄存器个

数（低位）

字节

长度

写入

数据

CRC16

低位

CRC16

高位

0CH

10H

00H

03H

00H

01H

02H

00H

50H

FFH

CFH

响应数据帧（从机），表明数据已写入

地址

命令

起始寄存器

地址（高位）

起始寄存器

地址（低位）

寄存器个

数（高位）

寄存器个

数（低位）

CRC16

低位

CRC16

高位

0CH

10H

00H

04H

00H

01H

41H

15H

MODBUS地址信息表：

地址

项目

描述

字节地址

说明

设置信息

编程设置密码（只可读）

0，1

2字节，1-9999

Xs1

电量显示选择

电量显示方式，0-6

仪表地址

1字节，1-247

电压倍率

4，5

PT=电压1次侧/2次侧（1-9999）

电流倍率

6，7

CT=电流1次侧/2次侧（1-9999）

SRS

输入控制字

见位地址说明

TXK

通讯控制字

见位地址说明

STATUS

状态

10，11

保留

地址

项目

描述

字节地址

说明

DOS1

开关量输出1设置

10、11、12

见开关量模块

部分描述

DOS2

开关量输出2设置

13、14、15

DOS3

开关量输出3设置

16、17、18

DOS4

开关量输出4设置

19、20、21

AOS1

模拟量输出1设置

22、23、24

见模拟量模块

部分描述

AOS2

模拟量输出2设置

25、26、27

AOS3

模拟量输出3设置

28、29、30

AOS4

模拟量输出4设置

31、32、3

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