燕赵电子多功能变送器说明书.docx

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燕赵电子多功能变送器说明书

多功能变送器

使用手册

（2012．08．V2.1版）

一、概述

多功能变送器采用现代数字信号处理芯片和高精度的电能计量芯片，能够精确稳定的测量电网中的常用电力参数：

三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、电网频率等，并带有RS485通讯接口、开关量输入和模拟量输出等功能。

多功能变送器适用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统中、变电站自动化、配电网自动化、智能建筑、智能型配电盘、开关柜中、具有安装方便、接线简单、维护方便、工程量小、现场可编程设置输入参数、能完成业界不同PLC、工业控制计算机通讯软件的组网。

二、技术参数

性能

参数

输入测量显示

电压

网络

三相三线、三相四线

额定值

AC100V/AC220V/AC380V

过负荷

1.2倍额定值（连续）;2倍额定值/1秒

功率

<0.4VA（每相）

阻抗

>500kΩ

精度

RMS测量，精度等级0.5

电流

额定值

AC5A、1A（或使用分流器）

过负荷

1.2倍额定值（连续）;10倍额定值/1秒

功率

<0.2VA（每相）

阻抗

<2mΩ

精度

RMS测量，精度等级0.5

频率

45~65Hz

功率

视在功率，有功精度0.5级，无功精度1.0级

电能

四象限计量，有功精度0.5级，无功精度1.0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

RS485接口、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/1min，输入/输出>2kV/1min，电源/输出>1.5kV/1min（50Hz）

绝缘

输入、输出、电源对机壳>100MΩ

2.1辅助电源：

多功能变送器具备通用的（AC/DC）电源输入接口，若不作特殊声明，提供的是AC/DC85～265V电源接口的标准产品，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：

多功能变送器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。

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），若无注明，出厂为AC0～500V、高于500V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。

建议使用接线排，不要直接接CT，以便拆装。

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

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。

三、编程和使用

3.1、测量显示

多功能变送器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）；PF（总功率因素）；F（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，请参考具体的型号仪表说明。

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。

3.2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。

第一层

第二层

第三层

描述

密码

（CODE）

验证密码（Put）

密码数据（0～9999）

当输入的密码正确时才可以进入编程。

出厂密码:

0001

修改密码

Set

密码数据（0～9999）

密码验证成功才能修改密码

系统设置

Set

网络NET

N.3.4和N.3.3

选择测量信号的输入网络

电流变比CT.I

1～5000

设置电流信号变比=1次刻度/2次刻度,例:

200A/5A=40

电压变比PT.U

1～5000

设置电压信号变比=1次刻度/2次刻度,例:

10KV/100V=100

清电能E.CLE

YES/no

如果选择"YES"，退出编程菜单，按确认电能清零，按退出不清零；选择"no"，不清零

显示设置

DIS

显示

DISP.E

0000

可任意设置LCD休眠时间

（单位"秒",0000为常亮）

显示翻页

DIS.P

Auto/HAnd

Auto:

表示自动翻页，每2S翻

页；Hand：

表示手动翻页

亮度

B.LED

0～10

调整LCD亮度，默认为5

（不建议调整）

通讯参数

CONN

地址Add

1～247

仪表地址范围1～247

通讯速率bud

1200～9600

波特率1200、2400、4800、9600

通讯校验位dAtA

N.8.1/o.8.1/E.8.1

N.8.1:

无校验位；o.8.1：

奇校验；E.8.1：

偶校验

变送设置

AO-1/2/3/4

数据项选择

tYPE

OFF/UA-H/…

OFF:

该路变送无输出，UA-H:

该路变送输出A相电压（4~20mA）

变送高端

A-Hi

0000

满额度对应值，设置见变送

设置说明；

变送低端

A-Lo

0000

变送低端对应值，设置见变

送设置说明

3.3编程菜单结构示意图

3.4显示说明

3.5面板显示说明

四、数字通讯

4.1报文格式指令

多功能变送器提供串行异步半工RS485通讯接口，采用Modbus-RTU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。

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：

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：

代码

意义

0x2

读开关量输入状态

0x3/0x4

读数据寄存器值

0x10

写设置寄存器指令

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。

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。

1）读开关量输入状态（功能码0x02）

主机请求

帧结构

地址码

功能码

数据码

校验码

起始开关地址

开关个数

占用字节

1字节

2字节

数据范围

1~247

0x02

0x0000（固定）

0x0001~0x0004

CRC

报文举例

0x01

0x02

0x000x00

0x000x04

0X79

0xC9

从机响应

帧结构

地址码

功能码

数据码

校验码

寄存器字节数

寄存器值

占用字节

1字节

2字节

报文举例

0x01

0x02

0x01

0x02

0x49

说明：

从机响应的寄存器值即开关量输入状态值，从字节的最低位开始对应每一路开关量输入的状态值，1表示闭合状态，0表示断开状态，如上例寄存器值“0x02”的二进制“00000010”表示第2路开关量输入闭合。

2）读数据寄存器值（功能码0x03/0x04）

主机请求

帧结构

地址码

功能码

数据码

校验码

起始寄存器地址

寄存器个数

占用字节

1字节

2字节

数据范围

1~247

0x03/0x04

最大25

CRC

报文举例

0x01

0x03

0x000x3D

0x000x03

0X79

0xC9

从机响应

帧结构

地址码

功能码

数据码

校验码

寄存器字节数

寄存器值

占用字节

1字节

2字节

报文举例

0x01

0x03

0x06

（6字节数据）

（CRC）

说明：

主机请求的寄存器地址为查询的一次电网或者二次电网的数据首地址，寄存器个数为查询数据的长度，如上例起始寄存器地址“0x000x3D”表示三相相电压整型数据的首地址，寄存器个数“0x000x03”表示数据长度3个Word数据。

参照MODBUS-RTU通讯地址信息表。

3）写设置寄存器指令（功能码0x10）

主机请求

帧结构

地址码

功能码

数据码

校验码

起始寄存器地址

寄存器个数

数据字节数

寄存器动作值

占用字节

1字节

2字节

数据范围

1~247

0x10

最大25

最大2*25

CRC

报文举例

0x01

0x10

0x00

0x07

0x000x02

0x04

0x00

0x64

0x00

0x0A

0X73

0x91

从机响应

帧结构

地址码

功能码

数据码

校验码

起始继电器地址

继电器值

占用字节

1字节

2字节

报文举例

0x01

0x10

0x000x07

0x000x02

0XF0

0x09

说明：

为保证正常通讯，每执行一个主机请求，寄存器个数限制为25个。

上例起始寄存器地址“0x000x07”表示电压变比设置的首地址，寄存器个数“0x000x02”表示设置电压变比和电流变比共2个Word数据，写入数“0x000x640x000x0A”表示设置电压变比为100、电流变比为10。

请参照附录1的MODBUS-RTU通讯地址信息表。

4.2电能脉冲

本公司多功能电力仪表提供双向有功、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）。

（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。

4.3开关量输入（选配功能）

本公司多功能变送器可选配1~3路开关量输入。

开关量输入模块采用干结点电阻开关信号输入方式，仪表内部配备+15V的工作电源，无需外部供电，可用于监测如故障报警节点、分合闸状态、手车位置、电容补偿柜电容投入状态等，状态信息可以通过通讯接口远传至智能监测系统等，配合遥控/报警继电器功能可方便实现自动分合闸。

*注：

开关量输入与电能脉冲输出不能同时选配。

4.4变送输出

本公司多功能变送器提供最多4路变送输出，可以编程灵活设置变送量项目和变送范围，例如设置“AO-1：

UA-H;A-Hi：

2200；A-Lo：

0000”，表示第1量是A相电压变送输出，UA为0.00V~220.0V对应4~20mA。

注意：

变送范围数据格式为二次电网整型数据，具体格式可参考下表---也可以参照通讯地址信息表中的二次电网数据格式。

电气参数：

输出0/4~20mA,0~5/10V

精度等级：

0.5S

过载：

120%有效输出，最大电流24mA,电压12V

负载：

Rmax=400Ω

变送项目：

相电压、线电压、相电流、各相有功功率、总有功功率、各相无功功率、总无功功率、各相视在功率、总的视在功率、功率因素、频率、带符号的总有功功率和总无功功率等。

客户订货时可以指定几种变送模块：

0/4~20mA,0~5/10V，默认的变送模块为：

0/4~20mA，变送项目为Ua,变送量范围为额定信号时输出20mA，用户可以根据实际使用需要修改变送项目和变送量范围，但不能修改电气参数0/4~20mA,0~5/10V。

客户也可以在订货时详细注明变送项目和变送量范围，仪表在出厂时会按照用户要求设置好相关参数。

详细的变送项目可参照变送输出对照表。

注意：

变送范围设置的格式为二次电网整型数量，具体格式参考下表，变送输出对照表中的该度值单位，也可参照通讯地址信息表中二次电网数据格式。

变送输出对照表

变送项目值

变送项目

变送输出

数显界面中用后缀H或L加以区分变送输出量

0~20mA

0~10~20mA

4~12~20mA

UA（A相电压）刻度值单位0.1V

是

Ub（B相电压）刻度值单位0.1V

是

UC（C相电压）刻度值单位0.1V

是

UAb（AB线电压）刻度值单位0.1V

是

UbC（BC线电压）刻度值单位0.1V

是

UCA（CA线电压）刻度值单位0.1V

是

IA（A相电流）刻度值单位0.001A

是

Ib（B相电流）刻度值单位0.001A

是

IC（C相电流）刻度值单位0.001A

是

PA（A相有功功率）刻度值单位w

是

Pb（B相有功功率）刻度值单位w

是

PC（C相有功功率）刻度值单位w

是

Ps（总有功功率）刻度值单位w

是

qA（A相无功功率）刻度值单位var

是

qb（B相无功功率）刻度值单位var

是

qC（C相无功功率）刻度值单位var

是

qS（总无功功率）刻度值单位var

是

SA（A相视功功率）刻度值单位VA

是

Sb（B相视功功率）刻度值单位VA

是

SC（C相视功功率）刻度值单位VA

是

SS（总视功功率）刻度值单位VA

是

Pf（功率因素）

是

F（频率）刻度值单位0.1Hz

是

-Ps（负有功功率）刻度值单位w

是

-QS（负无功功率）刻度值单位var

是

-Pf（功率因素）

是

MODBUS-RTU通讯地址信息表

地址HEX

地址Dec

数据内容

数据格式

数据长度word

说明

一次电网数据（float）

0x0A

Float

三相相电压数据,单位V*：

只有在三相四线接法时有效，三相三线接法中数据无效。

0x0C

Float

0x0E

Float

0x10

Uab

Float

三相线电压数据,单位V

0x12

Ubc

Float

0x14

Uca

Float

0x16

Float

三相电流数据,单位A

0x18

Float

0x1A

Float

0x1C

Float

分相和总的有功功率，单位W

NOTE：

有功功率数据带符号，“+”表示负载消耗电能，“-”表示负载发电。

一般情况下当接线错误时，有功功率为“-”。

0x1E

Float

0x20

Float

0x22

P∑

Float

0x24

Float

分相和总的无功功率，单位var

NOTE：

无功功率数据带符号，“+”表示感性负载，“-”表示容性负载。

0x26

Float

0x28

Float

0x2A

Q∑

Float

0x2C

S∑

Float

总视在功率KVA

0x2E

cosQ

Float

功率因素0~1.00

0x30

Float

电压频率Hz

0x32

Ep+

Float

正向有功电能，单位kWh

0x34

Ep-

Float

反向有功电能（双向计量电能）

0x36

Eq+

Float

感性有功电能，单位kvarh

0x38

Eq-

Float

容性无功电能，单位kvarh

0x3A

cosQ_A

Float

A相功率因数,格式X*1000

0x3C

cosQ_B

Float

B相功率因数,格式X*1000

0x3E

cosQ_C

Float

C相功率因数,格式X*1000

0x40

Float

A相视在功率,单位VA

0x42

Float

A相视在功率,单位VA

0x44

Float

A相视在功率,单位VA

二次电网数据（int/l

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