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GZP215系列多功能表用户手册

GZP215系列多功能表用户手册

(LED数码显示型)

一. 概述

该产品是一种具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲变送输出等多功能智能仪表,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。测量精度为0.5级,实现LED现场显示和远程RS-485数字接口通讯,采用MODBUS-RTU通讯协议。

.技术参数

性能

参数

输入测电压显示

网络

三相三线、三相四线

电       压

额定值

AC100V400V(订货时请说明)

过负荷

持续:1.2倍  瞬时:2/10s

功耗

1VA(每相)

阻抗

300kΩ

精度

RMS测量,精度等级0.5

电       流

额定值

AC1A5A(订货时请说明)

过负荷

持续:1.2倍  瞬时:2/10s

功耗

04VA(每相)

阻抗

20MΩ

精度

RMS测量,精度等级0.5

频率

40~60Hz,精度0.1Hz

功能

有功、无功、视在功率,精度0.5

电能

有功/无功计量,有功精度0.5级,无功精度1

显示

可编程、切换、循环的3LED显示

电源

工作范围

ACDC  80~270V

功耗

5VA

输出

数字接口

RS-485MODBUS-RTU协议

脉冲输出

2路电能脉冲输出,光耦隔离

环境

工作环境

-10~55℃

储存环境

-20~75℃

安全

耐压

输入和电源>2kV,输入和输出>2kV,电源和输出>1kV

绝缘

输入、输出、电源对机壳>5MΩ

外形

尺寸

120×120×75 96×96×75 80×80×75 72×72×75(长、宽、深)

重量

06kg

 

 

 

 

.安装与接线

1. 安装尺寸:

2.安装方法:

1).在固定的配电柜上,选择合适的地方开一个开孔尺寸的安装孔。

2).取出仪表,松开定位螺丝,取下固定夹。

3).将仪表安装插入配电柜的仪表孔中。

4).插入仪表的固定夹,固定定位螺丝。

3.端子接线:

 

注:L-N为辅助电源  请按仪表外壳接线图正确接线!

1.辅助电源:系列多功能电力仪表具备通用的(AC/DC)开关电源输入接口,若不作特殊声明,提供的是220V(AC/DC)110VAC/DC)电源接口的标准产品,仪表极限的工作电源电压为AC/DC80-270V,请保证所提供的电源适用于该系列产品,以上防止损坏产品。

A. 采用交流电源建议在火线一侧安装1A的保险丝。

B. 对于电力品质较差的地区中,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:系列产品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。

说明:

A. 电压输入:输入电压应不高于产品的额定输入电压(100V400V),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。建议使用接线排,不要直接接CT,以便于拆装。

C. 要确保输入电压、电流相对应,相序一致,方向一致;否则会出现数值和符号错误!!(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2CT的情况下,选择三相三线两元件方式;在3CT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应该同所测量的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,电压测量显示的为相电压。

四.编程和使用

1.测量显示:可测量电网中的电力参数有:UaUbUc(相电压);UabUbcUea(线电压)IaIbIc(电流)PaPbPcPs(每相有功功率和总有功功率);QaQbQcQs(每相无功功率和总无功功率);PFs(总功率因数);Ss(总视在功率);FR(频率)以及有功(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。

 

 

 

 

 

 

 

显示方式:

 

 

可设置XS1控制字用来编程设置通常状态下显示内容,XS1=0表示自动循环显示,1(三相电压),2(三相电流),3(有功功率、无功功率、功率因数),4(频率),5(有功电能信息),6(无功电能信息)。

 

2. 编程操作:

 

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“MENU”键、选择确定“ ” 来完成上述功能的的有操作。

MENU:在仪表测量显示的情况下,按该键盘进入编程模式,仪表提示密码:CODE,输入正确密码后,可对仪表进行编程、设置,仪表出厂时密码初始为0001;MENU”另一个作用是在编程操作过程中,起上退作用。例如,在编程模式下,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-T.U-0001下按动“→”会变成INPT-T.U-0002,按住“→”、“←”不放可实现快速增/减功能。

”选择后确认,并返回到上次菜单。

在编程方式退回到测量模式的情况下,仪表会提示“SAVE-YES”,选择“MENU”表示不保存退出,选择“   ”保存退出。

下图为编程菜单结构示意图,按MENU键可以进入下面编程操作

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1层

第2层

第3层

描述

密码CODE

——

密码数据9999

当输入的密码正确时才可以进入编程

 

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

清电能CLR.E

——

确认后,电能清0.

 

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次该度/2次该度

电流变比

T.I

1-9999

设置电流信号变比=1次该度/2次该度

 

通讯参数

CONN

地址SN

 

1-247

仪表地址范围1-247

通讯速率

BAUD

4800~9600

波特率4800、9600

协议

Pr.oT

字通讯和字节通讯

字通讯是两字节通讯(出厂默认为字通讯方式)

编程设置字符含义对照表

 

 

 

使用要求:所有的仪表在第一次使用的时候,请检查仪表的参数周所在配电系统中需要的参数的一致性。例如,对于AC380V、200A/5A的线路中需要配置AC400V、200A/5A的仪表。用户也可以根据实际需要对仪表重新进行编程设置。同样一个表,对于400A/5A的线路中,只需要将仪表的CT变比“T.I修改为80就可以了。在一般情况下,仪表后面的标签中都表注了仪表的类型参数和出厂设置参数。

在正确的配置仪表后,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。

 

五.数字通讯

提供串行异步半工RS458通讯接口,采用MOD-BUS-RTU协议,各种数据记息均可在通讯线路上传送。在一条线路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(Address No.),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,推荐采用型网络的连接方工,。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,终端设备发也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(PCPLC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、功能人码、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0304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、2个停止位(无奇偶校验位)。

数据帧的结构:即:报文格式。

地址码

功能码

数据码

校验码

1BYTE

1BYTE

NBYTE

2BYTE

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哪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。下表列出所支持的功能码,以及它们的意义和功能。

代码

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

08

电能数据复位

(清0

将所操作的仪表的电能数据清0

16

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OFFFFH16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.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.重复第三点和第四步直到8次移位。这样处理完了一个完整的八位。

6.重复第2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120CH)的从机上,读取3个数据IaIbIc(数据帧中数据每个地址占用2个字,Ia的字地址为1812H)开始,数据长度为606H)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

CEC16

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

43556680H43203040H

42DDCC80H

78H

DEH

   表明Ia=43556680H(213.4A)Ib=43203040H160.1A)、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

CEC16

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

CEC16

高位

0CH

10H

00H

04H

00H

01H

41H

15H

-2S4/-9S4/-3S4/-AS4  MODBUS地址信息表:

地址

项目

1

字节

地址

说明

设置信息

 

0

MM

编程设置密码

01

2字节,1-9999

1

XS1

电量显示选择

2

电量显示方式,0-6

DZ

仪表地址

3

1字节,1-247

2

PT

电压倍率

45

PT=电压1次侧/

2次侧(1-9999

3

CT

电流倍率

67

CT=电流1次侧/

2次侧(1-9999

4

SRS

输入控制字

8

见位地址说明

TXK

通讯控制字

9

见位地址说明

5

STATUS

状态

1011

保留

 

电量信息

67

UA

A相电压(三相四线)

12131415

浮点数数据格式,标准的IEEE754的数据格式,所有的数据都是1次侧的数据,包含了变化比参数。

89

UB

B相电压(三相四线)

16171819

1011

UC

C相电压(三相四线)

20212223

1213

UAB

AB线电压(三相三线)

24252627

1415

UBC

BC线电压(三相三线)

28293031

1617

UCA

CA线电压(三相三线)

32333435

1819

IA

A相电流

36373839

2021

IB

B相电流

40414243

2223

IC

C相电流

44454647

2425

PA

A相有功功率

48495051

2627

PB

B相有功功率

52535455

2829

PC

C相有功功率

56575859

3031

PS

总有功功率

60616263

3233

QA

A相无功功率

64656667

3435

QB

B相无功功率

68697071

3637

QC

C相无功功率

72737475

3839

QS

总无功功率

76777879

4041

SS

总视在功率

80818283

4243

PFS

功率因数

84858687

4445

FRE

频率

88899091

 

电能信息

4647

EPP

功电能

92939495

二次侧电能参数。采用IEEE754复点数的数据描述结果,单位Wh。对于AC100V5A=0.866kW输入信号下,当PT=10kW/100V=100 CT=200A/5A=40

下,仪表工作1小时0.866kWh×100×40=346kWh,仪表LED的显示为电能的一次侧,可直接抄写电能数据,不用转化。

4849

预留

预留

96979899

5051

EQP

功电能

100101102103

5253

预留

预留

104105106107

 5455

WPP

功电能

108109110111

 

一次侧电能参数。高字节在前低字节在后,4字节整数,单位Wh,在输入信号用用下所累积值,不考虑变化。

5657

预留

预留

112113114115

5859

WQP

功电能

116117118119

6061

预留

预留

120121122123

 

-2S7/-9S7/-3S7/-AS7   MODBUS地址信息表:

地址

项目

描述

字节地址

说明

设置信息

0

MM

编程设置密码

0,1

2字节,1-9999

1

XS1

电量显示选择

2

电量显示方式,0-6

DZ

仪表地址

3

1字节,1-247

2

PT

电压倍率

4,5

PT=电压1次侧/2次侧(1-9999)

3

CT

电流倍率

6,7

CT=电流1次侧/2次侧(1-9999)

4

SRS

输入控制字

8

见位地址说明

TXK

通讯控制字

9

见位地址说明

5

STATUS

状态

10,11

保留

电能信息

6、7

EPP

正向有功电能

12、13、14、15

   二次侧电能参数。采用IEEE754浮点数据描述结果,单位Wh。对于AC100V 5A=0.866KW输入信号下,当仪表的变PT=10kV/100V=100 CT=200A/5A=40下,仪表工作1小时0.866kWh×100×40=3464kWh,仪表LED的显示为电能的一次侧,可直接抄写电能数据,不用转化。

8、9

EPN

负向有功电能

16、17、18、19

10、11

EQP

正向无功电能

20、21、22、23

12、13

EQN

负向无功电能

24、25、26、27

 

 

 

 

-2S9/-9S9/-3S9/-AS9   MODBUS地址信息表:

地址

项目

描述

字节地址

说明

设置信息

0

MM

编程设置密码

0,1

2字节,1-9999

1

XS1

电量显示选择

2

电量显示方式,0-6

DZ

仪表地址

3

1字节,1-247

2

PT

电压倍率

4,5

PT=电压1次侧/2次侧(1-9999)

3

CT

电流倍率

6,7

CT=电流1次侧/2次侧(1-9999)

4

SRS

输入控制字

8

见位地址说明

TXK

通讯控制字

9

见位地址说明

5

STATUS

状态

10,11

保留

电能信息

6、7

IA

A相电流

12、13、14、15

 

 

 

一次侧电量参数。采用IEEE754浮点数据描述结果,其中电能单位Wh,电流单位为A。

8、9

IB

B相电流

16、17、18、19

10、11

IC

C相电流

20、21、22、23

12、13

EPP

正向有功电能

24、25、26、27

 

14、15

EPN

 

负向有功电能

28、29、30、31

16、17

EQP

 

正向无功电能

32、33、34、35

18、19

EQN

负向无功电能

36、37、38、39

 

-2S9A/-9S9A/-3S9A-AS9A   MODBUS地址信息表:

地址

项目

描述

字节地址

说明

设置信息

0

MM

编程设置密码

0,1

2字节,1-9999

1

XS1

电量显示选择

2

电量显示方式,0-6

DZ

仪表地址

3

1字节,1-247

2

PT

电压倍率

4,5

PT=电压1次侧/2次侧(1-9999)

3

CT

电流倍率

6,7

CT=电流1次侧/2次侧(1-9999)

4

SRS

输入控制字

8

见位地址说明

TXK

通讯控制字

9

见位地址说明

5

STATUS

状态

10,11

保留

电能信息

6、7

IA

A相电流

12、13、14、15

 

 

 

一次侧电量参数。采用IEE574浮点数据描述结果,其中电能单位Wh,电流单位为A。

8、9

IB

B相电流

16、17、18、19

10、11

IC

C相电流

20、21、22、23

12、13

UA

A相电压

24、25、26、27

 

14、15

UB

B相电压

28、29、30、31

16、17

UC

C相电压

32、33、34、35

18、19

EPP

正向有功电能

36、37、38、39

20、21

EPN

 

负向有功电能

40、41、42、43

22、23

EQP

 

正向无功电能

44、45、46、47

24、25

EQN

负向无功电能

48、49、50、51

 

 

 

 

 

 

 

控制字部分

参数

意义

通讯控制字TXK

BIT7 6 5 43 2 1 0

作用:波特率和数据格式。

数据格式

BIT5 BIT4

 

01-O.8.2

 

通讯速率

BIT1 BIT0

 

 

10-9.6k

11-4.8k

输入控制字SRS

BIT7 6 5 43 2 1 0

作用:输入网络和量程

输入网络 BIT7

0-三相四线  1-三相三线

电压量程 BIT6

0-400V  1-100V

电流量程 BIT1

0-5A     1-1A

注:IEEE-754是采用4字节的二进进制的浮点数来表示一个数据电量,其数据格式和意义如下:

符号位:SIGN=0为正,SIGN=1为负。

指数部分:E=指数部分-126。

尾数部分:M=尾数部分补上最高位为1。

数据结果:REAL=SIGN×2E×M/(256×65536)

例如:主机读电能数据,从地址表上可以知道电能(正有功吸收)地址为:(字节方式,兼容旧标准)

92(005CH)长度为4(0004H)

主机:01H  04H  00  5CH  00  04H  31  DBH

从机:01  04H  04H  50  80  00  00H  EBH  6CH`其中50  80  00  00为有功电度(吸收)数据,EBH  6CH  CRC16的低位和高位。

其大小:SIGN(符号位=0,正),指数EX=A1H-126=35,尾数:80  00  00H

结果:235×80,00  00H/100  00  00H=17179869184Wh=17179869kWh。

六.功能输出

1.电能计量和脉冲输出:提供电能计量,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3排12位LED实现有功是能(正向)、无功电能(感性)1次侧数据的显示,右图中表示正向有功电能数据=369587.28kWh(度);集电级开路的光耦继电器的电能脉冲(电阻信号)实现有功电能(正向)和无功电能(反向)远传,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。休用输出方式的输出还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:集电极开关电压VCC≤48V、电流Iz≤50mA。

2).脉冲常数:3200imp/kWh脉冲速度最快不超过200mS。其意义为:当仪表累积1kWh时脉冲输出个数为N(3200)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,相对的N个脉冲数据对应1次侧电能为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/3200×100×80度电能。

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