1 Základní popis Charakteristické vlastnosti Funkční popis Konstrukce přístroje... 16

Transkript

1 KMB systems, s. r. o. Dr. M. Hora kove 559, Liberec 7, C eska republika Tel , Fax kmb@kmb.cz, Web: SMC 144 Analyza tor sı te s vestave ny m elektrome rem Manua l k pr ı stroji Verze 1.1

2 Obsah 1 Základní popis Charakteristické vlastnosti Typy a příslušenství Obsluha měřícího přístroje Bezpečnostní požadavky při používání SMC Příprava před uvedením do provozu Nastavení SMC 144 pomocí PC Instalace Napětí Proud Periferie Přenos naměřených dat do PC Funkční popis Konstrukce přístroje Ovládání Stavy přístroje Významy LED kontrolek Metody měření a vyhodnocování jednotlivých veličin Měření frekvence základní harmonické složky napětí Měření napětí a proudů Vyhodnocení výkonů a účiníku (PF) Vyhodnocení harmonického zkreslení Symetrické komponenty Agregace a záznam hodnot Technické parametry 21 5 Údržba, servis a záruka 23 2

3 1 Základní popis SMC 144 je navržen pro vzdálený monitoring spotřeby energie a kvality napětí. Je určen pro instalaci na lištu a nedisponuje lokálním displejem. Tento koncept je vhodný pro široké spektrum aplikací v automatizaci budov i výrobních procesů, pro vzdálený dohled nad infrastrukturou a také pro automatické řízení zátěže. Přístroj není vybaven lokálními kontrolními prvky a nelze tudíž snadno zasahovat do jím vykonávaných funkcí - zjednodušeně řečeno, neměl by upoutávat zvláštní pozornost laiků. Tento přístroj je vybaven 4 napět ovými vstupy a 4 proudovými vstupy pro externí průvleková či naklapávací (dělená) měřicí trafa pro přímé měření proudů až do 600 A stř. Pro spojení s nadřazeným systémem využívá komunikační linku RS-485 a volitelně jej lze vybavit i rozšiřujícími moduly (druhá RS-485, Ethernet, I/O modul atp.). K indikaci stavu a funkce přístroje slouží 3 LED diody. 1.1 Charakteristické vlastnosti Připojení a měření čtyři napět ové vstupy (L 1, L 2, L 3, L 4 ) měřené vůči nulovému vstupu (N) čtyři průvlekové (varianta P) nebo dělené (varianta S) proudové senzory s nominálním proudem volitelným v rozmezí 5 až 600 A (I 1, I 2, I 3, I 4 ) dva digitální vstupy (varianta D) jedno relé nebo pulzní výstup (varianta R resp. varianta I) funkce mohou být rozšířeny pomocí externích V/V modulů (s firmwarovým modulem Modbus Master) napájení: pomocné napětí V stř nebo V ss (varianta N) nízké pomocné napětí V stř nebo V ss (varianta L) 128 vzorků na periodu, napět ové a proudové vstupy jsou odečítány nepřetržitě bez prodlev, mezer a výpadků výpočet harmonických napětí a proudů do řádu 63 vyhodnocení všech běžně měřených jedno- a třífázových veličin jako např. výkony (činný, jalový, zdánlivý, deformační a fundamentální činný a jalový výkon), účinník, harmonické a THD proudů a napětí Záznam naměřených dat vestavěný obvod reálného času se záložní baterií pamět flash pro záznam měřených dat a událostí s kapacitou 512 MB interval agregace od 200 ms do 24 hodin zaznamenává napět ové výpadky Přenos a vyhodnocování naměřených dat pro přenos dat, nastavování přístroje a upgrade firmwaru slouží komunikační rozhraní RS-485 dále může být přístroj vybaven druhou RS-485 (varianta B), rozhraním M-Bus (varianta M) nebo Ethernet (varianta E) vizualizační software ENVIS a konfigurační aplikace ENVIS.Daq 3

4 Podporované firmwarové moduly Modbus Master (MM) Umožňuje pravidelné stahování dat z přístrojů podporujících Modbus do vlastní paměti. General Oscillograms (GO) Přidává možnost záznamu surových vzorků měřených signálů. Ripple Control Signals (RCS) Umožňuje zaznamenávat telegramy hromadného dálkového ovládání (HDO) a jejich napět ové úrovně. 4

5 1.2 Typy a příslušenství SMC 144 je dostupný v různých konfiguracích dle přání zákazníka 1. Na obr. 1 jsou názorně uvedeny jednotlivé varianty a volby pro přístroje. Typ přístroje SMC fdd = Síťový analyzátor s pamětí Pomocné napájecí napětí SMC fdd U Pfhh R B E U = -g V gfh V AC é šh V xgh V DC L = jh V -g V DC é jd V dš V AC Proudové vstupy Snnn = s transformátory s nízkým výsti proudemé rozevíratelné jádro Pnnn = s trafy s nízkým výsti proudemé průvlekové NOCT = bez měření proudu Rozevíratelné varianty Průvlekové varianty Shhg = g A Shfg = fg A Shjg = jg A Shxg = xg A Shgh = gh A Sh-g = -g A Sfhh = fhh A Volitelný digitální výstup N = bez výstupu R = réleový výstup I = impulsní výstup Volitelné periferie N = bez volitelných periferií B = sběrnice pro připojení externích modulů D = dva digitální vstupy M = komunikační rozhraní MIBus Volitelný rozšiřující modul N = bez rozšiřujícího modulu E = Ethernetové rozhraní Sfgh = fgh A Sjhh = jhh A Sjgh = jgh A Sxhh = xhh A Sdhh = dhh A Sghh = ghh A Skhh = khh A Phhg = g A Phfg = fg A Phjg = jg A Phxg = xg A Phgh = gh A Ph-g = -g A Pfhh = fhh A Pfgh = fgh A Pjhh = jhh A Pjgh = jgh A Pxhh = xhh A Obrázek 1: SMC 144 varianty a volitelné možnosti včetně kódů pro volbu nominálního proudu měřicích traf. V tabulce 1 jsou uvedeny rozměry a hmotnosti proudových snímačů pro všechny varianty proudových vstupů. Parametr d udává vnitřní průměr otvoru pro měřený vodič. Parametry x, y, z jsou vnější rozměry a g je hmotnost snímače. 1 Kompletní a nejaktuálnější seznam volitelného příslušenství je možné získat na požádání u prodejce. 5

6 Tabulka 1: Fyzické parametry proudových snímačů pro jednotlivé varianty přístoje. Varianta Pxxx Varianta Sxxx Rozsah d x y z m d x y z m Typ Typ [mm] [g] [A] [mm] [g] JP3W JC10F JP5W JC16F JP6W JC24F JC36S Varianta NOCT neobsahuje proudové snímače a nemá proudové vstupy. 2 Obsluha měřícího přístroje 2.1 Bezpečnostní požadavky při používání SMC 144 Pří práci s přístrojem je nutné dodržet všechna nezbytná opatření pro ochranu osob a majetku proti úrazu a poškození elektrickým proudem. Doporučuje se používat ochranné rukavice. Přístroj musí být obsluhován osobou s předepsanou kvalifikací pro takovou činnost a tato osoba se musí podrobně seznámit se zásadami práce s přístrojem uvedenými v tomto popisu! 2.2 Příprava před uvedením do provozu Před začátkem měření je nutné přístroj nastavit. Toto nastavení je vždy děláno prostřednictvím počítače a běžně dodávané aplikace ENVIS.Daq Nastavení SMC 144 pomocí PC Připojte SMC 144 k počítači přes RS-232, RS-485 nebo Ethernet (dle konkrétního provedení přístroje). Zapněte pomocné napájení přístroje SMC 144. Přítomnost napájecího napětí bude indikována blikající zelenou LED kontrolkou PWR. V tomto okamžiku je přístroj připraven pro konfiguraci. Nyní můžeme přistoupit k požadovaným operacím. Změny v nastavení přístroje vymažou veškerá data uložená v paměti přístroje. Ujistěte se tedy, že jsou případná data z posledního měření před změnou nastavení zálohována. Nyní spust te ENVIS.Daq. V hlavním okně zvolte typ komunikačního rozhraní a další příslušné parametry. Typický formulář s parametry připojení je na obrázku 2. Po dobu 10s od zapnutí napájení, přístroj komunikuje pevně nastavenou rychlostí 9600 bps a naslouchá na adrese 250. Zelená LED bliká rychle (jednou za 400 ms). Pokud za tuto dobu přístroj neobdrží žádný příkaz, komunikační port se přenastaví dle uživatelsky nakonfigurovaných parametrů. SMC 144 zároveň naslouchá i na adrese určené nastavení, pokud je nastavená rychlost komunikace shodná s defaultni hodnotou, je možné se připojit k zařízení ihned po zapnutí. V opačném případě je nutné 10 s vyčkat. Konec startovací sekvence je indikován pomalejším blikáním zelené LED (jednou za 2 s). Pokud je přístroj vyýbaven Ethernetovým modulem, je možné v konfiguraci vyplnit požadované parametry a comunikovat prostřednictvím sítě. pro to je zejména nutné znát nastavení IP addresy a komunikačního portu 2 Před prvním použitím je nutné na PC nainstalovat software ENVIS. Detailní popis je možné najít v uživatelské příručce ENVIS. 6

7 Obrázek 2: Hlavní okno aplikace ENVIS.Daq. (standardně: :2101). Je také možné použít funkci Lokátor v ENVIS.Daq k nalezení všech podporovaných přístrojů v okolní síti. Stiskněte tlačítko Připojit. Aplikace načte nastavení uložená v přístroji a zobrazí okno se souhrnnými informacemi (obr. 3). Obrázek 3: ENVIS.Daq - přípojený analyzátor. Kategorie Nastavení obsahuje několik parametrů, které jsou organizovány pod jednotlivými záložkami dle jejich významu. Uživatel může v jednotlivých záložkách nastavit následující parametry: Identifikace Objekt - Je číslo nebo název objektu (obecně textový řetězec), kde bylo měření prováděno. Toto je základní identifikační prvek, který organizuje jednotlivé archivy měření v databázích aplikace ENVIS. V našem případě (je jméno objektu DEFAULT ), které bylo načteno přímo z přístroje a později může být ručně změněno. 7

8 Jméno záznamu - Jednotlivé záznamy v rámci měřeného objektu mohou být rozlišeny jejich jménem (např. název transformátoru v budově). V tomto případe je DEFAULT. I zde se jedná o textový řetězec s maximální délkou 32 znaků a může být později manuálně upraven. Další parametry v této záložce jsou pouze informačního charakteru a nemohou být změněny. Zobrazen je typ připojeného přístroje (model, sériové číslo, atd.) Nastavení Instalace (obr.5a) * Způsob - způsob připojení měřeného napětí bud přímo nebo přes měřicí transformátor napětí. * Typ připojení - způsob připojení v jedno- a třífázových soustavách - do hvězdy, do hvězdy s měřením středního vodiče, do trojúhelníka a nebo Aronovo zapojení. Na základě tohoto nastavení jso některé měřené veličiny interpretovány odlišně například pro třífázové zapojení do trojúhelníka veličina U LN není vyhodnocována. Možnosti připojení analyzátoru jsou podrobně ilustrovány v kapitole 2.3. * Nominální frekvence - Tento parametr by měl být nastaven dle nominální frekvence v měřené síti (50 nebo 60 Hz) * U NOM, P NOM (nominální napětí a výkon): Aby bylo možné sledovat napět ový výstup v procentuálním vyjádřením nominální hodnoty a pro detekci napět ových událostí, je nutné zadat nominální (primární) napětí U NOM a nominální třífázový výkon P NOM. Přestože nastavení U NOM a P NOM nemá žádný vliv na funkčnost měření přístroje, doporučujeme nastavit alespoň hodnotu P NOM správně. Správné nastavení U NOM a P NOM ovlivňuje relativně zobrazené hodnoty napětí, výkonu a proudu, chod některých funkcí alarmů a IO a také některé způsoby zpracování dat v programu ENVIS. Toto nastavení může být případně nastaveno i později. Pokud není možné hodnotou P NOM v měřícím bodě určit, doporučujeme nastavit hodnotu dle nominálního výkonu napájecího transformátoru nebo odhadnout tuto hodnotu jako nejvyšší předpokládanou. Pro lepší přehlednost je hodnota U NOM zobrazena ve formátu fázového/sdruženého napětí. * VT převod - Musí být nastaven dle použité metody měření napětí a použitého transformátoru. Tato volba je přístupná pouze tehdy, když je ve Způsob zvoleno přes VT. * Rozsah I - Parametr nastavuje převod proudového rozsahu přístroje. Rozsah odpovídá variantě přístroje a je standardně nastaven dle příslušného typu (hodnota uvedená za lomítkem např. Rozsah I: 50 / 50 ). Upozornění: uživatel by toto nastavení obvykle neměl měnit. * Násobitel I - Přístroj SMC 144 je možné použít pro přímé i nepřímé měření. Pro přímé měření (viz obr. 4a) nastavte hodnotu násobitele na 1. Pro nepřímé měření (viz obr. 4b) hodnota odpovídá převodovému poměru použitého proudového transformátoru. Například pokud je použit proudový transformátor s převodem 100/5, nastavte Násobitel I na hodnotu = 20. Dalším příkladem použití násobitele je situace, kdy protáhneme měřený vodič skrze proudový několikrát, abychom zvýšili citlivost měření (rozsah se odpovídajícím způsobem sníží). Například pro 4 závity by měl být Násobitel I nastaven na 1 4 = Obecné (obr.5b) * Nastavení času Časová zóna - Časová zóna musí být nastavena dle místních požadavků. Nastavení je důležité pro správnou interpretaci místního času, který určuje aktuální alokaci tarifních zón elektroměru. Synchronizace - Tento parametr určuje, jak přístroj synchronizuje svůj čas. Je možné využít synchronizaci po komunikační lince (npaříklad s využitím aplikace ENVIS.Online), synchronizaci s využitím minutových pulzů na 1. digitálním vstupu (pokud je k dispozici) a nebo synchronizaci nepoužívat. Letní čas - Tento parametr může být nastaven pro automatické přepínání místního času dle ročního období (letní nebo zimní čas). 8

9 Fakturační elektroměr L1 L2 JP5W SMC 144 / PA 144 SMC 144 / PA 144 JP3W JP3W JP3W ZDROJ L3 N PE JP5W JP5W JP5W ZÁTĚŽ ZDROJ L1 L2 L3 N 100/5A 100/5A 100/5A ZÁTĚŽ PE (a) Princip přímého měření proudu až v rozsahu dle varianty rozsahu přístroje. (b) Příklad nepřímého měření proudu s předřazenými měřicími proudovými transformátory s převodem 100 na 5 A. Obrázek 4: Možnosti připojení proudových vstupů. * Vzdálená komunikace - Zařízení je vždy vybaveno alespoň jednou komunikační linkou RS-485. Volitelně je možné vybavit jej druhým portem pro RS-485 a Ethernetovým portem. V části Obecné nastavení lze nastavovat všechny parametry komunikačních linek. Adresa přístroje - Adresa přístroje s rozhraním RS-485. Přiřad te unikátní adresu všem připojeným přístrojům na sběrnici. Komunikační rychlost - rychlost RS-232/RS-485. Výchozí hodnota je 9600 bps. IP Adresa - IP address of the device with ethernet. Maska - Net mask of a network. Výchozí brána - Setting of default network gateway. Porty - Nastavení portu, na kterých zařízení naslouchá příchozí komunikaci. Výchozí port protokolu KMB Long je 2101, protokolu Modbus 502 a výchozí port Webového serveru je 80. Každý port může být libovolně změněn nezapomeňte však odpovídajícím způsobem přenastavit porty ve vzdálené aplikaci! Záznam (obr. 5c) - Volby v nastavení archivu umožňují zvolit, které měřené veličiny se mají ukládat do paměti přístroje a jak: * Jméno záznamu Pojmenování záznamů pomáhá odlišit různá měření v jednom objektu (např. použití ID označení měřeného transformátoru). Toto je opět hodnota v podobě textového řetězce o maximální délce 32 znaků. S tímto identifikátorem jsou záznamy ukládány do databáze nebo souboru. * Interval záznamu Tento (agregační) interval záznamu určuje frekvenci záznamu měřených hodnot při ukládání do archivu. Hodnotu je možné nastavit v intervalu 200 ms až 24 hodin. * Cyklický záznam Tímto přepínačem lze určit chování přístroje při zaplnění hlavního archivu. Pokud není tato volba aktivována, po zaplnění kapacity hlavního archivu přestane přístroj zaznamenávat. V opačném případě záznam pokračuje s tím, že nově naměřené hodnoty přepisují nejstarší hodnoty v archivu. Přístroj pak obsahuje nejčerstvější záznam o délce odpovídající kapacitě hlavního archivu. * Zaznamenávat od, Okamžitě - Přepínačem Okamžitě lze zvolit, zda přístroj má začít provádět záznam ihned po zapnutí, nebo až po dosažení níže nastaveného data a času počátku záznamu. 9

10 * Zaznamenávané veličiny - V této sekci lze zvolit veličiny, které chceme zaznamenávat. Požadované veličiny vybereme zaškrtnutím příslušného pole ve sloupci Průměr. Záznam tak bude obsahovat průměrné hodnoty zaškrtnutých veličin za dobu rovnou Intervalu záznamu. Pokud chceme zaznamenávat i maximální a minimální hodnoty měřicího cyklu (vysvětlení viz dále) v průběhu záznamového intervalu, zatrhneme příslušné okénko ve sloupci MIN, MAX. U výkonů lze zatržením ve sloupci I/E zvolit, zda mají být zaznamenávány zvlášt hodnoty výkonů při odběru/dodávce činného výkonu, resp. zvlášt při induktivním/kapacitním jalovém výkonu. * Harmonické - Můžete zvolit, zda mají být zaznamenávány harmonické napětí a proudů. Dále můžete vybrat, zda Vás zajímají všechny harmonické nebo pouze liché a do kterého řádu. Poslední volba určuje, zda se mají archivovat i úhly harmonických. * Dialog také zobrazuje odhadovanou kapacitu hlavního archivu pro aktuální konfiguraci (Odhad doby zaplnění archivu). Elektroměr (obr. 5d) - Nastavení týkající se měření elektrické energie. Přístroj SMC 144 je možné použít jako samostatný elektroměr pro měření užité elektrické energie. Kromě třítarifního, třífázového, čtyřkvadrantního elektroměru umí přístroj zaznamenávat maxima a průměry činné energie. * Perioda záznamu - Perioda záznamu stavu elektroměru (automatické odečty elektroměru). * Ovládání tarifu - Nastavuje řízení tarifu. Je možné zvolit bud použití Tabulky tarifů nebo přepínání tarifu signálem na digitálním vstupu. * Tabulka tarifů - Tato tabulka může nastavit denní tarify pro tři různé ceny za hodinu. Energie pro každý tarif je zaznamenávána odděleně. * Kód měny - Zde můžete nastavit kód místní měny. * Převodní poměr - Zde můžete zadat ceny 1 kwh energie v jednotlivých tarifech. Díky tomu je později možné vidět částky za importovanou (nebo exportovanou) energii v místní měně namísto přímých hodnot energie. * Typ okna, Délka okna - Metoda agregování průměrných hodnot činného výkonu P AVGMAX(E). Můžete nastavit pevné (Pevné) nebo plovoucí (Plovoucí) okno. Dále můžete také nastavit délku průměrovacího okna. Vstup/výstup (obr. 5e) - SMC 144 je vždy vybaveno dvěmi alarmovými LED (LED A1, LED A2 ) a volitelně také jedním reléovým nebo impulzním výstupem (O1 ). * V přístroji lze nastavit (naprogramovat) funkci, která řídí každý výstup vyběrem volby Standardní výstup. Komplexní podmínka může sestávat až ze čtyř událostí či limitů (E1 až E4 ) resp. jejich sjednocení či průniků. Charakter výstupu může být Permanentní nebo Pulsní. V případě pulsního výstupu lze konfigurovat i další parametry pulsu. * Kterýkoliv výstup může být nastaven jako výstup elektroměru výberem volby Elektroměrový výstup. V takovém případě lze jako řídící veličinu vybrat bud činnou nebo jalovou energii v obouch kvadrantech. Je nutné správně nastavit počet pulsů/kwh. Pro potvrzení změn výše uvedených nastavení je potřeba nové hodnoty zapsat do přístroje stisknutím tlačítka Odeslat. Nastavení lze také uložit do souboru pro další použití. Dále je doporučeno zkontrolovat stav vnitřních hodin přístroje. V záložce Informace klikněte na odkaz Čas (obr. 5f). Aplikace načte a zobrazí aktuální čas uložený v přístroji. Dále také zobrazí rozdíl od aktuálního času v počítači (Rozdíl časů). V případě, že se čas v přístroji výrazně liší, může být seřízen kliknutím na tlačítko Nastavit čas z PC. Nejdůležitější nastavení přístroje jsou nyní hotova odpojte od přístroje komunikační kabel a SMC je připraveno pro připojení do měřené sítě. Tímto je přístroj nastaven a The necessary crucial device settings is than done disconnect the communication cable and SMC 144 is ready to be connected to the measured network. 2.3 Instalace Přirozená cirkulace vzduchu by měla být umožněna uvnitř rozvaděče v místě instalace přístroje a jeho bezprostředním okolí. Neinstalujte v jeho blízkosti jiná zařízení, která by mohla být významným zdrojem tepla. Maximalní průřez kabelů pro všechny šroubovací svorky přístroje je 2.5 mm 2. 10

11 (a) ENVIS.Daq - instrument install configuration (b) ENVIS.Daq - instrument configuration (c) ENVIS.Daq - nastavení možností archivace v přístroji. (d) ENVIS.Daq - nastavení elektroměru. (e) ENVIS.Daq - nastavení vstupů a výstupů. (f) ENVIS.Daq - nastavení a synchronizace času. Obrázek 5: ENVIS.Daq - SMC 144 formuláře pro nastavení přístroje. 11

12 Přístroj SMC 144 je primárně určen k montáži na DIN lištu. Na obrázku 6 jsou zakresleny rozměry přístroje. Čerchovanou čarou jsou okótovány pozice děr pro případ montáže na zed, která se provede přišroubováním třemi šrouby SMC 144 Power Analyzer P Obrázek 6: Rozměry přístroje SMC Napětí Napájecí napětí přístroje (viz. kap. 4)musí být připojené na svorky terminálů X1 a X2 přes jistič (viz. diagram zapojení v obr. 7). Musí se nacházet na levé straně přístroje v dosahu obsluhy. Jistič musí být označen jako odpojovací spínač. Jistič o nominální hodnotě 1 A je vhodným jistícím zařízením, jeho umístění a funkce však musí být jasně označena ( použitím symbolů 0 a I dle normy IEC EN ). Vnitřní napájecí zdroj je galvanicky oddělen od ostatních vnitřních obvodů. Měřená fázová napětí jsou připojena k terminálům L1, L2, L3, nulový terminál pro připojení nulového vodiče je označen N. Je vhodné chránit měřené napět ové vedení například 1 A pojistkami. Měřená napětí mohou být také připojena přes napět ové měřící transformátory. Všechna měřená napětí jsou připojena k vnitřním odporům přes vysokou impedanci Proud Pro správně měření proudu a výkonu musí být průvlekové a nebo naklapávací proudové transformátory zapojeny se správnou orientací a polaritou. Obr. 7 ilustruje správné připojení s průvlekovým proudovým transformátorem. předpokládaný směr toku výkonu je zleva (zdroj) doprava (zátěž). Je doporučeno po instalaci ověřit správné zapojení s pomocí fázorového diagramu v programu ENVIS.Daq. Proudové vstupy jsou přímo propojeny s vnitřními obvody. Vstupy l1, l2, l3 a l4 jsou vnitřně navzájem propojeny. Vstupy l i a k i jsou propojeny přes odporový bočník. Upozornění: PROUDOVÉ VSTUPY PŘÍSTROJE NEMOHOU BÝT NIKDY POUŽITY PRO PŘÍMÉ MĚŘENÍ PROUDU! Vždy používejte pouze s přístrojem dodávané a k tomu určené měřící transformátory s nízkým výstupním proudem (řádově ma). 12

13 L N X1 X2 O- O+ R A1 A2 SMC 144 Power Analyzer G B A G B/1 A/2 COM1 COM2 / DI ETH N L1 L2 L3 L4 l1 k1 l2 k2 l3 k3 l4 k4 L1 L2 JP5W L3 JP5W N JP5W PE JP5W Obrázek 7: Příklad typického zapojení přístroje SMC Periferie Funkce a možnosti připojené jsou zobrazeny na následujícím obrázku8.všechny periferie uvedené níže jsou galvanicky odděleny od zbytku přístroje a od sebe vzájemně. Volitelné digitální vstupy sdílejí konektor s volitelnou druhou RS-485 linkou a proto nemohou být osazeny současně. Primární RS-485 Primární komunikační linka pro vzdálený odečet aktuálních hodnot, záznam archivů a pro nastavení přístroje. Primární linka RS-485 používá svorky A, B se stíněním na konektoru G bloku COM1. Konce komunikační linky je třeba zakončit předepsaným odporem. Digitální vstupy (volitelné) SMC 144 mohou být volitelně vybaveny dvěma digitálními vstupy, reagujícími na úroveň napětí. Využívají tři svorky v bloku COM2/DI G je společná svorka, B/1 je první a A/2 je druhý digitální vstup. Napětí nižší než 3 V připojené mezi G a B/1 nebo A/2 je vyhodnoceno jako neaktivní stav, napětí vyšší než 10 V je vyhodnoceno jako aktivní stav. Na obr. 8 jsou dva externí přepínače v serii se zdrojem napětí 24 V ss. Druhá RS-485 (volitelná) Druhá, volitelná komunikační RS-485 slouží pro připojení externích V/V modulů nebo vzdáleného ovládacího panelu. Tato linka používá svorky A/2, B/1 a stínicí svorku G bloku COM2/DI. Konce komunikační linky je třeba zakončit předepsaným odporem. 13

14 USB PC PE V O =24V V O =24V RS-485 X1 X2 O- O+ R A1 A2 SMC 144 Power Analyzer G B A G B/1 A/2 COM1 COM2 / DI ETH N L1 L2 L3 L4 l1 k1 l2 k2 l3 k3 l4 k4 Obrázek 8: Příklad využití vstupů a výstupů. Rozhraní M-Bus (volitelné) Komunikační rozhraní M-Bus slouží k připojení přístroje na sběrnici určenou pro dálkový odečet hodnot z měřičů spotřeby. Rozhraní je vyvedeno na svorky A/2, B/2 bloku COM2/DI. Připojení ke sběrnici není závislé na polaritě. Digitální výstup (volitelný) Digitální výstup je řešen jako réleový nebo impulsní polovodičový spínač připojený na svorky O+ a O-. V případě reléového výstupu nezáleží na polaritě. V případě impulsního polovodičového výstupu musí polarita vnějšího zdroje napětí korespondovat s popisem svorek a obrázkem příkladu připojení. Na obrázku 8 je externí relé ovládané digitálním výstupem. V obvodu musí být sériově připojen zdroj vnějšího napětí. V případě impulsního výstupu je doporučeno použití externího zdroje stejnosměrného napětí 24 V. V případě reléového výstupu může být spínáno nominální napětí až 230 V AC. Ethernetové rozhraní (volitelné) Modul 10Base-T Ethernetového rozhraní s konektorem RJ-45 popsaný jako ETH je situovaný na horní straně panelu přístroje. plní stejné funkce jako primární RS-485 pro připojení do TCP/IP sítě. Může také sloužit pro snadné a rychlé lokální propojení s počítačem pro ověření nastavení a stažení archivních dat. 2.4 Přenos naměřených dat do PC Jako v případě fáze konfigurace, i nyní musí být přístroj nejprve připojen k počítači, na kterém běží aplikace ENVIS.Daq. Vyberte příslušný port, jeho rychlost a adresu přístroje (případně IP adresu a port, pokud používáte ethernet) a stiskněte tlačítko Připojit. Po připojení pokračujte stisknutím odkazu Obnovit Vše, čímž dojde k načtení a zobrazení aktuálních stavů každého z archivů: 14

15 Obrázek 9: Panel s archivy ke stažení v aplikaci ENVIS.Daq Tlačítkem Pokročilé je je možné zobrazit nastavení týkající se stahování archivů. Panel Informace o zařízení obsahuje editovatelné položky Objekt a Jméno záznamu, pod kterými byl současný záznam uložen. Časový rámec pro ostatní archivy vám umožňuje omezit datové rozsahy ostatních archivů časovým intervalem Hlavního archivu. V oblasti označené Cíl je možné nastavit umístění úložiště stahovaných dat. V současnosti může být nastaven záznam do databáze nebo (do několika typů) souboru. Soubor typu.cea může být později importován do databáze apod. Zaškrtávací pole v Archivy ke stažení označují, které archivy hodláte stáhnout. Fyzické stahování dat z přístroje začne stiskem tlačítka Stažení (Stáhnout vše) po potvrzení aplikace začne s přenosem dat. Průběh sběru dat je zobrazen v novém okně jako na obrázku 10. Po ukončení přenosu dat se okno automaticky zavře. Než se tak stane, můžete si stažená data rovnou prohlédnout v aplikaci ENVIS kliknutím na Otevřít. Stažená data mohou být následně prohlížena v aplikaci ENVIS také po výběru žádané položky v sekci Stahování v levém sloupci nabídek programu ENVIS.Daq, kde je seznam odkazů na poslední stahovaná data. Obrázek 10: Okno poskytující informace o průběhu stahování. 15

16 3 Funkční popis 3.1 Konstrukce přístroje X1 X2 O- O+ R A1 A2 SMC 144 Power Analyzer G B A G B/1 A/2 COM1 COM2 / DI 7 ETH N L1 L2 L3 L4 l1 k1 l2 k2 l3 k3 l4 k4 9 8 Obrázek 11: Popis přístroje SMC Vstupní konektor pro připojení pomocného napájecího zdroje 2. Galvanicky oddělené digitální relé nebo impulzní výstup (volitelně) 3. Zelená LED pro zobrazení stavu přístroje 4. Dvě programovatelné červené LED, funkce alarmu či výstupu 5. Primární komunikační rozhraní RS Sekundární (volitelné) komunikační rozhraní RS-485, M-Bus nebo dva volitelné digitální vstupy 7. RJ-45 konektor pro Ethernet (volitelný) 8. Vstupy pro připojení dodaných externích proudových traf 9. Napět ové vstupy pro připojení č měřených napětí 3.2 Ovládání SMC 144 Přístroj SMC nemá žádná ovládací tlačítka. Pracuje jednoduše tehdy, když má připojeno správné pomocné napětí (viz. Technické specifikace). Jedinou možností jak ovládát přístroj SMC je, přes jeho komunikační rozhraní s počítačem a softwarem ENVIS. Komunikace je podrobněji popsána v kapitole Stavy přístroje SMC 144 se může nacházet ve třech základních stavech, které jsou indikovány zelenou LED. Funkce LED a komunikačních portů při startu přístroje je již popsána v kap

17 3.2.2 Významy LED kontrolek LED PWR (zelená) - stav přístroje: (vypnuto) není připojeno napájecí napětí, měření je zastaveno (pomalé blikání jednou za 2 s) normální činnost, připraven pro připojení (rychle blikající jednou za 400 ms) přístroj očekává s pevně nastavenými parametry řídíci zprávy nadřazeného systému (viz ) LED A1 a A2 (červená) - nastavitelné/alarmové LED: (vypnuto) nastavitelné (např. alarm vypnut) (zapnuto) nastavitelné (např. alarm zapnut) (blikající) nasatvitelné (např. výstup pulzů elektroměru) PWR, A1 a A2 LED v průběhu upgrade firmware: mazání hlavní paměti příjem nového firmware 3.3 Metody měření a vyhodnocování jednotlivých veličin Měření zahrnuje tří nepřetržitě vykonávané procesy: vyhodnocování frekvence, vzorkování napětových a proudových signálů a vyhodnocování navzorkovaných dat Měření frekvence základní harmonické složky napětí Frekvence základní harmonicé napět ového signálu je nepřetržitě měřena a vyhodnocována každých 10 sekund. Měřený signál je hodnota fázového napětí fáze L1, modifikovaný filtrem dolní propusti. Frekvence je vyhodnocena jako procento z počtu celých cyklů v síti započatých každých 10 sekund a kumulativního trvání celých cyklů Měření napětí a proudů Napět ové a proudové signály jsou vyhodnocovány spojitě bez přerušení. Základní vyhodnocovací interval je 10/12 period sítě (200 ms). Toto vyhodnocení utváří základy pro další výpočty. Všechny kanály jsou vzorkovány 128 vzorky na periodu v síti. Vzorkování je řízeno měřenou frekvencí na L 1. Pokud je hodnota frekvence v měřitelném rozsahu, řídí také vzorkování vzorkování je automaticky přizpůsobeno změnám frekvence. V jiných případech je vzorkování řízeno dle nominální nastavené frekvence (50 nebo 60 Hz). RMS napětí a proudy jsou vyhodnocovány z navzorkovaných hodnot pro měřenou periodu dle rovnic: Fázové napětí (efektivní hodnota): Sdružené napětí (efektivní hodnota): U 1 = 1 n U 12 = 1 n n i=1 U 2 1i n (U 1i U 2i ) 2 i=1 17

18 Proud (efektivní hodnota): I 1 = 1 n n i=1 I 2 1i kde: i... index vzorku n... počet vzorků za periodu měření (128) U 1i, U 2i, I 1i... jednotlivé vzorky napětí a proudu Vyhodnocení výkonů a účiníku (PF) Výkony a účiník jsou vyhodnocovány dle následujících vztahů. Rovnice platí pro zapojení do hvězdy. Činný výkon: Jalový výkon: kde: Q 1 = P 1 = 1 n n U 1i I 1i i=1 N U 1,k I 1,k sin ϕ 1,k k=1 k... index řádu harmonické N... nejvyšší harmonická (63) U 1,k, I 1,k... k-tá harmonická napětí a proudu (1. fáze) ϕ 1,k... úhel mezi U 1,k, I 1,k (1. fáze) Zdánlivý výkon: Deformační výkon: D 1 = S 1 = U 1 I 1 S 2 1 P 2 1 Q2 1 Účiník: Třífázový činný výkon: Třífázový jalový výkon: Třífázový zdánlivý výkon: Třífázový deformační výkon: Třífázový účíník: P F 1 = P 1 S 1 3P = P 1 + P 2 + P 3 3Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 3S = S 1 + S 2 + S 3 3D = 3S 2 3P 2 3Q 2 3P F = 3P 3S 18

19 3.3.4 Vyhodnocení harmonického zkreslení Přístroj kontinuálně vyhodnocuje harmonické zkreslení napětí a proudu do řádu 63 pomocí Fourierovy transformace. Výpočet je proveden s využitím obdélníkového okénka v každém měřeném cyklu (200 ms). Následující parametry jsou vyhodnoceny z analýzy harmonických složek: Základní (= 1.) harmonická složka fázového napětí: Základní (= 1.) harmonická složka proudu: Ufh 1 Ifh 1 Absolutní úhel fázoru základní harmonické složky napětí: ϕu 1 Fázorový posun základní harmonické složky proudu vůči Ufh 1 : Úhel mezi příslušnými fázory základní harmonické složky napětí a proudu: ϕi 1 ϕ 1 Úhel mezi napětovým a příslušným proudovým fázorem i-tého řádu: ϕ i Celkové harmonické zkreslení napětí: T HD U1 = 1 63 U1h 2 i U1h 100% 1 Celkové harmonické zkreslení proudu: T HD I1 = 1 63 I1h 2 i I1h 100% 1 i=2 i=2 Účiník základní harmonické složky: Činný výkon základní harmonické složky: cos ϕ 1 Jalový výkon základní harmonické složky: Třífázový činný výkon základní harmonické složky: Třífázový jalový výkon základní harmonické složky: Třífázový účiník základní harmonické složky: P fh 1 = Ufh 1 Ifh 1 cos ϕ 1 Qfh 1 = Ufh 1 Ifh 1 sin ϕ 1 3P fh = P fh 1 + P fh 2 + P fh 3 3Qfh = Qfh 1 + Qfh 2 + Qfh 3 3cos ϕ = cos ( ( )) 3Qfh arctan 3P fh Výkony a účiníky základní harmonické složky (cos ϕ) se vyhodnocují ve 4 kvadrantech v souladu s normou IEC 60375, viz obr

20 Obrázek 12: Identifikace odběru, dodávky a charakter účiníku podle fázového úhlu (podle IEC 60375) Symetrické komponenty Napět ová a proudová nesymetrie se vyhodnocují na základě sousledné a zpětné složky základních harmonických. Napět ová nesymetrie: Proudová nesymetrie: Úhel zpětné složky proudu: unb U = unb I = Agregace a záznam hodnot negative sequence component positive sequence component 100% negative sequence component positive sequence component 100% ϕnsl Hodnoty zaznamenávané do hlavního archivu v paměti přístroje se agregují z měřicích cyklů podle nastaveného intervalu záznamu. Zaznamenávají se takto vzniklé průměrné hodnoty a u většiny veličin je možné zvolit i záznam maximálních a minimálních hodnot (za měřicí cyklus) dosažených v průběhu záznamového intervalu. Dlouhé časové intervaly začínají na začátku měřicího cyklu, následujícího po okamžiku uplynutí doby předchozího intervalu na základě tiku RTC. Při zaplnění kapacity paměti přístroje zaznamenanými průběhy záleží na tom, jak byl přístroj nastaven. Pokud není zvolen Cyklický záznam, po zaplnění pamět ové kapacity přestane přístroj provádět další záznamy až do doby, kdy bude znovu nastaven. V opačném případě záznam pokračuje s tím, že nově naměřené hodnoty přemazávají nejstarší hodnoty. Přístroj tak obsahuje nejčerstvější průběh nastavených veličin, jehož délka odpovídá pamět ové kapacitě přístroje. Obdobně jako účiník je hodnota jalového výkonu doplněna příznakem L nebo C podle fázového rozdílu základních harmonických složek napětí a proudu a vyjadřuje tak induktivní nebo kapacitní charakter jalového výkonu. 20

21 4 Technické parametry SMC 144 Napájecí napětí pomocné napětí (varianta U) V stř nebo V ss pomocné napětí (varianta L) V stř nebo V ss výkon 7 V A/3 W kategorie přepětí CAT III / 300 V - v souladu s IEC EN stupeň znečištění 2 - v souladu s IEC EN napájecí vstup galvanicky oddělené, bez rozlišení polarity Napětí měřicí rozsah (U NOM = 400/230 V AC ) V stř / V stř (sdružené / fázové) nejistota (ϑ = 25 C) 0.1 % z rozsahu vstupní impedance 2.7 MΩ (L i N) připojení wye, delta trvalé přetížení (IEC 258) 1300 V ef maximální přetížení 1950 V ef po jednu sekundu Proud měřicí rozsah trvalé proudové přetížení maximální proudové přetížení nejistota (varianta P) (ϑ = 25 C) nejistota (varianta S) max. průměr vodiče (varianta P) max. průměr vodiče (varianta S) Frekvence měřicí rozsah nejistota Činný výkon (P REF = 230 I NOM W ) měřicí rozsah nejistota (P F > 0.5) (varianta P) nejistota (P F > 0.5) (varianta S) Jalový výkon měřicí rozsah nejistota (varianta P) nejistota (varianta S) čtyři proudové transformátory I NOM 2 I NOM 10 I NOM po jednu sekundu 0.1 % z rozsahu % z hodnoty 0.5 % z rozsahu % z hodnoty JP3W 6 mm/jp5w 13 mm/jp6w 19.3 mm JC10F 10 mm/jc16f 16 mm/jc24f 24 mm Hz ±10 mhz omezeno měřeným napětím a rozsahem proudu 0.1 % z P REF % z hodnoty 1 % z P REF % z hodnoty omezeno měřeným napětím a rozsahem proudu 0.1 % z P REF % z hodnoty 1 % z P REF % z hodnoty Energie nejistota měření čínné energie třída 1 dle EN nejistota měření jalové energie třída 1 dle EN Harmonické nejistota měření U H,1 U H,63 třída 2 dle IEC Ed 1.0 nejistota měření I H,1 I H,63 třída 2 dle IEC Ed 1.0 nejistota měření T HD U třída 1 dle IEC Ed 1.0 nejistota měření T HD I třída 5 dle IEC Ed 1.0 Ostatní veličiny nejistota měření PF a cos ϕ

22 SMC 144 Teplota přístroje (vestavěný senzor teploty) měřicí rozsah C nejistota ±3 C Digitální vstupy (volitelné) vstupní napětí logické úrovně 1 U H > 10 V vstupní napětí logické úrovně 0 U L < 3 V maximální vstupní napětí U M = 30 V vstupní proud při vstupním napětí 3 ma/12 V, 8 ma/24 V Digitální reléový výstup (volitelný) dimenzování kontaktu Digitální impulsní výstup (volitelný) dimenzování polovodiče Komunikace typ rozhraní volitelné rozhraní volitelné rozhraní Další specifikace 230 V stř nebo 30 V ss / 3 A 100 V ss / 300 ma galvanicky oddělená RS-485 M-Bus Ethernet 10Base-T provozní teplota C teplota skladování C provozní a skladovací vlhkost < 95 % nekondenzující EN (4 kv / 8 kv) EN (10 V/m, až do 1 GHz) EMC vyzařování EN (2 kv) EN (2 kv) EN (3 V) EN (5 period) EMC odolnost EN třída A EN třída A (není určeno do bytového prostředí) krytí IP 20 rozměry w h d = mm hmotnost 0.19 kg 22

23 5 Údržba, servis a záruka Údržba Analyzátor sítě a měřicí přístroj SMC 144 nevyžaduje během svého provozu žádnou údržbu. Pro spolehlivý provoz je pouze nutné dodržet uvedené provozní podmínky a nevystavovat jej hrubému zacházení a působení vody nebo různých chemikálií, které by mohlo způsobit jeho mechanické poškození. Lithiová baterie, instalovaná v přístroji, je při průměrné teplotě 20 ºC a typickém zatěžovacím proudu v přístroji (< 10 µa) schopna zálohovat pamět a RTC po dobu přibližně 5 let bez připojeného napájecího napětí. Pokud by došlo k vybití baterie, je nutné zaslat přístroj k výměně baterie výrobci. Servis V případě poruchy výrobku je třeba uplatnit reklamaci u výrobce na adrese: KMB Systems, s. r. o. Tř. dr. M. Horákové Liberec 7 Czech Republic Tel , Fax kmb@kmb.cz Web: Výrobek musí být řádně zabalen tak, aby nedošlo k poškození při přepravě. S výrobkem musí být dodán popis závady, resp. jejího projevu. Pokud je uplatňován nárok na záruční opravu, musí být zaslán i záruční list. Pokud je požadována mimozáruční oprava, je nutno přiložit i objednávku na tuto opravu. Záruční list Na přístroj je poskytována záruka po dobu 24 měsíců ode dne prodeje, nejdéle však 30 měsíců od vyskladnění od výrobce. Vady vzniklé v těchto lhůtách prokazatelně vadným provedením, chybnou konstrukcí nebo nevhodným materiálem, budou opraveny bezplatně výrobcem nebo pověřenou servisní organizací. Záruka zaniká i během záruční lhůty, provede-li uživatel na přístroji nedovolené úpravy nebo změny, zapojí-li přístroj na nesprávně volené veličiny, byl-li přístroj porušen nedovolenými pády nebo nesprávnou manipulací, nebo byl-li provozován v rozporu s uvedenými technickými parametry. Typ výrobku:... Výrobní číslo:... Datum vyskladnění:... Výstupní kontrola:... Razítko výrobce:... Datum prodeje:... Razítko prodejce:... 23