KMB systems, s. r. o. Dr. M. Horákové 559, 460 06 Liberec 7, Česká republika E-mail: kmb@kmb.cz, Web: www.kmb.cz Uživatelská příručka pro Analyzátor sítě a podružný elektroměr SMC 144 Kompletní verze 2.0 Úplná a aktuální verze tohoto manuálu je k dispozici na stránkach výrobce na adrese http://www.kmb.cz/
Obsah 1 Základní popis 1 1.1 Novinky ve verzi 2.0........................................... 1 1.2 Charakteristické vlastnosti........................................ 1 1.3 Typy a příslušenství........................................... 3 2 Obsluha měřicího přístroje 6 2.1 Bezpečnostní požadavky při používání SMC 144........................... 6 2.2 Instalace přístroje do rozvaděče..................................... 6 2.2.1 Napájecí napětí.......................................... 7 2.2.2 Měřené napětí.......................................... 7 2.2.3 Zapojení proudů......................................... 7 2.2.4 Zapojení komunikačních kanálů................................. 7 2.2.5 Vstupy a výstupy......................................... 10 2.3 Podrobné nastavení přístroje SMC 144 na PC............................. 10 2.3.1 Instalace (obr.11)......................................... 13 2.3.2 Datum a čas (obr. 12)...................................... 15 2.3.3 Agregace (průměrování, obr. 13)................................ 16 2.3.4 Komunikace (obr. 14)...................................... 17 2.3.5 Vstupy a výstupy (obr. 15)................................... 18 2.3.6 Rozdělení paměti (obr. 16)................................... 18 2.3.7 Nastavení hlavního archivu (Archiv 1, obr. 17)........................ 18 2.3.8 Elektroměr(obr. 18)....................................... 20 2.4 Nastavení identifikačních údajů měření................................. 21 2.5 Přenos naměřených dat do PC..................................... 21 2.6 Zobrazení odečtu elektroměru...................................... 22 2.7 Vestavěný webový server......................................... 22 3 Funkční popis 24 3.1 Konstrukce přístroje........................................... 24 3.2 Ovládání.................................................. 24 3.2.1 Stavy přístroje.......................................... 24 3.2.2 Významy LED kontrolek.................................... 25 4 Metody měření a vyhodnocování veličin 26 4.1 Vyhodnocení základních veličin (efektivní hodnota):......................... 26 4.2 Vyhodnocení výkonů a účiníku (PF).................................. 26 4.3 Vyhodnocení harmonického zkreslení.................................. 27 4.4 Symetrické komponenty......................................... 28 4.5 Agregace a záznam hodnot....................................... 28
5 Technické parametry 29 5.1 Základní parametry........................................... 29 5.2 Měřené veličiny.............................................. 30 5.3 Vstupy a výstupy............................................. 32 5.4 Kvalita elektrické energie a energy management............................ 33 5.4.1 IEC 61000-4-30, 61000-4-15, 61000-4-7:............................ 33 5.4.2 EN 50160............................................. 34 5.4.3 IEC 61557-12: Zařízení pro měření a monitorování elektrických parametrů......... 34 6 Údržba, servis a záruka 36
1 Základní popis SMC 144 je navržen pro vzdálený monitoring spotřeby energie a kvality napětí. Je určen pro instalaci na lištu a v základní verzi 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 2400 A stř. Pro spojení s nadřazeným systémem využívá komunikační linku RS-485. Volitelně jej lze dovybavit digitálními vstupy a výstupy, druhou komunikační linkou RS-485, rozhraním USB, WiFi, Ethernet atp.). K indikaci stavu a funkce přístroje slouží 3 LED diody, jejihž chování lze naprogramovat v nastavení přístroje. 1.1 Novinky ve verzi 2.0 přesnější měření a vyšší třída přesnosti volitelně čtyř- a šesti-kvadrantní elektroměr dle požadavků PPDS rozšířené, přesnější a kontinuální měření harmonických fázorů (amplitudy i úhly), možnost synchronizace času NMEA, PPS, PPM, ze sít ové frekvence nová varianta odolnějších proudových vstupů X/100 ma doplňkové komunikační moduly USB, WiFi a ZigBee. modulární firmware - modul Power Quality, ModBus Master, Ethernet-Serial (pouze přístroje, které mají obě rozhraní) a General Oscillogram. PQ modul: volitelně měření kvality dle EN 50160 měření napětí a proudu ve třídě S dle IEC 61000-4-30 ed. 3 měření mezi-harmonických dle 61000-4-7 ed. 2 měření flikru: P inst, P st a P lt ve třídě F3 dle IEC 61000-4-15 ed. 2 napět ové události: poklesy a výpadky napětí, přepětí apod. HDO modul: měření, vyhodnocování a záznam telegramů systému dálkového řízení HDO 1.2 Charakteristické vlastnosti Připojení a měření až čtyři napět ové vstupy (L 1, L 2, L 3, L 4 ) měřené vůči nulovému vstupu (N) až čtyři proudové vstupy (I 1, I 2, I 3, I 4 ) varianty proudových vstupů 1
průvlekové (varianta Pxxx) nebo dělené (varianta Sxxx) senzory pro přímé měření proudu v rozmezí dle typu I nom = 5 A.. 600 A (tab. 1) varianta X/100mA pro nepřímé měření se speciálními měřicími trafy s nominálním sekundárním proudem do 100 ma (tab. 3) varianta NOCT měří pouze napětí, nemá proudové vstupy. Lze ji použít jako převodník měřených veličin nebo chytré relé s pamětí, vyhodnocující frekvenci, napětí, harmonické, nesymetrii a nebo kvalitu napětí dle EN 50160. dva digitální vstupy (varianta D) jedno relé nebo pulzní výstup (varianta R resp. I) funkce mohou být rozšířeny pomocí externích V/V modulů (s modulem ModBus Master) napájecí napětí: varianta U: 75 510 V stř nebo 85 350 V ss varianta L: 24 48 V stř nebo 20 75 V ss varianta S: 12 24 V stř nebo 9 36 V ss 128 vzorků na periodu, kontinuální měření napět ových a proudových vstupů výpočet 63 složek harmonických napětí a proudů vyhodnocení všech běžně měřených jedno- a třífázových veličin jako např. výkony (činný, jalový, zdánlivý, deformační a fundamentální činný a jalový výkon), účiník, harmonické a THD proudů a napětí Záznam naměřených dat vestavěný obvod reálného času se záložní baterií pamět pro záznam měřených dat a událostí s kapacitou 512 MB jednotlivým archivům lze dynamicky přidělovat kapacitu interval agregace od 200 ms do 24 hodin Přenos a vyhodnocování dat ENVIS 1.2 a vyšší je k dispozici ke stažení zdarma systémová služba ENVIS.Online pro odečty a archivaci aktuálních dat pro přenos dat, nastavování přístroje a aktualizaci firmware slouží komunikační rozhraní RS-485 dále může být přístroj vybaven rozhraním Ethernet (varianta E), druhou RS-485 (varianta B), rozhraním M-Bus (varianta M), USB (varianty U, W, Z), WiFi (varianta W) a ZigBee (varianta Z) 2
Podporované firmwarové moduly Power Quality (PQ) rozšíří vlastnosti analyzátoru o nové veličiny (mezi-harmonické, flikr, selektivní voltmetr), archiv kvality elektrické energie EN 50160 a archiv událostí. SMC 144 se tak stává plnohodnotným analyzátorem kvality třídy S. 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. ModBus Master (MM) Umožňuje pravidelné stahování dat z přístrojů podporujících ModBus do vlastní paměti. Ethernet-Serial (ES) převodník komunikace mezi řídícím systémem a podřízenými jednotkami na lince RS485 1.3 Typy a příslušenství Analyzátor 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 = analyzátor sítě a datalogger, 4U, 4I SMC 144 U X/1OOmA R B E Pomocné napájecí napětí U = 75 V 275 VAC, 75 V 35O VDC S = 1O V 26 VAC, 1O V 36 VDC L = 2O V 5O VAC, 2O V 75 VDC Proudové vstupy X/1OOmA = 1OOmA AC (nepřímé měření) Snnn = s trafy s nízkým výst. proudem, rozevíratelné jádro Pnnn = s trafy s nízkým výst. proudem, průvlekové NOCT = bez měření proudu 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 = rozhraní M-Bus (nelze v kombinaci s E) Volitelný rozšiřující modul N = bez rozšiřujícího modulu U = USB E = Ethernetové rozhraní (nelze v kombinaci s M) W = USB, WiFi Obrázek 1: Varianty a volitelné možnosti přístroje SMC 144 včetně kódů pro volbu provedení a nominálního proudu měřicích traf. 1 Kompletní a nejaktuálnější seznam volitelného příslušenství je možné získat na požádání u prodejce. 3
Tabulka 1: Fyzické parametry proudových snímačů pro varianty Sxxx přístrojů pro přímé měření. Viz kap. 2.2.3. Option Model Inom [A] d [mm] Connection Dimmension [mm] S005 JC10F 5A 10mm Terminal 50 23 26 S015 JC10F 15A 10mm Terminal 50 23 26 S025 JC10F 25A 10mm Terminal 50 23 26 S035 JC10F 35A 10mm Terminal 50 23 26 S050 JC10F 50A 10mm Terminal 50 23 26 S075 JC16F 75A 16mm Terminal 55 30 31 S100 JC16F 100A 16mm Terminal 55 30 31 S150 JC24F 150A 24mm Terminal 75 45 34 S200 JC24F 200A 24mm Terminal 75 45 34 S250 JC24F 250A 24mm Terminal 75 45 34 S300 JC36S-3 300A 36mm Terminal 91 57 41 S400 JC36S-3 400A 36mm Terminal 91 57 41 S500 JC36S-3 500A 36mm Terminal 91 57 41 S600 JC36S-3 600A 36mm Terminal 91 57 41 V tabulce 1 jsou uvedeny rozměry a hmotnosti proudových snímačů pro všechny varianty proudových vstupů Sxxx resp. Pxxx, kde xxx je měřicí rozsah proudového transformátoru. Parametr d udává vnitřní průměr otvoru pro měřený vodič. Parametry x, y, z jsou vnější rozměry a m je hmotnost snímače. 4
Tabulka 2: Fyzické parametry proudových snímačů pro varianty Pxxx přístrojů pro přímé měření. Viz kap. 2.2.3. Option Model Inom [A] d [mm] Connection Dimmension [mm] P005 JP3W 5A 7 Wire 27 24 11 P015 JP3W 15A 7 Wire 27 24 11 P025 JP5W 25A 13 Wire 41 37 14 P035 JP5W 35A 13 Wire 41 37 14 P050 JP5W 50A 13 Wire 41 37 14 P075 JP5W 75A 13 Wire 41 37 14 P100 JP5W 100A 13 Wire 41 37 14 P150 JP5W 150A 13 Wire 41 37 14 P200 JP6W 200A 19 Wire 51 49 20 P250 JP6W 250A 19 Wire 51 49 20 P300 JP6W 300A 19 Wire 51 49 20 Tabulka 3: Fyzické parametry proudových snímačů pro variantu přístroje X/100mA pro nepřímé měření se speciálními dodávanými měřicími transformátory. Viz kap. 2.2.3. Model transformátoru Inom [A] d [mm] Připojení Rozměry [mm] JS17F Inom/100mA 050, 100 125, 150 Kategorie přepětí 17 Svorkovnice 64 33 34 600V CAT III JS17S Inom/100mA 200 17 Svorkovnice 64 33 34 600V CAT III JS24F Inom/100mA 200 24 Svorkovnice 75 45 34 600V CAT III JS24S Inom/100mA 250, 300 24 Svorkovnice 75 45 34 600V CAT III JS36S Inom/100mA 300, 400 500, 600 36 Svorkovnice 91 57 40 600V CAT III JSC-01 Inom/100mA 250, 400 38 32 Vodič 93 92 39 600V CAT III JSC-02 Inom/100mA JSC-03 Inom/100mA 400, 600, 800 1000, 1200 800, 1000, 1200 1600, 2000, 2400 73 62 Vodič 128 124 39 600V CAT III 141 62 Vodič 196 124 39 600V CAT III 5
2 Obsluha měřicího přístroje 2.1 Bezpečnostní požadavky při používání SMC 144 Pozor!: Při práci s přístrojem je nutné dodržet všechna nezbytná opatření pro ochranu osob a majetku proti úrazu a poškození elektrickým proudem. 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! Pokud je přístroj připojen k částem, které jsou pod nebezpečným napětím, je nutné dodržovat všechna nutná opatření k ochraně uživatelů a zařízení proti úrazu elektrickým proudem. Obsluha, provádějící instalaci nebo údržbu zařízení, musí být vybavena a při práci používat osobní ochranné pomůcky a další bezpečnostní prostředky. Je-li analyzátor používán způsobem, který není specifikován výrobcem, ochrana poskytovaná analyzátorem může být snížená. Pokud se zdá, že analyzátor nebo jeho příslušenství je poškozené nebo nefunguje správně, nepoužívejte jej a zašlete jej k opravě. 2.2 Instalace přístroje do rozvaděče Přístroj SMC 144 je určen k montáži na DIN lištu. Na obrázku 2 jsou zakresleny rozměry přístroje. Čerchovanou čarou jsou okótovány pozice děr pro případ montáže na zed, která se provede přišroubováním třemi šrouby. Maximální průřez kabelů pro všechny šroubovací svorky přístroje je 2.5 mm 2. 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. 106 60.6 58 21.5 10 99.8 90 SMC 144 Power Analyzer 001 08 2012 P050 45 62 30.3 Obrázek 2: Rozměry přístroje SMC 144. 6
2.2.1 Napájecí napětí Napájecí napětí přístroje (varianty napájení v kap. 5) musí být připojené na svorky terminálů X1 a X2 přes vhodné jištění s charakteristikou dle prostředí (vypínání napájení viz. schéma v obr. 3). Odpojovací prvek se musí 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 610110-1). Napájecí zdroj galvanicky odděluje napájecí svorky přístroje od ostatních vnitřních obvodů. 2.2.2 Měřené napětí Měřená napětí jsou připojena k svorkám L1, L2, L3 a L4. Společná svorka pro připojení středního vodiče je označena N - při připojení do trojúhelníka a v Aronově zapojení zůstane nezapojena. Svorku L4 je možné využít k měření libovolného potenciálu (obvykle U1, U2, U3 nebo např. PE) vůči svorce N. Všechna měřená napětí jsou připojena k vnitřním obvodům přes vysokou impedanci. Měřená napětí je vhodné jistit např. tavnou pojistkou o hodnotě 1A s vhodnou vypínací charakteristikou. Měřená napětí je možno připojit i přes přístrojové (měřicí) transformátory napětí zejména v sítích VN a VVN. Maximální průřez připojovacího vodiče je 2, 5 mm 2. 2.2.3 Zapojení proudů Pro správné měření proudu a výkonu musí být měřicí proudové transformátory zapojeny se správnou orientací a polaritou. Obr. 3 ilustruje správné připojení s průvlekovým proudovým transformátorem v síti NN. Předpokládaný směr toku výkonu je zleva od zdroje doprava k zátěži. Je doporučeno po instalaci ověřit správné zapojení s pomocí fázorového diagramu v obrazovce aktuálních dat v programu ENVIS.Daq. Proudové vstupy jsou přímo propojeny s vnitřními obvody přístroje. Vstupy l1, l2, l3 a l4 jsou navzájem propojeny uvnitř přístroje. Vstupy l i a k i jsou uvnitř přístroje propojeny přes odporový bočník. Pozor!: Proudové vstupy přístroje nemohou být použity pro přímé měření proudu. Připojení nesprávného měřicího transformátoru (např. běžně podporovaných MTP s převodem X/5A nebo X/1A) je přísně zakázáno. Přístroj tím můžete vážně poškodit! Pozor!: Nepropojujte signály proudových traf navzájem, neuzemňujte je ani nepřipojujte na jiný potenciál, přístroj byste tím mohli vážně poškodit! Vždy používejte pouze s přístrojem dodávané a k tomu určené měřicí transformátory s nízkým výstupním proudem (řádově ma). Maximální průřez vodičů je 1, 5 mm 2. 2.2.4 Zapojení komunikačních kanálů Všechny periferie uvedené níže jsou galvanicky odděleny od zbylé části přístroje a od sebe vzájemně. Ethernetové rozhraní (volitelné) Modul 10Base-T Ethernetového rozhraní s konektorem RJ-45 popsaný jako ETH je situovaný na horní straně přístroje. Plní stejné funkce jako primární RS-485 pro připojení do TCP/IP sítě. Může také sloužit pro snadné a rychlé propojení se vzdáleným počítačem. Sériová linka RS-485 slouží obvykle jako rozhraní pro vzdálený odečet aktuálních hodnot, záznamů archivů a pro nastavení přístroje. Sériová linka RS-485 používá svorky signálu A, B a stínění G svorkovnice COM1 (obr. 6). Konce komunikační linky je třeba zakončit předepsaným odporem. 7
Obra zek 3: Pr ı klad typicke ho zapojenı pr ı stroje SMC 144 v sı ti NN zleva doprava: odde lene napa jenı (moz no AC i DC, i za lohovane bateriı ) resp. napa jenı z me r ene ho nape tı ; moz nosti zapojenı me r ene ho nape tı do hve zdy v pe tivodic ove sı ti, do troju helnı ka a specia lnı jednofa zove me r enı 4 vy vodu ; vlevo varianta E s Ethernetovou komunikacı, vpravo varianta U s loka lnı m portem USB (vs echny pr ı stroje majı seriovou komunikac nı linku RS485). X1 X2 O- O+ R A1 A2 G B A COM1 G B/1 A/2 COM2 / DI SMC 144 X1 Power Analyzer X2 O- O+ L3 L4 R A1 A2 G B A COM1 G B/1 A/2 COM2 / DI SMC 144 Power Analyzer N L1 L2 L3 l1 k1 l2 k2 l3 k3 l4 k4 L4 N l L L1 L2 l1 k1 l2 k2 l3 k3 l4 k4 k l k l k l L1 k L2 L3 l MV/LV Transformer k l k N PE Obra zek 4: Specia lnı zapojenı pr ı stroju SMC 144 jednofa zove vı cevodic ove zapojenı a Aronovo zapojenı vpravo. 8
l l SMC 144 Power Analyzer X1 X2 O- O+ R A1 A2 G B A G B/1 A/2 COM1 COM2 / DI 20V 75 V DC 24V 48 V AC 10V 50 V DC 12V 24 V AC SMC 144 Power Analyzer X1 X2 O- O+ R A1 A2 G B A G B/1 A/2 COM1 COM2 / DI N L1 L2 L3 L4 l1 k1 l2 k2 l3 k3 l4 k4 N L1 L2 L3 L4 l1 k1 l2 k2 l3 k3 l4 k4 L1 L2 L3 k l k l k MV/LV Transformer L1 L2 L3 k l k l k MV/LV Transformer Obrázek 5: Příklady typického zapojení přístroje SMC 144 při nepřímém měření na sekundární straně přístrojového transformátoru. Vlevo je zobrazena varianta L, napájená ze záložního zdroje. Vpravo je varianta U, napájená z fáze L1 sítě NN. A/+ G B/- PE max. 1200m 120 Ω MASTER M+ M- PE X2 O- O+ R A1 A2 G B A G A B COM1 COM2 44 A1 A2 G B A G A B COM1 COM2 A1 A2 G B A G A B COM1 COM2 Obrázek 6: Zapojení komunikačních linek sběrnice RS485 přístrojů SMC 144 a pro volitelné rozhraní M-BUS (vpravo). 9
250VAC/5A max Other Instrument 12 48 VDC Other Instruments 12 24 VDC L N max. 60VDC 100mA max. 5mA O- O+ R A1 A2 G C Relay Output (option R) O- O+ R A1 A2 G C Digital Output (option I) A1 A2 G B A G 1 2 COM1 DI Digital Inputs (option D) Obrázek 7: Zapojení vstupů a výstupů v přístroji SMC 144. 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 stínící svorku G bloku COM2/DI (obr. 6). Konce komunikační linky je třeba zakončit předepsaným odporem. Rozhraní M-Bus (volitelné) 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 viz. obr. 6 vpravo. Připojení ke sběrnici není závislé na polaritě. 2.2.5 Vstupy a výstupy Digitální vstupy (volitelné) DI1 a DI2, reagující na úroveň napětí, využívají tři svorky v bloku 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. 7 jsou dva externí spínače v sérii se zdrojem napětí 24 V ss. Digitální výstup (volitelný) RO1 nebo DO1 je vyveden na svorky O+ a O-. V obvodu musí být sériově připojen zdroj vnějšího napětí (doporučujeme 24 V DC ). V případě výstupu DO musí polarita vnějšího zdroje napětí korespondovat s popisem svorek dle obr. 7. V případě reléových výstupů RO nezáleží na polaritě. Lze jimi spínat zátěž do 3A pro nominální napětí až 230 V AC. 2.3 Podrobné nastavení přístroje SMC 144 na PC Před začátkem měření je přístroj SMC 144 vhodné nastavit. Nastavení lze provést z počítače v aplikaci EN- VIS.Daq 2. Pozor!: změny v nastavení přístroje vymažou veškerá data uložená v paměti přístroje. Ujistěte se, že jsou předchozí data před změnou nastavení zálohována. 2 Program ENVIS.Daq pro nastavování a stahování dat lze stáhnout z webových stránek WWW.KMB.CZ a není nutné jej do PC instalovat. ENVIS.Daq je také součástí instalačního balíčku aplikace ENVIS. Detailní popis je možné najít v uživatelské příručce aplikace ENVIS. 10
Obrázek 8: Hlavní okno aplikace ENVIS.Daq po jejím spuštění vyberte použitý typ komunikace, nastavte její parametry a stiskem volby Připojit v menu pokračujte dále. Obrázek 9: Okno nástroje Lokátor - automaticky vyhledává podporované přístroje v sít ovém okolí počítače. 11
Obrázek 10: Okno aplikace ENVIS.Daq s připojeným analyzátorem. 1. Zapněte napájení přístroje. Jeho přítomnost bude indikována blikající zelenou LED kontrolkou PWR. 2. Připojte SMC 144 k počítači přes rozhraní RS-485, USB 3 nebo Ethernet. Nyní je přístroj připraven ke konfiguraci. 3. Spust te aplikaci ENVIS.Daq a zvolte správnou záložku dle typu komunikačního rozhraní (Obr. 8). 4. Vyplňte parametry komunikační linky (a) USB: vyberte ze seznamu odpovídající virtuální sériový port (b) RS-485: Ihned po startu bliká zelená LED PWR rychle (jednou za 400 ms). Následujících 10 sekund pak přístroj čeká na servisní komunikaci - komunikuje s pevnou baud rate 9600 bps a naslouchá i na adrese 250. Pokud SMC 144 v této době nepřijme zádný příkaz, komunikační port se přenastaví podle platné konfigurace a přejde do běžného režimu. Po dobu startu SMC 144 naslouchá i na uživatelsky nastavené adrese, takže pokud je baud rate nastavena stejně jako ve výchozím nastavení, lze s přístrojem komunikovat okamžitě po startu. Jinak je nutné počkat 10 sekund, než lze použít vlastní baud rate. Ukončení bootování přístroje je signalizováno pomalu blikající zelenou LED (PWR jednou za 2 s). Vyberte ze seznamu odpovídající sériový port a nastavte komunikační rychlost. (c) Ethernet: vyplňte IP adresu a komunikační port (standardně 10.0.0.1: 2101). Pokud správné hodnoty neznáte, zkuste použít funkci Lokátor 4 (obr. 9). 3 Pokud k počítači přes USB připojujete podobný přístroj poprvé, je nutné pro správnou funkci nejprve do Windows nainstalovat řadič (driver) USB zařízení. Naleznete jej na webových stránkách výrobce a také v adresáři driver ve složce, kde je nainstalován program ENVIS. Například zde: C:\Program Files (x86)\kmb systems\envis 1.2\driver. 4 Lokátor slouží k nalezení všech podporovaných přístrojů v okolní síti nebo na sériové lince. Pozor: obsahuje funkce (například lokální DHCP server), které je občas nutné povolit i v nastavení Firewallu a které také mohou ovlivnit funkci jiných zařízení v síti. 12
(d) Vyplňte adresu přístroje dle nastavení - standardně 1. (e) Vyplňte typ přístroje KMB. 5. Stiskněte volbu Připojit v menu nebo klávesu ENTER. Aplikace se pokusí spojit se zadaným přístrojem. V případě úspěšného připojení načte nastavení uložená v přístroji a zobrazí okno se souhrnnými informacemi (obr. 10). 6. Stiskněte tlačítko nastavení v levém sloupci nabídky. Zobrazí se nové okno se záložkami nastavení přístroje. Kategorie Nastavení přístroje obsahuje jednotlivé záložky s parametry přístroje, dělenými dle významu. Uživatel může v jednotlivých záložkách měnit libovolné parametry. Změny nastavení probíhají pouze v aplikaci a do přístroje jsou nahrány stiskem tlačítka Odeslat. Tlačítkem Přijmout lze kdykoliv načíst aktuální platné nastavení z přístroje. Záložky, které byly lokálně změněny a nebyly ještě zapsané do přístroje jsou označené výstražným symbolem. Tlačítka Ulož a Načti slouží k archivaci aktuálního nastavení do resp. ze souboru. Z hlediska správné funkce přístroje jsou podstatné zejména záložky Instalace a Datum a čas. 2.3.1 Instalace (obr.11) Nominální frekvence nastavit dle nominální frekvence měřené sítě (50 nebo 60 Hz). Toto nastavení také ovlivňuje způsob vyhodnocování kvality sítě. Připojení měřeného napětí nastavuje způsob přípojení přístroje bud jako měření napětí na přímo anebo přes měřicí transformátor napětí (obvykle v síti VN a VVN). Typ připojení způsob připojení v jedno- a třífázových soustavách - do hvězdy, do trojúhelníka a nebo Aronovo zapojení.. Varianty připojení analyzátoru jsou ilustrovány na obr. 11b, 11c a 11d. U NOM, P NOM (nominální napětí a výkon) Správné nastavení U NOM a P NOM ovlivňuje relativně zobrazené hodnoty napětí, výkonu a proudu, chod některých funkcí alarmů a IO a způsob interpretace měření v programu ENVIS. U NOM určíme dle nominálního napětí měřené sítě. P NOM v měřícím bodě nastavte dle nominálního výkonu napájecího transformátoru, jističe anebo instalované ochrany. Převod PTN, PTNN pokud je vybráno připojení měřeného napětí přes PTN, musí být nastaven též převod dle použitých přístrojových transformátorů napětí. Zadávaný poměr představuje: Jmenovité primární napětí: standardní hodnota je 22 000. Jmenovité sekundární napětí: standardní hodnota je 100 (další obvyklé 110, 120, 230 V,...) Převod PTP a PTPN Parametr určuje převod proudového rozsahu přístroje. PTPN označuje čtvrtý měřicí vstup, obvykle střední vodič. Pro přístroje pro nepřímé měření se speciálními trafy (X/100 ma a X/20mA) se zadává jmenovitý primární proud a jmenovitý sekundární proud. Standardní hodnota je 100 A / 100 ma resp. 20 ma. 13
(a) nastavení základních parametrů zapojení přístroje v aplikaci ENVIS.Daq. (b) Typické varianty zapojení přístrojů v tří-, čtyř- a pěti-vodičové síti při měření napětí napřímo. (c) Speciální varianty zapojení přístrojů v sítích NN jednofázové měření až ctyř kanálů a třífázové měření v zapojení Aron. (d) Nepřímé zapojení přístrojů přes měřicí transformátor napětí (v sítích VN, VVN a pod). Obrázek 11: ENVIS.Daq -nastavení instalace přístroje. 14
Obrázek 12: ENVIS.Daq - nastavení data, času a možností synchronizace času v přístroji. Pro přístroje SMC 144 v provedení Sxxx a Pxxx pro přímé měření proudu dodávaným externím PTP odpovídá konkrétní variantě proudových traf dodávaných s přístrojem (např. Rozsah I: 50 A / 50 A pro přístroj typu S050 ). Uživatel toto nastavení přístroje obvykle nemusí měnit. Násobitel U tento koeficient se obvykle nepoužívá, lze jím však korigovat situaci, kdy měříme napětí na výstupu PTN s nestandardním převodem. Standardní hodnota je 1. Násobitel I : Pro přímé měření (viz např. obr. 3) nastavte hodnotu násobitele na 1 - výchozí hodnota. Pro nepřímé měření hodnota odpovídá převodovému poměru použitého proudového transformátoru 5. 2.3.2 Datum a čas (obr. 12) Tato záložka obsahuje nastavení, týkající se nastavení data a času v přístroji. Pozor!: manipulace s nastavením času přístroje smaže všechny archivy a registry související s časem. Panel Čas přístroje zobrazuje aktuální datum a čas v přístroji a rozdíl oproti času PC. Při otevření záložky se ihned načte čas z přístroje a tento je poté pravidelně aktualizován. Stisknutím tlačítka Refresh dojde k opětovnému načtení aktuálního času z přístroje. Panel Nastavení času nabízí prvky pro změnu nastavení času v přístroji. Nastav čas z PC nastaví čas dle aktuálního v počítači. Nastav uživatelský čas nastaví čas na ručně zadanou hodnotu. Seřízení času srovná čas v přístroji s časem v PC, aniž by smazal archivy. Seřízení času se dosáhne tím, že posune RTC přístroje na požadovanou hodnotu a: 5 Například pokud je použit proudový transformátor s převodem 100/5, nastavte Násobitel I na hodnotu 100 5 = 20. Dalším příkladem použití násobitele je situace, kdy protáhneme měřený vodič skrze měřicí transformátor několikrát, abychom zvýšili citlivost měření (rozsah se odpovídajícím způsobem sníží). Pro 4 závity by měl být Násobitel I nastaven na 1 4 = 0.25. 15
Obrázek 13: ENVIS.Daq - nastavení agregace definuje způsob průměrovaní a vyhodnocení maximálních a minimálních hodnot pro displej a komunikaci. při přesunu vpřed vynechá potřebný počet intervalů v archivu při přesunu vzad vytvoří další záznam až v okamžiku, kdy čas přístroje dospěje do okamžiku, nastaveném při seřizování Panel Konfigurace kalendáře nastavuje způsob interpretace a zobrazování času v přístroji a v archivech. Synchronizace Tento parametr určuje, jak přístroj synchronizuje svůj čas. Podporované metody zahrnují: sekundové a minutové pulzy na digitálním vstupu, protokol NMEA na komunikační lince - musí být vyplněn komunikační port, NTP protokol na Ethernetu - v nastavení je pak nutné zadat IP adresu serveru, synchronizaci dle sít ové frekvence, je samozřejmě také možné synchronizaci zakázat. 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. Letní čas Tento parametr může být nastaven pro automatické přepínání místního času dle ročního období (letní nebo zimní čas). 2.3.3 Agregace (průměrování, obr. 13) Toto nastavení ovlivňuje způsob výpočtu hodnot pro speciální ModBus registry agregovaných hodnot. U přístrojů s displejem má vliv i na zobrazení průměrných hodnot, minim a maxim. Parametry průměrovacího okna a způsob automatického smazaní zaznamenaných extrémů se určuje zvlášt pro primární veličiny - napětí, proud, frekvenci a zvlášt pro výkony. Speciální nastavení agregace má i veličina PavgMax. Správně nastavená agregace umožňuje ve spojení s aplikací ENVIS vyhodnocovat a řídit ctvrthodinová a případně i jiná maxima výkonu. 16
Obrázek 14: ENVIS.Daq - nastavení parametrů komunikačních linek. 2.3.4 Komunikace (obr. 14) Zařízení je vždy vybaveno alespoň jednou komunikační linkou RS-485 (COM1) pro parametrizaci a stahování dat. Volitelně je možné vybavit jej druhým portem pro RS-485 (COM2) nebo Ethernetovým portem (ETH). Adresa přístroje - přiřad te unikátní adresu každému zařízení na jedné sériové lince. COM1, COM2 Komunikační rychlost rychlost (baud-rate) komunikační linky. Výchozí hodnota je 9600 bps. Komunikační protokol možnost volby protokolu KMB, ModBus RTU, Parita sudá, lichá nebo žádná. Určuje nastavení počtu jedniček paritního bitu. Data bity určuje počet datových bitů. Stop bity určuje počet synchronizačních bitů, vysílaných rozhraním po každém odeslaném znaku. ETH IP adresa - lze ji zadat bud přímo nebo volbou DHCP nechat adresu předělit dynamicky ze serveru. Maska - maska sítě Výchozí brána - nastavení výchozí brány v síti. Nastavení portů každému protokolu může být přiřazen nestandardní TCP port. Výchozí nastavení: protokolu KMB Long: 2101, protokolu ModBus TCP: 502, webového serveru: 80. 17
Obrázek 15: ENVIS.Daq - nastavení chování programovatelných vstupů a výstupů. 2.3.5 Vstupy a výstupy (obr. 15) SMC 144 je vždy vybaveno dvěma alarmovými LED A1 a LED A2 a volitelně (varianta R, I) také jedním reléovým nebo impulzním výstupem O1. V přístroji lze nastavit (naprogramovat) funkci, která řídí kterýkoliv výstup Kterýkoliv výstup může být nastaven jako pulzní výstup elektroměru. V takovém případě lze jako řídící veličinu vybrat bud činnou nebo jalovou energii v obou kvadrantech. Je nutné správně nastavit počet pulsů/kwh nebo kvarh. 2.3.6 Rozdělení paměti (obr. 16) V této záložce lze intuitivně pomocí posuvníku nebo přímo editací hodnoty přerozdělit volnou kapacitu vnitřní paměti přístroje vybraným archivům. Kapacita nového přidělení se zobrazuje vpravo od posuvníků. Kapacita některých archivů je nastavena pevně a nelze ji uživatelsky měnit. Velikost hlavního archivu se přizpůsobuje změnám vyhrazené paměti pro jiné archivy - např. elektroměru, napět ový událostí, oscilogramů apod. 2.3.7 Nastavení hlavního archivu (Archiv 1, obr. 17) Volby v nastavení archivu určují, které měřené veličiny a v jakém intervalu se mají ukládat do paměti přístroje: 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. Zaznamenávat od: Okamžitě: záznamy vznikají okamžitě po zapnutí přístroje. Digitálního vstupu: záznamy vznikají, pouze je li aktivní stav digitálního vstupu. Po nastaveném čase: přístroj začne zaznamenávat až po dosažení nastaveného data a času počátku záznamu. 18
Obrázek 16: ENVIS.Daq - nastavení rozdělení paměti mezi jednotlivé archivy. Obrázek 17: ENVIS.Daq - nastavení záznamu hodnot do hlavního archivu přístroje. 19
Obrázek 18: ENVIS.Daq - nastavení elektroměru a tarifů a cen za elektrickou energii. 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. Kapacita paměti Dialog také zobrazuje odhadovanou kapacitu hlavního archivu pro aktuální konfiguraci. Délka záznamu délka aktuálně nastaveného záznamu v bajtech. Odhad doby zaplnění archivu na základě nastavených hodnot přístroj zobrazuje odhadovanou kapacitu záznamu v dnech a hodinách. Tento údaj se aktualizuje pouze po zapsání a znovunačtení nastaveni do/z přístroje. Zaznamenávané veličiny - V této sekci lze zvolit veličiny, které chceme zaznamenávat. Požadované veličiny vybereme zaškrtnutím příslušného pole ve sloupci Průměr a/nebo min/max. Výkony: zatržením řádku I/E lze 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. 2.3.8 Elektroměr(obr. 18) Přístroj SMC 144 je možné použít jako samostatný čtyř-kvadrantní elektroměr pro současné měření dodávky i spotřeby činné i jalové 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. 20
Obrázek 19: ENVIS.Daq - aktivace/deaktivace speciálních firmwarových modulů. 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. Moduly FW (obr. 19) Tato speciální záložka nastavení přístroje slouží pouze k aktivaci a deaktivaci volitelných firmwarových modulů zadáním správného aktivačního kódu do textového pole a odesláním do přístroje. Stav aktivace jednotlivých podporovaných modulů je signalizován. 2.4 Nastavení identifikačních údajů měření Toto nastavení provedeme v hlavním okně aplikace ENVIS.Daq. Slouží k správné identifikaci a kategorizaci dat měření při zpracování v počítači. Objekt - Je číslo nebo název měřeného objektu (např. číslo distribuční trafostanice). Jednotlivé archivy měření v databázích a souborech aplikace ENVIS jsou jím identifikovány. Výchozí hodnota je DEFAULT. Jméno záznamu - Jednotlivé záznamy z měřeného objektu mohou být odlišně pojmenovány. I zde se jedná o textový řetězec s maximální délkou 32 znaků. Výchozí hodnota je DEFAULT. Zápis Objektu a Jména měření do přístroje provedeme stisknutím tlačítka Vyšli v panelu Identifikace. Další zobrazené parametry v této záložce jsou pouze informačního charakteru a nemohou být změněny. Zobrazen je typ připojeného přístroje (model, sériové číslo, verze firmware a hardware apod.) 2.5 Přenos naměřených dat do PC Připojte přístroj k počítači a spust te ENVIS.Daq (obr. 8). Vyberte odpovídající parametry komunikace (jak je popsáno v kapitole 2.3) a připojte se k přístroji. Po připojení pokračujte stisknutím odkazu Obnovit Vše 21
Obrázek 20: Okno poskytující informace o průběhu stahování. (obr. 10), čímž dojde k načtení a zobrazení aktuálních stavů každého z 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 souboru (ve formátu CEA, XLS, PQDIF,...). Zaškrtávací pole v Archivy ke stažení označují, které archivy hodláte stáhnout. Stahování dat z přístroje začne stiskem tlačítka Stažení (Stáhnout vše). Průběh sběru dat je zobrazen v novém okně jako na obrázku 20. 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. Soubor můžete po ukončení stahování otevřít přímo z aplikace ENVIS.Daq: v sekci Stahování v levém sloupci nabídek programu je seznam odkazů na poslední stahovaná data. 2.6 Zobrazení odečtu elektroměru SMC 144 má vestavěný třífázový, čtyř-kvadrantní elektroměr s možností automatického odečtu a registraci v různých tarifech. Přístroj odděleně registruje činnou energii dodanou EP+ a odebranou EP-. U jalové energie registruje charakter kapacitní EQC a induktivní EQL pro čtyř-kvadrantní resp. kapacitní EQC+, EQC- a induktivní EQL+, EQL- zvlášt pro případ odběru anebo dodávky činné energie pro šesti-kvadrantní elektroměr. Dle nastavení elektroměru (kap. 18) dělí odečty do jednotlivých tarifů. Primárně nabízí hodnoty součtu všech fází resp. součtu tarifů. Pro zapojení do hvězdy a jednofázové zapojení registruje i hodnoty všech typů energií v jednotlivých fázích. Hodnoty lze zaznamenat a zpracovat v aplikaci ENVIS nebo prostřednictvím komunikačního protokolu Mod- Bus v jakémkoliv jiném programu. 2.7 Vestavěný webový server Všechny přístroje s rozhraním Ethernet mají standardně zabudovaný nativní webserver, takže všechny hlavní měřené hodnoty, čítače a nastavení přístroje lze sledovat online a pomocí běžného webového prohlížeče (s HTML 5). V přístroji je nutné zadat příslušné komunikační parametry a přístroj připojit do sítě Etherent. Ve webovém prohlížeči pak stačí zadat příslušnou IP adresu a informace z přístroje se zobrazí dle následujícího obrázku. 22
Obrázek 21: Zobrazení aktualních dat, elektroměru a oscilogramů na webové stránce přístroje. 23
3 Funkční popis 3.1 Konstrukce přístroje 1 2 3 4 5 6 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 22: Popis přístroje SMC 144. 1. 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-485 6. 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 4 měřených napětí 3.2 Ovládání Přístroj SMC 144 nemá žádná ovládací tlačítka. Pracuje jednoduše tehdy, když má připojeno správné pomocné napětí (viz. Technické specifikace). Jedinou možností jak ovládat přístroj je přes jeho komunikační rozhraní s počítačem a softwarem ENVIS. Komunikace je podrobněji popsána v kapitole 2. 3.2.1 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. 2.3. 24
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 řídicí zprávy nadřazeného systému (viz. 2.3) LED A1 a A2 (červená) - nastavitelné/alarmové LED: (vypnuto) nastavitelné (např. alarm vypnut) (zapnuto) nastavitelné (např. alarm zapnut) (blikající) nastavitelné (např. výstup pulzů elektroměru) PWR, A1 a A2 LED v průběhu aktualizace firmware: mazání hlavní paměti příjem nového firmware 25
4 Metody měření a vyhodnocování veličin Měření zahrnuje tři nepřetržitě vykonávané procesy: vyhodnocování frekvence, nepřetržité vzorkování napět ových a proudových signálů a vyhodnocování navzorkovaných dat. Frekvence základní harmonické složky napětí 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. Základní vyhodnocovací interval je 10 period sítě pro f nom = 50 Hz ( 200 ms dle aktuální sít ové frekvence). Všechny kanály jsou vzorkovány rychlostí 128 vzorků na periodu. Vzorkování je řízeno frekvencí, určenou z napětí kanálu U 1. Pokud je hodnota frekvence v měřitelném rozsahu, vzorkování je automaticky přizpůsobeno změnám frekvence. V ostatních případech jsou vstupy vzorkovány nominální frekvencí (50 nebo 60 Hz). Efektivní hodnoty napětí a proudů jsou vyhodnocovány z navzorkovaných hodnot pro měřenou periodu dle rovnic: 4.1 Vyhodnocení základních veličin (efektivní hodnota): Fázové, sdružené napětí, proud: U 1 = 1 n n U1i 2, U 12 = 1 n i=1 n (U 1i U 2i ) 2, I 1 = 1 n i=1 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 4.2 Vyhodnocení výkonů a účiníku (PF) Činný a jalový výkon (ve fázi 1, třífázový) 6 : P 1 = 1 n n U 1i I 1i i=1 N Q 1 = U 1,k I 1,k sin ϕ 1,k k=1 kde: 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) 6 Rovnice platí pro zapojení do hvězdy. 26
Zdánlivý a deformační výkon (ve fázi 1, třífázový): S 1 = U 1 I 1, 3S = S 1 + S 2 + S 3 D 1 = S 2 1 P 2 1 Q2 1, 3D = 3S 2 3P 2 3Q 2 Účiník (ve fázi 1, třífázový): P F 1 = P 1, 3P F = 3P S 1 3S 4.3 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. Následující parametry jsou vyhodnoceny z analýzy harmonických složek: Základní (1.) harmonická složka fázového napětí a proudu: Ufh 1, Ifh 1 Absolutní úhel fázoru základní harmonické složky napětí a proudu vůči napětí: ϕu 1, ϕi 1 Úhel mezi příslušnými fázory základní harmonické složky napětí a proudu: ϕ 1 Úhel mezi napět ovým a příslušným proudovým fázorem i-tého řádu: ϕ i Celkové harmonické zkreslení napětí a proudu: T HDU = 40 i=2 Uh2 i Uh 1 100, T HD R U = max i=2 Uh2 i U 100 [%] T HDI = 40 i=2 Ih2 i Ih 1 100, T HD R I = max i=2 Ih2 i I 100 [%] where: U... efektivní hodnota fázového či sdruženého napětí (dle nastavení) I... efektivní hodnota proudu i... řád složky harmonické Uh i, Ih i... i-tá harmonická složka napětí resp. proudu Účiník základní harmonické složky: cos ϕ 1 27
Činný a jalový výkon základní harmonické složky: ( ( )) 3Qfh 3cos ϕ = cos arctan 3P fh P fh 1 = Ufh 1 Ifh 1 cos ϕ 1, 3P fh = P fh 1 + P fh 2 + P fh 3 Qfh 1 = Ufh 1 Ifh 1 sin ϕ 1, 3Qfh = Qfh 1 + Qfh 2 + Qfh 3 Výkony a účiníky základní harmonické složky (cos ϕ) se vyhodnocují ve 4 kvadrantech v souladu s normou IEC 60375 i v šesti kvadrantech dle stávajících požadavků PPDS. 4.4 Symetrické komponenty Napět ová a proudová nesymetrie, úhel zpětné složky proudu je vypočítávána z dekompozice hodnot první harmonické na dopřednou, zpětnou a nulovou složku: unb U = negative sequence component positive sequence component 100% unb I = negative sequence component positive sequence component 100% ϕnsl 4.5 Agregace a záznam hodnot Hodnoty zaznamenávané do hlavního archivu v paměti přístroje se agregují z měřicích cyklů podle nastaveného intervalu záznamu. Ukládají se průměrné hodnoty a u většiny veličin je možné zvolit i záznam maximálních a minimálních hodnot za daný měřicí interval. Dlouhé časové intervaly začínají na začátku měřicího cyklu, následujícího po okamžiku uplynutí doby předchozího intervalu na základě tiku RTC jak je předepsáno v normě pro třídu S. 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. 28
5 Technické parametry 5.1 Základní parametry Pomocné napájecí napětí model U model L model S rozsah nap. napětí (AC), f :40 450 Hz 85 275 VSTŘ 20 50 VSTŘ 10 26 VSTŘ rozsah nap. napětí (DC) 80 350 VSS 20 75 VSS 10 36 VSS příkon 3 VA / 3 W kategorie přepětí III stupeň znečištění 2 zapojení galvanicky izolované, polarita libovolná Ostatní parametry pracovní teplota - 20 60 C skladovací teplota - 40 80 C provozní a skladovací vlhkost < 95 % - bez kondenzace EMC odolnost EN 61000 4-2 ( 4kV / 8kV ) EN 61000 4-3 ( 10 V/m up to 1 GHz ) EN 61000 4-4 ( 2 kv ) EN 61000 4-5 ( 2 kv ) EN 61000 4-6 ( 3 V ) EN 61000 4-11 ( 5 period ) EMC vyzařování komunikační rozhraní komunikační protokoly přesnost RTC EN 55011, třída A EN 55022, třída A ( není určen do bytového prostředí ) RS-485, volitelně USB, Ethernet, ZB, WiFi, Mbus KMB, Modbus RTU a TCP, web server, DHCP +/- 2 sekundy za den kapacita zálohovací baterie RTC > 5 let ( bez připojeného napájecího napětí ) krytí přední panel celý přístroj rozměry přední panel celý přístroj hmotnost IP 40 IP 20 106 x 45 mm 106 x 90 x 58 mm max. 0.25 kg 29
5.2 Měřené veličiny Měřené veličiny napětí Frekvence fnom nominální 50 / 60 Hz měřicí rozsah 42 57 / 51 70 Hz nejistota měření ± 10 mhz Napětí varianta napěťového vstupu: standardní provedení ( 230 ) UNOM (UDIN) stanovené napětí 180 250 VSTŘ měřicí rozsah (fázové, U L-N ) 6 300 VSTŘ měřicí rozsah (sdružené, U L-L ) 11 520 VSTŘ nejistota měření (ta=23 ±2 ºC) +/- 0.05 % z hodnoty ± +/- 0.02 % z rozsahu teplotní drift kategorie měření +/- 0.03 % z hodnoty ± +/- 0.01 % z rozsahu / 10 ºC 300V CAT III trvalé přetížení 1300 VSTŘ ( UL N ) špičkové přetížení, 1 sekunda 1950 VSTŘ ( UL N ) příkon (impedance) < 0.03 VA ( Ri = 2.7 MΩ ) Napěťová nesymetrie měřicí rozsah 0 10 % nejistota měření ± 0.3% z hodnoty nebo ± 0.3 THDU měřicí rozsah 0 20 % nejistota měření ± 0.5 Harmonické (do řádu 50) referenční podmínky měřicí rozsah nejistota měření ostatní harmonické až do 200 % třídy 3 dle IEC 61000 2-4 ed.2 10 100 % třídy 3 dle IEC 61000 2-4 ed.2 dvojnásobek úrovní třídy II dle IEC 61000 4-7 ed.2 Signální napětí (pouze s fw. modulem HDO/RCS ) měřicí rozsah 0 20 % UNOM nejistota měření dvojnásobek úrovní třídy II dle IEC 61000 4-7 ed.2 30
Měřené veličiny proud, teplota Proud varianta proudového vstupu Sxxx Pxxx X/100mA INOM (IB) stanovený proud xxx ASTŘ xxx ASTŘ 0.1 ASTŘ měřicí rozsah nejistota měření (ta=23 ±2 ºC) teplotní drift kategorie měření 600V CAT III 150V CAT III 600V CAT III trvalé přetížení špičkové přetížení 1 sekunda, maximální perioda opakování > 5 minut příkon (impedance) Proudová nesymetrie měřicí rozsah 0 100 % nejistota měření ± 1 % z hodnoty nebo ± 0.5 Harmonické, meziharmonické (do řádu 50) referenční podmínky měřicí rozsah nejistota měření THDI 0.0025 1.2 xxx ASTŘ 0.0025 1.2 xxx ASTŘ 0.0025 0.12 ASTŘ I NOM <35A: +/- 0.05 % z hodnoty ± +/- 0.02 % z rozsahu +/- 0.03 % z hodnoty ± +/- 0.01 % z rozsahu / 10 ºC 2 x INOM 2 x INOM 0.2 ASTŘ 20xI NOM I NOM =35 100A:10xI NOM I NOM >100 A: 5xI NOM I NOM <35A: měřicí rozsah 0 200 % nejistota měření THDI <= 100% : ± 0.6 THDI > 100% : ± 0.6 % z hodnoty Teplota (interní senzor, naměřená hodnota ovlivněna tepelnou ztrátou přístroje) měřicí rozsah - 40 80 C nejistota měření ± 2 ºC 20xI NOM I NOM =35 100A:10xI NOM I NOM >100 A: 5xI NOM 1 ASTŘ <0.05 VA (Ri=0.7 91 W) <0.05 VA (Ri=0.7 91 W) < 0.005 VA (Ri < 0.5 Ω) ostatní harmonické až do 1000 % třídy 3 dle IEC 61000 2-4 ed.2 500 % třídy 3 dle IEC 61000 2-4 ed.2 Ih <= 10% INOM : ± 1% INOM Ih > 10% INOM : ± 1% z hodnoty 31
Měřené veličiny výkony, účiník, energie Činný / jalový výkon, účiník (PF), cos φ ( PNOM = UNOM x INOM ) referenční podmínky A : teplota okolí ( ta ) U, I pro činný v.,pf, cos φ pro jalový výkon nejistota činného / jalového v. nejistota PF, cos φ referenční podmínky B : teplota okolí ( ta ) U, I pro činný v.,pf, cos φ pro jalový výkon 23 ±2 ºC U = 80 120 % UNOM, I = 1 120 % INOM PF = 1.00 PF = 0.00 ± 0.5 % z hodnoty ± 0.005 % PNOM +/- 0.005 23 ±2 ºC U = 80 120 % UNOM, I = 2 120 % INOM PF >= 0.5 PF <= 0.87 nejistota činného / jalového v. ± 1 % z hodnoty ± 0.01 % PNOM nejistota PF, cos φ +/- 0.005 teplotní drift výkonů +/- 0.05 % z hodnoty ± +/- 0.02 % PNOM / 10 ºC Energie měřicí rozsah 6 kvadrantů, odpovídá měřicím rozsahům U, I nejistota měření činné energie třída 1 dle EN 62053 21 nejistota měření jalové energie třída 2 dle EN 62053 23 5.3 Vstupy a výstupy Digitální výstupy a vstup Výstupy typu R ( relé ) typ maximální zatížení Výstupy typu I ( polovodičový ) typ maximální zatížení Dva digitální vstupy D typ maximální napětí napětí pro hodnotu logická 1 napětí pro hodnotu logická 0 vstupní proud spínací kontakt 250 VSTŘ / 30 VSS, 3 A Opto-MOS, unipolární 100 VSS, 300 ma opticky izolovaný, unipolární 30 Vss > 10 VSS < 3 VSS 3 ma @ 12V / 8 ma @ 24V 32
5.4 Kvalita elektrické energie a energy management 5.4.1 IEC 61000-4-30, 61000-4-15, 61000-4-7: Klasifikace přístroje podle IEC 61000-4-30 ed.2 Funkce Třída Nejistota Měřicí rozsah Pozn. frekvence S ± 10 mhz 42 70 Hz napětí flikr S S ± 0.1 % UNOM ± 5 % 20 120 % UNOM 0.2 20 2) krátkodobé poklesy a zvýšení napětí S ± 0.5 % UNOM 5 120 % UNOM 2) doba přerušení napětí S ± 1 perioda neomezen 2) nesymetrie napětí S ± 0.3 % 0.5 10 % napěťové harmonické a meziharmonické 10 100 % třídy 3 dvojnásobek úrovní třídy II S dle IEC 61000 2-4 ed.2, 1) dle IEC 61000 4-7 ed.2 do řádu 50 napětí signálů v síti S dvojnásobek úrovní třídy II dle IEC 61000 4-7 ed.2 0 20 % UNOM 1,3) 1) dle IEC 61000-4-7 2) s přídavným firmwarovým modulem PQ S 3) s přídavným firmwarovým modulem HDO 33