VCS4011智能电力监控仪说明书V2.0.docVIP

VCS4011智能电力监控仪说明书V2.00江苏威信电气科技有限公司2014年2月*本说明书可能会被修改，请注意核对实际产品于说明书版本是否相符*江苏威信电气科技有限公司保留对所有资料的修改和解释权1. 概述1.1 适用范围VCS4011智能电力监控仪是针对电力系统、工矿企业、石油化工、钢铁冶金、轨道交通、公用设施、智能建筑等自动化水平要求较高的电力监控需求而设计的。仪表主要功能：三相交流电量测量、电能计量、谐波分析、越限告警、综合显示、开关量输入、遥控输出、网络通讯于一体。仪表的场合：电能量管理系统、工业自动化、小区电力监控、变电站自动化、配电网自动化、智能化楼寓、智能型配电盘、开关柜1.2 特点n 交直流通用电源宽电压输入的AC/DC通用电源，电压输入范围86275V。n 交流电流、电压测量三相交流电流测量，额定电流5A，精度0.2级；三相交流电压测量，额定电压220V、100V或57.74V，相电压和线电压自动转换，精度0.2级；n 功率测量三相有功功率及总有功功率三相无功功率及总无功功率；三相视在功率及总视在功率；n 电能测量三相有功电能及无功电能；有功电能精度为0.5级；无功电能为1级；n 数据统计19次谐波统计；仪表显示总谐波，其余各相电流、电压的各次谐波需通过通讯方式读取；电流、电压的最大值、最小值、平均值；n 继电器输出（选配）2路继电器输出，输出方式为无源接点；各继电器输出内容可设置为遥控、过流告警或过负荷告警；继电器输出容量为AC220V，5A；n 开关量输入（选配）4路开关量输入，电源为仪表自带DC24V，隔离方式为光电隔离；开关量输入响应速度为2ms；n 脉冲输出（选配）2路电能脉冲（有功电能、无功电能）输出，输出方式为光电隔离，输出脉冲对应二次侧电能；电能卖出输出精度：有功电能脉冲0.5级，无功电能脉冲1级。n 时钟及通讯实时日期及时钟显示，支持网络对时；RS485通讯接口，内嵌DL/645及MODBUS两种通讯协议，可设置；n 外形及安装外型小巧，尺寸与国际标准兼容；采用自锁式的安装机构，无螺丝，安装拆卸方便快捷；n 显示直观、易学易用采用定制的带背光液晶显示，显示内容多且直观，可直接设置变比显示一次侧电力参数。n 接线方式仪表内置电流和电压互感器，测量电流接电流互感器二次侧电流，测量电压可取电压互感器二次电压或直接接入（仅低压系统，如一次额定电压3220V）；接线方式支持三相四线制（三表法）或三相三相三线制（两表法）。n 安全性好、可靠性高遵循以高可靠性的工业标准设计而成的VCS4011采用多种隔离及抗干扰措施，能够可靠地在高干扰电力系统环境中运行，产品业已通过了IEC标准的电磁兼容测试。1.3 环境温度允许工作环境温度：-15+55；推荐工作环境温度：0+45；存储环境温度：-25+70；湿度允许的环境湿度范围：5%95%（不结露）安全应使用于干燥、无粉尘处，并避免置于热源、辐射源、强干扰源的周围。2. 技术特性2.1 电参量输入电压电流额定值220V（直接接入），100V/57.74V5A（或1A）输入范围01.2Ue1.2Ie频率范围45Hz65Hz45Hz65Hz测量范围一次侧电压最高电压9999kV一次侧电流最大9999A功耗小于0.5VA小于0.5VA2.2 测量准确度（测试条件：频率50Hz，温度23摄氏度，湿度35%，电源电压AC220V）参数准确度分辨率范围电压0.2%0.1%01.2Ue电流0.2%0.1%1.2Ie有功功率0.5%0.1%-99999999MW无功功率0.5%0.1%-99999999MVar视在功率0.5%0.1%09999MVA功率因数0.5%0.1%1.001.0频率0.5%0.01Hz45Hz65Hz有功电能0.5%0.1kWh09999999.9 kWh无功电能1%0.1kVarh09999999.9 kWh谐波含量*0.5%0.1%0100%不平衡度*0.5%0.1%0100%温度漂移小于100ppm/长期稳定性0.5/年2.3 技术标准测量标准GB/T13978-1992数字多用表通用技术条件GB/T13850-1998交流量转换为模拟量或数字信号的点测量变送器IEC61036:20001级和2级静止式交流有功电能表1.0级 IEC61268:19952级和3级静止式交流无功电能表2.0级环境标准电器技术.基本环境试验规程.IEC 60068-2 安全标准测量、控制和实验室用电气设备的安全要求IEC61010 电磁兼容标准静电抗扰性试验IEC61000-4-2，level 3辐射抗扰性试验IEC61000-4-3，level 3电快速瞬变脉冲群抗扰性试验IEC61000-4-4，level 3浪涌抗扰性试验IEC61000-4-5 level 32.4 通讯接口（COM）接口形式RS485，2芯屏蔽双绞线，半双工，光耦隔离通讯协议Modbus-RTU、DL645可选波特率1200 bps9600bps2.5 电能脉冲输出输出形式光耦隔离脉冲常数3200imp/kWh、3200imp/kvarh隔离耐压AC 2kV2.6 适用性条件外形尺寸（mm）969655（开孔9090）防护等级IP20重量（g）400工作温度范围045（推荐）-1055（极限）-2570（存储温度范围）湿度范围5%95%（不结露）工作电源AC 85 V265V 50Hz或DC 100 V250V功耗5W143. 安装3.1 机械尺寸（mm）图4.1机械尺寸3.2 安装步骤VCS4011仪表一般被安装于开关柜盘面之上。3.2.1首先，在欲安装仪表的盘面上开出正方形的安装孔。图4.2开孔尺寸（单位：mm）3.2.2将卸去安装开销的VCS4011仪表从前向后安装入盘面开孔处，如下图图4.3把仪表装入盘面开孔3.2.3把仪表推入安装孔内，仪表的前面板露在盘面上，仪表的主壳体和接线端子位于盘面后。然后，把四只安装卡销分别从后部顺着仪表的卡销槽装上，并向前推紧卡销，使卡销的前沿挤紧盘面，这样仪表就被水平地安装在开关柜体上了。3.3 接线三相三线用于测量三相三线系统，2PT，2CT。图4.5三相三线接线图三相四线用于测量三相四线系统，3PT，3CT。图4.6三相四线接线图3.3.3通讯接线VCS4011支持RS485接口。针对大部分现场，选择一路RS485接口已经足够。RS485的传输介质为屏蔽双绞线，通讯距离可达1000米。当一条线路上连接的RS485设备很多，或者使用的波特率较高时通讯距离就会相应缩短。VCS4011一般在系统中作为从机，上位机可以是PC机、PLC、数据集中器或RTU等设备。如果上位机不带RS485接口而只有RS232接口，可通过RS232/485转换器（一种用于RS232与RS485接口电平转换的设备）连接。连接方法请参照下图：图4.7 RS485通讯接线示意图注：在实际现场中为了防止信号反射通常会在RS485网络末端并联上一个大约120欧姆的电阻以进行信号匹配，但是是否需要安装要视具体的通讯质量而定，即通讯质量很好情况下也可以不安装此电阻，这点需要用户注意。为提高通讯质量，有如下几点建议供用户参考：l 优质的屏蔽双绞线是非常重要的，推荐使用AWG22（0.6mm2）或更粗线径的线，两条绞线为不同颜色。l 必须注意屏蔽层的单点接地问题，所谓单点接地就是指一条通讯线路上屏蔽层有且仅有一个点接大地。l 一条通讯线路上每台设备的RS485通讯接口必须是（+）接（+），（）接（），不可接反。l 通讯线路的铺设要尽量远离强电信号等电磁干扰源。l 应选用带有光电隔离和突波保护的优质RS485/RS232通讯转换器。4. 功能4.1 电压（U）仪表在测量电压低于220V（相）/380V（线）的时候可以直接接入而不需要外接PT，否则，必须外接PT。当采用外部PT时，应当注意PT的线性度和准确度等级，否则会影响仪表的整体测量准确度。仪表电压测量通道的过载能力一般为额定测量电压的1.2倍。用户在进行设计时应当注意这一点，防止内部测量回路出现饱和，造成测量不准确。电压的最大显示量程为9999kV。4.2 电流（I）通常情况下，VCS4011仪表都必须采用CT才可以进行电流测量。CT的二次侧额定输出需要符合仪表的额定电流输入要求。当采用外部CT时，连接时应当防止开路，否则会在一次侧励磁作用下在二次侧产生较高电压，造成人员伤亡或设备损坏。仪表电流测量通道的过载能力一般为额定测量电流的1.2倍。用户在进行设计时应当注意这点，防止内部测量回路出现饱和，造成测量不准确。VCS4011电流的最大显示量程为9999A。4.3 有功功率（P）计算各分相有功功率和系统有功功率。4.4 无功功率（Q）计算各分相无功功率和系统无功功率。4.5 视在功率（S）计算各分相视在功率和系统视在功率。4.6 功率因数（PF）VCS4011可以测量各分相功率因数和系统功率因数，测量范围从1.001.0。注意：用户在接线时，应当注意电压、电流的相序对应关系，否则会造成功率、功率因数计算数据错误；而且，应当注意CT的同名端接线关系，否则会造成功率计算数据为负值，以及功率因数计算值错误。4.7 频率（F）仪表以测量A相电压频率作为系统频率。如无A相电压则以C相电压作为系统频率。4.8 有功电能（kWh）有功电能是有功功率对于时间的积分。以kWh为单位。由于功率是有方向的，正值时消耗能量，负值时释放能量。所以有功电能也存在消耗性有功电能（import）和释放性有功电能（export），同时我们还定义消耗有功电能与发出有功电能的绝对值之和作为总和有功电能（total）；而二者绝对值之差为净有功电能（net）。仪表可以分别累计上述四种有功电能。4.9 无功电能（kvarh）同有功电能类似，无功电能是无功功率对时间的积分。以kvarh为单位。由于无功功率也是有方向的，正值时无功功率有电源流向负载（感性），负值时由负载（容性）馈回电源。所以无功电能也存在正负方向，也可称为感性无功电能和容性无功电能，同时我们还定义这两种无功电能量的绝对值之和叫总和无功电能，而两者绝对值值差为净无功电能。VCS4011可以分别累计上述四种无功电能。4.10 实时时钟VCS4011可配置高精度日历实时时钟，年、月、日、时、分、秒信息可通过液晶显示，也可以通过通讯读取或设置。4.11 脉冲电能量输出VCS4011配置一路电能脉冲输出。固定输出有功电能量，脉冲常数为3200imp/kWh。5. 显示操作在本节您将了解到VCS4011仪表人机交互方面的详细内容。包括如何使用操作按键查阅所需要电力测量信息；如何正确的设定相关参数。本节还对VCS4011测量涉及的一些参量定义及功能进行了阐述。5.1 显示屏概述VCS4011仪表的前面板主要由一个液晶显示屏和四个按键组成，为了便于讲述，下图给出了液晶屏所有字符、字段和指示内容全部被点亮时的画面，但在实际使用中它们是不会同时在一个页面显现的。图6.1液晶屏全部点亮画面序号显示内容显示功能描述1测量数据显示区四排显示主要测量数据：如电流、电压、功率、功率因数、频率、谐波含量、不平衡度、最大值、最小值等2电能量显示区一排显示各种电能量数据，在这个位置也可以显示实时时钟3测量数据标识符包括周围的MAX、MIN、Demand以字母的形式标识当前测量数据显示区显示的参量名称。电压为“U”，电流为“I”，有功功率为“P”，无功功率为“q”，视在功率为“S”。若上述字符附加MAX表示最大值，MIN表示最小值。4三相不平衡度配合字母“U”一起表示电压不平衡度；配合字母“I”一起表示电流不平衡度5负载性质小电容点亮表示容性负载；图标小电感点亮表示感性负载6电能量种类指示imp、Total、Net、Exp标识显示的电能量种类。“imp”消耗电能量；“Exp”发出电能量；“Net”净电能量；“Total”总电能量。7脉冲标识表示当前电能有脉冲输出8时钟标识表示当前显示时钟9通信状态标识若两箭头同时点亮，则通信正常，只有一箭头亮，表示接收到信息，但没有回应；箭头都没点亮表示没有通信10单位KW、MW、A、Kvar、Mvar、V、MVA、KVA、KV、Hz、%、Kwh、Kvarh指示测量数据的单位11相别指示A、B、C分别指示当前显示相别5.2 按键功能仪表由4个功能键组成，这四个按键从左至右分别标记为U、I、P、E。每个按键都有两种功能，一是在数据显示查询状态，二是在参数设置状态下。具体按键功能如下表所示：按键数据查询显示状态功能参数设置状态功能U短按循环显示相电压和线电压长按显示电压最大值、最小值、不平衡度等参量未选定参数时，设置屏向上翻页；选定后，选中位数字加一，满九后归零，或者循环显示不同的参数。I短按显示电流长按显示电流最大值、最小值、不平衡度等参量未选定参数时，设置屏向下翻页；，选定后，该位数字向下减一，减零返九。 P短按循环显示有功率、无功功率、视在功率、功率因数等长按显示需量、需量最大值循环左移，逐位选择需要修改的数字，选中后该位会缓慢闪烁；E短按显示频率，在电能数据显示区循环显示有功电能、无功电能、实时时钟时间等长按进入设置界面取消修改或退出修改状态； 5.3 测量数据显示仪表上电时在显示屏全部点亮后短时显示版本号与接线方式，如图所示，版本号为V2.0，接线方式为3PT3CT，时间是2009年1月1日。仪表通常是工作在测量数据显示状态下，各种实时测量值如电压、电流、功率等参数会显示在屏幕上。此方式有如下几种按键操作方式：按U键，按I键，按P键，按E键。按U键：在测量数据显示区显示电压值。每短按一次，便翻动一屏。第一屏：显示各相电压有效值UA、UB、UC、Uavg。如左图所示：UA=220.1V；UB=220.0V；UC=220.1V；Uavg=220.0V。线路负载呈感性，消耗有功电能为0.1Kwh。再按一下U键，进入第二屏。第二屏：显示各线电压有效值UA-B、UB-C、UC-A 、Uavg,如左图所示：UA-B=380.0V；UB-C =380.0V；UC-A=380.0V；Uavg=380.0V。 再按一下U键，回到第一屏的相电压显示。注意：当仪表接线设定“2PT2CT”时，没有相电压的数据显示，即没有第一屏，只有第二屏。按I键：在测量数据显示区显示电流值。每短按一次，便翻动一屏。第一屏：显示各相电流有效值IA、IB、IC、Iavg。如左图所示：IA=5.000A；IB=5.002A；IC=5.001A；Iavg=5.001A。线路负载呈感性，消耗有功电能为0.1Kwh。注意：仪表的电流数据显示只有一屏。按P键：在测量数据显示区显示与功率相关参数。每按键一次,便翻动一屏。第一屏：显示各相有功功率PA、PB、PC、P。左图中表示：PA=1.100kW；PB=1.100kW；PC=1.100kW；P=3.301kW。线路负载呈感性，消耗有功电能为0.1Kwh。再按一下P键显示第二屏。第二屏：显示各相无功功率QA、QB、QC、Q。如左图所示：QA=0.000kvar；QB=0.000kvar；QC=0.000 kvar；Q=0.000 kvar。再按一下P键显示第三屏第三屏：显示各相视在功率SA、SB、SC、S。 如左图所示：SA=1.100KVA；SB=1.100KVA；SC=1.100KVA；S=3.301KVA。 再按一下P键显示第四屏。第四屏：各相功率因数PFA、PFB、PFC、PF。如左图所示：PFA=1.000；PFB=1.000；PFC=1.000；PF=1.000。按E键：在测量数据显示区显示系统有功功率、系统无功功率、系统视在功率、系统频率；在电能量显示区显示各电能量或时钟。每按键一次,该区域便翻动一屏（仅电能量显示区数据更新）。第一屏：显示消耗有功电能量（Ep-imp）。如左图所示：Ep-imp=0.1 kWh。按E键向下翻动一屏，显示第二屏。第二屏：显示净有功电能量（Ep-net）第三屏：显示发出有功电能量（Ep-exp）第四屏：显示总有功电能量（Ep-total）按E键向下翻动一屏，显示第五屏。第五屏：显示消耗无功电能量（Eq-imp）如左图所示：Eq-imp=0.0kvarh。第六屏：显示净无功电能量（Eq-net）第七屏：显示发出无功电能量（Eq-exp）第八屏：显示总无功电能量（Eq-total）按E键向下翻动一屏，显示第九屏。第九屏：显示日期。格式为：月，日，年。如左图所示：日期为2009年1月1日。再按E键向下翻动一屏，显示第十屏。第十屏：显示时间。格式为：时：分：秒。如左图所示：时间为：12时03分23秒。再按E键向下翻动一屏，会回到第一屏显示消耗有功电能量。5.4 统计数据显示长按U键后，进入电压统计数据显示的第一屏，统计界面中长按U键恢复正常电压测量界面。第一屏：显示相电压最大值，在显示项目指示符U的右上角会出现MAX的指示。如左图所示：UA-max=220.1V；UB-max=220.0V；UC-max=220.1V；Uavg-max=220.0V。再短按U键向下翻动一屏，显示第二屏。第二屏：显示线电压最大值，在显示项目指示符U的右上角会出现MAX的指示。如左图所示：UA-B-max=380.1V：UB-C-max=380.0VUC-A-max=380.1V；Uavg-max=380.0V。再短按U键向下翻动一屏，显示第三屏。第三屏：显示相电压最小值，在显示项目指示符U的右下角会出现MIN的指示。如左图所示：UA-min=0.0V；UB-min=0.0V；UC-min=0.0V；Uavg-min=0.0V。再短按U键向下翻动一屏，显示第四屏。第四屏：显示线电压最小值，在显示项目指示符U的右下角会出现MIN的指示。如左图所示：UA-B-min=0.0V；UB-C-min=0.0V；UC-A-min=0.0V；Uavg-min=0.0V。再短按U键向下翻动一屏，显示第五屏。第五屏：显示电压不平衡度，在显示屏上会出现与U符号的指示。如左图所示：电压不平衡度为0.0%。再短按U键向下翻动一屏，显示第六屏注意：如该仪表不具备谐波功能，则回第一屏。第六屏：显示电压总谐波畸变率。如左图所示：UTHD=0%；再短按设置键向下翻动一屏，显示第七屏第七屏：显示三相电压UA、UB、UC的2次谐波含量。在显示屏上会出现2符号的指示表示当前为2次谐波。如左图所示：UA-Hd-2=0%；UB-Hd-2=0%；UC-Hd-2=0%。电压的39次的谐波含量的显示画面与此类似，在此不再赘述。再短按U键向下翻动一屏，会回到第一屏各相电压最大值显示。注意：三相三线时只有相电压最大、最小值显示。长按I键后，进入电流统计数据显示的第一屏。统计界面中长按I键恢复正常电流测量界面。第一屏：显示电流最大值，在显示项目指示符I的右上角会出现MAX的指示。如左图所示：IA-max=5.000A；IB-max=5.002A；IC-max=5.001A；Iavg-max=5.001A再短按I键向下翻动一屏，显示第二屏。第二屏：显示电流最小值，在显示项目指示符I的右下角会出现MIN的指示。如左图所示：IA-min=0.000A；IB-min=0.000A；IC-min=0.000A；Iavg-min=0.000A再短按I键向下翻动一屏，显示第三屏。第三屏：显示电流不平衡度，在显示屏上会出现与I符号的指示。如左图所示：电流不平衡度为0.0%。再短按I键向下翻动一屏，显示第四屏。注意：如该仪表不具备谐波功能，则回第一屏。第四屏：显示电流总谐波畸变率。如左图所示：ITHD=0%；再短按I键向下翻动一屏，显示第五屏第五屏：显示三相电流IA、IB、IC的2次谐波含量。在显示屏上会出现2符号的指示表示当前为2次谐波如左图所示：IA-Hd-2=0%；IB-Hd-2=0%；IC-Hd-2=0%。电流的39次的谐波含量的显示画面与此类似，在此不再赘述。再短按I键向下翻动一屏，会回到第一屏各相电流最大值显示。长按P键后，进入功率统计数据显示的第一屏。统计界面中长按P键恢复正常功率测量界面。第一屏：显示当前PA、PB、PC、P功率最大值。如左图所示：PA-max=1.101kW；PB-max=1.100kW；PC-max=1.101kW；P-max=3.301kW；再短按P键向下翻动一屏，显示第二屏。第二屏：显示当前需量（采用15分钟滑差法测量）。在指示符P的下方会出现Demand的指示。如左图所示：Pdemand=3.301kW；再短按P键向下翻动一屏，会回到第一屏。5.5 参数设置仪表的参数设置主要通过通讯进行（详见VCS4011 modbus 通讯协议），也可以通过4个按键和显示界面进行基本的参数设置。通过按键可设置的参数包括通讯参数、接线方式、电能清零、PTCT变比。在测量数据显示模式下，长按E键（超过1秒以上）将进入参数设置模式。进入设置模式的初始画面为保护密码询问页。“保护密码”是参数设置功能的密钥，即只有键入正确的密码才能进行各种参数的设置工作。此密码可以避免不具管理权限人员篡改参数或误操作。本机中“保护密码”为4位，可通过本公司提供的软件进行设置，范围为0000至9999的整数，出厂默认为“0002”。每次进入设置模式，保护密码询问页都显示“0000”，用户键入密码后按P键确认，如果键入的密码正确则进入第一屏设置页，否则仪表将拒绝继续设置操作并返回Err提示密码错误。保护密码询问页如左图所示：密码写入方式：按“P”键进入修改，光标从个位开始闪烁，按“U” 键加1，按“I”键减1，直到个数位的数值达到密码的数值，然后再按“P”键移动闪烁光标到下一个数据位上，依此方式更改其它位，最后按“P”键确认即可。第一屏：通讯地址设置页。此页用来设置设备的通讯地址号码。它可设置为1-255内任一整数。如左图示，表示地址为1。更改方法：按“P”键进入修改，光标从个数位开始闪烁，按“U” 键加1，按“I”键减1，直到个数位上的数值达到你希望的数值，然后再按“P”键移动闪烁光标到下一个数据位，依此方式更改其它位，最后按“P”键确认。若修改错误或放弃修改可按“E”键取消。如果不对地址进行修改，可以直接按“I”键翻到下一屏设置页。注意：仪表在同一通讯网络上不能有相同地址。第二屏： RS485通道通讯波特率设置页。仪表的通讯波特率可设定为1200，2400，4800，9600bps四种。如左图波特率为9600bps。需要设置时，先按“P”键，使数字闪烁后，波特率设定时不需要对某一数位进行编辑，仪表提供4种波特率数值选择，只需按“U”键或“I”键从中选择即可，按“P”键确认并进入下一屏设置页。注意：同一通讯线路上的设备应使用相同的波特率。第三屏：RS485通讯方式设置页。仪表通讯采用异步通讯，默认采用8位数据位，两位停止位的格式。奇偶校验位可设定为无、奇校验，偶校验三种方式。在通讯方式设定时，先按“P” 键使数值闪烁后，不需要对数值进行编辑，只需按“U”或者“I”从通讯类型中进行选择即可，按 “P” 键确认并进入下一屏设置页。注意：同一通讯线路上设备应使用相同通讯方式。第四屏：PT变比值设置页。PT一次侧额定电压等于PT二次侧额定电压乘PT变比值。PT变比值的设置范围为。在设置PT变比值时，先按“P”键进入修改，光标从个数位开始闪烁，按“U” 键加1，按“I”键减1，直到个数位上的数值达到你希望的数值，然后再按“P”键移动闪烁光标到下一个数据位，依此方式更改其它位上的数字，最后按“P”键确认并进入下一屏设置页。若修改错误或放弃修改可按“E”键取消。第五屏：CT变比值设置页。CT一次侧额定电流等于CT二次侧额定电流乘CT变比值。VCS4011C仪表允许的一次额定电流值范围为59999安培。CT二次侧额定电流通常都是5安培。VCS4011C仪表默认CT二次侧额定电流为5安培。所以CT变比值的设置范围为11999。在设置CT变比值时，先按“P”键进入修改，光标从个数位开始闪烁，按“U” 键加1，按“I”键减1，直到个数位上的数值达到你希望的数值，然后再按“P”键移动闪烁光标到下一个数据位，依此方式更改其它位上的数字，最后按“P”键确认并进入下一屏设置页。若修改错误或放弃修改可按“E”键取消。第六屏：VCS4011仪表接线方式设置页。仪表的接线方式可设置为：1P2