nts-242系列网络电力仪表v1.0技术说明书

1、NTS-242 系列多功能网络电力仪表V1.0技术说明书()，V1.01目录1简 介1强大的数字仪表1电力 SCADA 系统的理想选择1能量管理11.4电力控制11.5 故障录波12产品亮点22.1 NTS-242 的产品特点22.1.1多功能、高精度、速度快2超小型设计、安装方便快捷2显示直观、易学易用2接线灵活方便2安全性好、可靠性高22.1.22.1.32.1.42.1.53功能介绍3实时测量4电能计量6抄表功能7分时计费7分时计费抄表8质量分析8需量分析10故障录波113.9 越限123.10 最值统计133.11 事件.13开入开出14模拟量输出15通讯接口163.15 操作.163

2、.16 实时时钟164硬件结构174.1 结构设计174.1.1 设计.174.1.2 板件结构17装置结构17装置尺寸18端子定义18硬件原理19显示面板20主 CPU 板20PT、CT 插件板21开入开出、通讯电源插件板21扩展板215通 讯23MODBUS 协议简述23传输方式235.1.2协议235.1.3错误检测245.2 通讯应用格式说明255.2.1读数据（功能码 03）255.2.2控制一个结点动作或（功能码 05）26预置多寄存器（功能码 16）26修改固件版本信息（功能码 5aH）（用户手册不能出现）276技术参数286.1模拟量输入技术数据28精 度（二次值）28电压输入

3、28电流输入29工作电源296.2开关量输入29继电器输出29模拟量输出30通 讯30环境条件30机械性能30电磁兼容性能316.36.46.56.66.76.8附 录32附录A 选型说明321 简 介1.1 强大的数字仪表NTS-242网络电力仪表采用最现代的微处理器和数字信号处理技术设计而成。集合全面的三相电量测量/显示、能量累计、故障、数字输入、继电器输出与网络通讯于一身。大屏幕、晰液晶显示充分满足您的视觉要求，优雅、明亮的背光显示使您在微弱光线下亦能轻松查阅测量数据。人性化的操作方法使得用户可以在短时间内掌握。NTS-242提供大窗口多行显示方式，让使用者可同时多项电力参数而无须碰触按

4、键。1.2 电力 SCADA 系统的理想选择NTS-242可作为仪表单独使用，取代大量传统的模拟仪表，亦可作为电力系统（SCADA）的前端元件，用以实现与控制。工业标准的RS485通讯接口和MODBUS通讯协议，使得组网轻松便捷，是SCADA系统集成的理想选择。1.3 能量管理NTS-242可以进行双向四象限有功电度、无功电度的能量累计，精度符合IEC60687 0.5级，能够提供关口级别计量数据，内嵌参数最大值/最小值功能和需量测量功能，配合上位可以帮助用户统计各条线路的能量消耗状况与负荷趋势，自动完成抄表并生成各种电量报表。1.4电力控制NTS-242虽然是以测量为主的仪表，但它还附带了丰

5、富、灵活的I/O功能，这使得它完全可以胜任作为分布式RTU的要求，实现遥信、遥测、计量于一体。1.5 故障录波NTS-242具备故障录波功能，通过开关量变位，电压、电流越限，电压、电流突变启动，手动启动等方式均能启动16点/*12的波形瞬态捕捉功能，同时三相电压、三相电流波形。2 产品亮点2.1 NTS-242 的产品特点2.1.1 多功能、高精度、速度快NTS-242网络电力仪表具有强大的和处理功能，可以测量几十种诸如电压、电流、功率、功率因数、频率、相位、负载性质等常用电力参数，同时还具有需量测量、最大/最小值统计、越限、电能累计、抄表、开关信号接入、输出等功能。电压、电流测量精度为0.2

6、级功率与能量测量精度为0.5级仪表采用高速高性能的DSP作为处理器，运行速度和响应速度较前期同类产品有了很大提高。2.1.2 超小型设计、安装方便快捷外型小巧，尺寸符合DIN96X96标准，安装厚度仅为83mm，即使是在小间隔的抽屉式开关柜内，NTS-242也可容身，它采用自锁式的安装机构，无需拧螺丝，安装或拆卸都非常方便快捷。2.1.3 显示直观、易学易用大屏幕、晰的液晶显示器，标识清楚，一目了然，显示直观、易学易用。所有测量数据均可通过按键轻松翻阅，需设置的各参数的既可通过面板按键进行，亦可由通讯方式写入。设定的参数存于铁电储存器中，即使掉电也不会丢失。液晶显示器带有银灰色背光支持，以帮助

7、您在光线差的环境下使用。2.1.4 接线灵活方便无论是高压系统还是低压系统，也无论是三相三线还是三相四线，也无论电压和电流通道的元件数是多少，都可以选择适当的接线方式与NTS-242相连接。NTS-242支持的多种接线方式，可以涵盖几乎所有的三相系统应用，并且它还可以在单相系统中使用。2.1.5 安全性好、可靠性高循以高可靠性的工业而成的NTS-242采用多种及措施，能够可靠地在扰的电力系统环境中运行,产品业已通过了UL认证和IEC标准的电磁兼容测试。3 功能介绍NTS-242的量测功能非常丰富，几乎常用的各种电力参数NTS-242都可以测量。功能模块功能点功能点描述1.实时测量相电压三相电压

8、及平均相电压：Ua，Ub，Uc，Ulnavg序量电压正序、负序、零序电压：U1，U2，U0线电压三个线电压和平均线电压：Uab，Ubc，Uca，Ullavg电流三相电流及平均电流：Ia，Ib，Ivg序量电流正序、负序、零序电流：I1，I2，I0有功功率三相有功功率及总有功功率：Pa,Pb,Pc,Psum无功功率三相无功功率及总无功功率：Qa,Qb,Qc,Qsum视在功率三相视在功率及总视在功率：Sa,Sb,Sc,m功率三相功率因数及平均功率因数：PFa,PFb,PFc,Pfavg系统频率F电流电压相位UaUbUc 相对于 IaIbIc 的角度,仅通讯上送负载性质感性/容性：L/C2.电能计量各

9、相和总的有功电度消耗性有功电度、性有功电度、绝对值和有功电度、净有功电度各相和总的无功电度感性无功电度、容性无功电度、绝对值和无功电度、净无功电度各相和总的视在电度Es_a, Es_b, Es_c, Es_sum，仅通讯上送3.抄表功能定时自动抄表功能自动本月累计电能4.分时计费8 个时段一天最多可配置 8 个时段的分相及总的双向有功,无功,视在电能的计费四种费率每个时段费率可设定为尖（sharp）、峰（peak）、平（normal）、谷（valley）中的一种5.分时计费抄表定时自动分时计费抄表自动本月累计分时电度6.质量分析电压不平衡度U_unbl，用电压负序基波分量或零序基波分量与正序基

10、波分量的值百分比表示电流不平衡度I_unbl，用电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的值百分比表示各次谐波含有率HRUh/HRIh，231 次谐波含有率奇次/偶次谐波畸变率ODD/EVEN：各奇次/偶次谐波的含有率的平方和的平方根称为奇次/偶次谐波畸变率总谐波畸变率THD：各次谐波含有率的平方和的平方根称为总谐波畸变率波峰系数CF：畸变波形电压的峰值与有效值（或与基波的有效值）之比谐波波形因数THFF:波形系数 THFF 衡量谐波在长输电线引起的干扰电流 K 系数K Factor7.需量分析电流需量Dmd_Ia, Dmd_Ib, Dmd_Ic双向功率需量Dmd_Psum, Dmd_Qs

11、um, Dmd_m电流需量峰值Dmd_Ia_max,Dmd_Ib_max,Dmd_Ic_max双向功率需量峰值Dmd_Psum_max, Dmd_Qsum_max, Dmd_m_max计算模式的设定滑动区块、固定区块8.故障录波故障录波16 点/*12的波形瞬态捕捉功能，同时三相电压、三相电流波形9.越限越限8 级越限检测功能，各级都带延时功能，告警出口，32 个带时标、数据事件 ，掉电不易失。各级的输入量可配置为模拟量、计算量和开入量，输出信号可控制继电器输出。10.最值统计统计各实时测量的最大最小值，时段极值带时标统计11.事件事件DI 遥信变位，32 个事件，随遥信配置12.开入开出遥信

12、输入 2 路SOE，32 个事件遥信输入 4 路SOE，32 个事件可控出口 2 路具有“电平”和“脉冲”两种输出方式可供选择，可设为电度脉冲输出、告警出口表3-1 NTS-242主要功能列表3.1 实时测量（1） 相电压（Uln）：以真有效值的方法测量三相系统的各相电压Ua、Ub、Uc及其平均值Ulnavg。（2） 序量电压（Ux）：计算三相系统的正序电压U1、负序电压U2和零序电压U0。（3） 线电压（Ull）：以真有效值的方法测量三相系统的各线电压Uab、Ubc、Uca及其平均值Ullavg。（4） 电流（I）：以真有效值的方法测量三相系统的各相电流Ia、Ib、Ic及其平均值Iavg。（

13、5） 序量电流（Ix）：计算三相系统的正序电流I1、负序电流I2和零序电流I0。（6） 有功功率（P）：可测量各分相有功功率和系统有功功率Pa、Pb、Pc、Psum。（7） 无功功率（Q）：可测量各分相无功功率和系统无功功率Qa、Qb、Qc、Qsum。（8） 视在功率（S）：可测量各分相视在功率和系统视在功率Sa、Sb、Sc、m。（9） 功率因数（PF）：可测量各分相功率因数PFa、PFb、PFc和系统平均功率因数PFsum。NTS-242可测量单相系统功率因数，功率因数PF： cos 这里需要特别说明功率因数的符号规约，NTS-242可以置两种符号的其中一种：IEEE和IEC（可通过通讯的方

14、式进行设置）。仪表默认的是IEC符号惯例。下图阐明了两种规约符号：PP 2 Q 2可控出口 2 路具有“电平”和“脉冲”两种输出方式可供选择，只可设为告警出口13.模拟量输出电流型输出420mA 输出电压型输出05VDC 输出14.通讯接口RS485MODBUS-RTU15.操作操作可通过按键和 LCD 液晶设置相关参数参数；也可通过上位机设置各种参数。图3-1IEC符号规约图3-2 IEEE符号规约（10） 频率（F）：以测得的Ua相电压频率作为系统频率。（11） 电流电压相位：电流电压相位反映了各相电压与电流之间的相位关系，为0360范围内的角度，装置带有的此项功能主要是帮助用户在系统接线

15、安装时确定各输入信号的关系，防止接线错误。当电压接线设定为“2LL”时，提供u23，i1，i2，i3相对于u12的相角差。在电压接线设定为“2LN”或“3LN”时, 提供u2，u3，i1，i2，i3相对于u1的相角差。此功能通过通讯方式实现，液晶显示页面内容。（12） 负载性质：装置可测量当前的负载性质，可判别容性。其判断方法也遵从IEC/IEEE规约，具体内容参见图3-1及图3-2。设采样得到的电压为u（n）、电流为i（n），则如下各实时量计算如下。电压有效值U、电流有效值I：有功功率P：无功功率Q：视在功率S：3.2 电能计量（1） 有功电度（Ep）：有功电度是有功功率对于时间的积分，以k

16、Wh为。由于功率是有方向的，正值时消耗能量，负值时能量。所以有功电度也存在消耗性有功电度（Ep_imp）和性有功电度（Ep_exp），同时还定义消耗有功电度与发出有功电度的绝对值之和叫作绝对值和有功电度（Ep_total）；而两者绝对值之差为净有功电度（Ep_net）。装置可测量每一相和系统总的有功电度(Ep_imp_Ua, Ep_exp_Ua, Ep_total_Ua,Ep_net_Ua, Ep_imp_Ub, Ep_exp_Ub, Ep_total_Ub, Ep_net_Ub,Ep_imp_Uc, Ep_exp_Uc, Ep_total_Uc,Ep_net_Uc, Ep_imp_sum,

17、Ep_exp_sum, Ep_total_sum, Ep_net_sum)。（2） 无功电度（Eq）：同有功电度类似，无功电度是无功功率对于时间的积分，以kvarh为。由于无功功率也是有方向的，正值时无功功率由电源流向负载（感性），负值时由负载（容性）馈回电源。所以无功电度也存在正负方向，也可称为感性无功电度（Eq_imp）和容性无功电度（Eq_exp），同时还定义这两种无功电度量的绝对值之和叫作绝对值和无功电度（Eq_total）；而两者绝对值之差为净无功电度（Eq_net）。装置可测量每一相和系统总的无功电度(Eq_imp_Ua, Eq_exp_Ua, Eq_total_Ua, Eq_ne

18、t_Ua, Eq_imp_Ub,Eq_exp_Ub, Eq_total_Ub, Eq_net_Ub, Eq_imp_Uc, Eq_exp_Uc, Eq_total_Uc, Eq_net_Uc, Eq_imp_sum,Eq_exp_sum, Eq_total_sum, Eq_net_sum)。（3） 视在电度(Es):同有功电度类似，视在电度是视在功率对于时间的积分。装置可测量每一相和系统总的视在电度(Es_Ua, Es_Ub, Es_Uc, Es_sum)。3.3 抄表功能装置具有抄表功能，能被设置成“定时自动冻结电度”和“手动立即冻结电度”两种方式。在“定时自动冻结电度”模式下，仪表每天会在

19、被设定的时间点上对当前时刻的各个电度量进行冻结，到专门开辟的区中去。而在“手动立即冻结电度”模式下，通过点击上位机界面上的“冻结电度”按钮，当前的实时电度量就会被冻结下来，到专门开辟的区。仪表还能累计自上一次清零以来的各项电能量。以通讯方式可以对仪表进行电度清零操作（需要限的输入）。冻结电度的查询只能通过通讯的方式实现，液晶页面显示的内容。3.4 分时计费仪表支持分时计费功能，8个时段，4种费率可设定。在系统参数设置中，用户可以最多可定义8个时段，每个时段费率可设定为尖（sharp）、峰（peak）、平（normal）、谷（valley）中的一种。每一个时段均可选择使能或不使能。需要注意的是，

20、时段设置时，所有使能的时段表相加应该涵盖一天中的24小时。仪表会对分时计费参数设定做出判断，如设定的参数有误，会给出告警信息，将开关量中的“自检信息-TOU时间设置”位置1。当分时计费设定好后，并且分时计费使能时，仪表在统计电度时，既统计上一节所述的实时电度，同时统计分时电度。程序计算电度每执行一次，每次计算当前的电度增量，累加到实时电度中，同时，根据系统时间和时段表的费率设定，将当前的电度增量，累加到相应的分时计费电度值中（当月TOU与TOU累计）。当月TOU包含表3-2与表3-3所示电度值；TOU累计包含的电度值与当月TOU类似，不同的是，TOU累计指示的是自系统运行起（或上次清零后）总的

21、TOU电度值。该TOU累计值可以手动清零，或者设定为定时清零，在用户设定的时刻自动清零。Ep_imp_A(sharp)Eq_imp_B(sharp)Ep_imp_C(sharp)Ep_imp_A(peak)Eq_imp_B(peak)Ep_imp_C(peak)Ep_imp_A(valley)Eq_imp_B(valley)Ep_imp_C(valley)Ep_imp_A(normal)Ep_imp_B(normal)Ep_imp_C(normal)Ep_exp_A(sharp)Ep_exp_B(sharp)Ep_exp_C(sharp)Ep_exp_A(peak)Ep_exp_B(peak)

22、Ep_exp_C(peak)Ep_exp_A(valley)Ep_exp_B(valley)Ep_exp_C(valley)Ep_exp_A(normal)Ep_exp_B(normal)Ep_exp_C(normal)Eq_imp_A(sharp)Eq_imp_B(sharp)Eq_imp_C(sharp)Eq_imp_A(peak)Eq_imp_B(peak)Eq_imp_C(peak)Eq_imp_A(valley)Eq_imp_B(valley)Eq_imp_C(valley)表3-2 当月TOU分相电度参数表3-3 当月TOU系统总电度参数3.5 分时计费抄表分时计费抄表，主要包括当

23、月TOU冻结，TOU累计冻结，并能自动保存上月TOU。TOU当月计算模式可以设定为月末计算或者定时计算。当系统运行到设定的TOU冻结时刻时（月末或是用户设定的时刻），仪表会将实时的TOU电度值备份下来，即为当月TOU冻结；同时将实时的TOU累计电度值备份为TOU累计冻结。当新的一月开始时，仪表会将实时的TOU备份为上月TOU，同时将实时TOU清零，重新开始累计。3.6 质量分析NTS-242可对通过仪表采样端来的各相电压、电流数据进行不平衡度计算和谐波分析等，并可通过管理显示电压电流不平衡度以及各次谐波相对电量的含有率及奇次、偶次与总谐波畸变率、波峰系数、谐波波形因数和电流K系数等，谐波分析次

24、数可达到31次（即可对231次各次谐波进行分析）。（1）三相不平衡度：NTS-242具备电压、电流不平衡度计算功能，计算方法参照GB/T 15543-2008。不平衡度指三相电力系统中三相不平衡的程度。用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的值百分比表示。电压、电流的负序不平衡度和零序不平衡度分别用U2 、U0 和I2、I0 表示。电压不平衡度的计算公式如下，电流不平衡度的计算与此类似。Ep_imp (sharp)Ep_exp (peak)Eq_imp(valley)Eq_exp(normal)Es (sharp)Ep_imp(peak)Ep_exp(valley)Eq_imp

25、(normal)Ep_impEs (peak)Ep_imp(valley)Ep_exp(normal)Eq_exp (sharp)Ep_expEs(valley)Ep_imp (normal)Eq_imp (sharp)Eq_exp (peak)Eq_impEs(normal)Ep_exp (sharp)Eq_imp(peak)Eq_exp(valley)Eq_expEsEq_imp_A(normal)Eq_imp_B(normal)Eq_imp_C(normal)Eq_exp_A(sharp)Eq_exp_B(sharp)Eq_exp_C(sharp)Eq_exp_A(peak)Eq_exp

26、_B(peak)Eq_exp_C(peak)Eq_exp_A(valley)Eq_exp_B(valley)Eq_exp_C(valley)Eq_exp_A(normal)Eq_exp_B(normal)Eq_exp_C(normal)U0：三相电压的零序分量，为 V。NTS-242参照GB/T 15543-2008对不平衡度测量仪器的测量要求，周期为3s，按照取值。电压、电流输入信号基波分量的每次测量取10个的间隔。按照如下公式计算不平衡度：义式为畸变波形电压的峰值与有效值（或与基波的有效值）之比。峰值（Dmd_Ia，Dmd_Ib，Dmd_Ic，Dmd_Ia_max，Dmd_Ib_max，D

27、md_Ic_max）。通过通讯的方式还可以查阅到需量峰值的产生时间。（1） 滑动区块：选择一个1-60分钟的计算周期（增量为1分钟）。需用计算每隔60秒刷新一次。装置提供上一次计算周期结束时的需量值。下图为滑动区块需量计算方法示意图（计算周期假定为15分钟）：图3-3 滑动区块需量算法（2） 固定区块：选择一个1-60分钟的计算周期（增量为1分钟）。装置在每个计算周期结束时计算和刷新需量值。下图为固定区块需量计算方法示意图（计算周期假定为15分钟）：图3-4 固定区块需量算法（3） 需量最值：在非易失性内存中，装置保存功率需量的最大值和最小值，最大值被称为“需量峰值”。当需量最值产生时，装置也

28、最值产生的时间。3.8 故障录波NTS-242具备故障录波功能，通过开关量变位，电压、电流越限，电压、电流突变启动，手动启动等方式均能启动16点/*12的波形瞬态捕捉功能，同时三相电压、三相电流波形。通过上位机的配合，仪表内的故障波形，可还原出发生故障时刻前后的电压电流波形，便于进一步的故障定位和分析。故障录波启动条件可设为以下对象：表 -5 故障录波启动条件如果设定为开入量置位启动，则在相应的开入量回路状态由“分”变为“合”的情况下，触发一次故障录波。如果设定为开入量启动，则在相应的开入量回路状态由“合”变为“分”的情况下，触发一次故障录波。如果设定为电压（或电流）突变启动，则在任何一相的电

29、压（或电流）突然变化一定幅度时，触发一次故障录波。突变的幅度可以通过定值设定，可设定为5%100%*PT2（或5%100%*CT2）。如果设定为电压（或电流）越限启动，则在任何一相的电压（或电流）超过上限或是低于下限时，触发一次故障录波。越限的上限和下限均可通过定值设定。另外，也可以通过通讯端口，发送立刻启动故障录波令来手动启动故障录波。3.9 越限装置具有8级越限检测功能，各级都带延时功能，告警出口。告警时的越限数值及告警发生时刻均作为事件被，最多可以有32组这样的在事件缓冲区中，掉电不易失。各级的输入量可配置为模拟量、计算量和开入量（包括：Ua、Ub、Uc、Uavg、Uab、Ubc、Uca

30、、Ulavg、Ia、Ib、Ivg、Pa、Pb、Pc、P_sum、Qa、Qb、Qc、Q_sum、Sa、Sb、Sc、S_sum、PFa、PFb、PFc、PF_avg、F、P_Dmd、Q_Dmd、S_Dmd、Ia_Dmd、Ib_Dmd、Ic_Dmd 、DI1、DI2、等），越限信号可控制继电器输出。越限就是当某参量超过了预先设定的限值（上限或下限）并且持续时间超过了预先设定的时间限值，这件告警就会被启动，告警时的越限数值及告警发生时刻均作为事件被。同时可以设定RO输出口作为越限事件的告警信号输出，发出声光告警信号。值得注意的是，RO输出口作为越限事件的告警信号输出时，若其输出方式为“告警脉冲”，则输

31、出继电器能自动复归；若其输出方式为“告警电平”，则即使越限故障已经消除，输出继电器亦不能自动复归，需要手动对继电器进行复归。另外，越限不等式的越限变量如果选择为DI1或DI2，则不等式的符号选择只能选择“等于”（若选择“大于”或“小于”，则仪表会闭锁该越限不等式）；选择其它参数时，不等式的符号可以选择“大于”、故障录波数据启动条件类型对照故障录波数据启动条件类型对照启动条件数据编码启动条件数据编码开入量 1 置位启动0开入量 3 清零启动8开入量 2 置位启动开入量 清零启动开入量 置位启动开入量 清零启动开入量 置位启动开入量 清零启动11开入量 5 置位启动4电流突变启动12开入量 6 置

32、位启动5电压突变启动开入量 清零启动电流越限启动开入量 清零启动电压越限启动“小于”和“等于”，并按照参数的符号自动进行有符号数或无符号数的判断。与越限事件告警相关的条件判断不等式最多可以使用8个，当其中任意一个条件不等式满足告警条件，就会触发事件，此越限事件被在事件缓冲区内，每个越限不等式的告警事件都可以与某个RO输出相关联。可供越限事件告警的数据缓冲区可以32组告警事件，采用循环的方式，新发生的事件会覆盖最早的。每组包含以下内容：表3-6 越限事件内容其中，事件码的高8位越限事件选择变量，事件码的低8位故障类型，故障类型包括：0.复归，1.大于，2.小于，3.等于。事件返回值则是告警时刻的

33、越限数值。当越限参量值小于越限门限值（上限）的95%或越限参量值大于越限门限值（下限）的105%时仪表认为越限告警消除。越限从被触发状态返回到未被触发状态的过程也被作为越限事件到相应区，用户通过查阅越限时间和越限返回时间，可以得到越限状态持续的时间。3.10 最值统计NTS-242能够实时地统计有关参量(各相/线电压；各相电流;有功功率，无功功率，视在功率，功率因数，频率，需量)的最大值和最小值及其发生的时间，这些被保存于非易失性器中，即使掉电数据也不丢失。几乎所有的最值（除了需量）都可通过面板，所有可以经由通讯来或进行清除。最值都是按数值大小进行比较。3.11 事件仪表提供了系统事件告警的功

34、能，可供系统事件告警的数据缓冲区可以32组带时标的告警事件，掉电不易失，采用循环的方式，新发生的事件会覆盖最早的。告警内容包括：IN1分、IN1合、IN2分、IN2合、合继电器1、分继电器1、遥操作继电器1（继电器1被设置为“遥控脉冲”此信息）、合继电器2、分继电器2、遥操作继电器2（继电器2被设置为“脉冲”此信息）、越限复归、自检复归、电度量清零、最值清除、需用值复归、复位系统事件和复位越限事件。位置内容首地址事件码首地址1事件返回值首地址2事件时间毫秒首地址3事件时间小时/分钟首地址4事件时间月/日首地址时间年3.12 开入开出装置带有六路开关量输入和四路继电器输出。（1） 开关量输入：仪

35、表提供了四路开关量输入，在工程现场中通常被用来检测断路器开关状态、手车位置以及其他外部告警信号。开关量输入允许接入交流电或直流电，可靠动作电压范围是88264VAC。开入量默认有效信号为交流220V。（2） 继电器输出：具有“电平”和“脉冲”两种输出方式可供选择。“电平方式”是指继电器的输出为合与分两种稳态；“脉冲方式” 是指接到“闭合”命令后，继电器闭合一个暂态时间后自动分开。继电器可被配置为告警电平、告警脉冲、电平、脉冲和脉冲电度五种工作方式。（3） 越限告警输出：参看前面章节的“越限”。（4）输出：继电器输出可用来控制现场开关或设备。继电器的输出有“电平”和“脉冲”两种方式可供选择。具体

36、选择哪种方式需要根据被控对象的要求来定，一般断路器的电动操作机构要求使用脉冲方式控制。脉冲方式下继电器的闭合时间可以在201000ms范围内连续设定，由于继电器机构动作时间的误差，此时间会有最大3ms的时间误差。（5） 脉冲电度量输出：继电器输出亦可用来作为脉冲输出电度输出，但此时RO1，RO2不能再用作输出或输出。所需要输出的电度量（各种不同性质的有功电度或无功电度）可以被选择设定，脉冲常数和脉冲宽度也可设定。脉冲常数指每个脉冲所代表的电度数，脉冲宽度表示每个脉冲的逻辑“1”所维持的时间。当选择输出的电度量累计增加达到脉冲常数指定的电度数值时，在RO口上便输出1个设定脉冲宽度的脉冲。“脉冲输

37、出量选择”的范围是019的整数，019的对应关系如下表所示：表3-7 输出电度对应关系表对应电度量对应电度量0A相消耗有功电度10C相消耗有功电度1A相发出有功电度11C相发出有功电度2A相消耗无功电度12C相消耗无功电度3A相发出无功电度13C相发出无功电度4A相总视在电度14C相总视在电度5B相消耗有功电度15总消耗有功电度6B相发出有功电度16总发出有功电度7B相消耗无功电度17总消耗无功电度8B相发出无功电度18总发出无功电度9B相总视在电度19系统总视在电度“脉冲常数”可设定为16000内的整数，为0.1Kwh（Kvarh），此数值实际上也就是脉冲电度量输出的最小分辨率。“脉冲宽度设

38、定”可设定为150内的整数，为20ms。NTS-242规定两个脉冲之间的最小间隔时间为20ms。若脉冲宽度设为最小20ms，则在1秒钟之内，NTS-242的RO口可输出最多脉冲数为25个。若脉冲宽度设为最小80ms，则在1秒钟之内，NTS-242的RO口可输出最多脉冲数为10个。在实际应用中“脉冲宽度”与“脉冲常数”的设定要根据系统的实际功率来选择。只有满足下式才能保证不丢失脉冲。(宽度设定值+1 )Pmax脉冲脉冲常数18000式中Pmax指三相最大功率(有功功率或无功功率)，：KW或Kvar。建议：脉冲常数的取值为等式右边数值的35倍。3.13 模拟量输出可以通过扩展板扩展2路模拟量输出，

39、输出形式为4-20mA电流输出，或0-5V电压输出。AO的变送对象可以在电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率等电力变量中选取，对应关系下表所示。可以将模拟量输出的变送对象设置为“0”，关闭模拟量输出功能。表3-8 模拟量变送对象选择在420mA电流输出方式下，各个变量的输出公式表达如下（Io：mA）：电压U，输出电流设置值变送对象设置值变送对象设置值变送对象1UA 电压（次级）9A 相电流（次级）17A 相无功（次级）2UB 电压（次级）10B 相电流（次级）18B 相无功（次级）3UC 电压（次级）11C 相电流（次级）19C 相无功（次级）4相平均电压（次级）12相电流平均值（次级）2

40、0无功功率（次级）5UAB 电压（次级）13A 相有功（次级）21A 相视在功率（次级）6UBC 电压（次级）14B 相有功（次级）22B 相视在功率（次级）7UCA 电压（次级）15C 相有功（次级）23C 相视在功率（次级）8线平均电压（次级）16有功功率（次级）24视在功率（次级）功率S，输出电流4 硬件结构4.1 结构设计4.1.1 设计仪表的机械结构和功能设计都依据模块化的设计思路，每个单元模块就是一个标准功能插件，这样生产和调试都比较方便。下面以模块插件为详细介绍模块的设计思路和功能。4.1.2 板件结构仪表的整个系统分 LCD 键盘板、主板、互感器板、电源输入输出通讯板共四块 P

41、CB 板。互感器板、电源输入输出通讯板都竖插在 CPU 板上，LCD 键盘板和主板采用柔性 FFC 连接线连接，同时预留 CAN通讯（暂不支持）、DA 输出、继电器开入量扩展输入输出插接板。4.1.3 装置结构机箱结构主要包括壳体和前盖两个部分。壳体内侧有主控板、电源输入输出板和扩展板的的安装槽。壳体的背面有端子定义，四个角有安装固定卡件；前盖上的透明区域可以显示 LCD 信息，下方有四个操作按键。图4-1 NTS-242仪表的外观结构表4-1 NTS-242仪表各部分名称名称Part简述Discription壳体仪表外壳采用了高强度阻燃工程前盖安装后，显露在盘外的部分显示窗大屏幕LCD显示器

42、窗口按键用来切换显示内容与参数设定的操作按键输入接线端子电压、电流信号输入端辅助接线端子电源、通讯、DI、RO接线端安装卡子安装时，用卡子来挤紧盘面，固定仪表4.1.4 装置尺寸箱体采用优质工程注塑成形，箱体尺寸为 969694 毫米（长宽深）。图4-4 带扩展板2的背板端子定义从上面图中可以看到，背板定义的端子有：电压输入“VOLTAGE INPUTS”、电流输入“CURRENTINPUTS”、工作电源输入“AUX.ER”、RS485 通讯接口、开关量输入“DIGITAL INPUTS”和继电器输出“RELAY OUTPUTS”，如果增加扩展板，还有模拟量输出“OG OUTPUTS”，并增加

43、一些开关量输入接口和继电器输出接口，CAN 通讯接口为预留接口，目前暂不支持。4.2 硬件原理硬件系统由四块 PCB 板组成，显示面板由一块自带段式液晶控制器的电路板及液晶、按键组成；主机部分由最小系统部分和接口部分组成，最小系统部分包含 DSP、晶振、铁电器（包括看门狗、电压失效监测、铁电器三部分）组成，接口部分则由开入、开出、电压电流、系统电源、通讯等几部分组成，详见下图。图4-5 硬件系统框图电源按 键 输 入DI&DO显 示 输 出RS485通 讯DSP最 小 系 统模 拟 量 输 入IA、 IB、 IC UA、 UB、 UC4.2.1 显示面板功能介绍作为装置 MMI 人机界面，通过

44、显示和按键的配合，完成装置信息查看和各种参数、定值的设定。元件选型及功能特点 液晶模块采用自定义的段式液晶模块，具有价格低、显示区域大、显示内容安排的有点，液晶的显示效果图、元素分布、结构图等参考相关图纸。(3) 制作工艺要求整板采购，工艺和质量由供货商保证。4.2.2 主 CPU 板(1) 功能介绍该插件是装置的控制中心，负责执行装置的所有处理任务。(2) 硬件框架图4.2.3 PT、CT 插件板(1) 功能介绍该板完成电流电压的转换输入，电流直接采用电流互感器，电压采用大电阻分压的方式转换输入。元件选型及功能特点电流互感器精度要求不低于 0.2 级，电阻测量的分压电阻采用精度不低于 0.5

45、%、功率 0.5W 的晶圆电阻，能满足测量精度和 EMC 的要求。制作工艺要求该板出厂前需要不低于 48 小时的高温老化（可以和整机一起进行）。4.2.4 开入开出、通讯电源插件板(1) 功能介绍该板负责向系统提供5V（0.5A 和 0.1A）电源，提供 RS485 的转接和，提供继电器输出和交直流两用的开入量各。(2) 元件选型及功能特点电源在样机制作时采用模块电源，以加快产品的开发，正常生产时采用分立器件、有电源生产厂家生产完成，以降低生产成本，提高抗 EMI 的能力；继电器采用松下 ALD105。(3) 制作工艺要求开入开出、通讯电源插件板由负责提供电源的厂家制板，并完成电源部分的焊接测

46、试，其余部分回厂后完成焊接。4.2.5 扩展板(1)功能介绍扩展板主要实现以下功能：4 路开入量输入，2 路继电器输出，2 路模拟量输出，1 路 CAN 通讯接口（暂不支持）。由于同一块 PCB 板无法实现所有功能，故采用两套板件方案。表4-2 扩展板功能配置(2)端子定义表4-3 扩展板方案1端子定义12345678910111213141234567891011121314CAN（H）CAN（L）NCNCNCRO11RO12RO21RO22DI3DI6CANDIROAO方案 1：(常备)142-方案 2：14-2表4-4 扩展板方案2端子定义端子采用凤凰端子，组合式拼装，空端子不引出。故需

47、要 2P，4P，5P 三种端子。端子出线方向向下。控制信号定义(3)表4-5 CPU控制信号列表表4-6 方案1扩展板控制信号列表表4-7 方案2扩展板控制信号列表CAN 通讯需要的信号必需为 CAN_TX、CAN_RX。其余功能均可通过 GPIO 实现。IIC 控制信号时序也采用 GPIO 模拟，且可以通过地址区分不同的 AO 输出。此处列出的扩展板控制信号定义，只作为参考，在后续原理图及 PCB 设计中，为走线方便，可以进行适当的调整。VDDGPIO0CAN_TXCAN_RXGPIO33IIC_SDAVCCVCCGNDSDI1DI2DI3DI4IIC_SCLGNDGND2468101214

48、16VDDGPIO0CAN_TXCAN_RXGPIO33RO2VCCVCCGNDSDI1DI2DI3DI4RO1GNDGND246810121416VDDGPIO0CAN_TXCAN_RXGPIO33GPIO32VCCVCCGNDSGPIO19GPIO18GPIO17GPIO16GPIO4GNDGND246810121416CAN（H）CAN（L）NCNCNCAO1+AO1-AO2+AO2-DI3DI65 通 讯本文主要讲述如何使用通讯来NTS-242 电力仪表的测量参数和进行设定。掌握本文内容需要您具备简单的数据通讯知识，并且对产品功能和应用有全面的了解。本文内容包括：MODBUS 协议简述

49、，通讯应用格式说明，与通讯应用有关的阐释及参量地址表。5.1MODBUS 协议简述NTS-242 使用 MODBUS-RTU 通讯协议，MODBUS 协议详细定义了数据序列和，这些都是数据交换的必要内容。MODBUS 协议在一根通讯线上使用主从应答式连接（半双工），首先，主计算机发出信号寻址某一台唯一的终端设备（从机），然后，被寻址终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机。MODBUS 协议只允许在主机（PC 机或 PLC 等）和终端设备之间通讯，而不允许独立的终端设备之间，这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。的5.1.1传输方式传输方式是一个数据

50、帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的有限规则，下面定义了与MODBUS 协议 RTU 方式相兼容的传输方式。二进制编码(Coding System) 8 位起始位(Start bit) 1 位数据位(Data bits) 8 位校验(Parity) 无奇偶校验停止位(Stit) 1 位错误检测(Error checking) CRC（循环冗余校验）5.1.2协议当数据帧到达终端设备时，该设备去掉数据帧的“信封”（数据头），数据，如果没有错误，就执行数据所请求的任务，然后，它将自己生成的数据加入到取得的“信封”中，把数据帧返回给发送者。返回的响应数据中包含了以下内容：终端从机地址(Addr

51、ess)、被执行了令(Function)、执行命令生成的被请求数据(Data)和一个(Check)。发生任何错误都不会有成功的响应。（1）数据帧格式表5-1 数据帧格式发送序列总是相同的：地址、功能码、数据和与方向相关的出错校验。（2）地址（Address）域地址域在帧的开始部分，由一个字节（8 位二进制码）组成，十进制为 1247（0 为广播地址）。这些AddressFunctionDhec8-bit8-bitN8-bit8-bit注 意发送序列总是相同的：地址、功能码、数据和与方向相关的出错校验位标明了用户指定的终端设备的地址，该设备将接收来自与之相连的主机数据。每个终端设备的地址必须是唯

52、一的，仅仅被寻址到的终端会响应包含了该地址的查询。当终端发送回一个响应，响应中的从机地址数据便告诉了主机哪台终端正与之进行通信。（3）功能（Function）域功能域代码告诉了被寻址到的终端执行何种功能。表 4.2列出了 NTS-242 用到的功能码，以及它们的意义和功能表5-2 功能码（4）数据（Data）域数据域包含了终端执行特定功能所需要的数据或者终端响应查询时到的数据。这些数据的内容可能是数值、参量地址或者设置值。例如：功能域码告诉终端一个寄存器，数据域则需要指明从哪个寄存器开始及多少个数据，内嵌的地址和数据依照类型和从机之间的不同内容而有所不同。（5）错误校验（Check）域该域允许

53、主机和终端检查传输过的错误。有时，由于电噪声和其它干扰，一组数据在从一个设备传输到另一个设备时可能会发生一些改变，出错校验能够保证主机或者终端不去响应那些传输过发生了改变的数据，这就提高了系统的安全性和效率，出错校验使用了 16 位循环冗余的方法（CRC16）。5.1.3错误检测循环冗余校验（CRC）域占用两个字节，包含了一个 16 位的二进制值。CRC 值由传送设备计算出来，然后附加到数据帧上，接收设备在接收数据时重新计算 CRC 值，然后与接收到的 CRC 域中的值进行比较，如果这两个值不相等，就发生了错误。CRC 运算时，首先将一个 16 位的寄存器预置为全 1，然后连续把数据帧中的每个

54、字节中的 8 位与该寄存器的当前值进行运算，仅仅每个字节的 8 个数据位参与生成 CRC，起始位和终止位以及可能使用的奇偶位都不影响 CRC。在生成 CRC 时，每个字节的 8 位与寄存器中的内容进行异或，然后将结果向低位移位，则用“0”补充，最低位（LSB）移出并检测，如果是 1，该寄存器就与一个预设的固定值（0A001H）进行一次异或运算，如果最低位为 0，不作任何处理。上述处理重复进行，直到执行完了 8 次移位操作，当最后一位（第 8 位）移完以后，下一个 8 位字节与寄存器的当前值进行异或运算，同样进行上述的另一个 8 次移位异或操作，当数据帧中的所有字节都作了处理，生成的最终值就是

55、CRC 值。生成一个 CRC 的流程为：代码意义行为0 x03读一个字或多个字一个或多个寄存器当前的二进制值0 x05控制一个结点动作或控制继电器、系统参数复位0 x06写单个字修改一个寄存器的二进制值0 x10写一个字或多个字修改一个或多个寄存器的二进制值0 x5a修改固件参数修改固件参数（公司）注 意对不具有可写属性的单元强行写入（1）预置一个16位寄存器为0FH（全1），称之为CRC寄存器。（2）把数据帧中的第一个字节的8位与CRC寄存器中的低字节进行异或运算，结果存回CRC寄存器。（3）将CRC寄存器向右移一位，最填以0，最低位移出并检测。（4）如果最低位为0：重复第三步（下一次移位）

56、；如果最低位为1：将CRC寄存器与一个预设的固定值（0A001H）进行异或运算。（5）重复第三步和第四步直到8次移位。这样处理完了一个完整的八位。（6）重复第2步到第5步来处理下一个八位，直到所有的字节处理结束。（7）最终CRC寄存器得值就是CRC的值。如果用户需要了解更详细的有关Modbus 的信息,可ww.modbus.获取更详细的信息。5.2 通讯应用格式说明下面所举实例将遵循并使用表 4.3 所示的格式，数字为 16 进制。表5-3 协议例述表中各部分含义：Addr：从机地址 Fun：功能码Data start reg hi：数据起始地址 寄存器Data start reg lo：数据

57、起始地址 寄存器低位Data #of reg hi：数据Data #of reg lo：数据个数 寄存器个数 寄存器低位CRC16 Hi: 循环冗余校验CRC16 Lo: 循环冗余校验 低位5.2.1读数据（功能码 03）（1）查询数据帧此功能允许用户获得设备与的数据及系统参数。表 4.4 的例子是从 17 号从机读 3个到的基本数据（数据帧中每个地址占用 2 个字节）一次侧U1,U2,U3, NTS-242 仪表中 U1 的地址为 0025H, U2 的地址为 0026H,U3 的地址为 0027H。各个数据的具体地址可查阅参数地址表。表5-4 读U1,U2,U3的查询数据帧（2）响应数据帧

58、AddrFunData start addr hiData start addr loData #of regs hiData #of regs hiCRC16hiCRC16lo11H03H00H25H00H03H1690AddrFunData start addr hiData start addr loData #of regs hiData #of regs hiCRC16 hiCRC16 lo11H03H00H25H00H03H1690响应包含从机地址、功能码、数据的数量和 CRC 错误校验。表 4.5 是 U1,U2,U3( U1=03E8H(100.0V),U2=03E7H(99.

59、9V),U3=03E9(100.1V)的数据响应。表5-5 读U1,U2,U3 的响应数据帧5.2.2控制一个结点动作或（功能码 05）（1）查询数据帧上位机可以下发命令使得仪表做如下操作：控制继电器吸合、(该操作仅继电器功能选择为“电平”或“脉冲”时有效)、越限复归、自检复归、电度量清零、最值清除、复位需用值、复位系统事件、复位越限事件。除了继电器使用 0000H 变量值以外，合、操作继电器或者其它都使用 FF00H变量值。以操作继电器 1 吸合为例，其地址为 0900H，假设其功能已经选定为“数据格式为：脉冲”，上位机下发表5-6 控制继电器输出查询数据帧（2）响应数据帧对这个命令请求的正

60、常响应是在继电器状态改变以后回传接收到的数据。表5-7 控制继电器输出的响应数据帧5.2.3预置多寄存器（功能码 16）（1）查询数据帧功能码 16(十进制,十六进制为 10H）允许用户改变多个寄存器的内容，NTS-242 中系统参数和电度量等数据可用此功能码写入。注意：对不具有可写属性的单元强行写入。以修改仪表时间的时、分、毫秒为例，秒地址为 0700H，分钟地址为 0701H，小时地址为 0702H，希望修改为 11 时 9 分 54 秒，上位机下发数据格式为：表5-8 预置多寄存器查询数据帧（2）响应数据帧AddrFunData start addr hiData start addr