YDC智能电力监测仪说明书.docx

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YDC智能电力监测仪说明书

一.概述

YD2020-C智能电力监测仪（以下简称：

YD2020-C）是一种具有可编程功能、自动化测量、LCD显示、电能累加、数字通讯等功能为一体的智能三相综合电力参数监测仪表。

它将三相交流电量按线性关系转换为规格化的数字量。

它集数字化、智能化、网络化于一身，使测量过程及数据分析处理实现自动化，减少人为失误，能够全面替代电量变送器、电度表、数显仪表、数据采集器等仪器，是组成电气自动化系统的理想产品。

其结构紧凑、电路先进、测量功能强大，是对传统仪表的革命性设计。

YD2020-C可广泛应用于电力、邮电、石油、煤炭、冶金、铁道、市政、智能大厦等行业、部门的电气装置、自动控制以及调度系统。

二.功能

测量功能多

YD2020-C功能强大，它集合了电量变送器、数字式电度表、数显表、数据采集器、记录分析仪、RTU等仪器的部分或全部功能。

测量功能包括：

一条三相四线制回路或其它任何线制的全部相电压/线电压（V）、电流（I）、功率（P、Q、S）、电能（Wh、Qh）、功率因数（PF），频率（F）及零序电流（I）的功能。

中、英文显示

YD2020-C采用LCD大屏幕液晶显示，中、英文两套界面可转换，非常适合中国国情。

显示器采用人的眼睛感觉比较自然、舒适的黄绿色背光。

同时可显示多达4个参数，并能通过手动或自动设定，按顺序读出超过30个参数。

标准规约、轻松组网

YD2020-C为了满足未来测量仪表的环境，备有RS-485串行口（或RS-232），允许连接开放式结构的局域网络。

应用Modbus通讯规约，在PC或数据采集系统上运行的软件，能提供一个对于工厂、电厂、工业和建筑物的服务的简单、实用的电量管理方案。

自动稳零

具有自动校准零点，克服零点随时间和温度的漂移。

实现所有参数的零点免调，提高了仪表的整体测量精度，提高了系统的整体稳定性，简化了校准流程。

极宽的动态输入范围

YD2020-C采用量程自动切换技术，提供5～120V/600V的电压输入量程，0～1A/5A电流输入量程，能自动适用于各种测量系统，无需任何硬件和软件的调整。

可编程状态设定

YD2020-C允许用户对其工作状态“测量系统选择”、“CT、PT变比”、“通讯”、“电能累加复位”等进行更改设定。

记忆

YD2020-C在电源掉电时，能够记忆所有的设定值、电能累加数值、PT变比、CT变比、波特率、本机地址、测量参数。

多种接线方式

适用于多种接线方式：

三相四线、三相四线平衡负载、三相三线、三相三线平衡负载、一相二线和一相三线。

数字化整定

所有参数均采用数字化校准，摒弃了常规采用电位器的模拟调整方法，简化了硬件电路，提高了整机的可靠性和稳定性，每个测量参数都可以调整，且不会对其它参数造成影响。

故障自动诊断

具有故障自动诊断功能，并将结果显示在屏幕上或通过串行口输出。

抗电磁干扰能力强

完善的电磁兼容性设计，具有极强的抗电磁干扰能力，适合在强电磁干扰的复杂环境中使用。

安装方便

YD2020-C强大的功能使系统现场安装、布线的复杂程度和材料的综合成本降低了。

外形采用与世界范围内被广泛使用的DIN标准（它符合DIN92×92mm开孔），具有良好的互换性。

三.特点

中、英文两种文字显示。

应用自动稳零技术，抑制零点漂移。

数字化整定，借助上位软件，实现计算机辅助调试。

抗电磁干扰能力强，即使在非常严酷的场合也能正常运行。

所有运行参数及电能累加值可掉电保存100年不变。

四.外形尺寸

五.主要技术指标

1准确度、显示位数及模式

参数

位数

显示最大数值及单位

各相显示符号

准确度

1相

2相

3相

合相

相电压

5

99999

V/kV/MV

V1

V2

V3

Ve0

%RD（0～350V）

%RD（0～150V）

线电压

5

99999

V/Kv/MV

V12

V23

V31

Ve

%RG（0～600V）

%RG（0～260V）

电流

5

99999

A/kA

I1

I2

I3

Ie

%RD（0～5A）

%RD（0～1A）

有功功率

5

99999

W/kW/MW/GW

P1

P2

P3

P

%RD

无功功率

5

99999

var/kvar/Mvar/Gvar

Q1

Q2

Q3

Q

%RD

视在功率

5

99999

VA/kVA/MVA/GVA

S1

S2

S3

S

%RD

功率因数

5

PF1

PF2

PF3

PF

%RG

有功电能

8

Wh/kWh/MWh

Wh

%RD

无功电能

8

varh/kvarh/Mvarh

Qh

%RD

频率

5

Hz

Hz

%RG

注：

V1/V2/V3/Ve0：

相电压

V12/V23/V31/Ve：

线电压

PF1/PF2/PF3：

单相功率因数

PF：

总功率因素

电能准确度范围

功率因数

COSФ～（有功电能）

SINФ～（无功电能）

电压

＞50V

电流

＞

RD读值，相对误差

RG范围，满度误差（对每一段自动量程范围）

2输入

2.1量程

电压：

5～120V/600V（最大600V）自动量程切换

电流：

0～1A/5A（最大6A）自动量程切换

2.2吸收功耗

电压：

＜（600V）/（150V）

电流：

＜（5A）

2.3过载能力

电压：

750V连续/1000V10秒/1200V3秒

电流：

2倍额定连续/10倍额定30秒/25倍额定2秒/50倍额定1秒

2.4测量系统接线方式

三相四线/三相三线/一相二线或一相三线/三相三线平衡/三相四线平衡，可通过键盘及串行口用软件设定选择。

3可编程设定

编程模式：

（口令）

测量系统选择：

三相四线/三相三线/一相二线/一相三线/三相三线平衡/三相四线平衡

CT，PT变比：

1～64000

显示内容：

画面选择

通讯：

波特率：

1200/2400/4800/9600/19200

校验位：

无校验位

地址：

1～247

电能累加复位：

（口令）

4通讯

串行口：

RS485（标准）／RS232（可选）

通讯规约：

MODBUS

5绝缘强度

对象：

在输入／输出／电源之间

引用标准：

IEC688－1992

试验方法：

AC2kV1分钟漏电流2mA

6电磁兼容

6.150-8/20us浪涌

电源：

4kV×50μs）

I/O线：

2kV

6.2快速瞬变脉冲串

电源：

4kV,

I/O线：

2kV,5kHz

6.3静电放电

接触放电：

6kV

气隙放电：

8kV

6.4射频电磁场

10V/m中等强度的电磁辐射（如距离不少于1米的手提对讲机）

7稳定性

温度范围：

－10～＋50℃

温度影响：

100ppm/℃

长期稳定性：

＜％/年

8工作条件

温度：

－10～＋50℃

湿度：

20～95％无凝露

9储藏条件

温度：

－25～＋75℃

湿度：

20～95％无凝露

10工作电源

电源电压：

AC85～265V40～70Hz，DC85～330V（标准）

AC30～60V40～70Hz，DC18～90V（可选）

整机功耗：

＜4W（节能方式：

＜3W）

11重量

净重：

700g

毛重：

750g

12外形尺寸

外形尺寸：

120mm（长）×120mm（宽）×130mm（深）

安装开孔尺寸：

92mm×92mm

13端子定义

六.工作原理

1工作原理：

YD2020-C由测量、显示、控制、接口和电源等部分组成。

测量部分由精密小型互感器（输入：

0～600V、0～5A）及前置信号处理电路构成，从中获取电压、电流、频率、相位等多种实时数据；显示部分采用高品质的液晶（LCD）显示模块，每屏可以显示8×4个汉字（16×16）或128×64个像素的图形；控制部分以PIC18系列单片机为核心，配以多路A/D，实时时钟，以及容错电路等外围芯片；接口部分采用半双工的RS485接口，用于向上位机实时传递测量数据、可编程参数、最大（小）值及其时间标签。

电源部分采用高频开关电源，使得仪器更加节能，更能适应各种不同的电源电压环境。

软件主要实现测量数据计算、内部参数计算、电能累加、各部分的管理、人机界面等功能。

由于软件量较大、功能复杂，因此程序采用了先进的编程理念：

功能模块化，结构格式化，任务简单化，时间多元化。

具有多种优点：

程序维护简单，流程清晰明了，事件并行处理，响应快速有效。

为了提高系统的可靠性、稳定性，内部装有高稳定度基准源，温度监测及采用软硬件冗余等容错技术；为了提高整机的抗干扰能力，采取了多项电磁兼容保护措施，确保在恶劣的工作环境下也能安全工作。

2硬件框图：

3软件框图：

4测量参数表示方法及计算公式：

4.1电压

相电压

V1V2V3

Vn=[（∑Ui2）/n]1/2

线电压

V12V23V31

Vn=[（∑（Ui+Ui’）2）/n]1/2

平均相电压

Ve0

Ve0=（V1+V2+V3）/3

平均线电压

Ve

Ve=（V12+V23+V31）/3

4.2电流

相电流

I1I2I3

In=[（∑Ii2）/n]1/2

平均相电流

Ie

Ie=（I1+I2+I3）/3

4.3零序电流

零序电流

I0

I0=[（∑（I1i+I2i+I3i）2）/n]1/2

4.4有功功率

单相有功

P1P2P3

Pn=∑（Ui×Ii）

总有功功率

P

P=P1+P2+P3

4.5无功功率

单相无功

Q1Q2Q3

Qn=∑（Ui×Ii-π/4）

总无功功率

Q

Q=Q1+Q2+Q3

4.6视在功率

单相视在

S1S2S3

Sn=（Pn2+Qn2）1/2

总有功功率

S

S=（P2+Q2）1/2

4.7功率因数

相功率因数

PF1PF2PF3

PFn=Pn/Sn

PF的符号

=P×Q的符号

总功率因数

PF

PF=P/S

4.8电能

有功电能

+Wh-Wh

Wh=∑（P×t）

t≤1mS

无功电能

+Qh-Qh

Qh=∑（Q×t）

4.9频率

频率

F

F=1/T

分辨率为μs

七.操作指南

1.盘面布局

秒脉冲：

1Hz的LED指示

电能脉冲：

有功电能/无功电能可选择，5000个脉冲/kWh（不乘变比）

2.键盘定义

退出本菜单层面、返回选择菜单的上一级菜单层面，并记录保存所选定的内容

在本菜单层，向上移至选择菜单相邻的另一个项目或键入数值时作为递增的功能

移至选择菜单的下层或键入数值时作为递减的功能

移至选择菜单的下一级菜单层面或键入数值时作为移动光标位置的功能

3.

显示符号定义

名称

符号

单位

电压

线电压

V12V23V31

VkVMV

相电压

V1V2V3

平均线电压

Ve

平均相电压

Ve0

电流

三相电流

I1I2I3

AkA

平均电流

Ie

有功功率

总有功功率

P

WkWMW

三个单相有功功率

P1P2P3

无功功率

总无功功率

Q

VarkvarMvar

三个单相无功功率

Q1Q2Q3

视在功率

总视在功率

S

VAkVAMVA

三个单相视在功率

S1S2S3

有功电能

正向有功电能

＋Wh

kWhMWhGWH

负向有功电能

－Wh

无功电能

正向无功电能

+Qh

kvarhMvarhGvarh

负向无功电能

－Qh

功率因数

平均功率因数

PF

注：

PF＝P/S

三个单相功率因数

PF1PF2PF3

注：

PFX＝PX/SX

频率

频率

F

Hz

零序电流

I0

AkA

4.菜单

主菜单

二级子菜单

实时数据显示

相电压（V1，V2，V3，Ve0）

相电流（I1，I2，I3，Ie）

线电压（V12，V23，V31，Ve）

有功功率（P1，P2，P3，P）

无功功率（Q1，Q2，Q3，Q）

视在功率（S1，S2，S3，S）

功率因素（PF1，PF2，PF3，PF）

有功、无功电能（+Wh,-Wh,+Qh,-Qh）

A相参数（V1，I1，P1）

B相参数（V2，I2，P2）

C相参数（V3，I3，P3）

平均值（Ve，Ie，P）

有功、无功、视在（P，Q，S）

频率、零序电流（F，I0）

主菜单

二级子菜单

三级子菜单

系统参数设定

密码

输入密码

系统设定

三相四线

—

一相二线

—

三相三线

—

三相三线平衡负载

—

一相三线

—

三相四线平衡负载

—

PT、CT变比设定

PT

数值（1～64000）

CT

数值（1～64000）

通讯参数设定

通讯地址

1~247

波特率

1200

bps

2400

bps

4800

bps

9600

bps

19200

校验位

无

电能累加复位

密码******

电能是否复位

是否

语言（LANGUAGE）

中文

英文

5.

操作菜单结构

说明：

（在阅读本节内容之前，请先仔细读懂“说明”所述）

（1）为了简化，本文在某些举例中，省去了“编程模式”一环。

如果读者按照本文中的“举例”操作，不能更改、设定参数，请先进入“编程模式”，通过密码验证后，再按例操作即可。

（2）为了叙述方便，本文假设YD2020-C的当前状态。

a.显示画面：

相电压（工作模式）

b.测量系统：

三相四线

c.变比：

PT=1；CT=1

d.通讯参数：

地址码=001；波特率=1200bps；校验码=无校验

e.语言为中文

（3）为了方便阅读，下表对一些使用到的图形予以解释

图形

含义

任何时候按“Bs/←”，都将直接返回属于上一级菜单的相应画面。

按“Up/↑”一次，将由箭头尾部连接的画面切换到箭头所指的同一层面的相邻的上一个画面，或者将光标所指的数值增加1。

按“Dn/↓”一次，将由箭头尾部连接的画面切换到箭头所指的同一层面的相邻的下一个画面，或者将光标所指的数值减小1。

1、在菜单模式中，按“St/→”一次，进入下一级菜单的当前项。

2、在光标模式中，按“St/→”一次，光标向右移一格；如果光标在最后一个有效格，则光标移至最前一个有效格，并保存当前输入的数据

开机

a）按要求接通辅助电源。

b）开机后系统进入自动效验过程。

c）开机首先显示画面：

d）如果没有操作键盘，上条画面显示3分种后，自动转入实时数据显示中相电压画面。

e）在主画面，可以通过“上下键”选择实时数据显示或是系统参数设定

实时数据显示菜单

在主画面选择“实时数据显示”，按“St/→”键一次，进入上次显示的数据显示画面（如果是刚开机显示就是相电压画面）

按“Dn/↓”或“Up/↑”键若干次，将按顺序进入“实时数据显示”的其它项。

在“实时数据显示”的任意位置，按“Bs/←”键，可返回主画面。

在“实时数据显示”的任意位置，一直按“Dn/↓”或“Up/↑”2秒，实时画面进入轮寻状态，即每2秒按正顺序或逆顺序显示实时数据中的一个画面。

按“St/→”键一次，实时画面停止轮寻状态，画面固定在实时数据中的一个画面。

系统参数设定菜单

1）系统参数设定的密码是02000。

在主画面选择“系统参数设定”，按“St/→”键一次，进入“系统参数设定”

2）“系统参数设定”有6项，分别是密码管理、系统参数设定、PTCT变比设定、通讯参数设定、电能累加复位、语言（LANGUAGE）。

按“Dn/↓”或“Up/↑”键可以在他们之间选择。

3）按“Dn/↓”或“Up/↑”选择需要的项，按确定键，进入这个项

如：

PTCT变比设定

如果已经输入正确的密码，数据00001第1个零会闪烁，通过“Dn/↓”或“Up/↑”将光标所指的数值减少1或增加1，按“St/→”一次，光标向右移一格；如果光标在最后一个有效格，则光标移至最前一个有效格，并保存当前输入的数据。

画面如下：

如果没有输入正确的密码，数据00001的数字不会闪烁，不能通过“Dn/↓”或“Up/↑”将光标所指的数值减少1或增加1，按“St/→”一次，画面出现“请输入密码”

输入正确密码2000后画面提示密码正确，然后画面回到“PT变比设定”画面，进行设置。

八.

接线与安装

1.接线

YD2020-C以其完善的设计思路，保证每个测量通道单独使用时完全一致、对称。

其具有多种接线方式，适用于多种负载形式。

注意：

1、接线时，电压输入回路（包括电源）必须在每条线路上串联适当的保险。

2、电流输入回路的阻抗尽量小。

在CT方式下，主回路处于工作带电状态时，绝对禁止将CT二次侧（即电流输入回路）开路。

3、必须严格按下列接线图示要求接线，否则将有可能导致设备损坏，甚至造成人身安全，由此引发的质量问题，不在保修范围内。

1.1.一相二线/三相四线平衡

1.1.1.无PT

1.1.2.有PT

1.2.三相三线：

1.2.1.无PT

1.2.2.有PT

1.3.三相三线平衡负载：

1.3.1.无PT

1.3.2.有PT

1.4.三相四线：

1.4.1.无PT

1.4.2.有PT

三相四线平衡负载：

1.5.1无PT

1.5.2有PT

1.6一相三线

1.6.1无PT

1.6.2有PT

2.安装与维护

精度

精度漂移为每年≯％。

精度校验时间间隔周期由用户的精度要求决定。

有关精度校验请与本公司联系。

现场安装

仪表发生故障一般采用整机更换的方法，但在初次安装时应作好以下工作，以保证维护尽可能方便。

1.应提供一个CT短接盒，这样使YD2020-C的电流输入不连接时，不会使CT开路，短接盒接线应使保护继电器的功能不受影响。

2.YD2020-C必须牢固安装，以防止震动导致电气安全事故。

3.工作电源：

AC85～265V，50Hz；DC85～330V或DC18～90V。

4.电气连接线要求：

电流输入线用㎜2多股铜线，电压输入线、电源线用㎜2多股铜线，RS-485通讯用㎜2屏蔽双绞线。

安装环境

1.仪表应尽量安装在干燥、通风良好并远离热源和强（电）磁场的地方。

2.环境温度为：

-10℃～50℃。

PT和CT的选择

PT选择：

YD2020-C可直接连接57/100、100/173、220/381、240/415、277/480的三相四线或三相三线系统。

这些输入也可采用次级为100V的PT。

如系统电压超过347/600V，则必须用PT。

PT用于将系统L-N（Y形）或L-L（Δ形）电压降至100V满刻度范围，PT按以下方式选择：

1、星形（Y）：

PT初级额定值=V相（或最接近较高标准值的值）

PT次级额定值=100V

2、三角形（Δ）：

PT初级额定值=V线

PT次级额定值=100V

PT质量直接影响系统精度。

PT必须有良好的线性和相间关系才能保证电压、有功和功率因数（PF）的读数有效。

CT选择：

CT次级额定值由YD2020-C的电流输入选项决定，标准值为5A。

PT和CT的连接

输入电流、电压的相序、极性对装置的正确操作是重要的，引入PT的各相电压，将由短路器保险丝保护，如果PT的额定功率超过25W，则次级要加保险丝。

在PT初级的激励下，PT次级能产生致命电压和电流。

因此对装置安装和操作时，需采取安全预防措施（去掉PT保险）。

当CT次级开路时，在初级激励下将产生致命电压和电流。

因此在装置安装和操作时，需采取如短接CT次级等安全预防措施。

CT应通过短接端子或测试端子连到仪表，以便于CT的安全连接和断开。

九.通讯连接

YD2020-C的RS485通讯口使用屏蔽双绞线连接。

即使有的仪表不需远方通信，但由于诊断、测试、软件更新、参数更新等均可通过网络来实现。

因此为使用方便也应将它们连接到RS485网络上。

1.网络布局：

YD2020-C与上位机连接、组成局域网时，要考虑整个网络的布局。

诸如：

通讯电缆的长度、走向、上位机的位置、网络末端的匹配电阻、通讯转接器、网络可扩展性、网络覆盖范围、环境的电磁干扰情况等因素，都要综合考虑。

2.连接到计算机：

一般，在实验室单机通讯比较简单，因为距离较近、电磁环境较好，所以不必考虑过多因素，甚至在找不到双绞线时可以随便找两条长度合适的导线临时代替，也是可以的。

但在工程上，要严格按照要求施工，以免日后造成麻烦。

上位机可以是电脑（PC）、PLC、数据采集器、RTU等，本章均以PC为例，其它类推。

PC机没有RS485接口，但都有RS232串行接口，因此要与YD2020-C连接，就需要一个转换装置，这里推荐使用厂家配套的“RS232/RS485转接器”。

可将RS232串行接口直接转换成RS485接口，与YD2020-C相连。

要在与上位机连接的电缆屏蔽层的一端有效接地（保护地：

大地、屏柜、机箱等），应避免两点或者多点接地。

YD2020-C没有保护接地端，且外壳是塑料，因此不必接地。

但是，如果有金属屏柜、箱盒，应尽量安装在其内部，效果会更好。

注意：

进行RS485电缆连接时，尽量使用双色双绞线，所有的“+”端接同一种颜色，“-”端接另一种颜色。

2.1.单机通讯连接：

PC机与单台YD2020-C通讯。

将RS232/RS485转接器的RS232端直接插入PC机的串行口座，RS485端接长度不超过1200米的双绞线屏蔽电缆，双绞线另一端接YD2020-C，然后并接120欧姆1/4W电阻。

2.2.多机通讯

2.2.1.线型连接：

PC机与多台YD2020-C通讯，有多种连接方式，如：

线型、环形、星形等，但是不要接成“T”形。

线型连接，是将多台YD2020-C按照顺序一个接一个地接入网络。

距离主机，一台比一台远。

适合测量点分布较为集中、未来又扩展需要的情况。

2.2.2.环形连接：

环形连接，将多台YD2020-C用电缆连接成闭合环形，然后从一点接到PC。

主机从两个方向与子机连接，适合子机分布相对集中、可靠性要求高的情况。

2.2.3.星形连接：

星形连接，将多台YD2020-C用电缆连接成星形（放射线状），然后从中心点接到PC。

主机从两个方向与子机连接，适合子机分布范围