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YW2000智能电力监测仪
一.概述
YW2000智能电力监测仪(以下简称：YW2000)是一种具有可编程功能、自动化测量、LCD显示、电能累加、实时时钟、智能分析、最(大、小)值记忆、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、记录分析仪等仪器，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。YW2000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
1、测量功能多
YW2000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(I0)的功能。
2、中、英文显示
YW2000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。
3、标准规约、轻松组网
YW2000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。
4、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。
5、极宽的动态输入范围
YW2000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。
6、内部实时时钟(RTC)
YW2000提供内部的RTC(实时时钟)，精确记录系统时间。
7、可编程状态设定
YW2000允许用户对其工作状态“测量系统选择”、“CT、PT变比”、“显示内容”、“最大电能需量”、“通讯”、“时钟”、“电能累加复位”等进行更改设定。
8、记忆
YW2000在电源掉电时，能够记忆所有的当前工作状态或设定值、电能累加数值、最大需量值、时间、PT变比、CT变比。
9、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。
10、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。
11、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。
12、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。
13、安装方便
YW2000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DIN92×92㎜开孔)，具有良好的互换性。
三.特点
1、中、英文两种文字显示。
2、应用自动稳零技术，抑制零点漂移。
3、数字化整定，借助上位软件，实现计算机辅助调试。
4、抗电磁干扰能力强，即使在非常严酷的场合也能正常运行。
5、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 |
V1 |
V2 |
V3 |
Ve0 |
0.2%RD(0～350V) |
0.5%RD(0～150V) |
线电压 |
5 |
99999 |
V/kV |
V12 |
V23 |
V31 |
Ve |
1.0%RG(0～600V) |
1.0%RG(0～260V) |
电流 |
5 |
99999 |
A/kA |
I1 |
I2 |
I3 |
Ie |
0.2%RD(0～5A) |
0.5%RD(0～1A) |
有功功率 |
5 |
99999 |
W/kW/MW/GW |
P1 |
P2 |
P3 |
P |
0.5%RD |
无功功率 |
5 |
99999 |
var/kvar/Mvar/Gvar |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q |
0.5%RD |
视在功率 |
5 |
99999 |
VA/kVA/MVA/GVA |
S1 |
S2 |
S3 |
S |
0.5%RD |
功率因数 |
5 |
1.0000 |
|
PF1 |
PF2 |
PF3 |
PF |
0.5%RG |
有功电能 |
8 |
99999999 |
Wh/kWh/MWh |
|
|
|
Wh |
1.0%RD |
无功电能 |
8 |
99999999 |
varh/kvarh/Mvarh |
|
|
|
Qh |
1.0%RD |
零序电流 |
5 |
99999 |
A/kA |
|
|
|
I0 |
5%RG |
频率 |
5 |
70.000 |
Hz |
Hz |
0.1%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 |
| I0：零序电流(仅三相四线系统) |
|
| 电能准确度范围 |
功率因数 |
COSФ 0.5～1.0(有功电能) |
SINФ 0.5～1.0(无功电能) |
电压 |
＞50V |
电流 |
＞0.5A |
|
RG 范围，满度误差(对每一段自动量程范围) |
2、输入
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 |
吸收功耗
| 电压： |
＜0.2VA(600V)/0.01VA(150V) |
| 电流： |
＜0.1VA(5A) |
过载能力
| 电压： |
750V连续/1000V 10秒/1200V 3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 |
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。
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： |
换页时间/画面选择 |
| 最大电能需量： |
取样时间：3～30分钟
滑窗时间：15/30分钟
最大电能需量复位 |
| 通讯： |
波特率：1200/2400/4800/9600
校验位：奇／偶／无校验位
地 址：0～255 |
| 时钟： |
年、月、日、时、分、秒、星期 |
| 电能累加复位： |
(口令) |
| 校准： |
(口令) |
时钟
时间格式： |
年／月／日／时／分／秒 |
时钟误差： |
0.5秒/24小时 |
通讯
串行口： |
RS485(标准)／RS232(可选) |
通讯规约： |
MODBUS |
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： |
AC2kV 1分钟 漏电流2mA |
电磁兼容
1.2/50-8/20us浪涌：电源：4kV(1.2×50μs) I/O线：2kV
快速瞬变脉冲串：电源：4kV,2.5kHz I/O线：2kV, 5kHz
静电放电：接触放电：6kV 气隙放电：8kV
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)
稳定性
温度范围：－10～＋50℃ |
温度影响：100ppm/℃ |
长期稳定性：＜0.2％/年 |
工作条件
温度：－10～＋50℃ |
湿度：20～95％ 无凝露 |
储藏条件
温度：－25～＋75℃ |
湿度：20～95％ 无凝露 |
工作电源
电源电压： |
AC 85～265V? 40～70Hz，DC 85～330V(标准)
AC 30～60V? 40～70Hz，DC 18～90V(可选) |
整机功耗：＜4W(节能方式：＜3W) |
重量
外形尺寸
外形尺寸：120mm(长)×120mm(宽)×130mm(深) |
安装开孔尺寸：92mm×92mm |
端子定义
六.工作原理
1、工作原理：YW2000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PIC16C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、最大(小)值及其产生时间的记录、各部分的管理、异常情况的判断处理、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：
电压
相电压 |
V1 V2 V3 |
Vn=[(∑Ui2)/n]1/2 |
线电压 |
V12 V23 V31 |
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 |
电流
相电流 |
I1 I2 I3 |
In=[(∑Ii2)/n]1/2 |
平均相电流 |
Ie |
Ie= (I1+I2+I3)/3 |
零序电流
零序电流 |
I0 |
I0=[(∑(I1i+I2i+I3i)2)/n]1/2 |
有功功率
单相有功 |
P1 P2 P3 |
Pn=∑(Ui×Ii) |
总有功功率 |
P |
P= P1+P2+P3 |
无功功率
单相无功 |
Q1 Q2 Q3 |
Qn=∑(Ui×Ii-π/4) |
总无功功率 |
Q |
Q=Q1+Q2+Q3 |
视在功率
单相视在 |
S1 S2 S3 |
Sn=(Pn2+Qn2)1/2 |
总有功功率 |
S |
S=(P2+Q2)1/2 |
功率因数
相功率因数 |
PF1 PF2 PF3 |
PFn = Pn/Sn |
PF的符号
=P×Q的符号 |
总功率因数 |
PF |
PF = P/S |
电能
有功电能 |
+Wh -Wh |
Wh=∑(P×t) |
t≤1mS |
无功电能 |
+Qh -Qh |
Qh=∑(Q×t) |
频率
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