Назначение
Измерители мощности серии PM5000 (далее - измерители) предназначены для измерения и учета активной, реактивной и полной энергии прямого и обратного направления в 3х- и 4х-проводных цепях переменного тока, в одно- и многотарифных режимах. Подключение измерителей к электросети происходит с использованием измерительных трансформаторов. Измерители дополнительно могут измерять и отображать параметры трехфазной энергетической сети, такие как активная, реактивная и полная мощность, токи, напряжения, частота, коэффициент мощности, и использоваться для индикации основных показателей качества электрической энергии (ПКЭ).
Описание
Измерители состоят из входных первичных преобразователей тока (трансформаторы тока) и напряжения, аналого-цифровых преобразователей, микропроцессора, коммуникационных портов и проводного встроенного модема (более подробно указано в таблице 1) и дисплея на жидких кристаллах (далее - ЖК). Сохранение данных и программ обеспечивается энергонезависимой памятью. Связь с внешними устройствами осуществляется с помощью цифрового интерфейса. Питание измерителя обеспечивается от внешнего источника питания. Клавиатура на лицевой панели позволяет изменять режимы работы и отображения на дисплее измеряемых и вспомогательных величин, после введения соответствующего пароля производить настройки измерителя. Дополнительные параметры могут индицироваться непосредственно на ЖК дисплее измерителя или на дисплее компьютера с помощью программных пакетов «ION Setup», поставляемых по отдельному заказу.
В качестве коммуникационных портов измерителя, а также входов/выходов используются: переключаемый порт RS-485, порты Ethernet, аналоговые входы, аналоговые выходы, цифровой вход, цифровые релейные выходы.
Протоколы передачи данных, которые поддерживает измеритель: Modbus RTU, Modbus ASCII, JBUS, HTTP and FTP.
Цифровые и аналоговые входы/выходы позволяют решать следующие задачи:
- мониторинга состояния устройств по сигналу от «сухих контактов»;
- подсчет количества импульсов от устройств с импульсным выходом;
- в реальном времени выводить данные на удаленный компьютер или дисплей и выполнять операции контроля или управления оборудованием.
Измерители предназначены для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) и передачи измеренных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии, а также в системах управления нагрузкой энергетических сетей.
Для хранения и отображения измеренных величин в измерителях имеется энергонезависимая память и жидкокристаллический индикатор для отображения измеряемых величин. Учет энергии обеспечивается по тарифам и временным зонам, которые задаются программно. Измерители имеют в своем составе энергонезависимую память данных EEPROM, которая позволяет сохранить всю информацию при отключении источника питания. Встроенные часы измерителей могут синхронизироваться от внешних источников по протоколу Modbus. Переключение тарифов в измерителе происходит при подаче управляющих команд или сигналов от внешнего тарификатора.
Конструктивно измерители изготавливаются в двух модификациях:
- Измерители со встроенным дисплеем;
- Измерители без дисплея (TRAN-модели, только PM5563), отображение информации происходит на компьютере, например, при помощи программного обеспечения «ION setup».
Заводские настройки, отвечающие за точность измерений, являются неизменными на протяжения всего срока эксплуатации измерителя.
В зависимости от модификации измерители обеспечивают настройку и параметрирование графиков временных зависимостей электрической энергии, потребляемой мощности, напряжения, тока, параметров качества энергии и других измеренных параметров.
Функциональные возможности измерителей в зависимости от модификации приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Функциональные возможности измерителей
| Функциональные возможности измерителей | Модификации измерителей |
| PM5100 | PM5300 | PM5500 |
| PM5100 | PM5110/ PM5111 | PM5310 | PM5320 | PM5330/ PM5331 | PM5340/ PM5341 | PM5560/ PM5561 | PM5563 |
| Напряжения и токи линейные и фазные* | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Мощность: активная, реактивная, полная. * | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Коэффициент мощности.* | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Частота. * | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Энергия: активная, реактивная, полная в обоих направлениях. * | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Коэффициенты гармоник (до гармоники №) | 15 | 15 | 31 | 31 | 31 | 31 | 63 | 63 |
| Ток нейтрали** | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Сервисные функции |
| Параметры архивирования данных | - | - | 2 фиксированных параметра кВтч и кВАч с настраиваемым интервалом и длительностью | До 14 параметров на выбор с настраиваемым интервалом и длительностью |
| Объем памяти под архив | - | - | 256 КБ | 1,1 MБ |
| Сохранение в энергонезависим ой памяти минимальных/ма ксимальных значений | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Журналы событий, технического обслуживания и сигналов тревоги | - | - | + | + | + | + | + | + |
| Настраиваемые пользователем журналы | - | - | - | - | - | - | + | + |
| Передача данных |
| Цифровые входы | - | - | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 |
| Цифровые выходы | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Цифровые релейные выходы | - | - | - | - | 2 | 2 | - | - |
| Порт RS-485 (Modbus RTU, Modbus ASCII, JBUS) | - | 1 | 1 | - | 1 | - | 1 | 1 |
| Ethernet | - | - | - | 1 | - | 1 | 2*** | 2*** |
| Web-интерфейс | | | | | | | + | + |
| Уставки, аварийная сигнализация и управление |
| Аварийные уставки | 33 | 33 | 35 | 35 | 35 | 35 | 52 | 52 |
| Время отклика уставки, с | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Одно- и многоусловные уставки | - | - | + | + | + | + | + | + |
| Логические модули для уставок | - | - | - | - | - | - | + | + |
| Примечание: * - измерения происходит с нормированной точностью. ** - PM5500 измеряют ток нейтрали с нормированной точностью, PM5100 и PM5300 расчитывают ток нейтрали. *** - 2 порта Ethernet для сетевой топологии типа гирлянда, один IP-адрес. |
Программное обеспечение
Фотографии модификаций измерителя и места опломбирования представлены на рисунке 1.
Программное обеспечение измерителей разработано специалистами фирмы «Schneider Electric Industries SAS» и является собственностью компании.
Встраиваемое ПО (заводская прошивка) записывается в устройство на стадии его производства. Защита от копирования ПО осуществляется на аппаратном уровне: вычитывание памяти программ и памяти данных невозможно. Конечный пользователь не имеет доступа к изменению системных параметров (калибровочные коэффициенты, алгоритмы работы устройства и т.д.). Для защиты от несанкционированного изменения настроечных параметров устройства в ПО используется система авторизации пользователя (логин и пароль). Несанкционированное изменение настроечных параметров устройства невозможно без вскрытия измерителя.
Характеристики программного обеспечения измерителей приведены в таблице 2.
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| Встроенное | PM5110 | не ниже 1.5.0 | — | — |
| PM5111 | не ниже 1.6.0 | — | — |
| PM5310 | не ниже 1.5.0 | — | — |
| PM5320 | не ниже 1.5.0 | — | — |
| PM5330 | не ниже 1.5.0 | — | — |
| PM5331 | не ниже 1.6.0 | — | — |
| PM5340 | не ниже 1.5.0 | — | — |
| PM5341 | не ниже 1.6.0 | — | — |
| PM5560 | не ниже 2.0.1 | — | — |
| PM5561 | не ниже 2.0.1 | — | — |
| PM5563 | не ниже 2.0.1 | — | — |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «Средний уровень» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Метрологические и технические характеристики измерителей приведены в таблице 3.
Таблица 3
| Наименование характеристики | Значение |
| PM5100 | PM5300 | PM5500 |
| Класс точности измерения активной/ реактивной энергии по ГОСТ 31819.22-2012, ГОСТ 31819.23-2012 и таблице 4 | 0.5S/1 | 0.5S/1 | 0.2S/0.5 |
| Номинальная частота, Гц | 50 |
| Номинальный ток, А | 5 |
| Стартовый ток, мА | 5 |
| Максимальный ток, A | 8,5 | 10 |
| Максимальный ток перегрузки, А | Непрерывно 20 А, 10 с/ч 50 A, 1 с/ч 500 A |
| Рабочий диапазон температур, °С | От -25 °С до +70 °С |
| Относительная влажность (не конденсирующаяся), % | Отн. влажность от 5 до 95 % при темп. 50 °С (без конденсации) |
| Диапазон рабочих напряжений, В | От 20 до 400 В (фазн.) От 35 до 690 В (линейн.) | От 20 до 400 В (фазн.) От 20 до 690 В (линейн.) |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения напряжения, % | ±0,5 | ±0,1 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения мощности усредненной на 1 секунде, % | не превышают пределов допускаемой погрешности при измерениях электрической энергии для соответствующих классов точности. |
| Диапазон измерения тока, А | От 0,05 до 8,5 | От 0,05 до 10 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения тока, % | ±0,5 | ±0,15 |
| Измерение тока нейтрали * | да |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения тока нейтрали, % | ±0,45 | ±0,15 |
| Диапазон измерения частоты, Гц | 45-65 | 45-70 |
| Пределы основной относительной погрешности измерения частоты, % | ±0,1 | ±0,05 |
| Диапазон измерения коэффициента мощности | От -1 до -0,01 и от 0,01 до 1 |
| Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения коэффициента мощности | ±0,1 |
| Сопротивление измерительных входов напряжения (фазное), МОм | 5 | 5 | 5 |
| Потребляемая мощность по каждой цепи тока, В А, не более (при токе = 5A) | 0,026 | 0,026 | 0,026 |
| Потребляемая мощность по каждой цепи напряжения В А, не более (при напряжении = 400В) | 0,032 | 0,032 | 0,032 |
| Потребляемая мощность вспомогательного источника питания, Вт (В • А) не более | 5 (11) при 415 В перем. тока 4 при 125 В пост. тока | 5 (16) от 480В перем. тока 5 при 125 В пост. тока |
| Количество тарифов измерителя | - | 4 | 8 |
| Значение импульса энергии, имп./кВтч (имп./кварч) | От 1 до 9999999 |
| Максимальная частота следования импульсов для цифрового выхода, Гц | 25 |
| Максимальная частота следования импульсов для светодиодного индикатора, кГц | 2,5 |
| Сохранение данных в памяти, лет | 20 | 20 | 20 |
| Срок службы литий ионной батареи составляет, не менее, лет | 10 | 10 | 10 |
| Габариты (высота; ширина; толщина), мм, не более | 96; 96; 72 мм (глубина измерителя от монтажного фланца корпуса) [13 мм] | 96; 96; 77 мм (глубина измерителя от монтажного фланца корпуса) [13 мм] |
| Масса, кг, не более | 380 г | 430 г | 450 г |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 300000 | 300000 | 300000 |
| Срок службы, лет, не менее | 30 | 30 | 30 |
Примечание:
* - PM5500 измеряют ток нейтрали с нормированной точностью, PM5100 и PM5300 расчитывают ток нейтрали.
Пределы допускаемых значений основной относительной погрешности измерения реактивной энергии и мощности 8q, измерителями классов точности 0,5 в процентах при трехфазном симметричном напряжении и трехфазном симметричном токе не должны превышать значений, указанных в таблице 4.
Таблица 4
| Значение тока | Коэффициент мощности sin j (инд.), (емк.) | Пределы допускаемой основной погрешности 8q, %, для измерителя класса точности 0,5 |
| 0,02 1ном < I < 0,05 1ном | 1,0 | ± 1,0 |
| 0,05 !^ном < 1 < !макс | ± 0,5 |
| 0,05 1ном < I < 0,10 1ном | 0,5 | ± 1,0 |
| 0,10 !-ном < 1 < !-макс | ± 0,6 |
Пределы допускаемых значений дополнительных относительных погрешностей, вызываемых изменением влияющих величин, при измерении реактивной энергии и мощности 8q, измерителями классов точности 0,5 не превышают значений, указанных в таблице 5.
| Влияющая величина | Значение тока | Коэффици ент мощности | Класс точности измерителя |
| 0,5 |
| Изменение температуры окружающего воздуха относительно нормальной | 0,051«ом — I— 1макс | 1,0 | Средний температурный коэффициент, % / К |
| ±0,03 |
| 0,10^-ном — I— !-макс | 0,5 (инд.) | ±0,05 |
| Отклонение напряжения от номинального значения в пределах ±10 % | 0,05^-ном — I— !-макс | 1,0 | Пределы дополнительной погрешности, % |
| ±0,2 |
| 0,101«ом — I— 1макс | 0,5 (инд.) | ±0,4 |
| Отклонение частоты от 49 до 51 Гц | 0,05^-ном — I— !-макс | 1,0 | ±0,2 |
| 0,10^-ном — I— !-макс | 0,5 (инд.) | ±0,2 |
| Постоянная магнитная индукция внешнего происхождения | !-ном | 1,0 | ±2,0 |
| Магнитная индукция внешнего происхождения, величиной 0,5 мТл | ±1,0 |
| Воздействие радиочастотного электромагнитного поля | ±2,0 |
| Воздействие кондуктивных помех, наводимых радиочастотным полем | ±2,0 |
| Воздействие наносекундных импульсных помех | ±2,0 |
Дополнительные погрешности при измерениях тока, напряжения, коэффициента мощности, вызываемые изменением влияющих величин, не превосходят пределов, установленных в ГОСТ 31819.22-2012 для счетчиков классов точности 0,2S (для модификации PM5500) и 0,5S для измерителей остальных модификаций.
Знак утверждения типа
наносится на щиток измерителя и на титульный лист паспорта типографским способом. Комплектность средства измерений
В комплект поставки измерителей мощности серии PM5000 входят:
- измеритель 1 шт.
- руководство по монтажу 1 шт.
- руководство пользователя 1 шт.
(допускается поставка 1 экз. на партию измерителей до10 штук)
- программное обеспечение «ION Setup»
- методика поверки (МП.PM5000-15) 1 шт.
(поставляется для организаций, проводящих поверку по отдельному заказу)
- упаковочная коробка 1 шт.
Поверка
осуществляется согласно документу МП.PM5000-15 «Измерители мощности серии PM5000. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМС» в сентябре 2015 года.
Перечень основного оборудования, необходимого для поверки:
1. Трехфазная поверочная установка УППУ-МЭ 3.1 или аналогичная;
2. Универсальная пробойная установка УПУ-10:
- испытательное напряжение до 10 кВ,
- погрешность установки напряжения ±5%;
3. Секундомер СДСпр-1, абсолютная погрешность за 30 мин. ± 0,1 с;
Сведения о методах измерений
Методика измерения на измерители мощности серии PM5000 приведена в руководстве пользователя.
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к измерителям мощности серии РМ5000
ГОСТ 31818.11-2012 (МЭК 62052-11:2003) «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Измерители мощности»;
ГОСТ 31819.22-2012 (МЭК 62053-22:2003) “Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5 S”;
ГОСТ 31819.23-2012 (МЭК 62053-23:2003) «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Счетчики статические реактивной энергии»;
Документация фирмы-изготовителя.
62245-15: Описание типа СИНет файла