Трёхфазный счётчик электроэнергии WB-MAP3H

Счётчик электроэнергии WB-MAP3H

Плата WB-MAP3H

Разъемные трансформаторы тока для счетчика

Эта страница описывает снятое с производства устройство WB-MAP3H, описание нового WB-MAP3E.

Назначение

Многоканальный счётчик электроэнергии (измеритель параметров электрической сети) предназначен для энергоменеджмента и мониторинга качества электропитания. В том числе технологического учёта электроэнергии в многоквартирных домах и офисных зданиях, для мониторинга потребителей в дата-центрах и умных офисах. Использование внешних разъёмных трансформаторов тока позволяет производить монтаж системы без отключения потребителей. Для активной энергии измеритель обеспечивает класс точности 0.5S. Для реактивной энергии — класс точности 1.

Технические характеристики

Измеряемые параметры

Счетчик WB-MAP обеспечивает измерение множества параметров электрической сети, таких как:

среднеквадратичные значения тока и напряжения (Urms)
мощность (активная, реактивная, полная, кажущаяся) и коэффициент мощности
энергия (активная, реактивная, кажущаяся, неактивная)
суммарные значения мощностей и энергий при подключении трехфазных нагрузок
КНИ, доля основной гармоники и тд. Ширина измеряемых пиков — от 300 мкс, определяется фильтрами на входах, значения пиков обновляются периодически, период настраивается (минута по умолчанию)
углы фазовых сдвигов, частота и тд.

Амплитудные значения токов и напряжений измеряются счётчиком несколько тысяч раз в секунду. Значения энергий и мощностей обновляются в регистрах Modbus мгновенно, а среднеквадратичные (rms) напряжения и токи, частота сети, фазовые углы усредняются за несколько периодов и обновляются в регистрах Modbus примерно три раза в секунду.

Полный список измеряемых параметров приводится на странице Счетчики WB-MAP: измеряемые параметры и погрешности, их названия в веб-интерфейсе Wiren Board

Измерители обеспечивают класс точности измерений 0.5S для активных мощности и энергии и класс точности 1 для реактивных мощности и энергии.
Относительные погрешности измерений для классов точности определяются в зависимости от значений измеряемой величины и типов нагрузки, подробнее см. Счетчики WB-MAP: классы точности и погрешности.

Метрологические и технические характеристики измерителей параметров электрических сетей WB-MAP приведены в Описании типа.

Характеристики

Параметр	Значение
Питание
Напряжение питания	5.5-28 В постоянного тока (интерфейсная часть) 90-510 В переменного тока (измерительная часть, кроме вольтметра WB-MAP3EV)
Допустимое напряжение на клеммах L1, L2, L3	1200 V в течение 10 мс
Потребляемая мощность максимальная	1.3 Вт
Потребляемая мощность средняя	0.9 Вт
Клеммники и сечение проводов
Рекомендуемое сечение провода с НШВИ	для входов управления: 0.35 – 1 мм² — одинарные, 0.35 – 0.5 мм² — сдвоенные провода, для силовых входов: до 2.5 мм² — одинарные, до 1.5 мм² — сдвоенные провода
Длина стандартной втулки НШВИ	8 мм
Момент затяжки винтов	для входов управления: 0.2 Н∙м, для силовых выходов: 0.5 Н∙м
Каналы измерения
Число каналов	3 однофазных либо 1 трехфазный
Анализируемые гармоники частоты напряжения и тока	1 — 42
Управление
Интерфейс управления	RS-485
Изоляция интерфейса	Гальванически развязанный от измерительных цепей
Протокол обмена данными	Modbus RTU, адрес задается программно, заводские настройки указаны на наклейке
Параметры интерфейса RS-485	Задаются программно, по умолчанию: скорость — 9600 бит/с; данные — 8 бит; бит чётности — нет (N); стоп-биты — 2
Готовность к работе после подачи питания	~2 c
Условия эксплуатации
Температура воздуха	От -40 до +80 °С
Относительная влажность	До 92%, без конденсации влаги
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69	O2.1*
Гарантийный срок	2 года
Срок службы	16 лет
Габариты
Ширина, DIN-юнитов	3
Габаритные размеры (Д x Ш x В)	53 x 90 x 58 мм
Масса (с коробкой)	135 г.

Общий принцип работы

Как проводятся измерения

Внутри устройства установлены измерительные микросхемы ATM90E36A с тремя каналами тока и напряжения.

Каждый канал микросхемы измеряет мгновенное напряжение и мгновенный ток, вычисляет их произведение, т.е. мгновенную мощность, и выводит в регистры сглаженное значение этого произведения как мощность, интеграл произведения — как энергию. Микросхема также вычисляет реактивную мощность как произведение мгновенного тока на мгновенное напряжение, сдвинутое по фазе на 90 градусов.

Каждый канал микросхемы работает независимо. В модели настроек каждый вычислитель жестко привязан к своему токовому входу.

Трехфазная активная и реактивная мощности вычисляются как сумма активных и реактивных мощностей по трем каналам соответственно. Так же вычисляется трехфазная прямая энергия (активная и реактивная) как сумма прямой активной и реактивной энергии по трем каналам соответственно.

Питание счетчика

Счётчик имеет два источника питания:

Питание от фазных напряжений (может отсутствовать в некоторых модификациях). Достаточно напряжения на любой из фаз.
Питание от интерфейсной части.

Измерительная часть счётчика питается от любого источника питания. Но для обмена данными по Modbus надо запитать интерфейсную часть (клеммы V+ и GND).

При отсутствии напряжения на всех фазах верно измеряются только значения токов (Irms) с токовых трансформаторов.

Работа при провалах и прерываниях напряжения

Накопленные значения энергии сохраняются при отключении питания счетчика.

Монтаж

При монтаже счетчика клемма PE обязательно должна быть соединена с защитным заземлением, а на клемму N подключена нейтраль

Подключение счетчика WB-MAP3E(H)к трехфазной сети

Инструкция по монтажу счетчиков MAP

Устройство монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм. На странице Монтаж многоканальных счётчиков электроэнергии WB-MAP в щите содержится краткая пошаговая инструкция по монтажу счетчиков MAP. Перед ее выполнением рекомендуем ознакомиться с описанием этапов монтажа ниже.

Подключение интерфейсной части

Клеммный блок «V+ GND A B» с шагом 3.5 мм служит для подключения питания и управления по шине RS-485. Для стабильной связи с устройством важно правильно организовать подключение к шине RS-485, читайте об этом в статье Физическое подключение шины RS-485.

Если устройства, подключенные к шине RS-485, питаются от разных источников питания, их клеммы GND должны быть соединены, подробнее.

Подключение высоковольтной части

Обязательно соедините клемму PE с защитным заземлением, а клемму N с нейтралью.

Подключите к клеммнику высоковольтной части счетчика три фазы, нейтраль и защитное заземление. Для удобства монтажа рекомендуем подключать фазы через автомат, номинал которого выбирается по сечению используемого провода.

Если защитное заземление (PE) не подключено, то при случайном появлении фазного напряжения на проводах одного из токовых трансформаторов, напряжение появится и на остальных проводах трансформаторов. Тогда как при подключенном защитном заземлении сработает УЗО, или сгорят резисторы на входах токовых трансформаторов.

Фазы L1 (A), L2 (B) и L3 (C) должны быть подключены в правильном порядке в соответствии с подписями к контактам.

При подключении трех фаз, фазовые углы (Voltage angle) будут следующими: фаза L1 — 0°, фаза L2 — ~120°, фаза L3 — ~-120°, или 0/-120/+120 соответственно, порядок фаз для работы счетчика не важен.

Фазовые углы

Подключение счетчика в однофазных сетях

Подключите фазный проводник ко входу L1. В однофазной сети будут верны показания для фазы L1. Измерение векторной суммы энергий и мощностей (SV) будет недоступно.

Входы счётчика высокоомные, поэтому на неиспользуемых входах Lx может возникнуть наводка, которую устройство примет за напряжение и измерит. Чтобы этого избежать, соедините неиспользуемые входы с нейтральным проводником N.

Подключение токовых трансформаторов

Удлинение проводов

При удлинении проводов токовых трансформаторов нужно учитывать сопротивление жил кабеля. Суммарное (в обе стороны) сопротивление жил при использовании трансформаторов типа KCT и CTSA не должно превышать 4 Ом, а при использовании сборки WB-CT309 - 14 Ом. При больших сопротивлениях точность измерений будет снижаться. Для уменьшения наводок рекомендуем не разделять провода от трансформаторов, не прокладывать вплотную к силовым кабелям, а удлинять экранированным кабелем.

Стандартная витая пара (медная) с сечением жил 0.20 мм² имеет погонное сопротивление 10 Ом/100 м, таким кабелем можно удлинить провода трансформаторов KCT и CTSA до 10 м, а провода сборки WB-CT309 — до 70 м. Если длина проводов требуется больше, то можно использовать кабель с жилами большего сечения, например, КГВЭВ 7х1.0.

Очистка магнитопровода

Перед защёлкиванием трансформатора на проводе очистите торцы магнитопровода.

Отпечатки пальцев, грязь или пыль на магнитопроводе создают воздушный зазор, который уменьшает точность измерений.

На магнитопроводе видны отпечатки пальцев и пыль. Точность измерений будет низкой
Поверхность магнитопровода чистая

Крепление токовых трансформаторов

Воздушный зазор между половинками магнитопровода может возникнуть и из-за плохого крепления трансформатора.

Проверьте, что трансформатор:

- защелкнут ровно, без перекосов.

- свободно вращается на проводе.

Если это не так, значит есть механическое напряжение, которое создаст воздушный зазор, и ошибка измерения может составить 10% и выше.

Токовый трансформатор должен свободно вращаться на проводе
Правильное крепление трансформатора на проводе (свободно вращается)
Неверное крепление трансформатора на проводе

Подключение к правильной фазе

Расположите токовые трансформаторы на фазных проводниках в соответствии с номерами:

1 — L1(A), 2 — L2(B), 3 — L3(C).

И стрелкой на корпусе по направлению к нагрузке.

Белые (красные) провода подключаются к токовым входам счетчика со знаком «плюс», а черные — ко входам со знаком «минус».

В счетчиках-измерителях, прошедших процедуру предварительной калибровки, к каждому токовому каналу подключается индивидуально подобранный токовый трансформатор. Трансформаторы имеют подписи с указанием номера канала. Если трансформатор установлен на проводе с включенным током, но выводы вторичной обмотки некуда подключить, просто замкните их между собой. Это позволит избежать гудения и нагрева сердечника.

Гудение трансформатора также может быть вызвано зазором в сердечнике. Если трансформатор гудит, проверьте что сердечник защелкнут плотно, а выводы вторичной обмотки не «висят в воздухе».

Проверка правильности подключения

Чтобы исключить ошибки в измерениях, проверьте правильность подключения счетчика:

Нагрузите фазы — мощности порядка 100 Вт на фазу будет достаточно.
В интерфейсе контроллера посмотрите на:
- значения углов между током и напряжением — должно быть от −40 до +40.
- активную мощность на фазе — должна быть положительная.

Если тип нагрузки близок к активному (осветительные и нагревательные приборы, другая бытовая техника), угол фазового сдвига между векторами напряжения и тока находится в пределах десятков градусов.

Углы более 100 градусов означают, что через трансформатор тока проходит проводник неверной фазы. При использовании устройств компенсации реактивной мощности или мощных электродвигателей, такая оценка может быть неверной.

Угол между векторами напряжения и тока небольшой: трансформатор тока фазы L1 подключен верно
Угол между векторами напряжения и тока значительный. Это означает, что на самом деле измеряется ток в проводнике другой фазы и трансформатор тока установлен неправильно

Активная мощность на фазе положительна — фаза нагружена достаточно
Угол между током и напряжением меньше 40 градусов — трансформаторы тока установлены верно
Угол между током и напряжением больше 40 градусов — трансформаторы тока для фаз L1 и L2 перепутаны

Подключение измерительных трансформаторов для больших токов

Стандартный трансформатор 800/5А. Трансформаторы WB-MAP необходимо подключать к его вторичной обмотке

Максимально измеряемый ток с вторичной обмотки трансформаторов для счетчиков WB-MAP — 60 мА rms. Поэтому, например, трансформатор 200А/100mA можно подключить, но измерять он будет ток до 60mA/100mA*200A = 120A.

Токовые трансформаторы со вторичным током 5А нельзя подключать напрямую к счетчикам WB-MAP, нужно использовать промежуточные трансформаторы, например KCT-6 или WB-CT309 (рекомендуем использовать трансформаторы 5А/25мА).

В этом случае токовые трансформаторы WB-MAP крепятся на провода от вторичной обмотки трансформатора на 5А. При этом вторичная обмотка должна быть закорочена или подключена к установленному прибору учета. Иначе токовый трансформатор выйдет из строя.

Измеренные значения необходимо пересчитать программно — с учетом коэффициентов трансформации. Например, при измерении тока во вторичной обмотке трансформатора 800/5А полученное значение тока в WB-MAP необходимо домножить на 160: , чтобы получить истинное значение. Домножать надо токи, мощности и энергии. Можно перемножить коэффициенты трансформации и записать получившееся значение в регистр, если оно меньше размерности регистра, 65536. В таком случае - счетчик будет отдавать действительные значения.

Настройка ПО

Пример наклейки с параметрами. Коэффициент трансформации - 2000. фазовый сдвиг - 1062

Способы настройки

Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board. Перейдите на страницу настройки serial-устройств, выберите порт, найдите или добавьте устройство и измените параметры. Если нужный параметр отсутствует в шаблоне, его можно задать через пользовательские параметры.
Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus_client.
Eсли нет контроллера Wiren Board, используйте компьютер с преобразователем интерфейсов USB-RS485.

Мы постоянно совершенствуем наши устройства, поэтому, если вы не нашли описанных в документации настроек — обновите прошивку устройства и программное обеспечение контроллера.

Настройка токовых трансформаторов

Настройка токовых трансформаторов и маппинга фаз в параметрах счётчика WB-MAP3E в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Настроить трансформаторы можно только в прошивках версии 2.1 и выше. Версия прошивки написана на наклейке, на корпусе устройства. До прошивки 2.1 счётчик WB-MAP откалиброван вместе с комплектными трансформаторами тока, которые нельзя менять на другие или местами между каналами. Если при покупке счётчика и трансформаторов вы не заказывали услугу «Настройка счётчика», то вам нужно самостоятельно внести параметры трансформаторов в его память, иначе показания счётчика будут неверными.

Каждый трансформатор тока имеет две характеристики, которые требуется внести в конфигурацию счётчика:

Turns Lx — коэффициент трансформации.
Phi Lx — фазовый сдвиг.

Фактические значения этих параметров у трансформаторов немного отличаются от экземпляра к экземпляру. Трансформаторы, поставляемые Wiren Board, откалиброваны на специальном стенде, и на них есть наклейка со значениями параметров.

Параметры трансформаторов (по два на каждый трансформатор) нужно записать в память счётчика перед началом работы.

Если перечисленных выше параметров нет в веб-интерфейсе контроллера — вы используете одну из предыдущих версий ПО. Воспользуйтесь альтернативным вариантом — настройкой трансформаторов из консоли.

Индикация

Счетчик имеет 1 светодиодный индикатор Status, который мигает при обмене данными по Modbus, и светится непрерывно при подаче напряжения.

Представление в веб-интерфейсе

Элементы индикации модуля WB-MAP3H в веб-интерфейсе

Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте новое serial-устройство и выберите один из шаблонов:

WB-MAP3H fw2 — стандартный шаблон со всеми параметрами, кроме гармоник тока и напряжения.
WB-MAP3H fw2 (basic) — упрощенный шаблон, содержащий только базовые параметры (нет значений AN, Ifund, N, NN, RN, NP, Pfund, Pharm, S, THD I, THD U, Total AN, Total N, Total Pfund, Total Pharm, Total RN, Total RP, Total S, Total SV, Ufund -- названия см. на странице со списком измеряемых параметров, ссылка выше).
WB-MAP3H fw2 (+ harmonics) — расширенный шаблон с измерением коэффициентов гармоник тока и напряжения (до 15 гармоники по току и до 7 гармоники по напряжению).

Работа по Modbus

Настройка Modbus-модулей и обновление прошивок

Устройства Wiren Board управляются по протоколу Modbus RTU. На физическом уровне подключаются через интерфейс RS-485.

Поддерживаются все основные команды чтения и записи одного или нескольких регистров. Смотрите список доступных команд в описании протокола Modbus.

Настроить параметры модуля можно в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, или через сторонние программы.

Параметры порта по умолчанию

Значение по умолчанию	Название параметра в веб-интерфейсе	Параметр
9600	Baud rate	Скорость, бит/с
8	Data bits	Количество битов данных
None	Parity	Бит чётности
2	Stop bits	Количество стоповых битов

В актуальной версии прошивки устанавливать параметр Stop bits необязательно — устройство будет работать без ошибок и в случае, когда количество стоповых битов не совпадает с настройками Modbus-мастер.

Для ускорения отклика устройств рекомендуем поднять скорость обмена до 115 200 бит/с, см. Настройка параметров обмена данными

Modbus-адрес

Modbus-адрес, установленный на производстве. Слева наклейка на верхней крышке устройства, справа — на боковой стенке

Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на наклейках, расположенных на верхней крышке и сбоку. На заводе устройствам Wiren Board в одной партии присваиваются разные адреса, поэтому в вашем заказе, скорее всего, адреса не будут повторяться.

О том, как узнать, изменить или сбросить Modbus-адрес устройства, читайте в статье Modbus-адрес устройства Wiren Board.

Карта регистров

Счетчик поддерживает большое количество Modbus-регистров, которые хранят значения измеряемых и вычисляемых величин, а также регистры управления счетчиком.

Таблица Modbus-регистров измеряемых и вычисляемых величин.

Таблица управляющих Modbus-регистров для счётчиков электроэнергии WB-MAP3H.

Обновление прошивки и сброс настроек

Обновление прошивок устройств (24:08)

В устройствах Wiren Board, выпущенных с 2019 года, можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность устранять найденные в прошивке ошибки на месте монтажа, а иногда и добавлять новые функции, если это возможно технически.

Инструкции:

Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений в прошивке.

Известные неисправности

Список известных неисправностей

Ревизии устройства

Номер партии (Batch №) указан на наклейке на боковой поверхности корпуса или на печатной плате.

Ревизия	Партии	Дата выпуска	Отличия от предыдущей ревизии
1.2	v1.2A - v1.2C, v1.2C/w	07.2019 - 08.2020	в прошивке добавилась возможность самостоятельного задания параметров трансформаторов (fw 2.1)
1.2	309	04.2019 - 06.2019	с разъемными клеммниками DEGSON
1.1	247, MAP3H/add, 259	05.2018 - 03.2019	первая ревизия: с разъемными клеммниками KEFA

Изображения и чертежи устройства

Габаритные размеры

Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip

Corel Draw PDF: Файл:WB-MAP3H.cdr.pdf

Autocad 2013 DXF: Файл:WB-MAP3H.dxf.zip

Autocad PDF: Файл:WB-MAP3H.pdf

Навигация