TMTG 3F Felhasználói leírás

Átírás

1 TMTG 3F Felhasználói leírás

2 Tartalomjegyzék 1 ÁLTALÁNOS LEÍRÁS Biztonsági figyelmeztetések A készülék rendeltetése MŰKÖDÉSI LEÍRÁS Hardver felépítés Mérőváltók DSP egység Áramgenerátorok RS485 illesztő Digitális ki- és bemenetek A készülék bekötése Felhasználói felület Állapotjelző LED-ek LCD, nyomógombok Logikai felépítés Paramétertábla Analóg bemenetek, kalibráció Digitális bemenetek, impulzusszűrők és digitális mintavételezők Logikai impulzusok, szoftver impulzus Mérés Óra Szinkronjel generátor Impulzus számlálók Archív tár, mérési rekordok, feszültség események Jelalak regisztrálás Impulzus formálók Határérték kapcsolók Maximumőrök Digitális kimenetek Analóg kimeneti karakterisztika képzők Analóg kimenetek RS485 vonal, ModBus vezérlő Műszaki adatok KOMMUNIKÁCIÓS VONAL Soros vonal Protokoll Implementált parancsok Táviratok szerkezete CRC számítása (Turbo Pascal példa kód) MODBUS, HOLDING REGISZTEREK KIOSZTÁSA Elektronikus adattábla Mért eredmények

3 4.2.1 Áram, feszültség és teljesítmény szorzó faktor Alap mérési mennyiségek Időszakos energiaértékek Összesített energiaértékek Impulzusszámlálók értékei Milliszekundum számláló Mérés állapot jelzők Analóg bemenet állapot jelzők Felharmonikus adatok Digitális bemeneti mintavételező értékek Hiba regiszter Kimenet vezérlő regiszterek Határérték kapcsolók vezérlése Impulzusformálók vezérlése Analóg kimenetek vezérlése Szoftver impulzus generátor vezérlése Készülék újraindítása Készülékóra Készülék működési paraméterek Paramétertábla parancsregiszterek Paramétertábla adatregiszterek Archív tár Energia- és impulzusszámlálók értékei nullázás előtt Archív tár információ Archív tár, rekord buffer parancs- és állapotregiszterek Archív tár, rekord buffer Jelalak buffer Parancs-, mód-, és állapotregiszterek Adatregiszterek Archív tár rekordjainak szerkezete Feszültség esemény rekord Mérés rekord Paramétertábla rekord szerkezete Kommunikációs beállítások Prellszűrők paraméterei Impulzusszűrők paraméterei Impulzusszámlálók paraméterei Szinkronjel generátor paraméterei Bemeneti mintavételező paraméterei Mérő modul paraméterek Határérték kapcsolók paraméterei Impulzusformálók beállításai Digitális kimenetek beállításai Analóg karakterisztika képzők beállításai Analóg kimenetek beállítása Belső óra működés beállításai Maximumőrök beállításai Regisztátum opciók Jelalak buffer beállítások

4 Bemeneti kalibrációs adatok Analóg kimeneti kalibrációs adatok A normált értékek átszámítása fizikai mennyiségekre A szorzó faktorok értékei: Fázis-, vonali- és szimmetrikus feszültségek Fázis-, nullvezető és szimmetrikus áramok Harmonikusok RMS értékei Harmonikus torzítások Csúcstényező Teljesítmények, teljesítménytényező Energia értékek Impulzus-energia egyenérték Általánosan használt konstansok CLogicTime CImpulseSrc CMeasSrc CDigiSrc MELLÉKLETEK Mintavétel Harmonikus komponensek RMS értékének számítása Analóg karakterisztika paramétereinek számítása, példa DOKUMENTUM VÁLTOZÁSOK

5 1 Általános leírás 1.1 Biztonsági figyelmeztetések FIGYELEM, ÉLETVESZÉLY! Hálózatra kapcsolt készülék fedelét eltávolítani TILOS és ÉLETVESZÉLYES! A készülékben a nyomtatott áramköri kártyák (processzoros kártya is!) galvanikusan össze vannak kapcsolva hálózati feszültséggel. Emiatt a készülék fedelét szigorúan csak feszültségmentes állapotban szabad eltávolítani! A készülék telepítésekor a mérendő hálózatot szigorúan feszültségmentesíteni kell, a telepítést csak szakképzett végezheti! A készülék csak illetéktelen személyek által nem hozzáférhető helyre telepíthető! A telepített készülék kezelését csak feszültség alatti munkavégzésre kioktatott személy végezheti! 5.

6 1.2 A készülék rendeltetése A TMTG 3F távadó 0,4kV-os feszültségű háromfázisú hálózatokon a következő mennyiségek mérésére, regisztrálására, a mért jelek analóg (áramgenerátor), és digitális (RS485, ModBus) távadására alkalmas: Feszültségjellemzők: Fázisfeszültségek valódi effektív értéke (U LN ) Vonali feszültségek valódi effektív értéke (U LL ) Fázisfeszültségek szimmetrikus komponensei (U SYM ) Fázisfeszültségek harmonikus torzítása (THD U ) Fázisfeszültségek 1 31 harmonikus összetevői (U H1 U H31 ) Feszültség események 8 periódus hosszú jelalak Áramjellemzők Fázisáramok valódi effektív értéke (I L ) Nullvezető áram valódi effektív értéke (számolt; I N ) Fázisáramok szimmetrikus komponensei (I SYM ) Fázisáramok harmonikus torzítása (THD I ) Fázisáramok 1 31 harmonikus összetevői (I H1 I H31 ) Fázisáramok csúcstényezője (CF I ) 8 periódus hosszú jelalak Teljesítményjellemzők: Fázisonkénti és összes hatásos teljesítmény (P L, ΣP) Fázisonkénti és összes meddő teljesítmény (Q L, ΣQ) Fázisonkénti és összes látszólagos teljesítmény (S L, ΣS) Fázisonkénti és összesített teljesítmény tényező(pf L, PF Σ ) Fogyasztott és visszatáplált hatásos, induktív és kapacitív meddő energia (E P+, E P, E Q+, E Q ) A bemenő áram- és feszültségjelekből a készülék nagy teljesítményű DSP processzora végzi a felsorolt mennyiségek számítását, így biztosított jelentős harmonikus torzítás mellett is a pontos mérés. Megadható indítófeltételek (trigger) teljesülése esetén a készülék egy 8 periódus hosszúságú felvételt készít mind a hat bemenő csatorna jeléről. A regisztrált jelalakot a kikapcsolásig, vagy a trigger újraélesítéséig tárolja a készülék a RAM memóriában. Mind a négy energiafajtához két-két számláló tartozik. Az összesített energia számlálók névleges teljesítmény mérése esetén kb. 5,7 év után csordulnak túl. A szinkronjellel (lásd lejjebb) nullázható időszakos energiaszámlálók 1 óra után csordulnak túl névleges teljesítmény mérése esetén. A készülék rendelkezik három, prellszűrővel ellátott digitális bemenettel. A bemenetek állapotait digitális mintavételezők figyelik beállítható periódusidővel. Az utolsó 16 minta az RS485 vonalon keresztül kiolvasható. A TMTG 3F rendelkezik három, a digitális bemenetekhez rendelhető impulzusszámlálóval. Így a készülékkel impulzuskimenettel rendelkező mérők jelei fogadhatóak. A digitális bemenetek felhasználhatóak a belső óra szinkronizálásához. Megfelelő beállítás esetén a kiválasztott bemenetre adott impulzus e legközelebbi egész percre állítja az órát. 6.

7 A három digitális (open collector) kimenet beállítástól függően működhet hiszterézises határérték kapcsolóként. Ebben az esetben tetszőlegesen kiválasztott mérési mennyiség, vagy impulzusszámláló megadott értéke felett vagy alatt kapcsol be a kimenet. A digitális kimenetek működhetnek impulzuskimenetként. Ebben az esetben a mért energiának megfelelő mennyiségű impulzust ad a készülék, vagy a belső szinkronjel használható fel impulzusforrásként. Így más készülékek szinkronizálhatóak a TMTG-hez. Három, a digitális kimenetekre kapcsolható maximumőr is működik a készülékben. A maximumőrök a mért időszakos energiaszámlálók vagy az impulzusszámlálók aktuális értékeiből egy becslést készítenek a megadott időszak végére. Amennyiben ez a becsült érték meghaladja a megadott határértéket, a készülék a kiválasztott digitális kimeneten egy jelzést ad. A három maximumőr kaszkádba kapcsolható, így egy háromfokozatú maximumőrként működik. A szinkronjel hatására a kiválasztott pillanatértékek átlagát, minimumát és maximumát, az időszakos energia értékeket és az impulzusszámlálók nullázás előtti értékeit tartalmazó rekordot ment az archív tárba, mely a készülék 2Mbyte nagyságú FLASH memóriájában tárolódik. A tárba menthető rekordok száma attól függ, hogy a mely értékek kerülnek regisztrálásra. Az összes opció kiválasztása esetén kb rekord fér a tárba, ami 15 percenkénti regisztrálás esetén kb. 70 napnyi adatot jelent. De pl. ha a minimum és maximum értékek nem kerülnek regisztrálásra, rekord fér a tárba, ami percenkénti regisztrálással is 11 napnyi adatot jelent. Mikor a tár megtelik, mindig a legrégebbi rekord íródik felül. Ha a fázisfeszültségek valamelyike kilép a 0,9 U N 1,1 U N sávból (U N a névleges feszültség), azaz feszültség esemény történik, a készülék az archív tár események számára fenntartott részébe egy feszültség esemény rekordot ment, mely tartalmazza az esemény idejét, hosszát, és feszültségét. Összesen 3072db eseményrekordot tud tárolni a készülék. Ha az eseménytár megtelik, az új események mindig a legrégebbi rekordokat írják felül. A regisztrációt, az időszakos energiamérők és az impulzusszámlálók nullázását időzítő szinkronjel forrása lehet valamelyik digitális bemenet, vagy a készülék óra (1 60 perc között perces felbontással megadható periódusidővel), vagy kiváltható az RS485 vonalon egy ModBus regiszter írásával. 7.

8 2 Működési leírás 2.1 Hardver felépítés Ebben az alfejezetben a hardver főbb elemeinek leírása olvasható. A készülék hardver elvi felépítése az 2.1. ábrán látható Mérőváltók A mérőváltók feladata a mérendő jel átalakítása a DSP egységben található A/D átalakító részére. Minden készülék egy feszültség- és egy áramváltót tartalmaz. A mérőváltók típusa határozza meg, hogy az áram- és feszültségjeleket a készülék milyen méréshatárral méri. A következő típusok létezek: 2.1. táblázat: Mérőváltó típusok Feszültségmérés [V] Árammérés [A] 57,732 1/ , ,94 2V Feszültség kimenetű áramszenzorokhoz A fenti táblázatban az 1A/5A megjelölés egy olyan típusra utal, mellyel 1A és 5A névleges bemenő áram is mérhető. Ez az áramváltó egy megcsapolt primer tekerccsel rendelkezik. Az ilyen áramváltóval gyártott készülékeknek az áram bemenetein három villamos kapocs van: egy közös és egy-egy az 1A és 5A mérésére (2.2 alfejezet). A helyes méréshez azonban a készülék paramétertáblájába be kell állítani, hogy aktuálisan melyik méréshatárban működik a készülék (2.4 alfejezet). Mérőváltók U R RS485 U S U T I KI DSP I R I S I T 2.1. ábra: Készülék hardver elvi felépítése A mérőváltó a jelátalakítás mellett 4kV átütési szilárdságú galvanikus leválasztást biztosít a mérendő hálózat és a készülék többi részegysége között. 8.

9 2.1.2 DSP egység A DSP egység fő elemei a DSP (Digital Signal Processor) vezérlő, FLASH memória és egy valós idejű óra IC. A készülék működtetését a DSP vezérlőn futó készülékszoftver végzi. A készülékszoftver logikai egységeinek leírása a 2.4 alfejezetben található Áramgenerátorok A készülék három áramgenerátorral rendelkezik. Az áramgenerátorok 24 24mA tartományban képesek áramot áthajtani maximum R T =500Ω terhelésen. Az áramgenerátorok a készülék által mért mennyiségek bármelyikéhez hozzárendelhetőek. Az áramgenerátorok karakterisztikája lineáris, tetszőleges meredekség (>0), ofszet, alsó- és felső telítési szint beállítható. Így 0-20, 4-24 stb. kimeneti karakterisztikát is be lehet állítani. (Részletek a 2.4 alfejezetben olvashatóak.) RS485 illesztő A készülék szabványos RS485 vonalon ModBus protokoll szerint slave módú kommunikációra képes. Az RS485 vonalon készülék adattábla, mérési eredmények, az áramgenerátorok, digitális ki- és bemenetek paraméterei olvashatóak ki és állíthatóak be. A kommunikáció részletei 3. és 4. fejezetben találhatóak Digitális ki- és bemenetek A TMTG-3F készülékeknek három digitális kimenet és három digitális bemenete van. Kimenet esetén egy opto-csatoló NPN tranzisztorának emitter és collector kimenetei, bemenet esetén egy opto-csatoló diódájának anódja és katódja (megfelelő áramkorlátozó ellenállással sorba kapcsolva) csatlakozik a készülék sorkapcsaihoz. FIGYELEM! Ezek az opto-csatolók a készülék többi részétől csak olyan mértékű leválasztást biztosítanak (U<500V), hogy a több elemet tartalmazó rendszerekben a galvanikus csatolásból eredő zavarok elkerülhetőek legyenek. Életvédelmi szigetelésnek nem felelnek meg! 9.

10 2.2 A készülék bekötése Az 1A/5A és 2V árammérő bemenetű készülék sorkapocs kiosztása a 2.2. ábrán látható. A 25A és 50A bemenetű készülékek sorkapocs kiosztása 2.3 és a 2.4 ábrán látható. FIGYELEM! A 2V érzékenységű árammérő bemenetek a feszültségbemenetektől nincsenek galvanikusan elválasztva! Emiatt csak a megfelelő szigeteléssel ellátott áramszenzor alkalmazható biztonsági figyelmeztetéssel ellátva! 2V tip. 1A/5A tip. FENT L1 fázis Áram bemenet L2 fázis Áram bemenet GND BE 12V KI GND BE 12V KI BE 1A 5A BE 1A 5A A RS B 22 GND 23 I 24 GND 25 I 26 GND 27 I GND TX RS232 RX 2. Analóg kimenet 1. Analóg kimenet 0. Analóg kimenet L3 fázis Áram bemenet GND BE 12V KI BE 1A 5A GND KI GND KI 2. Digitális kimenet 1. Digitális kimenet NC GND KI 0. Digitális kimenet Feszültség bemenet L1 fázis NC L2 fázis NC L3 fázis NC GND 35 BE 36 GND 37 BE 38 GND 39 BE 40 NC 41 NC 42 NC 2. Digitális bemenet 1. Digitális bemenet 0. Digitális bemenet Nulla NC NC UA 45 UB 230 V AC tápfeszültség 2.2. ábra: Sorkapocs kiosztás 2V és 1A/5A árammérő bemenet típusok esetén 10.

11 A 25A és 50A bemenetű készülékeknek kétféle bekötése lehet. Az első típus a 2.3. ábrán látható. Ennek a típusnak külön áram- és feszültségbemenetei vannak. FENT L1 fázis Áram bemenet BE KI A RS B 22 GND 23 I GND TX RS232 RX 2. Analóg kimenet L2 fázis Áram bemenet BE KI GND I GND I 1. Analóg kimenet 0. Analóg kimenet L3 fázis Áram bemenet BE KI GND KI GND KI 2. Digitális kimenet 1. Digitális kimenet NC GND KI 0. Digitális kimenet Feszültség bemenet L1 fázis NC L2 fázis NC L3 fázis NC GND 35 BE 36 GND 37 BE 38 GND 39 BE 40 NC 41 NC 42 NC 2. Digitális bemenet 1. Digitális bemenet 0. Digitális bemenet Nulla NC NC UA 45 UB 230 V AC tápfeszültség 2.3. ábra: Sorkapocs kiosztás 25A és 50A árammérő bemenet típusok, külön áram- és feszültségbemenet esetén 11.

12 A másik típus a 2.4. ábrán látható. Itt a készülék a feszültségjelet az árambemenetről veszi. Ennél a típusnál csak a nulla-vezetőt kell külön bekötni. FENT L1 L1 fázis Áram bemenet A RS B 22 GND 23 I GND TX RS232 RX 2. Analóg kimenet L2 L2 fázis Áram bemenet GND I GND I 1. Analóg kimenet 0. Analóg kimenet Feszültség bemenet L3 L3 fázis Áram bemenet NC NC NC NC GND KI GND KI GND KI GND BE GND BE 2. Digitális kimenet 1. Digitális kimenet 0. Digitális kimenet 2. Digitális bemenet 1. Digitális bemenet NC GND BE 0. Digitális bemenet NC NC NC NC 42 NC Nulla NC NC UA 45 UB 230 V AC tápfeszültség 2.4. ábra: Sorkapocs kiosztás 25A és 50A árammérő bemenet típusok, közösített áram- és feszültségbemenet esetén 12.

13 2.3 Felhasználói felület A TMTG 3F készülékek előlapján minden esetben található 4 db LED, mely a készülék működési állapotait jelzi. Opcionálisan egy LCD kijelzőből és 6 nyomógombból álló felhasználói felülettel is rendelkezhet a készülék Állapotjelző LED-ek Az egyes LED-ek jelentése a következő táblázatban látható: Szín Felirat Jelentés 2.2. táblázat: Előlapi LED-ek jelentése Zöld PWR Folyamatosan világít, ha a készülék tápfeszültség alatt van, a tápegység modul működőképes. Sárga SYNC OUT Folyamatosan világít, ha a mintavételezés nincs szinkronban a bemenő jel frekvenciájával. Ha a készülék legalább egy bemenetén 0.05U N nél nagyobb feszültség van és a bemenő jel frekvenciája a 47,5 52,5Hz tartományba esik, akkor néhány másodperc alatt képes szinkronizálni. Csak gyors fázisugrások esetén esik ki a szinkronból. Zöld COMM A LED felvillanásai a készülék kommunikációs portján történt adatforgalmat jelzi (Vétel/adás). Piros ERR Működőképes készülék esetén a tápfeszültségre kapcsolásakor Rövid ideig világít, majd kialszik. Ez a készülék inicializálását jelzi. 800ms periódus idejű villogás azt jelzi, hogy a készülékszoftver fut, de valamilyen hibát talált. A hiba kódja a hibaregiszterből olvasható ki (4.4 alfejezet) Folyamatosan világít, ha a készülék szoftver nem fut, a készüléket javítani kell LCD, nyomógombok Az LCD kijelző és a 6 nyomógomb a készülék által mért mennyiségek megjelenítésére, néhány működési paraméter, és a készülékóra beállítására alkalmasak. Mért mennyiségek kijelzése A készülék tápfeszültségre kapcsolása után a kijelzőn az alapkép látható. Ezen a készülékóra szerinti aktuális dátum, idő, és az összegzett hatásos fogyasztott (wattos pozitív előjelű) energia látható. A (fel) és (le) gombokkal válaszhatóak egymás után sorban a többi mért mennyiség aktuális értékei. A (balra) és (jobbra) gombokkal a két kijelzési mód közül lehet választani. Az egyik a bekapcsolás után alapértelmezett, mikor viszonylag nagy számokkal egy mérési mennyiség látható a kijelzőn. A másik mód, mikor kis számokkal egy vagy két oszlopban, három vagy négy sorban, egyszerre több mérési mennyiség jelenik meg. Ebben az esetben a és gombokkal a csoportok válaszhatóak ki. A pillanat értékeket (U, I, P, Q stb.) mindig fixpontos formátumban, 4 számjegy pontossággal jelzi ki a készülék a szokásos SI prefixek használatával (p, n, µ, m, k, M, G). A formátum (SI prefix, tizedesvessző helye) a készülék által mért névleges érték függvénye (bemenetek és váltók). Pl. 230,94V és 25A esetén: Feszültség formátuma: 230,9 Áram formátuma: 25,00 Teljesítmény formátuma (S NOM = 3 230,94V 25A = ,5VA ): 17,32k 13.

14 Az ilyen értékek egyedi kijelzés esetén 7mm magasságú számokkal, csoportos kijelzés esetén két oszlopban jelennek meg. Az összesített energia értékek 9 jegy pontosságú fixpontos formátumban jelennek meg. A tizedesvessző utáni jegyek száma és az SI prefix a névleges teljesítmény formátumával egyező. Pl. 230,94V és 25A 100 óra alatti folyamatos mérése esetén: Energia formátuma (E = 17,3205kVA 100h = 1,735050MVAh): 1732,05k Az ilyen értékek a sok számjegy miatt egyedi kijelzés esetén 5mm magasságú számokkal, csoportos kijelzés esetén egy oszlopban jelennek meg. FIGYELEM! A kijelzett energia a készülék belső számábrázolása miatt nem után, hanem órányi névleges energia mérése után csordul túl nullára. E MAX = 50000h 3 U NOM I NOM. Azaz a fenti példa esetén 866,025MVAh után. (További információ a 4.2 és 4.14 alfejezetben található). Működési paraméterek beállítása Amíg a kijelzőn az alapkép látható, az OK gomb megnyomásával lehet a hierarchikus menürendszerbe belépni. A menüpontok között értelemszerűen a és gombokkal lehet lépkedni. Az egyes menüpontokhoz almenük, funkciók, vagy adatbeviteli képek tartozhatnak. Ezek aktiválása a OK gomb segítségével történik. Az ESC gombbal lehet a menürendszerben egy szinttel feljebb lépni. Háromféle adatbeviteli kép létezik: Egyszeres választás (pl. kommunikációs sebesség). A választási lehetőségek egymás alatt felsorolva láthatóak. Ezekből mindig csak egy választható ki. Mindegyik sor előtt egy kör látható. A kitöltött kör jelzi az aktuálisan kiválasztott opciót. ( és és OK gombokkal lehet választani). Ha több lehetőség van, mint amennyi az LCD-re egy időben ráfér, akkor a legalsó és legfelső elemek után továbblépve a lista továbbgördül, így láthatóvá válnak a további listaelemek is. Többszörös választás. A választási lehetőségek egymás alatt felsorolva láthatóak. Itt minden egyes listaelem egymástól függetlenül kiválasztható. Mindegyik sor előtt egy négyzet látható. A kitöltött négyzet jelzi az aktuálisan kiválasztott opciókat. ( és és OK gombokkal lehet választani). Ha több lehetőség van, mint amennyi az LCD-re egy időben ráfér, akkor a legalsó és legfelső elemek után továbblépve a lista továbbgördül, így láthatóvá válnak a további listaelemek is. Numerikus adatbevitel. (pl. váltó áttételek) A képen egy vagy több numerikus beviteli mező található. A beviteli mezők közül maximum egy aktív. A villogó kurzor jelzi az aktív beviteli mezőt. Ha egyik mező sem aktív, akkor az ESC gomb hatására a kijelző kilép az adatbeviteli képből. A és gomb a legfelső, a és gomb a legalsó mezőt aktiválja. Ha valamelyik mező aktív, akkor a és gombok mozgatják a kurzort. A és gombokkal lehet a kurzor pozíciójában előjelet ( ), számjegyet (0 9), tizedesvesszőt vagy SI prefixet (p, n, µ, m, k, M, G) kiválasztani. Ha a kurzor az utolsó karakter utáni üres mezőn, vagy SI prefixen áll, akkor a gombra a következő szerkesztő mező aktiválódik. Az ESC megszakítja a szerkesztést, a mező inaktiválódik. 14.

15 A menü hierarchia és az egyes beállítási lehetőségekhez tartozó megjegyzések a következő táblázatban találhatóak táblázat: Menürendszer Menü Megjegyzés Főmenü Kommunikáció Cím A készülék címe tartományban állítható be. Ennél kisebb beállított érték esetén a cím 1, nagyobb érték esetén 250 lesz. A beállítás aktualizálásához a készüléket újra kell indítani! Sebesség A beállítás aktualizálásához a készüléket újra kell indítani! Bemenetek Váltók A kijelzésnek megfelelően a váltók primer értékeit kell beállítani. Pl.: 300A/5A. Pontosabban fogalmazva azt a bementő értéket, melyre a váltó a készülék névleges jelszintjével válaszol. Óra Készülék RESET 1A/5A mód 1A/5A bemenet esetén ki kell választani az aktuálisan használt bemenetet. Más bemenettípus esetén a beállításnak nincs hatása. A készülékóra (dátum és idő) beállítása. A készülék újraindítása. 15.

16 2.4 Logikai felépítés A DSP vezérlőn futó készülékszoftver feladata a mérések, adatregisztráció elvégzése, a digitális ki- és bemenetek kezelése, és a kommunikáció az RS485 vonalon. A szoftver logikai felépítése a 2.5. ábrán látható. A következő pontokban az ábrán látható logikai egységek elvi leírása olvasható. További részletek a ModBus regiszterek leírásánál a 4. fejezetben találhatóak. Ez az alfejezet és a 4. fejezet együttesen ad teljes információt az egyes egységek működéséről. RS485 port Paraméter tábla ModBus kezelő Mérési eredmények Szinkronjel Szinkron jel generátor Impulzus számlálók Mérés Archív tár Határérték kapcsolók Maximumőrök Analóg karakteriszika Logikai impulzusok Digitális mintavételező Impulzus Szűrők Valós idejű óra Jelalak regisztrálás Impulzusjel formálók Digitális bemenetek, prell szűrők Analóg bemenetek Digitális kimenetek Analóg kimenetek 2.5. ábra: Logikai blokkvázlat Paramétertábla Amint a következő pontokban olvasható, az egyes logikai egységek többféle lehetséges beállítással működhetnek. Ezeket a beállításokat a különböző kalibrációs konstansokkal együtt a paramétertáblában tárolja a készülék. A paramétertábla adatai a FLASH memóriában tárolódnak, így a készülék kikapcsolása után sem vesznek el. A paramétertáblában tárolt beállítások tételes felsorolása a ModBus regiszterek leírásánál a 4.9 alfejezetben található Analóg bemenetek, kalibráció A 2.5. ábrán látható analóg bemenetek feliratú blokk feladata a készülék bemenő jeleinek mintavételezése, és a mintavett jelek szorzása a kalibrációs konstansokkal. 16.

17 A mintavételezés a feszültségjelekhez van szinkronizálva egy PLL (fáziszárt hurok) segítségével. Így biztosított, hogy a bemenő jel egy periódusára egész számú (64db) minta esik. Ez a harmonikus komponensek számítása miatt fontos (A mintavételezéssel kapcsolatos további részletek az 5.1. mellékletben olvashatóak). A bemenő mérőváltók áramköreinek és az AD átalakítók áttételének állandó hibáját a paramétertáblába mentett csatornánkénti kalibrációs szorzók kompenzálják. Az áram és feszültség csatornákhoz tartozó kalibrációs szorzók a gyártás-bemérés során kerülnek a készülékbe, a felhasználó azokat módosítani nem tudja. Az analóg bemeneteket kezelő logikai blokk az AD átalakító mintáit ezekkel a kalibrációs értékekkel való szorzás után bocsátja a mérő modul rendelkezésére Digitális bemenetek, impulzusszűrők és digitális mintavételezők A digitális bemenethez tartozó szoftver részek az 2.6. ábrán láthatóak. 0. Impulzus szűrő 1. Impulzus szűrő 2. Impulzus szűrő Digitális mintavételező Készülék digitális bemenetek 0. Prell szűrő 1. Prell szűrő 2. Prell szűrő 2.6. ábra: Digitális bemenetek és környezete Közvetlenül a bemenetekhez egy-egy prellszűrő csatlakozik, mely a mechanikus kapcsoló elemek kapcsolási bizonytalanságait szűri ki. A prellszűrők 1ms periódusidővel mintavételezik a digitális bemeneteket. Egy szintet akkor tekintenek stabilnak, ha az N db egymás utáni minta azonos értékű. (2.7. ábra). N értéke a paramétertáblában van tárolva. Bemenő jel Prell szűrő kimenete 2.7. ábra: Prellszűrő működése N PR =3 esetén 17.

18 A digitális mintavételező beállítható T SDIG periódusidővel mintavételezi a prellszűrők kimenetét. A mintavett értékeket bemenetenként egy-egy 16 bites shift-regiszterbe tölti. Ezek a shift-regiszterek RS485 vonalon kiolvashatóak. Így pl. T SDIG =100ms esetén a digitális jelek állapota az utolsó 16x100ms=1,6s időre visszamenőleg kiolvasható a készülékből. Mindhárom prellszűrő kimenetét mintavételezi egy-egy impulzusszűrő 1ms periódusidővel. Ezek 1 0 átmenet esetén adnak egy logikai impulzust (logikai impulzusokról információ a következő pontban található), ha előtte az 1 szint hossza legalább a meghatározott minimális és legfeljebb a meghatározott maximális idő volt. A minimum és maximum figyelés is kikapcsolható, ilyenkor a készülék nem vizsgálja a kikapcsolt értéket. Ha a beállított maximális idő nem nagyobb, mint a minimális idő, a készülék a maximális idő beállítást nem veszi figyelembe (2.8. ábra). Prell szűrő kimenete Impulzus szűrő kimenete Logikai impulzusok, szoftver impulzus 2.8. ábra: Impulzus szűrő T IMIN =2ms és T IMAX =5ms esetén A logikai impulzusok a vezérlőszoftver belső jelzései, melyeket bizonyos egységek generálnak, míg mások felhasználják jelforrásként. A logikai impulzusok forrásai és felhasználói a 2.9. ábrán láthatóak. További információ az ábrán látható egységek működését bemutató alpontokban található. Impulzusszűrők Jelalak regisztrálás Mérés Szoftver impulzus Archiv tár Logikai impulzusok Óra Impulzus számlálók Kimeneti impulzus formálók Szinkronjel generátor 2.9. ábra: Logikai impulzusok Logikai impulzust a megfelelő ModBus regiszterbe (4.5 alfejezet) történő parancskód írással is ki lehet váltani. Ennek neve: szoftver impulzus. Segítségével meg lehet oldani, hogy a készülék egy ModBus táviratra szinkronizálódjon. 18.

19 2.4.5 Mérés Az AD átalakítókból származó kalibrált mintákból a mérő modul T MEAS =20ms időközönként az utolsó kétperiódusnyi (40ms) mintákból kiszámítja az RMS, teljesítmény, teljesítménytényező és energia stb. értékeket. Az energia értékeket egy lítium elemmel védett memóriában tárolja a készülék, így azok a tápfeszültség kikapcsolása esetén sem vesznek el. A készülék külön összegzi a fogyasztott- és visszatáplált hatásos (E P+, E P ), induktív és kapacitív meddő energiát (E Q+, E Q ). Mind a négy energiafajtához két-két számláló tartozik. Az összesített energiaszámlálók nem nullázhatóak. Névleges teljesítmény folyamatos mérése esetén kb. 5,7 év után csordulnak túl. Az időszakos energiaszámlálókat a szinkronjel nullázza. A nullázás előtti értékeik a külön erre a célra fenntartott regiszterekből kiolvashatóak. Ha nem érkezik szinkronjel, akkor 1 óra után csordulnak túl névleges teljesítmény mérése esetén. (Ez azt jelenti, hogy negyedórás szinkronjelek esetén túlcsordulás nem következhet be). Az esetleges túlcsordulást a mérő modulhoz tartozó státusszó megfelelő bitje jelzi. A mérő modul a négy mért energiával arányos számú logikai impulzusokat generál. Ezek felhasználhatóak az impulzus számlálók vagy kimeneti impulzusformálók jelforrásaként. A logikai impulzusok energia-egyenértéke (mennyi energia után keletkezzen egy jelzés) a paramétertáblában beállítható. A mérő modulhoz tartozik egy státuszszó, mely a készülék működésével kapcsolatos állapotokat jelző biteket tartalmaz. A szinkronjel törli ezt a státuszszót. A jelzőbitek felsorolása a pontban található. A mérő modul feladata még a beérkező jelek spektrumának számítása. A készülék FFT (Gyors Fourier Transzformáció) algoritmus segítségével 8 periódusnyi mintából számítja az áram- és feszültségjelek harmonikus tartalmát. Mivel az FFT számításához felhasznált jelek mintavételi frekvenciája F S =3200Hz, azaz Hz tartományban tartalmaz információt a mérendő jelből, így jelek első 31 harmonikusának mérésére képes a készülék. A mérendő jel frekvenciájához szinkronizált mintavételezés biztosítja, hogy az FFT ablak mindig pontosan 8 periódust tartalmazzon. Az 50Hz-es jel harmonikus komponenseinek RMS értékét lehet a készülékből kiolvasni. (További információk 5.1. és 5.2. mellékletben olvashatóak) Óra A TMTG készülékek belső valósidejű órával rendelkeznek. Beállítástól függően a készülék követi a téli/nyári időszámítás szerinti változásokat. Az óra tápellátását a készülék kikapcsolt állapotában egy gombelem látja el, melynek élettartama 5 év. Az óra IC-ben van még egy néhány 10 bájt nagyságú memória, melynek tartalmát szintén védi a lítium elem. A készülék ebben a memóriában tárolja a mért energia értékeket, az impulzusszámlálók értékeit és az FLASH-ban tárolt rekordok adatait (rekordok száma, utoljára mentett rekord index stb.). A valósidejű óra rendelkezik egy logikai impulzus kimenettel mely felhasználható belső szinkronjel vagy kimenő szinkronimpulzus generálására. Az óra impulzus kimenetének periódus ideje 1 és 60perc között perces lépésekben beállítható. Az impulzusok időpontját a következőképpen számítja a készülék: a :00:00 óta eltelt percek számát elosztja a beállított periódusidővel. Ha a maradék nulla, akkor a perc nulladik másodpercében ad egy logikai impulzust. Így ha pl. a beállított periódusidő 15 perc, akkor XX:00:00, XX:15:00, XX:30:00 és XX:45:00-kor keletkeznek impulzusok, ha 10 perc, akkor XX:00:00, XX:10:00, XX:50:00-kor. Ha a beállított periódusidő olyan szám, mellyel 60 nem osztható, akkor minden órában más-más percben keletkezik az impulzus. 19.

20 Az óra tetszőlegesen kiválasztott logikai impulzussal (kivéve a saját impulzusa és a szinkronjel) szinkronizálható. A kiválasztott impulzus hatására a legközelebbi egész percre áll Szinkronjel generátor A ábrán látható szinkronjel generátor feladata, hogy a rekordok mentéséhez, az impulzusszámlálók és az időszakos energiaszámlálók törléséhez, kimeneti impulzus vezérlők számára szinkronjelet biztosítson. A szinkronjel a készülékben egy logikai impulzus, melyet más (paramétertáblában kiválasztott) logikai impulzus vált ki. Logikai impulzusok Szinkronjel Nullázás Energia számlálók nullázása Regisztráció indítása Impulzus számlálók Mérés Archív tár Újraindítás Maximum őrök ábra: Szinkronjel generátor és környezete Impulzus számlálók A készülékben 3db impulzusszámláló van. Ezek bemenete valamely logikai impulzus lehet. Az impulzusszámlálók mindegyike egy 16 bites számláló, mely a bemeneti impulzusra lép egyet. A szinkronjel törli a számlálókat. A nullázás előtti értékeik a külön erre a célra fenntartott regiszterekből kiolvashatóak. A számlálók után túlcsordulnak, értékük 0 lesz. Az esetleges túlcsordulást a mérő modulhoz tartozó státusszó megfelelő bitje jelzi Archív tár, mérési rekordok, feszültség események A TFMG 3F készülékekben van egy 2MBájt nagyságú FLASH memória. Ebben a memóriában tárolja a készülék az archív tárat. Az archív tár mérési rekordokat és feszültségesemény rekordokat tartalmaz. 20.