一、概述
多功能電力儀表是一種具有可編程測量、顯示、數(shù)字通訊和電能脈沖變送輸出等功能的多功能電力儀表,能夠完成電量測量、電能計量、數(shù)據(jù)顯示、采集及傳輸，可廣泛應(yīng)用變電站自動化，配電自動化智能建筑、企業(yè)內(nèi)部的電能測量、管理、考核。測量精度為0.5級、實(shí)現(xiàn)LED現(xiàn)場顯示和遠(yuǎn)程RS-485數(shù)字通訊接口，采用MODBUS-RTU通訊協(xié)議。
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外形代號
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名 稱
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測 量
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顯 示
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輔助功能
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42方形
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多功能
電力儀表
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三相電壓、三相電流、
總有功功率、總無功功率、
總功率因素、頻率、
有功電能、 無功電能
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LED分頁顯示
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數(shù)字通訊
電能脈沖輸出
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96方形
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72方形
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6方形
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數(shù)字通迅
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二、技術(shù)參數(shù)
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性 能
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參數(shù)
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輸
入
測
量
顯
示
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網(wǎng) 絡(luò)
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三相三線、三相四線
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電壓
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額定值
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AC 100V、400V（訂貨時請說明）
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過負(fù)荷
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持續(xù)：1.2倍 瞬時：10倍/10s
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功 耗
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<1VA(每相)
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阻 抗
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>500kΩ
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精 度
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RMS測量，精度等級0.5
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電流
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額定值
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AC 1A、5A(訂貨時請說明)
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過負(fù)荷
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持續(xù)：1.2倍 瞬時：10倍/10s
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功 耗
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<0.4VA(每相)
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阻 抗
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<2mΩ
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精 度
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RMS測量，精度等級0.5
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頻 率
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40～60Hz，精度0.1Hz
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功 率
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有功、視在功率，精度0.5級，無功精度1.5級
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電 能
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四象限計量，有功精度1.0級，無功精度2.0級
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顯 示
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可編程、切換、循環(huán)（LED）顯示
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電源
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工作范圍
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AC/DC 85～270V
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功耗
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≤5VA
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輸出
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數(shù)字接口
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RS-485、MODBUS-RTU協(xié)議
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脈沖輸出
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2路電能脈沖輸出
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環(huán)境
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工作環(huán)境
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-10～55℃
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儲存環(huán)境
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-20～75℃
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安全
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耐壓
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輸入/電源>2kV，輸入/輸出>2kV，電源/輸出>1kV
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絕緣
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輸入、輸出、電源對機(jī)殼>50MΩ
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A、電壓輸入：輸入電壓應(yīng)不高于產(chǎn)品的額定輸入電壓（100V或400V），若無注明，出廠為AC0～500V、高于500V應(yīng)考慮使用PT，在電壓輸入端須安裝1A保險絲。
B、電流輸入：標(biāo)準(zhǔn)額定輸入電流為5A，大于5A的情況應(yīng)使用外部CT。如果使用的CT上連有其它儀表，接線應(yīng)采用串接方式，去除產(chǎn)品的電流輸入連線之前，一定要先斷開CT一次回路或者短接二次回路。建議使用接線排，不要直接接CT，以便拆裝。
C、要確保輸入電壓、電流相對應(yīng)，順序一致，方向一致；否則會出現(xiàn)功率和電能的數(shù)值和符號錯誤！
D、儀表輸入網(wǎng)絡(luò)的配置根據(jù)系統(tǒng)的CT個數(shù)決定，在2個CT的情況下，選擇三相三
線兩元件方式；在3個CT的情況下，選擇三相四線三元件方式。儀表接線、儀表編程中設(shè)置的輸入網(wǎng)絡(luò)NET應(yīng)該同所測量負(fù)載的接線方式一致，不然會導(dǎo)致儀表測量的電壓或功率不正確。其中在三相三線中，電壓測量和顯示的為線電壓；而在三相四線中，電壓測量和顯示為電網(wǎng)的相電壓。
三、編程和使用
1、測量顯示：多功能電力儀表可測量電網(wǎng)中的電力參數(shù)有：Ua、Ub、Uc、（相電壓）；Uab、Ubc、Uca（線電壓）Ia、Ib、Ic（電流）；Pp（總有功功率）；QP（總無功功率）；PFs（總功率因素）；FR（頻率）以及有功電能；無功電能。所有的測量電量參數(shù)全部保存儀表內(nèi)部的電量信息表中，通過儀表的數(shù)字通訊接口可訪問采集這些數(shù)據(jù)。而對于不同的型號的儀表，其顯示內(nèi)容和方式卻可能不一致，請參考具體的型號儀表說明。
使用要求：所有的儀表在第一次使用的時候，請檢查儀表的參數(shù)同所在配電系統(tǒng)中需要的參數(shù)的一致性。例如，對于AC 380V、200A/5A的線路中需要配置AC380V、200A/5A的多功能電力儀表。用戶也可以根據(jù)實(shí)際需要對儀表重新進(jìn)行編程設(shè)置。同樣一個表，對于400A/5A的線路中。只需要將CT變比“T.I”修改為80就可以了。在一般情況下，儀表后面的標(biāo)簽中都標(biāo)注了儀表的類型參數(shù)和出廠設(shè)置參數(shù)。
在正確配置儀表后，按照實(shí)際的要求對儀表進(jìn)行正確的接線，對輔助電源、輸入信號和輸出信號按說明書操作說明中進(jìn)行。
編程舉例：設(shè)儀表信號輸入網(wǎng)絡(luò)為三相四線，電壓變比為60。（假設(shè)儀表開始為三相三線，電壓變比為1）
四、數(shù)字通訊
多功能電力儀表提供串行異步半雙工RS485通訊接口，采用MODBUS-RTU通信協(xié)議，各種數(shù)據(jù)信息均可在通訊線路上傳送。在一條線路上可以同時連接多達(dá)64個網(wǎng)絡(luò)電力儀表，每個網(wǎng)絡(luò)電力儀表均可以設(shè)定其通訊地址（Address NO.）和波特率，通訊連接應(yīng)使用帶有銅網(wǎng)的的屏蔽雙絞線，線徑不小于0.5mm2。布線時應(yīng)使用通訊線遠(yuǎn)離強(qiáng)電電纜或其他強(qiáng)電場環(huán)境，組網(wǎng)時推薦采用型網(wǎng)絡(luò)的連接方式。不建議采用星形或其他的連接方式。
MODBUS/RTU通訊協(xié)議：MODBUS協(xié)議在一根通訊線上采用主從應(yīng)答方式的通訊連接方式。首先，主計算機(jī)的信號尋址到一臺唯一地址的終端設(shè)備（從機(jī)），然后，終端設(shè)備發(fā)出的應(yīng)答信號以相反的方向傳輸給主機(jī)，即在一根單獨(dú)的通訊線上信號沿著相反的兩個方向傳輸所有的通訊數(shù)據(jù)流（半雙工的工作模式）。
MODBUS協(xié)議只允許在主機(jī)（PC，PLC，變頻器等）和終端設(shè)備之間通訊，而不允許獨(dú)立的終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，這樣各終端設(shè)備不會在它們初始化時占據(jù)通訊線路，而僅限于響應(yīng)到達(dá)本機(jī)的查詢信號。
主機(jī)查詢：查詢消息幀包括設(shè)備地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)信息碼、校驗(yàn)碼。地址碼表明要選中的從機(jī)設(shè)備功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能，例如功能代碼03或04是要求從設(shè)備讀寄存器并返回它們的內(nèi)容；數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的其它附加信息，如在讀命令中，數(shù)據(jù)段的附加信息有從何寄存器開始讀的寄存器數(shù)量；校驗(yàn)碼用來檢驗(yàn)一幀信息的正確性，為從設(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法，它采用CRC16的校準(zhǔn)規(guī)則。
從機(jī)響應(yīng)：如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中有從機(jī)地址碼、功能代碼、數(shù)據(jù)信息碼和CRC16校驗(yàn)碼。數(shù)據(jù)信息碼包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：如寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，我們約定是從機(jī)不進(jìn)行響應(yīng)。
傳輸方式是指一個數(shù)據(jù)幀內(nèi)一系列獨(dú)立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及用于傳輸數(shù)據(jù)的有限規(guī)則，下面定義了與MODBUS協(xié)議-RTU方式相兼容的傳輸方式。每個字節(jié)的位：1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、（奇偶校驗(yàn)位）、1個停止位
（有奇偶校驗(yàn)位時）或2個停止位（無奇偶校驗(yàn)位時）。
數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)：即報文格式。
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地址碼
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功能碼
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數(shù)據(jù)碼
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校驗(yàn)碼
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1個BYTE
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1個BYTE
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N個BYTE
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2個BYTE
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地址碼在幀的開始部分，由一個字節(jié)（8位二進(jìn)制碼）組成，十進(jìn)制為0~255，在我們的系統(tǒng)中只使用1～247，其它地址保留。這些位標(biāo)明了用戶指定的終端設(shè)備的地址，該設(shè)備將接收來自與之相連的主機(jī)數(shù)據(jù)。每個終端設(shè)備的地址必須是唯一的，僅僅被尋址到的終端會響應(yīng)包含了該地址的查詢，當(dāng)終端發(fā)送回一個響應(yīng)，響應(yīng)中的從機(jī)地址數(shù)據(jù)告訴了主機(jī)那臺終端與之進(jìn)行通信。
功能碼告訴了被 尋址到的終端執(zhí)行何種功能。下表列出多功能電力儀表所支持的功能碼，以及它們的意義和功能。
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地址碼
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意義
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行為
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03/04
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讀數(shù)據(jù)寄存器
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獲得一個或多個寄存器的當(dāng)前二進(jìn)制值
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08
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電能清零
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將所操作的儀表的電能數(shù)據(jù)清零
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16
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寫預(yù)置寄存器
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設(shè)定二進(jìn)制值到相關(guān)的寄存器中
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數(shù)據(jù)碼包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時采集到的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容可能是數(shù)值、參考地址或者設(shè)置值。例如：功能域碼告訴終端讀取一個寄存器，數(shù)據(jù)域則需要反映明從哪個寄存器開始及讀取多少個數(shù)據(jù)，而從機(jī)數(shù)據(jù)碼回送內(nèi)容則包含了數(shù)據(jù)長度和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
校驗(yàn)碼錯誤校驗(yàn)（CRC）域占用兩個字節(jié)，包含了一個16位的二進(jìn)制值。CRC值由傳輸設(shè)備計算出來，然后附加到數(shù)據(jù)幀上，接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)時重新計算CRC值，然后與接收到的CRC域中的值進(jìn)行比較。如果這兩個值不相等，就發(fā)生了錯誤。
生成一個CRC的流程為：
1）預(yù)置一個16位寄存器為FFFFH（16進(jìn)制，全1），稱之為CRC寄存器。
2）把數(shù)據(jù)幀中的第一個字節(jié)的8位與CRC寄存器中的低字節(jié)進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果存回CRC寄存器。
3）將CRC寄存器向右移一位，最高位填以0，最低位移出并檢測。
4）上一步中被移出的那一位如果為0：重復(fù)第三步（下一次移位）：為1；將CRC寄存器與一個預(yù)設(shè)的固定值（0A001H）進(jìn)行異或運(yùn)算。
5）重復(fù)第三步和第四步直到8次移位。這樣處理完了一個完整的八位。
6）重復(fù)第二步到第5步來處理下一個八位，直到所有的字節(jié)處理結(jié)束。
7）最終CRC寄存器的值就是CRC的值。
通訊報文舉例：1。讀數(shù)據(jù)（功能碼：03/04）：這個功能可使用戶獲得終端設(shè)備采集、記錄的數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)參數(shù)。主機(jī)一次請求采集的數(shù)據(jù)個數(shù)沒有限制，但不能超出定義的地址范圍。下面的例子是從終端設(shè)備地址為12（0CH）的從機(jī)上，讀取3個數(shù)據(jù)Ia、Ib、Ic（數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)每個地址占用2個字，Ia的字地址為18（12H）開始，數(shù)據(jù)長度為6（06H）個字。字通訊方式。）
查詢數(shù)據(jù)幀（主機(jī)）
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地址
|
命令
|
起始寄存器
地址（高位）
|
起始寄存器
地址（低位）
|
寄存器個
數(shù)（高位）
|
寄存器個
數(shù)（低位）
|
CRC16
低位
|
CRC16
高位
|
|
0CH
|
03H
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00H
|
12H
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00H
|
06H
|
64H
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D0H
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響應(yīng)數(shù)據(jù)幀（從機(jī)）
|
地址
|
命令
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數(shù)據(jù)長度
|
數(shù)據(jù)1～12
|
CRC16
低位
|
CRC16
高位
|
|
0CH
|
03H
|
0CH
|
43556680H、43203040H、42DDCC80H
|
78H
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DEH
|
表明：Ia=43556680H（213.4A）、Ib=3203040H（160.1A）、Ic=42DDCC80（110.8A）。
預(yù)置數(shù)據(jù)（功能碼：16）：此功能允許用戶改變多個寄存器的內(nèi)容（需要強(qiáng)調(diào)的是所寫入的數(shù)據(jù)為可寫屬性參數(shù)。個數(shù)不超過地址范圍,下面的例子是寫入電流變比為400A/5A=80通訊方式。）
預(yù)置數(shù)據(jù)幀（主機(jī)）
|
地址
|
命令
|
起始寄存器
地址（高位）
|
起始寄存器
地址（低位）
|
寄存器個
數(shù)（高位）
|
寄存器個
數(shù)（低位）
|
字節(jié)
長度
|
寫入
數(shù)據(jù)
|
CRC16
低位
|
CRC16
高位
|
|
0CH
|
10H
|
00H
|
03H
|
00H
|
01H
|
02H
|
00H
50H
|
FFH
|
CFH
|
響應(yīng)數(shù)據(jù)幀（從機(jī)），表明數(shù)據(jù)已寫入
|
地址
|
命令
|
起始寄存器
地址（高位）
|
起始寄存器
地址（低位）
|
寄存器個
數(shù)（高位）
|
寄存器個
數(shù)（低位）
|
CRC16
低位
|
CRC16
高位
|
|
0CH
|
10H
|
00H
|
04H
|
00H
|
01H
|
41H
|
15H
|
MODBUS地址信息表：
|
地址
|
項目
|
描述
|
字節(jié)地址
|
說明
|
|
設(shè) 置 信 息
|
|
0
|
MM
|
編程設(shè)置密碼（只可讀）
|
0，1
|
2字節(jié)，1-9999
|
|
1
|
XS1
|
電量顯示選擇
|
2
|
電量顯示方式，0-6
|
|
DZ
|
儀表地址
|
3
|
1字節(jié)，1-247
|
|
2
|
PT
|
電壓倍率
|
4，5
|
PT=電壓1次側(cè)/2次側(cè)（1-9999）
|
|
3
|
CT
|
電流倍率
|
6，7
|
CT=電流1次側(cè)/2次側(cè)（1-9999）
|
|
4
|
SRS
|
輸入控制字
|
8
|
見位地址說明
|
|
TXK
|
通訊控制字
|
9
|
見位地址說明
|
|
5
|
STATUS
|
狀態(tài)
|
10，11
|
保留
|
|
地址
|
項目
|
描述
|
字節(jié)地址
|
說明
|
|
電 量 信 息
|
|
6，7
|
Ua（三相四線）
|
A相電壓
|
12、13、14、15
|
浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE-574的數(shù)據(jù)格式所有的數(shù)據(jù)都是1次測的數(shù)據(jù)，包含了變比參數(shù)。
|
|
8，9
|
Ub（三相四線）
|
B相電壓
|
16、17、18、19
|
|
10，11
|
Uc（三相四線）
|
C相電壓
|
20、21、22、23
|
|
12，13
|
Uab（三相三線）
|
AB線電壓
|
24、25、26、27
|
|
14，15
|
Ubc（三相三線）
|
BC相電壓
|
28、29、30、31
|
|
16，17
|
Uca（三相三線）
|
CA相電壓
|
32、33、34、35
|
|
18，19
|
Ia
|
A相電流
|
36、37、38、39
|
|
20，21
|
Ib
|
B相電流
|
40、41、42、43
|
|
22，23
|
Ic
|
C相電流
|
44、45、46、47
|
|
24，25
|
PA
|
A相有功功率
|
48、49、50、51
|
|
26，27
|
PB
|
B相有功功率
|
50、53、54、55
|
|
28，29
|
PC
|
C相有功功率
|
56、57、58、59
|
|
30，31
|
PS
|
總有功功率
|
60、61、62、63
|
|
32，33
|
QA
|
A相無功功率
|
64、65、66、67
|
|
34，35
|
QB
|
B相無功功率
|
68、69、70、71
|
|
36，37
|
QC
|
C相無功功率
|
72、72、74、75
|
|
38，39
|
QS
|
總無功功率
|
76、77、78、79
|
|
40，41
|
SS
|
總視在功率
|
80、81、82、83
|
|
42，43
|
PFS
|
功率因數(shù)
|
84、85、86、87
|
|
44，45
|
|
頻率
|
88、89、90、91
|
|
電 能 信 息
|
|
46，47
|
EPP
|
正向有功電能
|
92,93,94,95
|
二次測電能參數(shù)。采用IEEE-574數(shù)據(jù)格式的浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)描述結(jié)果，單位Wh。對于AC100V5A=0.866KW輸入信號下，當(dāng)儀表的變比PT=10KW/100V=100CT=200A/5A=40
下儀表工作1小時0.866kWh×100
×40=346kWh儀表LED的顯示為電能的一次側(cè)，可直接抄寫電能數(shù)據(jù)，不用轉(zhuǎn)化。
|
|
48，49
|
EPN
|
負(fù)向有功電能
|
96,97,98,99
|
|
50，51
|
EQP
|
正向無功電能
|
100,101,102,103
|
|
52，53
|
EQN
|
負(fù)向無功電能
|
104,105,106,107
|
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|
