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FM100-8A 用户使用说明书 文档编号： 当前版本： V1.02 文档状态：[ ] 草稿 [√] 正式发布 [ ] 正在修改
完成日期：
2008-04-10
FM100-8A 智能测控装置
用户使用说明书
编 制 ： 马永军
完 成 日 期： 2008 年 4 月 10日
审 核 ： 何育坤 审 核 日 期： 2008 年 4 月 10日 批 准 ： 蔡献军
批 准 日 期： 2008 年 4 月 10日
深圳市华力特电气股份有限公司
目次
1 引言 (1)
1.1 编写目的 (1)
1.2 术语和定义 (1)
1.3 参考文献 (1)
2 概述 (1)
2.1 产品功能特点 (1)
2.2 主要用途及适用范围 (3)
2.3 装置规格 (3)
2.4 型号的组成及其代表意义 (3)
2.5 使用环境条件 (3)
2.6 工作条件 (3)
3 装置结构尺寸、重量及安装方式 (4)
3.1 装置外形尺寸 (4)
3.2 装置安装方式 (4)
3.3 安装注意事项 (5)
3.4 装置重量 (5)
4 装置技术特性 (5)
4.1 主要性能及指标 (5)
4.2 主要功能 (6)
5 装置接线与配置 (8)
5.1 后排端子定义 (8)
5.2 接地线连接 (8)
5.3 相电压输入接地 (9)
5.4 相电流输入接线 (9)
5.5 PT和CT的接线 (9)
5.6 波形采集的接线 (10)
5.7 三相四线星形系统的接线 (10)
5.8 三相四线2CT系统的接线 (12)
5.9 通信接线 (12)
6 装置使用、操作指导 (15)
6.1 屏幕显示及按键操作 (15)
7参数显示与设置 (18)
7.1 测量数据显示 (18)
7.2 谐波分量显示 (21)
7.3 SOE 查询显示 (22)
7.4 分时电度显示 (23)
7.5 工作参数显示 (28)
7.6 最大值最小值显示 (36)
7.7 最大需量显示 (38)
7.8 参数设置 (39)
8通讯 (56)
8.1 MODBUS 协议概述 (56)
8.1.1传输格式 (56)
8.1.2.帧格式 (56)
8.1.3 网络时间考虑 (57)
8.1.4异常响应 (58)
8.2 FM100-8A功能码说明 (58)
8.2.1 16 位数据通讯模式 (58)
8.2.2读寄存器功能码01、02 (58)
8.2.3 读寄存器功能码03 (59)
8.2.4 读寄存器功能码04 (60)
8.2.5遥控功能码 05H (60)
8.2.6写时间功能码10H (61)
8.2.7 读SOE功能码 1CH（28） (61)
8.3.FM100-8A 通讯协议地址表及说明 (62)
8.3.1.通讯协议地址表 (62)
8.3.2.寄存器地址说明 (69)
附录 (70)
符合标准 (70)
技术指标 (70)
修订历史记录：
修订起止日期 修订者 版本/状态 页数 修订内容
2008-4-10 马永军 V1.02/发布 第46页 2次值即没有乘过PT、CT变比的电度
值；1次值即已乘过PT、CT变比的电
度值。
FM100-8A智能测控装置用户使用说明书
1 引言
1.1 编写目的
1.1.1 项目名称：FM100-8A
1.1.2 对要实现的功能做全面描述，帮助客户判断所规定的功能是否符合他们的要求。
1.1.3 指导开发人员开发方向，提高开发效率, 减少事后重新设计和重新测试的返工活动。
1.1.4 为确认和验证提供一个基准。作为测试计划的依据。
1.1.5 作为不断提高的基础。
1.2 术语和定义
远动终端RTU（remote terminal unit ）
由主站监控的子站按规约完成远动数据采集处理发送接收的设备
其他术语见GB/T 13850 和GB/T 14429 中相应术语的定义。
1.3 参考文献
《DSP30F6014A技术手册》
2 概述
本单元化监控装置是用于电力监控系统中，作为400V电压等级的配电自动化系统中基本的信息采集、测量和通讯等功能集中的自动化部件装置，是完成单元自动化功能的小型装置。
电力自动化是我国工业自动化的一个重要的部分，尤其在中低压供配电自动化系统中小型单元化的监控装置具面向设备对象、综合化、单元化的实用的特点，相对于现有的可以使用在中低压供配电自动化中的各种装置而言，具有明显的性能上、配套性上和体积上的优点，在整体性能价格比和成本上都具优越性和合理性。
现在可以在中低压供配电自动化中使用的各类器件和装置，在性能上都做不到单元化和小型的单一体积。缺乏任何一项功能就意味着要通过其它手段和其它设备来补充功能，因而就不符合单元化的定义，也就不能符合体积小的特点。本单元化监控装置具有485总线接口。
本装置采用MICROCHIP公司的高性能高速混合信号处理单片机DSP30F6014A，通过实时多任务的软件体系结构，综合采用交流采样技术、测量技术、监控技术、显示技术和网络通讯技术，可以实现小型单元化监控装置的全部技术构想。
2.1 产品功能特点
FM100-8A 智能测控装置是一款用于中低压系统（6-35KV 和0.4KV）的智能化装置，它集数据采集和控制功能于一身，具有基本单回路交流电量的测量与计算、电度量累计、2次及3～31 次奇次谐波监测的功能，具有6 路开关量输入监测、2 路继电器输出。FM100-8A
提供通讯接口与计算机监控系统连接，支持RS485接口MODBUS 通讯协议。装置外形如图1 所示。
图1 装置外形图
2.1.1.FM100-8A 智能测控装置具有强大的数据采集和处理功能
支持三相三线制和三相四线制可选功能，具有三相电压、三相电流、总有功功率、总无功功率、各相的有功及无功功率、功率因数、各相的功率因数、系统频率、总有功电度、总无功电度、电压的2次谐波及3~31 奇次谐波分量、电流的2次谐波及3~31 奇次谐波分量等的测量与计算功能。
FM100-8A 智能测控装置具有2 路继电器控制输出，接点容量5A/30VDC（5A/220VAC ）。
具有最大共6 路开关量输入功能。
最多可记录64个SOE 事件。
可当地查看一条回路及开关的各种电参量、运行状态等；可查看或设定运行参数，进行合、分闸等操作。
2.1.2.安全性高，可靠性好
FM100-8A智能测控装置在设计过程中采用了多种抗干扰措施，能够在电力系统环境中稳定运行。静电放电抗扰符合4 级；电快速瞬变脉冲群抗扰性符合3 级；浪涌抗扰符合3级；面板防护等级符合IP54，壳体防护等级符合IP20 。
2.1.
3.系统接线方便灵活
系统接线方式有三相四线制3CT(3P4W/3PT+3CT)、三相三线制CT(3P3W/3PT+3CT)。
2.1.4.显示直观、操作简便
大尺寸专用液晶模块可以实时显示多项信息，配合明亮的背光，使操作者在光线差的情况下也能准确阅读数据。操作方式人性化，操作者能在短时间内掌握，阅读数据和参数设置等操作简单易行。
2.2 主要用途及适用范围
中、低压变配电自动化智能型开关柜
工业自动化系统
负控系统
楼宇自动化系统
能源管理系统
变电站自动化系统
配电网自动化系统
小区电力监控
2.3 装置规格
FM100-8A 智能测控装置外形尺寸符合DIN96 ×96 标准，壳体深度为101mm ，小巧的外形和简洁的安装方式使FM100-8A智能测控装置 的拆装非常方便。
2.4 型号的组成及其代表意义
“F”表示华力特，“M”表示表计。示例 ：
F M 100 - 8A
设计序号
系列号
表计
华力特
2.5 使用环境条件
环境温度：-25oC~ +55oC；
相对湿度：5%~ 95% (最大绝对湿度28g/m3 )；
大气压力：(86~ 106) KPa。
使用具有防雨、雪、风沙的设施
无爆炸危险，无腐蚀性气体及导电尘埃，无严重霉菌存在，无剧烈振动冲击源；
接地电阻应符合GB/T 2887-2000 第4.4.2条的规定。
2.6 工作条件
a) 交流工作电源的电压AC 85～265V，频率为50Hz,允许偏差±1Hz，电压波形中谐波含量
≤5%；
b) 直流工作电源电压DC 88～265V，直流电压纹波系数≤5%。
3 装置结构尺寸、重量及安装方式
本章详述FM100-8A 智能测控装置的安装方法，在安装前请仔细阅读。
3.1 装置外形尺寸
FM100-8A的外形尺寸如图2所示，安装开口尺寸如图3所示。
图2 FM100-8A外形尺寸（单位：毫米）
图3 安装开孔尺寸
3.2 装置安装方式
FM100-8A 采用面板式安装，固定在开关柜面板上，面板的开孔尺寸见图4。
面板后要有140 毫米的深度用于容纳FM100-8A智能测控装置 。实际安装中，一般需要有一定的空间（至少为110 ×110 ×140 毫米），以便于安装和接线。
安装时，应先将FM100-8A 智能测控装置两边的安装卡取下，将FM100-8A 智能测控装置于面板前方推放入安装孔内，然后从后方将安装卡安上并用螺丝使之挤紧面板，此时装置将牢固地固定在面板上。
图4 面板开孔尺寸（单位：毫米）
3.3 安装注意事项
采用交流电源建议在火线一侧安装1A的保险丝。
本产品内部无用户可调元器件，安装时请勿拆开。
不要带电作业。
运行时应满足环境温度在－25 ℃～+55 ℃，湿度在0～95％，大气压在70kPA～106kPA 之间。避免将装置置于强干扰源、辐射源、热源附近及粉尘多的地方。
3.4 装置重量
FM100-8A重量约为0.75kg。
4 装置技术特性
4.1 主要性能及指标
测量精度：电压、电流（0.2级）；有功功率、无功功率、三相总功率、功率因数、频率、有功电度（1级）。
采样率：64点/周波。
SOE分辨率：<1ms,雪崩处理能力(多个开关动作同时发生)
实时数据刷新频率：<1s
遥控响应时间:<1s
遥控正确率：100%
遥控成功率：>99%
无故障运行时间：40000小时
通信规约：可根据需要灵活配置多种规约。默认为MODBUS规约。
波特率：300—19200波特
RS485接点个数：64个。
存储容量：8KB RAM，144KB FLASH，4KB EEPROM。
AD转换分辨率：12位。
表计体积：宽X高X深=96毫米x 96毫米x 130毫米。
输入量程：
电压：400V
电流：5A
工作电源
AC：85-265V
DC：85-300V
最大功耗：10W
工作条件
温度：-25℃~55℃
湿度：20~95%
绝缘电阻
输入对机壳绝缘电阻：>10MΩ
输出对机壳绝缘电阻：>10MΩ
绝缘强度
交流遥测回路：2000V无击穿
遥信回路: 500V无击穿
电源回路: 1000V无击穿
继电器线圈与接点之间: 500V无击穿
光电隔离一二次之间: 500V无击穿
抗电磁干扰性能
静电放电干扰测试： 4级
电快速瞬变脉冲群共模干扰测试：3级
射频电磁场辐射抗干扰度试验：3级
浪涌（冲击）抗扰度试验：3级
震荡波抗扰度试验：3级
电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度：3级
4.2 主要功能
测量功能：
电压：Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、Uavg、Ulavg
电流：Ia、Ib、Ic 、Iavg
有功功率：Pa、Pb、Pc、Psum
无功功率：Qa、Qb、Qc、Qsum
视在功率：Sa、Sb、Sc、Ssum
频率：F
功率因数：PFa、PFb、PFc、PF
双向有功电度
双向无功电度
监视功能：
电压总谐波及2次至31次谐波
电流总谐波及2次至31次谐波
带有事件顺序记录（SOE）的6路开关状态监视（无源接点输入，内部提供DC24V 电源）。
DO输出：
两路继电器输出：既能用于远程遥控断路器或开关（遥控模式、脉冲时间可设置）。 遥控输出信号类型，脉冲宽度可设。
遥控输出节点常开、常闭可选。
远程通信：
RS485串行通信接口，工业标准Modbus?通讯协议：支持链路维护、软件对时、SOE传送、遥控操作、各种测量及监视参数传送、SOE记录传送（电度采用32位寄存器，其余参数采用16位寄存器，通信时传送二次值）。
显示功能：
相电流/电压不平衡度
越限控制与报警
分时电度 4个费率段，每个费率段可以设置4个时段，都支持独立的输入输出有功电度，输入输出无功电度以及四象限无功。
控制记录SOE
最大/最小值记录，带时标
P、Q、S最大需量记录
清晰大液晶（LCD）显示，高亮蓝色背景光，可实现亮屏，暗屏显示方式。
仪表的测量、配置参数都能够实时显示。
适应宽温环境（-25—+70℃）。
5 装置接线与配置
本章详述FM100-8A 智能测控装置的接线和配置，在安装前请仔细阅读。 5.1 后排端子定义
FM100-8A 智能测控装置的后面有两排接线端子，端子示意图如图5
图5 端子示意图
图6 端子说明
5.2 接地线连接
FM100-8A 智能测控装置必须接地，良好的低阻抗接地可以减小电力系统振荡和暂态过程对仪表的冲击。FM100-8A 智能测控装置通过SHLD 地端子接到开关柜地，注意不要用金属门把手作接地通路。
1 SCOM 14 L/+
2 S1 15 N/-
3 S2 16 SHLD 电 源
4 S3 17 IA*
5 S4 18 IA
6 S5 19 IB*
7 S6 开 关 量 输 入 20 IB
8 R11 21 IC*
9 R12 22 IC 电 流 输 入
10 R21 23 UA 11 R22 输 出
24 UB 12 COM1B 25 UC 13
COM1A
通 信 26
UN
电 压 输 入
5.3 相电压输入接地
Ua输入的接线
对于所有的与功率和电能有关的测量，FM100-8A智能测控装置以Ua输入为基准来保持相位关系，所以Ua输入端必须正确连接才能保证读数准确和操作正确。
直接接线
是否需要PT(电压互感器)取决于被监测系统的性质、电压等级以及FM100-8A 智能测控装置的配置选项。
满刻度400伏交流电压输入，可直接接入不高于400VAC的星形系统。
使用PT的接线
如果星形系统电压高于400VAC则必须使用PT。
如果PT二次侧额定电压不高于400VAC，可选用基本型号的FM100-8A智能测控装置。
5.4 相电流输入接线
FM100-8A 智能测控装置必须使用CT(电流互感器)才能测量各相电流。CT的选择也很重要，它直接影响测量的准确度。FM100-8A智能测控装置提供了多种相电流输入选项，具有多种过量程能力。
电流输入选项
对于基本型号的FM100-8A智能测控装置，外接CT二次侧额定输出为5.000安培，对于-1A选项，CT二次侧额定输出为1.000A.
基本型号的FM100-8A智能测控装置，过量程能力200%，即允许电流读数正确显示到额定值的200%。例如电流满刻度设置为2000A，FM100-8A智能测控装置允许读数达到4000A。
CT额定值
CT接线电缆应尽量短，过长将降低精度，并且CT的额定负载能力必须大于FM100-8A智能测控装置、接线电缆、其他接入设备的总和。
FM100-8A智能测控装置总的测量精度取决于CT和PT(如果使用)的精度，建议用户选用精度为0.1级以上的CT和PT。
5.5 PT和CT的接线
图7、图8、图9说明了各种情况下相电压和相电流输入的接线，以确保正确安装FM100-8A智能测控装置。交流电压电流的相别和极性及其关系决定了仪表能否正确地工作，安装时请注意这一点。
各相电压输入前方必须有断路器或保险丝提供保护，如果使用的PT额定功率大于25W，则PT二次侧也要装保险丝；CT应接到短接端子或测试盒上，以便CT接线的安全。
警告：由于PT和CT一次侧电路的激励，将在PT和CT二次侧电路产生危险的电压和电流，所以在安装FM100-8A时一定要有必要的安全措施，例如拆下PT保险丝，短接CT二次侧。
5.6 波形采集的接线
FM100-8A智能测控装置波形采集功能可对电压输入(Ua,Ub,Uc)和电流输入(I1,I2,I3)进行数字采样，并以Ua输入作为波形采集的触发参考，保持所有采样信号间相位关系。
5.7 三相四线星形系统的接线
FM100-8A智能测控装置的Ua、Ub、Uc、Un端子直接接到3条相线和中性线上，或接到PT的相线和公共端，可测得相电压和相电流，按被测系统电压等级使用不同选项的FM100-8A智能测控装置。
a) 如果被监测系统的电压不高于400VAC，则使用基本型号的FM100-8A智能测控装置直接接入系统。注意装设2A的保险丝。见图6。
利用下面的公式确定所需要的计算变比：
PT变比 ＝1
CT变比 ＝ CT原方额定值/ CT副方额定值
图7 四线星形：三单元直接接线(400V电压系统)
b) 如果系统电压高于400VAC，则可以使用3个PT，PT一次侧和二次侧都接成星形，并且两侧都用保险丝或隔离开关，见图7。
利用下面的公式确定所需要的计算变比：
PT变比 ＝ PT原方额定值/ PT副方额定值
CT变比 ＝ CT原方额定值/ CT副方额定值
图8 四线星形：使用3个PT的3单元接线
5.8 三相四线2CT系统的接线
图9 使用2个CT接线
5.9 通信接线
简介
FM100-8A 智能测控装置具有单RS485通信口。通信电缆和仪表间采用光电隔离，并设有保护电路。
接线端子和指示
一路RS485通信接线端子(参见图4端子示意图)：
端子RS485极性：
COM1A： 1#RS485正极性端
COM1B： 1#RS485负极性端
通信状态指示
显示屏面左侧标识区
RX1、TX1： 第一路RS485收、发指示；
当仪表发送数据时，TX指示将会闪烁；接收数据时，RX指示将闪烁。没有数据收发时RX、TX均不亮。
RS485方式的接线
RS485通信允许一条总线上最多可接64台系列装置，这时需要一个 RS232C/RS485转换器，才能接入PC或MODEM。通信电缆选用防电磁噪声的优质双绞屏蔽电缆，其总长度不能超过1000米，各个设备的RS485口正负极性必须连接正确，电缆屏蔽层只能在一端接地。图10和图11表明了RS485通信电缆的接线方法，注意不要将各台仪表接成T形。
图10 RS485通信电缆的串行接线
图11 RS485通信电缆的环形接线
控制继电器的接线
FM100-8A智能测控装置内部有2个继电器,可直接切断250VAC/6A或30VDC/6A
的负载。本节介绍了其接线要求及其应用。使用继电器应注意以下问题：
a) 应用于设备控制操作(如断路器跳合闸等)：
连接到允许使用继电器控制的外部装置的操作机构。
要对继电器的输出状况进行验证，确实与预期相符才行。
继电器操作验证正确后，就可用来对外部装置控制。
b) 通过不同的控制方式控制继电器可得到不同的用途：
根据用户设定值，可进行远方控制和就地控制，输出方式有脉冲式和自保持。
通过通信口命令进行远方控制继电器，这必须通过运行SCADA的PC来实现。 详见继电器输出设置。
控制继电器的接线示意图如图12
图12 控制继电器的接线
开关量输入的接线
本节介绍了开关量输入的接线方法及应用。
FM100-8A智能测控装置的开关量输入点为有源触点，外部开关量以干接点输入。外部干触点闭合时测得的结果为ACTIVE，外部触点打开时，结果为INACTIVE。
接线示意图如图13所示：
图13 开关量输入的接线
FM100-8A智能测控装置提供6路开关量输入，每路都能测量外部干触点的状态。
为了可靠地监测开关量输入变位，必须保证脉冲宽度大于40ms。开关量输入可以监视外部无源触点。在这种应用中，触点关闭表示为ON、断开表示为OFF。
接线注意事项
接入装置的导线截面面积应满足：电流为2 .5 平方毫米，电压为1 .5 平方毫米。
通讯线必须采用屏蔽双绞线。
通讯线的RS485A，RS485B不能接反。
当通讯连接采用线形连接方式时，应在位于通讯电缆终点处装置的RS485A与RS485B 端子之间接入100 ～120 Ω线路匹配电阻。
波特率为9600bps 时，电缆长度<1000 米。
6 装置使用、操作指导
本章详细介绍FM100-8A 智能测控装置的人机界面以及按键操作等。
6.1 屏幕显示及按键操作
FM100-8A 智能测控装置的面板由一块液晶屏和五个按键组成，显示直观，操作简捷。下面是液晶屏所有字段被点亮时的画面和相关解释列表。
图14 液晶屏显示
表1 液晶屏显示说明
序号 显示内容 解释
1 测量数据显示区四行8 字 主要显示测量数据，包括：电流、电压、
功率、功率因数、频率、谐波分量、畸变
率（THD）等内容。
其次显示参数、SOE 、时间、本地操作等
内容。
2 提示符 a 、b 、c 分别代表a 相b 相c 相，∑代
表总和，Avg 代表平均值，“－”为负号,
n 代表零序。
3 左上角3 个小字 由英文语义缩写字母组成，用于表示当前
显示界面意义：如电压‘U ’，电流‘I ’，
功率为‘P ’或Pa/Pb/Pc，功率因数‘PF ’，
谐波H-U/I(谐波电压/电流)，事件顺序记
录‘SOE ’，读参数‘PAR ’，设置参数
‘SET ’，版本号‘VER ’等。
4 状态标识 TX1,RX1,TX2,RX2: 通讯状态标识，此
标识闪烁表示通讯正常工作中，此标识不
闪烁表示通讯未工作。
S1,S2,S3,S4：开关量标识，表示1～4
路相应开关量输入的状态（分或合）。亮
表示合，不亮表示分；
RL1,RL2:继电器输出状态指示，亮表
示合，不亮表示分；
SOE： 显示此标识表明内存中有SOE记
录没上传，不显示表明内存中无SOE记录没
上传。
ALM:告警状态标识,显示此标识表明
设备自检检查出错误。
MAX,MIN: 显示此标识表明
最大值或最小值。
5 累计量显示区10 个小“8”字 显示各种电度量数据、时间等。
6 单位：KVA MKW
％MKVar
MKVA Hz
KWh KVarh 表示测量数据的单位：
电流A 、KA；电压V 、KV；
有功功率W 、KW 、MW；
无功功率Var 、KVar 、MVar；
视在功率VA 、KVA 、MVA；
频 率Hz；百分比%；
有功电度KWh 、无功电度Kvarh 。
7 指示灯 闪烁表示设备正常运行
Enter
图 15 按键示意图
（从左至右分别为：左键“L”、右键“R”、上键“Up”、下键“Dn”、回车键“Enter”）FM100-8A智能测控装置液晶屏全部点亮(图14)的操作分为单键模式和组合键模式两种。
单键模式仅对五个按键中的某一个进行操作，用于完成装置所有监测数据的显示： 左键—菜单模式切换：下翻显示各种菜单模式：测量数据模式，谐波模式，SOE模式，分时电度模式，最大值最小值模式，最大需量模式，系统工作参数模式。
右键—菜单模式切换显示：上翻显示各种菜单模式：测量数据模式，谐波模式，SOE模式，分时电度模式，最大值最小值模式，最大需量模式，系统工作参数
模式。。
上键—数据显示：上翻显示当前菜单下的各项参数。例如：在测量数据显示菜单模式下，上翻显示电流，相电压， 线电压，总功率，三相功率，功率因数，
相电压不平衡度，相电流不平衡度，正向有功总电度，正向无功总电度，反
向有功总电度，反向无功总电度，视在电度，无功四象限电度，最大需量等
参数。
下键—数据显示：下翻显示当前菜单下的各项参数。例如：在测量数据显示菜单模式下，下翻显示电流，相电压， 线电压，总功率，三相功率，功率因数，
相电压不平衡度，相电流不平衡度，正向有功总电度，正向无功总电度，反
向有功总电度，反向无功总电度，视在电度，无功四象限电度，最大需量等
参数。
回车键—在测量数据模式时短按回车键切换时间显示年、月、日，长按回到数据显示模式首屏，在其他模式时短按回到当前模式菜单的首项，长按回到测量
数据显示模式首屏。