Produkthandbuch LZQJ. Digitaler 4-Quadranten-/ Kombizähler mit Lastprofilspeicher nach VDEW-Lastenheft 2.1

Transkript

1 Stand: Produkthandbuch LZQJ LZQJ-PHB-D-09 Digitaler 4-Quadranten-/ Kombizähler mit Lastprofilspeicher nach VDEW-Lastenheft 2.1

2 Alle Angaben in diesem Handbuch entsprechen dem Stand der Technik. Inhaltliche und technische Änderungen sind vorbehalten. Bei Fragen oder Anregungen erreichen Sie uns unter: Nordwestdeutsche Zählerrevision Ing. Aug. Knemeyer GmbH & Co. KG Heideweg 33 D Bad Laer Tel.: +49(0) Fax: +49(0) info@nzr.de Internet: 2

3 Vorbemerkungen In diesem Handbuch sind alle Ausführungsvarianten der Produktfamilie LZQJ beschrieben. Beachten Sie, dass die Zähler in Bezug auf Konfiguration, Schnittstellen, Ein- /Aus-gänge u.a. unterschiedlich ausgeführt sein können. Möglicherweise sind daher Zählermerkmale beschrieben, die auf die von Ihnen eingesetzten Zähler nicht zutreffen. Sicherheitsweise Die Zähler sind ausschließlich zur Messung elektrischer Energie zu verwenden und dürfen nicht außerhalb der spezifizierten technischen Daten betrieben werden (siehe auch Typenschild). Bei der Installation oder Wechseln des Zählers müssen die Leiter, an die der Zähler angeschlossen ist, spannungsfrei sein. Das Berühren unter Spannung stehender Teile ist lebensgefährlich. Deshalb sind die entsprechenden Vorsicherungen zu entfernen und so aufzubewahren, dass andere Personen diese nicht unbemerkt wieder einsetzen können. Vor dem Öffnen müssen unbedingt die Sekundärkreise der Stromwandler (an den Prüfklemmen) kurzgeschlossen werden. Die entstehende Hochspannung am unterbrochenen Stromwandler ist lebensgefährlich und zerstört den Stromwandler. S0-Eingänge führen Netzspannung. Achtung: Lebensgefahr! Die ortsüblichen Sicherheitsvorschriften sind einzuhalten. Die Installation der Zähler darf nur von fachkundigem und entsprechend geschultem Personal erfolgen. Montage und Installation Die Zähler der Baureihe LZQJ sind für Wandmontage gem. DIN geeignet. Beim Anschluss des Zählers unbedingt den entsprechenden Anschlussplan beachten, welchen Sie im Klemmendeckel des Zählers sowie bei den Lieferunterlagen finden. Im Kapitel 7. Schaltpläne (Beispiele) finden Sie einige Beispiel- Anschlusspläne. Zähler für Direktanschluss sind mit einer Vorsicherung von 63A bzw. 100A abzusichern, Zähler mit Wandleranschluss im Spannungspfad mit< 10A. 3

4 Information der Stromkunden Dem Stromkunden, bei denen der Zähler verwendet wird, ist das Zustandekommen der in Rechnung gestellten Leistungs- und Arbeitswerte transparent zu machen. Transparent machen heißt, durch Information die Voraussetzungen für die Stromkunden schaffen, unter Zuhilfenahme geeichter Anzeigen der bei ihnen verwendeten Zähler das Zustandekommen der Rechnungsposten in der Stromrechnung nachvollziehen zu können. Weiterhin ist dem Stromkunden ein Tariffahrplan zur Verfügung zu stellen. Unter Tariffahrplan ist hier eine Information zu verstehen, die klarstellt, wann welche Tarifumschaltungen bzw. Tarifzuordnungen und verrechnungsrelevanten Speichervorgänge erfolgen. Insbesondere bei der Software-Version, bei der die Tarifumschaltungen nicht gegeneinander verriegelt sind, muss dem Stromkunden gegenüber auch Klarheit darüber geschaffen werden, welche Register gleichzeitig zählen, und das die Gesamtzahl in Rechnung gestellter kwh auch in diesem Fall nie größer sein kann, als die vom Tarifregister angezeigter Wert. 4

5 Inhaltsverzeichnis 1. 4-Quadranten- und Kombizähler Kombizähler Quadrantenzähler Normen und Vorschriften Allgemeine Gerätebeschreibung Bedien- und Anzeigeelemente Displays VDEW-Display Vierzeiliges Display Technische Gerätebeschreibung Technische Daten Funktionsschaltbilder Direktmessende Ausführung Wandlerausführung Baugruppen Netzteil Hilfsspannungsversorgung Datensicherung Schutzbeschaltung Modularer Aufbau Digitales Messwerk Messprinzip Spannungsmessung Strommessung Messwerte Justierung Tarifwerk OBIS (Object-Identification-System) Arbeits- und Leistungstarife Maximumerfassung Messperiode t m Entkupplungszeit t e Ausgangskontakte Rückstellung (Kumulierung) Lastprofil Tarifschaltuhr Rundsteuerempfänger (RSE) Datenschnittstellen Optische Schnittstelle D Elektrische Schnittstelle RS Elektrische Schnittstelle RS Elektrische Schnittstelle CL0 (CS) Eingänge und Ausgänge Eingänge Ausgänge Lichtleiterschnittstelle LLS Gerätesoftware

6 5. Zählerbedienung Bedienung und Anzeige Prinzipielle Wirkungsweise der Bedienung und Anzeige Anzeige und Displaysteuerung Betriebsanzeige Anzeigetest Aufrufmodus Menü A-Taste Aufrufmodus Standard (Menüpunkt Std-dAtA ) Aufrufmodus Lastgang (Menüpunkt P.01 ) Aufrufmodus Eichtechnisches Logbuch (Menüpunkt P.99 ) Aufrufmodus Menü R-Taste Setzmodus (Menüpunkt SEt ) Aufrufmodus Info (Menüpunkt InFO-dAtA ) Test-/Prüfmodus (Menüpunkt test ) Parametriermodus Eichtechnische Prüfungen Beglaubigungs- und Prüfmodus Prüfbelastungen für die Prüfung von Zählern für mehrere Nennspannungen (Weitbereich) oder einen Nennspannungsbereich Schaltpläne (Beispiele) Messwandlerzähler für Vierleiteranlagen Messwandlerzähler für Dreileiteranlagen Drehstromzähler für direkten Anschluss in Vierleiteranlagen Gehäuse Grundplatte Zählerkappe Klemmenblock für Messwandlerzähler Klemmenblock für Zähler mit direkten Anschluss 60A Klemmenblock für Zähler mit direkten Anschluss 100A

7 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abbildung 1: OBIS-Kennzahlen Kombizähler...8 Abbildung 2: OBIS-Kennzahlen 4-Quadrantenzähler...9 Abbildung 3: Bedien- und Anzeigeelemente (Zähler mit VDEW-Display und mechanischen Tasten)...11 Abbildung 4: VDEW-Display...12 Abbildung 5: Vierzeiliges Display...14 Abbildung 6: Funktionsschaltbild für direktmessende Zähler...18 Abbildung 7: Funktionsschaltbild für Wandlerzähler...18 Abbildung 8: Lastprofiltiefe pro Kanal...27 Abbildung 9: Lichtleitertrennrelaisbox LTR...33 Abbildung 10: Darstellung der Wechsel der Anzeigemodi...35 Abbildung 11: Darstellung des Aufrufmenüs Menü A-Taste...36 Abbildung 12: Darstellung des Einzelaufrufs...37 Abbildung 13: Darstellung des Lastgang-Aufrufs...38 Abbildung 14: Darstellung des Aufrufs Eichtechnisches Logbuch...39 Abbildung 15: Darstellung des Aufrufmenüs Menü R-Taste...40 Abbildung 16: Darstellung des Setzmodus...41 Abbildung 17: Darstellung der Infoliste...42 Abbildung 18: Darstellung des Prüfmodus...43 Abbildung 19: Schaltbild Abbildung 20: Schaltbild Abbildung 21: Schaltbild Abbildung 22: Schaltbild Abbildung 23: Abmessungen...53 Abbildung 24: Klemmenblock Abbildung 25: Klemmenblock Abbildung 26: Klemmenblock Tabelle 1: Hilfsspannungsversorgung...21 Tabelle 2: Lieferbare Trenntransformatoren...21 Tabelle 3: Scheinleistungsaufnahme...21 Tabelle 4: Beispiele von OBIS-Kennzahlen...24 Tabelle 5: Sperrzeiten für Rückstellaktionen...26 Tabelle 6: RS485-Schnittstelle...30 Tabelle 7: RS232-Schnittstelle...31 Tabelle 8: CL0-Schnittstelle...31 Tabelle 9: Betriebsanzeige (Beispiel)...45 Tabelle 10: Kabelquerschnitte

8 1. 4-Quadranten- und Kombizähler Der Kombizähler und der 4-Quadrantenzähler sind äußerlich identisch und gehören derselben Produktfamilie an. Er wird in großen Stückzahlen produziert und hat breiten Einsatz im Feld gefunden Kombizähler Der Kombizähler ersetzt Messsätze, die bislang klassischerweise aus 2 Ferrariszählern gebildet wurden, aus einem Wirkverbrauchzähler (OBIS-Kennziffer 1.x.x) und einem Blindverbrauchzähler (OBIS-Kennziffer 3.x.x). Darüber hinaus kann der Kombizähler, wenn vom Kunden gefordert, Blindverbrauchsmessungen in den Quadranten 1 und 4 getrennt vornehmen (OBIS-Kennziffern 5.x.x und 8.x.x). Bezogen auf das OBIS-Kennzahlensystem ist der Kombizähler in der Lage, Messwerte gemäß den in Abbildung 1 abgebildeten Kennzahlen zu bilden. Zuordnung der OBIS-Kennzahlen zu den Quadranten beim Kombizähler: Blindverbrauch Bezug Wirkverbrauch Bezug Abbildung 1: OBIS-Kennzahlen Kombizähler 8

9 Quadrantenzähler Der 4-Quadrantenzähler ersetzt Messsätze, die klassischerweise aus 4 Ferrariszählern gebildet wurden, aus je einem Wirkverbrauchzähler für Bezug und Lieferung plus je einem Blindverbrauchzähler für Bezug und Lieferung. Bezogen auf das OBIS-Kennzahlensystem ist der 4-Quadranten-zähler in der Lage, Messwerte gemäß den in Abbildung 2 abgebildeten Kennzahlen zu bilden. Zuordnung der OBIS-Kennzahlen zu den Quadranten beim 4-Quadrantenzähler: Blindverbrauch Bezug Wirkverbrauch Bezug Abbildung 2: OBIS-Kennzahlen 4-Quadrantenzähler 9

10 2. Normen und Vorschriften IEC (ehem. IEC 687) Wechselstrom-Elektrizitätszähler - Besondere Anforderungen - Teil 22: Elektronische Wirkverbrauchszähler der Genauigkeitsklassen 0,2 und 0,5 IEC Elektronische Wechselstrom-Wirkverbrauchszähler (ehem. IEC ) (Genauigkeitsklassen 1 und 2) IEC Elektronische Wechselstrom-Blindverbrauchszähler (ehem. IEC ) (Genauigkeitsklassen 2 und 3) IEC (ehem. IEC 61107) ITU-T V.11 TIA/EIA-485 ITU-T V.24 ITU-T V.28 DIN DIN IEC Elektrizitätszähler - Zählerstandsübertragung, Tarifund Laststeuerung - Teil 21: Datenübertragung für festen und mobilen Anschluss Elektrische Eigenschaften von symmetrischen Doppelstromschnittstellen für Datenraten bis 10 Mbit/s Elektrische Eigenschaften von Sendern und Empfängern in digitalen Messsystemen Definition einer Schnittstelle zwischen Datenendeinrichtung und Datenübertragungseinrichtung Elektrische Eigenschaften für unsymmetrische Doppelstrom-Schnittstellenleitungen Elektrizitätszähler in Isolierstoffgehäusen, für unmittelbaren Anschluss, bis 60 A Grenzstrom; Hauptmaße für Drehstromzähler Elektrizitätszähler in Isolierstoffgehäusen, für unmittelbaren Anschluss, bis 60 A Grenzstrom; Hauptmaße des Klemmendeckels für Drehstromzähler Messung der elektrischen Energie Zählerstandsübertragung, Tarif- und Laststeuerung - Teil 61: Object Identification System (OBIS) 10

11 3. Allgemeine Gerätebeschreibung 3.1. Bedien- und Anzeigeelemente Plombe plombierbar 6 Abbildung 3: Bedien- und Anzeigeelemente (Zähler mit VDEW-Display und mechanischen Tasten) 1. Display 2. Optischer Auftrufsensor 3. Parametriertaste (unter Zählerkappe) 4. Mechanische Aufruftaste 5. Plombierbares Messwandlerschild 6. Plombierbarer Klemmendeckel 7. Impuls-LED 8. Optische Datenschnittstelle D0 mit magnetischer Aufnahme für den Auslesekopf 9. Mechanische Rückstelltaste (plombierbar) 11

12 3.2. Displays Die Zähler der Baureihe LZQJ mit einem LC-Display gemäß VDEW-Lastenheft 2.1 oder einem vierzeiligem LC-Display mit 20 Zeichen pro Zeile. Die Displays sind standardmäßig unbeleuchtet, können auf Kundenwunsch aber auch beleuchtet ausgeführt sein VDEW-Display Das VDEW-Display ist wie folgt aufgebaut: Betriebsanzeige (Quadranteninformation) Kommunikationsanzeige Phasenanzeige Einheit T1 T2 T3 T4 M1 M2 M3 M4 RSE RS UHR SET OBIS-Kennzahlenbereich Wertebereich Cursorfeld Abbildung 4: VDEW-Display Die Betriebsanzeige stellt den aktuellen Energiebezug dar, wie er vom Zähler gemessen wird (Lieferung/Bezug von Wirkleistung, Lieferung von induktiver/kapazitiver Blindleistung). Fließt ein Verbraucherstrom, so wird ein Statussymbol angezeigt, in welchem Quadranten gemessen wird, z.b.: 1. Quadrant +WV/+BV 2. Quadrant -WV/+BV 3. Quadrant -WV/-BV 4. Quadrant +WV/ -BV Die Kommunikationsanzeige erscheint, wen über die Datenschnittstellen (optisch bzw. elektrisch) mit dem Zähler kommuniziert wird. Die Phasenanzeige signalisiert das Anliegen der einzelnen Phasenspannungen. Bei falschem Drehfeld blinken alle drei Signale. Die Einheit wird entsprechend der gemessenen Energieart angezeigt. 12

13 Im Kennzahlenbereich werden die Messwerte anhand des OBIS-Schlüssels gekennzeichnet. Im Wertebereich werden die Messwerte dargestellt. Im Cursorfeld werden Betriebszustände des Zählers dargestellt. Die schwarzen Pfeile zeigen an, welcher Tarif und welches Maximumwerk aktiviert ist und über welche Hardware (Uhr oder Rundsteuerempfänger) der Zähler gesteuert wird. T1-T4 M1-M4 RSE RS UHR SET Tarifinformation für Energie. Alle aktivierbaren Tarifregister sind auf dem Leistungsschild abgebildet. Tarifinformation für Leistung. Alle aktivierbaren Tarifregister sind auf dem Leistungsschild abgebildet. Der Cursor blinkt, wenn der interne Rundsteuerempfänger aktiviert und empfangsbereit ist. Der zugehörige Cursor ist dauernd aktiv, wenn der interne Rundsteuerempfänger ein Telegramm empfängt. Der Cursor blinkt für die Dauer der Aktivierung einer Rückstellsperre. Der Cursor ist dauernd aktiv, wenn die interne Geräteuhr das Tarifwerk steuert. Der entsprechende Cursor ist aktiv, wenn sich der Zähler im Setzmodus befindet. 13

14 Vierzeiliges Display Das vierzeiliges LC-Display ist wie folgt aufgebaut: Kennzahlenbereich Kommentartext Energierichtung Wertebereich Einheit Phasenanzeige Abbildung 5: Vierzeiliges Display Tarifinformation Energie/Leistung Quadranteninformation Datenauslesung DCF- Status Setzen/ Parametrieren Rundsteuerempfänger Rückstellsperre Uhrsteuerung Im Kennzahlenbereich werden die Messwerte anhand des OBIS-Schlüssels gekennzeichnet. Im Kommentartext werden innerhalb der Listen die angezeigten Werte als Klartext beschrieben. Die Energierichtungsanzeige zeigt die Richtung der gemessenen Energie an (+ für Bezug, - für Lieferung). Im Wertebereich werden die Messwerte mit den entsprechenden Einheitenangaben dargestellt. Die Einheit wird entsprechend der gemessenen Energieart angezeigt. Die Phasenanzeige signalisiert das Anliegen der einzelnen Phasenspannungen. Bei falschem Drehfeld blinken alle drei Symbole. 14

15 Die Quadranteninformation zeigt an, in welchem Quadranten in abhängig der Last momentan gemessen wird. 1. Quadrant +WV/+BV 2. Quadrant - WV/+BV 3. Quadrant - WV/- BV 4. Quadrant +WV/- BV +WV, Leerlauf BV - WV, Leerlauf BV Leerlauf WV, +BV Leerlauf WV, - BV Leerlauf WV, BV Die Tarifinformation zeigt den momentan aktiven Energietarif und die gemessene Energieart (Wirkenergie = W, Blindenergie = B) sowie den momentan aktiven Maximumtarif und die Leistungsart (Wirkleistung = W, Blindleistung = B) an. Das Symbol für Uhrsteuerung U zeigt an, das die Tarifsteuerung des Zählers über die interne Uhr erfolgt. Das Symbol für die Datenauslesung erscheint, wenn Daten zum Zähler geschickt bzw. vom Zähler zum PC gesendet werden. Das Symbol für Setzen/Parametrieren ist aktiv, wenn im Setzmodus Werte geändert werden. Das DCF-Statussymbol zeigt den aktuellen Status der DCF77-Antenne an: 1. unvollständig und blinkt= kein Empfang 2. vollständig und blinkt = Empfang, aber die RTC ist noch nicht auf den DCF77-Empfänger synchronisiert 3. vollständig und ist dauernd aktiv = Empfang, die RTC wurde auf die DCF77- Zeit synchronisiert Verfügt der Zähler über einen Rundsteuerempfänger, wird dies durch eine blinkendes R angezeigt. Ist das Symbol dauernd aktiv, so empfängt der Zähler ein Rundsteuersignal. Das Symbol für die Rückstellsperre blinkt bei aktiver Rückstellsperre. 15

16 4. Technische Gerätebeschreibung 4.1. Technische Daten Direktmessende Ausführung 5(60) A bzw. 10(100) A Wandlerausführung Cl. 1 Spannung 4-Leiter-Zähler 3x127/220 V...3x240/415 V 3x58/100 V...3x240/415 V, optional bis 3x400/690 V 3-Leiter-Zähler 3x220 V...3x415 V 3x100 V..3x415 V, optional bis 3x690 V 2-Leiter-Zähler --- 1x58 V...1x240 V Strom 5(60) A oder 10(100) A 5II1A Frequenz 50 Hz, 60 Hz 50 Hz, 60 Hz, 16 2 /3 Hz Klassengenauigkeit Wirkenergie Cl. 2, optional Cl. 1 Cl. 1 Blindenergie Cl. 3, optional Cl. 2 Cl. 2 Messsystem Bezeichnung Hallsensor kompensierte Stromwandler Messarten Wirkleistung P+, P- Blindleistung Q+, Q-, Q1, Q2, Q3, Q4 zusätzlich S, Ah, U 2 h, I 2 h Impulswertigkeiten LED (Imp./kWh[kvarh]) (typabhängig) (typabhängig) Ausgang (Imp./kWh[kvarh]) (typabhängig) (typabhängig) Konfigurationsfähigkeit nach Eichung über eichtechnisch gesichertes Logbuch Energiezählwerke maximale Anzahl 32 Tarifregister + tariflose Register, je 15 Vorwerte Maximumregister maximale Anzahl 32 Tarifregister + tariflose Register, je 15 Vorwerte Messperiode 1, 5, 10, 15, 30, 60 min, einstellbar Lastprofil maximale Anzahl der Kanäle 32 typische Speichertiefe bei 1 Kanal 317 Tage Registrierperiode 1, 5, 10, 15, 30, 60 min, einstellbar Aufzeichnungsart Leistung, Arbeit, Arbeitsvorschub Echtzeituhr Ganggenauigkeit innerhalb ± 5 ppm Synchronisation über Datenschnittstellen, Steuereingang oder DCF-Modul Gangreserve Batterie / Kondensator > 20 Jahre / > 10 Tage Rundsteuerempfänger Anzahl der Kanäle / Telegramme 6 / alle gängigen Steuereingänge S0-Eingang/Systemspannung max. 1 / max. 6 Datenerhalt 16 spannungslos im FLASH-ROM, mind. 10 Jahre Display Displayausführung VDEW-Display 84 mm x 24 mm, Zifferngröße 8 mm alternative Displayausführung alphanumerisches Display 4 x 20 Zeichen Bedienung mechanische Tasten für Display-Aufruf und Rückstellung optischer Sensor für Display-Aufruf Datenschnittstellen optische Datenschnittstelle optische Datenschnittstelle D0 elektrische Datenschnittstelle RS485, CL0 oder RS232 Datenprotokolle IEC oder DLMS maximale Übertragungsrate 9600 Baud (fest oder Mode C) Ausgänge Anzahl max. 6 max. 7 Opto-MOSFET max. 250 V AC/DC, 100 ma, Schließer und Öffner S0-Ausgang max. 27 V DC, 27 ma Relais max. 250 V AC/DC, 100 ma (max. 2 Relais) Energieversorgung Schaltnetzteil 3-phasig Netzausfallüberbrückungszeit > 500 ms Hilfsspannungsversorgung Weitbereich V AC/DC Eigenbedarf pro Phase Spannungspfad (Basiszähler) mit Hilfsspannung --- < 0,02 VA / < 0,01 W (3x58/100 V) ohne Hilfsspannung < 1,3 VA / < 0,8 W < 1,3 VA / < 0,8 W Strompfad < 0,01 VA < 0,004 VA Hilfsspannung --- < 1,8 VA...< 2,9 VA Elektrische Parameter Isolationsfestigkeit Isolation: 4 kv AC, 50 Hz, 1 min. Stoßspannung Stoßspannung: 8 kv, Impuls 1,2/50 µs, 2 Ω (Messpfade, Hilfsspannung) 6 kv, Impuls 1,2/50 µs, 500 Ω (Ausgänge: Opto-MOSFET, Relais) Festigkeit gegen HF-Felder 30 V/m (unter Last) Temperaturbereich Betrieb / Grenzbetrieb u. Lagerung -25 C C / -40 C C Luftfeuchtigkeit 90% bei 40 C, nicht kondensierend Gehäuse Abmessungen nach DIN Schutzklasse Schutzklasse 2 Schutzart Gehäuse / Klemmenblock IP 51 / IP 31 Gehäusematerial Polycarbonat glasfaserverstärkt, recyclebar Brandeigenschaften schwer entflammbar (halogenfrei) Gewicht 1,6 kg 1,35 kg

17 Präzisionszähler Cl. 0,5 Präzisionszähler Cl. 0,2 Spannung 4-Leiter-Zähler 3x58/100 V...3x240/415 V, optional bis 3x400/690 V 3-Leiter-Zähler 3x100 V..3x415 V, optional bis 3x690 V 2-Leiter-Zähler 1x58 V...1x240 V Strom Frequenz 5II1A 50 Hz, 60 Hz, 16 2 /3 Hz Klassengenauigkeit Wirkenergie Cl. 0,5 Cl. 0,2 Blindenergie 1% (Cl. 2) 0,5% (Cl. 2) Messsystem Bezeichnung kompensierte Stromwandler Messarten Wirkleistung P+, P- Blindleistung Q+, Q-, Q1, Q2, Q3, Q4 zusätzlich S, Ah, U 2 h, I 2 h Impulswertigkeiten LED (Imp./kWh[kvarh]) (typabhängig) Ausgang (Imp./kWh[kvarh]) (typabhängig) Konfigurationsfähigkeit nach Eichung über eichtechnisch gesichertes Logbuch Energiezählwerke maximale Anzahl 32 Tarifregister + tariflose Register, je 15 Vorwerte Maximumregsiter maximale Anzahl 32 Tarifregister + tariflose Register, je 15 Vorwerte Messperiode 1, 5, 10, 15, 30, 60 min, einstellbar Lastprofil maximale Anzahl der Kanäle 32 typische Speichertiefe bei 1 Kanal 317 Tage Registrierperiode 1, 5, 10, 15, 30, 60 min, einstellbar Aufzeichnungsart Leistung, Arbeit, Arbeitsvorschub Echtzeituhr Ganggenauigkeit innerhalb ± 5 ppm Synchronisation über Datenschnittstellen, Steuereingang oder DCF-Modul Gangreserve Batterie / Kondensator > 20 Jahre / > 10 Tage Rundsteuerempfänger Anzahl der Kanäle / Telegramme 6 / alle gängigen Steuereingänge S0-Eingang/Systemspannung max. 1 / max. 6 Datenerhalt spannungslos im FLASH-ROM, mind. 10 Jahre Display Displayausführung VDEW-Display 84 mm x 24 mm, Zifferngröße 8 mm alternative Displayausführung alphanumerisches Display 4 x 20 Zeichen Bedienung mechanische Tasten für Display-Aufruf und Rückstellung optischer Sensor für Display-Aufruf Datenschnittstellen optische Datenschnittstelle optische Datenschnittstelle D0 elektrische Datenschnittstelle RS485, CL0 oder RS232 Datenprotokolle IEC oder DLMS maximale Übertragungsrate 9600 Baud (fest oder Mode C) Ausgänge Anzahl max. 7 Opto-MOSFET max. 250 V AC/DC, 100 ma, Schließer und Öffner S0-Ausgang max. 27 V DC, 27 ma Relais max. 250 V AC/DC, 100 ma (max. 2 Relais) Energieversorgung Schaltnetzteil 3-phasig Netzausfallüberbrückungszeit > 500 ms Hilfsspannungsversorgung Weitbereich V AC/DC Eigenbedarf pro Phase Spannungspfad (Basiszähler) mit Hilfsspannung < 0,02 VA / < 0,01 W (3x58/100 V) ohne Hilfsspannung < 1,3 VA / < 0,8 W Strompfad < 0,004 VA Hilfsspannung < 1,8 VA...< 2,9 VA Elektrische Parameter Isolationsfestigkeit Isolation: 4 kv AC, 50 Hz, 1 min. Stoßspannung Stoßspannung: 8 kv, Impuls 1,2/50 µs, 2 Ω (Messpfade, Hilfsspannung) 6 kv, Impuls 1,2/50 µs, 500 Ω (Ausgänge: Opto-MOSFET, Relais) Festigkeit gegen HF-Felder 30 V/m (unter Last) Temperaturbereich Betrieb / Grenzbetrieb u. Lagerung -25 C C / -40 C C Luftfeuchtigkeit 90% bei 40 C, nicht kondensierend Gehäuse Abmessungen nach DIN Schutzklasse Schutzklasse 2 Schutzart Gehäuse / Klemmenblock IP 51 / IP 31 Gehäusematerial Polycarbonat glasfaserverstärkt, recyclebar Brandeigenschaften schwer entflammbar (halogenfrei) Gewicht 1,35 kg 17

18 4.2. Funktionsschaltbilder Direktmessende Ausführung U1 I1 Hall-Sensor Spannungsteiler Verstärker ADC 1 ADC 2 Sensoren/Tasten LC-Display Imp. LED 7 Steuereingänge oder 6 Steuereingänge + 1S0 U2 I2 Spannungsteiler Hall-Sensor Verstärker ADC 3 ADC 4 CPU RAM FLASH U3 Spannungsteiler ADC 5 RTC I3 Hall-Sensor Verstärker ADC 6 Daten in/out Ausgänge N Eingangsschutz Schaltnetzeil D0 Spannungsversorgung der Elektronik RS485 RS232 CL0 LLS max. 6 S0/ MOSFET oder 2 Relais plus 4 S0/ MOSFET Abbildung 6: Funktionsschaltbild für direktmessende Zähler Wandlerausführung U1 I1 Spannungsteiler Kompensierter Stromwandler ADC 1 ADC 2 Sensoren/Tasten LC-Display Imp. LED 7 Steuereingänge oder 6 Steuereingänge + 1S0 U2 Spannungsteiler ADC 3 RAM I2 U3 Kompensierter Stromwandler Spannungsteiler ADC 4 ADC 5 CPU FLASH RTC I3 N UH1 UH2 Externe Hilfsspannung Kompensierter Stromwandler ADC 6 Eingangsschutz Eingangsschutz Schaltnetzeil Daten in/out D0 Spannungsversorgung der Elektronik RS485 RS-232 CL0 Ausgänge LLS max. 7 S0/ MOSFET oder 2 Relais plus 5 S0/ MOSFET Abbildung 7: Funktionsschaltbild für Wandlerzähler 18

19 4.3. Baugruppen Der Zähler besteht im wesentlichen aus: digitalem Messwerk Tarifwerk Das Messwerk ermittelt Basismesswerte, wandelt sie in digitale Informationen und liefert sie dem Tarifwerk zur Verrechnung und Weiterverarbeitung. Beide Baugruppen, das Mess- und Tarifwerk, werden von einem gemeinsamen Netzteil versorgt Netzteil Es handelt sich um ein primärgetaktetes Weitbereichsnetzteil (3x58/100V... 3x240/415V) mit hohem Wirkungsgrad. Es werden auch 3-Leiterzähler mit 3x100V... 3x415V unterstützt. Das Netzteil ist erdschlussfest und gewährleistet den Betrieb ohne N. Für den Fall, dass im Betrieb ein Bauteildefekt auftritt, ist es überlastund kurzschlussfest ausgelegt. Ein eventueller Schaden bleibt damit begrenzt, Folgeschäden werden vermieden. Bei einphasig angeschlossenem Zähler der Baureihe LZQJ ist ein einwandfreier Betrieb bis U nenn - 20% garantiert. 19

20 Hilfsspannungsversorgung Gilt nur für den LZQJ-P2... und LZQJ-P5... (Präzisionszähler der Genauigkeitsklassen 0,2S und 0,5S)! Der LZQJ als Präzisionszähler besitzt die Möglichkeit der externen Hilfsspannungsversorgung. Generell wird zwischen zwei Funktionsweisen (Eigenschaften) unterschieden: a) reine Hilfsspannungsversorgung, bei der die Energie für das elektronische Messwerk ausschließlich aus dem Hilfsspannungskreis entnommen wird. b) Kombiversorgung, bei der bestimmten auftretenden Spannungszuständen (siehe Tabelle 1) die Energie für das elektronische Messwerk nicht mehr aus der Hilfsspannung entnommen wird, sondern aus den Messspannungen. Wenn die Hilfsspannung komplett ausfällt, erfolgt die Entnahme von Energie für das elektronische Messwerk ausschließlich aus der Messspannung (Merkmal der Kombiversorgung). Der Zähler ist dann trotz Ausfall der Hilfsspannung voll funktionsfähig (Vorteil gegenüber reiner Hilfsspannungsversorgung). Folgende Ausführungsvarianten der Hilfsspannungsversorgung sind möglich: Typ 1 Ausführung mit reiner Hilfsspannungsversorgung und galvanischer Trennung zwischen Hilfs- und Messspannungskreis (2kV AC, 1min). Typ Z Messspannungsabhängige Kombiversorgung ohne galvanische Trennung zwischen Hilfs- und Messspannungskreis. Die Hilfspannungsversorgung ist nur wirksam, wenn die Hilfsspannung größer als die Messspannung ist. Bei kleinerer oder Ausfall der Hilfsspannung wird die Gerätfunktion durch die Messspannung sichergestellt. Typ R Messspannungsunabhängige Kombiversorgung ohne galvanische Trennung zwischen Hilfs- und Messspannungskreis. Bei Ausfall der Hilfsspannung wird die Gerätefunktion durch die Messspannung sichergestellt. Typ 2 Messspannungsunabhängige Kombiversorgung mit galvanischer Trennung (4kV AC, 1min) zwischen Hilfs- und Messspannungskreis gemäß Schutzklasse 2. Bei Ausfall der Hilfsspannung wird die Gerätefunktion durch die Messspannung sichergestellt. 20

21 Typ 1) =Y Funktionsweise (Eigenschaft) 1 reine Hilfsspannungsversorgung Messspannung wirksam auf Zählertypen wirksamer Hilfsspannungsbereich Funktionsbereich ohne Hilfsspannung Galvanische Trennung alle 48V 300VAC/DC - 2kV, 1min Z Kombiversorgung 3x 58/100V, 3x 100V, 1x 100V 100V 300VAC 145V 300VDC 3x 63/110V, 3x 110V, 1x 110V 110V 300VAC 160V 300VDC Messspannung ± 20% - R Kombiversorgung alle 80V 130VAC/DC 2 Kombiversorgung Schutzklasse 2 alle 48V 300VAC/DC Schutzklasse2 4kV, 1min Tabelle 1: Hilfsspannungsversorgung Ein Weitbereich im Messpfad ist nur bei Kombiversorgung der Typen R und 2 möglich, jedoch nicht beim Typ Z. Bei Zählern mit einer Messspannung von 3x58/100V und 3x63/110V und messspannungsabhängiger Kombiversorgung ist ein Zähleranlauf bei Eigenversorgung und einphasiger Nennspannung nicht gegeben. Die Typen 1, Z, R, 2 sind aufgrund verschiedener Anwenderanforderungen entstanden. Um die Typen 1, Z und R zusätzlich zu diesen Anforderungen in Schutzklasse 2 zu realisieren, empfehlen wir für Hilfsspannungsversorgung mit Wechselspannung, einen Trenntransformator in den Hilfsspannungskreis vorzuschalten. Die Tabelle 2 zeigt alle lieferbaren Ausführungen. Bestellbezeichnung U primär U sekundär TTR-225G V 230 V TTR-215G V 110 V TTR-335G V V Tabelle 2: Lieferbare Trenntransformatoren Bei anstehender Hilfsspannung im wirksamen Hilfsspannungsbereich (siehe Tabelle 1) erfolgt eine Entlastung der Spannungspfade im Messwerk, wodurch deren Scheinleistungsaufnahme dann extrem kleiner wird (siehe Tabelle 3). Typ 1) =Y Messspannung Scheinleistungsaufnahme pro Messspannungspfad Z, R, 2 3x58/100V bis 3x63/110V bzw. 3x100V/3x110V mit Kombiversorgung 1 3x58/100V bis 3x63/110V bzw. 3x100V/3x110V mit reiner Hilfsspannungsversorgung 0,02VA Z, R 3x230/380V bis 3x240/415V bzw. 3x380V/3x415V mit Kombiversorgung 0,3VA 2 3x230/380V bis 3x240/415V bzw. 3x380V/3x415V mit Kombiversorgung Schutzklasse 2 1 3x230/380V bis 3x240/415V bzw. 3x380V/3x415V mit reiner Hilfsspannungsversorgung 3x400/690V bzw. 3x690V mit reiner Hilfsspannungsversorgung 0,1VA Tabelle 3: Scheinleistungsaufnahme 1) Typenschlüssel: LZQJ-PXXX- Y X-XXX-XX-XXXXXX-XXX 21

22 Datensicherung Im laufenden Betrieb sind die aktuellen Messwerte im Arbeitsspeicher (RAM) abgelegt. Alle 24h werden diese Daten in den nichtflüchtigen Speicher übertragen. Bei Ausfall der Versorgungsspannung oder Unterschreitung der festgesetzten Mindestspannung arbeitet die Elektronik in den darauf folgenden 500 msec normal weiter. Sie wird aus der im Lade-Elko gespeicherten Energie gespeist. Handelt es sich also nur um einen Kurzaus-fall < 500 msec, so arbeitet das Gerät unterbrechungsfrei weiter. Nur bei größeren Ausfallzeiten wird die Messperiode unterbrochen und der Zähler komplett abgeschaltet. Erst wenn der Zähler neu initialisiert wurde, startet eine neue Messperiode. Die Daten bleiben im nichtflüchtigen Speicher über einen Zeitraum von mindestens 10 Jahren erhalten. Eine Pufferbatterie ist für den Datenerhalt nicht erforderlich! Der Datenerhalt wird ausschließlich durch die Speichereigenschaften des Speichermediums (Flash) sichergestellt Schutzbeschaltung Die Schutzbeschaltung hinter den Spannungsklemmen besteht aus einer Kombination von impulsfesten Leistungswiderständen und Varistoren, die beim Auftreten von Überspannungen für den Abbau der Impulsenergien sorgen. Das heisst: Schnelle energiereiche Störimpulse, die im Netz durch das Abschalten induktiver Lasten entstehen können, werden damit wirksam von der Mikroelektronik ferngehalten Modularer Aufbau Das gesamte Mess- und Tarifwerk ist einschließlich der Optionen auf einer Leiterplatte untergebracht. Uhrenmodul Tarifschaltuhr Rundsteuerempfänger Elektrische Schnittstellen Steuereingänge Steuerausgänge Der weitere modulare Aufbau des Zählers ermöglicht ein Anpassen der Zählerfunktionen an die vom Kunden gewünschten Zählermerkmale. Das Display ist steckbar auf der Leiterplatte angeordnet und läßt sich daher leicht austauschen. 22

23 4.4. Digitales Messwerk Messprinzip Die Messung der elektrischen Energie erfolgt durch Spannungs- und Strommessungen, die in sehr kurzen Intervallen durchgeführt werden. Die gemessenen analogen Spannungs- und Stromwerte werden digitalisiert. Die digitalisierten Strom- und Spannungswerte werden einem Mikroprozessor zugeführt und dort verarbeitet. Das garantiert eine sehr hohe Messgenauigkeit und Stabilität Spannungsmessung Die Klemmenspannungen erzeugen an internen Spannungsteilern netzproportionale Spannungspegel. Sie werden auf die Eingangskanäle der Analog-Digital- Wandler (ADC) geführt Strommessung Direktmessende Ausführung: In den Strompfaden liegen gescherte Ferritkerne, in deren Luftspalte sich Hall- Sensoren befinden, die stromproportionale Spannungen (Hall-Spannungen) erzeugen. Diese werden über Instrumentenverstärker den jeweils zweiten Eingängen der ADC s zugeführt. Wandlerausführung: Für die Strommessung werden kompensierte Stromwandler eingesetzt. Diese werden über Instrumentenverstärker den jeweils zweiten Eingängen der ADC s zugeführt Messwerte Die Messwerte werden im Display angezeigt und können über die D0-Schnittstelle oder die elektrische Schnittstelle (RS232, RS485, CL0) ausgelesen werden: momentane Wirk-, Blind- und Scheinleistung jeder einzelnen Phase und des Gesamtwertes einzelne Leiterströme und Leiterspannungen Anzahl der aktiven Phasen, die Netzfrequenz und der Leistungsfaktor sowie die Leistungsfaktoren der einzelnen Phasen Justierung Die Kombizähler und 4-Quadrantenzähler sind vollstatische und digitale Zähler. Für die Praxis bedeutet das, dass keine mechanisch beweglichen Teile im Messwerk benutzt werden, und dass die durch die elektronischen Bauteile gegebenen Toleranzen so aufeinander abgestimmt sind, dass die Geräte ohne Teilejustierung während der Montage serienmäßig identisch und rationell produziert werden können. Am Produktionsende durchlaufen die vorgefertigten Zähler eine Endjustierung. An einer Prüfeinrichtung werden die Zähler mit einer präzisen Normallast beaufschlagt. Jeder Zähler mißt nun diese Belastung und teilt sein Messergebnis über die optische Schnittstelle der Prüfeinrichtung mit. Diese vergleicht 23

24 den Messwert des Zählers mit ihrem eigenen präzisen Messwert und teilt dem Zähler in Form von Messwertkonstanten an mehreren Messpunkten Korrekturfaktoren mit, die im Zähler nichtflüchtig gespeichert werden. Die Eichkonstanten sind gegen Zugriff von außen geschützt Tarifwerk Das Tarifwerk errechnet auf Basis der digitalisierten Messwerte verbrauchte oder gelieferte elektrische Arbeit sowie elektrische Leistung und ordnet sie, abhängig von der vorhandenen Tarifsteuerung und der Konfiguration des Zählers vorbestimmten Arbeits- und Leistungsregistern zu OBIS (Object-Identification-System) Das Object-Data-Identification-System OBIS ist ein Kennzahlensystem, das vorrangig für Elektrizitätsanwendungen entwickelt wurde und in der IEC beschrieben ist. Es dient der Kennzeichnung von Messwerten/Daten, die somit eindeutig, geräte- und herstellerunabhängig identifizierbar sind. Aufgrund seiner allgemeinen Struktur ist OBIS auch für die Bereiche Wasser, Gas und Wärme geeignet. Im Bereich der Messung von elektrischer Energie und Leistung sind die Kennzahlenbelegung für die Messgrösse (1. Wert), die Messart (2. Wert), des Tarifs (3. Wert) und des Vorwertes (4. Wert) von Bedeutung. In Tabelle 4 sind gängige Kennzahlen beschrieben, die bei Elektrizitätszählern Anwendung finden. Messgröße C 1.x.x.x Wirkverbrauch + (Bezug) 2.x.x.x Wirkverbrauch (Lieferung) 3.x.x.x Blindverbrauch + (Bezug) 4.x.x.x Blindverbrauch (Lieferung) 5.x.x.x Blindverbrauch Q I.. 8.x.x.x Blindverbrauch Q IV Messart D x.2.x.x x.4.x.x x.5.x.x x.6.x.x x.8.x.x x.29.x.x Tarif E Kumulativ (Summe der zurückgesetzten Maxima) verstrichene Zeit + Mittelwert der aktuellen Messperiode Mittelwert der letzten Messperiode Maximum + Zeitstempel (Zeit, Datum, Saison) Energie Arbeitsvorschub x.x.n.x Tarif, n = Vorwerte F x.x.x.n Vorwerte, n = (bezogen auf das Rückstellzählwerk) 24 Tabelle 4: Beispiele von OBIS-Kennzahlen

25 Arbeits- und Leistungstarife Mit dem LZQJ lassen sich für die elektrische Arbeit und Leistung jeweils bis zu 32 Zählwerke konfigurieren. Jedes Zählwerk besitzt bis zu 15 Vorwertspeicher, die die Messwerte und Zeitstempel der 15 letzten Rückstellperioden darstellen. Die Zuordnung der Messgrößen wird kundenspezifisch konfiguriert Maximumerfassung Die Maximumbildung basiert auf der Messung der mittleren Leistung über eine springende Messperiode t m hinweg. Hierzu wird das Zeitintegral der aufgelaufenen Energie durch die Messperiode dividiert. Überschreitet der aktuellen Leistungswert den seit Beginn der Abrechnungsperiode höchsten aufgetretenen Leistungswert, wird er als neues Maximum in dem betroffenen Register mit zugehörigem Messperioden-Zeitstempel gespeichert Messperiode t m Die Messperiodendauer t m wird von der Netzfrequenz abgeleitet und durch einen Periodengeber im Zähler gebildet. Die Länge der Messperiode ist konfigurierbar und beträgt je nach Kundenanforderung 1, 2, 3, 5, 10, 15, 30 oder 60 Minuten. Zeitweise Maximummessung Der Beginn einer Maximummessung (und damit der Beginn der Messperiode) wird ausgelöst durch ein internes Schaltsignal: Tarifschaltuhr Rundsteuerempfänger, oder externes Schaltsignal an einer der Zusatzklemmen: am Steuereingang S0 an einem dafür konfigurierten Steuereingang (Gerätespannung) Entkupplungszeit t e Zur Steuerung weiterer Geräte (z.b. eines Maximumwächters) kann auf einen Ausgang (Zusatzklemme) oder die Lichteiterschnittstelle ein sogenanntes Entkupplungssignal t e geschaltet werden. Die Vorschrift VDE 0418, Teil 4 besagt, dass die Entkupplungszeit den jeweils größeren der folgenden Werte nicht überschreiten darf: 1% Messperiode oder 15 Sekunden. Diese Entkupplungszeit ist Bestandteil der Messperiode und wird am Anfang generiert. Bei der in Europa am häufigsten zur Anwendung kommenden Messperiode von 15 min (= 900 Sek.) beträgt die Entkupplungszeit somit 9 Sek. Elektronische Maximumzähler benötigen praktisch keine Entkupplungszeit. Sie ist gekennzeichnet durch die Software-Laufzeit und die schnellen Schaltzeiten der Halbleiterbauelemente und liegt maximal im Millisekundenbereich. Obwohl das Entkupplungssignal nach außen gemäß Vorschrift ausgegeben wird, findet bei elektronischen Maximumzählern während dieser Zeit eine durchgehende Messung statt. 25

26 Ausgangskontakte Zur Weitergabe an den Kunden stehen insgesamt bis zu 7 Ausgangskontakte zur Verfügung. Das können S0-Ausgänge, Relais (max. 2) oder MOSFET-Ausgänge sein. S0- und MOSFET-Ausgänge können entweder als Schließer oder Öffner ausgeführt werden. Relais-Ausgänge sind als Wechselkontakt ausgeführt. Falls die hier angeführten Ausgangskontakte nicht ausreichen bzw. wenn eine zukunftsweisende Konzeption zur Anwendung kommen soll, empfiehlt sich die Option der Lichtleiterschnittstelle LLS für den separaten Anschluß eines Lichtleitertrennrelais (siehe Lichtleiterschnittstelle LLS) Rückstellung (Kumulierung) Mit dem Einzug der Elektronik in der Zählertechnik ist der Funktionsumfang der Rückstellung erheblich erweitert worden und bewirkt folgendes: Abbruch der laufenden Messperiode Speichern der aktuellen Maxima in entsprechende Vorwertspeicher Kumulieren der aktuellen Maxima auf die Kumulativ-Register Nullsetzen der Maximumzählwerke Nullsetzen des aktuellen Leistungsmittelwertes Speicherung der zum Zeitpunkt der Rückstellung aufgelaufenen Arbeitswerte in entsprechende Vorwertspeicher Aktivieren einer Rückstellsperre Eine Rückstellung kann durch folgende Rückstellarten ausgelöst werden: den optischen oder mechanischen Rückstellsensor die interne Tarifschaltuhr den internen Rundsteuerempfänger einen externen Steuereingang die optische Datenschnittstelle D0 die elektrische Datenschnittstelle, z.b. RS232, RS485, CL0 Nach einer Rückstellung wird abhängig von den gewählten Rückstellkanälen 1 bis 5 (siehe Tabelle 5) für eine erneute Rückstellung eine zeitlich begrenzte Sperre aktiviert, die mindestens eine Messperiode und höchstens 40 Tage beträgt. Bei jeder Rückstellung wird die Sperrzeit erneut aktiviert. Es gibt zwei verschiedene Sperrzeitlängen 0 und t 1. 0 steht als Synonym für den Fall, dass keine Sperre aktiviert wurde. In der Tabelle 5 ist dargestellt, welche Sperrzeiten durch die Auslösung einer Rückstellung über die Rückstellkanäle 1 bis 5 aktiviert werden. Als Beispiel sei hier angeführt, dass die Rückstellaktion über den Kanal Taste eine erneute Rückstellung über den gleichen Kanal (Taste) oder über andere Kanäle (Schnittstellen... Periodengeber) für verschiedene Zeitdauern (t 1 bzw. 0) blockiert. Sperrzeiten für eine erneute Rückstellung über Auflösung einer Rückstellung durch Optischer Sensor oder mechanische Taste t Schnittstellen (optisch, elektrisch) 0 t Klemmen (Klemmenblock) 0 0 t 1 t 1 t Interner Rundsteuerempfänger (RSE) 0 0 t 1 t 1 t Interne Echtzeituhr oder interner Periodengeber 0 0 t 1 t 1 t 1 Tabelle 5: Sperrzeiten für Rückstellaktionen 26

27 Die Rückstellsperren werden durch eine dreiphasige Spannungsunterbrechung aufgehoben. Zu jeder Rückstellung wird die jeweilige Zeitinformation (Zeitstempel) gespeichert. Der Rückstellzähler läuft rollierend von hoch und dient gleichzeitig als Hilfskennzahl für die Vorwerte Lastprofil Das im Zähler integrierte Lastprofil hat bei Annahme von t m = 15min., 2 Header pro Tag und dem Format x,xxx kw folgende Gesamtspeichertiefen: Anzahl der Kanäle Tage bei t m = 15min 1 ca ca ca ca. 80 Abbildung 8: Lastprofiltiefe pro Kanal Die Anzahl der Kanäle ist zwischen 1 und 6 (optional bis zu 32) konfigurierbar, wobei jedem Kanal eine Messgröße frei zugeordnet werden kann. Das Lastprofil arbeitet immer uhrensynchron. Der Neustart einer Registrierperiode (bei t m = 15min) erfolgt zu jeder vollen ¼ h der im Zähler vorhandenen Echtzeituhr, d.h. um hh:00, hh:15, hh:30 und hh:45 Uhr. Bei einem Spannungsausfall wird die aktuelle Zeit in der Datensicherung abgelegt. Nach Spannungswiederkehr werden 2 Wege unterschieden: a) Spannungswiederkehr innerhalb der aktuellen Messperiode es wird keine neue Messperiode gebildet, die aktuelle Messperiode wird weitergeführt Spannungswiederkehr außerhalb der aktuellen Messperiode es wird eine neue Messperiode gebildet b) bei jeder Spannungswiederkehr wird eine neue Messperiode gebildet Das Lastprofil ist auf dem Display darstellbar. Die Werte können mittels optischem Anzeigesensor oder mechanischen Taste eingesehen werden. Es ist beglaubigungsfähig und kann für Abrechnungszwecke herangezogen werden. Das ist ein großer Vorteil, da es im Hinblick auf die Liberalisierung des Strommarktes die Möglichkeit einer flexiblen Tarifvertragsgestaltung für den Kunden schafft. Die Konzeption ist zukunftsweisend und verdeutlicht die hohe Leistungsfähigkeit von Elektrizitätszählern. Die Lastprofiltiefe für die Ausgabe über Datenschnittstellen ist konfigurierbar und kann in bis zu vier Auslesetabellen eingebunden werden, so dass der Datenumfang entsprechend unterschiedlichen Anforderungen gewählt werden kann. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, mit formatierten Befehlen gemäß IEC gezielt bestimmte Zeiträume des Lastprofiles auszulesen. 27

28 4.6. Tarifschaltuhr Die Tarifschaltuhr ist im Zähler integriert. Sie basiert auf einer quarzgesteuerten, batterie- oder kondensatorgepufferten Echtzeituhr (Real Time Clock), die die Zeitinformation (Datum, Wochentag, Tageszeit) im Sekundentakt zur Verfügung stellt. Schaltzeiten können mittels: 16 Saisontabellen, 16 Tagesscheiben oder 384 Feiertagsdefinitionen für beliebige Wochentage kundenspezifisch konfiguriert werden. Sie werden fortlaufend mit der Echtzeituhr verglichen. Bei Übereinstimmung der konfigurierten Schaltzeiten oder Schaltzeiträume mit der Echtzeituhr werden die gesetzten Verbindungen wirksam und lösen die Schaltfunktionen aus. Schaltfunktionen sind die Aktivierung der Leistung- und Arbeitsregister. Somit sind 32 Arbeits- und Leistungszählwerke mit maximal 8 Tarifen über die Tarifschaltuhr konfigurierbar. Zum Beginn der Sommerzeitperiode wird auf die Zeit der Tarifschaltuhr (MEZ) eine Stunde hinzu addiert. Beginn und Ende der Sommerzeitperiode werden mit Hilfe eines Sommerzeitregisters bestimmt. Das Sommerzeitregister ist setzbar, um auf eine eventuelle Änderung der derzeit gültigen Sommerzeitregelung reagieren zu können. Die Ganggenauigkeit der Echtzeituhr beträgt < 5 ppm. Die Pufferung der Echtzeituhr (RTC) erfolgt über einen SuperCap-Kondensator - Gangreserve > 10 Tage. Bei völlig entladenem SuperCap beträgt die Ladezeit ab Anlegen der Phasenspannungen ca. 18min (90% Spannung). Anstelle des SuperCap-Kondensators kann die Pufferung auch über eine Batterie (trockene Lithiumzelle) erfolgen - Gangreserve > 20 Jahre. Letzteres ist bei Zählerausführungen mit Lastprofilspeicher zu empfehlen, damit bei längeren Spannungsunterbrechungen oder Abschaltungen des Zählers das Lastprofil zeitlich korrekt behandelt wird. Die Echtzeituhr wird in der Regel netzsynchron betrieben, d.h. sie wird zyklisch von einem der Netzfrequenz abgeleiteten, zählerinternen Zeitzähler synchronisiert. Sie kann aber auch über folgende Varianten synchronisiert werden: quarzgeführte Geräteuhr Synchronisation der Geräteuhr durch Impuls am Eingang Synchronisation erfolgt auf nächstgelegene Messperiodengrenze Synchronisation der Geräteuhr durch Impuls am Eingang Synchronisation erfolgt auf einen festen Tageszeitpunkt. Dieser Zeitpunkt wird durch den Parameter HHMMSS festgelegt. Synchronisation der Geräteuhr durch Impuls am Eingang, Synchronisation erfolgt auf die nächstgelegene volle 1 Minute Synchronisation der Geräteuhr durch einen am S0-Eingang angschlossenen DCF-77-Empfänger 28

29 4.7. Rundsteuerempfänger (RSE) Der Rundsteuerempfänger unterstützt folgende Telegramme, die über die Datenschnittstellen (D0, RS232, RS485, CL0) konfiguriert werden können: ABB Ricontic b ABB Ricontic s L&G Semagyr 50a L&G Semagyr 50b L&G Semagyr 52 L&G Semagyr 56 RWE Sauter Schlumberger Pulsadis I Schlumberger Pulsadis II EdF CDC Siemens TELENERG Zellweger ZAG 60 Zellweger ZAG 180 Decabit ZPA Der Systemaufbau bietet den Vorteil, den Rundsteuerempfänger auch per Modem zu konfigurieren und die Statusinformation, wie z.b. Relaislagen, letztes empfangenes Telegramm, abzurufen. Der Empfänger ist in der Lage 6 Ausgänge zu bedienen, die für die Steuerfunktionen des Zählers zur Verfügung stehen. Darüber hinaus können Tarif- und Maximumsteuerungen, Rückstellungen und Vorwarnsignale direkt über Klemmen oder die Lichtleiterschnittstelle weitergereicht werden Datenschnittstellen Der Datenaustausch zwischen Zähler und Auslesegeräten findet über die optische Schnittstelle D0 oder an den Zusatzklemmen über die elektrische Schnittstelle (RS232, RS485, CL0) statt. Die Übertragungsrate ist von 300 bis 9600 Baud fest oder Mode C einstellbar Optische Schnittstelle D0 Die IEC beschreibt die mechanischen, optischen und elektrischen Eigenschaften des zum Auslesegerät gehörenden Auslesekopfes und der Koppelstelle am Tarifgerät. 29

30 Elektrische Schnittstelle RS485 Die vom Zähler galvanisch getrennte, elektrische Schnittstelle RS485 befindet sich an den zwei Zusatzklemmen (A und B) unter dem plombierbaren Klemmendeckel. Die elektrische Schnittstelle RS485 ist eine symmetrische Zweidraht- Schnittstelle und ist gemäß TIA/EIA-485 / ITU-T V.11 ausgeführt. Die Entfernung zwischen Auslesegerät und Zähler darf 1000 m nicht übersteigen. RS485 Symmetrische Zweidraht-Schnittstelle, Halbduplex Anzahl der angeschl. Zähler bis 32 Max. Kabellänge Datenübertragungsrate bis 1000 m Baud Signal gemäß TIA/EIA-485 / ITU-T V.11 Tabelle 6: RS485-Schnittstelle logisch V to 6 V logisch V to + 6 V RS485 Bus An einem RS485 Bus können bis zu 32 Geräte betrieben werden. Üblicherweise wird in Bussystemen das erste und letzte Gerät mit einem Abschlusswiderstand zwischen Leitung A und B terminiert, um Leitungsreflexionen zu eliminieren. Busaufbau: Gerät 1 Gerät 2 Gerät 32 siehe Detail... siehe Detail A B A B A B RS485- Zweidrahtbus Detail: RS485 A B Anschlussklemmen R TERM = 120Ω Beachten Sie: Der Abschlusswiderstand darf nur bei den Endgeräten montiert werden! 30

31 Elektrische Schnittstelle RS232 Die vom Zähler galvanisch getrennte, elektrische Schnittstelle befindet sich auf drei Zusatzklemmen (RxD, TxD und GnD) unter dem plombierbaren Klemmendeckel (siehe auch Kapitel Anschlussbilder... ). Die elektrische Schnittstelle RS232 ist eine symmetrische Zweidraht- Schnittstelle und ist gemäß ITU-T V.24 und ITU-T V.28 ausgeführt. Die Entfernung zwischen Auslesegerät und Zähler sollte 15 m nicht übersteigen. RS232 symmetrische Zweidraht-Schnittstelle Anzahl der angeschl. Zähler 1 Max. Kabellänge Datenübertragungsrate bis 15 m Baud Signal gemäß ITU-T V.28 logisch 1-3 V to - 15 V logisch V to + 15 V Tabelle 7: RS232-Schnittstelle Elektrische Schnittstelle CL0 (CS) Die vom Zähler galvanisch getrennte, elektrische Schnittstelle CL0 befindet sich an den Zusatzklemmen unter der plombierbaren Klemmendeckel. Die CL0- Schnittstelle ist ausgeführt nach DIN , Teil 1. Es handelt sich um eine passive Zweidraht-Schnittstelle, d.h. sie besitzt keine eigene Spannungsquelle. Daten werden durch Stromfluß/kein Stromfluß (Mark/Space) in Höhe eines Nominalstromes von 20mA übertragen, weswegen die Schnittstelle auch als 20mA-Stromschnittstelle bezeichnet wird. Der Spannungsabfall des im Zähler in Reihe geschalteten Senders und Empfängers beträgt ca. 4 V, so dass max. vier Zählerausgänge in Reihe geschaltet und an einem Modem betrieben werden können. Die Zähler sind adressierbar, und lassen sich somit gezielt ansprechen. Die CL0-Schnittstelle eignet sich für Datenübertragung bis zu einem Kilometer. CL0 (DIN , Teil 1), 20mA Zweidraht-Schnittstelle Signal one zero Sender 11mA 2.5mA Empfänger 9 ma 3mA Erlaubte Spannungsabfälle Sender max. 4V Empfänger max. 4V Maximalwerte Strom Spannung 24mA (Kurzschluss) 27V (offener Stromkreis) Tabelle 8: CL0-Schnittstelle 31

32 4.9. Eingänge und Ausgänge Eingänge 7 Steuereingänge mit Systemspannung (potentialfrei), 1 Steuereingang davon als S0 (nicht potentailfrei), max 27 V DC, 27 ma (aktiv) ausführbar Ausgänge Als S0-Ausgänge gemäß DIN , Relais (max. 2) oder als Halbleiterrelais (MOSFET-Ausgang) möglich. Die MOSFET-Ausgänge können als Öffner oder Schließer ausgeführt werden. S0-Ausgang: Relais: Impulszeit ms (25-1Hz) in 20ms-Schritten; Energieimpulse Imp/kWh; max. 27 V DC, 27 ma (passiv) max. 250V AC/DC, 100 ma Opto-MOSFET: max. 250V AC/DC, 100 ma Lichtleiterschnittstelle LLS Eine besonders innovative Option zu den klassischen Ausgängen stellt das entwickelte Übertragungsprotokoll für eine Lichtleiterschnittstelle dar (Abbildung 9: Lichtleitertrennrelaisbox LTR). An einer Zählerklemme befindet sich eine Koppelstelle, an die durch einfaches Einstecken und Verschrauben ein Lichtleiter kontaktiert werden kann. Am anderen Ende des Lichtleiters wird ein Lichtleitertrennrelais mit bis zu sechs Steuerausgängen gesteckt. Die Relais-Box ist in einem Hutschienengehäuse nach EN untergebracht und besitzt selbst einen Lichtleiterausgang, so dass insgesamt vier Relais-Boxen kaskadiert werden können. Damit lassen sich insgesamt 24 Steuerausgänge realisieren. Die Datenübermittlung vom Zähler zum Lichtleitertrennrelais findet mit 4800 Baud statt. Jeder Ausgang des Lichtleitertrennrelais kann in Relais- (optional mit Schutzbeschaltung) oder Opto-MOSFET-Technik als Öffner oder Schließer ausgeführt werden. Versorgt wird das Lichtleitertrennrelais durch ein Weitbereichsnetzteil von 100V bis 230V. Eine aufwendige Eingangsschutzbeschaltung schützt das Gerät vor Zerstörung durch schlechte Netzversorgung. Mit der hier beschriebenen Anordnung wird eine optimale Rückwirkungsfreiheit durch die galvanische Trennung des Lichtleiters zwischen Zähler und Relais-Boxen realisiert. Da Kontaktierung und Verlegung des Lichtleiters unkompliziert sind, bietet diese Variante zugleich eine erhebliche Kosteneinsparung bei der Installation. Vom Zähler zur Relais-Box kann mit dem Lichtleiterkabel eine Entfernung von 20 m, zwischen kaskadierten Relais-Boxen sogar bis zu 50m überbrückt werden. 32