PQM - Power Quality Monitoring

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1 UMG 604 PQM - Power Quality Monitoring Hochleistungs-Netzanalysator für die Hutschiene High Performance Netzanalysatoren der Produktfamilie UMG 604 sind für den Einsatz in allen Netzebenen geeignet. Die hohe Abtastrate ermöglicht eine kontinuierliche Messung mit Erfassung von über 800 Messgrößen. Aufgrund der sehr leistungsfähigen digitalen Signalprozessoren werden sämtliche wichtigen Spannungsqualitätsparameter erfasst, z. B. Kurzzeitunterbrechungen mit Stör - schreiberfunktion, Transienten, Oberschwingungen bis zur 40., Einschaltströme etc. Weit reichende Kommunikationsmöglichkeiten z. B. Ethernet (TCP/IP), BACnet, Modbus, Profibus, RS232, RS485, HTTP, FTP, SMTP, SNTP, SNMP, DNS... erlauben die kostengünstige und schnelle Integration in bestehende Kommunikationsarchitekturen. Auf den Embedded Webserver kann weltweit über einen Webbrowser zugegriffen werden, z. B. zur Energieverbrauchsauswertung. Mit der implementierten grafischen Programmierung können anwenderspezifische Programme erstellt werden. Bis zu 7 parallel laufende Anwenderprogramme sind möglich. Einsatzgebiete Messung, Überwachung und Kontrolle elektrischer Kennwerte in Energieverteilungsanlagen Verbrauchsdatenerfassung und Auswertung (Kostenstellenerfassung) Überwachung der Spannungsqualität (Oberschwingungen, Kurzzeitunterbrechungen, Transienten, Anlaufströme...) Messwertgeber für Gebäudeleittechnik oder SPS Steuerungsaufgaben z. B. abhängig von erreichten Messwerten oder Grenzwerten Spitzenlastoptimierung (Vermeidung kostspieliger und gefährlicher Lastspitzen) Ethernet-Gateway für untergeordnete Messstellen Fernüberwachung 24

2 Kapitel 2 Netzanalysator UMG 604 der ultrakompakte Netzanalysator Mehrwert durch Zusatzfunktionen Durch die Integration von diversen Funktionalitäten geht der UMG 604 Netzanalysator weit über die Grenzen von digitalen Multi funktionsmessgeräten hinaus und bietet damit entsprechenden Mehrwert. Der Einsatz modernster Prozessoren erlaubt es, mit dem UMG 604 einen sehr schnellen und extrem kompakten Netzanalysator zu erschwinglichen Preisen anzubieten. So beinhaltet der UMG 604 folgende Funktionalitäten: Netzanalysator für die elektrische Stromversorgung (über 800 Netzparameter) Energieverbrauchs- und Kostenstellenerfassung Überwachung der Spannungsqualität Spitzenlastoptimierung (optional) SPS-Funktionalität (bis 7 frei programmierbare Programme gleichzeitig, grafische Programmierung) Transientenrekorder Ereignisschreiber Datenlogger Modbus/Ethernet-Gateway Hauptmerkmale Kontinuierliche Messung Erfassung von sämtlichen relevanten Spannungsqualitätsparametern (OS, KUs, Asymmetrien etc.) Ethernet und Embedded Webserver Jasic Interpreter Bis zu 7 benutzerdefinierte Programme GridVis Software - Vollversion bis auf wenige Optionen im Lieferumfang enthalten Anwendungen Stark ansteigende Energiekosten machen elektrische Energie immer mehr zu einem Kostentreiber. Mit dem UMG 604 machen Sie den ersten Schritt hin zu mehr Kosteneffizienz. Die hochpräzise Erfas - sung sämtlicher Energiedaten und elektrischer Parameter sorgt für die nötige Transparenz in Ihrer Energieversorgung. Auf Basis dieser Daten lassen sich Konzepte z. B. zur Stromkostenreduzierung entwickeln, Maßnahmen einleiten und mit dem UMG 604 die erzielten Verbesserungen auch überwachen und protokollieren. Das UMG 604, mit einem 500 MHz DSP (Digitaler Signalprozessor) ausgestattet, ist ein überaus schneller und leistungsfähiger Netzanalysator. Die kontinuierliche Abtastung der 8 Kanäle mit 20 khz pro Kanal erlaubt die Erfassung von sämtlichen relevanten elektrischen Parametern (mehr als 800 Werte), Minimum- und Maximum werten, den wesentlichen Spannungsqualitätswerten wie Ober schwingungen (bis zur 40., je Phase mit Richtungserkennung) und Kurzzeit unterbrechungen. Selbst schnelle Transienten (> 50 µs) können sicher identifiziert werden. Über moderne Kommunikationsarchitekturen werden die erfassten Daten an einen zentralen Ort geleitet, in leistungsfähigen Datenbanken zentral gespeichert und zur weiteren Verarbeitung in einer offenen Architektur zur Verfügung gestellt. Die einfache Einbindung in eine vorhandene Gebäude - leittechnik oder SPS-Umgebung er weitern die Einsatzmöglich - keiten des UMG

3 UMG 604 Hutschienenmontage (6TE): Reduzierung der Installationskosten Typischerweise werden Messgeräte in der Niederspannungshauptverteilung (NSHV) als Einbaumessgeräte für die Schaltschranktür ausgeführt. Durch die Montage des UMG 604 auf einer 35 mm Hutschiene werden die Installations- und Anschlusskosten deutlich reduziert, d.h. Schalttafelausschnitt sowie Verdrahtung auf die Schaltschranktür sind nicht mehr nötig. Um den Funktionsumfang moderner Messgeräte auszunutzen, spielt die Vernetzung und zentrale Auswertung der Daten eine wesentliche Rolle, d.h. das Display vor Ort dient vorwiegend der Inbetriebnahme und dem Service. Das ausgesprochen kompakte UMG 604 ist sowohl für den Einbau in der NSHV und im Maschinenbau geeignet als auch in Installationsverteilern, was für Anwendungen in der Gebäudetechnik, der Informationstechnologie und Datencentern von besonderem Interesse ist. Moderne Kommunikationsarchitektur über Ethernet: Kostengünstige, schnelle und sichere Kommunikation Häufig übertreffen die Kosten für die Installation und die Kommunikation (z. B. Peripherie für Feldbusse) die reinen Gerätekosten. Durch die Anbindung an eine vorhandene Ethernetarchitektur kann eine schnelle, kostenoptimierte und zuverlässige Kommunikation aufgebaut werden. Zusätzliche Schnittstellen ermöglichen die Einbindung der Netzanalysatoren in SPS-Systeme oder Gebäude - leittechnik. Hier bietet die Nutzung offener Standards dem Anwender ein Höchstmaß an Flexibilität. Modbus Gateway: Kostengünstige Anbindung von Geräten ohne Ethernet-Schnittstelle Durch die Modbus Gateway-Funktion können Sie über das UMG 604 einfachere Modbus RTU-Geräte an das Ethernet anschließen. Dabei kann das UMG 604 zum Beispiel gleichzeitig als Gateway für untergelagerte Messstellen oder ältere, in der Installation vorhandene Geräte eingesetzt werden. Jedes Gerät mit Modbus RTU- Schnittstelle, dessen Datenformat und Funktionscodes übereinstimmen, kann angeschlossen werden. Daten können beschriftet und skaliert werden. Highspeed Modbus Die Geräte der Serie UMG 604 können Daten untereinander über die Schnittstelle RS 485 mit einer Geschwindigkeit von bis zu 921,6 kb/s übertragen. und Homepage informieren Sie, wo immer Sie sich befinden Wer kennt das nicht? Kaum aus dem Haus und schon kommt der erste Anruf über Probleme in der Fertigung, Computer stürzen ab, die Energieversorgung fällt aus Mittels Webbrowser und einer IP-Adresse haben Sie direkten Zugang auf die äußerst leistungsfähige Homepage des UMG 604. Direkt von der Homepage können Sie sich bereits weitreichend informieren. Onlinedaten stehen ebenso zur Verfügung wie auch historische Daten und Graphen von Ereignissen. Über die Homepage können direkt die aufgelaufenen Arbeiten in Kosten umgerechnet werden und als csv-file exportiert oder ausgedruckt werden. Alternativ lassen Sie sich weltweit per informieren, falls Ihre Energieversorgung überlastet wird, Kurzzeitunterbrechungen der Spannungsversorgung Ihren Fertigungsprozess zum Erliegen bringen oder unzulässige Oberschwingungen die Lebensdauer von Betriebsmitteln reduzieren. Die Anwendungsmöglichkeiten sind endlos. 26

4 Kapitel 2 Netzanalysator Netzvisualisierungs- Software Die von diversen Messpunkten gewonnenen Daten müssen gesammelt, gespeichert, aufbereitet, visualisiert und zur Verfügung gestellt werden. Die im Lieferumfang des UMG 604 enthaltene Software GridVis ermöglicht: Parametrierung und Programmierung der UMG Messgeräte Visualisierung der Messwerte mit Topologieansicht Automatische Auslesung der Messgeräte Archivierung der Daten Online Analysetools Analysetools für historische Daten Visualisierung, Topologieansicht GridVis erlaubt eine individuell gestaltbare Visualisierung von Onlinedaten. Die Topologieansicht gibt einen schnellen Überblick über die Energieverteilung mit der Möglichkeit, durch Vergleich der einzelnen Messpunkte Netzstörungen zu lokalisieren, und die definierten Toleranzen auf einen Blick zu überprüfen. Durch das Hinterlegen von Grafikdateien (übliche Formate, wie z. B. JPG) mit Stromlaufplänen, Fertigungslinien oder Bauplänen und Einbinden der zugehörigen Messgeräte per Drag and Drop an ihren tatsächlichen Standort lassen sich schnell und einfach kundenspezifische Lösungen realisieren. Grenzwertüberschreitungen (z. B. THD-U zu hoch) sowie Zustände der Ein- und Ausgänge können ebenfalls angezeigt werden. Onlinewerte und Auswertung historischer Daten GridVis ermöglicht mit der grafischen Linien schreiber - funktion eine schnelle Onlinedarstellung von ausgewählten Messwerten. Der Graph wird in dieser Funktion laufend um neue Messdaten erweitert. Durch Analyse historischer Daten lassen sich Lastprofile darstellen, um beispielsweise genaue Bedarfsanalysen für optimierte Strom liefer verträge anzufertigen. Aber auch Fehleranalysen durch Ver gleich verschiedener Parameter lassen sich mit wenigen Mausklicks realisieren. Grafische Programmierung Die grafische Programmiermöglichkeit von Anwender - programmen stellt ein absolutes Novum im Bereich digitaler Netzanalysatoren dar. Mit dieser Methode lassen sich an - wendungs spezifische Programme erstellen, wie z. B. freie Program mierung von Ein- und Ausgängen, Überwachung von Abläufen oder Absetzung von Meldungen bei Erreichen definierter Grenzwerte. Neben der bedienerfreundlichen grafischen Programmierung steht es dem Benutzer frei, den Code auch direkt zu programmieren. Programmiersprache Die Programmiersprache Jasic eröffnet völlig neue Möglichkeiten. Damit ist der Anwender nicht mehr alleine an die fest im Gerät integrierten Funktionen gebunden, sondern kann das Gerät um eigene Funktionen erweitern. Bis zu sieben dieser frei definierbaren Anwenderprogramme können parallel im Gerät abgearbeitet werden. 27

5 UMG 604 Router SPS Software Netze IT, TN, TT - Netze 3 und 4phasige Netze bis zu 4 einphasige Netze Schnittstellen Ethernet RS 232 RS Digitale Eingänge Impulseingang Logikeingang Zustandsüberwachung HT/NT Umschaltung Emax Rücksetzung Profibusanschluss 2 Digitale Ausgänge Impulsausgang kwh/kvarh Schaltausgang Grenzwertausgang Emax Ausgang Logik Ausgang (über externe I/O-Module erweiterbar, siehe Kapitel 6) Kommunikation Profibus (DP/V0) Modbus (RTU, UDP, TCP, Gateway) TCP/IP BACnet HTTP (Frei konfigurierbare Homepage) FTP (File Transfer) SNMP TFTP (Automatische Konfigurierung) NTP (Zeitsynchronisierung) SMTP ( Funktion) DHCP Messgenauigkeit Arbeit: Klasse 0,5S (.../5A) Strom: 0,2 % vmb Spannung: 0,2 % vmb Temperaturmesseingang PT 100, PT 1000, KTY 83, KTY 84 Speicher 128 MB Flash 16 MB RAM Spannungsqualität Oberschwingungen bis zur 40. Kurzzeitunterbrechungen Transientenrekorder (> 50µs) Einschaltströme (> 10 ms) Unsymmetrie Vollwellen-Effektivwertaufzeichnungen (bis zu 4,5 min.) Spitzenlastoptimierung 64 Abschaltstufen Programmiersprache 28

6 Kapitel 2 Ausführungsvarianten und technische Daten Geräteübersicht Drei- / Vierleiter- Netzanalysator; 50/ 60Hz; Stromwandler../1/5A; inklusive Programmier- und Auswertesoftware GridVis V AC, V DC Versorgungsspannung V AC, V DC V AC, V DC 4 Spannungs- und 4 Stromeingänge Zusatz- Speicher 128 MB Flash 2 Digitaleingänge 2 Digitalausgänge 1 Temperatureingang RS 232 Schnittstellen - UMG 604 E UMG 604 EP UMG 604 E UMG 604 EP UMG 604 E UMG 604 EP Option zu den Geräten (bei allen Varianten) Anwendungsprogramm Emax- Funktion (Spitzenlastoptimierung) Emax BACnet Kommunikation BACnet = nicht möglich = enthalten Dieses Gerät ist nicht für den Einsatz im Wohnbereich geeignet. RS 485 Ethernet 100baseT Profibus DP V0 7 frei programmierbare Anwendungsprogramme Type Artikel- Nr. Allgemeine Technische Daten Versorgungsspannung L- N, AC siehe Geräteübersicht Überspannungskategorie 300V CATIII Quadranten 4 Lückenlose Messung Abtastrate 8 Kanäle pro Kanal 20 khz Gewicht 350g Abmessungen L=107,5mm * B=90mm * H=62 mm Montage nach IEC EN / DIN EN mm DIN Hutschiene Arbeitstemperaturbereich C Anschließbare Leiter (U/I) Eindrähtige, mehrdrähtige, feindrähtige 0,08-2,5 mm² Stiftkabelschuhe, Aderendhülsen 1,5 mm² Schutzart nach EN60529 IP 20 Messbereich Spannung L-N, AC (ohne Spannungswandler) Spannungswandler frei einstellbar VAC Spannung L-L, AC (ohne Spannungswandler) Spannungswandler frei einstellbar VAC Strom (Wandler: x/1 und x/5 A) Frequenz der Grundschwingung Netze Messung in Ein-/Mehrphasennetzen 0,001..7,5 A Hz IT, TN, TT 1 ph, 2 ph, 3 ph, 4 ph und bis zu 4 mal 1 ph Peripherie Digitaleingänge Status-, Logik- oder Impulseingang 2 Digitalausgänge Schaltlogikausgang oder Impulsausgang 2 Temperaturmesseingang PT100, PT1000, KTY83, KTY84 1 Passwortschutz mehrstufig Spitzenlastmanagement optional 64 Kanäle Software GridVis 29

7 UMG 604 Messwerte Spannung L1, L2, L3, L4, L1-L2, L2-L3, L1-L3 Genauigkeit ±(0,2% vmw + 0,02% vmb) Strom L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Genauigkeit ±(0,2% vmw + 0,05% vmb) K-Faktor L1, L2, L3, L4 Drehstromkomponenten Null-, Mit- und Gegensystem Wirk-, Schein-, Blindleistung L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Genauigkeit ±(0,4% vmw + 0,10% vmb) Cos-phi / Leistungsfaktor L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Phasenwinkel L1, L2, L3, L4 Wirkarbeit (kwh) Blindarbeit (kvarh) L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4: - Bezogene Wirkarbeit (Tarif 1, Tarif 2) - Gelieferte Wirkarbeit (Tarif 1, Tarif 2) L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4: - Induktive Blindarbeit (Tarif 1, Tarif 2) - Kapazitive Blindarbeit Scheinarbeit (kvah) L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Strom-/Spannungswellenform L1, L2, L3, L4 Frequenz der Grundschwingung Temperaturmessung Durchschnittswerte Mininum- und Maximumwerte Features Speichergröße Uhr Spannungsqualität Oberschwingungen, Harmonische Strom, Spannung, Blind-/Wirkleistung (±) L1, L2, L3, L4 Verzerrungsfaktor THD- U in % L1, L2, L3, L4 Verzerrungsfaktor THD- I in % L1, L2, L3, L4 Unsymmetrie Mit- /Gegen-/Nullsystem Transienten 50 µs Anlaufvorgänge 10 ms Störschreiberfunktion Kurzzeitunterbrechungen Kommunikation Schnittstellen RS , 19.2, 38.4, kbps RS , 19.2, 38.4, 76.8, 115.2, kbps Klasse 0,5S ( /5A), Klasse 1 ( /1A) Klasse 2 Genauigkeit ±0,1% vmw Genauigkeit ±1,5% vmb Profibus DP Stecker, Sub D 9-polig bis 12Mbps, Variante EP Ethernet 10/100 Base- TX RJ- 45 Buchse, Variante E/ EP Protokolle Modbus RTU Profibus DP V0 Modbus TCP Modbus over TCP Modbus-Gateway Genauigkeit ±(0,5% vmw + 0,05 vmb), Variante EP, Variante E/ EP, Variante E/ EP, Variante E/ EP HTTP Homepage (konfigurierbar), Variante E/ EP SMTP , Variante E/ EP SNMP, Variante E/ EP SNTP Zeitsynchronisierung, Variante E/ EP TFTP Automatische Konfigurierung, Variante E/ EP FTP File Transfer, Variante E/ EP DHCP BACnet / IP oder MSTP 128 MB +/- 1 min pro Monat Integrierte Logik Programmiersprache Jasic Betriebsstundenzähler Wochenschaltuhr Jasic, Variante E/ EP, Option 30

8 Kapitel 2 UMG 604 Anschlussbild Maßbilder Vorderansicht Seitenansicht 90 mm 90 mm 107,5 mm 36 mm 62 mm 31

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