Centrale de mesure électrique - Schneider Electric, spécialiste
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Centrale de mesure électrique Utilisation Le PM800 fournit l'ensemble des grandeurs électriques dans un appareil compact. Aisément intégrable dans un système complet de gestion de l'énergie, il offre des fonctions avancées comme l'analyse des harmoniques, l'enregistrement de données, ... . Description générale Le Power Meter existe en version de base, intermédiaire et avancée. Toutes les versions doivent fournir les vraies valeurs efficaces suivantes : a)Valeurs en temps réel Courant (par phase, N (calculé), moy. des 3 phases, % déséquilibré) Tension (L–L par phase, L-L moyenne des 3 phases, L–N par phase, moyenne des 3 phases, % déséquilibré) Puissance active (par phase, total des 3 phases) Puissance réactive (par phase, total des 3 phases) Puissance apparente (par phase, total des 3 phases) Facteur de puissance (vrai)(par phase, total des 3 phases) Cos phi (par phase, total des 3 phases) Fréquence THD (courants et tensions) b) Compteurs d’énergie Energie cumulée (KWh réel, KVarh réactif, KVAh apparent) (avec signe/absolu) Energie incrémentielle (KWh réel, KVarh réactif, KVAh apparent) (avec signe/absolu) Energie conditionnelle (KWh réel, KVarh réactif, KVAh apparent) (avec signe/absolu) Énergie réactive par quadrant c) Valeurs appelées Calculs de courant moyen (par phase, moyenne des 3 phases, neutre) : (i) Actuel (ii) Moyenne en cours (iii) Dernier intervalle terminé (iv) Crête Calculs de puissance active moyenne (total des 3 phases) : (i) Actuel (ii) Moyenne en cours (iii) Dernier intervalle terminé (iv) Prévision (v) Crête (vi) Coïncidence avec kVA de crête moyen (vii) Coïncidence avec kVAR moyen Calculs de puissance réactive moyenne (total des 3 phases) : (i) Actuel (ii) Moyenne en cours (iii) Dernier intervalle terminé (iv) Prévision (v) Crête (vi) Coïncidence avec kVA de crête moyen (vii) KW coïncident moyen Calculs de puissance apparente moyenne (total des 3 phases): (i) Actuelle (ii) Moyenne en cours (iii) Dernier intervalle terminé (iv) Prévision (v) Crête (vi) Coïncidence avec kVA de crête moyen (vii) KW coïncident moyen d)Valeurs d’analyse de puissance THD - tension, courant (3 phases, par phase, neutre) thd - tension, courant (3-phases, par phase, neutre) cos phi (par phase, 3 phases) Valeurs fondamentals de tension, amplitude et angle (par phase) Amplitude et angle valeurs fondamentales des courants (par phase) Puissance réelle fondamentale (par phase, 3 phases) Puissance réactive fondamentale (par phase) Puissance harmonique (par phase, 3 phases) Rotation des phases Déséquilibre (intensité et tension) Amplitudes et angles d'harmonique pour les courants et les tensions (par phase) jusqu’à la 63ème harmonique (version avancée) ou jusqu’à la 31ème harmonique (version intermédiaire). Moyenne Tous les calculs de moyenne doivent être effectués à l’aide de l’une des méthodes de calcul suivantes, selon le choix de l’utilisateur : a) La valeur thermique appelée doit être calculée à l’aide d’une fenêtre coulissante avec mise à jour à la seconde pour la moyenne actuelle et à la fin de l’intervalle pour le dernier intervalle. La longueur de la fenêtre doit être définie par l’utilisateur dans un intervalle de 1 à 60 minutes, avec des incréments d’une minute. b) L’intervalle de bloc, avec possibilité de comptabiliser des sous–intervalles. La longueur de la fenêtre doit être définie par l’utilisateur dans un intervalle de 1 à 60 minutes, avec des incréments d’une minute. L’utilisateur doit pouvoir définir la longueur du sous-intervalle dans un intervalle de 1à 60 minutes, avec des incréments d’une minute. Les techniques de bloc suivantes sont disponibles : 1) Bloc coulissant calculant la valeur appelée à la seconde avec des intervalles inférieurs à 15 minutes et toutes les 15 secondes avec un intervalle de 15 à 60 minutes. 2) Bloc fixe calculant la valeur appelée à la fin de l’intervalle 3) Bloc roulant de configuration d’un sous-intervalle. La valeur appelée est calculée à la fin de chaque sousintervalle et s’affiche à la fin de l’intervalle. c) La valeur appelée peut être calculée à l’aide d’un signal de synchronisation : La valeur appelée peut être synchronisée sur une impulsion d’entrée depuis une source extérieure. La période de demande commence lors de chaque impulsion. Une entrée synchronisée peut être configurée sur un calcul de bloc ou de bloc roulant. La valeur appelée peut être synchronisée sur un signal de communication. Celui-ci peut être configuré sur un calcul de bloc ou de bloc roulant. La valeur appelée peut être synchronisée sur l’horloge du Power Meter. Echantillonnage Les signaux de courants et de tension doivent être échantillonnés par des moyens numériques selon un taux suffisamment élevé pour garantir une précision au niveau des valeurs efficaces vraies à la 63ème harmonique. Le Power Meter doit assurer un échantillonnage continu allant au moins jusqu’à 128 échantillons/cycle, simultanément sur tous les canaux de tension et de courant de l’appareil de mesure. Valeurs minimales et maximales Le Power Meter doit produire des valeurs mensuelles minimales et maximales pour les paramètres suivants : Tension L-L Tension L-N Courant par phase Déséquilibre de tension L-L Déséquilibre de tension L-N Facteur de puissance réel Cos phi Puissance active totale Puissance réactive totale Puissance apparente totale THD en tensions L-L THD en tensions L-N THD en courants Fréquence Pour chacune des valeurs min/max de la liste ci-dessus, le Power Meter doit enregistrer les éléments suivants : Date/heure de la valeur min/max Valeur Min/Max. Phase de la valeur Min/Max enregistrée (pour les valeurs quantitatives multi-phases) Les valeurs minimales et maximales doivent être disponibles par la communication et à l’écran. Résolution des harmoniques Des informations avancées sur les harmoniques doivent être disponibles via le Power Meter. Elles doivent concerner le calcul des amplitudes et angles d’harmonique de chacune des tensions et courants de phases jusqu’à la 63ème harmonique (version avancée) ou la 31ème harmonique (version intermédiaire). Les informations sur les harmoniques doivent être disponibles concernant les trois phases, intensité et tension, et le courant résiduel. Pour garantir une précision optimale de l’analyse, les informations portant sur l’intensité et la tension de toutes les phases doivent être obtenues simultanément à partir du même cycle. L'amplitude d’harmonique doit être exprimée en pourcentage du fondamental ou en pourcentage des valeurs efficaces, selon le choix de l’utilisateur. Saisie de forme d’onde (version avancée) Le Power Meter doit fournir des saisies de formes d’ondes permanentes des canaux de tension et d’intensité. La saisie de formes d’onde doit correspondre à 3 cycles et être lancée manuellement à l’aide du logiciel. Le Power Meter doit saisir et stocker en mémoire interne non-volatile 128 points de données échantillonnées numériquement pour chacun des cycles de chacune des tensions de phase. Le nombre de saisies de formes d’ondes stockées sur le Circuit Monitor est configurable et dépend de la quantité de mémoire disponible. Le Power Meter doit transmettre les échantillons de formes d’onde par le biais du réseau au PC station de travail à des fins d’affichage, d’archivage et d’analyse. L’analyse des harmoniques réalisée sur les formes d’onde capturées doit décomposer les harmoniques jusqu’à la 63ème. Les données utilisées pour l’affichage de la saisie de formes d’ondes des trois cycles doivent également être utilisées pour déduire les valeurs quantitatives afin de fournir des données supplémentaires pertinentes. Toutes les formes d’ondes doivent refléter la performance réelle des circuits. Les synthèses et recompositions de formes d’ondes sur des périodes données ne sont pas recevables. Consignation (version avancée et intermédiaire) Le Power Meter doit permettre la consignation de données embarquée. Chaque Power Meter doit pouvoir consigner des données, des alarmes, des événements et des formes d’ondes (version avancée). Le Power Meter doit posséder 80 Ko (version intermédiaire) ou 800 Ko (version avancée) de mémoire non volatile embarquée. Les informations consignées à enregistrer dans chaque Power Meter sont les suivantes : Consignation de facturation : le Power Meter doit stocker en mémoire non volatile un journal de facturation configurable, mis à jour toutes les 15 minutes. Les données doivent être enregistrées par mois, par jour et toutes les 15 minutes. Le journal doit contenir 24 mois de données mensuelles, 32 jours de données quotidiennes et de 2 à 52 jours de données consignées selon l’intervalle de 15 minutes en fonction du nombre de valeurs quantitatives sélectionnées. Journaux de données personnalisés : le Power Meter doit fournir entre 1 journal de données (version intermédiaire) et jusqu’à 3 journaux de données distincts (version avancée) configurables par l’utilisateur. Chaque entrée de journal doit être horodatée (date et heure) à la seconde. Chaque entrée de journal doit contenir des données correspondant à 96 paramètres maxi. Chaque journal devra être configurable de façon à enregistrer des données à différents intervalles tels que programmés par l’utilisateur. L’utilisateur devra, en outre, pouvoir définir un événement. Les journaux de données peuvent être configurés par l’utilisateur pour correspondre au type Fill & Hold ou Circular (FIFO). Consignation d’alarmes : ce journal doit contenir l’heure, la date, des informations sur l’événement, ainsi que des informations concordantes pour chacune des alarmes ou événements définis par l’utilisateur. Consignation de formes d’ondes : ce journal doit contenir des saisies de formes d’ondes. Les journaux de formes d’ondes doivent être de type Fill & Hold ou Circular (FIFO) selon le choix de l’utilisateur. Le Power Meter doit posséder des valeurs par défaut pour l’ensemble des journaux chargés en usine et démarrer lors de la mise sous tension de l’appareil. Système d’alarme Les événements d’alarme doivent être définissables par l’utilisateur. L’utilisateur doit pouvoir définir plus de 50 états d’alarme. Les événements d’alarme suivants doivent être disponibles: Surintensité/sous-intensité Surtension/sous-tension Déséquilibre d'intensité Perte de phase, intensité Perte de phase, tension Déséquilibre de tension moyen (1/4 horaire) kW trop élevée Inversion de phase Entrée numérique OFF/ON Fin de l’intervalle d’énergie incrémentiel Fin de l’intervalle de demande Pour toute valeur d’alarme trop élevée ou pas assez élevée, l’utilisateur doit pouvoir définir un début, une fin et un temps d’attente. Quatre niveaux d’importance d’alarmes doivent être proposés pour que l’utilisateur puisse traiter les événements les plus importants de manière prioritaire. L’indication de l’état d’alarme doit apparaître sur le panneau avant. Le Power Meter doit fournir des alarmes booléennes sous la forme d’une combinaison de 4 autres alarmes maximum à l’aide de NAND, NOT, OR, et XOR (version avancée). Contrôle de relais de sortie Les sorties de relais doivent fonctionner à l’aide d’une commande envoyée par l’utilisateur par le biais de la liaison de communication, ou être activées en réponse à un événement d’alarme défini par l’utilisateur. Les relais de sortie doivent se fermer en mode temporaire ou verrouillage selon le choix de l’utilisateur. Chaque relais de sortie utilisé en mode contact temporaire doit posséder un minuteur indépendant réglable par l’utilisateur. Les différentes sorties de relais doivent pouvoir être contrôlées par plusieurs alarmes utilisant une logique de type booléen (version avancée). L’afficheur L’afficheur du Power Meter doit permettre à l’utilisateur de sélectionner l’une des trois langues qui doit s’afficher à l’écran : anglais, français ou espagnol. L’afficheur du Power Meter doit également permettre à l’utilisateur de sélectionner un format de date et d’heure. L’afficheur du Power Meter doit être un LCD rétro-éclairé afin de garantir une bonne lisibilité. L’afficheur doit également être anti-reflets et anti-rayures L’afficheur doit permettre à l’utilisateur de visualiser simultanément quatre valeurs à l’écran. Un écran récapitulatif doit également être disponible afin de permettre à l’utilisateur de visualiser un "instantané" du système. L’afficheur du Power Meter doit garantir un accès local aux valeurs quantitatives mesurées suivantes : Intensité, valeurs efficaces par phase, moyenne des trois phases et neutre (le cas échéant) Tension, de phase à phase, de phase au neutre, et moyenne des trois phases (de phase à phase et de phase au neutre) Puissance réelle, par phase et total des 3 phases Puissance réactive, par phase et total des 3 phases Puissance apparente, par phase et total des 3 phases Facteur de puissance, total des 3 phases et par phase Fréquence Courant appelé, par phase et moyenne des trois phases Puissance réelle appelée, total des trois phases Puissance apparente appelée, total des trois phases Energie cumulée, (MWh et MVARh) THD, courant et tension, par phase La réinitialisation des paramètres électriques suivants doit également être possible depuis l’afficheur du Power Meter: Intensité de crête appelée Puissance de crête appelée (kW) et puissance apparente de crête appelée (kVA) Energie (MWh) et énergie réactive (MVARh) Il doit être possible de régler les paramètres de la configuration requise depuis l’afficheur du Power Meter. Les réglages de configuration suivants doivent être prévus : Le calibre des transformateurs de courant Le calibre des transformateurs de tension Type de système [triphasé, 3 câbles] [triphasé, 4 câbles] Watt-heures par impulsion Conformité aux normes Le Power Meter doit être conforme aux normes ANSI C12.20 0.5 et CEI 60687 0.5S (versions intermédiaire et avancée) pour les appareils de mesure liés à la facturation, ou à la norme CEI 61036 1 (version de base). Caractéristiques constructives Tous les paramètres de configuration du Power Meter doivent être stockés en mémoire non volatile et conservés en cas de coupure de l'alimentation. Le Power Meter peut être utilisé dans des systèmes triphasés, à trois ou quatre fils. Le Power Meter doit pouvoir être utilisé sans modifications à des fréquences nominales de 50, 60, ou 400 Hz. Précision Le Power Meter doit présenter une précision de lecture de 0,25 % + 0,025 % de la pleine échelle pour la puissance et l'énergie. La tension et l’intensité doivent présenter une précision de lecture de 0,075 % plus 0,025 % de la pleine échelle. La mesure du facteur de puissance doit présenter une précision de lecture de +/- 0,002 de 0,5 de déphasage en avant à 0,5 de déphasage en arrière. La mesure de la fréquence doit présenter une précision de +/- 0,01 Hz à 4567 Hz. Ce type de précision doit être respecté pour les charges faibles comme pour les charges importantes. Le respect de la précision annoncée ne devra pas nécessiter de re-calibrage annuel. Entrées/Sorties Le Power Meter doit fournir une entrée numérique et une sortie numérique statique/sortie impulsionnelle KY en standard. Le Power Meter doit être en mesure de gérer un relais de sortie KY statique afin de générer les impulsions de sortie destinées à la définition par l’utilisateur d’incréments concernant l’énergie rapportée. La durée de vie minimum du relais doit être supérieure à 1 milliard d’opérations. La sortie KY standard doit gérer jusqu’à 240 Vca, 300 Vcc, 96 mA, et fournir un sectionnement à 3750 volt (valeurs efficaces). Les entrées numériques doivent posséder trois modes de fonctionnement : Le mode normal pour les entrées numériques on/off simples La synchronisation d’impulsions d’intervalle de valeur appelée pour accepter une impulsion de synchronisation de valeur appelée provenant d’un appareil de mesure d'un service public. L’entrée de contrôle d’énergie conditionnelle afin de contrôler l’accumulation d’énergie conditionnelle. Contrôle du relais de sortie Les sorties de relais doivent fonctionner soit en fonction d’une commande utilisateur envoyée par une liaison de communication, soit en réponse à une alarme ou à un événement défini par l’utilisateur. Les relais de sortie doivent posséder des contacts normalement ouverts et normalement fermés et peuvent être configurés pour un fonctionnement en différents modes : Fermeture normale du contact, lorsque les contacts changent d’état pendant toute la durée du signal En mode verrouillage, lorsque les contacts changent d’état à réception d'un signal de début et sont maintenus jusqu’à ce réception d'un signal de fin. Mode minuteur, lorsque les contacts changent d’état à la réception d’un signal de début et sont maintenus pendant un temps programmé à l’avance. Fin de l’intervalle de calcul de la moyenne, lorsque le relais fonctionne en impulsion de synchronisation pour les autres appareils. Sortie d’impulsion d’énergie. Le relais émet des impulsions correspondant aux valeurs quantitatives consommées en kWh absolus, en kVARh absolus, kVAh, kWh d'entrée, kVARh d’entrée, kWh de sortie et kVARh de sortie. Il doit être possible de contrôler une sortie de relais à l’aide de plusieurs alarmes utilisant la logique booléenne (version avancée). Ajout de fonctions Il doit être possible de faire une mise à jour du firmware du Power Meter chez le client afin d’étendre ses fonctions. Ces mises à jour du firmware doivent être effectuées par le biais de la connexion de communication et doivent permettre la mise à jour d’un seul Power Meter ou de plusieurs. L’opération ne doit pas impliquer de démontage ou de changement de puces des circuits intégrés, et le circuit ou le matériel doit pouvoir rester sous tension pendant la mise à jour. Communications Le Power Meter doit communiquer via le protocole RS-485 Modbus ou Jbus par une connexion à 2 câbles. Grâce à un périphérique de communication Ethernet optionnel, le Power Meter doit assurer des communications Modbus par Modbus TCP via un réseau Ethernet à 10/100 Mbaud utilisant l’UTP, ou à 100 Mbaud à l’aide d’une connexion Fibre optique. Caractéristiques électriques Entrées d’intensité Le Power Meter doit accepter les entrées de courant provenant des transformateurs de courant standard de l’instrument avec une sortie secondaire de 5 ampères et doit posséder une plage de mesure de 0-10 ampères avec les courants admissibles suivants : 15 ampères continu, 50 ampères 10 sec par heure, 500 ampères 1 sec par heure. Les primaires du transformateur de courant doivent être supportées jusqu’à 327 kA. Entrées de tension Le Power Meter doit permettre la connexion à des circuits allant jusqu’à 600 Vca sans utiliser de transformateurs de tension. Le Power Meter doit aussi accepter les entrées de tension provenant des transformateurs de tension standard de l’instrument. Le Power Meter doit supporter les tensions primaires du transformateur de tension jusqu’à 3,2 MV. L’entrée nominale maximale du Power Meter doit être de 347 Vca L-N, 600 Vca L-L. L’appareil de mesure doit accepter un dépassement de l’étendue de mesure de 50 %. L’impédance d’entrée doit être supérieure à 2 MOhm. Alimentation de commande Le Power Meter doit fonctionner correctement avec de nombreuses types d’alimentations dont 100-415 VCA, +/-10 % et 125-275 VCC, +/-20 %. Options Le Power Meter devra pouvoir recevoir des fonctions supplémentaires par ajout, à l’unité de base, de modules optionnels installables chez le client. Alternativement, ces fonctions doivent être disponibles à la base dans des versions intermédiaires ou avancées (tel que spécifié dans le texte). Le Power Meter doit supporter plusieurs options d’entrée/sortie, y compris les entrées numériques et les sorties de relais mécaniques. Cette E/S en option doit être proposée sous forme d’un module en option installable chez le client. Le module de sortie de relais en option doit garantir une plage de tension de charge de 20 à 240 VCA ou de 20 à 30 VCC. Il doit supporter un courant de charge de 2A.
