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Beckhoff Automation (Shanghai) Co., Ltd.

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EtherCAT I/O 系统中集成电力测量功能

根据 ISO 50001 支持能源管理的系统组合

透明化的能源监测在减少设备停机的同时可以提高系统整体的可利用率, 此外,它还能实现预测性维护,并大幅提升生产效率。通过集成电力测量产品,倍福在简化能源管理的同时也优化了设备以及系统的可利用率。可持续的集成式电力测量解决方案可以让用户及早发现偏差,并快速采取措施干预。例如,设备功耗的不断增加可能表示轴承有过度磨损,而功耗的下降可能表示有质量问题。通过对供电的监测,可以判断异常可能是由于电网相位问题导致。通过快速响应,避免了原本可能出现的设备停机。

除 EtherCAT 端子模块外,倍福还提供了可靠的 SCT 电流互感器产品搭配电力测量模块以及 TwinCAT 电力监测软件库使用。此外,倍福还提供了额外附件用户控制柜的保护。这样就形成了完整的电力测量链:所以组件均可一站式采购。

全面的系统产品组合

设备操作和能源工业中的电能管理创造了各种需求,包括基本的电网监测、过程控制以及高端电力监测。电力和电能测量端子模块的侧重点不同,应用范围非常广泛。

倍福的电能和电力测量产品系列还包括用于中压电网的产品。中压电压可以通过电压互感器转换为 100 V 或者 110 V 简单连接到我们测量范围 130 V AC 的模块。

有些应用需要提供模块的校准证书,例如,为了确保测量质量,需要了解模块的测量精度等。还可提供后缀为“-0020”带有校准证书的端子模块。

EtherCAT 端子模块 适用范围
EL3423 监测电压、频率和相位阈值,输出警告和状态位,并能够用来实施物联网和电能管理项目
EL3443、EL3453 高性能端子模块适用于三相电网应用,它们可以在内部对测量的电流和电压值进行预处理,为控制器提供多达 600 个数值,用于电网分析
EL3773、EL3783 通过超采样功能进行电网监测,能够以高达 10 kSps 的采样速度同时测量所有通道的电流和电压
EL3446、EL3444 + EL3443 分布式电力测量端子模块,同一电网可根据需要使用多个 EL3446/EL3444 和 1 个 EL3443。通过独立的电流/电压测量,计算实际的功率值。

作为系统供应商,倍福通过可靠的电力传感器 SCT 电流互感器直接部署于现场,构成了从现场数据采集到云端的完整数据测量链。

用户可以选择不同的电流互感器种类,每种类型都有不同的设计和性能等级,并具有高度可扩展性,适用于各种应用,涵盖了从 1 A 到 5000 A 的电流范围,包括环形和钳形电流互感器以及三相电流互感器。SCT 产品系列非常多样化,从针对楼宇技术的低成本电流互感器和针对机械工程应用的标准工业用互感器,到高精度要求的试验台解决方案。

型号的选择取决于预定用途。环形电流互感器可以实现低成本和高精度的数据采集,特别适用于新的系统,而易于安装的钳形互感器适用于改造项目。

SCT5564 | 用于差动电流的环形电流互感器

SCT5xxx 环形电流互感器是全电流敏感型互感器,因此适用于检测 B/B+ 型差动电流。此款剩余电流监测装置(RCM)有多种设置供用户选择,是一个灵活的差动电流测量平台,可为各种系统工程应用带来优势。包括工业设备的规划阶段、当扩展运行在直流电压或者高开关频率的负载时,整个系统的漏电流可能会增加。若与 EtherCAT 端子模块 EL3444 结合使用,还可以实现另一种形式的电力测量。

TwinCAT Power Monitoring 是一个 PLC 功能库,用于分析由 EtherCAT 端子模块 EL3773 和 EL3783 提供的原始电流和电压数据。该功能库中包含多个用于计算电流、电压和功率的有效值的功能块, 包括瞬时值和平均值, 以及最大值和最小值。同时也提供了频率和频谱计算分析功能,如电网的谐波以及总谐波失真(THD)。

所有功能块均可用于单相和三相系统。TwinCAT 组件 TE1300 TwinCAT 3 Scope View Professional 和 TF6420 TwinCAT 3 Database Server 可分别用于数据的展示以及存储。

TF6735 TwinCAT 3 IoT Communicator APP 是一款很简单的解决方案,用于监测和分析移动终端设备上的 TwinCAT 过程数据。

BZ3201 | 印有“高压”的插拔式标签
BZ3201 | 印有“高压”的插拔式标签

I/O 系统中的标准信号电压通常小于 48 V。对于电力测量,电压通常高于 230 V,因此必须提供额外的安全保护,以防止人员受伤。为此,倍福提供了多种附件进行标识。

  • 通过 EtherCAT 耦合器分隔 I/O 站点并标识, 从而分隔电压小于 48 V 小于 690 V 的设备
  • 使用使用带颜色标识的 EL9080 隔离端子模块
  • 贴上印有“高压”的 BZ3201 插拔式标签
电力品质因子:一个更简单、更快速进行诊断和错误校正的指标
电力品质因子:一个更简单、更快速进行诊断和错误校正的指标

为了尽可能方便用户分析当前的电流性能值,倍福开发了电力品质因子(PQF)。有了这个参考值,用户就能够根据单个数值评估设备或系统的电压质量,而无需单独分析频率、电压、THD/谐波和对称性。例如,如果设备发生故障的同时 PQF 降为零,则可以得出结论,设备本身没有出现故障,而是电源变化导致出现故障。这样不仅能够更快速地排除故障及其造成的影响,而且最重要的是能够知道引起故障的具体原因是什么。同时,PQF 的下降可以用作早期故障预警系统。

使用 EL3444 和 EL3446 的分布式功率管理功能,可以确保高效测量不同位置的电压和电流获取功率值。

一方面,EL344x 可作为 0 至 1 A(EL3446)或 10 A(EL3444)量程的标准电流测量端子模块,适用于常规应用。与此同时,EL344x 开创了全球先河:基于 EtherCAT 分布式时钟系统,它能够分开测量电压和电流的方式获取计算值,包括视在功率、有功功率和无功功率。只需测量一次电压:信号被分配到所有电流测量端子模块上,而 EtherCAT 分布式时钟可以确保时间同步。可根据需要选择电流测量端子模块的数量;通过结合本地电流测量值和 EtherCAT 总线获取的电压值来实现电力测量, 并且电压信号获取无需额外电缆。此外,每通道电力测量的价格也因此大幅降低,采样速度也无需随着测点增加而降低。

具有高可扩展性 — 适用于所有应用领域

可扩展性是倍福遵循的一个基本原则:这也适用于 EtherCAT 电力测量端子模块,它涵盖了从简单的电网监测到电力监测等所有应用领域。这些模块在采样精度、采样速度以及计算值方面都可扩展。倍福可以根据不同的需求提供最具性价比的模块。

更多内容

完整的电能测量链:从传感器到云端

作为基于 PC 的控制技术专家,倍福通过完善从传感器到云端的电力测量链,进一步简化了电能管理,提高了设备和生产设施的可利用率。

为瑞士西区一家电力公司提供集成式测量技术

Romande Energie 公司是瑞士五大能源厂商之一,他们在其变电站中采用了倍福的 EL3453 电力测量端子模块以及其它 EtherCAT 端子模块,以保障其电网的可利用率。该项目通过二次侧数据采集,对一次侧系统的进行故障分析。

采用 XFC 极速控制技术实现高精度频率测量

为了防止电网波动,韩国工程公司 Power21开发了一套用于频率控制的储能系统(ESS)。该系统已经在韩国电力公司 KEPCO 位于安城市西部的变电站得到成功应用。

PC 控制技术应用于供暖和供电

通过倍福基于PC的通用控制平台,将自动化和楼宇管理结合。Hermos Ag 公司在其德国总部 Mistelgau 建立了先进的能源中心,为其生成开关设备的建筑供热和供电。

嵌入式控制器和电力测量端子模块可以灵活地采集锯木厂能耗数据

木材的干燥和加工是一个高能耗的过程。德国的 Holzwerke Weinzierl 基于倍福的电力测量模块与嵌入式控制器实现的能量管理平台,将设备用电数据透明化,同时不断对其进行优化。进而保证其通过新能源技术发出的电能在满足生产的需求同时还有富余。

基于 EtherCAT 的风场极速控制网络

EtherCAT 实时总线加上对应的 I/O 组件,让阿尔斯通在苏格兰容量为 217 MW 的陆上风电场实现场级的快速响应控制成为了可能。

日期 主题 演讲人 语言 持续时间
08.09.2020 通过 SCT 电流互感器实现分布式电力测量 Fabian Assion 博士 英语
30 分钟
19.06.2018 EtherCAT 电能管理端子模块 Fabian Assion 博士 英语 30 分钟

产品

EL3423 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,480 V AC/DC,1 A,24 位

EL3423 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,480 V AC/DC,1 A,24 位

EtherCAT 端子模块 EL3423 可以测量高效能源管理系统的所有相关数据。电压可以通过直接连接 L1、L2、L3 和 N 线在内部进行测量。若要测量电流,可通过简单的电流互感器馈入三相电流 L1、L2 和 L3。既可以测量发电量,也可以测量用电量。EL3423 端子模块还可以计算每相的有功功率和电能消耗。此外,内部计算电源品质因数提供有关监测到的电源电压品质的信息。EL3423 提供基本的电网分析和能源管理功能。

EL3443 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,480 V AC/DC,1 A,24 位

EL3443 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,480 V AC/DC,1 A,24 位

EL3443 可以测量电网中所有相关的电气数据并进行简单的预评估。电压可以通过直接连接 L1、L2、L3 和 N 线进行测量。若要测量电流,可通过简单的电流互感器馈入三相电流 L1、L2 和 L3。所有测量的电流和电压均为有效值。EL3443 端子模块还可以计算每相的有功功率和电能消耗。电压 U 和电流 I 的有效值、有功功率 P、视在功率 S、无功功率 Q、频率 F、相位角 cos φ 和谐波都可以推导出来。EL3443 提供扩展的电网分析和能源管理功能。

EL3446 | EtherCAT 端子模块,6 通道模拟量输入,电流,1 A,24 位,分布式电力测量

EL3446 | EtherCAT 端子模块,6 通道模拟量输入,电流,1 A,24 位,分布式电力测量

EtherCAT 端子模块 EL3446 可以测量电网中所有相关的电气数据并进行简单的预评估。由于 EL3446 本身不能测量电压,其电压测量值需要通过接入电网中的一个 EL3443 模块来获取。通过连接电流互感器测量 6 相电流。所有测量的电流和电压均为有效值。EL3446 端子模块还可以计算每相的有功功率和电能消耗。电压 U 和电流 I 的有效值、有功功率 P、视在功率 S、无功功率 Q、频率 F、相位角 cos φ 和谐波都可以推导出来。EL3446 提供扩展的电网分析和能源管理功能。

EL3453 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,690 V AC,0.1/1/5 A,24 位,电气隔离

EL3453 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,690 V AC,0.1/1/5 A,24 位,电气隔离

EtherCAT 电力测量端子模块 EL3453 是 EL3413 的升级版。它可测量的输入电压最高可达 690 V AC,专为直接监测大功率发电机而设计,例如,可用于风力发电行业。无需连接电压互感器。4 个电气隔离的电流输入信号,因此端子模块能够用于所有常用的接地电流互感器配置中,如采用星型或三角形连接的 2 或 3 个互感器配置,包括中性导体电流测量。EL3453 能够轻松进行电网分析,最高能够测量出 63 次谐波, 也可以将所有读数整合在电力品质因子中,以简化诊断。与所有测量的端子模块一样,谐波的数据可通过过程数据变量读取。EL3453 具有”ExtendedRange“功能,支持 130% 的额定量程。

EL3453-0100 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,130 V AC,0.1/1/5 A,24 位,电气隔离

EL3453-0100 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,130 V AC,0.1/1/5 A,24 位,电气隔离

EtherCAT 电力测量端子模块 EL3453-0100 是 EL3413 的升级版。例如,电压测量范围调整到 130 V,非常适合连接中压互感器。4 个电气隔离的电流输入信号,因此端子模块能够用于所有常用的接地电流互感器配置中,如采用星型或三角形连接的 2 或 3 个互感器配置,包括中性导体电流测量。使用 EL3453-0100 能够轻松进行电网分析,最高能够测量出 63 次谐波。也可以将所有读数整合在电力品质因子中,以简化诊断。与所有测量的端子模块一样,谐波的数据可通过过程数据变量读取。EL3453-0100 具有”ExtendedRange“功能,支持 130% 的额定量程。

EL3483 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电网监测,480 V AC,24 位

EL3483 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电网监测,480 V AC,24 位

EtherCAT 端子模块 EL3483 可以监测电网中所有相关的电气数据。电压可以通过直接连接 L1、L2、L3 和 N 线在内部进行测量。对测量值与用户预设的阈值进行比较。结果作为过程数据中的数字信息提供。EL3483 检查 L1、L2、L3 的相序是否正确,检查是否有相位故障、欠压或过压以及可能的相位不对称。如果相序不正确或相位故障,就会设置一个错误位。例如,如果发生不对称或电压错误,则一开始只会设置一个警告位。此外,内部计算的电网质量因子提供有关监测到的电源品质的信息。EL3483 提供基本的电网监测和分析功能。

EL3483-0060 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电网监测,480 V AC,24 位,带模拟量值

EL3483-0060 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电网监测,480 V AC,24 位,带模拟量值

EtherCAT 端子模块 EL3483-0060 可以监测电网中所有相关的电气数据。电压可以通过直接连接 L1、L2、L3 和 N 线在内部进行测量。对测量值与用户预设的阈值进行比较。结果作为过程数据中的数字信息提供。EL3483-0060 检查 L1、L2、L3 的相序是否正确,检查是否有相位故障、欠压或过压以及可能的相位不对称。如果相序不正确或相位故障,就会设置一个错误位。例如,如果发生不对称或电压错误,则一开始只会设置一个警告位。此外,内部计算的电网质量因子提供有关监测到的电源品质的信息。EL3483-0060 提供基本的电网分析和能源管理功能。此外,EL3483-0060 在过程数据中还提供了电流有效值。

EL3773 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,多功能,500 V AC/DC,1 A,16 位,10 ksps,超采样

EL3773 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,多功能,500 V AC/DC,1 A,16 位,10 ksps,超采样

EL3773 和 EL3783 电力监测端子模块设计用于监测三相交流电压系统状态。采集每相的电压电流瞬时值,分辨率为 16 位:

EL3783 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,多功能,690 V AC/DC,1/5 A,16 位,20 ksps,电气隔离,超采样

EL3783 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,多功能,690 V AC/DC,1/5 A,16 位,20 ksps,电气隔离,超采样

EtherCAT 端子模块 EL3783 是一款电力监测 I/O 端子模块,用于监测三相交流系统的电压和电流状态。对于每相,都可使用 16 位分辨率采集最高 400/690 Vrms 的电压和 1 Arms/5 Arms 的电流瞬时值。它基于 EtherCAT 超采样原理,能够以最高达 50 µs 的时间分辨率同时测量 6 个通道,然后将数据传输给控制系统。利用强大的处理能力并结合 TwinCAT 功能 TF3650,可以通过电压和电流特性计算出真正的有效值或功率以及复杂的用户特定算法。通过超采样原理,端子模块能够以比控制系统周期时间短很多的间隔时间进行测量。交流和直流必须使用一个公共参考电位进行连接和测量。

EL3783-0100 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,多功能,130 V AC/DC,1/5 A,16 位,20 ksps,电气隔离,超采样

EL3783-0100 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,多功能,130 V AC/DC,1/5 A,16 位,20 ksps,电气隔离,超采样

EtherCAT 端子模块 EL3783-0100 是一款电力监测 I/O 端子模块,用于监测三相交流系统的电压和电流状态。对于每相,都可使用 16 位分辨率采集最高 400/690 Vrms 的电压和 1 Arms/5 Arms 的电流瞬时值。它基于 EtherCAT 超采样原理,能够以最高达 50 µs 的时间分辨率同时测量 6 个通道,然后将数据传输给控制系统。利用强大的处理能力并结合 TwinCAT 功能 TF3650,可以通过电压和电流特性计算出真正的有效值或功率以及复杂的用户特定算法。通过超采样原理,端子模块能够以比控制系统周期时间短很多的间隔时间进行测量。交流和直流必须使用一个公共参考电位进行连接和测量。

SCT1xxx | 迷你环形电流互感器

SCT1xxx | 迷你环形电流互感器

节省空间的 SCT1xxx 系列适用于最狭小的安装空间。一个可拆卸的接线端子可用于预接线。

SCT2xxx | 环形电流互感器

SCT2xxx | 环形电流互感器

SCT2xxx 系列有多种型号可供选择,采用创新的无螺丝连接设计。

SCT3xxx | 三相环形电流互感器

SCT3xxx | 三相环形电流互感器

SCT3xxx 系列紧凑型电流互感器适合直接安装在常用的电源开关下面。

SCT6xxx | 钳形电流互感器

SCT6xxx | 钳形电流互感器

SCT6xxx 系列可分离的测量系统可以在不分离一次侧导线的情况下进行柔性改造。

SCT7xxx | 母线式钳形电流互感器

SCT7xxx | 母线式钳形电流互感器

SCT7xxx 系列支持一次侧最大电流,可以方便地进行翻新改造。

SCT0xxx | 线圈式电流互感器

SCT0xxx | 线圈式电流互感器

SCT0xxx 系列专为较小的一次侧电流设计。

TF3650 | TwinCAT 3 Power Monitoring

TF3650 | TwinCAT 3 Power Monitoring

The TwinCAT Power Monitoring function is a PLC library for the evaluation of raw current and voltage data, which are usually supplied by EL3773 and EL3783 EtherCAT Terminals. Function blocks are available for the calculation of RMS values for current, voltage and power. These can be output as instantaneous or average values. Maximum and minimum values are also available on the function block. Frequency and frequency spectra can be determined, such as e.g. harmonics in the grid and their load in the form of the Total Harmonic Distortion (THD).

BZ32xx | Insertable label cover, 11.5 mm x 104.5 mm, pluggable, transparent

BZ32xx | Insertable label cover, 11.5 mm x 104.5 mm, pluggable, transparent

The slide-in label covers enable clear labeling of the individual channels or text-based functional description of the terminals. The labels are inserted in the designated slots. For connecting the individual channels the label cover can be tilted upwards.

EL9080 | Separation terminal

EL9080 | Separation terminal

The EL9080 separation terminal is used for the separation and marking of different potential groups (e.g., 230 V AC/24 V DC). It is inserted between two potential groups, and indicates the separation through an orange colored cover. The E-bus is passed through in the usual way to the adjacent terminal.

ELxxxx-0020/-0030 | 校准证书

ELxxxx-0020/-0030 | 校准证书

模拟量校准证书能够检验设备的精确测量误差。

EL3403 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,500 V AC,1 A,16 位

EL3403 | EtherCAT 端子模块,3 通道模拟量输入,电力测量,500 V AC,1 A,16 位

EtherCAT 端子模块 EL3403 可以测量电网中所有相关的电气数据。电压可以通过直接连接 L1、L2、L3 和 N 线进行测量。若要测量电流,可通过简单的电流互感器馈入三相电流 L1、L2 和 L3。所有测量的电流和电压均为有效值。通过 EL3403 还可以计算每相的有功功率和电能消耗。电压 U 和电流 I 的有效值、有功功率 P、视在功率 S、无功功率 Q、频率 F 和相位角 cos φ 都可以推导出来。EL3403 提供了完整的电网分析和能源管理功能。