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德國 Janitza UMG 96?EL 電能質量分析儀,96 方形面板嵌入式安裝,LCD 本地顯示,可完成三相電壓、電流、功率、電能計量與 1?40 次諧波、THD 畸變分析,* 0.2 級測量精度。內置 8MB 存儲,搭載 RJ45 網口,支持 Modbus?TCP、MQTT 協議,適配三相三線、四線系統。用于工廠、數據中心、新能源配電柜,實現能耗統計、諧波監測與配電運維數據采集。
德國 Janitza UMG 96?EL電能質量分析儀技術參數
| 通用參數 | |||
| 項目 | 參數 | ||
| 凈重(帶配套連接器) | 約 300?g(0.66?磅) | ||
| 包裝重量(含附件) | 約 600?g(1.32?磅) | ||
| 內置存儲器 | 8?MB | ||
| 背光使用壽命 | 40?000?小時(亮度衰減至初始亮度約 50%) | ||
| 抗沖擊能力 | 6.8?焦耳,符合 UL?61010?1 | ||
| 設備面板清潔方式 | 使用干布擦拭;必要時可蘸顯示屏清潔劑,禁止使用其他溶劑 | ||
| 運輸與儲存 | |||
| 以下規格適用于使用原包裝運輸、儲存的設備。 | |||
| 項目 | 參數 | ||
| 自由跌落 | 1?米(39.37?英寸) | ||
| 溫度 | ?25 … +70?℃(?13 … +158?℉) | ||
| 相對濕度 | 0 … 90?%,無凝露 | ||
| 運行環境條件 | |||
| UMG?96?EL 適用于有防護的固定安裝場所。 | |||
| 項目 | 參數 | ||
| 額定工作溫度范圍 | ?10 … +55?℃(+14 … +131?℉) | ||
| 相對濕度(隨環境溫度線性遞減) | 31?℃(88?℉)時最大 80?%;40?℃(104?℉)時最大 50?%,禁止凝露 | ||
| 工作海拔 | 0 … 2000?米(1.24?英里),海平面以上 | ||
| 污染等級 | 2 | ||
| 安裝方向 | 任意 | ||
| 通風 | 無需強制通風 | ||
| 異物及防水防護? 面板正面? 設備背面? 帶密封件的面板正面 | IP40(EN?60529)IP20(EN?60529)IP54(EN?60529) | ||
| 供電電源 | |||
| 230?V 型號 | |||
| 額定輸入范圍 | 交流 90?V … 277?V(50/60?Hz)或直流 90?V … 250?V;過電壓類別 III,300?V | ||
| 功耗 | 最大 4.0?VA / 1.5?W | ||
| 24?V 型號 | |||
| 額定輸入范圍 | 交流 24?V … 90?V(50/60?Hz)或直流 24?V … 90?V;過電壓類別 III,150?V | ||
| 功耗 | 最大 2.5?VA / 1.5?W | ||
| 項目 | 參數 | ||
| 工作允許范圍 | 額定范圍的 ±10?% | ||
| 內置不可更換熔斷器 | T1A / 250?V/277?V,符合 IEC?60127 | ||
| 推薦線路過流保護器件(符合 IEC/UL 認證) | 230V 版本:6 … 16?A(B 特性)24V 版本:1 … 6?A(B 特性) | ||
| 以太網接口 | |||
| 項目 | 參數 | ||
| 接口類型 | RJ45 | ||
| 協議與服務 | TCP/IPv4、ICMP、DHCP?客戶端(BootP)、Modbus/TCP(502 端口)、識別端口(1111 端口);固件版本 1.1.0 起支持 MQTT(端口可配置) | ||
| 電壓測量 | |||
| 項目 | 參數 | ||
| 三相四線系統,額定電壓最高可達 | 277?V / 480?V(+10?%)(TN/TT 系統) | ||
| 三相三線系統(接地 / 不接地),額定電壓最高可達 | 480?V(+10?%)(TN/TT、IT 系統) | ||
| 測量類別 | 300?V CAT?III | ||
| 額定沖擊電壓 | 4?kV | ||
| 電壓回路保護 | 1 … 10?A,B 型脫扣特性(具備 IEC/UL 認證) | ||
| L?N 測量范圍 | 0 1) … 300?V 有效值(最大過電壓 520?V 有效值) | ||
| L?L 測量范圍 | 0 1) … 510?V 有效值(最大過電壓 900?V 有效值) | ||
| 分辨率 | 0.01?V | ||
| 波峰因數 | 2.45(相對于測量量程) | ||
| 每相輸入阻抗 | 3?MΩ | ||
| 功耗 | 約 0.1?VA | ||
| 單通道采樣頻率 | 50?Hz 系統:21.33?kHz;60?Hz 系統:25.6?kHz | ||
| 電網頻率?分辨率 | 45?Hz … 65?Hz,0.01?Hz | ||
| 傅里葉諧波分析 | 1~40 次諧波 | ||
| 1) 四線制測量:V1 輸入端 L1?N 電壓必須大于 20?V 有效值,設備才輸出測量值; 三線制測量:V1 輸入端 L1?L2 電壓必須大于 34?V 有效值,設備才輸出測量值。 | |||
| 電流測量 | |||
| 項目 | 參數 | ||
| 額定電流 | 5?A | ||
| 測量范圍 | 0.005 … 6?A 有效值 | ||
| 波峰因數 | 1.98 | ||
| 分辨率 | 0.1?mA(顯示屏顯示 0.01?A) | ||
| 測量類別 | 300?V CAT?II | ||
| 測量回路沖擊電壓 | 2?kV | ||
| 功耗 | 約 0.2?VA(內阻 Ri?=?5?mΩ) | ||
| 1 秒短時過載(正弦波) | 120?A | ||
| 單通道采樣頻率 | 50?Hz 系統:21.33?kHz;60?Hz 系統:25.6?kHz | ||
| 傅里葉諧波分析 | 1~40 次諧波 | ||
| 端子接線能力(供電電源) | |||
| 每個接線點僅允許接一根導線! | |||
| 導線類型 | 參數 | ||
| 單芯、多股、細絞合導線(最小~最大) | 0.2 … 4?mm2,AWG?24 … 12 | ||
| 插針端子、帶線鼻子導線 | 0.2 … 2.5?mm2 | ||
| 擰緊扭矩 | 0.4 … 0.5?N?m(3.54 … 4.43?磅力?英寸) | ||
| 剝線長度 | 7?mm(0.276?英寸) | ||
| 端子接線能力(電壓、電流測量回路) | |||
| 每個接線點僅允許接一根導線! | |||
| 電流回路 | 電壓回路 | ||
| 單芯、多股、細絞合導線(最小~最大) | 0.2 … 4?mm2,AWG?24 … 12 | 0.2 … 4?mm2,AWG?24 … 12 | |
| 無絕緣護套線鼻子 | 0.2 … 4?mm2 | 0.2 … 2.5?mm2 | |
| 帶絕緣護套線鼻子 | 0.2 … 2.5?mm2 | 0.2 … 2.5?mm2 | |
| 擰緊扭矩 | 0.4 … 0.5?N?m(3.54 … 4.43?磅力?英寸) | 0.4 … 0.5?N?m(3.54 … 4.43?磅力?英寸) | |
| 剝線長度 | 7?mm(0.276?英寸) | 7?mm(0.276?英寸) | |
| 功能性能指標 | |||
| 以下精度等級基于 ../5A 電流互感器(額定 5A) | |||
| 功能 | 符號 | 精度等級 | 測量范圍 |
| 頻率 | f | 0.05(IEC?61557?12) | 45 … 65?Hz |
| 相電壓 L?N | UL?N | 0.2(IEC?61557?12) | 0 1) … 300?V 有效值 |
| 線電壓 L?L | UL?L | 0.2(IEC?61557?12) | 0 2) … 510?V 有效值 |
| 電壓諧波 | Uh | 1 級(IEC?61000?4?7) | 最高 2.5?kHz |
| 電壓總諧波畸變率 THDu | THDU | 1(IEC?61557?12) | 最高 2.5?kHz |
| 1) V1 輸入電壓必須>20?V 有效值;2) V1 輸入電壓必須>34?V 有效值。 | |||
| 功能 | 符號 | 精度等級 | 測量范圍 |
| 總有功功率 | P | 0.5(IEC?61557?12) | 0 … 5.4?kW 3) |
| 總無功功率 | QA、QV | 1(IEC?61557?12) | 0 … 5.4?kvar 3) |
| 總視在功率 | SA、SV | 0.5(IEC?61557?12) | 0 … 5.4?kVA 3) |
| 總有功電能 | Ea | 0.5 / 0.5S(IEC?61557?12 / IEC?62053?22) | 0 … 999?999?999?GWh |
| 總無功能量 | ErA、ErV | 2(IEC?61557?12) | 0 … 999?999?999?Gvarh |
| 總視在電能 | EapA、EapV | 0.5(IEC?61557?12) | 0 … 999?999?999?GVAh |
| 相電流 | I | 0.2(IEC?61557?12) | 0.005 … 6?A 有效值 |
| 中性線電流(計算值) | INc | 1(IEC?61557?12) | 0.03 … 25?A |
| 功率因數 | PFA、PFV | 0.5(IEC?61557?12) | 0.00 … 1.00 |
| 電流諧波 | Ih | 1 級(IEC?61000?4?7) | 最高 2.5?kHz |
| 電流總諧波畸變率 THDi | THDI | 1(IEC?61557?12) | 最高 2.5?kHz |
| 3) 僅針對設備測量輸入端,未計入電壓、電流互感器變比。 | |||
| 以下精度等級基于 ../1A 電流互感器(額定 1A) | |||
| 功能 | 符號 | 精度等級 | 測量范圍 |
| 總有功功率 | P | 1(IEC?61557?12) | 0 … 5.4?kW 3) |
| 總無功功率 | QA、QV | 1(IEC?61557?12) | 0 … 5.4?kvar 3) |
| 總視在功率 | SA、SV | 1(IEC?61557?12) | 0 … 5.4?kVA 3) |
| 總有功電能 | Ea | 1 / 1S(IEC?61557?12 / IEC?62053?22) | 0 … 999?999?999?GWh |
| 總無功能量 | ErA、ErV | 2(IEC?61557?12) | 0 … 999?999?999?Gvarh |
| 總視在電能 | EapA、EapV | 1(IEC?61557?12) | 0 … 999?999?999?GVAh |
| 相電流 | I | 0.5(IEC?61557?12) | 0.005 … 6?A 有效值 |
| 中性線電流(計算值) | INc | 1(IEC?61557?12) | 0.03 … 25?A |
| 功率因數 | PFA、PFV | 0.5(IEC?61557?12) | 0.00 … 1.00 |
| 電流諧波 | Ih | 1 級(IEC?61000?4?7) | 最高 2.5?kHz |
| 電流總諧波畸變率 THDi | THDI | 1(IEC?61557?12) | 最高 2.5?kHz |
電能質量分析儀按部署形態分為便攜式與在線
UMG 96-EL 主要裝在低壓配電系統的柜體面板上,典型位置包括工廠配電柜、樓宇配電室和數據中心配電柜。凡是需要值班人員就地查看讀數、又希望數據同時上傳到后臺的回路,都適合采用:正面 LCD 提供本地觀察窗口,網口則負責把數據送進監控系統。 在工業現場,它常安裝在生產線或大型設備的供電回路上,用連續的能耗記錄支撐分設備、分班次的用電統計,也用諧波與畸變率讀數判斷變頻器、整流裝置等非線性負荷是否污染了同一段母線上的其他設備。在寫字樓和數據機房里,它承擔樓層或機柜列的能耗分割任務,同時反映暖通、照明和服務器電源一類負荷的諧波水平。 新能源配套場景同樣適用:并網點附近的配電柜裝上之后,既能統計發電側與用電側的電能,也能持續監視波形是否惡化。采集到的電壓電流諧波與功率數據上傳后,可直接用于能耗分析、故障排查和配電系統的日常運維管理。
UMG 96-EL 是 Janitza 面向配電柜體推出的面板嵌入式電能質量分析儀,采用 96 方形開孔尺寸,正面配 LCD 顯示屏,可直接嵌裝在柜門或屏面上就地讀數。它面向三相系統,既完成電壓、電流、功率和電能的計量,也承擔 1 至 40 次諧波分析與總諧波畸變率計算,并同時適用于三相三線和三相四線兩種接線制式。 與只能就地顯示的普通盤面表不同,UMG 96-EL 內置 8 兆字節存儲器,可把歷史數據留在設備本地;同時配備 RJ45 以太網接口,支持 Modbus-TCP 與 MQTT 協議,能把采集結果直接送往監控系統,因此它既是本地顯示終端,也是配電自動化網絡當中的一個數據采集節點。 供電方面提供兩種型號以適應不同的柜內條件:230 伏型號接受交流 90 至 277 伏或直流 90 至 250 伏,24 伏型號接受交流 24 至 90 伏或直流 24 至 90 伏,兩種型號都按過電壓類別 III 設計。設備適配 5 安與 1 安兩種電流互感器,便于接入既有的二次回路。整機帶配套連接器時凈重約 300 克,連同附件的包裝重量約 600 克,嵌裝之后幾乎不會給柜門增加額外負擔,也
UMG 96-EL 的相對優勢集中在顯示、通信和精度三項。顯示方面,它把 LCD 帶到配電柜面板上,值班人員巡檢時不必打開柜門或連接筆記本就能看到實時讀數,這對需要人工確認的站點很實用;相比之下,只帶通信接口而沒有本地顯示的儀表,在現場排查時往往要多花不少時間。 通信方面,設備直接提供 RJ45 以太網接口,支持 TCP/IPv4、ICMP、DHCP 客戶端、Modbus/TCP(502 端口)和識別端口(1111 端口),固件版本 1.1.0 起還支持 MQTT 且端口可配置,既能接入傳統監控系統,也能對接物聯網平臺,后續擴展余地較大。 精度方面,基于 5 安互感器時相電壓與相電流達到 0.2 級,電壓諧波與電流諧波達到 IEC 61000-4-7 的 1 級并覆蓋到 2.5 千赫茲,頻率精度為 0.05 級。此外它內置 8 兆字節存儲,背光使用壽命 40000 小時(亮度衰減至初始亮度約 50%),抗沖擊能力為 6.8 焦耳,長期在線運行的穩定性有明確依據。 從運維角度看,本地顯示與就地存儲的組合還有一個實際好處:即便網絡鏈路中斷,設備仍在按自己的節拍采樣并把結果寫進內部存儲
影響 UMG 96-EL 讀數可信度的因素主要有互感器配置、輸入條件、諧波范圍和環境四類。互感器配置的影響最直接:基于 5 安互感器時相電流精度為 0.2、總有功功率為 0.5、總有功電能為 0.5 / 0.5S;基于 1 安互感器時相電流降為 0.5、總有功功率為 1、總有功電能為 1 / 1S。此外,標稱精度只針對測量輸入端,實際系統還要疊加互感器自身比差與角差的影響。 輸入條件方面,電流測量范圍為 0.005 至 6 安有效值,靠近下限時相對偏差會被明顯放大;電壓波峰因數不得超過相對于測量量程的 2.45,電流波峰因數為 1.98,超出后峰值無法被正確表達。四線制下 V1 輸入端 L1-N 電壓須大于 20 伏有效值、三線制下 L1-L2 電壓須大于 34 伏有效值,否則設備根本不輸出測量值。 諧波分析同樣有邊界:只做 1 至 40 次,最高覆蓋到 2.5 千赫茲,更高的頻率成分不會單獨給出;基波頻率僅在 45 至 65 赫茲區間內被跟蹤。環境方面,工作溫度與濕度一旦超出額定區間,長期運行的讀數穩定性也會隨之下降。
使用 UMG 96-EL 時有幾處容易出問題的細節。首先是接線工藝:每個接線點只允許接一根導線,不允許兩根并列壓接;剝線長度統一為 7 毫米,擰緊扭矩控制在 0.4 至 0.5 牛米,過松會導致接觸發熱,過緊則可能損傷端子。 其次是環境邊界。設備適用于有防護的固定安裝場所,額定工作溫度為零下 10 攝氏度至正 55 攝氏度;相對濕度隨環境溫度線性遞減,31 攝氏度時最大 80%,40 攝氏度時最大 50%,且禁止凝露;工作海拔不超過 2000 米,環境為 2 級污染,安裝方向任意,無需強制通風。運輸與儲存溫度為零下 25 攝氏度至正 70 攝氏度,濕度 0 至 90% 且無凝露,自由跌落不超過 1 米。 再次是日常維護。面板只能用干布擦拭,必要時蘸取顯示屏清潔劑,禁止使用其他溶劑,否則會損傷顯示窗與面板絲印。設備內置的熔斷器不可更換,因此前端應按推薦規格加裝過流保護器件;輸入端也不得超過 L-N 520 伏有效值、L-L 900 伏有效值的最大過電壓限值。
為 UMG 96-EL 做選配,建議先確定安裝方式、供電條件和互感器二次值三項。安裝上,它采用 96 方形開孔、面板嵌入式固定,柜門或屏面需要預留相應方孔,并一并考慮正面防護:面板正面為 IP40,加裝密封件后可達 IP54,而設備背面僅為 IP20,開孔位置和柜體密封需要一起設計。 供電條件決定型號選擇:柜內若只有 230 伏等級的交直流電源,選 230 伏型號,其額定輸入范圍為交流 90 至 277 伏或直流 90 至 250 伏,最大功耗 4.0 伏安 / 1.5 瓦;若柜內是 24 伏直流控制電源,則選 24 伏型號,輸入范圍為交流 24 至 90 伏或直流 24 至 90 伏,最大功耗 2.5 伏安 / 1.5 瓦。兩種型號都要求工作電壓落在額定范圍的正負 10% 之內。 互感器二次值決定精度等級:配 5 安互感器時,相電壓與相電流精度為 0.2,總有功功率為 0.5,總有功電能為 0.5 / 0.5S;配 1 安互感器時,上述項目分別變為 0.5、1 和 1 / 1S。若項目對計量精度要求較高,應優先按 5 安互感器配置。 還有一點值得提前考慮:如果現場暫時只有就地觀
UMG 96-EL 的測量從電壓和電流信號進入輸入端子開始。電壓回路按三相四線 277 伏 / 480 伏、三相三線 480 伏設計,每相輸入阻抗為 3 兆歐,自身功耗約 0.1 伏安;電流回路接收外接互感器送來的標準信號,額定電流 5 安,測量范圍 0.005 至 6 安有效值,功耗約 0.2 伏安,內阻為 5 毫歐。 隨后信號按很高的節拍被逐點數字化:50 赫茲系統中單通道采樣頻率為 21.33 千赫茲,60 赫茲系統中為 25.6 千赫茲。密集采樣保證原始波形被完整保留,儀表再對各相數據實施傅里葉運算,一次給出 1 至 40 次的諧波結果,并在此基礎上分別算出電壓總諧波畸變率與電流總諧波畸變率,諧波分析最高可覆蓋到 2.5 千赫茲。 設備同時在 45 至 65 赫茲區間跟蹤基波頻率,分辨率 0.01 赫茲。所有功率與電能都由這些同步采樣點直接求得,因此功率因數、有功、無功和視在量之間始終共用同一時間基準,不會出現各分項彼此對不上的情況。 值得一提的是,兩個測量通道自身的消耗都很小,電壓回路約 0.1 伏安、電流回路約 0.2 伏安,長期接在互感器二次側上不會給前端帶來可察覺
UMG 96-EL 的精度等級主要標注在兩套標準之下。基本電量按 IEC 61557-12 評定:基于 5 安互感器時,頻率為 0.05 級,相電壓與線電壓為 0.2 級,相電流為 0.2 級,總有功功率與總視在功率為 0.5 級,總無功功率為 1 級;電能部分同時標注 IEC 62053-22,總有功電能為 0.5 / 0.5S 級,總視在電能為 0.5 級,總無功能量為 2 級。 諧波相關指標按 IEC 61000-4-7 評定,電壓諧波與電流諧波均達到 1 級,最高分析至 2.5 千赫茲;總諧波畸變率按 IEC 61557-12 為 1 級。需要特別說明的是,上述功率與電能精度僅針對設備測量輸入端,并未計入電壓、電流互感器變比帶來的影響,實際系統的誤差要在此基礎上疊加互感器自身誤差。 結構與安全方面,設備抗沖擊為 6.8 焦耳并符合 UL 61010-1;防護等級按 EN 60529 評定,面板正面 IP40、設備背面 IP20、帶密封件的面板正面 IP54;內置不可更換熔斷器符合 IEC 60127,規格為 T1A / 250 伏 / 277 伏;線路過流保護器件推薦采用符
給 UMG 96-EL 接線并投運,可按四步進行。第一步是開孔與固定:在柜門或屏面開出 96 方形孔,把設備嵌入并卡緊,安裝方向沒有限制,任意姿態均可正常工作,柜內也無需為它設置強制通風。 第二步是接電源。按所選型號接入對應電壓,端子每個接線點只允許接一根導線,單芯、多股和細絞合導線的截面為 0.2 至 4 平方毫米,采用插針端子或線鼻子時為 0.2 至 2.5 平方毫米,剝線長度 7 毫米,擰緊扭矩 0.4 至 0.5 牛米。 第三步是接電壓與電流測量回路。電壓按三相四線或三相三線方式接入,電流經互感器接入并核對變比與儀表內部設定一致。這里有個容易忽略的前提:四線制下 V1 輸入端 L1-N 電壓必須大于 20 伏有效值,三線制下 V1 輸入端 L1-L2 電壓必須大于 34 伏有效值,設備才會輸出測量值。 第四步是通信配置:經 RJ45 接入網絡,設置地址與協議參數,啟用 Modbus/TCP 或 MQTT,隨后在后臺核對電壓、電流、功率與諧波讀數是否與現場一致。
解讀 UMG 96-EL 的輸出,建議先看能耗與功率,再看諧波與畸變率,最后把兩者疊加。能耗與功率回答的是這條回路用了多少電、當前負擔有多重:總有功功率、總無功功率、總視在功率和功率因數一起看,可以判斷負荷性質和補償措施是否到位,中性線電流計算值則能反映三相不平衡與零序成分的大小。 諧波部分回答的是波形偏離正弦的程度。設備給出 1 至 40 次的電壓諧波與電流諧波,以及相應的總諧波畸變率,分析上限為 2.5 千赫茲。判斷是否需要治理時,通常先盯住 3 次、5 次、7 次等低次成分,它們往往對應單相整流負荷、變頻器和開關電源一類設備。 數據使用有兩條路徑:一是經 RJ45 接口以 Modbus/TCP 或 MQTT 實時上傳,做趨勢展示與越限告警;二是依靠內置的 8 兆字節存儲器就地留存,事后回看某一時段的工況。把諧波趨勢與能耗曲線并排對照,常能鎖定到某臺設備的投切動作,為后續治理提供依據。