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周中1
1.上海安科瑞電氣股份有限公司 201801 ，上海嘉定
摘 要：電力監控儀表是電工儀表行業的一個新興、細分行業，類別屬于安裝式數字儀表，從模擬指針式儀表和電量變送器演變而來。隨著計算機技術的發展，電力監控儀表已應用到電力系統的發、輸、變、配、用的各個環節，實現對電網電參量的測量、計量、分析、診斷、控制、保護，并帶模擬量輸出和標準通訊接口。在不同的應用場合，功能不同組合，可簡可繁，但大致分三類儀表，即監控與保護儀表，電能分析與管理儀表，電氣安全儀表。為適應供配電系統開關柜的結構及安裝特點，安裝方式分嵌入式和導軌式兩種。
關鍵詞：電力監控儀表;智能電網;用戶端;應用;市場前景
1 電力監控儀表主要分類
1.1監控與保護儀表
主要對電網中的電力參數測量、故障診斷、越限報警、事件記錄，以及對電氣設備的運行進行控制和保護，產品又可細分為數顯電測儀表、監控儀表、保護儀表。
1.1.1 數顯電測表
主要替代傳統指針式儀表，對各種電參數進行測量，有測量精度高，顯示直觀，測量范圍寬等優點。
1.1.2 監控儀表
除測量電參量外，儀表帶I/O模塊，模擬量輸出、繼電器控制輸出，帶標準RS485接口。通過對電氣回路的斷路器、接觸器等低壓元件進行狀態監視，遠程控制、報警和事件記錄，屬低壓電器電量控制器，是低壓配電系統實現數字化、網絡化、智能化的關鍵產品，該儀表的應用可減少低壓配電系統人為操作事故，降低人力成本，提高工作效率。
1.1.3 保護儀表
主要針對0.69KV電壓等級的電源進線、饋線、馬達、電容器等電氣回路進行監測和保護，儀表通過建立熱容量模型，當故障電流達到某一值時，斷路器脫扣或接觸器斷開，防止設備過載損壞。具有過載保護，短路保護，過壓、欠壓保護，漏電保護等功能。該類產品既有監控功能，又具有繼電器特點，需取CCC認證，一般歸在繼電器保護及電力自動化行業。
1.2 電能分析與管理儀表
根據電網用戶端工礦企業和建筑樓宇配電系統的特點，為使用能透明可控，對高、低壓開關柜，動力箱，照明箱各個電氣節點的重點用能設備進行監控管理就十分必要。該電能計量表計既要安裝于開關柜、配電箱的各個回路，又要與配電系統兼容組網，由電力公司加裝的傳統的收費電表無法同時滿足。電能分析與管理儀表主要有2類，為電能質量分析儀表和終端電能計量儀表。
1.2.1 電能質量分析儀表
該類儀表主要應用于高、中壓電氣回路或低壓重要回路，功能主要有全電參量測量，四象限電能計量，復費率分時計費，電流、電壓各次諧波分量，電壓波峰系數，電流K系數，電流、電壓不平衡度，正、負、零序分量等。
1.2.2 終端電能計量管理儀表
該類電表主要用于380V/220V配、用電末端，功能有電能計量，包括有功、無功電能，復費率分時計費，最大需量統計，最大一次接入電流可達80A，節省了電流互感器。采用DIN35mm導軌安裝，寬度為18mm的倍數，可方便與微型斷路器并列安裝使用。終端電能表計結構上有的廠家設計有防竊電措施，如“鉛封”結構，能申請到計量器具制造許可證。因此，只要供電部門認可，也可作收費表使用。
1.3 電氣安全儀表
主要針對低壓配電系統檢測剩余電流，防止電氣火災及人身觸電傷亡事故。產品主要分為數顯剩余電流監控儀表，剩余電流式電氣火災監控裝置，IT配電系統絕緣檢測儀等種類。
1.3.1 數顯剩余電流監控儀表
通過剩余電流互感器，在0.4KV電壓等級TN-C-S、TN-S及局部TT系統采集剩余電流，故障發生時，經儀表計算運行顯示數值，超設定值時，發出報警或脫扣指令，防止事故發生或擴大。該類儀表也可稱為數顯剩余電流繼電器，須取得CCC認證，歸入繼電器行業。
1.3.2 剩余電流式電氣火災監控儀表
該產品在0.4KV電壓等級TN-C-S、TN-S及局部TT系統檢測剩余電流外，還有電纜溫度監測，三相電流、電壓測量，多路繼電器輸出，支持消防聯動等功能。因產品用來電氣火災監測，需在公安部(沈陽)消防研究所作型式測試合格，方可銷售。
1.3.3 IT配電系統絕緣監測儀表
應用于醫療手術室、ICU病房等重要場合的IT配電系統，用來監視變壓器次級回路對地絕緣阻抗，防止病人受到微電流電擊。
2 電力監控儀表與用戶端智能配電系統
用戶端是電力系統的“配、用”環節，是智能電網的用電末端，主要有工礦企業、建筑樓宇、基礎設施等用戶。電網80%以上的電能是用戶端消耗的。建立用戶端智能配電系統，可以在電力變壓器到用電設備之間，使電能傳輸、分配、控制、保護及管理實現網絡化、智能化。使用電更加可靠、安全、高效、環保。智能電力儀表作為配電系統中開關電器的二次元件，起著對電參量的測量與監視，電能的計量與管理，電氣故障的診斷和記錄，設備運行的控制和保護等功能。
智能配電系統就是把眾多帶通信接口的控制設備和儀表與計算機連接起來，實現集中數據采集、處理、監控、分析、調度等智能化管理。
系統一般采用三層網絡分布結構，即站控管理層、網絡通訊層、現場設備層，如圖1所示。
圖1 用戶端智能配電系統
站控層由系統軟件與硬件設備，如工業計算機、打印機、UPS電源等組成。通訊層由服務器、通信網關、人機界面等組成。現場設備層由保護裝置、電器開關與控制設備、電力監控儀表等組成。儀表既肩負采集數據的重任，同時也是執行后臺控制命令的終端元件之一。
電力監控儀表作為斷路器的二次元件，在不同的應用場合配置也不一樣。見圖2。
圖2 斷路器與電力儀表配置應用
(1)斷路器與監控儀表配置，可測量各種電參數、分析諧波、計量電能，通過I/O模塊，采集斷路器分合和報警狀態，并可控制斷路器合分閘。可大大減少電氣故障。
(2)斷路器與保護儀表(馬達控制器)配置，加上接觸器，則有測量電參數及過載保護、不平衡保護、堵轉保護等功能。確保馬達正常運行，提高生產效率。
(3)斷路器與安全儀表(剩余電流火災監控儀表)配置，可監測回路漏電流，若達到設置值時，報警輸出。經消防處確認后，可通過指令，使斷路器脫扣，防止發生短路引起的電氣火災事故。
(4)斷路器與電能管理儀表配置，可對電能進行分項計量，使用能按空調、動力、照明、特殊用電分項統計，方便分析高耗原因，提出降耗措施。
當然，上述幾項配置需求，也可用一塊儀表同時實現電力監控、電能管理、電氣安全的功能，從而減少儀表數量，方便用戶選型，節省投資。
3 市場前景分析
電力監控儀表作為一個新興產業，其市場前景與下列因素有關：(1)用戶端的電力配電系統智能化需求及智能電網的推進;(2)工礦企業與建筑樓宇的節能減排;(3)新能源、新行業的發展需求;等等。
3.1用戶端的電力配電系統智能化需求及智能電網的推進
目前，電的生產、傳輸及高端用戶，如電信、銀行、石化等大用戶配電正在實現信息化、智能化。隨著智能電網的推進，電的生產、傳輸與使用將信息互通，智能電力儀表將是各個電網環節的信息“傳感器”，使智能電網下的電器設備信息“物物相聯”。因此，電力監控儀表也將隨用戶端配電智能化的普級而市場容量逐步擴大。
3.2 工礦企業與建筑樓宇的節能減排
國務院各部委以及地方政府，把節能減排作為重點工作之一進行推進與落實。要求高能耗企業通過建立能源管理體系，采取降耗技術與措施，提高用能效率。為此，工礦企業實施合同能源管理，政府機關和大型公建實施能耗監測(見建科[2008]114號文)，電能作為最主要的能源，用戶端用能大戶都應建立電能計量體系。因此，用于企業內部管理的智能電力儀表將隨節能政策的推進而增加。
3.3新能源、新行業的發展需求
隨著社會的發展，對核電、水電、光能、風能等新能源的需求逐步擴大，以減少對不可再生能源的依賴。新能源的發展，也給電力儀表帶來了發展機遇。以光伏電站為例，需匯流箱多路直流檢測裝置，直流多功能電表，諧波表等多種儀表。1個10MW光伏電站安裝的各類電力監控儀表在1200臺左右。
隨著社會進步，對人生命安全的保障也越來越重視，為了安全用電，國家發布了多項設計規范，如JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》，GB50016-2006《建筑設計防火規范》等等，規定對劇院、商場、展覽館、醫院、電信樓、廣播臺、高層建筑等人員密集或重要場所要加裝剩余電流式火災監控裝置，防止漏電引起的火災。另外，GB50333-2002《醫院潔凈手術部建筑設計規范》規定，縣級二甲以上醫院潔凈手術部選用IT配電系統供電時，須加裝絕緣監測儀表，確保病員人生安全，目前市場基本由德國本德爾壟斷，盡管規范要求加裝，由于價格昂貴，尚不能普及。但隨著國產產品推出，打破壟斷，價格下降，以及醫療衛生的普及，市場將進一步擴大。因此，電力儀表在新能源，新行業也有很大需求。
4 主要存在問題
由于電力儀表主要應用于用戶端配電系統中，客戶和行業均比較分散，影響其發展前景的主要是產品標準和質量問題。
4.1 標準問題
若電力儀表用來作電參量的測量，產品應符合GB/T22264-2008《安裝式數字顯示電測量儀表》標準，若用于低壓馬達的控制與保護，則應符合JB/T10736-2007《低壓電動機保護器》標準，并取CCC認證;若用于作漏電流繼電器，則應符合GB/T22387-2008《剩余電流動作繼電器》;若用作電氣火災探測器，則應符合GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監控探測器》;當然，用戶有時還需要若干功能組合的產品，因此需要廠家具有在用戶端配電領域豐富的應用經驗和行業專業知識，才能滿足不同用戶不同配電系統的要求，因此，目前產品標準尚不能滿足設計、生產、驗收的要求，給電力儀表發展有一定影響。
4.2 質量問題
盡管市場前景十分明朗，但由于客戶分散，行業要求也不相同，還存在客戶的即時創新需求，軟、硬件要即時修改。因此，訂單呈現“小批量，多品種”模式，不利于規模化生產。新修改的版本，未經長時間運行考驗，往往存在質量隱患。現電力儀表廠家眾多，規模偏小，魚目混珠，且大多手工生產操作，質量很難保證。但經過3-5年的市場洗禮，客戶對一些優秀品牌的認可，市場的集中，生產廠家規模擴大，生產、檢測靠裝備保證，以及政府、行業的科學引導、推進，電力儀表產業會得到健康發展。
文章來源于：《電氣時代》2011年第7期。
參考文獻
[1] 施耐德公司,上海安科瑞公司,珠海派諾公司,丹東華通測控公司,溯高美公司,蘇州萬龍集團,江蘇斯菲爾等公司產品手冊及網站.
[2] 胡建剛,陳平.“Riyear-PowerNet配電監控系統的運用”賽爾電氣應用.2010年3期.
[3] 清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告2010.
作者簡介：
周中，男，大學本科，上海安科瑞電氣股份有限公司董事長兼總經理，從事電力監控儀表的研發、標準及應用。
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