電力儀表在工礦企業(yè)及樓宇建筑中的應(yīng)用和市場(chǎng)前景分析

　　電力監(jiān)控儀表目前已成為電工儀表行業(yè)比較成熟的一個(gè)行業(yè)，類(lèi)別應(yīng)屬于安裝式的數(shù)字儀表，是從模擬指針式儀表和電量變送器演變而來(lái)。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，電力儀表已被應(yīng)用于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電參量的測(cè)量、計(jì)量、分析、診斷、控制、保護(hù)等功能，并帶有了模擬量輸出、脈沖輸出和標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，功能不同組合，可簡(jiǎn)可繁，但大致分三類(lèi)儀表，即監(jiān)控與保護(hù)儀表，電能分析與管理儀表，電氣安全儀表。為適應(yīng)供配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)及安裝特點(diǎn)，按安裝方式可分為：嵌入式和導(dǎo)軌式兩種。

　　一、電力儀表的主要分類(lèi)

　　1.1監(jiān)控與保護(hù)儀表

　　主要對(duì)電網(wǎng)中的電力參數(shù)測(cè)量、故障診斷、越限報(bào)警、事件記錄，以及對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制和保護(hù)，產(chǎn)品又可細(xì)分為數(shù)顯電測(cè)儀表、監(jiān)控儀表、保護(hù)儀表。

　　1.1.1數(shù)顯電測(cè)表

　　主要替代傳統(tǒng)指針式儀表，對(duì)各種電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，有測(cè)量精度高，顯示直觀，測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。

　　1.1.2監(jiān)控儀表

　　除測(cè)量電參量外，儀表帶有I/O模塊，模擬量輸出、繼電器控制輸出功能，配備標(biāo)準(zhǔn)RS485接口。通過(guò)對(duì)電氣回路的斷路器、接觸器等低壓元件的工作狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視，遠(yuǎn)程控制、報(bào)警和事件記錄，屬低壓電器電量控制器，是中低壓智能配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的關(guān)鍵產(chǎn)品，監(jiān)控儀表的應(yīng)用可減少低壓配電系統(tǒng)人為操作事故，保障維護(hù)人員安全，降低人力成本，進(jìn)而提高工作效率。

　　1.1.3保護(hù)儀表

　　主要針對(duì)10KV電壓等級(jí)以?xún)?nèi)的電源進(jìn)線、饋線、馬達(dá)、電容器等電氣回路進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)，保護(hù)儀表通過(guò)建立熱容量模型，當(dāng)故障電流達(dá)到某一值時(shí)，斷路器脫扣或接觸器斷開(kāi)，防止設(shè)備過(guò)載損壞。具有過(guò)載保護(hù)，短路保護(hù)，過(guò)壓、欠壓保護(hù)，漏電保護(hù)等功能。該類(lèi)產(chǎn)品既有監(jiān)控功能，還具有繼電器的特點(diǎn)，需要獲取3C認(rèn)證，一般被歸于繼電器保護(hù)及電力自動(dòng)化行業(yè)。

　　1.2電能分析與管理儀表

　　根據(jù)電網(wǎng)用戶(hù)端工礦企業(yè)和建筑樓宇配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，為了使電能的使用透明可控，對(duì)高、低壓開(kāi)關(guān)柜，動(dòng)力箱，照明箱各個(gè)電氣節(jié)點(diǎn)的重點(diǎn)的用能設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理就顯得十分必要。該電能計(jì)量表計(jì)既要安裝于開(kāi)關(guān)柜、配電箱的各個(gè)回路，又需要要與配電系統(tǒng)兼容組網(wǎng)，由電力公司加裝的新一代數(shù)字收費(fèi)電表并無(wú)法同時(shí)滿足。電能分析與管理儀表主要有2類(lèi)，為電能質(zhì)量分析儀表和終端電能計(jì)量?jī)x表。

　　1.2.1電能質(zhì)量分析儀表

　　該類(lèi)電力儀表主要應(yīng)用在高、中壓電氣回路或低壓重要回路中，主要功能有全電參量測(cè)量，四象限電能計(jì)量，復(fù)費(fèi)率分時(shí)計(jì)費(fèi)，電流、電壓各次諧波分析，電壓波峰系數(shù)，電流K系數(shù)，電流、電壓不平衡度，正、負(fù)、零序分析等。

　　1.2.2終端電能計(jì)量管理儀表

　　該類(lèi)電能表主要用于380V/220V配、用電末端，功能有電能計(jì)量，包括有功、無(wú)功電能，復(fù)費(fèi)率分時(shí)計(jì)費(fèi)，最大需量統(tǒng)計(jì)，最大一次接入電流可達(dá)80A，節(jié)省了電流互感器。采用標(biāo)準(zhǔn)的35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為18mm的倍數(shù)，可方便與微型斷路器并列安裝。終端電能表結(jié)構(gòu)上有的廠家設(shè)計(jì)有防竊電措施，如“鉛封”結(jié)構(gòu)，能申請(qǐng)到計(jì)量器具制造許可證。因此，只要供電部門(mén)認(rèn)可，也可作收費(fèi)表使用。

　　1.3配電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)儀表

　　應(yīng)用于醫(yī)療手術(shù)室、ICU病房等重要場(chǎng)合的IT配電系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)視變壓器次級(jí)回路對(duì)地絕緣阻抗，防止病人受到微電流電擊。

　　1.3.1剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表

　　該產(chǎn)品在0.4KV電壓等級(jí)TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)檢測(cè)剩余電流外，還局有電纜溫度監(jiān)測(cè)，三相電流、電壓測(cè)量，多路繼電器輸出，支持消防聯(lián)動(dòng)等功能。因產(chǎn)品用來(lái)進(jìn)行電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)，需在公安部消防研究所作型式測(cè)試合格，方可進(jìn)行銷(xiāo)售。

　　1.3.2數(shù)顯剩余電流監(jiān)控儀表

　　通過(guò)剩余電流互感器，在0.4KV電壓等級(jí)TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)采集剩余電流，故障發(fā)生時(shí)，經(jīng)儀表計(jì)算運(yùn)行顯示數(shù)值，超設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警或脫扣指令，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大。該類(lèi)儀表也可稱(chēng)為數(shù)顯剩余電流繼電器，須取得CCC認(rèn)證，歸入繼電器行業(yè)。

　　1.3.3電氣安全儀表

　　該類(lèi)儀表主要針對(duì)低壓配電系統(tǒng)檢測(cè)剩余電流，防止電氣火災(zāi)及人身觸電傷亡事故。產(chǎn)品主要分為數(shù)顯剩余電流監(jiān)控儀表，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置，IT配電系統(tǒng)絕緣檢測(cè)儀等種類(lèi)。

　　二、電力儀表與用戶(hù)端智能配電系統(tǒng)

　　用戶(hù)端是電力系統(tǒng)的“配、用”環(huán)節(jié)，是智能電網(wǎng)的用電末端，主要有工礦企業(yè)、建筑樓宇、基礎(chǔ)設(shè)施等用戶(hù)。電網(wǎng)80%以上的電能是用戶(hù)端消耗的。建立用戶(hù)端智能配電系統(tǒng)，可以在電力變壓器到用電設(shè)備之間，使電能傳輸、分配、控制、保護(hù)及管理實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化。使用電更加可靠、安全、高效、環(huán)保。智能電力儀表作為配電系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)電器的二次元件，起著對(duì)電參量的測(cè)量與監(jiān)視，電能的計(jì)量與管理，電氣故障的診斷和記錄，設(shè)備運(yùn)行的控制和保護(hù)等功能。

　　智能配電系統(tǒng)就是把眾多帶通信接口的控制設(shè)備和儀表與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)集中數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)控、分析、調(diào)度等智能化管理。

　　系統(tǒng)一般采用三層網(wǎng)絡(luò)分布結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，如圖1所示。

　　圖 CPZ8000P中低壓智能配電管理系統(tǒng)

　　系統(tǒng)管理層由系統(tǒng)軟件與硬件設(shè)備，如工業(yè)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成;

　　網(wǎng)絡(luò)通訊層由服務(wù)器、通信網(wǎng)關(guān)、人機(jī)界面等組成;

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層由保護(hù)裝置、電器開(kāi)關(guān)與控制設(shè)備、電力儀表等組成。儀表既肩負(fù)采集數(shù)據(jù)的重任，同時(shí)也是執(zhí)行后臺(tái)控制命令的終端元件之一。

　　電力儀表作為斷路器的二次元件，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合配置也不一樣。見(jiàn)圖2。

　　圖2斷路器與電力儀表配置應(yīng)用

　　(1)斷路器與監(jiān)控儀表配置，可測(cè)量各種電參數(shù)、分析諧波、計(jì)量電能，通過(guò)I/O模塊，采集斷路器分合和報(bào)警狀態(tài)，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(hù)儀表(電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)器)配置，加上接觸器，則有測(cè)量電參數(shù)及過(guò)載保護(hù)、不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)等功能。確保電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率。

　　(3)斷路器與安全儀表(剩余電流火災(zāi)監(jiān)控儀表)配置，可監(jiān)測(cè)回路漏電流，若達(dá)到設(shè)置值時(shí)，報(bào)警輸出。經(jīng)消防處確認(rèn)后，可通過(guò)指令，使斷路器脫扣，防止發(fā)生短路引起的電氣火災(zāi)事故。

　　(4)斷路器與電能管理儀表配置，可對(duì)電能進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，使用能按空調(diào)、動(dòng)力、照明、特殊用電分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，方便分析高耗原因，提出降耗措施。

　　當(dāng)然，上述幾項(xiàng)配置需求，也可用一塊儀表同時(shí)實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控、電能管理、電氣安全的功能，從而減少儀表數(shù)量，方便用戶(hù)選型，節(jié)省投資。

　　三、市場(chǎng)前景分析

　　電力儀表作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，其市場(chǎng)前景與下列因素有關(guān)：

　　(1)用戶(hù)端的電力配電系統(tǒng)智能化需求及智能電網(wǎng)的推進(jìn);

　　(2)工礦企業(yè)與建筑樓宇的節(jié)能減排;

　　(3)新能源、新行業(yè)的發(fā)展需求等等。

　　3.1用戶(hù)端的電力配電系統(tǒng)智能化需求及智能電網(wǎng)的推進(jìn)

　　目前，電的生產(chǎn)、傳輸及高端用戶(hù)，如電信、銀行、石化等大用戶(hù)配電正在實(shí)現(xiàn)信息化、智能化。隨著智能電網(wǎng)的推進(jìn)，電的生產(chǎn)、傳輸與使用將信息互通，智能電力儀表將是各個(gè)電網(wǎng)環(huán)節(jié)的信息“傳感器”，使智能電網(wǎng)下的電器設(shè)備信息“物物相聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)模式。因此，電力儀表也將隨用戶(hù)端配電智能化的普級(jí)而市場(chǎng)容量逐步擴(kuò)大。

　　3.2工礦企業(yè)與建筑樓宇的節(jié)能減排

　　國(guó)務(wù)院各部委以及地方政府，把節(jié)能減排作為重點(diǎn)工作之一進(jìn)行推進(jìn)與落實(shí)。要求高能耗企業(yè)通過(guò)建立能源管理體系，采取降耗技術(shù)與措施，提高用能效率。為此，工礦企業(yè)實(shí)施合同能源管理，政府機(jī)關(guān)和大型公建實(shí)施能耗監(jiān)測(cè)(見(jiàn)建科[2008]114號(hào)文)，電能作為最主要的能源，用戶(hù)端用能大戶(hù)都應(yīng)建立電能計(jì)量體系。因此，用于企業(yè)內(nèi)部管理的智能電力儀表將隨節(jié)能政策的推進(jìn)而增加。

　　3.3新能源、新行業(yè)的發(fā)展需求

　　隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)核電、水電、光能、風(fēng)能等新能源的需求逐步擴(kuò)大，以減少對(duì)不可再生能源的依賴(lài)。新能源的發(fā)展，也給電力儀表帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇。以光伏電站為例，需匯流箱多路直流檢測(cè)裝置，直流多功能電表，諧波表等多種儀表。1個(gè)10MW光伏電站安裝的各類(lèi)電力儀表在1200臺(tái)左右。

　　隨著社會(huì)進(jìn)步，對(duì)人生命安全的保障也越來(lái)越重視，為了安全用電，國(guó)家發(fā)布了多項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)范，如JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等等，規(guī)定對(duì)劇院、商場(chǎng)、展覽館、醫(yī)院、電信樓、廣播臺(tái)、高層建筑等人員密集或重要場(chǎng)所要加裝剩余電流式火災(zāi)監(jiān)控裝置，防止漏電引起的火災(zāi)。另外，GB50333-2002《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，縣級(jí)二甲以上醫(yī)院潔凈手術(shù)部選用IT配電系統(tǒng)供電時(shí)，須加裝絕緣監(jiān)測(cè)儀表，確保病員人生安全，目前市場(chǎng)基本由德國(guó)本德?tīng)枆艛啵M管規(guī)范要求加裝，由于價(jià)格昂貴，尚不能普及。但隨著國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品推出，打破壟斷，價(jià)格下降，以及醫(yī)療衛(wèi)生的普及，市場(chǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，電力儀表在新能源，新行業(yè)也有很大需求。

　　4主要存在問(wèn)題

　　由于電力儀表主要應(yīng)用于用戶(hù)端配電系統(tǒng)中，客戶(hù)和行業(yè)均比較分散，影響其發(fā)展前景的主要是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量問(wèn)題。

　　4.1標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

　　若電力儀表用來(lái)作電參量的測(cè)量，產(chǎn)品應(yīng)符合GB/T22264-2008《安裝式數(shù)字顯示電測(cè)量?jī)x表》標(biāo)準(zhǔn);

　　若用于低壓馬達(dá)的控制與保護(hù)，則應(yīng)符合JB/T10736-2007《低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器》標(biāo)準(zhǔn)，并取CCC認(rèn)證;

　　若用于作漏電流繼電器，則應(yīng)符合GB/T22387-2008《剩余電流動(dòng)作繼電器》;

　　若用作電氣火災(zāi)探測(cè)器，則應(yīng)符合GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》;當(dāng)然，用戶(hù)有時(shí)還需要若干功能組合的產(chǎn)品，因此需要廠家具有在用戶(hù)端配電領(lǐng)域豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，才能滿足不同用戶(hù)不同配電系統(tǒng)的要求，因此，目前產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)尚不能滿足設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、驗(yàn)收的要求，給電力儀表發(fā)展有一定影響。

　　4.2質(zhì)量問(wèn)題

　　盡管市場(chǎng)前景不是十分明朗，但由于客戶(hù)分散，行業(yè)要求也不盡相同，不少客戶(hù)還存在一些特殊需求，軟、硬件要根據(jù)用戶(hù)的具體需求記性修改。因此，訂單呈現(xiàn)“小批量，多品種”模式，不利于規(guī)模化生產(chǎn)。新修改的版本，未經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)，往往存在質(zhì)量隱患。現(xiàn)電力儀表廠家眾多，規(guī)模偏小，魚(yú)目混珠，且大多手工生產(chǎn)操作，質(zhì)量很難保證。但經(jīng)過(guò)3-5年的市場(chǎng)洗禮，用戶(hù)對(duì)一些優(yōu)秀品牌的認(rèn)可，市場(chǎng)逐漸集中，生產(chǎn)廠家工藝的完善，生產(chǎn)、檢測(cè)裝備的可靠保證，以及政府、行業(yè)的科學(xué)引導(dǎo)、推進(jìn)，電力儀表產(chǎn)業(yè)一定會(huì)得到健康發(fā)展。