智能电力仪表

低压配电需要智能监控的应用场合越来越广泛。目前采用多功能电力监控仪表，对低压配电回路电流、电能进行遥测，对断路器的合闸、脱扣状态进行遥信和记录，并利用上位机软件通过仪表对断路器进行控制。一、技改工程现场状况根据现场技术反馈情况，改污水处理厂原有配电及控制设备成套已经运行2年，现在随着自控系统及管理水平的提高，以及从节能节排管理方面考虑，增加对每个回路的电机实时的运行状态及运行功率的监测，分析每个时断电机运行功率的大小，合理调度电机运行数量既能够完成工作量又实现节能。但考虑到技改成本的控制，我们基于现在智能网络仪表的设备采集数据平台，设计一套低成本污水处理电机实时监测系统。二、方案设计不改动原有供电电路及控制回路：增加开口式电流互感器采集每个电机控制回路的实时电流值，取电器柜或控制柜内三相四线或三相三线电压信号输入至智能仪表，智能仪表采用屏装在配电柜或控制面板上。1、开口式互感器技术参数及产品介绍开口式电流互感器又称开启式电流互感器或开合式电流互感器，主要应用于配电系统改造项目，安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，为用户改造项目节省人力、物力、财力，提高效率。该系列电流互感器可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。2、主要技术指标供应HED系列智能多功能电力仪表在某污水处理厂电机(MCC)基于低网络智能电力仪表及电动机保护器实现智能化监控系统方案a.开口式CT一次电流100-6300A，二次电流5A，1Ab.额定工作电压AC0.66kV（GB/T156-2007）c.额定频率50-60Hzd.环境温度-30度~70度，最高耐温120℃e.海拔高度≤3000m;工频耐压3000V/1min 50Hz用于没有雨雪直接侵袭，无严重污染及剧烈震动的场所3、配电柜或控制面板上增加智能网络电力监控仪表；产品的设计充分考虑了成本效能化、智能性和可靠性，有以下特点：a.可直接从电流、电压互感器接入信号；b.任意设定PT/CT变比；c.仪表显示可滚动设置；d.I/O开关量，继电器报警输出，4~20mA模拟量等功能模块化设计；e.可通讯接入SCADA、PLC系统中；可与业界多种软件通讯（Intouch, Fix, 组态网等）；f.方便安装，接线简单，工程量小；h.仪表采用专用失电保护电路，在失电情况下，数据保存不丢失，恢复电源后仪表继续运行；四象限电能计量，分时计费，最大需量纪录及12个月电能统计。

1、概述网络电力仪表是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的。它能测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度、谐波等。由于该电力仪表还具备完善的通信联网功能，所以我们称之为网络电力仪表。它非常适合于实时电力监控系统。该表具有很高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器及测量仪表。作为一种先进的智能化、数字化的前端采集元件，该系列网络仪表已广泛应用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统中。2、国内主要品牌及型号国内生产网络电力仪表厂家、型号品牌繁多，主要常见的产品有：雅达YD2200、YD2100、YD2110、YD2050、YD2030、YD2020智能电力检测控制仪表；溯高美DIRIS A20、A40，DIRIS CMV2；上海二工PD800H、PD800H-M13、PD800H-M14、PD800H-X13、PD800H-X14；保定华异特HYT-DN多功能电测仪；珠海派诺PMAC9900E综合电力测控仪等等。3、产品说明u 特点ACREL公司集多年电力测量产品设计之经验，采用现代微处理器技术和交流采样技术设计而成了该系列网络电力仪表。产品的设计充分考虑了成本效能化、智能性和可靠性，有以下特点：可直接从电流、电压互感器接入信号；可任意设定PT/CT变比；仪表显示可滚动设置；I/O开关量，继电器报警输出，4~20mA模拟量等功能模块化设计；多块仪表可设置不同地址；可通讯接入SCADA、PLC系统中；可与业界多种软件通讯（Intouch, Fix, Citec，组态网等）；LED或蓝屏背光LCD显示，可视度高；方便安装，接线简单，工程量小；仪表采用专用失电保护电路，在失电情况下，数据保存不丢失，恢复电源后，仪表继续运行；四象限电能计量，分时计费，最大需量纪录及12个月电能统计。u 功能ACREL公司集多年的专业经验，推出了网络电力仪表。它是采用现代微处理器技术和交流采样技术设计而成。每个仪表可测量多种参数，作为远端监控系统（SCADA）的前端；可联网使用，亦可单独使用。网络电力仪表采用异步半双工RS485的通讯接口和MODBUS-RTU通讯协议，以满足您的自动化通信系统，使用低成本的屏蔽双绞线配线即可构造一可靠的通讯网络。不管是在微弱之照度下，亦或是完全漆黑的情况下高亮度发光LED显示器都会为您提供清晰的数据显示。对于该网络电力仪表的使用者来说，可以轻易地在短时间内学会本机四键式操作法，该电力仪表提供多窗口式显示功能，可让使用者同时读取多项电力参数。u 应用该系列网络电力仪表的应用领域非常广泛而且便于系统集成，凡是有电力供应的地方都有它们的用武之地，特点是在对电力品质、电力安全有较高要求的场合以及有自动化需要的场合。它适用于如下领域，并且已有众多成功应用经验。能源管理系统变电站自动化配电网自动化小区电力监控工业自动化智能建筑智能型配电盘、开关柜

电力在日常生产生活中起到了越来越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑实行电能计量管理，可及时发现纠正用电浪费，为建筑节能考核提供数据。一、 电力仪表节能计量中的选型方案　　大型公共建筑电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，电力仪表在用户安装收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于建筑内部电能的统计与管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各功能区的电能数据的采集，通过后台电能管理系统完成对大型公共建筑的电力监控与电能计量管理。　　电力仪表，是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。电力仪表功能、型号繁多，价格也各不相同，电能计量方案也多种多样，因此，应合理选配，达到较佳的性价比。　　对大型公共建筑能耗数据实行分类计量，对电能按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理。　　　针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量。　　用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能][/size][/sup]。　　电流经互感器二次接入，精度0.5级，可测量电流、电压、功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量，带RS485接口，Modbus通讯协议。 　　对于一些重要场合需检测谐波含量的，可采用ACR230ELH多功能电表。二、 电力仪表的组网　　电力仪表可作为内部管理电表单独使用，取代大量传统的模拟仪表，亦可作为电力监控与电能管理系统的前端设备，实现远程数据采集与控制。符合工业标准的RS485通讯接口，使得组网轻松便捷，是实现SCADA系统集成的理想选择。　　仪表之间采用屏蔽双绞线进行总线型连接，图4所示为ADL仪表通讯电缆接线示意图。通过对配电系统的现场电力仪表进行组网，经由通讯网络到达监控主机，将分散的仪表连接为一个有机的整体。三、 系统结构及实现的功能　　大型公共建筑电能管理系统可以根据现场情况，采用现场总线以光纤环网、以太网或无线等组网方式实现电能集抄与电能计量功能。系统以计算机、通讯设备、现场电力仪表计量装置为基本工具。　　电力仪表用屏蔽双绞线相互连接起来，与通讯服务器、交换机、工业级计算机等组成一个后台监控管理系统，实现对配电系统的监控以及电能计量的管理。系统实现的主要功能：　　（1）实时采集与显示运行参数，如电压、电流、功率、功率因数，有功电能等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供依据。　　（2）监视电气设备运行状态，如高、低压进线断路器等各种类型开关当前分、合状态，是否正常运行，如发现故障自动报警。　　（3）对建筑物内所有设备的用电量进行记录与统计，包括动力用电、照明与插座用电、空调用电、特殊用电等，并可生成各种报表及分析曲线等供用户查询使用。　　（4）事件记录与故障报警，系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，对开关变位、参量越限等信息还具有报警功能。

在“十二五”的新时期，电力监控仪表市场也呈现出良好前景，发展潜力十分大。推动电力监控仪表市场发展的主要推动因素则是其在新产业、新背景下的应用。电力监控仪表目前已经覆盖电力系统的发、输、变、配、用等环节，应用范围更加宽广。 目前，新能源利用成为解决能源问题的重要途径之一，而新能源、新行业的发展需求也为电力监控仪表发展提供了推动力。新能源包括核电、水电、光能、风能等，如直流多功能电表，谐波表等电力仪表都可以应用于光伏电站等新能源产业中。此外，人员密集或重要场所都要加装剩余电流式火灾监控装置，医院洁净手术部选用IT配电系统供电时，须加装绝缘监测仪表等规范要求，也为电力监控仪表发展提供了空间。 除了新能源与新行业的推动，传统的应用领域需求提升，也极大推动着电力监测仪表市场的发展。仪器仪表供应商也在不断增加。随着智能电网建设，用户端配电智能化的普级使得市场需求扩大，电力监控仪表也会从中受益市场规模进一步扩大。而节能减排理念的兴起，使得工矿企业与建筑楼宇都开始建立能源管理体系，实施能耗监测，电力监控仪表也在该领域广泛应用。工矿企业与建筑楼宇的节能减排进一步推动了电力监控仪表市场的发展。

NPXM系列数显仪表：NPXM-2011P5N、NPXM-2011P5H等系列，属于智能温度控制仪表，可以输入21种信号，输出电流信号4-20mA和电压信号或者是继电器输出，可以带RS485通讯接口。让连接企业系统温度控制的一种智能仪表，NPXM-2011P5N智能数显仪表已经在全国电力、化工、造纸等行业应用十分广泛。仪表背部有接线端子，用户可以根据接线图接线。􏼚􀁁 􀁌 􀀱 􀀯 􀁁 􀁈􆊥􈭦􆌇􇤺􇁯􃀁􀁁 􀁌 􀀲 􀀯 􀁁 􀁌􆊥􈭦􆌇􇤺􇁯􀀠

摘 要：介绍了电力仪表的功能特点以及电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的选型方案，电力仪表具有的通讯功能，可以与计算机等组成电能管理系统，其强大的电能报表、曲线分析、图形显示功能，使得电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用越来越广泛。关键词：电力仪表 大型公共建筑 电能分项计量0　 引言　　目前，据国家有关部门统计，国家机关办公建筑和大型公共建筑每平方米建筑面积年平均耗电量为85.4度（年平均85.4kWh／m2），约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米耗电量是普通居民的10~20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5~2倍。　　一方面，我国大型公共建筑用电巨大，另一方面，我们也缺乏直接数据为用电节能决策的制定提供参考。为此，国务院令第531号《公共机构节能条例》第14条明确指出：公共机构应当实行能源消费计量制度，区分用能种类，用能系统实行能源消费分户、分类、分项计量，并对能源消耗状况实行监测，及时发现、纠正用能浪费现象。江苏、上海等地方分别推出苏建科217号文《江苏省公共建筑用能计量设计规定》和沪建交828号文《关于进一步加强本市民用建筑设备专业节能设计技术管理的通知》，进一步明确提出对主要用电设施分项计量，对办公楼、商场、宿舍等应计量到经济核算单元，对医疗病房、宾馆客房、学校教室应按楼层或功能分区计量等等。　　由此可见，大型公共建筑实行电能分项计量管理，可及时发现纠正用电浪费，并为建筑节能考核提供数据。1　 大型公建电能计量宜采用智能电力监控仪表　　大型公共建筑电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，不宜用收费电表。两者主要特点归纳如下（见表1）。　　供电部门一般给用户实施一户一表的收费制度，即收费电表由供电部门统一安装。因此，收费电表除了要有技监局发放的计量器具许可证外，还需要当地省、市电力部门的许可才可安装使用。在大型公共建筑电能管理中，供电部门一般会在总进线处安装收费电表。　　电力仪表在用户安装收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于内部电能管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各功能区的分项电能数据的采集，通过后台电能管理系统完成对大型公共建筑的电能分项计量。2　 电力仪表在电能分项计量中的选型方案　　电力仪表，是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。电力仪表功能、型号繁多，价格也各不相同，电能计量方案也多种多样，因此，应合理选配，达到较佳的性价比。　　根据住房和城乡建设部114号文件，对大型公共建筑能耗数据实行分类、分项计量，对电能按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理。因此，针对宿舍、商铺、病房等应计量到经济核算单元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352电表；　　DDS1352单相电表，用于单相电能计量，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数（即宽为18mm），一次最大接入单相电流30A，精度1.0级。优点是尺寸小，价格低，缺点是没有通讯功能，不能组网。　　DDSF1352单相电表，同样为DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次最大接入单相电流为80A，精度1.0级，具有峰、平、谷电能分时复费率计量功能，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约，可组网。主要应用于对单相电能的计量，常用在配电箱内。DDS1352及DDSF1352单相电表外形及应用如图1所示：　　针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。　　采用DTSF1352三相四线电表（见图2），用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次最大接入三相电流80A，80A以上可经电流互感器采集，精度0.5级，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约，可组网。　　采用ACR120EL多功能电表，该表为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，规格为220/380V、5A，电流经互感器接入，精度0.5级，可测量电流、电压、功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量，带Modbus通讯协议。 　　一些重要场合需检测谐波的，可采用ACR230ELH多功能电表，针对进线回路或重要出线回路，采用ACR230ELH多功能电表，嵌入式安装在配电柜门板上，面框尺寸为96mm×96mm，除测量所有电参量外，还具有最大需量，2-31次电流、电压谐波分量、电压波峰系数、电流K系数、电话波形因子、电流电压不平衡度、正负零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能电表外形及其在低压配电柜中的实际应用如图3所示。3　 系统组网　　电力仪表可作为内部管理电表单独使用，取代大量传统的模拟仪表，亦可作为电力监控系统的前端设备，实现远程数据采集与控制。符合工业标准的RS485通讯接口，使得组网轻松便捷，是SCADA系统集成的理想选择。大型公共建筑电能管理系统可以根据现场情况，采用现场总线以光纤环网、以太网或无线等组网方式实现电能集抄与电能分项计量功能。系统以计算机、通讯设备、现场电力仪表计量装置为基本工具，为实时数据采集、远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成复杂的电力监控与电能管理系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，分站控管理层、网络通讯层和现场设备层（如图4）。　　电力仪表用屏蔽双绞线相互连接起来，与通讯服务器、交换机、工业级计算机等组成一个后台监控管理系统，实现对配电系统的监控以及电能分项计量的管理。系统实现的主要功能：　　（1）实时采集与显示运行参数，如电压、电流、功率、功率因数，有功电能等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供依据。　　（2）监视电气设备运行状态，如高、低压进线断路器等各种类型开关当前分、合状态，是否正常运行，如发现故障自动报警。　　（3）对建筑物内所有设备的用电量进行记录与统计，包括动力用电、照明与插座用电、空调用电、特殊用电等电能分项计量以及分时复费率计量等，并可生产电能计量报表供用户查询使用。4　 应用案例　　上海浦东某图书馆是一个高能耗大型公共建筑，总建筑面积60885平方米，图书馆变配电系统包括高压配电室和低压配电室，其中高压配电室有高压配电柜10面，低压配电室有低压配电柜31面。在高压进线柜、PT柜及配出柜上安装中压微机保护装置，其它各个低压回路上安装电力仪表，对各个回路进行电能分项计量，各楼层按用电类型分别安装DTSF1352导轨式三相四线电表，对用电进行分项计量，所有的中压微机保护装置和电力仪表均通过现场总线进行组网，在中控室对现场各回路用电状况实现集中监控，对用电状况实行监测，并进行数据库存储，自动生成用电日报表、月报表、年报表以及电能分项计量统计报表等，为管理人员的分析、决策提供参考。　　该项目电能分项计量管理系统采用三层网络结构，站控管理层是人机交互的直接窗口，采用研祥工业计算机作为监控主机，并附带液晶显示器、打印机等设备，山特UPS电源在整个系统发生供电问题时，可在一定时间内保证站控管理层设备的正常运行。通讯管理层主要由通讯服务器和交换机等组成，该层是数据信息交互的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集与传输的同时，转达上位机对现场设备的各种命令。现场设备层的电力仪表主要为ACR系列多功能电表和ADL系列导轨式电表，低压进线回路及重要馈线回路选用ACR系列多功能电表，普通馈线回路及动力箱、照明箱中选用ADL系列导轨式电表，实现对现场各回路、各楼层的电能分项计量。　　监控室电能管理系统通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各用电回路的数据采集，信息经分析、处理，以报表、图形等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握系统的运行及电能使用状况，对电能分项计量，及时发现、纠正用电浪费现象，从而节约用电。在需要时，还可提供快捷的远程控制手段，完成对设备运行状态的改变以及事故情况的处理。图5给出了图书馆电能分项计量查询表，很清楚的显示出各分项用电的使用情况。图6为系统给出的图书馆照明、空调及插座等分项用电量的饼图，很直观地显示出分项用电量的百分比。5　 结束语　　随着社会的发展及电力的广泛应用，电能管理已成为大型公共建筑智能化建设的必然选择，本文介绍的电力仪表，可以实现对电能的分项计量及分时复费率计量，不仅能实时显示用电状况，还具有网络通讯功能，可以与计算机等组成电力监控与电能管理系统。实现对采集数据的分析、处理，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究，为智能建筑的节能技术提供参考。该电力仪表运行可靠，稳定，采用高清晰液晶显示极大地方便了用户的使用。电力仪表必将在大型公共建筑电能管理与电能分项计量中发挥越来越重要的作用。

多功能电力仪表是一种具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲变送输出等多功能智能仪表能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输，多功能电力仪表广泛应用变电站自动化、配电自动化、智能建筑、企业内部的电能测量、管理、考核。但在使用中多多少少会碰到一些小问题，下面就让我们来看看在常用中遇到的问题和解决方案。　　1.问题：模拟量输出信号翻倍　　回答：故障原因判断：有可能为系统接线原因所致　　解决方法：是否同时使用两路AO输出并且负端同时接地，如果是，两路输出会相互干扰，建议加装信号隔离器得以解决　　2.问题：DI开关量输入后台显示忽断忽合，误报警　　回答：故障原因判断：可能由于线路上开关的辅助触点有虚接的现象或后台设置的问题　　解决方法：检查线路和后台系统设置　　3.问题：开关量输入不闭合　　回答：故障原因判断：可能由于线路上开关的辅助触点有虚接的现象或后台设置的问题　　解决方法：检查线路和后台系统设置　　4.问题：继电器输出异常　　回答：故障原因判断：检查接线或继电器设置　　解决方法：继电器输出有电平、脉冲、报警三种方式，有电平和脉冲两种输出方式，具体接线参见产品使用手册或与技术支持联系　　5.问题：DO输出异常　　回答：故障原因判断：检查接线或DO设置　　解决方法：DO输出方式有电度脉冲输出和报警输出，具体接线参见产品使用手册或与技术支持联系　　6.问题：仪表接线无问题但没有通讯　　回答：故障原因判断：仪表设置　　解决方法：查看仪表设置地址、波特率是否与系统软件对应，连接在同一通讯通道上的所有仪表要保证地址没有重叠，波特率一致　　7.问题：仪表背光闪烁　　回答：故障原因判断：查看仪表报警设置　　解决方法：如果仪表处于报警状态，仪表背光就会闪烁，撤消报警后，背光将恢复正常　　8.问题：仪表无法进入参数设置　　回答：故障原因判断：有可能无意中设置了密码　　解决方法：请与技术支持联系帮助解决　　9.问题：电流电压显示正确，功率显示异常　　回答：故障原因判断：电压或电流接线问题　　解决方法：仔细检查电压或电流接线是否存在相间互换、反接的现象　　10.问题：模拟量输出信号翻倍　　回答：故障原因判断：有可能为系统接线原因所致　　解决方法：是否同时使用两路AO输出并且负端同时接地，如果是，两路输出会相互干扰，建议加装信号隔离器得以解决　　11.问题：仪表无显示　　回答：故障原因判断：确认电源电压是否输入正常；　　解决方法：检查仪表电源进线是否存在虚接，用万用表测量仪表进线端子（L+、N-）的电压是否正常并符合订货要求，直流供电要区分正、负极，另外注意供电电源的输出功率是否满足要求。　　12.问题：仪表未能显示所须功能　　回答：故障原因判断：查看此型号仪表是否包含此项功能　　解决方法：所订购的仪表应了解其所含功能，型号不同功能不同，不应盲目接线、盲目使用　　13.问题：电流、电压显示数值过大或过小（与实际数值有倍数关系）　　回答：故障原因判断：没有设置仪表自身的CT、PT互感器变比　　解决方法：可查看随表附带的用户手册或直接电话联系技术支持帮助解决　　14.问题： 电压、电流显示数值有部分明显错误（例如：B相电压过大）　　回答：故障原因判断：可能为接线方式设置问题　　解决方法：将电压或电流的接线方式按系统的实际接线在仪表设置中改正确

－谈电力仪表在建筑节能计量中的应用摘 要：以沪建交【2008】828号文件指导方针为依据，介绍了电力仪表的特点及选型方案，电力仪表的通讯功能，并介绍了电力仪表的组网及ACREL5000能耗分项计量系统，并以实例验证了电力仪表及系统在建筑节能计量中的应用。关键词：电力仪表 ACREL5000 建筑能耗分项计量 Read HuJianJiao 【2008】828 file —analyses on application of power meter in building energy- subentry measureLiu Hui, Lu MingAbstract: According to guidelines of HuJianJiao 【2008】828 file, characters and select scheme of power meter are introduced. Power meter could make up of background power ACREL5000, and validate the application of power meter in building energy-saving measure by practical example.Key words: power meter, ACREL5000, building energy- subentry measure0　 引言　　根据有关部门统计建筑能耗已成为一个国家总能耗的重要组成部分，发达国家的建筑能耗占其总能耗的30－40％，现有400多亿平方米的建筑，在使用过程中采暖、空调、通风、照明、动力等方面消耗的能量已占全国总能耗的30%左右，上海市建筑能耗为全市总能耗的25.4％。电能作为二次能源，具有很高的终端利用效率，也更清洁和便于使用。因此对建筑运行能耗而言，电力消耗已成为建筑物的主要能耗，根据对上海市公共建筑的调研和统计表明，高级商场、办公楼和宾馆，单位建筑面积的年耗电量为70~300kWh/平方米，相当于普通居民住宅的10~20倍，是建筑能源消耗的高密度领域。而从各种公共建筑能耗比例分析来看，上海属于夏热冬冷地区，公共建筑的运行能耗以空调能耗为主，但电气照明与动力能耗也相当高，尤其是高级商场与办公楼二者占总能耗的50％以上，因此，应该重视大型公建的节能工作。　　一方面，我国大型公共建筑用电巨大其建筑总面积不足城镇建筑面积的4%，但能耗缺占总耗电的22%。另一方面，我们也缺乏直接数据为用电节能决策的制定提供参考。为此，上海市建设和交通委员会制定并印发沪建交828号《加强本市民用建筑设备专业节能设计技术管理的通知》，来加强公共建筑节能运行管理，将节能减排各项工作目标和任务逐级分解落实，建立节能监管体系和长效用能检查、考核机制，完善用能计量设计。　　电力在日常生产生活中起到了越来越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑实行电能计量管理，可准确、及时了解各机电设备的能耗状况，从而发现可能存在的能耗漏洞，使节能改造对症展开，并使各种节能措施的实施效果得以客观的反映和评价及时发现纠正用电浪费现象，为建筑节能考核提供数据。1　 沪建交【2008】828号文解读　　沪建交〔2008〕828号规定从2009年1月1日起，单体建筑面积大于2万平方米的大型公共建筑、市（区）两级国家机关办公建筑、申请国家和本市的建筑节能示范项目，应当符合下列要求：　　（1） 建筑照明功率密度（LPD）应当达到现行《建筑照明设计准》（GB50034）的照明节能目标值要求。　　（2）采用的房间空调器，其能效比（EER）不应低于《空间空气调节器能效限定值及能源效率等级》在（GB12021.3-2004）中的2级标准要求。　　（3） 按照《技术导则》要求设置建筑能耗监测系统。　　（4）对要求设置建筑能耗监测系统的项目，建设单位在组织工程项目竣工验收时应当纳入竣工验收的内容。市或者区（县）建设工程质量监督部门应当加强监督检查。　　（5）建筑物能耗数据采集子系统应当包括：监测建筑物中各计量装置、数据采集器和数据采集通道。 　　（6）能耗数据采集方式分为自动和人工采集两种。对建筑物耗煤（液化石油、人工煤气、汽油、柴油、煤油）等能耗量，在无法实现自动采集情况下，应当通过人工采集方式输入能耗监测系统；对建筑物能耗监测系统的自动计量装置所采集的能耗数据，应当通过RS485接口，并采用TCP/IP通信协议自动和实时上传能耗数据。2　 电力仪表在建筑能耗分项计量中的选型方案　　大型公共建筑电能计量宜采用智能电力仪表作为内部管理电表，电力仪表在用户安装供电部门收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于建筑内部电量的统计与管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各分项计量区的电能数据的采集，通过ACREL5000能耗分项计量系统完成对大型公共建筑的电力监控与电能计量管理。　　电力仪表是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。电力仪表功能、型号繁多，价格也各不相同，电能计量方案也多种多样，因此，应合理选配，达到较佳的性价比。　　根据沪建交828号文件，对大型公共建筑能耗数据实行分类计量，对电量按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理。因此，针对宿舍、商铺、宾馆客房等需单独计量的地方，可采用DDS1352或DDSF1352电表；　　DDS1352单相电表，又称为ADL10；单相电能计量表，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数（即宽为18mm），一次最大接入单相电流30A，精度1.0级。该仪表尺寸小，价格低，缺点是没有通讯功能，不能组网，但有脉冲输出可与ARTU-P32连接进行组网。　　DDSF1352单相电表，又称为ADL100，同样为DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次最大接入单相电流为80A，精度1.0级，可测量电压、电流，具有峰、平、谷电能分时复费率计量功能，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645规约，可组网。主要应用于对单相电能的计量，常用在配电箱内。DDS1352及DDSF1352单相电表外形及应用如图1所示：http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/18/105938ro.jpg图1　DDS1352电表外形，DDSF1352电表外形及其应用　　针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。　　采用DTSF1352三相四线电表（见图2），又称ADL300，用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次最大接入三相电流80A，80A以上可经电流互感器二次接入，精度0.5级，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645通讯规约，可组网。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/18/11152hn.jpg图2　DTSF1352电表外形及其在动力箱中的应用　　ADL系列导轨式安装电能表，可以很方便地安装在配电柜（箱）背面的导轨上，不需要对面板进行开孔，这种一对一式的计量，对于系统的检修维护是非常方便的。　　采用ACR120EL多功能电表，该表为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，开孔为76mm×76mm，规格为220/380V、5A，电流经互感器二次接入，精度0.5级，可测量电流、电压、功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量，带RS485接口，Modbus通讯协议。 　　对于一些重要回路需检测谐波含量的，可采用ACR230ELH多功能电表，沪建交828号文规定，在变压器低压侧（AC230／400V）总进线处，应当设置多功能电能表，至少具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量和2-21次各次谐波分量的功能。因此，采用ACR230ELH多功能电表，嵌入式安装在配电柜门板上，面框尺寸为96mm×96mm，除测量所有电参量外，还具有最大需量，2-31次电流、电压谐波分量、电压波峰系数、电流K系数、电话波形因子、电流电压不平衡度、正负零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能电表外形及其在低压配电柜中的实际应用如图3所示。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02

多功能电力仪表是一种具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲变送输出等多功能智能仪表，能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输，多功能电力仪表广泛应用变电站自动化、配电自动化、智能建筑、企业内部的电能测量、管理、考核。测量精度为0.5级，有可实现LED现场显示和远程RS-485数字接口通讯，采用MODBUS-RTU协议。适用于配电柜、智能楼宇。　　多功能电力仪表故障诊断的十大方法如下：　　1、敲击手压法　　经常会遇到仪器运行时好时坏的现象，这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的。对于这种情况可以采用敲击与手压法。　　所谓的"敲击"就是对可能产生故障的部位，通过小橡皮鎯头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件，看看是否会引起出错或停机故障。所谓"手压"就是在故障出现时，关上电源后对插的部件和插头和座重新用手压牢，再开机试试是否会消除故障。如果发现敲打一下机壳正常，再敲打又不正常时，最好先将所有接头重插牢再试，若伤脑筋不成功，只好另想办法了。　　2、观察法　　利用视觉、嗅觉、触觉。某些时候，损坏了的元件会变色、起泡或出现烧焦的斑点；烧坏的器件会产生一些特殊的气味；短路的芯片会发烫；用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处。　　3、排除法　　所谓的排除法是通过拔插机内一些插件板、器件来判断故障原因的方法。当拔除某一插件板或器件后仪表恢复正常，就说明故障发生在那里。　　4、替换法　　要求有两台同型号的仪器或有足够的备件。将一个好的备品与故障机上的同一元器件进行替换，看故障是否消除。　　5、对比法　　要求有两台同型号的仪表，并有一台是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备，例如，万用表、示波器等。按比较的性质分有，电压比较、波形比较、静态阻抗比较、输出结果比较、电流比较等。　　具体方法是：让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行，而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号，若有不同，则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。　　6、升降温法　　有时，仪表工作较长时间，或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障，关机检查正常，停一段时间再开机又正常，过一会儿又出现故障。这种现象是由于个别IC或元器件性能差，高温特性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因，可采用升降温法。　　所谓降温，就是在故障出现时，用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降温，观察故障是否消除。所谓升温就是人为地将环境温度升高，比如用电烙铁放近有疑点的部位（注意切不可将温度升得太高以致损坏正常器件）试看故障是否出现。　　7、骑肩法　　骑肩法也称并联法。把一块好的IC芯片安在要检查的芯片之上，或者把好的元器件（电阻电容、二极管、三极管等）与要检查的元器件并联，保持良好接触，如果故障出自于器件内部开路或接触不良等原因，则采用这种方法可以排除。　　8、电容旁路法　　当某一电路产生比较奇怪的现象，例如显示器混乱时，可以用电容旁路法确定大概出故障的电路部分。将电容跨接在IC的电源和地端；对晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端，观察对故障现象的影响。如果电容旁路输入端无效而旁路它的输出端时故障现象消失，则确定故障就出现在这一级电路中。　　9、状态调整法　　一般来说，在故障未确定前，不要随便触动电路中的元器件，特别是可调整式器件更是如此，例电位器等。但是如果事先采取复参考措施（例如，在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等），必要时还是允许触动的。也许改变之后有时故障会消除。　　10、隔离法　　故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较，而且安全可靠。根据故障检测流程图，分割包围逐步缩小故障搜索范围，再配合信号对比、部件交换等方法，一般会很快查到故障之所在。

摘 要：以沪建交【2008】828号文件指导方针为依据，介绍了电力仪表的特点及选型方案，电力仪表的通讯功能，并介绍了电力仪表的组网及ACREL5000能耗分项计量系统，并以实例验证了电力仪表及系统在建筑节能计量中的应用。关键词：电力仪表 ACREL5000 建筑能耗分项计量 Abstract: According to guidelines of HuJianJiao 【2008】828 file, characters and select scheme of power meter are introduced. Power meter could make up of background power ACREL5000, and validate the application of power meter in building energy-saving measure by practical example.Key words: power meter, ACREL5000, building energy- subentry measure0　 引言　　根据有关部门统计建筑能耗已成为一个国家总能耗的重要组成部分，发达国家的建筑能耗占其总能耗的30－40％，现有400多亿平方米的建筑，在使用过程中采暖、空调、通风、照明、动力等方面消耗的能量已占全国总能耗的30%左右，上海市建筑能耗为全市总能耗的25.4％。电能作为二次能源，具有很高的终端利用效率，也更清洁和便于使用。因此对建筑运行能耗而言，电力消耗已成为建筑物的主要能耗，根据对上海市公共建筑的调研和统计表明，高级商场、办公楼和宾馆，单位建筑面积的年耗电量为70~300kWh/平方米，相当于普通居民住宅的10~20倍，是建筑能源消耗的高密度领域。而从各种公共建筑能耗比例分析来看，上海属于夏热冬冷地区，公共建筑的运行能耗以空调能耗为主，但电气照明与动力能耗也相当高，尤其是高级商场与办公楼二者占总能耗的50％以上，因此，应该重视大型公建的节能工作。　　一方面，我国大型公共建筑用电巨大其建筑总面积不足城镇建筑面积的4%，但能耗缺占总耗电的22%。另一方面，我们也缺乏直接数据为用电节能决策的制定提供参考。为此，上海市建设和交通委员会制定并印发沪建交828号《加强本市民用建筑设备专业节能设计技术管理的通知》，来加强公共建筑节能运行管理，将节能减排各项工作目标和任务逐级分解落实，建立节能监管体系和长效用能检查、考核机制，完善用能计量设计。　　电力在日常生产生活中起到了越来越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑实行电能计量管理，可准确、及时了解各机电设备的能耗状况，从而发现可能存在的能耗漏洞，使节能改造对症展开，并使各种节能措施的实施效果得以客观的反映和评价及时发现纠正用电浪费现象，为建筑节能考核提供数据。1　 沪建交【2008】828号文解读　　沪建交〔2008〕828号规定从2009年1月1日起，单体建筑面积大于2万平方米的大型公共建筑、市（区）两级国家机关办公建筑、申请国家和本市的建筑节能示范项目，应当符合下列要求：　　（1） 建筑照明功率密度（LPD）应当达到现行《建筑照明设计准》（GB50034）的照明节能目标值要求。　　（2）采用的房间空调器，其能效比（EER）不应低于《空间空气调节器能效限定值及能源效率等级》在（GB12021.3-2004）中的2级标准要求。　　（3） 按照《技术导则》要求设置建筑能耗监测系统。　　（4）对要求设置建筑能耗监测系统的项目，建设单位在组织工程项目竣工验收时应当纳入竣工验收的内容。市或者区（县）建设工程质量监督部门应当加强监督检查。　　（5）建筑物能耗数据采集子系统应当包括：监测建筑物中各计量装置、数据采集器和数据采集通道。 　　（6）能耗数据采集方式分为自动和人工采集两种。对建筑物耗煤（液化石油、人工煤气、汽油、柴油、煤油）等能耗量，在无法实现自动采集情况下，应当通过人工采集方式输入能耗监测系统；对建筑物能耗监测系统的自动计量装置所采集的能耗数据，应当通过RS485接口，并采用TCP/IP通信协议自动和实时上传能耗数据。2　 电力仪表在建筑能耗分项计量中的选型方案　　大型公共建筑电能计量宜采用智能电力仪表作为内部管理电表，电力仪表在用户安装供电部门收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于建筑内部电量的统计与管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各分项计量区的电能数据的采集，通过ACREL5000能耗分项计量系统完成对大型公共建筑的电力监控与电能计量管理。　　电力仪表是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。电力仪表功能、型号繁多，价格也各不相同，电能计量方案也多种多样，因此，应合理选配，达到较佳的性价比。　　根据沪建交828号文件，对大型公共建筑能耗数据实行分类计量，对电量按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理。因此，针对宿舍、商铺、宾馆客房等需单独计量的地方，可采用DDS1352或DDSF1352电表；　　DDS1352单相电表，又称为ADL10；单相电能计量表，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数（即宽为18mm），一次最大接入单相电流30A，精度1.0级。该仪表尺寸小，价格低，缺点是没有通讯功能，不能组网，但有脉冲输出可与ARTU-P32连接进行组网。　　DDSF1352单相电表，又称为ADL100，同样为DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次最大接入单相电流为80A，精度1.0级，可测量电压、电流，具有峰、平、谷电能分时复费率计量功能，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645规约，可组网。主要应用于对单相电能的计量，常用在配电箱内。DDS1352及DDSF1352单相电表外形及应用如图1所示：　　针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。　　采用DTSF1352三相四线电表（见图2），又称ADL300，用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次最大接入三相电流80A，80A以上可经电流互感器二次接入，精度0.5级，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645通讯规约，可组网。　　ADL系列导轨式安装电能表，可以很方便地安装在配电柜（箱）背面的导轨上，不需要对面板进行开孔，这种一对一式的计量，对于系统的检修维护是非常方便的。　　采用ACR120EL多功能电表，该表为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，开孔为76mm×76mm，规格为220/380V、5A，电流经互感器二次接入，精度0.5级，可测量电流、电压、功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量，带RS485接口，Modbus通讯协议。 　　对于一些重要回路需检测谐波含量的，可采用ACR230ELH多功能电表，沪建交828号文规定，在变压器低压侧（AC230／400V）总进线处，应当设置多功能电能表，至少具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量和2-21次各次谐波分量的功能。因此，采用ACR230ELH多功能电表，嵌入式安装在配电柜门板上，面框尺寸为96mm×96mm，除测量所有电参量外，还具有最大需量，2-31次电流、电压谐波分量、电压波峰系数、电流K系数、电话波形因子、电流电压不平衡度、正负零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能电表外形及其在低压配电柜中的实际应用如图3所示。3　 电力仪表的组网　　电力仪表可作为内部管理电表单独使用，取代大量传统的模拟仪表，亦可作为电力监控与电能管理系统的前端设备，实现远程数据采集与控制。符合工业标准的RS485通讯接口，使得组网轻松便捷，是实现SCADA系统集成的理想选择。　　仪表之间采用屏蔽双绞线进行总线型连接，图4所示为ACR120EL仪表通讯电缆接线示意图。通过对配电系统的现场电力仪表进行组网，经由通讯网络到达监控主机，将分散的仪表连接为一个有机的整体。4　 系统结构及实现的功能　　ACREL5000能耗分项计量系统可以根据现场情况，采用现场总线以光纤环网、以太网或无线等组网方式实现电能集抄与电能计量功能。系统以计算机、通讯设备、现场电力仪表计量装置为基本工具，为实时数据采集、远程管理与控制提供了基础平台。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，分站控管理层、网络通讯层和现场设备层（如图5）。　　电力仪表用屏蔽双绞线相互连接起来，与通讯服务器、交换机、工业级计算机等组成一个后台监控管理系统，实现对配电系统的监控以及电能计量的管理。系统实现的主要功能：　　（1）实时采集与显示运行参数，如

摘 要：以苏建科【2007】217号文件指导方针为依据，介绍了电力仪表的特点及选型方案，电力仪表的通讯功能，使其可以组成后台电能管理系统，实现很多强大的功能，并以实例验证了电力仪表在建筑节能计量中的应用。关键词：电力仪表 电能管理系统 建筑节能计量 Abstract: According to guidelines of SuJianKe 【2007】217 file, characters and select scheme of power meter are introduced. Power meter could make up of background power energy managing system, implement many functions, and validate the application of power meter in building energy-saving measure by practical example.Key words: power meter, power energy managing system, building energy-saving measure0　 引言　　目前，据国家有关部门统计，国家机关办公建筑和大型公共建筑每平方米建筑面积年平均耗电量为85.4度（年平均85.4kWh／m2），约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米耗电量是普通居民的10~20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5~2倍。　　一方面，我国大型公共建筑用电巨大，另一方面，我们也缺乏直接数据为用电节能决策的制定提供参考。为此，江苏省建设厅制定并印发苏建科217号文《江苏省公共建筑用能计量设计规定》，来加强公共建筑节能运行管理，将节能减排各项工作目标和任务逐级分解落实，建立节能监管体系和长效用能检查、考核机制，完善用能计量设计。　　新建、改建和扩建单体2万m2以上的公共建筑项目，在设计、施工图审查时均应执行国家、省有关标准及规定。　　建筑内的用能计量装置宜选用具有远传功能的产品，便于设置管理系统，并与BA系统组网。　　电力在日常生产生活中起到了越来越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑实行电能计量管理，可及时发现纠正用电浪费，为建筑节能考核提供数据。1　 电力仪表在建筑节能计量中的选型方案　　大型公共建筑电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，电力仪表在用户安装收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于建筑内部电能的统计与管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各功能区的电能数据的采集，通过后台电能管理系统完成对大型公共建筑的电力监控与电能计量管理。　　电力仪表，是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。电力仪表功能、型号繁多，价格也各不相同，电能计量方案也多种多样，因此，应合理选配，达到较佳的性价比。　　根据苏建科217号文件，对大型公共建筑能耗数据实行分类计量，对电能按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理。因此，针对宿舍、商铺、宾馆客房等应计量到经济核算单元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352电表；　　DDS1352单相电表，又称为ADL10；单相电能计量表，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数（即宽为18mm），一次最大接入单相电流30A，精度1.0级。该仪表尺寸小，价格低，缺点是没有通讯功能，不能组网。　　DDSF1352单相电表，又称为ADL100，同样为DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次最大接入单相电流为80A，精度1.0级，具有峰、平、谷电能分时复费率计量功能，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645规约，可组网。主要应用于对单相电能的计量，常用在配电箱内。DDS1352及DDSF1352单相电表外形及应用如图1所示：　　针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。　　采用DTSF1352三相四线电表（见图2），又称ADL300，用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次最大接入三相电流80A，80A以上可经电流互感器二次接入，精度0.5级，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645通讯规约，可组网。　　ADL系列导轨式安装电能表，可以很方便地安装在配电柜（箱）背面的导轨上，不需要对面板进行开孔，这种一对一式的测量，对于系统的检修维护是非常清晰方便的。　　采用ACR120EL多功能电表，该表为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，规格为220/380V、5A，电流经互感器二次接入，精度0.5级，可测量电流、电压、功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量，带RS485接口，Modbus通讯协议。 　　对于一些重要场合需检测谐波含量的，可采用ACR230ELH多功能电表，苏建科217号文规定，重要进线及馈线回路，如电梯、水泵、风机、厨房设备、停车设备等不同功能的设备应按干线分别计量。空调系统的前端设备按干线系统计量，空调末端及空调插座应按楼层或分区计量。当建筑内有经济核算单元且采用中央空调时，区域内空调末端应单独设电能计量表。因此，采用ACR230ELH多功能电表，嵌入式安装在配电柜门板上，面框尺寸为96mm×96mm，除测量所有电参量外，还具有最大需量，2-31次电流、电压谐波分量、电压波峰系数、电流K系数、电话波形因子、电流电压不平衡度、正负零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能电表外形及其在低压配电柜中的实际应用如图3所示。2　 电力仪表的组网　　电力仪表可作为内部管理电表单独使用，取代大量传统的模拟仪表，亦可作为电力监控与电能管理系统的前端设备，实现远程数据采集与控制。符合工业标准的RS485通讯接口，使得组网轻松便捷，是实现SCADA系统集成的理想选择。　　仪表之间采用屏蔽双绞线进行总线型连接，图4所示为ADL仪表通讯电缆接线示意图。通过对配电系统的现场电力仪表进行组网，经由通讯网络到达监控主机，将分散的仪表连接为一个有机的整体。3　 系统结构及实现的功能　　大型公共建筑电能管理系统可以根据现场情况，采用现场总线以光纤环网、以太网或无线等组网方式实现电能集抄与电能计量功能。系统以计算机、通讯设备、现场电力仪表计量装置为基本工具，为实时数据采集、远程管理与控制提供了基础平台。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，分站控管理层、网络通讯层和现场设备层（如图5）。　　电力仪表用屏蔽双绞线相互连接起来，与通讯服务器、交换机、工业级计算机等组成一个后台监控管理系统，实现对配电系统的监控以及电能计量的管理。系统实现的主要功能：　　（1）实时采集与显示运行参数，如电压、电流、功率、功率因数，有功电能等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供依据。　　（2）监视电气设备运行状态，如高、低压进线断路器等各种类型开关当前分、合状态，是否正常运行，如发现故障自动报警。　　（3）对建筑物内所有设备的用电量进行记录与统计，包括动力用电、照明与插座用电、空调用电、特殊用电等，并可生成各种报表及分析曲线等供用户查询使用。　　（4）事件记录与故障报警，系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，对开关变位、参量越限等信息还具有报警功能。4　 应用案例　　上海浦东某图书馆是一个高能耗大型公共建筑，总建筑面积60885平方米，图书馆变配电系统采用中压微机保护装置和多功能电力仪表来实时保护线路和采集电参量数据，所有的中压微机保护装置和电力仪表均通过现场总线进行组网，在中控室对现场各回路用电状况实行监测，并进行数据库存储，自动生成用电日报表、月报表、年报表以及电能计量统计报表等，为管理人员的分析、决策提供参考。　　该项目电能管理系统采用三层网络结构，站控管理层是人机交互的直接窗口，主要由工控机等组成。通讯管理层主要由通讯服务器和交换机等组成，是数据信息交互的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集与传输的同时，转达上位机对现场设备的各种命令。现场设备层的电力仪表主要为ACR系列多功能电表和ADL系列导轨式电表，低压进线回路及重要馈线回路选用ACR系列多功能电表，普通馈线回路及动力箱、照明箱中选用ADL系列导轨式电表，实现对现场各回路、各楼层的电能计量。　　监控室电能管理系统通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各用电回路的数据采集，信息经分析、处理，以报表、图形等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握系统的运行及电能使用状况，及时发现、纠正用电浪

多功能电力仪表在使用中多多少少会遇到一些问题，有效的了解问题的知识能迅速的处理，并得到及时的使用。下面就让我们来看看在使用的问题处理方法。　　一、关于通讯　　1、仪表没有回送数据　　答：首先确保仪表的通讯设置信息如从机地址、波特率、校验方式等与上位机要求一致： 如果现场多块仪表通讯都没有数据回送，检测现场通讯总线的连接是否准确可靠，RS485转换器是否正常。如果只有单块或者少数仪表通讯异常，也要检查相应的通讯线，可以修改变换异常和正常仪表从机的地址来测试，排除或确认上位机软件问题，或者通过变换异常和正常仪表的安装位置来测试，排除或确认仪表故障。　　2、仪表回送数据不准确　　答：多功能电力仪表的通讯开放给客户的数据有一次电网float型数据和二次电网int/long型数据。请仔细阅读通讯地址表中关于数据存放地址和存放格式的说明，并确保按照相应的数据格式转换。推荐客户去经销商索要下载MODBUS-RTU通讯协议测试软件MODSCAN,该软件遵循标准的MODBUS-RTU通讯协议，并且数据可以按照整型、浮点型、16进制等格式显示，能够直接与仪表显示数据比。　　二、关于U、I、P等测量不准确　　答：首先需要确保正确的电压和电流信号已经连接到仪表上，可以使用万用表来测量电压信号，必要的时候使用钳形表来测量电流信号。其次确保信号线的连接是正确的，比如电流信号的同名端（也就是进线端），以及各相的相序是否出错。多功能电力仪表可以观察功率界面显示，只有在反向送电情况下有功功率数据有不对现象，一般使用情况下有功数据不对。如果有功电能符号为负，有可能电流进出线接错，当然相序接错也会导致功率显示异常。 另外需要注意的是仪表显示的电量为一次电网值，如果表内设置的电压电流互感器的倍率与实际使用互感器倍率不一致，也会导致仪表电量显示不准确。表内电压电流的量程出厂后不容许修改。接线网络可以按照现场实际接法修改，但编程菜单中接线方式的设置应与实际接线方式一致，否则也将导致错误的显示信息。　　三、关于电能走字不准确　　答：仪表的电能累加是基于对功率的测量，先观测仪表的功率值与实际负荷是否相符。多功能电力仪表支持双向电能计量，在接线错误的情况下，总有功功率为负的情况下，电能会累加到反向有功电能，正向有功电能不累加。在现场使用最多出现的问题是电流互感器进线和出线接反。多功能电力仪表均可以看到分相的带符号的有功功率，若功率为负则有可能是接线错。另外相序接错也会引起仪表电能走字异常。　　四、仪表不亮　　答：确保合适的辅助电源（AC/DC85-265V）已经加到仪表的辅助电源端子，超过规定范围的辅助电源电压可能会损坏仪表，并且不能恢复。可以使用万用表来测量辅助电源的电压值，如果电源电压正常，仪表无任何显示，可以考虑断电重新上电。

国内电力仪器仪表的四大优势 　 在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下，仪器仪表及其测量控制技术得到日益广泛应用，给仪器仪表行业的快速发展提供了良好契机。我国电力仪器仪表也得到了快速的发展，国内电力仪器仪表主要有四大优势。 　　1.目前，仪器仪表行业是直接与外商竞争的行业，外资在华已进入第三阶段。第一阶段是合资和技术输出为主，20世纪90年代前后的合资转成控股为第二阶段，现在已进入到以独资和兼并中国优秀企业为主的第三阶段。 　　2.一些中低档产品已具有规模优势和国际市场竞争力。比如普通数字万用表等产品占了世界很大产量，家用电度表生产能力占世界的50%。目前，中国已成为温度计、压力表、水表、煤气表、电度表、显微镜、望远镜、光学元件等产品的生产和出口大国，集装箱检测设备等高档产品的出口也开始取得突破。 　　3.中国是发展中国家，仪器仪表行业与发达国家相比有10～15年的差距。但在发展中国家里，中国是仪器仪表行业最大最齐全、综合实力最强的一个国家。 　　4.中国的仪器仪表需求量很大，是发展最快的国家之一。世界上仪器仪表的增长率是3%～4%，中国已连续四年实现20%以上的年增长率，有的产品已经占了全世界的十分之一。

导读：智能电表作为智能电网的核心设备，必将随着智能电网部署的增长，呈现迅速增长势头。目前在全球范围内已经在开始淘汰感应式电表，易观国际研究预测，在2015年，全球智能电表和网络基础设施技术应用将超过150亿美元的市场规模。　　　　中国在“十二五”规划纲要中明确提出“推进智能电网建设，切实加强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性”，发展智能电网已成为社会共识。我国为实现智能电网的健康可持续发展，国家电网分阶段稳步推进电网智能化建设，其中过去的2009-2010年为规划试点阶段，2011-2015年为全面建设阶段，2016-2020年为引领提升阶段。　　　　中国电能表的产量在2006年后进入平稳发展阶段，每年均保持小幅增长。易观国际预计，2010年电能表产量为12229万台销量，同比2009年增长3%。　　　　易观商业公司解决方案公司认为：　　　　电子式电能表已占据我国电能表市场的主导地位　　　　电子式电能表替代感应式电能表已是大势所趋。随着电子信息技术的飞速发展以及用户对电能表计量准确度和功能的要求，电能表的产业结构在逐步发生变化。电子式电能表凭借多功能、高精度、多费率、自动抄表等优势，在2005年产量首次超过感应式电能表并呈逐年上升的趋势，到2009年，电子式电能表销量达6，930万块，比感应式电能表多近6，000万块。　　　　智能电能表将成为行业未来发展主流　　　　智能电网建设将给电能表市场提供巨大的发展机遇。“特高压”和“智能化”成为“十二五”电网发展主题，为加快建设统一坚强智能电网，国家电网公司组织编制了智能电能表系列标准，并提出未来将大规模推广使用智能电能表，现有电能表产品也将逐步更换为智能电能表。　　　　国网于2009年底进行了第一次电表集中招标，2010年电表集中招标全面实施，招标额大幅上升，四次集中招标量远超市场预期，全年智能电表招标数量达到4533万块左右。预计2012年以前国家电网对智能电表的招标将维持高位，未来两年每年需改造和更换的电能表总量将达到6000万只，以单只300元的价格计算，市场容量将达到180亿元。　　　　国际市场已成为我国电能表销售的重要市场　　　　电能表出口以电力用户招标采购为主、市场开拓周期较长，近几年来随着中国电能表生产企业国际竞争力的提高，出口产品已经从低档产品向电子化、智能化的中高档产品发展，市场也从不发达国家进入到了欧美等发达国家，出口已经初步形成规模。2010年我国电能表产品出口量为1895万台，其中电子式电能表占比高达71.1%。　　　　在大规模的全球性智能电网建设的大趋势下，未来国际电能表市场尤其是智能电表市场将有更广阔的需求，同时随着我国电能表生产企业自主创新能力和技术水平的不断提升以及综合竞争优势的增强，将在国际市场占有更大的市场份额。　　　　行业竞争日趋激烈，并购重组势在必行　　　　经过几年的发展和市场竞争，电工仪器仪表生产企业的生产集中度、集约化、规模化得到进一步提高，并形成了以少数电能表企业为龙头引领整个行业发展的局面。国内行业生产能力出现结构性过剩，尤其是感应式电能表表及中低端产品市场竞争非常激烈，价格已经成为竞争的重要手段。而在电能表行业由感应式向全电子式产品转型，智能电网新技术的应用和国网集中招标对投标人资质的严格要求等因素的作用下，加速了电能表行业重新洗牌，行业竞争态势发生变化，市场份额将向大企业集中，行业并购重组势在必行。

0　 引言　　当前，国内很多建筑配电仍普遍采用干式变电器配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便。计算机技术和网络通信技术的日趋成熟，配电系统测量、控制等功能智能化、网络化是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。　　智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件，经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行进行自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制及设备维护信息管理等功能。1　 项目概况　　上海核工程研究设计院是隶属于中国核工业集团公司的重点研究设计单位,该院新建大楼系统分为配电室和楼层部分，配电室高压部分采用ACR330ELH采集谐波数据，WHD72采集温湿度数据；低压进线侧采用ACR320ELH采集谐波、功率因数等数据， ACR220EK网络电力仪表采集测量电流，开关状态由辅助触点接入ACR220EK仪表的DI（开关量输入）接口。楼层部分由ACR220E采集电能数据。所有电参量数据由仪表的通讯接口经RS-485总线传给上位机，实现遥测、遥控和遥信功能。 2　 系统拓扑结构　　上海核工院电力监控系统的拓扑结构如图1。系统多采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统一般分为三层，即现场层、中间层、主控层。　　现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其主要设备是：ACR330ELH、ACR320ELH谐波表，WHD72D温湿度仪表、 ACR220EK网络电力仪表，装设在现场的电缆分接箱内。上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，所有仪表都具备RS-485 通信接口，通过现场的RS-485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层的数据处理单元。　　中间层位于现场层与主控层之间，由光电隔离器、串口服务器构成，现场485总线通过光电隔离器串口服务器与交换机相连，完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信联接、数据交换。　　主控层位于中控室或值班室，配置高性能、高可靠性工业级计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。Acrel-3000电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个配电系统的实时监控。　　上海核工院新建楼层监控中心位于1层消控室，配电室位于地下2层车库，距离不超过1200米，直接通过铺设RS-485总线进行通讯即可，考虑到现场地理位置及走线方便合理等问题，采用8路RS-485网络可将所有配电室监控点覆盖；楼层部分考虑到走线方便问题，采用3路RS-485网络，通过竖井、吊顶拉到消控室。3　 Acrel-3000电力监控组态软件解决方案 　　Acrel-3000电力监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以缩短自动化工程师的系统集成的时间，提高集成效率。　　该系统实施后，实现了各类用电设备的电能报表，各用电回路的实时电参量遥测，重要回路的电能质量（含谐波）分析，以及重要回路的负荷用电趋势等功能，图表分别见图2、图3、图4。4　 结束语　　在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等显著优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析建筑总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。

仪器仪表行业高技术、高投入、高产出、低能耗、低污染的特点将在低碳经济和新兴产业的发展下带动仪器仪表需求的上升。国内仪器仪表行业一直以来都是应用在传统的服务市场，如冶金、火电等行业。随着市场需求的改变，越来越多的新型产业开始兴起，物联网、智能电网等新技术的发展快速。食品、药品安全领域备受人们关注。国家对能源的综合利用、环境保护提出了更加严格的要求。这同时也为我国仪器仪表行业提供了广阔的市场发展空间和新的发展方向。　　业内分析师认为，随着经济的发展和社会的进步，用户对仪器仪表需求模式也发生了很大变化。以环保行业为例，以人工采样和实验分析正向自动化、智能化、网络化监测方向发展。大力发展装备自动化，提升装备制造业的整体水平。仪器仪表是提升装备制造水平的关键，国内仪表企业要紧紧围绕汽车装备、新能源装备、节能环保装备等方向发展装备自动化。正式基于这点考虑，杭州暖威电气有限公司开发出PCK300系列智能数显仪表，以求在能效智能管理产业的发展上占有一席之地，这也正是当下国内各仪表厂商应遵循的发展方向。　　“十二五”期间我国自动化仪表行业市场需将持续稳定增长，年复合增长率为20%左右，“十二五”末期，市场容量或将超过3500亿元。　　据研究报告显示，随着经济和技术的发展，对自动化控制和检测技术的要求越来越高，从而出现了大量自动化控制和检测的新技术和新产品，如功能安全仪表系统，无线仪表等技术和产品。其中工业自动化仪表，基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用的自动化仪表是其发展重点。

阐述智能化现场仪表的软件结构虽然Smart仪表与模拟信号兼容，在过程控制中将模拟信号作为主要信号；但是我们在设计和使用时必须注意到，在数字控制系统中Smart仪表是系统的一部分。因此我们可方便地用仪表的键或手持通信器对仪表做组态，但所有组态变化都须及时地让系统主机知道。由于HART协议采用主从式访问方式，因此主机不发出访问，从机是无法主动将组态变化情况上传的，这在应用时必须注意。现场仪表要做的是，发生非主机的组态后，在所有返回的应答中做出标记，直到主机了解组态变化为止。　　现场智能仪表的软件就功能而言至少分为3个状态：工作状态、设置状态和标定状态。可将3个状态理解为3台CPU。工作状态CPU和设置状态CPU同时工作，工作状态CPU连续工作，处理“测量或执行”任务；设置状态CPU由设置事件触发工作，处理组态任务；两台CPU间通过仪表内存交换信息。标定状态CPU单独工作，处理与仪表的生产调试或定期标定有关的事务。　　工作状态的程序仍可用图2表示，但通信有专门定时要求，因此交由设置状态程序处理；显示部分也要做处理，避免与设置态的显示冲突，满足特殊低功耗要求。　　标定状态的程序在不同仪表间有较大差异，即使是同类仪表，各企业间也有不同标定方法，因为方法是由模型和算法决定的。　　设置状态程序框图见图5。可调用Smart仪表智能功能的途径有两条：数据通信和键盘。由于数据通信是智能仪表的必备功能，而就地显示和键盘往往是选用件，因此软件结构要安排使数字通信部分最简洁有效。对于既有就地显示和键盘又有通信功能的仪表，妥善设计键盘、通信主机和手持通信器同时对仪表实施组态时的仲裁机制和时序关系十分关键。　　框图中通信分支从接收命令层到发送命令层的部分对大部分国内技术人员来说较熟悉，但部分技术人员对数据链路层重视不够，以为只要通信接上就行了。通信设计基本前提是：信道是有干扰的，原始通信是会出错的，因此必须有查错和纠错措施。错误分为两类：收发差错和内容差错。收发差错主要指信息与干扰的混淆和时序错误，内容差错指各种对信息的歪曲。Smart仪表纠错措施主要是重发。　　数据链路层与物理层一起承担了限制和查找收发差错的任务，也担负部分内容差错的查错任务(用纵横奇偶校验查错)。因此数据链路层是保证现场通信成功的基础。说数据链路层复杂是因为对它不熟悉，其实只要严格按照通信协议中规定的状态图去做)，认真实现图上的每条线就能达到协议规定的水平。　　命令层对通信差错用核对数据格式、检查状态字与校验和来检查。此外还有内容差错。内容差错也分为两类：一类是通信造成的，另一类是内容本身的差错(如参数超出许可范围)。第一类差错由命令层程序完成查错和自动请求重发任务。第二类差错，由于在键操作也会发生，因此需在处理每条命令时查错并返回出错信息。　　智能化现场仪表功能强带来的问题是操作复杂，现场人员做出错误操作的可能性极大，因此我们又有一条设计前提，就是：错误操作是不可避免的。一般而言，现场仪表要能抵御除严重物理损害(包括机械、热和电损害，以及水浸、改变内部电气连接等)外的一切错误操作。由此可料到，仪表软件中诊断和处理出错的程序量是很大的，许多智能化程度较高的仪表，出错处理程序的量远大于仪表基本功能程序。3.标定　　Smart仪表模拟、数字兼容的信号方式也决定了它的校验标定模式与传统仪表不同。有些概念常常被混淆。　　以温度变送器为例。对K型热电偶，IEC 60854.1给出的分度表范围是-270℃～+1372℃，所以变送器的变量下限(Variable Lower Limit, VLL)是-270℃，变量上限(Variable Upper Limit, VUL)是1372℃。但是实际上不可能有一个热电偶传感器用在这么宽的范围，如果这个变送器安装在一支0℃～800℃的热电偶上，那么传感器下限(Lower Sensor Limit, LSL)就是0℃，传感器上限(Upper Sensor Limit, USL)就是800℃。如果打算让200～500℃对应指示4～20mA，那么量程下限(Lower Range Value, LRV)是200℃，量程上限(Upper Range Value, URV)是500℃。　　为了便于理解，我们可以把Smart仪表的逻辑结构分成两台仪表，一台是全数字化的仪表，另一台是模拟仪表。数字仪表由两部分组成，模拟信号调理部分和数字信号处理部分。　　根据仪表类型不同，数字仪表的标定有两种模式：一种是直接标定数字信号处理部分，将每台传感器和模拟信号调理器的不一致连同非线性等一起全部修正掉，典型例子如压力变送器。另一种是不同的传感器采用统一的数字信号处理，标定时仅仅将不同传感器的信号归一化，典型例子是温度变送器。　　在数字信号处理部分，它的变量范围是从VLL到VUL，这个范围在变送器设计完成以后就不可变了。变送器与传感器组装时要在仪表内设定LSL和USL。当信号超出LSL、USL或VLL、VUL时，仪表会按约定的方式报警。LSL、USL、VLL和VUL的设定是由制造厂完成的，用户不需要做。　　模拟仪表是数字仪表的模拟形式表现。数字仪表传给模拟一串数字，模拟仪表将数字转换成电流。但是电流转换的是否准，这是需要在4mA和20mA标定的，标定模拟电流输出是Smart仪表特有的。仪表出厂时一般取LRV=LSL和URV=USL，使用时可以根据需要设定LRV使之对应4mA输出，设定URV使之对应20mA输出。　　Smart仪表必须分别进行数字仪表的标定和模拟仪表的标定，才能保证数字输出和模拟输出都是精确的。　　一些用户不理解数字仪表与模拟仪表的区别，将Smart仪表像模拟仪表一样进行零点和量程的标定，这样标定会失去智能化仪表应有的高精确度。只有在数字仪表的标定已经完成的情况下，这种简单的标定才会有好的结果。　　还有一点概念上的问题，就是许多技术人员总是像考虑传统仪表一样，以为设定LRV和URV时在对仪表的前级信号调理部分进行调整，其实Smart仪表中通常只有模拟输出是可以调整的。三新型智能化现场仪表　　新型智能化现场仪表指全数字化现场总线智能仪表，它们同时具有信息的采集、储存、处理和传输功能。它们加工的信息包括：过程对象、自身状态、与其他仪表的关系和系统管理等信息。由于单台仪表处理信息的能力有限，因此经常需几台仪表联合，甚至需系统主机参与处理某些信息，因此通信功能强弱对仪表的智能程度非常重要。　　虽然现场总线种类很多，智能化现场仪表的制造商也很多，采用技术不完全相同，但是在仪表结构上的发展趋势是共同的。1.硬件结构　　硬件结构见图6，与前面两种结构最大不同是分为了两部分：智能传感器部分与数据处理和通信部分。对执行器类仪表智能传感器部分的结构框图有些不同。　　智能传感器部分包括信号调理器、A/D转换器和EEPROM(电可擦除只读存储器)或其他非易失存储器，EEPROM用于存放与传感器有关的线性化、温度补偿等标定数据和一些管理信息。虽然与这块EEPROM有关的运算是在数据处理和通信部分进行的，但把它放在智能传感器部分带来了很大好处。主要是：(1)传感器完全可互换；(2)针对不同现场总线，传感器部分可以统一。　　数据处理和通信部分包括不直接涉及传感器的各部分，这部分也有一块EEPROM或其他非易失存储器，主要用于存放与仪表的组态及现场总线有关的信息。与传感器分离后，在硬件上与传感器完全脱钩，因此只需为不同现场仪表准备不同软件，原则上用一种卡件就可满足各种现场仪表的需要。　　这种分体结构使企业只需针对每种现场总线设计一种数据处理和通信卡，针对每种传感器设计一种传感器卡，两类卡组合可产生多种现场总线智能仪表。分体结构对加快新产品开发，降低开发和生产成本产生了很好效果。[color=

0　 引言　　当前，国内很多建筑配电仍普遍采用干式变电器配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便。计算机技术和网络通信技术的日趋成熟，配电系统测量、控制等功能智能化、网络化是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。　　智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件，经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行进行自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制及设备维护信息管理等功能。1　 项目概况　　上海核工程研究设计院是隶属于中国核工业集团公司的重点研究设计单位,该院新建大楼系统分为配电室和楼层部分，配电室高压部分采用ACR330ELH采集谐波数据，WHD72采集温湿度数据；低压进线侧采用ACR320ELH采集谐波、功率因数等数据， ACR220EK网络电力仪表采集测量电流，开关状态由辅助触点接入ACR220EK仪表的DI（开关量输入）接口。楼层部分由ACR220E采集电能数据。所有电参量数据由仪表的通讯接口经RS-485总线传给上位机，实现遥测、遥控和遥信功能。 2　 系统拓扑结构　　上海核工院电力监控系统的拓扑结构如图1。系统多采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统一般分为三层，即现场层、中间层、主控层。　　现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其主要设备是：ACR330ELH、ACR320ELH谐波表，WHD72D温湿度仪表、 ACR220EK网络电力仪表，装设在现场的电缆分接箱内。上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，所有仪表都具备RS-485 通信接口，通过现场的RS-485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层的数据处理单元。　　中间层位于现场层与主控层之间，由光电隔离器、串口服务器构成，现场485总线通过光电隔离器串口服务器与交换机相连，完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信联接、数据交换。　　主控层位于中控室或值班室，配置高性能、高可靠性工业级计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。Acrel-3000电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个配电系统的实时监控。　　上海核工院新建楼层监控中心位于1层消控室，配电室位于地下2层车库，距离不超过1200米，直接通过铺设RS-485总线进行通讯即可，考虑到现场地理位置及走线方便合理等问题，采用8路RS-485网络可将所有配电室监控点覆盖；楼层部分考虑到走线方便问题，采用3路RS-485网络，通过竖井、吊顶拉到消控室。3　 Acrel-3000电力监控组态软件解决方案 　　Acrel-3000电力监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以缩短自动化工程师的系统集成的时间，提高集成效率。　　该系统实施后，实现了各类用电设备的电能报表，各用电回路的实时电参量遥测，重要回路的电能质量（含谐波）分析，以及重要回4　 结束语　　在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等显著优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析建筑总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。

2的组合优势。例如，目前已可使用连接到Web的数字万用表和示波器，通过因特网和模式识别软件区别不同的时空条件和仪器仪表的类别特征以及测出临界值，作出不同的特征响应；也可使用分布式数据采集系统代替过去单独使用的数据采集设备，以至可跨越以太网或其他网络，实施远程测量和采集数据，并进行分类的存储和应用。 网络化的智能测量环境将网上各种类型，不同任务的计算机和仪器仪表有机地联系在一起，完成各种形式的任务要求，如在某地采集数据后送往各种需要这些数据的地方，把相同数据按需拷贝多份，送往各需要部门；或者定期将测量结果送往远方数据库保存，供需要时随时调用。而多个用户可同时对同一过程进行监控，例如各部门工程技术人员、质量监控人员以及主管领导人员可同时分别在相距遥远的各地监测、控制同一生产运输过程，不必亲临现场而又能及时收集各方面数据，进行决策或建立数据库，分析现象规律。一旦发生问题，可立即展现眼前或重新配置，或即时商讨决策，立即采取相应措施。 另外，智能重构信息处理技术也将为仪器仪表创造更广阔的活动舞台。结合了计算机与专用集成电路(ASIC)优点的可重构计算机，不仅要根据不同的计算任务对大量的可编程逻辑单元阵列(FPGA)作出灵活的相应配置，其指令级、比特级、流水线级以至任务级的并行计算，使其运行速度达到通用计算机的数百倍以上。 综上所述，随着智能自动化技术应用的日益深入及应用范围与规模的不断扩大，我国的仪器仪表产业的发展水平必将快速迈向更高阶段。 仪器仪表智能自动化的未来前景展望 智能科技在仪器仪表中的应用正日新月异地飞速发展，许多其他领域的新技术也不断融合进来。例如在充分发挥光电束流最高速物性的基础上，智能化日益趋向人脑化。积极地利用人脑机制与生物DNA芯片的有机智能，与电子，光子计算速度的无机智能的高效、能动优势相结合，并使材料智能化，进而与虚拟化交互作用，共同提高。当今又有光互连技术正以极高的时空带宽、极小的电磁干扰和较小的互连功耗等一系列独特的物理性能，克服了电互连技术物理上的本质极限，为动态、灵活、高速、实时地重构网络互连结构，大大提高并行处理能力，开创出一个全新天地。这更将为人类创造出形形色色、开放的人机结合系统，和五光十色的拟人高智能、高效自动化系统奠定牢固基础，从而将人类社会生产力不断推向新的更高境界，使人类生活向着智能世界幸福美好的明天大步迈进！

摘 要：本文介绍基于Acrel-3000电力监控软件和电力监控仪表，设计并实现了一套分散式采集和集中控制管理的配电自动化系统。系统实现了微机在配电室中无人管理的功能，省去了值班人员现场操作的烦琐，提高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点。 关键词：电力监控软件；电力监控仪表；智能配电系统；应用0　 概述　　当前，国内很多建筑配电仍普遍采用箱式变电站配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便，计算机技术和网络通信技术日趋成熟，配电系统测量、控制等功能的智能化、网络化已是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。　　智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行的自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信与程序控制及设备维护信息管理等功能。　　本文以淄博运动员公寓（后改名为齐盛国际宾馆）电能管理系统为例子，简单介绍以下变电站的智能化管理。1　 系统分析　　山东省第22届运动会将于9月19日在淄博举行，淄博运动员公寓正是为此服务的。　　据悉，为保证第十一届全运会和第二十二届山东省运动会的召开，淄博市运动员公寓作为两运会服务的体育配套项目，从去年开始进入论证阶段。经多次论证，今天，中国建筑方面的专家组成的评审团开始对方案进行评审。据了解，根据淄博市城市总体规划与淄博市新区发展规划，淄博市运动员公寓将建于淄博新城区核心区内，在规划政务区东北角，中润大道南面，西十路西面，整体呈现南高北低。运动员公寓预计总用地面积约22公顷，总建筑面积121660平方米，地上　　　建筑面积为102922平方米，地下建筑面积为18738平方米，绿化率达到65％。　　在整体布局上，淄博市运动员公寓采用园林式分散组合形式，兼顾独立和联系；建筑以现代的北方园林建筑风格为主，兼顾实用与创新；环境的创造以北方现代园林形式为基础，兼顾传统与特色。特别是在节能设计上，本着“超低能耗，自然通风，天然采光，健康空间，再生能源，智能控制”的原则，外墙门窗均采用高效保温隔热系统，有效提高维护结构的性能；在建材选用上，采用轻质新型隔墙材料，减少建筑自重，节约结构构件用料。　　淄博运动员公寓电力监控和电能管理项目是2010年7月份开始的项目，旨在通过该系统实现运动员公寓电力系统的集中管理和检测，实现远程智能化配电系统。　　项目启动前买方需提供配电系统一次系统图、平面图、二次系统图等，以供卖方设计参考。卖方按照买方的实际需求和智能元器件的功能，完成系统的设计，主要功能为：一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录，系统运行异常监测；故障报警及操作记录；电能报表查询与打印；系统负荷、用户权限管理等主要功能，实际细化功能卖方可以根据买方的使用习惯和需求做可行性修改。　　整个系统采用网络分布式结构，监控主机位于2#楼前面地下一层的动力中心中，其他5个配电室分别位于1#、2#、3#、4#地下一层（其中3#有南北两个配电室）。该项目实现了淄博运动员公寓4个楼内电力系统的智能管理。设计方案为4个楼内的5个配电室，通过光电转换器经过光纤拉倒2#楼前面地下一层的动力中心。5个配电室现场放置通讯机柜，仪表数据通过485接口，MODBUS通讯协议经光电转换器输送到动力中心。2　 系统的结构 　　本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示：　　隔层主要的设备为：多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。　　中间层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。　　站控层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户，同时用户可以通过系统软件发送指令至现场设备，实现远程遥控功能。　　以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。3　 Acrel-3000电力监控组态软件解决方案 　　Acrel-3000电力监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以缩短自动化工程师的系统集成的时间，提高集成效率。　　该系统实施后，实现了各类用电设备的一次系统图显示、各回路实时电参量遥测、重要回路电能报表、以及进线回路的负荷用电趋势、重要回路的分合闸报警、用户权限管理等功能，图表分别见图2、3、4、5、6、7。　　系统一次图：直观地显示低压系统各回路的三相电流及运行状况。　　实时电参量：低压各回路三相电流、电压、功率、频率、电能数据等查询、打印及导出。　　电能报表：重要回路电能按时间短进行查询计算、打印、导出。　　趋势曲线：各进线回路及重要出线回路电流负荷趋势曲线历史记录查询。　　分合闸报警信息：各重要回路分合闸遥信报警，实时报警及历史报警查询。　　用户权限管理：用户可配置不同用户权限，增减用户，修改密码等。　　系统特点：通讯线接点少，画面显示直观，数据刷新快，及时反应现场设备的运行状况，同时系统操作简单，方便用户使用，各种功能可根据用户的需求灵活变化，系统的设计快捷方便，修改软件也不繁琐。4　 结束语　　在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等显著优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析建筑总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。

方原柏(1942-)，男，湖北黄冈人，昆明有色冶金设计研究院教授级高级工程师，昆明仪器仪表学会副理事长，冶金自动化、衡器、自动化信息等杂志编委。发表论文230余篇，由冶金工业出版社出版“电子皮带秤的原理及应用”(1994年)、“电子皮带秤”(2007年)两本专著，主要研究方向为压力试验机等自动化仪表及控制系统的设计及工程应用。国内智能仪表行业正处在由中级向高级发展的阶段记者：可否为我们介绍一下目前国内智能仪表市场及技术的发展现状?方原柏：中国仪器仪表行业整体与发达国家相比有10～15年的差距，特别是高端产品的差距可能更大一些，国内智能仪表的现状也大体符合这一现实。但在发展中国家里，我国是仪器仪表行业规模最大、品种最齐全、综合实力最强的一个国家，而且近年来相对于全球仪器仪表3%～4%的增长率，我国在“十一五”期间，除受全球金融危机的影响2009年增长率仅有8.9%之外，其余年份增长率均在20%～30%之间。可见我国仪器仪表行业的发展速度非常快。所以我们可以这样说，国内智能仪表市场需求旺盛，是促进国内智能仪表技术发展强劲的动力，因而我国的智能仪表技术虽然与国外先进技术有较大的差距，但这种差距正在逐渐缩小。记者：您认为我国智能仪表发展正处在什么阶段?方原柏：回顾一下我国智能仪表应用和生产技术的发展历程，大体上是从上世纪七十年代末期开始应用国外智能仪表，而从上世纪八十年代早中期开始研制国产智能仪表(如可编程序调节器、压力试验机、微机化称重仪表等)，已经经历了近三十年的发展过程，所以至少应该说国内处在智能仪表发展的中级并正在向高级前进的阶段，或者换一句话说，国内大部分智能仪表尚处于发展的中级阶段，但也有一部分智能仪表技术达到了高级阶段，即国际先进水平。进步与差距并存记者：近年来，我国智能仪表技术在应用方面取得了哪些创新或突破?方原柏：一些中低档智能仪表产品已具有规模优势和国际市场竞争力。比如数字万用表、家用电度表的生产能力占全球半数以上，目前，电度表出口额超过3亿美元，水表超过1亿美元，像集装箱检测设备这样的高档产品出口也开始取得突破，以质谱仪为代表的高端科学仪器取得了重大进展，出现了可以与国外产品竞争的国产色-质联用仪器。我国“嫦娥一号”卫星所携带的8种多光谱遥测等探测仪器都是由国内自主研制，有自己的特点和创新，达到了国际先进水平。与智能仪表有关的国际标准，近年来已有用于工厂自动化的以太网EPA现场总线、用于过程自动化的WIA-PA无线网络两项标准由国内科技人员提出并纳入国际标准，增强了中国仪器仪表行业在国际上的话语权。随着节能降耗、低碳经济、民生产业、战略新兴产业的发展，调整结构和转型已成为国家的长期国策，并带动了风电、核电、物联网、智能电网、高铁和轨道交通等一批新兴产业的高速发展，这些行业的发展为压力试验机等仪器仪表行业带来了新的机遇和市场。在高新技术的推动下，仪器仪表正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。智能仪表发展的春天已经到来。针对于此，本刊记者特别采访了昆明仪器仪表学会副理事长方原柏先生，就智能仪表的现状以及未来面临的机遇和挑战等问题做进行了详尽的解读。记者：您认为国内的智能仪表技术和产品与国外存在哪些差距?国内企业应该在哪些方面努力弥补这些差距?方原柏：差距可以从2个方面来谈，一个是产品的技术水平，另一个是产品的工程应用技术。与国外仪器仪表行业相比，我国仪器仪表产业规模小，产值低，企业则规模更小，产值更低，底子薄，科技创新开发投入资金少，核心技术缺失。仪器仪表所采用的核心部件多采用国外产品或技术，自有技术支撑能力薄弱，集成能力落后，所以尽管我们可以生产大多数与国外仪器仪表行业同类的产品，但在产品技术水平的高可靠性、高性能、高适用性方面的差距较大。在产品的工程应用技术方面，由于我们实际工程应用的时间相对较短、应用范围不广和对应用技术重视不够，针对各行各业产品的具体应用技术与国外有更大的差距。我们在国外一些压力试验机等仪器仪表厂家的网站上可以找到类似应用实例、技术论坛、技术交流、在线学习、找答案这样一些热点板块(如西门子公司网站)，而在国内仪器仪表厂家的网站上就很难找到这些内容。不注重收集整理工程应用技术资料，不大力宣传工程应用技术，可能是国内仪器仪表厂家的通病。要弥补这些差距，我想强调的是需要从以下方面努力：加大企业的科技创新开发投入;发挥举国体制，相关单位协同攻关，共同提高国产仪器仪表的技术水平;重视产品的工程应用技术经验的收集整理和宣传工作。

昨天，发改委、财政部、工信部下发关于组织实施2012年智能制造装备发展专项的通知。专家认为，这将利好多个板块。　　　　国家安排研发补助资金　　　　三部委曾于2011年组织了智能制造装备发展专项，支持了汽车自动化焊接、煤炭综采设备、机场行李分拣等重大智能成套装备的研发及示范应用，取得了预期效果。在此基础上，2012年智能制造装备发展专项将重点推进制造业领域智能制造成套装备的创新发展和应用，加强智能测控装置的研发、应用与产业化，并促进智能技术和智能制造系统在国民经济重点领域的应用。对于审核通过的项目，国家将根据项目的具体情况安排适当研发补助资金，国家补助资金原则上50%补贴用户，50%补贴制造商。　　　　利好机械军工等板块　　　　合生财富首席分析师梁万章指出，智能制造装备业未来发展空间和市场空间巨大，其核心能力主要体现在关键基础零部件、智能仪表和控制系统、数控机床与基础制造装备、智能专用装备等四大领域。智能装备制造业重点扶持的子行业有：智能仪器仪表与控制系统、关键零部件及通用部件、智能专用装备、高档数控机床与基础制造装备、自动化成套生产线。从附件《智能制造装备发展专项2012年实施指南》可以看出，专项涉及的行业非常多。对于A股来说，机械、高端装备制造业、仪器仪表、汽车、军工这些板块将获得实际而直接的利好。　　　　财政支持力度将增大　　　　梁万章谈到，“十二五”期间，我国对智能装备研发的财政支持力度将继续增大，首台首套性质的产品将获得国家25%——30%的补贴，最高补贴50%，智能制造装备也是高端装备制造业的重点方向之一。相关受益个股有机器人、法因数控、沈阳机床、中航电子、软控股份、华中数控等。

近年来，国家采取了进一步加大基础设施建设、扩大内需和拉动经济增长的方针政策，以及大规模投资城乡电网建设与改造，给电工仪器仪表行业带来了不可多得的机遇。　　据统计，2010年我国电工仪器仪表制造行业实现工业产值201.72亿元，同比增长28.77%;实现销售收入195.28亿元，同比增长30.41%，电工仪器仪表产品的市场需求总体上一直保持着增长趋势。　　前瞻产业研究院发布的《2012-2016年中国电工仪器仪表行业杭州管道高压清洗发展前景与投资预测分析报告》显示，电网建设是全球性行为，是长期、渐进式的刚性市场，为电工仪器仪表行业的重大发展机遇。　　我国在“十二五”规划纲要中明确提出“推进智能电网建设，切实加强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性”，发展智能电网已成为社会共识。杭州管道疏通公司为实现智能电网的健康可持续发展，国家电网分阶段稳步推进电网智能化建设，其中过去的2009 年为规划试点阶段，2012-2015年为全面建设阶段，2016-2020年为引领提升阶段。　　与此同时，印度的电力工业发展较快，人口多，对电工仪器仪表的需求量比较大;其他东南亚国家及一些发展中国家对电工仪器仪表的市场需求也将有所提高。这将给我国电工仪器仪表企业拓展国外市场带来机会。

智能仪器仪表凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。智能仪器仪表的工作原理为传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经a／d转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等)；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内flashrom(闪速存储器)或e2prom(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。此外，智能仪器还可以与pc机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——pc机，由pc机进行全局管理。 智能仪器仪表的发展概况 80年代，微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，测量系统常通过ieee—488总线连接。不同于传统独立仪器模式的个人仪器得到了发展等。 90年代，仪器仪表的智能化突出表现在以下几个方面：微电子技术的进步更深刻地影响仪器仪表的设计；dsp芯片的问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍；vxi总线得到广泛的应用。 近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字pid和各种复杂控制规律的智能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。 国际上智能测量仪表更是品种繁多，例如，美国honeywell公司生产的dstj-3000系列智能变送器，能进行差压值状态的复合测量，可对变送器本体的温度、静压等实现自动补偿，其精度可达到0.1%fs；美国raca-dana公司的9303型超高电平表，利用微处理器消除电流流经电阻所产生的热噪声，测量电平可低达-77db；美国fluke公司生产的超级多功能校准器5520a，内部采用了3个微处理器，其短期稳定性达到1ppm，线性度可达到0.5ppm；美国foxboro公司生产的数字化自整定调节器，采用了专家系统技术，能够像有经验的控制工程师那样，根据现场参数迅速地整定调节器。这种调节器特别适合于对象变化频繁或非线性的控制系统。由于这种调节器能够自动整定调节参数，可使整个系统在生产过程中始终保持最佳品质。

[url=http://www.chinanoted.com/]仪器仪表[/url]是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。包括真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。 　　在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下，仪器仪表及其测量控制技术得到日益广泛应用，给仪器仪表行业的快速发展提供了良好契机。经过近十年来的建设与发展，我国仪器仪表已经初步形成产品门类品种比较齐全，具有一定生产规模和开发能力的产业体系，成为亚洲除日本以外第二大仪器仪表生产国。 　　预计今年及未来，我国仪器仪表行业市场前景，可从以下几方面来分析： 　　环保仪器仪表 　　环保仪器仪表主要用在环境质量监测和污染源监测等方面。针对我国具体国情，环保主要解决我国水环境、大气环境两个战略性和全局性的大环境生态污染问题。随着节能降耗、减少排放和低碳经济成为国家长期国策。对大气环境、水环境的环保监测仪器仪表，取样系统和环境监测自动化控制系统产品，潜在的市场规模达数十亿元至数百亿元。 　　电工仪器仪表 　　在国家电网公司提出，要大力推进以特高压电网为龙头、各级电网协调发展、健全智能电网的原则，同时还明确了电力用户用电信息采集系统建设是我国智能电网建设的重要组成部分后，智能电网建设渐进式发展起来。而电网建设是全球性行为，是长期、渐进式的刚性市场，为电工仪器仪表行业的重大发展机遇。 　　同时，印度的电力工业发展较快，人口多，对电能表的需求量比较大。其他东南亚国家及一些发展中国家对电能表的市场需求也将有所提高。这将给我国电能表企业拓展国外市场带来机会。 　　工业自动化仪表 　　工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表。从市场需求看，我国工业自动化市场需求日益旺盛。据中国仪器仪表协会预测，到十一五末，工业自动化市场需求将超过1000亿元。 　　另一方面，随着国家对民生关注的大大提高，一些与民生相关的需求也提到日程上来。如食品安全，奶粉和地沟油的检测；药品安全，问题疫苗的检测；突发事故和气候监测，地震和海啸的检测报警等。这些危险事件也对仪器仪表提出新的要求和市场需求。

【亚洲流体网讯】 智能仪器仪表凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。智能仪器仪表的工作原理为传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经a／d转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等)；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内flashrom(闪速存储器)或e2prom(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。此外，智能仪器还可以与pc机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——pc机，由pc机进行全局管理。 智能仪器仪表的发展概况 80年代，微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，测量系统常通过ieee—488总线连接。不同于传统独立仪器模式的个人仪器得到了发展等。 90年代，仪器仪表的智能化突出表现在以下几个方面：微电子技术的进步更深刻地影响仪器仪表的设计；dsp芯片的问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍；vxi总线得到广泛的应用。 近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字pid和各种复杂控制规律的智能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。 国际上智能测量仪表更是品种繁多，例如，美国honeywell公司生产的dstj-3000系列智能变送器，能进行差压值状态的复合测量，可对变送器本体的温度、静压等实现自动补偿，其精度可达到0.1%fs；美国raca-dana公司的9303型超高电平表，利用微处理器消除电流流经电阻所产生的热噪声，测量电平可低达-77db；美国fluke公司生产的超级多功能校准器5520a，内部采用了3个微处理器，其短期稳定性达到1ppm，线性度可达到0.5ppm；美国foxboro公司生产的数字化自整定调节器，采用了专家系统技术，能够像有经验的控制工程师那样，根据现场参数迅速地整定调节器。这种调节器特别适合于对象变化频繁或非线性的控制系统。由于这种调节器能够自动整定调节参数，可使整个系统在生产过程中始终保持最佳品质。 智能仪器仪表发展趋势 微型化 微型智能仪器指微电子技术、微机械技术、信息技术等综合应用于仪器的生产中，从而使仪器成为体积小、功能齐全的智能仪器。它能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理，控制信号的输出、放大、与其他仪器的接口、与人的交互等功能。微型智能仪器随着微电子机械技术的不断发展，其技术不断成熟，价格不断降低，因此其应用领域也将不断扩大。它不但具有传统仪器的功能，而且能在自动化技术、航天、军事、生物技术、医疗领域起到独特的作用。例如，目前要同时测量一个病人的几个不同的参量，并进行某些参量的控制，通常病人的体内要插进几个管子，这增加了病人感染的机会，微型智能仪器能同时测量多参数，而且体积小，可植入人体，使得这些问题得到解决。 多功能化 多功能本身就是智能仪器仪表的一个特点。例如，为了设计速度较快和结构较复杂的数字系统，仪器生产厂家制造了具有脉冲发生器、频率合成器和任意波形发生器等功能的函数发生器。这种多功能的综合型产品不但在性能上(如准确度)比专用脉冲发生器和频率合成器高，而且在各种测试功能上提供了较好的解决方案。 人工智能化 人工智能是计算机应用的一个崭新领域，利用计算机模拟人的智能，用于机器人、医疗诊断、专家系统、推理证明等各方面。智能仪器的进一步发展将含有一定的人工智能，即代替人的一部分脑力劳动，从而在视觉(图形及色彩辨读)、听觉(语音识别及语言领悟)、思维(推理、判断、学习与联想)等方面具有一定的能力。 这样，智能仪器可无需人的干预而自主地完成检测或控制功能。显然，人工智能在现代仪器仪表中的应用，使我们不仅可以解决用传统方法很难解决的一类问题，而且可望解决用传统方法根本不能解决的问题。 融合isp和emit技术，实现仪器仪表系统的internet接入(网络化 伴随着网络技术的飞速发展，internet技术正在逐渐向工业控制和智能仪器仪表系统设计领域渗透，实现智能仪器仪表系统基于internet的通讯能力以及对设计好的智能仪器仪表系统进行远程升级、功能重置和系统维护。 在系统编程技术(in-systemprogramming，简称isp技术)是对软件进行修改、组态或重组的一种最新技术。它是lattice半导体公司首先提出的一种使我们在产品设计、制造过程中的每个环节，甚至在产品卖给最终用户以后，具有对其器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的最新技术。isp技术消除了传统技术的某些限制和连接弊病，有利于在板设计、制造与编程。isp硬件灵活且易于软件修改，便于设计开发。由于isp器件可以像任何其他器件一样，在印刷电路板(pcb)上处理，因此编程isp器件不需要专门编程器和较复杂的流程，只要通过pc机，嵌入式系统处理器甚至internet远程网进行编程。 emit嵌入式微型因特网互联技术是emware公司创立eti(extendtheinternet)扩展internet联盟时提出的，它是一种将单片机等嵌入式设备接入internet的技术。利用该技术，能够将8位和16位单片机系统接入internet，实现基于internet的远程数据采集、智能控制、上传／下载数据文件等功能。 目前美国connectone公司、emware公司、tasking公司和国内的p＆s公司等均提供基于internet的devicenetworking的软件、固件(firmware)和硬件产品。 虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段 测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和数据显示等三大部分组成的。在虚拟现实系统中，数据分析和显示完全用pc机的软件来完成。因此，只要额外提供一定的数据采集硬件，就可以与pc机组成测量仪器。这种基于pc机的测量仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器中，使用同一个硬件系统，只要应用不同的软件编程，就可得到功能完全不同的测量仪器。可见，软件系统是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”。 传统的智能仪器主要在仪器技术中用了某种计算机技术，而虚拟仪器则强调在通用的计算机技术中吸收仪器技术。作为虚拟仪器核心的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性，能为用户带来极大的利益，因此，具有传统的智能仪器所无法比拟的应用前景和市场。 结束语 智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、vlsi等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展，智能仪器将会得到更加广泛的应用。作为智能仪器核心部件的单片计算机技术是推动智能仪器向小型化、多功能化、更加灵活的方向发展的动力。可以预料，各种功能的智能仪器在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域。本文转载：亚洲流体网

在汽车智能数字仪表的开发过程中，数字仪表所需要采集的信息量比较多，各种车型的信息参数又差别较大，这些问题的存在给仪表的实车测试和参数标定带来了困难。为了在开发过程中能够快速有效地测试系统的各项功能，提高系统开发效率，我们设计了一套测试系统，它能够模拟产生汽车上的各种参数信息，快速地对设计仪表进行全面的测试，节约台架或实车测试时间，降低测试风险。　　　　系统设计　　　　汽车智能数字仪表测试系统的开发要求针对不同的车型，能够模拟产生出仪表所需的各种采集信号信息，并且能够通过CAN接口与被测仪表进行通信。本文介绍的测试系统包括以下主要功能：车速里程表的脉冲信号模拟产生；　　　　发动机转速表的脉冲信号模拟产生；　　　　车辆燃油表信号模拟产生；　　　　车辆水温表信号模拟产生；　　　　各种车灯、车窗、车门等车身开关信号模拟产生。　　　　数字仪表具有CAN通信接口，作为一个CAN节点，可以与车上CAN网络上的其他节点进行通信。　　　　系统硬件设计　　　　数字仪表测试系统的硬件系统主要包括主控制器、PXI板卡、信号接线盒、数据通信转换板卡、供电电源以及被测试仪表等主要部分。NI提供的PXI模块化板卡设备具有体积小、速度快、易扩展等特点，因此在硬件设计方面我们采用了PxI板卡发生汽车仪表所需的各种信号。汽车数字仪表的里程表和发动机转速表需要采集的是数字脉冲信号，不同的车型由于采用的传感器不同，所输出的脉冲信号高电平从3V～12V不等，为了能够测试设计仪表的信号范围适用性，采用PXI一6624板卡，配合外部供电电路，能够产生仪表所需采集的数字脉冲信号。PXI一6624是工业级隔离的32位定时器／计数器：PXI接口板卡，具有8路隔离的通道，我们采用Couter0和Counterl作为车速表和转速表的脉冲信号提供通道。燃油表和水温表采集的是模拟信号，PXI一6233能够输出4路10V模拟电平信号，PXI一6713能够输出8路10V模拟电平信号，我们选择PXI一6713的2个模拟输出通道作为信号提供通道。由于仪表上的开关量信号比较多，他们之间产生的干扰随着也比较大，我们选用PXI一8528R对仪表的开关量进行控制，PXI一6528是高速隔离的数字I／O通道，输入和输出通道分别独立，有效的抑制了信号之间的干扰。　　　　仪表参数的标定以及作为CAN节点与车上其他CAN节点的数据通信，采用一块数据通信转换卡来完成，该卡的主要功能是完成串口信号一CAN信号之间的转换功能，开发数据通信转换卡的目的一是为了节约成本，二是考虑到大多数PC没有CAN接口。通过这个板卡对被控仪表的特征参数，如车辆的特征系数、传感器的传感系数、发动机的速比以及仪表的一些标定参数等进行设定。由于目标车型不确定，仪表的一些特征参数需要实车测试才能最后标定，所以该板卡可作为以后仪表参数标定用。　　　　系统软件设计　　　　仪表测试系统软件采用NI公司的LabVIEW8．20平台进行设计，本系统采用LabVIEW的图形化程序语言，以一种很直观的方法建立前面板人机界面和程序框图。前面板是用户可见的，类似传统仪器的操作面板，利用工具模板从控制模板中添加输入控制器和输出指示器，控制器和指示器种类可选择。程序框图是支持虚拟仪器实现其功能的核心，对程序框图的设计涉及节点、数据端口和连线的设计。连线代表数据走向，节点则是函数、Ⅵ子程序、结构或代码接口。本测试系统考虑到仪表整体功能测试和模块功能测试的需要，整个系统主要包括界面模块和各个功能测试模块，根据信号类型将仪表功能测试分为：车速表测试模块、发动机转速表测试模块、燃油表测试模块、水温表测试模块、开关量测试模块、CAN通信测试模块以及参数设置模块等主要功能模块。　　　　界面模块　　　　测试平台左侧是各种模块功能测试的切换按键，可以切换到单个功能模块的测试项目。右侧主界面模拟汽车仪表板的显示界面，如车速表、转速表、水温表、燃油表、里程指示以及各种报警和开关信号等信息显示。在进行测试实验中，工作人员通过主界面即可观测到仪表测试的整体功能。　　　　模块测试设计　　　　车速表的测试需要预先了解设定目标车型的特征参数，如车辆特征系数、车速传感器的传感系数等，然后通过数据通信卡(cAN总线信号)将特征参数下载到被测仪表，按照测试要求产生脉冲信号，信号的幅值、频率可以通过手动／自动进行调整，车速信号具备超速报警提示功能，根据设定的超速门限值，高于该门限值时，通过主界面前面板上的超速报警灯闪烁提示。测试过程也可以手动／自动进行，测试结果存档以备查询。　　　　车速表测试模块的设计采用状态机设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动选择、采集(手动)、检查时间(自动)、输出信号和停止等状态。其中参数的获取主要是获取前面板上特征系数和传感系数的参数值，通常，这两个值在仪表参数标定的时候需要在线修改。检查时间是指按照程序规定的时间输出规定的信号，本系统中采取'V'模式阶梯状的车速变化趋势对仪表进行测试。　　　　发动机转速表测试模块类似于车速表测试模块，区别在于它的特征参数不同，根据特定车型的情况，通过数据通信卡(CAN总线信号)将发动机转速比下载到被测仪表，然后对其进行测试。　　　　燃油表的测试需要预先设定目标车型的燃油测试范围以及燃油门限报警值，通过数据通信卡(CAN总线信号)将参数值下载到被测仪表，然后按照测试要求开始测试跟据设定的燃油门限值，低于该门限值时，通过主界面前面板上的燃油报警灯闪烁提示。测试过程可以手动／自动进行。燃油表的测试采用状态机的设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动、采集、检查报警、输出信号等状态。水温表的测试同燃油表，在此不做具体说明。　　　　CAN通信测试模块　　　　所有的模块测试之前首先需要对该模块的参数进行初始化，如进行特征系数、传感系数、发动机速比、超速门限、燃油门限、水温门限以及测量范围等参数的设置。数据通信采用CAN协议，鉴于成本方面考虑，我们在LabVIEW上对串口进行操作，然后通过数据转换板卡输出cAN信号，cAN信号直接与被测仪表进行数据通信，因此，需要定义一个简单的CAN通信协议。测试系统作为CAN网络上的一个节点，节点ID号可以根据需求自行设定，数据区域由命令字、数据长度、数据、校验位组成。图6和表1是仪表参数设定CAN通信简单协议。　　　　结语　　　　采用NI系列PxI板卡以及灵活方便的LabVIEW软件平台，使得我们在短期内构建一套汽车数字仪表产品开发、测试、评估多功能于一体的测试平台，通过对实际仪表的测试，结果表明该套测试系统能够快速准确地完成对被测仪表的各项功能测试，并且该系统具备可扩展性，可以很方便地移植到其他产品的测试方案中，为我们后续汽车电子产品的研发积累了测试经验。

由中国仪器仪表学会、上海科学院指导，由上海市仪器仪表学会、上海仪器仪表研究所、中国仪器仪表学会嵌入式仪表及系统技术分会主办，上海唐辉电子有限公司、上海汉赫电子科技有限公司发起和承办的“唐辉电子”杯中国智能仪器仪表设计大赛自启动以来，一直受到各方关注，也吸引了全国各地众多优秀技术人员以及高校学生们踊跃参加，大赛收集了大量优秀作品，成为行业内的重要活动之一。 大赛邀请了行业内众多知名专家、教授作为大赛顾问与评审，组委会特邀中国仪器仪表学会会长、清华大学副校长、中国工程院尤政院士担任大赛永久顾问。 以项目为结合点实现产学研一体化是此次大赛的显著亮点。目前，仪器仪表研究领域二头难矛盾依然存在，一方面核心技术创新尚未达到世界先进水平，同时许多科研成果和实用技术大量搁置未能及时转化为生产力。众多仪器仪表领域的知名企业，需要先进的设计和科技成果帮助提升竞争力，同时需要大批优秀人才加盟为企业增添后劲。而高校培养的人才，需要有一个能让他们破茧而出的创新平台，三方由此通过产学研一体化，以擂台赛为突破口，实现三赢。 目前，第二届大赛已经圆满结束，“唐辉电子-爱普生”杯第三届中国智能仪器仪表设计大赛也已经开启了报名，大赛特设特等奖1名，奖金20000元；一等奖1名，奖金10000元；二等奖3名，奖金8000元；三等奖5名，奖金5000元；最佳创意奖若干名，奖金3000元；最具产业化价值奖若干名，奖金3000元；优胜奖若干名，奖金1000元。欢迎大家踊跃参加。

在近期的一个交流中，中国仪器仪表行业协会顾问董景辰向记者指出：“其实早就有人看到，仪器仪表行业企业小、散、乱的状况是阻碍行业发展的重要原因之一。但是在经济快速发展时期，市场需求很大，小、散、乱企业生产的产品也都能销售出去，因此企业没有动力，也没有需求来改变这一现状。”事实上，市场经济的无序竞争确实要为仪器仪表行业的现状买一部分单。然而，由于企业实力不强，造成在技术研发和制造过程方面的投入严重不足，致使国内产品和国外相比还有很大差距却是更主要的原因。 的确，涂胜华先生的顾虑也正是大部分用户的担心所在。发展至今，中国仪器仪表行业的大部分技术和产品研发都还处于“跟踪国外”的状态，国内少有能够和国际知名企业PK的技术，因而在用户选择产品时，尽管国内企业凭借价格优势占据了一部分市场，但是在大型项目面前，国内企业的技术不足使其在面对竞争之时难免被动，市场竞争压力倍增。　　对此，福建联合石油化工有限公司（以下简称“福建联化”）仪器仪表维护部经理涂胜华先生就向记者透露：“目前国内仪器仪表企业与国外大型企业相比还是具有一定差距，尤其在产品性能上。对于我们石油石化行业而言，我们将会更加注重产品的可靠和安全，而国外的技术能够更好地确保我们生产过程的稳定，因而在选择合作伙伴时也更倾向于选择产品和可靠性高的国外企业。”　　毋庸置疑，随着市场经济的进一步发展，两化融合的不断加深，工业用户对于仪器仪表行业的需求也将不断增多。而“十二五”规划更是明确提出了装备制造业的绿色、智能之路，这无疑也为仪器仪表行业提供了绝佳的发展机会，对于中国企业而言，尤为如此。 本信息来源中华起重网http://www.0086crane.com/