Bertrand KLAIBER，LEM能源 & 自動(dòng)化部策略 & 市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理

Pierre TURPIN，LEM能源 & 自動(dòng)化部項(xiàng)目經(jīng)理

摘要：電功率計(jì)算包括根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的具體電氣和機(jī)械特性進(jìn)行電流測(cè)量。在實(shí)芯電磁感應(yīng)技術(shù)已經(jīng)能夠暫時(shí)以低成本提供良好性能的同時(shí)，一些鉗形互感器最近在技術(shù)上取得了重大進(jìn)展，重新彰顯了其在涉及將功率表加進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行更新等應(yīng)用場(chǎng)合方面的價(jià)值。鉗形互感器并非新鮮出爐，但是在過(guò)去這些互感器又大又笨重，所采用的傳統(tǒng)技術(shù)有著諸多弊病。這些互感器不是采用昂貴的材料制造就是在精確度方面性能很差。在這種情況下，不確定度指的不是讀數(shù)本身，而是線性度、輸出電流的移相誤差和讀數(shù)超時(shí)的持續(xù)性。下文對(duì)傳統(tǒng)的電流感應(yīng)技術(shù)和一些創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行了分析，側(cè)重這些互感器在不同功率測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

    功率測(cè)量應(yīng)用

    電功率測(cè)量已經(jīng)成為1）電源管理、2）用電控制3）狀態(tài)監(jiān)控等工業(yè)領(lǐng)域中眾多應(yīng)用場(chǎng)合的重中之重。

    1）由于電源管理是所有工業(yè)和商業(yè)活動(dòng)的根本，因此是基本的功率測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域。電源管理主要側(cè)重發(fā)電和配電公司，但是也兼顧工業(yè)專(zhuān)業(yè)人士，這些人員通過(guò)監(jiān)控其電力質(zhì)量和功率因數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其設(shè)備征收的費(fèi)率進(jìn)行控制，尤其是當(dāng)操作低功率因數(shù)的負(fù)載時(shí)。

    2）由于實(shí)施能量二次計(jì)量可以對(duì)能量成本進(jìn)行跟蹤并對(duì)其進(jìn)行分配，同時(shí)也對(duì)電量消耗進(jìn)行進(jìn)一步的分析，從而提高其效率，因此逐步引起設(shè)備和工廠經(jīng)理的關(guān)注。電源選型和計(jì)費(fèi)通常取決于峰值消耗，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理可以降低運(yùn)營(yíng)成本并防止故障發(fā)生。了解和管理主要消費(fèi)對(duì)象以及確定通常由于故障電器或設(shè)備用量不足（比如不合適的照明、加熱或空氣調(diào)節(jié)）而造成的能量浪費(fèi)需要對(duì)能量進(jìn)行二次計(jì)量。

3）狀態(tài)監(jiān)控要求對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)并做出反應(yīng)，從而防止對(duì)設(shè)備造成損壞或臨界進(jìn)程發(fā)生中斷。電功率測(cè)量給出一套反映電機(jī)負(fù)載特性（比如傳送機(jī)、軸承、泵、切削刀具等）的綜合信息（電流、有效功率、功率因數(shù)、頻率等）。通常情況下，這種監(jiān)控對(duì)異常情況的檢測(cè)速度要比傳統(tǒng)互感器快，比如溫度、壓力、振蕩等。及時(shí)對(duì)這些電氣參數(shù)的變化進(jìn)行分析甚至能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障進(jìn)行估計(jì)，從而可以計(jì)劃有效的預(yù)先維護(hù)。

    功率測(cè)量不僅在工業(yè)領(lǐng)域受到關(guān)注，在監(jiān)控商業(yè)和住宅負(fù)載方面也是如此。不管從成本還是從環(huán)境保護(hù)方面來(lái)考慮，節(jié)約能源在全球日益成為公眾關(guān)注的話題。 關(guān)鍵問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)能源消耗實(shí)質(zhì)性的持續(xù)降低。最可靠的解決方案是要了解用戶(hù)如何消耗他們的能量以及如何使其對(duì)這些能量負(fù)責(zé)。鎖定該領(lǐng)域仍然是一個(gè)工業(yè)課題，而且日益成為政府機(jī)構(gòu)的關(guān)注重點(diǎn)。許多國(guó)家正在開(kāi)展各種減少能源消耗的運(yùn)動(dòng)并且制定各種激勵(lì)預(yù)算。這些激勵(lì)措施的啟用要求各種機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)各種精確的測(cè)量性能。

    電流互感器要求

    工程師設(shè)計(jì)功率監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)非常具體的特性謹(jǐn)慎選擇所需要的電流互感器：

     1）精確度-在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，測(cè)量精確度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率有著直接的影響。功率計(jì)算的精確程度明顯取決于電流互感器的精確度。1級(jí)功率表可能需要精確度高于1%的電流互感器，而該精確度一般會(huì)與昂貴的材料和制造工藝相關(guān)。一個(gè)替代方案是對(duì)所應(yīng)用的每一臺(tái)互感器都對(duì)功率表進(jìn)行標(biāo)定。考慮到每臺(tái)互感器的具體特性，允許將功率表設(shè)定在其最精確的操作模式以及將變量從一臺(tái)互感器傳遞到另外一臺(tái)互感器。正如我們?cè)诒疚暮竺娌糠炙吹降模私饩€性度、漂移和可重復(fù)性以及對(duì)其整體不精確的讀數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償開(kāi)啟了各種新技術(shù)研究的大門(mén)。

    2）漂移-互感器的漂移與初始系統(tǒng)標(biāo)定無(wú)關(guān)的讀數(shù)超時(shí)持續(xù)性有關(guān)。其特性的一些變化可能由于周?chē)h(huán)境濕度和溫度或元件老化等原因引起。低漂移電位-意味著互感器對(duì)這些限制因素具有很高的抵抗能力-是構(gòu)建高性能穩(wěn)定可靠功率表的一個(gè)非常重要的特性。

    3）線性度-互感器的線性度指的是在整個(gè)操作模式范圍內(nèi)其特性的穩(wěn)定性。模擬感應(yīng)部件的高線性度對(duì)大范圍一次電流進(jìn)行精確測(cè)量來(lái)說(shuō)必不可少，尤其是在低電流值的情況下。幾種技術(shù)只對(duì)有限的測(cè)量范圍提供良好的性能，因此將應(yīng)用領(lǐng)域的電流限制到相當(dāng)高或相當(dāng)?shù)汀?/p>