功率測(cè)量最簡(jiǎn)易方法

德國(guó)埃朗根集成電路IIS弗勞恩霍夫研究所的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種節(jié)省空間的計(jì)量單元。這種計(jì)量單元可以像晾衣服的一樣夾在一根電纜上，甚至無(wú)需斷開(kāi)負(fù)載，便可以測(cè)出所需的功率。

　　新的“能源分析儀”是在研究人員與Rauschert公司的合作下開(kāi)發(fā)出來(lái)的。（Rauschert公司是一家生產(chǎn)先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品的制造商，其產(chǎn)品要求 是能源密集型的生產(chǎn)工藝。）在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，作為巴伐利亞微系統(tǒng)技術(shù)項(xiàng)目組成部分的經(jīng)濟(jì)事務(wù)部、基礎(chǔ)設(shè)施部、交通和技術(shù)部門(mén)一起為該項(xiàng)目提供資金支持。

　　直到最近，德國(guó)的大型工業(yè)能源用戶(hù)才從稅率下降的消費(fèi)電力和天然氣中獲益。現(xiàn)在，德國(guó)政府決定，只有采取了有效措施來(lái)減少能源消耗的公司，才有資格申 請(qǐng)減免相應(yīng)的稅收。此外，政府還規(guī)定從2013年起，只有那些配備了具有提供公司能源消耗細(xì)節(jié)功能的能源管理系統(tǒng)的公司，才準(zhǔn)許申請(qǐng)出口退稅。對(duì)于相關(guān)公 司而言，這或許并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)，因?yàn)檫@意味著他們將不得不安裝個(gè)人輔助儀表用以監(jiān)控單一負(fù)載的功率消耗，如印刷機(jī)和焊接機(jī)，或烤箱，或電動(dòng)馬達(dá)。在 許多情況下，由于現(xiàn)行的市場(chǎng)上的計(jì)量設(shè)備太大以致于不適合現(xiàn)有的配電柜。

　　這個(gè)新設(shè)備是基于一體化3D磁場(chǎng)傳感器設(shè)計(jì)的。最初是由IIS設(shè)計(jì)，用來(lái)監(jiān)控德國(guó)博世和西門(mén)子的品牌洗衣機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)筒的位置和方向的。

　　IIS的研究人員Michael Hackner說(shuō)：“這種新裝置是3D磁場(chǎng)傳感器技術(shù)在測(cè)量能源消耗方面的的首次應(yīng)用。通過(guò)利用這種技術(shù)測(cè)量出磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電流，我們就可以確定能源消耗所連接的負(fù)載。就其本身而言，它是一個(gè)十分新穎的方法”。

　　為了構(gòu)建該裝置，Hackner和團(tuán)隊(duì)的其他工程師將8個(gè)傳感器以專(zhuān)用集成電路的形式安裝在一個(gè)靈活的扁平電路板上。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，這些傳感器提高 了測(cè)量精度，具體體現(xiàn)在：它們不僅能夠測(cè)量垂直于芯片表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而且也能測(cè)量到切線(xiàn)方向的。傳感器記錄的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，再通過(guò)網(wǎng)關(guān)開(kāi)關(guān)將其轉(zhuǎn)發(fā) 到中央處理器。

　　Hackner表示正如新產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)一樣，“我們的感測(cè)器安裝快速，還支持在線(xiàn)集成”。他繼續(xù)強(qiáng)調(diào)該產(chǎn)品的另一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)特征：它跟羅氏線(xiàn)圈的功能是 一樣的，即充當(dāng)一個(gè)整合在許多標(biāo)準(zhǔn)儀器中的組件，以此來(lái)測(cè)量電流。“但是羅氏線(xiàn)圈只測(cè)量交流電，而IIS傳感器也可以測(cè)量直流電——這是在測(cè)量光伏系統(tǒng) （包括太陽(yáng)能逆變器將直流輸出轉(zhuǎn)換為交流功率）的功耗時(shí)，需要慎重考慮的一點(diǎn)。”

　　計(jì)量裝置的建造是廉價(jià)的。因?yàn)樵谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，IIS研究人員沒(méi)有使用任何磁材料，更沒(méi)有出現(xiàn)因這種材料而產(chǎn)生的精度誤差（這種誤差指的是在和其它 的鉗式安培計(jì)一起使用時(shí)，會(huì)反復(fù)出現(xiàn)的短路而導(dǎo)致停止運(yùn)行的現(xiàn)象）。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與鉗形電流表不同，新設(shè)備還可以測(cè)量電壓。簡(jiǎn)而言之，用戶(hù)現(xiàn)在有一個(gè)能 測(cè)量所有需要測(cè)量的參數(shù)以便監(jiān)控電網(wǎng)質(zhì)量以及功率消耗的一體化儀器。Rauschert公司電能管理系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人Michael Müller，舉了個(gè)例子：“新裝置可以幫助我們快速查明生產(chǎn)問(wèn)題，這樣在發(fā)射過(guò)程中我們就可以立即發(fā)現(xiàn)的違規(guī)行為，從而避免使得整批陶瓷報(bào)廢。”他打算 為其余的公司建立一個(gè)能源管理咨詢(xún)服務(wù)業(yè)務(wù)平臺(tái)并且為他們都裝上新的測(cè)量系統(tǒng)。

　　這種傳感器設(shè)備甚至可以安裝在電力事業(yè)的中壓網(wǎng)絡(luò)（20千伏）中。由于德國(guó)可再生能源法案（EEG）的出臺(tái)，現(xiàn)在有很多中小型的電力生產(chǎn)商能為電網(wǎng)提 供電能，但沒(méi)有義務(wù)（或不能）確切地告訴能源提供商在特定的線(xiàn)路上或者在任何給定的時(shí)間或者什么方向究竟有多少電能可供使用。

　　Hacker and Müller 斷言“如果這些詳細(xì)的測(cè)量數(shù)據(jù)是可用的，那么電網(wǎng)的容量就可以更有效率地使用”。這兩位專(zhuān)家認(rèn)為這個(gè)應(yīng)用有著巨大的市場(chǎng)潛力。僅在巴伐利亞州，20-kV 分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)包含成千上萬(wàn)的變電站。這些變電站可以配備新的，低成本的設(shè)備而無(wú)需暫時(shí)地跟地鐵站或從電網(wǎng)輸電線(xiàn)路斷開(kāi)。至此，一個(gè)用于低壓網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng) 已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)了。

　　這種工作標(biāo)準(zhǔn)也是由終將成為控制該系統(tǒng)的Loewe Opta公司所提出來(lái)的。