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我國電工儀器儀表開始形成國際競争力

未知 2019-07-27 10:53

  電工儀器儀表是以電磁測量與控制技術為基礎,以現代電子技術、現代信息處理技術為手段,結合現代測控技術的基礎性、普遍性性質,研究各類靜态和動态的、直接或間接的電磁參量測量與控制儀器儀表及系統為主體的一門工程性學科,是儀器科學與技術學科的重要分支,并形成了電工儀器儀表行業。

  我國電工儀器儀表行業經過五十多年的發展已經形成了門類齊全,具有較強科研實力,全球規模的産業集群。現有骨幹企業700餘家,員工16萬多人,産銷能力超過2億台,工業總産值290億元人民币以上;其中電能表、便攜式數字萬用表産銷量居世界第一,且多數具有自主知識産權,是國産率最高的行業之一,目前出口率超過15%,是一個具有極強國際競争力的行業。

  電工儀器儀表按GB/T4754-2002國民經濟行業分類,屬于門類C:制造業;大類41:儀器儀表及文化、辦公用機械制造業;中類411:通用儀器儀表制造;小類4112:電工儀器儀表制造。根據GB/T4754-2002國民經濟行業分類中C4112電工儀器儀表制造及國家标準電工儀器儀表産品型号編制方法,電工儀器儀表制造業包括:電能表、自動抄表系統(不含表)、電力負荷管理系統、電磁參數測量儀器儀表、電磁參量分析與記錄裝置、配電系統電氣安全檢測與分析裝置、電源裝置、标準與校驗設備、擴大量限裝置、電力自動化儀表及系統、非電量電測儀表及裝置、其他電工儀器儀表産品共12類。

  電工儀器儀表行業主要服務範圍涉及到國民經濟與國防建設的各個領域,主要市場包括:電力、冶金、交通、礦山、石油化工、輕工機械等行業,以及教育、科學試驗、軍事工程、宇航技術、醫療衛生、環境保護、标準計量等領域,電力系統的需求量約占電工儀器儀表産品市場的80%以上,對電工儀器儀表産品的需求起着決定性作用,特别是2009年國家電網公司全面啟動統一堅強智能電網建設,作為連接電網與用戶的重要節點,智能電能表的作用舉足輕重,成為實現智能電網信息化、自動化、互動化特征基礎的關鍵環節和先行者,實施統一招投标,政策的改變,直接影響了電能表行業的發展空間及走向,對中國電能表産業的推動,具有極其重要的意義。

  1、電磁量測量與分析儀表

  電磁量測量與分析儀表,包括電磁量測量儀表和電磁量分析與記錄裝置兩大類。電磁量測量儀表包括:安裝式儀表、便攜式模拟儀表、51/2位及以下數字儀表(含便攜式)、51/2位以上數字儀表、精密儀器、測磁儀器等六類;電磁量分析與記錄裝置包括:模拟示波器、數字示波器、手持示波器、其他示波器、頻譜分析儀、邏輯分析儀、記錄儀器、附件與配件。

  均屬量大面廣的産品,是各行各業發展的基礎手段和必備的工具,一直是我國電工儀器儀表行業的優勢産品之一。電磁測量分析儀表包括電磁參數測量儀表和電磁參量分析與記錄裝置,這兩類産品正從模拟測量技術向數字測量技術轉化。數字式安裝儀表、數字多用表、數字磁強計、數字示波器發展迅速,數字化、系統化、智能化和圖形化已成為主流趨勢。

  電磁參數測量儀表是電工儀器儀表行業的傳統産品,它分現場用儀表和實驗室用儀表。現場用儀表需用量很大,而實驗室用儀表使用場合就相對很小。其占主導産量的是安裝式儀表和便攜式儀表。便攜式儀表主要有萬用表和鉗形表。從近幾年的發展形勢來看,便攜式儀表的數字化需求越來越大。傳統式電磁參數測量儀表是指針式儀表,由于科學技術的飛速發展,數字儀表逐漸進入了主流市場。安裝式儀表和便攜式儀表屬于監測或測量儀表,精确度不需要很高,用戶對這類儀表的數字化程度渴求不是很強,所以長期以來指針式儀表始終還占有一定的市場份額。對于安裝式儀表來說,由于數字化電力監控系統逐漸推廣,特别是大中型工商業電力用戶和公共場所對電力負荷管理裝置的需求,數字安裝儀表将有很大的市場前景。

  1)安裝式儀表

  主要用于在線監測電量參數與狀态指示,近幾年在數字化、智能化、儀用接口、标準化、系列化、通用化上有了很大的發展,中低端産品出現了嚴重過剩,但模拟指示儀表的直觀性和趨勢性顯示方面是數字儀表很難代替的,這也是模拟指示儀表在今天仍會占有一定的市場份額的最主要原因。随着智能電網建設的逐漸深入,此類産品的市場需求将會逐漸減少,它将被智能化設備所替代(如數字化變電站),并且這些智能化設備的可靠性指标遠高于傳統的電磁參數測量儀表,從而會導緻在變電環節安裝式儀表的使用量逐年減少。

  為了迎合市場需求的變化,數字式安裝式儀表發展非常迅猛,它不僅具備電參量的測量功能,還可以實現對電參量的分析、診斷、控制、保護,并帶模拟量輸出和标準通信接口。為适應用戶不同的安裝結構及特點,可分嵌入式和導軌式兩種。在不同的應用場合,根據不同功能,可簡可繁,随機組合。

  随着對電氣參數測量量的增多,這類儀表不再僅是測量儀表,已經擴展為監控儀表、保護儀表,并已廣泛用于電力負荷管理系統(即工礦企業和建築樓宇的能源管理系統)和電氣火災監控裝置。随着國民經濟發展和節能減排的推進,數字式安裝式儀表将會得到較大力度地推廣和應用。

  2)便攜式模拟儀表

  便攜式模拟儀表包括萬用表、鉗形表、兆歐表,是一種量大面廣的工具,在國民經濟各個領域無所不在,特别是萬用表在工業、民用上有着廣泛的應用領域,屬大批量生産的産品,是各行各業發展的基礎手段和必備工具,它既是傳統的産品又是高新技術産品,近幾年需量有所增加。

  3)數字儀表

  近年來,我國的數字儀表技術發展很快,目前我國年數字萬用表的生産能力達到上千萬台,特别是中低檔數字萬用表的産量占世界總産量的80%,居世界第一。2009年雖然受全球經濟危機的影響,但對出口量影響不是很大,同比下降了百分之十點幾。2010年數字儀表的出口有較大的回升。可是我們的中高檔數字儀表技術還與發達國家産品差距很大,特别是高端産品我們還是依賴于進口。

  4)示波器

  示波器包括:模拟示波器、數字示波器、手持示波器、其他示波器、附件與配件等,廣泛用于國民經濟的各個領域,也是應用最廣泛的儀器産品之一。示波器是利用電子示波管的特性,将人眼無法直接觀測的交變電信号轉換成圖像,顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器分模拟和數字兩種,數字化是示波器及記錄儀器發展的主要趨勢,目前國内外的主要制造商均以生産數字示波器與記錄儀器為主。

  目前虛拟數字示波器發展迅速,它便攜、小巧,更加方便用戶使用,帶寬可選擇及其高性能

的參數能滿足不同用戶的需求,成為最有前途的産品。目前,MSO混合信号示波器和FPGA内置的邏輯分析技術正在搶占傳統邏輯分析儀的市場。

  電磁參量分析與記錄裝置正朝着更加簡單易用、多功能、小型化方向發展。國内市場穩中有升,進出口差距的增長幅度不大。

  2、電磁參量測量與分析儀表領域的主要技術與産品發展趨向

  1)多功能:在數字采樣技術、嵌入式微處理器、大規模集成電路和傳感器發展的帶動下,電磁測量分析儀表正向着一機多用發展,嵌入式操作系統、多參數(包括可以轉換為電量的非電量)測量、瞬間信号動态捕捉與實時監測、數據記錄與存儲等功能成為主要趨勢。

  2)系統化:無線、紅外、USB、485等接口技術的引入,使電磁測量分析儀表可以随時随地接入計算機、總線、互聯網等各類系統,而作為系統終端進行電量或非電量的采樣、測量、傳輸、分析、處理、存儲與顯示等。

  3)智能化:随着嵌入式微處理器、大規模集成電路及軟件的發展,自動測量對象識别、自動量程切換、智能數據處理與存儲、自動網絡接入适應、故障自珍、報警、記錄與保護、使用環境自适應等正在成為标配。

  4)全信息顯示:實時監測技術與彩色液晶顯示器的發展,帶來了電磁測量分析儀表顯示方式的革命,從過去的指針顯示、數字顯示、圖形化顯示正向全信息顯示發展,它可同時顯示所需要的多種信息。全信息顯示使現場測量與分析技術有了飛躍式的發展。

  5)低功耗與環境适應性:低功耗是便攜式産品研究的重點,功耗決定了産品的使用時間及可用性,同時對溫度、濕度、防水和偶然跌落等的環境适應能力也是便攜式産品競争的主要指标之一。

  6)高精度:随着集成芯片制造技術、數字采樣技術和微處理器速度的提高,便攜式儀表的高準确度、高分辨率測量的研究已成為主要方向。

  7)過載自動保護、故障自診、記錄與報警。

  8)專用芯片:數字萬用表的發展主要依賴于集成芯片技術的進步,便攜式産品的核心技術就是集成芯片,多功能、低功耗、高可靠、高精度、低成本、小體積、嵌入式微處理器及接口将成為專用芯片的主要發展方向。

  9)目前虛拟數字示波器發展迅速,它便攜、小巧更加方便用戶使用,帶寬可選擇及其高性能的指标能滿足不同用戶的需求,成為最有前途的産品。MSO混合信号示波器和FPGA内置的邏輯分析技術正在搶占傳統邏輯分析儀的市場。電磁參量分析與記錄裝置正朝着更加簡單易用、多功能、小型化方向發展,國内市場穩中有升,出口不斷增加。

  3、電能質量分析

  随着國民經濟和電力工業的飛速發展,用電負荷日趨複雜化和多樣化,具有非線性、沖擊性、不平衡特征負荷設備的廣泛應用,導緻電網的波形産生嚴重畸變,使得諧波、電壓波動閃變、頻率波動、三相不平衡、暫時過電壓和瞬态過電壓、電壓凹陷與短時間間斷等現象頻發。其結果是經常造成電氣、電子控制裝置的失靈,使重要的生産過程中斷,經濟損失巨大;影響到電網的安全可靠運行,可導緻較大面積的停電事故;引起配電線路的傳輸效率下降,損耗增大,并幹擾電力載波通訊系統和電力線附近公用通信系統的工作;使電力監測與計量表計的誤差急劇增大,不利于電網的商業化運營。電能質量的好壞直接關系着國民經濟的總體效益,對電能質量的管理和電力污染的治理工作是勢在必行。

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