智能電網與傳感器

／中國電器工業協會智能電網設備工作委員會 鄭新／

隨著智能電網與互感器行業的飛速發展，如今，不僅在智能電網領域已經可以尋覓到傳感器的身影，而且智能電網還有望成為傳感器使用的最大用戶。建立智能電網所需大部分成本得花費在終端電力分布系統以及智能電網在電力設施上的終端信息系統，網絡安全軟硬件建設，很大一部分將投資在傳感器網絡上面，直接帶動了傳感器的市場。

第一部分 傳感器行業概況

一、國內傳感器行業現狀

國內企業目前在成熟的傳感器產品上已經占據了成本和技術優勢，在高端的產品領域國內企業已經突破了技術門檻，處于推廣前期。部分公司在光電傳感器、紅外傳感器、速度傳感器、加速傳感器、GIS傳感器等領域取得一定的突破，但尚未形成規模，在國家政策的支持和推動下，我國的傳感器行業將得到高速成長。如圖1所示。

國內主要傳感器廠家及代表性產品如下∶

1）上海威爾泰：壓力流量傳感器；

2）麥克傳感器有限公司：壓阻式壓力傳感器；

圖1 各行業傳感器應用分布

3）漢威電子：氣體傳感器；

4）北京寶力馬：溫濕度傳感器；

5）綿陽維博：電量傳感器；

6）中星測控、青島元芯：壓力傳感器；

7）深圳合力：石英力傳感器；

8）中航電測、寧波柯力：稱重傳感器；

9）南京中旭：霍爾傳感器；

10）昆山雙橋：壓阻壓力傳感器。

國內目前形成了三大傳感器生產基地，具體是：

1）安徽基地：力敏、光敏規模經濟；

2）陜西基地：電壓敏、熱敏規模經濟；

3）黑龍江基地：氣體、濕敏規模經濟。

我國傳感器產業經歷了仿制和引進消化階段，現已步入自主設計、探索創新階段，并在高精度壓力傳感器、變送器用傳感器、1000萬噸煉油核心控制系統用傳感器等領域取得了重大突破。

（1）傳感器研究、生產、應用體系、產業布局“基本”形成

形成了以中科院國家實驗室、傳感器國家工程研究中心、高等院校為核心的研發體系；以公司企業為主體的生產體系；以工業自動控制、科學測試儀器、機電儀一體化產品、民生工程為服務對象的應用體系；以地區中心城市為主的產業布局，形成了珠三角地區、長三角地區、東北地區、京津地區、中部地區為主的傳感器產業集群區。相應硅基MEMS壓力傳感器芯片生產線（6～8英寸）已建成約20余條，大量分布于長三角地區，但可用于工業流程控制、過程控制、汽車、軌道交通等的高精度、高穩定性MEMS硅基傳感器核心敏感芯片的制造由于各自的產業和技術壁壘終沒能形成規模。

（2）產品門類“基本”齊全，取得了一批重要科技成果

傳感器3大系列，12大類，42小類，國內幾乎都有研究、開發或生產，國內開發生產的傳感器品種規格有12000余種。0.045%高精度高穩定性工業過程控制用傳感器、變送器形成突破，在勝利油田、

吉林石化等得到推廣；集合密度、微水及壓力檢測于一體的基于硅基MEMS技術的GIS硅壓力傳感器組合在高低壓組合電器得到廣泛應用，空氣壓縮機及水電水利測試、水位檢測監測用壓力傳感器、水位液位計得到產業化推廣，產品完全替代進口并實現出口；車用MEMS硅加速度計、硅壓力傳感器得以在汽車及消費電子開始被接受和推廣使用，國產TPMS無線胎壓傳感器實現突破；碲鎘汞紅外傳感器己用于我國風云系列衛星、海洋衛星以及神舟系列飛船，神舟六號載人航天器也用了一百余個國產傳感器。微型慣性器件的MEMS加工工藝、封裝技術取得突破性進展，實現了微型慣性器件MEMS工藝小批量制造能力，實現了4G硅片上高傳感器批量制造。

（3）中低檔產品“基本”滿足市場需求

據統計，傳感器能滿足自動化儀表70%的要求，能滿足中型工程80%的要求，滿足大型工程60%的要求。先施科技、遠望谷等企業在超高射頻RFID產品領域，占據國內90%的市場。根據湘財證券研究報告，漢威電子公司氣體傳感器國內市場占有率達60%，氣體檢測儀器儀表市場占有率達9%。據不完全統計，國產中低端常規硅基壓力傳感器、變送器，寶雞麥克傳感器有限公司與南京沃天電子科技公司市場占有率可達70%。

（4）產品的設計水平、研發水平、應用水平普遍“提高”

通過“六五”到“十一五”的連續攻關，推出了一批成果，如設計技術經歷了仿制、自主設計到創新階段，以Ansys為分析平臺，建立了方杯型、雙島型、梁膜型等傳感器參數化模型，開展了各種硅杯的力學分析、芯片版圖、芯體結構等設計應用軟件和補償軟件。過程控制用傳感器的精度己提高到0.075%/FS，穩定性也提高了一個數量級。國內推出的MEMS磁敏傳感器其技術水平與德國博世集團水平不相上下，將傳感和信號處理單元集成在一起，提高了靈敏度，成本僅為霍爾傳感器的1/10。

我國傳感器產業經歷了仿制和引進消化階段，現已步入自主設計、探索創新階段，并在高精度壓力傳感器、變送器用傳感器、1000萬噸煉油核心控制系統用傳感器等領域取得了重大突破。但由于傳感器在重大技術裝備中所占價值量不足2%，技術攻關及產業化難度大，較重大技術裝備用傳感器主要由國外進口。

二、國內外傳感器行業對比

（一）技術對比

我國與發達國家相比，差距甚大，我國傳感器的技術水平處于國際20世紀90年代的水平，落后10～15年；工藝水平落后15～20年；裝備水平落后20～25年；性能指標落后3～5年。主要表現為：

1）可靠性不佳：現有國內高端產品的可靠性與國外產品相比較，相差約1～2個數量級。

2）MEMES幾乎沒有核心技術：國內90%以上為引進芯片，國內MEMES生產企業受國外企業的制約嚴重。

3）精度低：國內產品與國外產品在測量精度上相差1個數量級。

4）智能化弱：國內產品現有智能化程度較低，國外已進入實用階段，我國處于起步階段，缺乏標準和互通性。

5）封裝技術未成系列、標準：不利于用戶選型和產品互換。

6）技術更新周期慢：國外產品更新周期一般為3年，技術儲備可提前10年。我國往往采用引進消化，缺乏原創，且科研與企業結合弱。

7）缺乏個性化解決方案：國外發展趨勢是根據最終用戶要求，提供針對使用而開發的專用解決方案，國內尚未形成產業。

8）缺乏強有力的傳感器共性技術平臺支撐：敏感芯片、封裝技術、測試技術批產能力弱。

（二）產業化對比

中國傳感器產業研究中心主任張小飛指出，目前國內傳感器產業的關鍵問題在于，如何快速地將研究成果轉變成商品。成熟商業模式的缺乏是目前制約國內傳感器產業發展的核心短板。

三、發展趨勢

近年來，傳感器技術新原理、新材料和新技術的研究更加深入、廣泛，新品種、新結構、新應用不斷涌現。其中，“五化”成為其發展的重要趨勢。

一是智能化。一個方向是多種傳感功能與數據處理、存儲、雙向通信等的集成，可全部或部分實現信號探測、變換處理、邏輯判斷、功能計算、雙向通訊，以及內部自檢、自校、自補償、自診斷等功能，具有低成本、高精度的信息采集、可數據存儲和通信、編程自動化和功能多樣化等特點。另一個方向是軟傳感技術，即智能傳感器與人工智能相結合，目前已出現各種基于模糊推理、人工神經網絡、專家系統等人工智能技術的高度智能傳感器，并已經在智能家居等方面得到利用。

二是可移動化，無線傳感網技術應用加快。該技術被美國麻省理工學院（MIT）的《技術評論》雜志評為對人類未來生活產生深遠影響的十大新興技術之首。目前研發重點主要在路由協議的設計、定位技術、時間同步技術、數據融合技術、嵌入式操作系統技術、網絡安全技術、能量采集技術等方面。迄今，一些發達國家及城市在智能家居、精準農業、林業監測、軍事、智能建筑、智能交通等領域對技術進行了應用。

三是微型化，MEMS傳感器研發異軍突起。隨著集成微電子機械加工技術的日趨成熟，MEMS傳感器將半導體加工工藝（如氧化、光刻、擴散、沉積和蝕刻等）引入傳感器的生產制造，實現了規模化生產，并為傳感器微型化發展提供了重要的技術支撐。目前，MEMS傳感器技術研發主要在以下幾個方向：微型化的同時降低功耗；提高精度；實現MEMS傳感器的集成化及智慧化；開發與光學、生物學等技術領域交叉融合的新型傳感器。

四是集成化，多功能一體化傳感器受到廣泛關注。傳感器集成化包括兩類：一種是同類型多個傳感器的集成，即同一功能的多個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列，組成線性傳感器（如CCD圖像傳感器）。另一種是多功能一體化，如幾種不同的敏感元器件制作在同一硅片上，制成集成化多功能傳感器，集成度高、體積小，容易實現補償和校正，是當前傳感器集成化發展的主要方向。

五是多樣化，新材料技術的突破加快了多種新型傳感器的涌現。新型敏感材料是傳感器的技術基礎，材料技術研發是提升性能、降低成本和技術升級的重要手段。除了傳統的半導體材料、光導纖維等，有機敏感材料、陶瓷材料、超導、納米和生物材料等成為研發熱點，生物傳感器、光纖傳感器、氣敏傳感器、數字傳感器等新型傳感器加快涌現。另據BCCResearch公司指出，生物傳感器和化學傳感器有望成為增長最快的傳感器細分領域，預計2014～2019年的年均復合增長率可達9.7%。

四、未來值得關注的四大領域

隨著材料科學、納米技術、微電子等領域前沿技術的突破以及經濟社會發展的需求，四大領域可能成為傳感器技術未來發展的重點。

一是可穿戴式應用。據美國ABI調查公司預測，2017年可穿戴式傳感器的數量將會達到1.6億。以谷歌眼鏡為代表的可穿戴設備是最受關注的硬件創新。谷歌眼鏡內置多達10余種的傳感器，包括陀螺儀傳感器、加速度傳感器、磁力傳感器、線性加速傳感器等，實現了一些傳統終端無法實現的功能，如使用者僅需眨一眨眼睛就可完成拍照。

二是無人駕駛。在該領域，谷歌公司的無人駕駛車輛項目開發取得了重要成果，通過車內安裝的照相機、雷達傳感器和激光測距儀，以每秒20次的間隔，生成汽車周邊區域的實時路況信息，并利用人工智能軟件進行分析，預測相關路況未來動向，同時結合谷歌地圖來進行道路導航。奧迪、奔馳、寶馬和福特等全球汽車巨頭均已展開無人駕駛技術研發，有的車型已接近量產。

三是醫護和健康監測。國內外眾多醫療研究機構，包括國際著名的醫療行業巨頭在傳感器技術應用于醫療領域方面已取得重要進展。如羅姆公司目前正在開發一種使用近紅外光（NIR）的圖像傳感器，其原理是照射近紅外光LED后，使用專用攝像元件拍攝反射光，通過改變近紅外光的波長獲取圖像，然后通過圖像處理使血管等更加鮮明地呈現出來。一些研究機構在能夠嵌入或吞入體內的材料制造傳感器方面已取得進展。如美國佐治亞理工學院正在開發具備壓力傳感器和無線通信電路等的體內嵌入式傳感器，該器件由導電金屬和絕緣薄膜構成，能夠根據構成的共振電路的頻率變化檢測出壓力的變化，發揮完作用之后就會溶解于體液中。

四是工業控制。2012年，GE公司在《工業互聯網：突破智慧與機器的界限》報告中提出，通過智能傳感器將人機連接，并結合軟件和大數據分析，可以突破物理和材料科學的限制，并將改變世界的運行方式。報告同時指出，美國通過部署工業互聯網，各行業可實現1%的效率提升，15年內能源行業將節省1%的燃料（約660億美元）。2013年1月，GE在紐約一家電池生產企業共安裝了1萬多個傳感器，用于監測生產時的溫度、能源消耗和氣壓等數據，而工廠的管理人員可以通過iPad獲取這些數據，從而對生產進行監督。

第二部分 傳感器與智能電網

一、概況

隨著智能電網與互感器行業的飛速發展，如今，不僅在智能電網領域已經可以尋覓到傳感器的身影，而且智能電網還有望成為傳感器使用的最大用戶。建立智能電網所需大部分成本得花費在終端電力分布系統以及智能電網在電力設施上的終端信息系統，網絡安全軟硬件建設，很大一部分將投資在傳感器網絡上面，直接帶動了傳感器的市場。同時，為適應智能電網的建設需求，傳感器也在向智能化、系統化、網絡化、數字化方向發展。智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器，帶有微處理機，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機相結合的產物。

智能電網與眾多智慧體系一樣，不是單獨的個體，而是眾多裝備與技術共同作用的產物。其中在監測第一線的傳感器設備雖小，但絕對重要。在智能電網發展中，利用傳統的傳感器已經無法對某些電力產品的質量、故障定位等作出快速直接測量并在線監控。而利用智能傳感器可直接測量，對產品質量指標、以及故障等進行測量（如溫度、壓力、流量）。例如，為了滿足智能電網發展需求，我國推出了光纖電流傳感系統，實現了管線電流傳感系統的全數字閉環控制，具有穩定性和線性度好、靈敏度高等特點，滿足了大量程范圍的高精度測量要求。

目前，智能傳感器已經成為國際上傳感器研究的熱點和前沿。未來，數字化、信息化、物聯網技術的融合，將帶動傳感器向智能化方向發展。隨著傳感器制造成本降低，市場對傳感器功能的要求也越來越全面和專業化，傳感器智能化也將被普及和應用。

二、智能電網中傳感器的應用情況

國家電網公司2009年底頒布的《高壓設備智能化導則》具體描述了智能化設備的五個基本技術特征。

（1）測量數字化

對高壓設備或其部件的相關參量進行就地數字化測量，測量結果可根據需要發送至站控層網絡或／和過程層網絡，用于高壓設備或其部件的運行與控制。所屬參量包括變壓器油溫、有載分接開關分接位置，開關設備分、合閘位置等。

（2）控制網絡化

對有控制需求的高壓設備或其部件實現基于網絡的控制。如變壓器冷卻裝置、有載分接開關，開關設備的操作機構等。控制方式包括：

1）高壓設備或其部件自有控制器就地控制；

2）智能組件通過就地控制器控制；

3）站控層通過智能組件控制（如需要）。

正常運行情況下，網絡化控制的優先順序是：站控層、智能組件、就地控制器。

（3）狀態可視化

基于自監測信息和經由信息互動獲得的高壓設備其他狀態信息，通過智能組件的自診斷，以智能電網其他相關系統可辨識的方式表述自診斷結果，使高壓設備狀態在電網中是可觀測的。

（4）功能一體化

功能一體化包括以下三個方面：

1）在滿足相關標準要求的情況下，將傳感器或／和控制器與高壓設備或其部件進行一體化設計，以達到特定的監測或／和控制目的；

2）在滿足相關標準要求的情況下，將互感器與變壓器、斷路器等高壓設備進行一體化設計，以減少變電站占地；

3）在滿足相關標準要求的情況下，在智能組件中，將相關測量、控制、計量、監測、保護進行一體化融合設計。

（5）信息互動化

信息互動化包括以下兩個方面：

1）與調度系統交互。智能設備將其自診斷結果報送（包括主動和應約）到調度系統，使其成為調度決策和高壓設備事故預案制定的基礎信息之一；

2）與設備運行管理系統互動。包括智能組件自主從設備運行管理系統獲取宿主設備其它狀態信息，以及將自診斷結果報送到設備運行管理系統兩個方面。

以上的五個基本特征中，三個與傳感器直接相關，即測量數字化（體現了傳感器信號輸出形式）、功能一體化（體現了傳感器與電器設備要一體化融合設計）、狀態可視化（傳感器為狀態可視化及故障診斷提供了基礎數據），可見傳感器的性能對于高壓智能化是否真正能實現可靠穩定是至關重要的。

基于《高壓設備智能化導則》的要求以及行業的實際需要，近年來智能電網行業內傳感器的應用得到了飛速推廣，電力設備中采用了大量的智能化傳感器，作為典型設備，這里以智能開關設備及變壓器為例，對目前電力行業中常用的傳感器類型進行介紹。

（1）智能開關設備

1）斷路器機械特性位移傳感器用于監測斷路器動觸頭動作特性。機械特性位移傳感器采用旋轉光柵測量原理，將斷路器機構的角位移轉換為脈沖電信號。通過對脈沖電信號進行計數和處理，可得到斷路器分、合行程、速度、時間等參量。因為斷路器分、合操作沖擊能量很大，傳感器容易損壞，需要廠家改善傳感器抗機械沖擊性能。

2）小電流傳感器用于監測斷路器機構控制回路及儲能電機電源回路電流信號。傳感器采用霍爾效應原理，將穿過傳感器的控制電線中的電流值轉換為電壓信號。該傳感器原理簡單應用較為成熟。

3）SF6氣體狀態傳感器用于監測高壓開關氣室中的SF6氣體的密度、壓力、溫度、水分等參量，密度的測量通常采用直接測量密度和通過壓力、溫度計算兩種方式實現，水分的測量通常采用阻容法，即物質的水分含量對其電學參數的影響進行測量。目前該傳感器在水分測量方面存在缺陷，存在測量精度低和易失效的狀況，需要廠家在水分測量的性能及可靠性方面做進一步研究。

4）UHF局放傳感器用于接收局部放電產生的特高頻電磁波信號，通過對傳感器接收到的特高頻信號進行跟蹤分析處理，可得到高壓開關氣室內部的局部放電狀況。目前市場上的局放傳感器普遍靈敏度較低，測量范圍較小，需進一步研究改善。

（2）智能變壓器設備

1）速動油壓繼電器是一種以油箱內部壓力變化速度作為測量信號源的壓力保護繼電器。當油箱內部變壓器油在單位時間內的壓力升高速度達到整定限值時，速動油壓繼電器將迅速動作使控制回路及時發出信號，保護變壓器油箱的安全。

2）壓力釋放閥是用來保護油浸式變壓器等電氣設備過壓力保護的安全裝置，可以避免油箱變形或爆裂。當油浸式變壓器內部發生事故時，油箱內的油被氣化，產生大量氣體，使油箱內部壓力急劇升高。此壓力如不及時釋放，將造成油箱變形或爆裂。安裝壓力釋放閥就是當油箱內壓力升高到壓力釋放閥的開啟壓力時，壓力釋放閥在2ms內迅速開啟，使油箱內的壓力很快降低。當壓力降到壓力釋放閥的關閉壓力值時，壓力釋放閥又可靠關閉，使油箱內永遠保持正壓，有效地防止外部空氣、水氣及其他雜質進入油箱。

3）氣體繼電器是油浸式變壓器一種主要的保護裝置，因變壓器內部故障而使油分解產生氣體或造成油流沖動時，使氣體繼電器的接點動作，以接通指定的控制回路，并及時發出信號或自動切除變壓器。

4）測溫裝置即變壓器用溫度控制器。通常所說的溫度計是用來測量（監視）變壓器油頂層溫度或變壓器繞組溫度，并帶有電氣接點用于控制變壓器冷卻系統及發出報警（跳閘）信號的保護儀器。

5）變壓器壓力監測通過監測變壓器的油壓，監視變壓器油枕的油位，變壓器油平均溫度、故障等信息。該監測是近幾年剛剛提出來的一種新的監測手段。

6）油位表是主要監測變壓器油枕油位的裝置，是一種帶電氣觸頭的磁力式液位表，供油浸式電力變壓器儲油柜內油位的模擬指示用，并且當油位達到最低或最高限度時發出電氣報警信號。

7）變壓器油在線監測。通過在線監測油中H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO、CO2等特征氣體含量、氣體組分的含量以及產氣速度可以確定變壓器的故障類型，油中氣體含量在線監測分色譜在線監測、傳感器監測及在線分離氣體的方法有薄膜滲透取氣法、抽真空取氣法、載氣和空氣循環取氣法等。

8）局放在線監測。變壓器局部放電在線監測是通過變壓器本體裝設高精度的電流、超聲傳感器來監測變壓器內部局部放電的電流大小以及確定放電位置，能夠有效地反映變壓器內部的絕緣狀況。

以西安西電變壓器有限責任公司為例，其目前采用的傳感器類型及廠家分布如表1所示。

表1 智能變壓器設備主要應用傳感器類型及廠家分布

三、亟待解決的問題

通過近年來的不斷實踐與摸索，在智能電網對于傳感器的應用越來越普遍的同時，也陸續遇到了一系列的問題，迫切需要得到解決。

（一）典型傳感器存在的個性問題

（1）氣體密度監測傳感器

目前所采用氣體密度傳感器可監測氣體壓力，當設備氣室內氣體壓力小于報警值時常閉接點閉合輸出氣壓低報警信號。顯然，在輸出報警信息之前設備已經發生了漏氣，氣體壓力肯定有降低的趨勢，但是卻因為傳感器的問題忽略了，因此完善氣體監測缺陷就要開發具備模擬量輸出（4～20mA）或者數字量輸出的密度表，這樣才可實時地監測氣壓壓力變化趨勢，根據趨勢曲線可提前發現存在漏氣缺陷的設備。

（2）溫度檢測傳感器

目前由于環境及等技術問題，測溫傳感器大多未能放置在實際需測量元件表面或氣室內，這樣就造成了傳感器所測溫度其實不能直接反應元件或氣室的真實溫度，因此需要傳感器公司與設備供應商共同研發，將傳感器集成至元件或氣室之中，感溫部分能夠與元件直接接觸，直接測量所需實際溫度。

（3）合分閘線圈電流監測傳感器

合分閘線圈電流監測主要采用霍爾傳感器實現，如圖2所示。

圖2 合分閘線圈電流監測用霍爾傳感器

顯然霍爾傳感器外形尺寸依然很大，很難集成到開關柜智能組件的電路板上，目前國內有部分公司采用某種芯片進行合分閘線圈電流監測也能實現同樣的效果，而且便于設計在電路板上；如果不集成到電路板上，也需要做一個傳感器模塊，將模塊安裝在開關柜低壓室，但不應安裝在斷路器操作機構內。

（4）光柵角位移傳感器（行程-時間傳感器）

角位移傳感器采用光電編碼傳感器，一般安裝在斷路器操作機構主軸上，如圖3所示。

圖3 光柵角位移傳感器

角位移傳感器的安裝至關重要，要避免操作機構振動耦合至傳感器，導致波形異常。采用非接觸式測量角位移應該是更好的測量方案，不過需要相應的傳感器。

（5）匯控柜溫濕度控制用傳感器

由于智能化電力設備智能組件的IED組件大都安裝在匯控柜內，因此柜內的溫濕度控制比較重要。目前普遍采用的模式是加裝溫濕度控制器來實現柜內溫濕度控制，但是由于環境變化等因素，效果大多不理想。

（6）電子式互感器（ECT、EVT、ECVT）

主要是安裝問題，電子式互感器往往是電力設備制造商購買然后在廠內進行總裝，因此需要提前溝通好互感器與現有開關本體安裝配合的問題。由于開關廠普遍不具備電子式互感器的調試檢測能力，因此總裝完成后，ECT制造商應到開關廠進行調試。

（二）應用中存在的普遍性問題

（1）不易安裝

由于開關設備在設計時沒有考慮過傳感器的安裝，因此會導致傳感器沒有充足的安裝空間，即使勉強安裝成功，對傳感器的長期穩定運行影響很大。尤其是角位移傳感器必須要安裝至開關設備操作機構，矛盾最為突出。

（2）傳感器使用壽命不能滿足設備的壽命需求

電力設備使用壽命要求較高，現有的傳感器大多帶有電容等電子元器件，而一般電解電容的壽命為3年，一般陶瓷電容壽命為7年，因而現有傳感器壽命很難達到電力設備總體壽命要求。

（3）傳感器使用工況不適合電力設備使用工況

例如，開關設備機械壽命要求1萬次（彈簧）或3萬次（永磁），動作過程中，存在強振動、強電場等問題。開關正常運行過程中，還承載著高電壓大電流，因而目前現有的傳感器，如直線位移傳感器、紅外位移傳感器等，理論上機械壽命是無限次，但一旦安裝于開關設備并與開關設備一起參與動作，就會導致傳感器損壞或測量不準確等問題。

（4）傳感器輸出信號易被干擾

很多儀表用的傳感器，輸出mV級微弱信號，因而使用并應用于高壓開關設備領域，將會導致信號失真。其次，傳感器廠家為了提高傳感器抗干擾能力，將傳感器與傳感器引出線（屏蔽線）一體化設計，從而導致設備運行過程中，傳感器更換復雜。

（5）傳感器缺乏與開關設備一起型式試驗的驗證數據

目前，傳感器安裝于電力設備上，缺乏與電力設備一起參與型式試驗的驗證數據和驗證結果，連使用最為廣泛的無線測溫傳感器，大部分只有1～8年的運行經驗，與電力設備一同參與型式試驗時，其性能欠佳。

（6）傳感器缺乏相關標準和規范

傳感器沒有統一接口，從而導致后期開發困難和現場維護困難。傳感器接口包括機械接口、電氣接口、軟件接口等。機械接口不同，從而導致配線過程中，傳感器備用配線復雜。電器接口不同，從而導致信號處理電路和供電電路復雜，無形中提高了處理單元的成本。軟件接口復雜，導致現有傳感器不通用，無法實現所謂的互換性和互操作性。

第三部分 總結

根據資策會產業情報研究所（MIC）統計，2010年全球智能電網市場規模約有900億美元，較2009年成長近30%；預估至2015年時將成長至1900億美元，年復合成長率約18%。其中，傳感器與控制器組件將占有最高的市場比重，約為整體市場的50%。

根據行業分析公司NanoMarket的《2014-2021智能電網傳感器市場報告》，全球智能電網傳感器市場將從2014年的264億美元（約合人民幣1624.4億元）增長到2019年的365億美元（約合人民幣2245.8億元），到2021年將近468億美元（約合人民幣2880億元）。

我們也看到了阻礙兩個行業共同發展的問題：

（1）交流不暢

目前，傳感器企業與智能電網的直接對話少之又少，更多的情況下是通過中間企業進行間接的接觸。這些中間企業大多是一些具體的智能電網用智能元件的制造商，他們雖然可以為智能電網提供滿足要求的產品，卻并不能發揮橋梁的作用，不能將兩個行業真正地聯系起來。智能電網無法真正了解傳感器行業的發展情況，傳感器行業同樣無法了解智能電網領域的訴求，這種情況極大地限制了兩個行業的發展，急需改善。

（2）專業化程度不足

通過此次的調研，我們發現，雖然目前的傳感器產品廣泛應用于智能電網領域，但是對于智能電網迫切需求的功能性、專業性較強的智能化產品，現有的傳感器很難實現其要求，必須進行系統的二次開發或針對性研發。傳感器行業如欲真正的進入智能電網這片市場，必須加大研發力度，滿足用戶的需求。

（3）技術仍需突破

與國外專業傳感器廠商相比，國內的企業在技術上仍處于劣勢。雖然在常用互感器領域國內企業占領了國內大部分市場，甚至出口，但在高端智能化傳感器領域，由于國內技術實力尚顯不足，國外廠商占據了統治地位。而隨著智能電網的飛速發展，其對于傳感器產品的要求越來越高，尤其是對智能傳感器的需求與日俱增。為了滿足這一需求，打破技術壁壘，向高端智能化領域邁進，是現今國內傳感器企業需要完成的迫切任務。

但與此同時，我們看到了積極的一面：

（1）市場需求與日俱增

作為物聯網的主要載體，傳感器產品不僅僅在智能電網行業內，在與物聯網相關的各行各業中，都扮演著越來越重要的角色。我們越來越需要以傳感器為橋梁和紐帶，建立我們的物聯網，連通我們的世界，也連通我們的電網。

（2）產業規模不斷擴大

依托需求的增長，不論是傳感器還是智能電網，規模均與若干年前不可同日而語。傳感器已經進入了各行各業，智能電網也即將深入千家萬戶。這種需求促使越來越多的企業投入到兩個行業的建設中，形成了朝氣蓬勃的發展環境。

（3）技術水平穩步提高

最為典型的技術密集型產業，智能電網與傳感器行業始終追求技術的與日俱進。兩個行業的發展，除了產業規模的擴大，必須完成技術的現代化。雖然目前在一些核心技術上還有待攻關，但總體而言，技術水平仍然在穩步提高，成績喜人。