IEC 606882021 用于将交流和直流电量转换为模拟或数字信号的电测量传感器标准立项发展报告

用于将交流和直流电量转换为模拟或数字信号的电测量传感器（IEC60688:2021）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricalMeasuringTransducersforConvertingACandDCElectricalQuantitiestoAnalogueorDigitalSignals摘要关键词：电测量传感器；国际电工委员会；标准化；智能电网；电量转换；电磁兼容；数字信号输出Keywords:ElectricalMeasuringTransducers;IEC;Standardization;SmartGrid;ElectricalQuantityConversion;ElectromagneticCompatibility;DigitalSignalOutput一、引言1.1标准立项背景电测量传感器（ElectricalMeasuringTransducers）是电力系统中不可或缺的关键设备，其功能在于将电流、电压、功率、频率等交流或直流电量参数转换为标准的模拟量信号（如4-20mA、0-10V）或数字量信号（如RS-485、Modbus、IEC61850协议），以满足二次设备、监控系统、计量装置和保护装置对电气量采集与处理的需求。从发电、输电、变电到配电、用电的各个环节，电测量传感器均发挥着关键的感知与转换作用，其测量精度与响应性能直接影响电力系统运行的安全性与经济性。随着智能电网建设的深入推进、可再生能源大规模接入以及工业自动化水平的持续提升，电力系统对电测量传感器的测量范围、准确度等级、响应速度、电磁兼容性能以及数字化通信能力提出了更为严苛的要求。然而，由于各国技术发展水平参差不齐，行业标准不统一，导致产品在互换性、兼容性和可靠性方面存在诸多问题，亟需通过国际标准的制修订来加以规范和协调。1.2标准基本信息IEC60688:2021《用于将交流和直流电量转换为模拟或数字信号的电测量传感器》由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）发布，标准发布日期为2021年9月16日，替代此前版本，标准状态为已修订。该标准隶属于IEC/TC38（互感器技术委员会）归口管理，适用于将交流或直流电量转换为模拟或数字信号的电测量传感器，涵盖产品的术语定义、技术要求、试验方法、检验规则及标志包装等内容。IEC作为世界上成立最早的国际性电工标准化机构，其制定的标准在全球范围内具有广泛的认可度和权威性。IEC60688:2021的发布实施，为全球电测量传感器行业提供了统一的技术规范和评价准则，对推动国际贸易便利化、促进技术交流与合作、保障产品质量与安全具有深远影响。二、电测量传感器技术发展现状与趋势2.1技术演进历程电测量传感器的发展可追溯至20世纪中叶，早期产品以电磁式和整流式原理为主，结构简单、精度较低，主要满足基本的测量指示需求。20世纪70年代以后，随着电子技术的发展，基于运算放大器和模拟乘法器的电子式变送器逐渐成为主流，测量精度和线性度得到显著改善。进入21世纪，数字信号处理（DSP）、微处理器（MCU）及现场总线通信技术的广泛应用，推动电测量传感器进入智能化、数字化发展阶段，测量精度、响应速度、可靠性及通信能力实现了质的飞跃。2.2当前技术特点与行业需求当今电测量传感器的技术特点可概括为以下方面：一是高精度化，主流产品的准确度等级已达到0.2级甚至0.1级，满足电能计量和关口结算的高精度需求；二是数字化与网络化，支持Modbus、Profibus、IEC61850等多种通信协议，实现测量数据的远程传输与共享；三是宽量程与多功能化，可同时测量多路电气参数，并具备谐波分析、事件记录、故障录波等扩展功能；四是高可靠性与强环境适应性，满足极端温度、高湿度、强电磁干扰等严苛工况下的长期稳定运行要求。2.3标准化需求分析面对上述技术发展特征与行业需求，标准化工作面临新的挑战。一方面，数字输出的电测量传感器在接口协议、数据格式、通信性能等方面尚缺乏统一规范；另一方面，随着新能源发电、储能系统、电动汽车充换电设施等新兴领域的发展，对直流电测量传感器的需求快速增长，亟需补充和完善相关技术要求。此外，智能电网对测量设备的互操作性和即插即用能力提出了更高要求，标准需要为设备间的信息交互和无缝集成提供技术支持。IEC60688:2021正是在这一背景下启动修订工作并最终发布的。三、IEC60688:2021标准主要内容3.1标准适用范围与结构框架IEC60688:2021适用于将交流或直流电量（如电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率等）转换为模拟或数字信号的电测量传感器。标准不涉及仅用于测量目的的互感器本体，也不涵盖主要用于电能计费的静止式电能表（该类产品由IEC62053系列标准规定）。标准的结构框架包括：范围、规范性引用文件、术语和定义、分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志与包装等章节，各章节之间逻辑严密、层次分明，形成了完整的技术规范体系。3.2关键技术要求3.2.1准确度要求IEC60688:2021按照测量对象的类型和用途规定了不同等级准确度要求，明确了各准确度等级下的允许误差限值。标准将准确度等级划分更加细化，涵盖了从0.1级到5级的多个等级区间，并对影响量的参考条件和允差进行了系统规定，包括环境温度、频率、波形畸变、外部磁场等因素的影响限值。针对数字输出的传感器，标准还规定了A/D转换分辨率、采样速率、量化误差等技术指标要求，确保数字输出的准确性和可靠性。3.2.2电磁兼容性要求在电磁兼容（EMC）方面，IEC60688:2021全面引入了IEC61000系列标准的试验要求，包括静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌（冲击）抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度以及工频磁场抗扰度等试验项目。针对不同类型端口（外壳端口、电源端口、输入端口、输出端口）规定了差异化的试验等级和性能判据，确保传感器在复杂电磁环境下能够维持正常的测量功能和技术性能。3.2.3安全性能和环境影响要求标准对电测量传感器的绝缘性能、耐压能力、温升限值、防护等级等安全性能提出了明确要求，规定了绝缘电阻、工频耐压试验、冲击耐压试验等验证方法。同时，考虑到全球不同地区的环境条件差异，标准还规定了产品在高温、低温、湿热、盐雾、振动等环境应力下的适应性要求，确保产品在全球各地区的适用性和长期运行稳定性。3.3试验方法与检验规则针对上述各项技术要求，IEC60688:2021分别规定了系统完整的试验方法，包括试验条件、试验设备、试验程序和判定准则。在检验规则方面，标准将检验分为型式试验、例行试验和抽样试验三类，明确了各类试验的试验项目、试验周期和合格判定方案，建立了从产品设计定型到批量生产全过程的质量控制体系。四、标准修订核心变化与技术亮点4.1相较上一版本的主要变化IEC60688:2021是对上一版本的系统性修订，主要变化体现在以下几个方面：第一，标准适用范围进一步扩展。新版本明确将数字输出信号的电测量传感器纳入适用范围，并增加了对采用数字通信协议（如Modbus、IEC61850等）传感器的技术要求和试验方法，填补了此前版本仅针对模拟输出产品的空白。第二，技术要求更加科学细化。修订后的标准根据实际应用需求，对各准确度等级的误差限值进行了优化调整，使其与当前主流产品的技术水平和用户的实际使用需求相匹配。同时，增加了对传感器响应时间、过载能力、长期稳定性等技术指标的规定。第三，电磁兼容要求全面升级。新版本同步更新了IEC61000系列标准的最新版本要求，增加了部分试验项目的强制性要求，并对试验配置和性能判据进行了细化，使EMC要求更好地反映实际电磁环境中的干扰特征。第四，结构更加合理，可操作性显著增强。标准在章节编排上进一步优化，增强了术语定义的系统性和准确性，完善了试验方法的可操作性说明，使标准更便于各国制造商和检测机构使用。4.2体现的技术发展趋势IEC60688:2021所体现的技术发展趋势主要包括：一是测量功能从单一参数向多参数集成方向发展，反映在标准适用范围中涵盖了多种电气量的测量要求；二是信号输出从模拟向数字方向的加速转型，标准新增数字输出要求顺应了这一趋势；三是对测量设备在复杂电磁环境下的性能要求不断提高，EMC要求全面升级体现了电力系统电磁环境日益复杂的现实；四是标准为未来智能化传感器的发展预留了接口空间，在数据格式、通信协议等方面保持了一定的前瞻性和技术开放性。五、标准实施的意义与产业影响5.1对产业的引导与规范作用IEC60688:2021的发布实施对全球电测量传感器产业产生了深远影响。首先，统一的技术要求为制造商提供了明确的产品设计开发依据，有利于降低研发风险和制造成本，缩短产品上市周期，促进企业技术创新和产品迭代升级。其次，统一的标准有利于消除技术性贸易壁垒，为全球范围内的产品国际贸易和市场竞争创造了公平、透明的技术环境。再次，标准根据技术发展水平对准确度等级和性能要求进行了科学分级，为不同应用场景下的产品选型提供了技术指导，有力推动了电测量传感器在各行业中的科学应用与合理配置。5.2对电力系统与能源转型的技术支撑在电力系统层面，IEC60688:2021的实施显著提升了电测量传感器的测量精度与可靠性水平，为电能量计量、电网运行监控、设备状态评估及故障诊断等核心业务提供了更加准确可靠的数据支撑。在新能源与智能电网领域，该标准对直流电测量技术和数字通信功能的技术规范，为光伏发电、风力发电、储能系统、电动汽车充换电设施等直流系统的监测与控制提供了标准化技术解决方案，有力支撑了能源结构清洁低碳转型的推进。标准还顺应了以新能源为主体的新型电力系统对传感设备多功能化、智能化和网络化的发展要求，为智能电网的广泛部署与安全运行奠定了坚实的标准化基础。六、主要参与单位介绍——中国电力科学研究院有限公司中国电力科学研究院有限公司（以下简称"中国电科院"）是IEC60688:2021标准修订工作的主要参与单位之一，也是我国该领域标准化工作的权威技术机构。中国电科院成立于1951年，是国家电网有限公司直属的科研企业，主要从事电力系统规划、电网运行与控制、继电保护与自动化、高电压技术、电测量技术与计量等领域的科学研究、技术开发和标准制定工作。经过七十余年的发展，中国电科院已成为我国电力行业规模最大、综合实力最强的综合性科研机构之一，在国际电工标准化领域具有重要的影响力和话语权。在电测量传感器标准化研究方面，中国电科院长期跟踪IEC/TC38的技术工作动态，深度参与了IEC60688系列标准的制修订全过程。中国电科院依托国家高电压计量站和电测量仪表质量检验检测中心等国家级平台，建成了具有国际先进水平的电测量传感器试验验证能力，在传感器的准确度测试、电磁兼容试验、环境适应性验证等方面积累了丰富的技术经验和大量的试验数据，为标准技术指标的确定和试验方法的优化提供了坚实的技术支撑和科学依据。在参与IEC60688:2021修订过程中，中国电科院积极组织国内行业专家深入研究标准技术内容，广泛征集国内制造商、检测机构和用户单位的意见与建议，形成并提交了多项具有建设性的中国提案。其中，关于数字输出传感器通信协议一致性要求和直流测量扩展应用等方面的中国建议被标准采纳或部分采纳，为提升该国际标准的技术先进性和全球适用性作出了积极贡献。此外，中国电科院还承担着将该国际标准转化为我国国家标准和行业标准的重要任务，负责组织制定GB/T标准对应的电测量传感器国家标准，推动国际标准和国内标准的协调一致，为我国电测量传感器产业的技术提升和国际竞争力增强提供标准引领和支撑。七、结论与展望7.1总结IEC60688:2021《用于将交流和直流电量转换为模拟或数字信号的电测量传感器》是国际电测量传感器领域具有里程碑意义的纲领性标准文件。该标准的发布实施，系统回应了当前电力系统智能化转型对电测量传感器在精度、数字化、电磁兼容、环境适应性等方面的更高技术需求，全面反映了电测量传感器从模拟输出向数字输出转型、从单一测量功能向集成化智能化方向发展的技术趋势。标准在准确度等级、数字输出技术、EMC要求等方面实现了系统性修订升级，其科学严谨的技术指标体系为全球电测量传感器的设计制造提供了统一的技术准则，为工程应用中的产品选型和质量评判提供了权威依据。7.2展望展望未来，电测量传感器标准化工作将围绕以下方向持续深化推进：一是向智能化方向演进。随着人工智能、边缘计算等技术与传感技术的深度融合，电测量传感器将向具备自诊断、自适应、自校准能力的智能化方向发展，相应的标准需要在智能功能评价、数据质量评估、安全防护要求等方面建立新的规范。二是支撑新型电力系统建设。面向以新能源为主体的新型电力系统建设需求，电测量传感器标准将持续扩展直流测量、高频分量测量、宽频测量等新领域技术要求，为源网荷储协调互动和电力市场的精准计量提供标准化技术支撑。三是与相关国际标准协同发展。IEC60688将与IEC61850（变电站通信网络和系统）、IEC62053（电能计量设备）等系列标准形成更加紧密的配套关系，共同构建覆盖电力测量全链条的标准化体系。四是推动碳达峰碳中和目标实现。精准可靠的电测量技术是能效管理和碳排放核算的数据基础，电测量传感器标准的持续完善将为全球碳减排目标的实现提供基础性的计量技术保障。可以预见，随着技术进步和产业升级，IEC60688系列标准将持续迭代更新，始终引领全球电测量传感器技术的发展方向，为构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系贡献标准力量。参考文献[1]IEC60688:2021,ElectricalmeasuringtransducersforconvertingACandDCelectricalquantitiestoanalogueordigitalsignals[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2021.[2]IEC61000-4-2,Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-2:Testingandmeasure