什麼是分項電力計量監測?

分項電力計量監測,是在電力供應的分支迴路加裝獨立電錶,把整棟建築或整個機房的用電拆分至系統、樓層、租戶或機櫃層面,令能源數據由「一個總數」變成「可追溯的組成」。本文說明電錶與電流互感器的選型、量測參數與精度、資料採集架構,以及香港商業樓宇與機房部署時的實際考慮。

免費上門勘察 即日或翌日上門 · 09:00-23:59

分項計量與總錶讀數的分別

分項計量(Submetering)指在電力公司的收費總錶之下,再加裝屬於業主或用戶自行擁有的電錶,量度個別分支迴路的用電。收費總錶只回答一條問題:整個供電點在計費週期內用了多少度電。分項電錶則回答「用在哪裡」,把總數拆解成可管理的組成部分。

只有總錶讀數的情況下,能源管理基本上只能做趨勢比較:本月比上月多用了若干百分比。至於增幅來自空調、照明、機房設備還是某個租戶,無從判斷,改善措施也只能靠猜測。分項計量把這種盲區消除:當數據顯示某層空調用電在非辦公時段仍維持高水平,問題便由「用電上升」變成「該層空調時間表設定有誤」,可直接處理。

分項計量的另一個常見用途是分攤收費。多租戶物業若只有一個總錶,租戶電費只能按面積比例分攤,用電量差異大的租戶之間必然出現不公;在租戶配電箱加裝分項電錶後,收費可按實際用量計算。這種按實際用量收費的安排,本身亦會令租戶更主動節約用電。

要注意分項電錶與收費總錶在法律地位上不同。收費總錶屬電力公司資產並須符合貿易計量要求;分項電錶一般屬業主自行安裝的量測裝置,用於內部管理與分攤,其讀數的準確度與認可程度取決於電錶等級與校驗安排,涉及向租戶收費時應在租約中明確約定計量方式與爭議處理程序。

電錶種類與電流互感器選型

分項計量的硬件核心是電錶與電流量測元件。電壓一般直接接入電錶,電流則多數經電流互感器(Current Transformer)取樣,避免大電流直接通過電錶。

面板式與導軌式電錶

導軌式電錶安裝於配電箱內的標準導軌,體積小、適合大量部署;面板式電錶安裝在配電箱門板,方便現場讀取。分項計量以導軌式為主,因為量測點多而不需逐個現場查看。

實心式與開口式電流互感器

實心環形互感器須把電纜穿過,只能在新建或停電拆線時安裝;開口式(分裂鐵芯)互感器可直接夾在現有電纜上,適合不能停電的改造工程,但接合面的貼合程度會影響精度。

多迴路電錶

單台裝置配多組電流互感器,可同時量測數十個分支迴路,適合迴路密集的配電箱。優點是省空間與省通訊點,缺點是單一裝置故障會令多個量測點同時失效。

電流互感器的規格選擇以一次側額定電流為準,應略高於迴路的實際最大負載,而非按斷路器容量盲目放大。互感器在低於額定值一成以下的區間精度會明顯下降,若一條實際只用 30 A 的迴路配上 600 A 互感器,讀數在輕載時幾乎沒有參考價值。這是分項計量最常見的選型失誤。

互感器的方向性同樣重要。安裝時的一次側方向與二次側極性若接錯,量測結果會出現負值功率或功率因數異常。三相系統中若某相的互感器方向裝反,三相合計功率會明顯偏低,卻不一定觸發任何警報,因此投用時應逐相核對讀數是否合理,而非只看總數。

安全方面,電流互感器的二次側在一次側帶電時絕不可開路,否則會產生危險高壓。改造工程若要更換或移除互感器,必須先短接二次側或停電處理,相關作業須由持牌電業工程人員執行。

需要協助?本頁介紹原理,實際工程要按現場環境規劃。WhatsApp

量測參數、精度等級與取樣頻率

基本的分項電錶量測有功電能(kWh),較完整的裝置則同時提供電壓、電流、有功功率、視在功率、功率因數、頻率與諧波含量。參數愈多,可做的分析愈深,但成本與資料量亦隨之上升,因此參數配置應按用途決定。

功率因數(Power Factor)是有功功率與視在功率的比值,反映電流中有多少用於實際做功。功率因數偏低意味同樣的有功輸出需要更大電流,導致線路損耗與變壓器負擔上升。監測功率因數可及早發現無功補償裝置失效,這類問題在只看電能讀數時完全不會顯現。

諧波量測在機房與大量電子設備的場所較有價值。開關電源與變頻裝置會產生諧波電流,令中性線電流異常升高、變壓器發熱增加。具備諧波量測功能的電錶可提供總諧波失真數據,作為判斷是否需要加裝濾波裝置的依據。

精度等級決定讀數的可信範圍。用於內部趨勢分析的電錶,精度要求可較寬鬆;用於向租戶收費或用於節能改善成效驗證的電錶,則應選用較高精度等級,並保留出廠校驗文件。需要注意的是,整個量測鏈的誤差包含電錶本身與電流互感器兩部分,選用高精度電錶配低精度互感器,整體精度仍受互感器限制。

取樣與記錄頻率影響資料的用途。以 15 分鐘為間隔記錄可滿足大部分能源管理需要,並與電力公司的需求量計費週期概念相近;若要分析設備啟動衝擊或短時尖峰,則需要秒級取樣,資料量會大幅增加。實務上常見做法是電錶內部高速取樣,但只把分鐘級或 15 分鐘級的匯總值上傳平台,兼顧分析需要與儲存成本。

通訊協定與資料採集架構

電錶取得數據後,需要一條可靠的路徑把數據送到平台。分項計量系統的通訊架構一般分三層:現場總線、資料採集網關、以及平台或能源管理軟件。

現場總線最常見的是 RS-485 上的 Modbus。多台電錶以雙絞線串接成一條總線,網關逐台輪詢讀取寄存器。這種方式成本低、抗干擾能力好,但總線長度、掛載裝置數目與終端阻抗都有限制,一條總線掛載過多電錶會令輪詢週期拉長,資料更新變慢。實務上會按樓層或配電室分段,每段一條總線接一個網關。

樓宇層面的整合則常用 BACnet。若建築已有中央樓宇管理系統管理空調與照明,把電錶數據以 BACnet 對接進同一系統,可令用電數據與設備運作狀態在同一介面對照,例如把某層用電曲線與該層空調機組的啟停記錄並排檢視,判斷用電異常是否由設備時間表引起。

近年新建項目亦有直接採用網絡連接的電錶,經以太網上傳資料,或在物聯網架構中以 MQTT 發佈數據。網絡型電錶部署較靈活,不受總線拓撲限制,但每台電錶都成為網絡上的一個節點,數量多時要處理位址規劃與網絡分隔。這類裝置應置於獨立的營運技術虛擬區域網絡,不應與辦公網絡或公眾網絡共處。

資料完整性是採集架構的關鍵指標。電錶掉線期間的數據若無法補回,長期統計便會出現缺口,年度比較失去意義。較穩健的做法是選用具內部記憶功能的電錶,網關恢復通訊後把期間的記錄補傳;同時在平台設定通訊中斷警報,令掉線問題在數日內被發現,而非在年終報表時才察覺。

分項層級規劃:由總入到末端

分項計量最容易出錯的地方,不是硬件而是層級規劃。量測點太少無法定位問題,太多則造成投資浪費與大量無人查看的數據。合理做法是分階段推進,每一層的量測點都應對應一個明確的管理決策。

  1. 第一層:總入與主要幹線——在總開關與各主要幹線加裝電錶,確認全棟用電的一級分配,並可與電力公司帳單核對,作為整套系統的校驗基準。
  2. 第二層:按系統分項——把空調、照明、動力設備、機房與升降機分開量測。這是最具成本效益的一層,因為改善措施多以系統為單位執行。
  3. 第三層:按樓層或區域分項——同一系統再按樓層拆分,可辨識哪一層的用電模式偏離其他樓層,適用於多租戶或多部門的物業。
  4. 第四層:按租戶或末端分項——租戶配電箱或個別大功率設備獨立量測,用於分攤收費與精細管理,機房則可細至每個機櫃的配電裝置。
  5. 驗證與平衡核對——每完成一層,應核對下層各分項之和與上層讀數的差距。差距過大代表有迴路未被量測,或某處互感器接線有誤。

能源管理體系標準 ISO 50001 的核心思路是「量度、分析、改善」的持續循環,而非一次性的資料收集。這個思路對層級規劃的啟示是:先建立能對照帳單的基準層,再逐步向下細分,每一層都要在使用一段時間、確認數據被實際運用後,才決定是否投資下一層。這比一次過鋪滿數百個量測點更容易見到成效。

機房是分項計量最細緻的應用場景。機櫃層面的配電裝置若具備量測功能,便可得出每個機櫃的實際功耗,用於核對機櫃容量規劃、計算機房整體用電效率,以及支援按實際用電向託管客戶收費。這是機櫃配電裝置選型時「有量測」與「無量測」版本差價的主要價值來源。

香港商業樓宇與機房的實際應用

香港商業樓宇的用電結構,令分項計量的優先次序相當明確。機電工程署《香港能源最終用途數據 2024》顯示,2022 年商業類別總能源使用為 118,435 太焦耳,其中約 89.3%(105,806 太焦耳)由電力提供;按最終用途劃分,「空氣調節」佔商業類別的 24%,是最大的單一用途,其次為照明。按分部劃分,「辦公室」佔商業類別的 14%(16,221 太焦耳),數據中心佔 5%(6,349 太焦耳)。這組數字說明,在香港商廈做分項計量,把空調系統獨立量測幾乎必然是回報最高的第一步。

香港甲級商廈的另一個特點是租約結構複雜:部分租戶自行安裝獨立空調,部分使用中央系統並按面積分攤,同一棟樓內可能同時存在多種收費模式。分項計量的規劃因此不能只按技術邏輯劃分,還要對應租約條款,否則量測得出的數據無法用於實際收費。動工前應先與物業管理及租務部門確認每個量測點對應哪一份合約安排。

改造工程的現實限制在香港特別明顯。舊式商廈的配電房空間狹窄,配電箱內往往沒有預留導軌位置安裝電錶,需要加裝外置箱體;主幹電纜粗大且排列緊密,開口式電流互感器未必有足夠空間夾入。這些問題只能靠現場勘察確認,不能單憑單線圖判斷,因此勘察階段應開箱檢視實際空間與電纜排列。

電力工程的合規要求不可忽略。在現有配電裝置上加裝電錶與電流互感器屬電力工程作業,須由註冊電業承辦商及持相應等級的註冊電業工程人員進行,並按機電工程署《電力(線路)規例工作守則》的要求執行。涉及停電的工序須事先向大廈管理處申請,並安排在非辦公時間進行;不能停電的位置則須採用開口式互感器並評估帶電作業的風險。

數據落地是最後一步亦最容易被忽略。系統投用後若沒有人定期檢視報表,分項計量只會變成一組無人查看的數字。實務上較有效的做法是設定少量明確指標,例如各樓層空調的非辦公時段用電、機房的整體用電效率、租戶用電與去年同期的比較,並指定負責人每月檢視。指標數量少而有人跟進,比報表功能齊全更能帶來實際節省。

常見問題

什麼是分項電力計量監測?
分項計量指在電力公司收費總錶之下,於分支迴路加裝業主自行擁有的電錶,把整棟建築或整個機房的用電拆分至系統、樓層、租戶或機櫃層面。目的是回答「電用在哪裡」,令能源管理由趨勢比較變成可定位的改善。
分項電錶與收費總錶有什麼分別?
收費總錶屬電力公司資產並須符合貿易計量要求,用於計費;分項電錶一般屬業主自行安裝,用於內部管理與分攤。分項電錶讀數的認可程度取決於精度等級與校驗安排,涉及向租戶收費時應在租約中明確約定計量方式。
電流互感器應如何選規格?
以一次側額定電流略高於迴路實際最大負載為準,不應按斷路器容量盲目放大。互感器在低於額定值一成以下的區間精度會明顯下降,若實際只用 30 A 的迴路配 600 A 互感器,輕載讀數幾乎沒有參考價值。
開口式與實心式電流互感器如何選擇?
實心環形互感器須把電纜穿過,只適合新建或停電拆線時安裝;開口式分裂鐵芯互感器可直接夾在現有電纜上,適合不能停電的改造工程,但接合面貼合程度會影響精度。舊式配電房電纜排列緊密時,須現場確認有否空間夾入。
為什麼要監測功率因數與諧波?
功率因數偏低代表同樣有功輸出需要更大電流,令線路損耗與變壓器負擔上升,監測可及早發現無功補償裝置失效。諧波量測在機房與大量電子設備的場所較有價值,可判斷中性線電流異常與變壓器發熱是否由諧波造成。
分項計量用什麼通訊協定?
現場層最常見是 RS-485 上的 Modbus,多台電錶串接成總線由網關輪詢;樓宇層面整合常用 BACnet,可與中央樓宇管理系統的空調與照明數據對照;新建項目亦有網絡型電錶經以太網上傳,或在物聯網架構中以 MQTT 發佈數據。
量測點應該做到多細?
建議分層推進:先做總入與主要幹線建立校驗基準,再按系統(空調、照明、動力、機房、升降機)分項,然後按樓層或區域,最後才到租戶或個別設備。每完成一層應核對下層之和與上層讀數的差距,並確認數據被實際運用後才投資下一層。
香港商廈應優先量測哪個系統?
空調。機電工程署《香港能源最終用途數據 2024》顯示,2022 年商業類別按最終用途劃分,「空氣調節」佔 24%,是最大單一用途,其次為照明;商業類別總能源使用 118,435 太焦耳中約 89.3% 由電力提供。把空調系統獨立量測通常是回報最高的第一步。
加裝分項電錶有什麼合規要求?
在現有配電裝置上加裝電錶與電流互感器屬電力工程作業,須由註冊電業承辦商及持相應等級的註冊電業工程人員進行,並符合機電工程署《電力(線路)規例工作守則》。電流互感器二次側在一次側帶電時絕不可開路,否則會產生危險高壓。

需要規劃分項電力計量系統?

我們可以提供免費上門勘察與報價。

免費報價

權威參考來源

相關技術主題

若閣下正計劃相關工程或需要選購設備,歡迎瀏覽網絡工程服務了解方案詳情,或透過網上快速報價與我們的工程師聯絡。

產品規格以原廠最新文件為準;有需要請聯絡我們工程師。