水力發(fā)電廠(chǎng)測量裝置配置選型及廠(chǎng)用電管理系統-安科瑞 蔣靜

NB/T 10861-2021《水力發(fā)電廠(chǎng)測量裝置配置設計規范》對水電廠(chǎng)的測量裝置配置做了詳細要求和指導。測量裝置是水力發(fā)電廠(chǎng)運行監測的重要環(huán)節，水電廠(chǎng)的測量主要分為電氣量測量和非電量測量。電氣測量指使用電的方式對電氣實(shí)時(shí)參數進(jìn)行測量，包括電流、電壓、頻率、功率因數、有功/無(wú)功功率、有功/無(wú)功電能等；非電量測量是指使用變送器把非電量轉換為4-20mA或者0-5V電信號進(jìn)行測量，包括溫度、轉速、壓力、液位、開(kāi)度等。本文僅根據標準討論水力發(fā)電廠(chǎng)的測量裝置及廠(chǎng)用電管理系統，不涉及水電廠(chǎng)的微機保護配置等。

1. 總則

1.0.1為規范水力發(fā)電廠(chǎng)測量裝置配置設計，保證水力發(fā)電廠(chǎng)長(cháng)期、安全、穩定 運行，提高水力發(fā)電廠(chǎng)整體綜合經(jīng)濟效益，制定本規范。

1.0.2本規范適用于新建、改建和擴建的水力發(fā)電廠(chǎng)測量裝置配置設計。

1.0.3水力發(fā)電廠(chǎng)測量裝置配置設計應積極采用已通過(guò)鑒定的新技術(shù)和新產(chǎn)品。

1.0.4水力發(fā)電廠(chǎng)測量裝置配置設計應符合電力系統對廠(chǎng)站端信息采集量和信息采集方式的要求。

1.0.5水力發(fā)電廠(chǎng)測量裝置配置設計，除應符合本規范外，尚應符合國家現行有關(guān)標準的規定。

2. 術(shù)語(yǔ)

2.0.1 電氣測量 electrical measuring

用電的方式對電氣實(shí)時(shí)參數進(jìn)行測量。

2.0.2 電能計量 energy metering

對電能參數進(jìn)行的計量。

2.0.3 常用測量?jì)x表 general electrical measuring meter

水力發(fā)電廠(chǎng)經(jīng)常使用的指針式儀表、數字式儀表等。

2.0.4 指針式儀表 pointer-type meter

按指針與標度尺之間的關(guān)系指示被測量值的儀表。

2.0.5 數字式儀表 digital-type meter

在顯示器上能用數字直接顯示被測量值的儀表。

2.0.6 電能表 watt-hour meter

計量有功和/或無(wú)功電能數據的儀器。

2.0.7交流采樣電量綜合測量?jì)x表intelligent AC sampling device

對交流工頻電量直接采樣，直接送到數據處理單元進(jìn)行處理后得到電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電能、無(wú)功電能等參數，并能通過(guò)標準通信接口輸出的多功能智能儀表。

2.0.8 變送器 transducer

被測量轉換為直流電流、直流電壓或數字信號的裝置。

2.0.9 儀表準確度等級 measuring instrument accuracy class

滿(mǎn)足旨在保證允許誤差和改變極在規定限值內的一定計量要求的測量?jì)x表和/或附件的級別。

2.0.10 自動(dòng)化元件 automatic control componcius

用于水力發(fā)電廠(chǎng)狀態(tài)數據監測、動(dòng)作執行的元件和/或裝置。

2.0.11 非電量測量 non-electricity measuring

對溫度、壓力、轉速、位移、流量、液位、振動(dòng)、擺度等非電氣量的實(shí)時(shí)參數進(jìn)行的測量。

3. 電氣測量及電能計量

電氣量測量對象包括水輪發(fā)電機/發(fā)電電動(dòng)機、主變壓器、線(xiàn)路、母線(xiàn)、廠(chǎng)用電變壓器、直流系統等。圖1為水力發(fā)電站電氣接線(xiàn)示意圖，顯示水力發(fā)電機組、主變壓器、線(xiàn)路、廠(chǎng)用電變壓器的電氣接線(xiàn)。

圖1 水力發(fā)電廠(chǎng)電氣接線(xiàn)示意圖

3. 1水輪發(fā)電機/發(fā)電電動(dòng)機的電氣測量及電能計量

3.1.1水輪發(fā)電機/發(fā)電電動(dòng)機應測量下列項目：

1定子回路三相電流。

2定子回路線(xiàn)電壓/三相相電壓。

3發(fā)電機有功功率、無(wú)功功率。

4功率因數。

5發(fā)電機頻率。

6勵磁電流、勵磁電壓。

3.1.2發(fā)電電動(dòng)機靜止變頻啟動(dòng)裝置應測量下列項目:

1輸入、輸岀回路三相電流。

2輸入回路線(xiàn)電壓/三相相電壓。

3輸入回路有功功率、無(wú)功功率。

3.1.3水輪發(fā)電機/發(fā)電電動(dòng)機應計量有功電能和無(wú)功電能。有可能調相運行的水輪發(fā)電機應計量雙方向有功電能：有可能進(jìn)相運行的水輪發(fā)電機應計量雙方向無(wú)功電能；發(fā)電電動(dòng)機應計量雙方向有功電能和雙方向無(wú)功電能。

3.1.4有可能調相運行的水輪發(fā)電機應測量雙方向有功功率；有可能進(jìn)相運行的水輪發(fā)電機應測量雙萬(wàn)向天功功率。發(fā)電電動(dòng)機應測量雙方向有功功率和無(wú)功功率。

3.1.5電力系統有功角測量耍求時(shí)，應測量發(fā)電機功角。

3.1.6勵磁變壓器高壓側應測量三相電流、有功功率及無(wú)功功率。

水輪發(fā)電機和勵磁變壓器的監測配置如圖2所示，設備選型如表1所示。

圖2 水輪發(fā)電機電氣測量配置

表1 水輪發(fā)電機和勵磁變壓器監測選型

3.2升壓及送出系統的電氣測量及電能計量

3.2.1主變壓器測量和電能計量項目應滿(mǎn)足下列要求:

1雙繞組變壓器應測量高壓側三相電流、有功功率、無(wú)功功率，變壓器的一側應計量有功電能、無(wú)功電能。

2三繞組變壓器或自耦變壓器應測量三側三相電流、有功功率、無(wú)功功率,應計量三側有功屯能、無(wú)功電能。自耦變壓器公共繞組應測量三相電流。

3當發(fā)變組為單元接線(xiàn)旦發(fā)電機有斷路器時(shí)應測量低壓側線(xiàn)電壓和三相電壓。

4聯(lián)絡(luò )變壓器兩側應測量有功功率、無(wú)功功率，應計量有功電能、無(wú)功電能。

5有可能送電、受電運行時(shí)，應測量雙方向有功功率、計量雙方向有功電 能；當有可能滯相、進(jìn)相運行時(shí)，應測量雙方向無(wú)功功率、計量雙方向無(wú)功電能。

圖3 水力發(fā)電廠(chǎng)主變壓器電氣測量配置

表2 主變壓器監測選型

3.2.2線(xiàn)路測量項目應符合下列規定：

1 6.3kV~66kV線(xiàn)路應測量單相電流，條件許可時(shí)可測量?jì)上嚯娏骰蛉嚯娏鳌?/span>

2 35kV、66kV線(xiàn)路應測量有功功率，條件許可時(shí)6.3kV~66kV線(xiàn)路也可測量有功功率、無(wú)功功率。

3 110kV及以上線(xiàn)路應測量三相電流、有功功率、無(wú)功功率。

4 6.3kV及以上線(xiàn)路應計量有功電能、無(wú)功電能。

5 當線(xiàn)路有可能送電、受電運行時(shí)應測量雙方向有功功率、計量雙方向有功電能。

6當線(xiàn)路有可能滯相、進(jìn)相運行時(shí)，應測量雙方向無(wú)功功率、計量雙方向無(wú)功電能。

7電力系統有要求時(shí)，升壓站線(xiàn)路應測量線(xiàn)路功角。

圖4 水力發(fā)電廠(chǎng)線(xiàn)路電氣測量配置

表3 線(xiàn)路測量選型

3.2.3母線(xiàn)測量項目應符合下列規定：

1  6.3kV及以上發(fā)電機電壓母線(xiàn)以及35kV、66kV母線(xiàn)應測量母線(xiàn)線(xiàn)電壓及頻率，同時(shí)應測量三相電壓。

2  110kV及以上母線(xiàn)應測量三個(gè)線(xiàn)電壓和頻率。

3  6.3kV及以上母聯(lián)斷路器、母線(xiàn)分段斷路器以及內橋斷路器、外橋斷路器應測量交流電流，110kV及以上應測量三相電流。

4 3/2接線(xiàn)、4/3接線(xiàn)和角型接線(xiàn)的各斷路器回路應測量三相電流。

5旁路斷路器、母聯(lián)或分段兼旁路斷路器和35 kV及以上外橋斷路器，應測量有功功率及無(wú)功功率、計量有功電能及無(wú)功電能。對有可能送電和受電運行 時(shí)，應測量雙方向有功功率、計量雙方向有功電能；對有可能滯相和進(jìn)相運行時(shí), 應測量雙方向無(wú)功功率、計量雙方向無(wú)功電能。

圖5 水力發(fā)電廠(chǎng)母線(xiàn)電氣測量配置

表4 母線(xiàn)測量選型

3.2.4 110 kV及以上并聯(lián)電抗器組應測量三相電流及無(wú)功功率，并計量無(wú)功電能。6.3kV~66 kV并聯(lián)電抗器回路應測量交流電流。

表5 電抗器測量選型

3.3廠(chǎng)用電系統的電氣測量及電能計量

3.3.1廠(chǎng)用電變壓器高壓側應測量交流電流、有功功率及有功電能。當高壓側不具備測量條件時(shí)，可在低壓側測量。

3.3.2廠(chǎng)用電工作母線(xiàn)應測量交流電壓。當為中性點(diǎn)非有效接地時(shí)，應測量一個(gè)

線(xiàn)電壓和三相電壓；當為中性點(diǎn)有效接地時(shí)，應測量三個(gè)線(xiàn)電壓。

3.3.3廠(chǎng)區供電線(xiàn)路應測量三相電流，根據電能計量需要可計量有功電能。

3.3.4 50kVA及以上帶照明負荷的廠(chǎng)用電變壓器應測量三相電流。

3.3.5 55kW及以上的電動(dòng)機冋路應至少測量單相電流。

3.3.6當廠(chǎng)用電變壓器低壓側為0.4kV三相四線(xiàn)系統時(shí)，應測量三相電流。

3.3.7廠(chǎng)用電分段斷路器應測量單相電流。

3.3.8柴油發(fā)電機應側量三相電流、三相電壓、有功功率及計量有功電能。

圖6 水力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電系統電氣測量配置

表6 廠(chǎng)用電系統電氣測量配置選型

3.4直流電源系統電氣測量

3.4.1直流電源系統應測量下列項目：

1無(wú)降壓裝置的直流系統母線(xiàn)電壓。

2有降壓裝置的直流系統合閘母線(xiàn)電壓和控制母線(xiàn)電壓。

3充電裝置輸出電壓和電流。

4蓄電池組電壓和電流。

3.4.2蓄電池回路宜測量浮充電電流。

3.4.3當采用固定型閥控式鉛酸蓄電池時(shí)，宜以巡檢方式測量單體電池或組合電 池的電壓。

3.4.4直流分配電柜應測量母線(xiàn)電壓。

3.4.5直流母線(xiàn)絕緣檢測應符合現行行業(yè)標準《水力發(fā)電廠(chǎng)直流電源系統設計規 范》NB/T 10606的有關(guān)規定。

3.4.6直流電源系統設有微機監控裝置時(shí)，常規儀表的測量可僅測直流母線(xiàn)電壓 和蓄電池電壓。

3.5不間斷電源系統（UPS）電氣測量

3.5.1 UPS宜測量下列項目：

1輸出電壓。

2輸出頻率。

3輸出功率或電流。

3.5.2 UPS主配電柜宜測量進(jìn)線(xiàn)電流、母線(xiàn)電壓和頻率。

3.5.3 UPS分配電柜可測量母線(xiàn)電壓。

圖7 直流系統及蓄電池電氣測量

表7 直流系統測量選型

3.6常測電氣測量?jì)x表和電能計量?jì)x表

3.6.1電氣測量?jì)x表設置應滿(mǎn)足下列要求：

1 常測電氣測量?jì)x表設置應能正確反映電力裝置的運行參數。

2 有遠傳功能要求時(shí)，應配置以數據通信方式或模擬量輸出方式傳送電氣參數的電氣測量?jì)x表。

3水輪發(fā)電機，發(fā)電電動(dòng)機，雙繞組主變圧器高壓側，三繞組主變壓器高 壓側、中壓側及低壓側，能替代線(xiàn)路斷路器的分段及母聯(lián)斷路器、外橋斷路器、 角形接線(xiàn)斷路器以及線(xiàn)路宜配置交流釆樣電量綜合測量?jì)x表；廠(chǎng)用電變壓器及廠(chǎng)用電系統配電回路可配置交流采樣綜合測量?jì)x表。

3.6.2模擬屏常測儀表設置應滿(mǎn)足下列要求：

1計算機監控系統不設模擬屏時(shí)，控制室宜取消常測儀表。計算機監控系統設模擬屏時(shí)，模擬屏上常測儀表應精簡(jiǎn)，并可采用計算機驅動(dòng)的數字式儀表。

2模擬屏上宜裝設下列電氣測量?jì)x表：

1） 水輪發(fā)電機和發(fā)電電動(dòng)機的有功功率表、無(wú)功功率表。

2） 110kV及以上電壓線(xiàn)路的有功功率表和無(wú)功功率表；35kV及以上、110kV以下電壓線(xiàn)路的有功功率表。

3） 35kV及以上母線(xiàn)的線(xiàn)電壓表和頻率表。

4） 全廠(chǎng)總有功功率表、總無(wú)功功率表。

5） 有可能進(jìn)相或調相運行的水輪發(fā)電機裝設的雙方向無(wú)功功率表或有功功率表；發(fā)電電動(dòng)機、有可能送受電運行的線(xiàn)路裝設雙方向的有功功率表及無(wú)功功率表。

6） 其他測量?jì)x表。

3.6.3機組現地控制單元宜配置交流采樣電量綜合測量?jì)x表、有功功率變送器，根據需要可配置無(wú)功功率變送器和定子交流電壓變送器。

3.6.4勵磁屏應配置測量勵磁電流、勵磁電壓的直流變送器。

3.6.5開(kāi)關(guān)站、公用設備等現地控制單元宜配置交流采樣電量綜合測量?jì)x表和/或電量變送器，可不配置其他常規電氣測量?jì)x表。

3.6.6廠(chǎng)用電系統開(kāi)關(guān)柜電氣測量?jì)x表配置應符合下列規定:

1廠(chǎng)用電變壓器高壓側開(kāi)關(guān)柜應配置常規單相電流表及單相交流電流變送器，或交流釆樣電量綜合測星儀表。當廠(chǎng)用電變壓器高壓側開(kāi)關(guān)柜實(shí)際負荷電流 小于電流互感器額定一次電流的30%時(shí)，常規電流表、交流采樣電量綜合測量 儀表或交流電流變送器可在廠(chǎng)用電變壓器低壓側開(kāi)關(guān)柜內設置。

2廠(chǎng)用電變壓器低壓側為0.4kV三相四線(xiàn)系統町，廠(chǎng)用電變壓器低壓側開(kāi)關(guān)柜應配置常規三相電流表及單相交流電流變送器，或交流釆樣電量綜合測量?jì)x表。

3母線(xiàn)電壓互感器柜宜設置測量母線(xiàn)電壓的交流電壓變送器或交流采樣電量綜合測量?jì)x表。中性點(diǎn)非有效接地系統，母線(xiàn)電壓互感器柜宜設置一只切換開(kāi)關(guān)和一只電壓表，測量一個(gè)線(xiàn)電壓和三相電壓。中性點(diǎn)有效接地系統，母線(xiàn)電壓互感器柜可設置一只切換開(kāi)關(guān)和一只電壓表，測量三個(gè)線(xiàn)電壓。

4廠(chǎng)用電系統母線(xiàn)分段斷路器柜及饋線(xiàn)柜各饋線(xiàn)回路均應設置電流表，其中母線(xiàn)分段斷路器柜應設置交流電流變送器。

3.6.7柴油發(fā)電機控制柜宜設置交流采樣電量綜合測量?jì)x表。

3.6.8 下列回路應配置多功能電能表：

1水輪發(fā)電機和發(fā)電電動(dòng)機的定子回路。

2雙繞組主變壓器的一側及三繞組主變壓器的三側。

3 6.3kV及以上線(xiàn)路。

4旁路斷路器、母聯(lián)兼旁路斷路器回路。

5廠(chǎng)用電變壓器的一側。

6外接保安電源的進(jìn)線(xiàn)回路。

7其他需要進(jìn)行電能計量的回路。

3.6.9常測電氣測量?jì)x表和電能計量?jì)x表的選型及性能應符合下列規定：

1中性點(diǎn)非有效接地的電量測量應采用三相四線(xiàn)接線(xiàn)的交流采樣電量綜合測量?jì)x表，其中功率測量宜為三相三線(xiàn)的計算方式。有功及無(wú)功功率變送器宜為三相三線(xiàn)，電能計量可采用三相三線(xiàn)的多功能電能表。

2中性點(diǎn)有效接地的電量測量應采用三相四線(xiàn)的交流采樣電量綜合測量?jì)x表和有功、無(wú)功功率變送器，電能計量應釆用三相四線(xiàn)的多功能電能表。

3常測電氣測量?jì)x表準確度至低要求應符合表3.6.9-1的規定。

注：★當交流釆樣電量綜合測量?jì)x表用于除電能計量外的其他用電系統交流電流、電壓測量時(shí)，其準確度至低要求為0.5級。

4變送器和測量用互感器、測量用分流器準確度至低要求應符合表3.6.9-2的規定。

5指針式測量?jì)x去的測量范圍，宜使電力設備額定值指示在儀表標度尺的2/3左右。對功率值有可能雙方冋此，應選用零刻度在標度尺中間位置的指針式儀表。

6 變送器輸出標稱(chēng)值宜選用4 mA~20 mA DC或4 mA~12 mA~20 mA DC,標稱(chēng)值的上限宜代表被測量額定值的1.2倍~1.3倍，并取合適的整數進(jìn)行校準，經(jīng)變送器接入的指針式儀表的滿(mǎn)刻度值與校準的被測量值應一致，接入的 數字式儀表以及計算機監控系統模入應按此校準的被測量值進(jìn)行率定。

7多功能電能表準確度至低要求應符合表3.6.9-3的規定。

8多功能電能表應有失壓記錄和失壓計時(shí)功能。當多功能電能表釆用輔助電源，輔助電源失電后，應有失電次數及其日期記錄。

9輸出及通信接口應滿(mǎn)足下列要求：

1） 電量變送器除應具有模擬量輸出外，也可同時(shí)具有數據通信接口的輸出方式，通信的物理連接及世信規約應滿(mǎn)足計算機監控系統的要求。

2） 交流采樣電量綜合測量?jì)x表宜具有數據通信接口的輸出方式，通信的物理連接及通信規約應滿(mǎn)足計算機監控系統要求。當調度自動(dòng)化系統要求遠動(dòng)工作站的信息直釆直送時(shí)，交流釆樣電量綜合測量?jì)x表應另外增加一個(gè)通信接口，通信的物理連接和通信規約應滿(mǎn)足遠動(dòng)工作站的要求。

3） 多功能電能表應具有數據通信接口輸出方式。當調度自動(dòng)化系統要求 數據釆集直采直送時(shí)，數據通信接口應設置兩個(gè)，并均應各自滿(mǎn)足計算機 監控系統和調度數據網(wǎng)的通信物理連接和通信規約的要求。

10變送器、交流釆樣電量綜合測量?jì)x、多功能電能表以及數字顯示儀表的輔助電源宜采用直流電源或UPS電源。

11系統關(guān)口電能表的配置應符合現行行業(yè)標準《電能計量裝置技術(shù)管理規程》DUT448和《電能量計量系統設計技術(shù)規程》DL/T5202及接入系統設計中 的屯網(wǎng)屯能計費系統終端的相關(guān)規定。

表8 變送器、數字式儀表、多功能電能表等設備選型參數

3.7電氣測量及電能計量二次接線(xiàn)

3.7.1系統關(guān)口電能表應配置專(zhuān)用的電流、電壓互感器或互感器專(zhuān)用二次繞組， 并不得接入與電能計量無(wú)關(guān)的設備。

3.7.2系統關(guān)口電能表用電流互感器準確度等級選擇應按照本規范第3.6.9條第 7款執行。

3.7.3 110 kV及以上的配電裝置，100 MW及以上的水輪發(fā)電機和發(fā)電電動(dòng)機宜選用額定二次電流為：1A的電流互感器。

3.7.4電流互感器二次繞組中所接入的實(shí)際負荷應保證在25 %~100 %額定二次負荷范圍內。

3.7.5電壓互感器的主二次繞組額定二次線(xiàn)電壓宜為100V。

3.7.6電壓互感器二次繞組中所接入的實(shí)際負荷應保證在25 %~100 %額定二次負荷范圍內。

3.7.7系統關(guān)口電能表用電流互感器的二次接線(xiàn)應采用分相接線(xiàn)方式。發(fā)電機出口電能表及其他電能表采用三相四絞電能表時(shí)，電流互感器可采用星形接線(xiàn)方式；釆用三相三線(xiàn)電能表時(shí)，電流互感器可釆用不星形接線(xiàn)方式。

3.7.8當幾種測量?jì)x表接在電流互感器的同一個(gè)二次繞組時(shí)，儀表接線(xiàn)的先后順序宜為電能計量?jì)x表、指示或顯示儀表、交流采樣電量綜合測量?jì)x、電量變送器。當電流互感器二次接線(xiàn)釆用星形或不星形接線(xiàn)方式時(shí)，星形的連接點(diǎn)不應在儀表的接線(xiàn)端子形成后引岀至端子排，應將各相電流引出至端子排，在端子排上組成星形。

3.7.9對于電能表專(zhuān)用的電流互感器二次繞組以及專(zhuān)用的電壓互感器二次回路，在接入電能表接線(xiàn)端子前應經(jīng)試驗接線(xiàn)盒，方便現場(chǎng)帶負荷校表和帶負荷換表。

3.7.10屯壓互感器二次側宜安裝低壓斷路器，當二次側以分支路引出時(shí)，各支路應獨立安裝。

3.7.11電流互感器的二次回路應有且只能有一個(gè)接地點(diǎn)；當電流互感器為電氣測量或電能計量專(zhuān)用時(shí)，應在配電裝置處經(jīng)過(guò)端子排一點(diǎn)接地；如與其他設備共 用電流互感器時(shí)，互感器接地方式應符合現行行業(yè)標準《水力發(fā)電廠(chǎng)二次接線(xiàn)設計規范》NB/T 35076的有關(guān)規定。

3.7.12電壓互感器星形接線(xiàn)的二次繞組應采用中性點(diǎn)一點(diǎn)接地方式，中性點(diǎn)接地線(xiàn)中不應串接有可能斷開(kāi)的設備；當電壓互感器為電氣測量或電能計量專(zhuān)用時(shí)，宜在配電裝置處經(jīng)端子排一點(diǎn)接地；如與其他設備共用電壓互感器時(shí)，互感器接地方式應符合現行行業(yè)標準《水力發(fā)電廠(chǎng)二次接線(xiàn)設計規范》NB/T 35076 的有關(guān)規定。

3.7.13電流互感器二次電流回路的電纜芯線(xiàn)截面，應按電流互感器的額定二次 負荷計算。當二次電流為5A時(shí)，電纜芯線(xiàn)截面不應小于4 mm2；二次電流為1A 時(shí)，電纜芯線(xiàn)截面不應小于2.5 mm2。

3.7.14電壓互感器二次回路的電纜芯線(xiàn)截面允許電斥降選擇應符合下列規定：

1僅接入指針式儀表的電壓降不應大于額定二次電壓的1.5%。

2接入有交流采樣電量綜合測量?jì)x、數顯儀表及電量變送器的電壓降不應大于額定二次電壓的0.5%。

3接入0.5級及以上準確度等級電能汁量?jì)x表的電壓降不應大于額定二次電壓的0.2%。

4允許電壓降所反映的誤差，應包含電壓互感泰二次村路導線(xiàn)引起的比差和角差的合成誤差，不應僅是單一的比差。

5電纜芯線(xiàn)的至小截面不應小于2.5mm2。

4. 非電量測量

4.1水輪發(fā)電機組及水泵水輪機/發(fā)電電動(dòng)機組的非電量測量。

4.1.1水輪發(fā)電機組及水泵水輪機/發(fā)電電動(dòng)機組自動(dòng)化元件及其系統的設計應符合現行國家標準《水輪發(fā)電機組自動(dòng)化元件（裝置）及其系統基本技術(shù)條件》GB/T 11805的有關(guān)規定。

4.1.2水輪發(fā)電機組及水泵水輪機/發(fā)電電動(dòng)機組非電量測量項目應符合本規范附錄A的規定。

4.1.3測量?jì)x表選型、配置及性能應符合下列規定：

1溫度檢測元件宜選用分度號為PtlOO鉑電阻，測溫電阻宜三線(xiàn)引岀。用于一般部位的測溫電阻宜采用B級及以上產(chǎn)品；

2溫度檢測元件的選用應符合現行國家標準《工業(yè)鉑熱電阻及鉑感溫元件》GB/T 30121的有關(guān)規定。溫度檢測元件的配置數量應符合現行國家標準《水輪發(fā)電機基本技術(shù)條件》GB/T 7894的有關(guān)規定。

3大中型水力發(fā)電廠(chǎng)機組各軸承軸瓦應配置雙檢測元件，定子鐵芯和繞組宜配置雙檢測元件。

4溫度測量和溫反保護檢測的系統允許誤差應為且±1％。當要求有更小的測量系統誤差時(shí)，各種測量?jì)x表或裝置應有對溫度檢測元件非線(xiàn)性特性的補償算法 功能。各種測量?jì)x表或裝置還應有對溫度檢測元件連線(xiàn)電阻自動(dòng)校正功能、溫度 檢測元件接線(xiàn)斷線(xiàn)和短路的報警功能。

5具有獨立水力機械保護回路的機組，溫度測塁儀表或裝置宜具備3對溫度報警開(kāi)關(guān)量接點(diǎn)。

6大中型水力發(fā)電廠(chǎng)機組轉速測量信號源應釆自機端電壓互感器和齒盤(pán)測速傳感器，或者由相互獨立的齒盤(pán)測速傳感器提供脈沖信號，信號源不應少于2 個(gè)，轉速信號裝置應能實(shí)現兩路信號源的自動(dòng)切換。

7轉速測量宜由專(zhuān)用的轉速信號裝置完成。轉速信號應包括零轉速信號、機組順序控制所需要的各種轉速信號以及機組過(guò)速保護轉速信號等。

8轉速測量的測量精度不宜低于0.5級，測速響應時(shí)間不應大于0.5S。轉速信號裝置宜有4 mA~20 mA DC模擬量輸出。

9轉速信號開(kāi)關(guān)量的動(dòng)作誤差不應大于額定轉速的l%。

10機組宜配置壓差流量測量裝置。

11大中型水力發(fā)電廠(chǎng)機組應配置冗余的導葉位移變送器。

12機組應配置導葉位置開(kāi)關(guān)，其開(kāi)關(guān)量輸出接點(diǎn)不應少于6對。對于沖擊式機組,噴嘴和折向器位置宜分別具有2路輸出信號。

13制動(dòng)器制動(dòng)與復歸位置開(kāi)關(guān)、導葉接力器鎖定位置開(kāi)美可采用二常開(kāi)二常閉接點(diǎn)輸出的元件。

4.2機組附屬設備和全廠(chǎng)公用設備非電量測量

4.2.1油壓系統測量應滿(mǎn)足下列要求：

1油壓系統測量應設置下列開(kāi)關(guān)量：

1） 壓力油罐事故低油壓。

2） 壓力油罐事故低油位。

2油壓系統測量宜設置下列開(kāi)關(guān)量：

1） 壓力油罐油壓低、油壓高、啟動(dòng)工作泵油壓、啟動(dòng)備用泵油壓、停泵 油壓。

2） 壓力油罐油位低、油位高、油位正常范圍上限、油位正常范圍下限油位。

3） 回油箱油位低及油混水。

4） 漏油箱油位高、啟動(dòng)漏油泵油位、停漏油泵油位及油混水。

3油壓系統測量應測量下列模擬量：

1） 壓力油罐油壓。

2） 壓力油罐油位。

4油壓系統測量宜測量下列模擬量：

1）回油箱油位。

2）回油箱油溫。

3）漏油箱油位。

4.2.2事故低油壓停機信號宜雙重化設置，事故低油位停機信號宜雙更化設置。

4.2.3技術(shù)供水系統測量應滿(mǎn)足下列要求:

1）技術(shù)供水系統設置中間水池或消防水池時(shí)，水池應設置水位偏高和偏低報警。當水池由水泵供水時(shí)，對水池應設置啟工作泵水位、啟備用泵水位、停泵水位；當中間水池或消防水池釆取自流供水方式時(shí)，應設置打開(kāi)/關(guān)閉取水電動(dòng)閥門(mén)的水位。

2）機組或其他單元各冷卻器分支管路應設置水流通、斷。

3）各供水管路上的濾水器應設置其前后差壓報警。

2技術(shù)供水系統測量應測量下列模擬量:

1）采用集中供水方式時(shí)，集中供水總管或備用供水總管水壓：采用單元供水總管分段方式時(shí)，每段管路水壓。

2）中間水池或消防水池水位。中間水池或消防水池采取自流供水方式時(shí),其取水口或減壓閥進(jìn)門(mén)側水壓。

3）釆取單元自流減壓供水方式時(shí)其減壓閥進(jìn)水口、出水口側水壓。

4）機組或其他單元的主供水管水壓。

5）機組或其他單元的主供水管水溫。

3技術(shù)供水系統模擬量測量宜滿(mǎn)足下列要求:

1）機組或其他單元的冷卻水總管宜設置冷卻水流量的測量。

2）集中供水冷卻水總管宜設置水溫的測量。

3）各冷卻器分支管路宜設置水壓的測量。

4）各冷卻器分支管路宜設置水溫的測量。

4.2.4 排水系統測量應滿(mǎn)足下列要求:

1排水系統測量應設置下列開(kāi)關(guān)量:

1）排水系統采取集水井方式時(shí)的集水井水位，包括啟動(dòng)工作泵水位、啟動(dòng)備用泵水位、停泵水位、高水位。

2）排水系統采取直接排水方式時(shí)的排水總管水壓，包括啟動(dòng)工作泵水壓、啟動(dòng)備用泵水壓、停泵水壓、高水壓。

3）泵的潤滑水管路及泵出口管路水流通斷。

2排水系統測量應測量下列模擬量：

1） 釆用集水井方式時(shí)的集水井水位。

2） 采用直接排水方式時(shí)的排水總管水壓。

3應測量其他需測量的量。

4.2.5空氣壓縮系統測量應滿(mǎn)足下列要求：

1空氣壓縮系統測量應測量供氣總管氣壓，可測量?jì)夤逇鈮骸?/span>

2應測量其他需測量的量。

4.2.6進(jìn)水閥系統測量應滿(mǎn)足下列要求：

1進(jìn)水閥系統測量應設置下列開(kāi)關(guān)量：

1） 進(jìn)水閥全開(kāi)、全關(guān)。

2） 進(jìn)水閥鎖錠投入、退出。

3） 旁通閥全開(kāi)、全關(guān)。

4） 檢修密封投入、退出。

5） 工作密封投入、退出。

6） 平壓信號

2進(jìn)水閥系統測量應測量下列模擬量：

1） 進(jìn)水閥前水壓。

2） 進(jìn)水閥后水壓。

3）應測量其他需測量的量。

4.2.7 生態(tài)放水系統測量應滿(mǎn)足下列要求:

1生態(tài)放水系統模擬量測量應滿(mǎn)足下列要求:

1）釆用帶閘門(mén)的流道進(jìn)行生態(tài)放水時(shí)，宜測量閘門(mén)開(kāi)度和閘前水位。

2）采用引水管進(jìn)行生態(tài)放水時(shí)，宜測量引水管壓力和引水管流量。若引水管上裝有閥門(mén)，還應測量閥門(mén)的開(kāi)度。

2應測量其他需測量的量。

4.2.8水淹廠(chǎng)房保護系統測量應符合下列規定：

1廠(chǎng)房底層應設置不少于3套水位信號器。

2 水位信號器宜釆用開(kāi)關(guān)量信號輸出，當同一位置設置多套水位信號器時(shí), 可采用開(kāi)關(guān)量型水位信號器與模擬量型水位信號器組合的方式。

4.2.9勵磁系統應設置晶閘管整流橋停風(fēng)開(kāi)關(guān)量，測量勵磁變壓器繞組溫度。

4.2.10直流電源系統宜測量蓄電池組溫度。

4.2.11柴油發(fā)電機測量應滿(mǎn)足下列要求：

1柴油發(fā)電機測量應設置以下開(kāi)關(guān)量：

1） 發(fā)動(dòng)機過(guò)速。

2） 繞組溫度過(guò)高。

3） 冷卻液溫度過(guò)高。

2柴油發(fā)電機測量應測量下列模擬量：

1） 潤滑油壓力。

2） 冷卻液溫度。

4.2.12 靜止變頻器（SFC）測量應符合下列規定:

1風(fēng)冷卻型SFC設備，功率柜與電抗器柜等配有風(fēng)機的機柜內應設置風(fēng)壓繼電器，電抗器柜內應設置溫度檢測元件，溫度檢測元件宜釆用PtlOO鉑電阻。

2水冷卻型SFC設備，功率柜內應設置溫濕度傳感器，水循環(huán)管路上應設置壓力、流量、溫度及電導率傳感器，宜配置循環(huán)水泄露檢測元件。

3應測量其他需測量的量。

4.2.13金屬封閉母線(xiàn)測量應滿(mǎn)足下列要求:

1強迫冷卻離相封閉母線(xiàn)和冷卻系統上應裝設有監測導體、外殼溫度，冷卻器進(jìn)、出口空氣溫度、濕度，空氣流量、壓力，冷卻器進(jìn)出口水溫及流量等參數的裝置。

2自然冷卻離相封閉母線(xiàn)的接頭處或其他容易過(guò)熱的部位宜設置監測導體、接頭和外殼溫度的測量裝置。

3共箱封閉母線(xiàn)的接頭處或其他容易過(guò)熱的部位可設置監測導體、接頭和外殼溫度的測量裝置。

4應測量測量其他需測量的量。

4.2.14機組附屬設備和全廠(chǎng)公用設備非中量測量?jì)x表配置原則和選型要求應符

合下列規定:

1配置原則應滿(mǎn)足下列要求:

1）對于為控制提供反饋量的同一非電量項目，開(kāi)關(guān)量和模擬量測量宜分別配置測量元件。

2）用于越限報警的項目，可選用開(kāi)關(guān)量型儀表或開(kāi)關(guān)量加顯示型儀表直接測量，也可通過(guò)模擬量實(shí)現。

3）模擬量測量應選用相應的壓力、液位、溫度、流量等變送器直接測量。

2選型要求應符合下列規定：

1）非電量變送器輸出信號宜選擇4 mA~20 mA DC型式，在輸出4 mA~20 mA DC信號時(shí)，其負載電阻不應小于500Ω,測量精度不宜小于0.2 級。

2）開(kāi)關(guān)量測量?jì)x表輸出宜選擇繼電器接點(diǎn)輸出型。

4.3高壓電氣設備非電量測量

4.3.1干式變壓器低壓線(xiàn)圏端部每相引出線(xiàn)附近應設置溫度測量裝置，測溫電阻宜采用PtlOO鉑電阻，測溫裝置應具有現地顯示功能以及對外的報警輸岀接點(diǎn)。

4.3.2油浸式變壓器應設置變壓器油溫和繞組溫度的測量裝置，測溫電阻宜采用PtlOO鉑電阻，測溫裝置應具有現地顯示功能以及對外的報警輸岀接點(diǎn)。

4.3.3 8MVA及以上的油浸式變壓器應設置油箱壓力和油位測量裝置。

4.4閘門(mén)及啟閉機非電量測量

4.4.1固定式卷?yè)P啟閉機測量項目應符合下列規定：

1閘門(mén)開(kāi)度測量應配置閘門(mén)開(kāi)度傳感器，傳感器宜選擇值型旋轉編碼器；配置相應的開(kāi)度顯示儀，在現地顯示閘門(mén)開(kāi)度，能輸出4 mA~20 mA DC閘門(mén)開(kāi)度模擬量信號及閘門(mén)位置升關(guān)量接點(diǎn)，對于有任意升度要求的閘門(mén)，開(kāi)度顯示儀還應具有閘門(mén)開(kāi)度預置的功能；對于閘門(mén)現地控制系統由自動(dòng)控制器完成，且設有人機界面時(shí)，也可不設開(kāi)度顯示儀，開(kāi)度傳感器的輸出信號可直接送入現地控制系統的自動(dòng)控制器，閘門(mén)開(kāi)度預置的功能可通過(guò)人機界面完成；另外應配置閘門(mén)開(kāi)度機械限位裝置，該機械限位裝置應送出2個(gè)獨立無(wú)源接點(diǎn)信號分別代 表閘門(mén)上、下開(kāi)度限位值。

2啟閉機荷重測量應配置荷重傳感器，荷重傳感器的數量可根據閘門(mén)的吊點(diǎn)數量確定，荷重傳感器的輸出信號可送入荷重儀也可直接送入現地控制系統的自動(dòng)控制器。

4.4.2液壓?jiǎn)㈤]機測量項目應符合下列規定：

1閘門(mén)開(kāi)度測量應按照本規范第4.4.1條中第1款的規定執行。

2對于有平壓提門(mén)耍求的閘門(mén)應進(jìn)行閘門(mén)前后平壓測量，并輸岀平壓接點(diǎn)。

3對液壓?jiǎn)㈤]機液壓系統的泵站及其液壓管路應進(jìn)行壓力、溫度、液位等非電量信號的檢測，應満足液壓?jiǎn)㈤]機自動(dòng)控制和實(shí)時(shí)監測的要求，液壓?jiǎn)㈤]機泵站及其液壓管路系統的非電量檢測應根據各自的具體情況和廠(chǎng)家資料進(jìn)行設計。

4.5全廠(chǎng)水力監測

4.5.1全廠(chǎng)水力監測應測量下列項目：

1上游水位/上庫水位。

2下游水位/下庫水位。

3毛水頭。

4攔污柵前后壓差。

5上游調壓室水位。

6 下游調壓室水位。

4.5.2 全廠(chǎng)水力監測系統設備配置及選型應符合下列規定:

1 上庫、下庫的每個(gè)水位測點(diǎn)宜釆用雙重檢測方式，上游、下游的每個(gè)水位測點(diǎn)可采用雙重檢測方式。

2當實(shí)際水位變幅不大于10m時(shí)，碼盤(pán)傳感器和壓力變送器的測量方式可任選一種；當實(shí)際水位變幅大于10m時(shí)，宜選擇碼盤(pán)傳感器的測量方式。

3調壓室水位測點(diǎn)的測量檢測元件不宜選用浮子傳動(dòng)式碼盤(pán)傳感器，宜選用非接觸式傳感器或其他型式的變送器。

4單獨設置的集中監測裝置應選用工控機或可編程邏輯控制器(PLC)作為系統主機，并配置觸摸屏等人機聯(lián)系終端設備。集中監測裝置輸出的水位、水頭模擬量信號的數量和型式應滿(mǎn)足電站計算監控系統、電站其他自動(dòng)化設備以及水情調度遠動(dòng)設備的要求。

5現地檢測元件與監測裝置之間的數據傳輸通道應根據距離遠近、通道實(shí)施的難易程度等具體條件進(jìn)行選擇，可選擇的通道主要包括電纜通道、光纖通道和無(wú)線(xiàn)通道。當壩區與廠(chǎng)房區之間距離超過(guò)3km且無(wú)法敷設專(zhuān)用光纜時(shí)，可選擇電站通信用光纜的獨立光芯作為傳輸通道，此時(shí)全廠(chǎng)水力監測系統在壩區需配制相應的光傳輸設備。若電站調壓室與電站廠(chǎng)房之間難以實(shí)現有線(xiàn)傳輸，可采用無(wú)線(xiàn)數據傳輸通道。

4.5.3全廠(chǎng)水力監測系統的主要性能應符合下列規定:

1水位測量分辨率不應低于1cm。

2上游水位/上庫水位、下游水位/下庫水位測量誤差不應大于0.2%；其他水位測量誤差不應大于0.5%。

3調壓室水位測量頻率影響范圍應滿(mǎn)足調壓室水位暫態(tài)過(guò)程的要求。

4.6非電量測量二次接線(xiàn)

4.6.1非電量變送器接線(xiàn)應符合下列規定：

1輸出信號為4 mA?20 mA DC時(shí)，負載電阻能力不應小于500Ω。

2對輸入信號的抗力要求高、共模抑制比不小于90dB、常模抑制比大于60 dB、輸入元件采用差分輸入方式時(shí)，各個(gè)變送器的模擬量輸出信號宜經(jīng)信號隔離元件輸出。

3電纜宜采用對絞分屏蔽加總屏蔽的計算機電纜。

4.6.2測溫電阻接線(xiàn)宜滿(mǎn)足下列要求：

1測溫電阻接線(xiàn)方式宜釆用三線(xiàn)制方式。

2電纜宜釆用三絞分屏蔽加總屏蔽的計算機電纜。

4.6.3低電平輸出的傳感器宜采用對絞分屏蔽加總屏蔽的計算機電纜。

4.6.4位式非電量測量元件的開(kāi)關(guān)量可選用總屏蔽的控制電纜。

4.6.5計算機電纜的芯線(xiàn)截面面積不應小于0.75mm2；接至插件的芯線(xiàn)截面面積不宜小于0.55mm2,且應選用軟芯電線(xiàn)或電纜。屏蔽控制電纜芯線(xiàn)截面面積不宜小于1.55mm2。

5測量裝置安裝條件

5.0.1測量裝置安裝設計應滿(mǎn)足運行監視、現場(chǎng)調試的要求，并應符合測量裝置正常工作的條件。

5.0.2測量裝置安裝在高為2.20m的標準屏上時(shí)，其水平中心線(xiàn)距地面尺寸,宜符合下列規定：

1常用測量?jì)x表，宜裝在L2m~2.0 m的高度。

2電能計量?jì)x表，宜裝在0.8 m~1.95 m的高度。

非電量測量對象包括水輪發(fā)電機、附屬設備、公用設備、空氣壓縮系統、高壓電氣設備、閘門(mén)控制系統、水力監測等等。

比如水輪發(fā)電機組及水泵水輪機/發(fā)電電動(dòng)機組非電量測量項目數據比較多，包括軸水導軸瓦、水導油槽、定子繞組、定子鐵芯、勵磁變繞組等溫度，機組轉速、震動(dòng)，進(jìn)出水壓力、流量，潤滑油油位油溫等等，這些非電量的測量均為模擬量和開(kāi)關(guān)量，采集信號為4-20mA模擬量信號和開(kāi)關(guān)量信號，這些信號主要由配置的機組現地控制單元(LCU)采集并進(jìn)行相應的告警和控制，數據可上傳水電廠(chǎng)管理系統。

為了提高可靠性，4-20mA或者0-5V模擬量信號需要增加信號隔離裝置來(lái)實(shí)現限壓、限流、隔離等措施。

表9 非電量測量裝置選型

5. 廠(chǎng)用電管理系統

Acrel-3000水電站廠(chǎng)用電管理系統針對水電站內水輪發(fā)電機組、升壓變壓器、出線(xiàn)回路、廠(chǎng)用變壓器及廠(chǎng)用電低壓部分、直流系統直流屏及蓄電池、現地控制單元(LCU)等部分的電氣和非電量參數進(jìn)行集中監測，還可以接入站內保護測控單元，實(shí)現電站的發(fā)、用電監控、設備管理和運維管理。

圖7 直流系統及蓄電池電氣測量

①　電站總覽及單線(xiàn)圖顯示

電站總覽對電站基本信息，越限、變位等報警統計信息，負荷趨勢、發(fā)電量，溫濕度、壓力、液位等環(huán)境監測信息、發(fā)電機運行狀態(tài)、斷路器狀態(tài)、運行參數等進(jìn)行集中顯示。此外具備電氣主接線(xiàn)圖、廠(chǎng)用電接線(xiàn)圖、油、水、氣系統圖、直流系統等。在這類(lèi)畫(huà)面上能實(shí)時(shí)顯示出運行設備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及某些重要參數的實(shí)時(shí)值，必要時(shí)可通過(guò)窗口顯示其它有關(guān)信息。

②　發(fā)電機、變壓器狀態(tài)監測

實(shí)時(shí)監視發(fā)電機、升壓變壓器的運行狀態(tài)，采用模擬表盤(pán)、數字、曲線(xiàn)等可視化方式顯示電壓、電流、溫度、功率、負荷率、轉速、不平衡度等參數的動(dòng)態(tài)變化和趨勢。

③　數據查詢(xún)

查詢(xún)選定回路選定的電流或電壓、頻率、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數、電壓、電流不平衡度、負荷率、溫度變化趨勢等某一運行參數，統計其Max、Min、平均值，支持導出圖、表，并支持其歷史逐日極值及發(fā)生時(shí)間統計。

④　事件順序記錄

當電站發(fā)生事故造成斷路器跳閘、重合閘動(dòng)作等情況時(shí)，監控系統響應并自動(dòng)顯示、記錄事故名稱(chēng)及時(shí)間。

⑤　控制與調節

控制與調節對象：機組及其輔助設備、變壓器以及線(xiàn)路、控制電機等?？刂婆c調節方式：遠方/現地，控制可通過(guò)二級口令確認，保障控制安全，并具備操作日志記錄。

⑥　異常報警

實(shí)時(shí)報警按嚴重、緊急、一般等級別分別刷新、顯示、統計，支持按站所、時(shí)段、設備名稱(chēng)、事件類(lèi)型、報警類(lèi)型等組合篩選方式，支持用戶(hù)事件確認。

⑦　統計與制表

查詢(xún)回路采集間隔電能和電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數這些參數運行日報，并統計日Max、Min、平均值。

⑧　設備管理和運維管理

系統支持設備檔案管理、生成設備二維碼，記錄設備生產(chǎn)、運行、保養信息，并具備工單管理、巡檢記錄、缺陷記錄、消缺管理、搶修記錄等等，閉環(huán)運維管理流程。

此外，系統還具備蓄電池監控、視頻監控、用戶(hù)報告、文檔管理等功能，可通過(guò)單線(xiàn)圖、餅圖、棒圖、3D圖形、手機APP實(shí)時(shí)顯示電站內各區域運行狀態(tài)，使管理人員及時(shí)了解電站運行情況。

6. 結論

水電站測量?jì)x表裝置配置以及廠(chǎng)用電管理系統的設計目的，均以滿(mǎn)足水電廠(chǎng)安全經(jīng)濟運行和電力商業(yè)化運營(yíng)的需要為目標，保證準確可靠、技術(shù)*、監視方便、經(jīng)濟適用。