NB/T 10861-2021《水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計規(guī)范》對水電廠的測量裝置配置做了詳細(xì)要求和指導(dǎo)。測量裝置是水力發(fā)電廠運行監(jiān)測的重要環(huán)節(jié)，水電廠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時參數(shù)進(jìn)行測量，包括電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功/無功功率、有功/無功電能等；非電量測量是指使用變送器把非電量轉(zhuǎn)換為4-20mA或者0-5V電信號進(jìn)行測量，包括溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、液位、開度等。本文僅根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)討論水力發(fā)電廠的測量裝置及廠用電管理系統(tǒng)，不涉及水電廠的微機保護(hù)配置等。

1. 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)電電動機、主變壓器、線路、母線、廠用電變壓器、直流系統(tǒng)等。圖1為水力發(fā)電站電氣接線示意圖，顯示水力發(fā)電機組、主變壓器、線路、廠用電變壓器的電氣接線。

圖1 水力發(fā)電廠電氣接線示意圖

    水輪發(fā)電機和勵磁變壓器的監(jiān)測配置如圖2所示，設(shè)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(jiān)測選型

2升壓及送出系統(tǒng)的電氣測量及電能計量

2.1主變壓器測量和電能計量項目應(yīng)滿足下列要求:

1雙繞組變壓器應(yīng)測量高壓側(cè)三相電流、有功功率、無功功率，變壓器的一側(cè)應(yīng)計量有功電能、無功電能。

2三繞組變壓器或自耦變壓器應(yīng)測量三側(cè)三相電流、有功功率、無功功率,應(yīng)計量三側(cè)有功屯能、無功電能。自耦變壓器公共繞組應(yīng)測量三相電流。

3當(dāng)發(fā)變組為單元接線旦發(fā)電機有斷路器時應(yīng)測量低壓側(cè)線電壓和三相電壓。

4聯(lián)絡(luò)變壓器兩側(cè)應(yīng)測量有功功率、無功功率，應(yīng)計量有功電能、無功電能。

5有可能送電、受電運行時，應(yīng)測量雙方向有功功率、計量雙方向有功電 能；當(dāng)有可能滯相、進(jìn)相運行時，應(yīng)測量雙方向無功功率、計量雙方向無功電能。

圖3 水力發(fā)電廠主變壓器電氣測量配置

 表2 主變壓器監(jiān)測選型

2.2線路測量項目應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 6.3kV~66kV線路應(yīng)測量單相電流，條件許可時可測量兩相電流或三相電流。

2 35kV、66kV線路應(yīng)測量有功功率，條件許可時6.3kV~66kV線路也可測量有功功率、無功功率。

3 110kV及以上線路應(yīng)測量三相電流、有功功率、無功功率。

4 6.3kV及以上線路應(yīng)計量有功電能、無功電能。

5 當(dāng)線路有可能送電、受電運行時應(yīng)測量雙方向有功功率、計量雙方向有功電能。

6當(dāng)線路有可能滯相、進(jìn)相運行時，應(yīng)測量雙方向無功功率、計量雙方向無功電能。

7電力系統(tǒng)有要求時，升壓站線路應(yīng)測量線路功角。

圖4 水力發(fā)電廠線路電氣測量配置

表3 線路測量選型

2.3母線測量項目應(yīng)符合下列規(guī)定：

1  6.3kV及以上發(fā)電機電壓母線以及35kV、66kV母線應(yīng)測量母線線電壓及頻率，同時應(yīng)測量三相電壓。

2  110kV及以上母線應(yīng)測量三個線電壓和頻率。

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

4 3/2接線、4/3接線和角型接線的各斷路器回路應(yīng)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(yīng)測量有功功率及無功功率、計量有功電能及無功電能。對有可能送電和受電運行 時，應(yīng)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, 應(yīng)測量雙方向無功功率、計量雙方向無功電能。

圖5 水力發(fā)電廠母線電氣測量配置

表4 母線測量選型

2.4 110 kV及以上并聯(lián)電抗器組應(yīng)測量三相電流及無功功率，并計量無功電能。6.3kV~66 kV并聯(lián)電抗器回路應(yīng)測量交流電流。

表5 電抗器測量選型

3廠用電系統(tǒng)的電氣測量及電能計量

3.1廠用電變壓器高壓側(cè)應(yīng)測量交流電流、有功功率及有功電能。當(dāng)高壓側(cè)不具備測量條件時，可在低壓側(cè)測量。

3.2廠用電工作母線應(yīng)測量交流電壓。當(dāng)為中性點非有效接地時，應(yīng)測量一個

線電壓和三相電壓；當(dāng)為中性點有效接地時，應(yīng)測量三個線電壓。

3.3廠區(qū)供電線路應(yīng)測量三相電流，根據(jù)電能計量需要可計量有功電能。

3.4 50kVA及以上帶照明負(fù)荷的廠用電變壓器應(yīng)測量三相電流。

3.5 55kW及以上的電動機冋路應(yīng)至少測量單相電流。

3.6當(dāng)廠用電變壓器低壓側(cè)為0.4kV三相四線系統(tǒng)時，應(yīng)測量三相電流。

3.7廠用電分段斷路器應(yīng)測量單相電流。

3.8柴油發(fā)電機應(yīng)側(cè)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)電廠廠用電系統(tǒng)電氣測量配置

表6 廠用電系統(tǒng)電氣測量配置選型

4.直流電源系統(tǒng)電氣測量

4.1直流電源系統(tǒng)應(yīng)測量下列項目：

1無降壓裝置的直流系統(tǒng)母線電壓。

2有降壓裝置的直流系統(tǒng)合閘母線電壓和控制母線電壓。

3充電裝置輸出電壓和電流。

4蓄電池組電壓和電流。

4.2蓄電池回路宜測量浮充電電流。

4.3當(dāng)采用固定型閥控式鉛酸蓄電池時，宜以巡檢方式測量單體電池或組合電 池的電壓。

4.4直流分配電柜應(yīng)測量母線電壓。

4.5直流母線絕緣檢測應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水力發(fā)電廠直流電源系統(tǒng)設(shè)計規(guī) 范》NB/T 10606的有關(guān)規(guī)定。

4.6直流電源系統(tǒng)設(shè)有微機監(jiān)控裝置時，常規(guī)儀表的測量可僅測直流母線電壓 和蓄電池電壓。

5.不間斷電源系統(tǒng)（UPS）電氣測量

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。

5.2 UPS主配電柜宜測量進(jìn)線電流、母線電壓和頻率。

5.3 UPS分配電柜可測量母線電壓。

5. 廠用電管理系統(tǒng)表9 非電量測量裝置選型

Acrel-3000水電站廠用電管理系統(tǒng)針對水電站內(nèi)水輪發(fā)電機組、升壓變壓器、出線回路、廠用變壓器及廠用電低壓部分、直流系統(tǒng)直流屏及蓄電池、現(xiàn)地控制單元(LCU)等部分的電氣和非電量參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)測，還可以接入站內(nèi)保護(hù)測控單元，實現(xiàn)電站的發(fā)、用電監(jiān)控、設(shè)備管理和運維管理。

圖7 直流系統(tǒng)及蓄電池電氣測量

①　電站總覽及單線圖顯示

電站總覽對電站基本信息，越限、變位等報警統(tǒng)計信息，負(fù)荷趨勢、發(fā)電量，溫濕度、壓力、液位等環(huán)境監(jiān)測信息、發(fā)電機運行狀態(tài)、斷路器狀態(tài)、運行參數(shù)等進(jìn)行集中顯示。此外具備電氣主接線圖、廠用電接線圖、油、水、氣系統(tǒng)圖、直流系統(tǒng)等。在這類畫面上能實時顯示出運行設(shè)備的實時狀態(tài)及某些重要參數(shù)的實時值，必要時可通過窗口顯示其它有關(guān)信息。

②　發(fā)電機、變壓器狀態(tài)監(jiān)測

實時監(jiān)視發(fā)電機、升壓變壓器的運行狀態(tài)，采用模擬表盤、數(shù)字、曲線等可視化方式顯示電壓、電流、溫度、功率、負(fù)荷率、轉(zhuǎn)速、不平衡度等參數(shù)的動態(tài)變化和趨勢。

③　數(shù)據(jù)查詢

查詢選定回路選定的電流或電壓、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電壓、電流不平衡度、負(fù)荷率、溫度變化趨勢等某一運行參數(shù)，統(tǒng)計其最大、最小、平均值，支持導(dǎo)出圖、表，并支持其歷史逐日極值及發(fā)生時間統(tǒng)計。

④　事件順序記錄

當(dāng)電站發(fā)生事故造成斷路器跳閘、重合閘動作等情況時，監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)并自動顯示、記錄事故名稱及時間。

⑤　控制與調(diào)節(jié)

控制與調(diào)節(jié)對象：機組及其輔助設(shè)備、變壓器以及線路、控制電機等。控制與調(diào)節(jié)方式：遠(yuǎn)方/現(xiàn)地，控制可通過二級口令確認(rèn)，保障控制安全，并具備操作日志記錄。

⑥　異常報警

實時報警按嚴(yán)重、緊急、一般等級別分別刷新、顯示、統(tǒng)計，支持按站所、時段、設(shè)備名稱、事件類型、報警類型等組合篩選方式，支持用戶事件確認(rèn)。

⑦　統(tǒng)計與制表

查詢回路采集間隔電能和電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)這些參數(shù)運行日報，并統(tǒng)計日最大值、最小值、平均值。

⑧　設(shè)備管理和運維管理

系統(tǒng)支持設(shè)備檔案管理、生成設(shè)備二維碼，記錄設(shè)備生產(chǎn)、運行、保養(yǎng)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(tǒng)還具備蓄電池監(jiān)控、視頻監(jiān)控、用戶報告、文檔管理等功能，可通過單線圖、餅圖、棒圖、3D圖形、手機APP實時顯示電站內(nèi)各區(qū)域運行狀態(tài)，使管理人員及時了解電站運行情況。

6. 結(jié)論

水電站測量儀表裝置配置以及廠用電管理系統(tǒng)的設(shè)計目的，均以滿足水電廠安全經(jīng)濟(jì)運行和電力商業(yè)化運營的需要為目標(biāo)，保證準(zhǔn)確可靠、技術(shù)先進(jìn)、監(jiān)視方便、經(jīng)濟(jì)適用。通過合理使用傳感器配合管理系統(tǒng)，使電站運行管理更高效。