1. 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電信號進行測量，包括溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、液位、開度等。本文僅根據(jù)標準討論水力發(fā)電廠的測量裝置及用電管理系統(tǒng)，不涉及水電廠的微機保護配置等。

2. 總則

1.0.1為規(guī)范水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計，保證水力發(fā)電廠長期、安全、穩(wěn)定 運行，提水力發(fā)電廠整體綜合經(jīng)濟效益，制定本規(guī)范。

1.0.2本規(guī)范適用于新建、改建和擴建的水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計。

1.0.3水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計應(yīng)積極采用已通過鑒定的新技術(shù)和新產(chǎn)品。

1.0.4水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計應(yīng)符合電力系統(tǒng)對廠站端信息采集量和信 息采集方式的要求。

1.0.5水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計，除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。

1. 術(shù)語

2.0.1 電氣測量 electrical measuring

用電的方式對電氣實時參數(shù)進行測量。

2.0.2 電能計量 energy metering

對電能參數(shù)進行的計量。

2.0.3 常用測量儀表 general electrical measuring meter

水力發(fā)電廠經(jīng)常使用的指針式儀表、數(shù)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(shù)字式儀表 digital-type meter

在顯示器上能用數(shù)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/或無功電能數(shù)據(jù)的儀器。

2.0.7交流采樣電量綜合測量儀表intelligent AC sampling device

對交流工頻電量直接采樣，直接送到數(shù)據(jù)處理單元進行處理后得到電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能等參數(shù)，并能通過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(zhuǎn)換為直流電流、直流電壓或數(shù)字信號的裝置。

2.0.9 儀表準確度等級 measuring instrument accuracy class

滿足旨在保證允許誤差和改變極在規(guī)定限值內(nèi)的一定計量要求的測量儀表和/或附件的級別。

2.0.10 自動化元件 automatic control componcius

用于水力發(fā)電廠狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測、動作執(zhí)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(zhuǎn)速、位移、流量、液位、振動、擺度等非電氣量的實時參數(shù)進行的測量。

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

3. 1水輪發(fā)電機/發(fā)電電動機的電氣測量及電能計量

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

1定子回路三相電流。

2定子回路線電壓/三相相電壓。

3發(fā)電機有功功率、無功功率。

4功率因數(shù)。

5發(fā)電機頻率。

6勵磁電流、勵磁電壓。

3.1.2發(fā)電電動機靜止變頻啟動裝置應(yīng)測量下列項目:

1輸入、輸岀回路三相電流。

2輸入回路線電壓/三相相電壓。

3輸入回路有功功率、無功功率。

3.1.3水輪發(fā)電機/發(fā)電電動機應(yīng)計量有功電能和無功電能。有可能調(diào)相運行的

水輪發(fā)電機應(yīng)計量雙方向有功電能：有可能進相運行的水輪發(fā)電機應(yīng)計量雙方向 無功電能；發(fā)電電動機應(yīng)計量雙方向有功電能和雙方向無功電能。

3.1.4有可能調(diào)相運行的水輪發(fā)電機應(yīng)測量雙方向有功功率；有可能進相運行的

水輪發(fā)電機應(yīng)測量雙萬向天功功率。發(fā)電電動機應(yīng)測量雙方向有功功率和無功功

率。

3.1.5電力系統(tǒng)有功角測量耍求時，應(yīng)測量發(fā)電機功角。

3.1.6勵磁變壓器壓側(cè)應(yīng)測量三相電流、有功功率及無功功率。

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。

3.2.3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；對有可能滯相和進相運行時, 應(yīng)測量雙方向無功功率、計量雙方向無功電能。

3.3廠用電系統(tǒng)的電氣測量及電能計量

3.3.1廠用電變壓器壓側(cè)應(yīng)測量交流電流、有功功率及有功電能。當壓側(cè)不具備測量條件時，可在低壓側(cè)測量。

3.3.2廠用電工作母線應(yīng)測量交流電壓。當為中性點非有效接地時，應(yīng)測量一個

線電壓和三相電壓；當為中性點有效接地時，應(yīng)測量三個線電壓。

3.3.3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。

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

3.3.5 55kW及以上的電動機冋路應(yīng)至少測量單相電流。

3.3.6當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。

3.3.7廠用電分段斷路器應(yīng)測量單相電流。

3.3.8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。

3.4直流電源系統(tǒng)電氣測量

3.4.1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。

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，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(yīng)測量母線電壓。

3.4.5直流母線絕緣檢測應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《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。

3.4.6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。

3.5不間斷電源系統(tǒng)（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主配電柜宜測量進線電流、母線電壓和頻率。

3.5.3 UPS分配電柜可測量母線電壓。

3.6常測電氣測量儀表和電能計量儀表

3.6.1電氣測量儀表設(shè)置應(yīng)滿足下列要求：

1 常測電氣測量儀表設(shè)置應(yīng)能正確反映電力裝置的運行參數(shù)。

2 有遠傳功能要求時，應(yīng)配置以數(shù)據(jù)通信方式或模擬量輸出方式傳送電氣參數(shù)的電氣測量儀表。

3水輪發(fā)電機，發(fā)電電動機，雙繞組主變圧器壓側(cè)，三繞組主變壓器 壓側(cè)、中壓側(cè)及低壓側(cè)，能替代線路斷路器的分段及母聯(lián)斷路器、外橋斷路器、 角形接線斷路器以及線路宜配置交流釆樣電量綜合測量儀表；廠用電變壓器及廠用電系統(tǒng)配電回路可配置交流采樣綜合測量儀表。

3.6.2模擬屏常測儀表設(shè)置應(yīng)滿足下列要求：

1計算機監(jiān)控系統(tǒng)不設(shè)模擬屏時，控制室宜取消常測儀表。計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)模擬屏時，模擬屏上常測儀表應(yīng)精簡，并可采用計算機驅(qū)動的數(shù)字式儀表。

2模擬屏上宜裝設(shè)下列電氣測量儀表：

1） 水輪發(fā)電機和發(fā)電電動機的有功功率表、無功功率表。

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

3） 35kV及以上母線的線電壓表和頻率表。

4） 全廠總有功功率表、總無功功率表。

5） 有可能進相或調(diào)相運行的水輪發(fā)電機裝設(shè)的雙方向無功功率表或有功功率表；發(fā)電電動機、有可能送受電運行的線路裝設(shè)雙方向的有功功率表及無功功率表。

6） 其他測量儀表。

3.6.3機組現(xiàn)地控制單元宜配置交流采樣電量綜合測量儀表、有功功率變送器，根據(jù)需要可配置無功功率變送器和定子交流電壓變送器。

3.6.4勵磁屏應(yīng)配置測量勵磁電流、勵磁電壓的直流變送器。

3.6.5開關(guān)站、公用設(shè)備等現(xiàn)地控制單元宜配置交流采樣電量綜合測量儀表和/或電量變送器，可不配置其他常規(guī)電氣測量儀表。

3.6.6廠用電系統(tǒng)開關(guān)柜電氣測量儀表配置應(yīng)符合下列規(guī)定:

1廠用電變壓器壓側(cè)開關(guān)柜應(yīng)配置常規(guī)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。當廠用電變壓器壓側(cè)開關(guān)柜實際負荷電流 小于電流互感器額定一次電流的30%時，常規(guī)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用電變壓器低壓側(cè)開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置。

2廠用電變壓器低壓側(cè)為0.4kV三相四線系統(tǒng)町，廠用電變壓器低壓側(cè)開關(guān)柜應(yīng)配置常規(guī)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儀表。

3母線電壓互感器柜宜設(shè)置測量母線電壓的交流電壓變送器或交流采樣電量綜合測量儀表。中性點非有效接地系統(tǒng)，母線電壓互感器柜宜設(shè)置一只切換開關(guān)和一只電壓表，測量一個線電壓和三相電壓。中性點有效接地系統(tǒng)，母線電壓互感器柜可設(shè)置一只切換開關(guān)和一只電壓表，測量三個線電壓。

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4廠用電系統(tǒng)母線分段斷路器柜及饋線柜各饋線回路均應(yīng)設(shè)置電流表，其中母線分段斷路器柜應(yīng)設(shè)置交流電流變送器。

3.6.7柴油發(fā)電機控制柜宜設(shè)置交流采樣電量綜合測量儀表。

3.6.8 下列回路應(yīng)配置多功能電能表：

1水輪發(fā)電機和發(fā)電電動機的定子回路。

2雙繞組主變壓器的一側(cè)及三繞組主變壓器的三側(cè)。

3 6.3kV及以上線路。

4旁路斷路器、母聯(lián)兼旁路斷路器回路。

5廠用電變壓器的一側(cè)。

6外接保安電源的進線回路。

7其他需要進行電能計量的回路。

3.6.9常測電氣測量儀表和電能計量儀表的選型及性能應(yīng)符合下列規(guī)定：

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

2中性點有效接地的電量測量應(yīng)采用三相四線的交流采樣電量綜合測量儀表和有功、無功功率變送器，電能計量應(yīng)釆用三相四線的多功能電能表。

3常測電氣測量儀表準確度*低要求應(yīng)符合表3.6.9-1的規(guī)定。

注：★當交流釆樣電量綜合測量儀表用于除電能計量外的其他用電系統(tǒng)交流電流、電壓測量時，其準確度*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*低要求應(yīng)符合表3.6.9-2的規(guī)定。

5指針式測量儀去的測量范圍，宜使電力設(shè)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(yīng)選用零刻度在標度尺中間位置的指針式儀表。

6 變送器輸出標稱值宜選用4 mA~20 mA DC或4 mA~12 mA~20 mA DC,標稱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(shù)進行校準，經(jīng)變送器接入的指針式儀表的滿刻度值與校準的被測量值應(yīng)一致，接入的 數(shù)字式儀表以及計算機監(jiān)控系統(tǒng)模入應(yīng)按此校準的被測量值進行率定。

7多功能電能表準確度*低要求應(yīng)符合表3.6.9-3的規(guī)定。

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

9輸出及通信接口應(yīng)滿足下列要求：

1） 電量變送器除應(yīng)具有模擬量輸出外，也可同時具有數(shù)據(jù)通信接口的輸出方式，通信的物理連接及世信規(guī)約應(yīng)滿足計算機監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

2） 交流采樣電量綜合測量儀表宜具有數(shù)據(jù)通信接口的輸出方式，通信的物理連接及通信規(guī)約應(yīng)滿足計算機監(jiān)控系統(tǒng)要求。當調(diào)度自動化系統(tǒng)要求遠動工作站的信息直釆直送時，交流釆樣電量綜合測量儀表應(yīng)另外增加一個通信接口，通信的物理連接和通信規(guī)約應(yīng)滿足遠動工作站的要求。

3） 多功能電能表應(yīng)具有數(shù)據(jù)通信接口輸出方式。當調(diào)度自動化系統(tǒng)要求 數(shù)據(jù)釆集直采直送時，數(shù)據(jù)通信接口應(yīng)設(shè)置兩個，并均應(yīng)各自滿足計算機 監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的通信物理連接和通信規(guī)約的要求。

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

1. 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)濟運行和電力商業(yè)化運營的需要為目標，保證準確可靠、技術(shù)先進、監(jiān)視方便、經(jīng)濟適用。通過合理使用傳感器配合管理系統(tǒng)，使電站運行管理更效。