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。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，除應符合本規(guī)范外，尚應符合國家現(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)電機應計量雙方向有功電能：有可能進相運行的水輪發(fā)電機應計量雙方向 無功電能；發(fā)電電動機應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)電機應測量雙方向有功功率；有可能進相運行的

水輪發(fā)電機應測量雙萬向天功功率。發(fā)電電動機應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，應測量發(fā)電機功角。

3.1.6勵磁變壓器壓側(cè)應測量三相電流、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母線應測量母線線電壓及頻率，同時應測量三相電壓。

2 110kV及以上母線應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、外橋斷路器應測量交流電流，110kV及以上應測量三相電流。

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廠用電工作母線應測量交流電壓。當為中性點非有效接地時，應測量一個

線電壓和三相電壓；當為中性點有效接地時，應測量三個線電壓。

3.3.3廠區(qū)供電線路應測量三相電流，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測量三相電流。

3.3.5 55kW及以上的電動機冋路應至少測量單相電流。

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，應測量三相電流。

3.3.7廠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(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直流分配電柜應測量母線電壓。

3.4.5直流母線絕緣檢測應符合現(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)置應滿足下列要求：

1 常測電氣測量儀表設(shè)置應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符合下列規(guī)定:

1廠用電變壓器壓側(cè)開關(guān)柜應配置常規(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設(shè)置電流表，其中母線分段斷路器柜應設(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符合下列規(guī)定：

1中性點非有效接地的電量測量應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*低要求應符合表3.6.9-3的規(guī)定。

8多功能電能表應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，應有失電次數(shù)及其日期記錄。

9輸出及通信接口應滿足下列要求：

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另外增加一個通信接口，通信的物理連接和通信規(guī)約應滿足遠動工作站的要求。

3） 多功能電能表應具有數(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)通信接口應設(shè)置兩個，并均應各自滿足計算機 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。