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NB/T 10861-2021《水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計(jì)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(yùn)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(shí)時(shí)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)電廠的測量裝置及用電管理系統(tǒng)，不涉及水電廠的微機(jī)保護(hù)配置等。
總則
1.0.1為規(guī)范水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計(jì)，保證水力發(fā)電廠長期、安全、穩(wěn)定 運(yùn)行，提水力發(fā)電廠整體綜合經(jīng)濟(jì)效益，制定本規(guī)范。
1.0.2本規(guī)范適用于新建、改建和擴(kuò)建的水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計(jì)。
1.0.3水力發(fā)電廠測量裝置配置設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)，除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
術(shù)語
2.0.1 電氣測量 electrical measuring
用電的方式對電氣實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行測量。
2.0.2 電能計(jì)量 energy metering
對電能參數(shù)進(jìn)行的計(jì)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(biāo)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(jì)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(jì)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(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行的測量。
電氣測量及電能計(jì)量
電氣量測量對象包括水輪發(fā)電機(jī)/發(fā)電電動機(jī)、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(jī)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(jī)/發(fā)電電動機(jī)的電氣測量及電能計(jì)量
3.1.1水輪發(fā)電機(jī)/發(fā)電電動機(jī)應(yīng)測量下列項(xiàng)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(jī)有功功率、無功功率。
4功率因數(shù)。
5發(fā)電機(jī)頻率。
6勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓。
3.1.2發(fā)電電動機(jī)靜止變頻啟動裝置應(yīng)測量下列項(xiàng)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(jī)/發(fā)電電動機(jī)應(yīng)計(jì)量有功電能和無功電能。有可能調(diào)相運(yùn)行的
水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)計(jì)量雙方向有功電能：有可能進(jìn)相運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)計(jì)量雙方向 無功電能；發(fā)電電動機(jī)應(yīng)計(jì)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(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)測量雙方向有功功率；有可能進(jìn)相運(yùn)行的
水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)測量雙萬向天功功率。發(fā)電電動機(jī)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(shí)，應(yīng)測量發(fā)電機(jī)功角。
3.1.6勵(lì)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(jī)和勵(lì)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(xiàng)目應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 6.3kV及以上發(fā)電機(jī)電壓母線以及35kV、66kV母線應(yīng)測量母線線電壓及頻率，同時(shí)應(yīng)測量三相電壓。
2 110kV及以上母線應(yīng)測量三個(gè)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(jì)量有功電能及無功電能。對有可能送電和受電運(yùn)行 時(shí)，應(yīng)測量雙方向有功功率、計(jì)量雙方向有功電能；對有可能滯相和進(jìn)相運(yùn)行時(shí), 應(yīng)測量雙方向無功功率、計(jì)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(jì)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(dāng)壓側(cè)不具備測量條件時(shí)，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(dāng)為中性點(diǎn)非有效接地時(shí)，應(yīng)測量一個(gè)
線電壓和三相電壓；當(dāng)為中性點(diǎn)有效接地時(shí)，應(yīng)測量三個(gè)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(jì)量需要可計(jì)量有功電能。
3.3.4 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。
3.3.5 55kW及以上的電動機(jī)冋路應(yīng)至少測量單相電流。
3.3.6當(dāng)廠用電變壓器低壓側(cè)為0.4kV三相四線系統(tǒng)時(shí)，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(jī)應(yīng)側(cè)量三相電流、三相電壓、有功功率及計(jì)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(xiàng)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(dāng)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(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(biāo)準(zhǔn)《水力發(fā)電廠直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)監(jiān)控裝置時(shí)，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(xiàng)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(jì)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(yùn)行參數(shù)。
2 有遠(yuǎn)傳功能要求時(shí)，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(jī)，發(fā)電電動機(jī)，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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不設(shè)模擬屏?xí)r，控制室宜取消常測儀表。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)模擬屏?xí)r，模擬屏上常測儀表應(yīng)精簡，并可采用計(jì)算機(jī)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(jī)和發(fā)電電動機(jī)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(jìn)相或調(diào)相運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)裝設(shè)的雙方向無功功率表或有功功率表；發(fā)電電動機(jī)、有可能送受電運(yùn)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(jī)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(lì)磁屏應(yīng)配置測量勵(lì)磁電流、勵(lì)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(dāng)廠用電變壓器壓側(cè)開關(guān)柜實(shí)際負(fù)荷電流 小于電流互感器額定一次電流的30%時(shí)，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(diǎn)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(gè)線電壓和三相電壓。中性點(diǎn)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(gè)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(jī)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(jī)和發(fā)電電動機(jī)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(jìn)線回路。
7其他需要進(jìn)行電能計(jì)量的回路。
3.6.9常測電氣測量儀表和電能計(jì)量儀表的選型及性能應(yīng)符合下列規(guī)定：
1中性點(diǎn)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(jì)算方式。有功及無功功率變送器宜為三相三線，電能計(jì)量可采用三相三線的多功能電能表。
2中性點(diǎn)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(jì)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(zhǔn)確度*低要求應(yīng)符合表3.6.9-1的規(guī)定。
注：★當(dāng)交流釆樣電量綜合測量儀表用于除電能計(jì)量外的其他用電系統(tǒng)交流電流、電壓測量時(shí)，其準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)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(biāo)度尺中間位置的指針式儀表。
6 變送器輸出標(biāo)稱值宜選用4 mA~20 mA DC或4 mA~12 mA~20 mA DC,標(biāo)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(jìn)行校準(zhǔn)，經(jīng)變送器接入的指針式儀表的滿刻度值與校準(zhǔn)的被測量值應(yīng)一致，接入的 數(shù)字式儀表以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)模入應(yīng)按此校準(zhǔn)的被測量值進(jìn)行率定。
7多功能電能表準(zhǔn)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(jì)時(shí)功能。當(dāng)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(shí)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)要求。當(dāng)調(diào)度自動化系統(tǒng)要求遠(yuǎn)動工作站的信息直釆直送時(shí)，交流釆樣電量綜合測量儀表應(yīng)另外增加一個(gè)通信接口，通信的物理連接和通信規(guī)約應(yīng)滿足遠(yuǎn)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(dāng)調(diào)度自動化系統(tǒng)要求 數(shù)據(jù)釆集直采直送時(shí)，數(shù)據(jù)通信接口應(yīng)設(shè)置兩個(gè)，并均應(yīng)各自滿足計(jì)算機(jī) 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。
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(jì)目的，均以滿足水電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電力商業(yè)化運(yùn)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(yùn)行管理更效。
