用電管理系統在水力發電廠應用及測量裝置配置選型

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司  201801

0 引言

    NB/T 10861-2021《水力發電廠測量裝置配置設計規范》對水電廠的測量裝置配置做了詳細要求和指導。測量裝置是水力發電廠運行監測的重要環節，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進行測量，包括電流、電壓、頻率、功率因數、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換為4-20mA或者0-5V電信號進行測量，包括溫度、轉速、壓力、液位、開度等。本文僅根據標準討論水力發電廠的測量裝置及廠用電管理系統，不涉及水電廠的微機保護配置等。

1. 總則

1.0.1為規范水力發電廠測量裝置配置設計，保證水力發電廠長期、安全、穩定 運行，提高水力發電廠整體綜合經濟 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電廠測量裝置配置設計。

1.0.3水力發電廠測量裝置配置設計應積*采用已通過鑒定的新技術和新產品。

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

1.0.5水力發電廠測量裝置配置設計，除應符合本規范外，尚應符合現行有關標準的規定。

2. 術語

2.0.1 電氣測量 electrical measuring

用電的方式對電氣實時參數進行測量。

2.0.2 電能計量 energy metering

對電能參數進行的計量。

2.0.3 常用測量儀表 general electrical measuring meter

水力發電廠經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/或無功電能數據的儀器。

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，直接送到數據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、頻率、有功電能、無功電能等參數，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

用于水力發電廠狀態數據監測、動作執行的元件和/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、擺度等非電氣量的實時參數進行的測量。

3. 電氣測量及電能計量

電氣量測量對象包括水輪發電機/發電電動機、主變壓器、線路、母線、廠用電變壓器、直流系統等。圖1為水力發電站電氣接線示意圖，顯示水力發電機組、主變壓器、線路、廠用電變壓器的電氣接線。

 

圖1 水力發電廠電氣接線示意圖

3. 1水輪發電機/發電電動機的電氣測量及電能計量

3.1.1水輪發電機/發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發電機有功功率、無功功率。

4功率因數。

5發電機頻率。

6勵磁電流、勵磁電壓。

3.1.2發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水輪發電機/發電電動機應計量有功電能和無功電能。有可能調相運行的水輪發電機應計量雙方向有功電能：有可能進相運行的水輪發電機應計量雙方向無功電能；發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有可能調相運行的水輪發電機應測量雙方向有功功率；有可能進相運行的水輪發電機應測量雙萬向天功功率。發電電動機應測量雙方向有功功率和無功功率。

3.1.5電力系統有功角測量耍求時，應測量發電機功角。

3.1.6勵磁變壓器高壓側應測量三相電流、有功功率及無功功率。

水輪發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 水輪發電機電氣測量配置

 

表1 水輪發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、無功功率，變壓器的一側應計量有功電能、無功電能。

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、無功功率,應計量三側有功屯能、無功電能。自耦變壓器公共繞組應測量三相電流。

3當發變組為單元接線旦發電機有斷路器時應測量低壓側線電壓和三相電壓。

4聯絡變壓器兩側應測量有功功率、無功功率，應計量有功電能、無功電能。

5有可能送電、受電運行時，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、進相運行時，應測量雙方向無功功率、計量雙方向無功電能。

 

圖3 水力發電廠主變壓器電氣測量配置

表2 主變壓器監測選型

3.2.2線路測量項目應符合下列規定：

1 6.3kV~66kV線路應測量單相電流，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及以上線路應測量三相電流、有功功率、無功功率。

4 6.3kV及以上線路應計量有功電能、無功電能。

5 當線路有可能送電、受電運行時應測量雙方向有功功率、計量雙方向有功電能。

6當線路有可能滯相、進相運行時，應測量雙方向無功功率、計量雙方向無功電能。

7電力系統有要求時，升壓站線路應測量線路功角。

 

圖4 水力發電廠線路電氣測量配置

表3 線路測量選型

3.2.3母線測量項目應符合下列規定：

1  6.3kV及以上發電機電壓母線以及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及以上母聯斷路器、母線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、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。

 

 

圖5 水力發電廠母線電氣測量配置

表4 母線測量選型

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

表5 電抗器測量選型

3.3廠用電系統的電氣測量及電能計量

3.3.1廠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，可在低壓側測量。

3.3.2廠用電工作母線應測量交流電壓。當為中性點非有 接地時，應測量一個

線電壓和三相電壓；當為中性點有 接地時，應測量三個線電壓。

3.3.3廠區供電線路應測量三相電流，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為0.4kV三相四線系統時，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 水力發電廠廠用電系統電氣測量配置

表6 廠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無降壓裝置的直流系統母線電壓。

2有降壓裝置的直流系統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行行業標準《水力發電廠直流電源系統設計規 范》NB/T 10606的有關規定。

3.4.6直流電源系統設有微機監控裝置時，常規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（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。

 

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常測電氣測量儀表和電能計量儀表

3.6.1電氣測量儀表設置應滿足下列要求：

1 常測電氣測量儀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，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儀表。

3水輪發電機，發電電動機，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，能替代線路斷路器的分段及母聯斷路器、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模擬屏常測儀表設置應滿足下列要求：

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

2模擬屏上宜裝設下列電氣測量儀表：

1） 水輪發電機和發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） 有可能進相或調相運行的水輪發電機裝設的雙方向無功功率表或有功功率表；發電電動機、有可能送受電運行的線路裝設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儀表和/或電量變送器，可不配置其他常規電氣測量儀表。

3.6.6廠用電系統開關柜電氣測量儀表配置應符合下列規定:

1廠用電變壓器高壓側開關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。當廠用電變壓器高壓側開關柜實際負荷電流 小于電流互感器額定一次電流的百分之30時，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用電變壓器低壓側開關柜內設置。

2廠用電變壓器低壓側為0.4kV三相四線系統町，廠用電變壓器低壓側開關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儀表。

3母線電壓互感器柜宜設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 接地系統，母線電壓互感器柜宜設置一只切換開關和一只電壓表，測量一個線電壓和三相電壓。中性點有 接地系統，母線電壓互感器柜可設置一只切換開關和一只電壓表，測量三個線電壓。

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

3.6.7柴油發電機控制柜宜設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水輪發電機和發電電動機的定子回路。

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及以上線路。

4旁路斷路器、母聯兼旁路斷路器回路。

5廠用電變壓器的一側。

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定：

1中性點非有 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 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的規定。

 

5指針式測量儀去的測量范圍，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，并取合適的整數進行校準，經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，也可同時具有數據通信接口的輸出方式，通信的物理連接及世信規約應滿足計算機監控系統的要求。

2） 交流采樣電量綜合測量儀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足計算機監控系統要求。當調度自動化系統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約應滿足遠動工作站的要求。

3） 多功能電能表應具有數據通信接口輸出方式。當調度自動化系統要求 數據釆集直采直送時，數據通信接口應設置兩個，并均應各自滿足計算機 監控系統和調度數據網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儀、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系統關口電能表的配置應符合現行行業標準《電能計量裝置技術管理規程》DUT448和《電能*計量系統設計技術規程》DL/T5202及接入系統設計中 的屯網屯能計費系統終端的相關規定。

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

3.7.1系統關口電能表應配置專用的電流、電壓互感器或互感器專用二次繞組， 并不得接入與電能計量無關的設備。

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

3.7.3 110 kV及以上的配電裝置，100 MW及以上的水輪發電機和發電電動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際負荷應保證在百分之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電壓宜為100V。

3.7.6電壓互感器二次繞組中所接入的實際負荷應保證在百分之25 ~100 額定二次負荷范圍內。

3.7.7系統關口電能表用電流互感器的二次接線應采用分相接線方式。發電機出口電能表及其他電能表采用三相四絞電能表時，電流互感器可采用星形接線方式；釆用三相三線電能表時，電流互感器可釆用不完*星形接線方式。

3.7.8當幾種測量儀表接在電流互感器的同一個二次繞組時，儀表接線的先后順序宜為電能計量儀表、指示或顯示儀表、交流采樣電量綜合測量儀、電量變送器。當電流互感器二次接線釆用星形或不完*星形接線方式時，星形的連接點不應在儀表的接線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對于電能表專用的電流互感器二次繞組以及專用的電壓互感器二次回路，在接入電能表接線端子前應經試驗接線盒，方便現場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，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接地點；當電流互感器為電氣測量或電能計量專用時，應在配電裝置處經過端子排一點接地；如與其他設備共 用電流互感器時，互感器接地方式應符合現行行業標準《水力發電廠二次接線設計規范》NB/T 35076的有關規定。

3.7.12電壓互感器星形接線的二次繞組應采用中性點一點接地方式，中性點接地線中不應串接有可能斷開的設備；當電壓互感器為電氣測量或電能計量專用時，宜在配電裝置處經端子排一點接地；如與其他設備共用電壓互感器時，互感器接地方式應符合現行行業標準《水力發電廠二次接線設計規范》NB/T 35076 的有關規定。

3.7.13電流互感器二次電流回路的電纜芯線截面，應按電流互感器的額定二次 負荷計算。當二次電流為5A時，電纜芯線截面不應小于4 mm2；二次電流為1A 時，電纜芯線截面不應小于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百分之1.5。

2接入有交流采樣電量綜合測量儀、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百分之0.5。

3接入0.5級及以上準確度等級電能汁量儀表的電壓降不應大于額定二次電壓的百分之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電纜芯線的*小截面不應小于2.5mm²。

4. 非電量測量

4.1水輪發電機組及水泵水輪機/發電電動機組的非電量測量。

4.1.1水輪發電機組及水泵水輪機/發電電動機組自動化元件及其系統的設計應符合現行標準《水輪發電機組自動化元件（裝置）及其系統基本技術條件》GB/T 11805的有關規定。

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

4.1.3測量儀表選型、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，測溫電阻宜三線引岀。用于一般部位的測溫電阻宜采用B級及以上產品；用于軸承瓦溫和主要設備的測溫電阻宜采用A*產品。

2溫度檢測元件的選用應符合現行標準《工業鉑熱電阻及鉑感溫元件》GB/T 30121的有關規定。溫度檢測元件的配置數量應符合現行標準《水輪發電機基本技術條件》GB/T 7894的有關規定。

3大中型水力發電廠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，各種測量儀表或裝置應有對溫度檢測元件非線性特性的補償算法 功能。各種測量儀表或裝置還應有對溫度檢測元件連線電阻自動校正功能、溫度 檢測元件接線斷線和短路的報警功能。

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對溫度報警開關量接點。

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

7轉速測量宜由專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轉速信號開關量的動作誤差不應大于額定轉速的百分之l。

10機組宜配置壓差流量測量裝置。

11大中型水力發電廠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關，其開關量輸出接點不應少于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制動器制動與復歸位置開關、導葉接力器鎖定位置開美可采用二常開二常閉接點輸出的元件。

4.2機組附屬設備和全廠公用設備非電量測量

4.2.1油壓系統測量應滿足下列要求：

1油壓系統測量應設置下列開關量：

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關量：

1） 壓力油罐油壓低、油壓高、啟動工作泵油壓、啟動備用泵油壓、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技術供水系統測量應滿足下列要求:

1）技術供水系統設置中間水池或消防水池時，水池應設置水位偏高和偏低報警。當水池由水泵供水時，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，應設置打開/關閉取水電動閥門的水位。

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技術供水系統測量應測量下列模擬量:

1）采用集中供水方式時，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，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,其取水口或減壓閥進門側水壓。

3）釆取單元自流減壓供水方式時其減壓閥進水口、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技術供水系統模擬量測量宜滿足下列要求:

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 排水系統測量應滿足下列要求:

1排水系統測量應設置下列開關量:

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

2）排水系統采取直接排水方式時的排水總管水壓，包括啟動工作泵水壓、啟動備用泵水壓、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） 釆用集水井方式時的集水井水位。

2） 采用直接排水方式時的排水總管水壓。

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，可測量儲氣罐氣壓。

2應測量其他需測量的量。

4.2.6進水閥系統測量應滿足下列要求：

1進水閥系統測量應設置下列開關量：

1） 進水閥全開、全關。

2） 進水閥鎖錠投入、退出。

3） 旁通閥全開、全關。

4） 檢修密封投入、退出。

5） 工作密封投入、退出。

6） 平壓信號

2進水閥系統測量應測量下列模擬量：

1） 進水閥前水壓。

2） 進水閥后水壓。

3）應測量其他需測量的量。

4.2.7 生*放水系統測量應滿足下列要求:

1生*放水系統模擬量測量應滿足下列要求:

1）釆用帶閘門的流道進行生*放水時，宜測量閘門開度和閘前水位。

2）采用引水管進行生*放水時，宜測量引水管壓力和引水管流量。若引水管上裝有閥門，還應測量閥門的開度。

2應測量其他需測量的量。

4.2.8水淹廠房保護系統測量應符合下列規定：

1廠房*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關量信號輸出，當同一位置設置多套水位信號器時, 可采用開關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開關量，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柴油發電機測量應滿足下列要求：

1柴油發電機測量應設置以下開關量：

1） 發動機過速。

2） 繞組溫度過高。

3） 冷卻液溫度過高。

2柴油發電機測量應測量下列模擬量：

1） 潤滑油壓力。

2） 冷卻液溫度。

3柴油發電機測量可測量下列模擬量：

1） 轉速。

2） 繞組溫度。

3） 油箱油位。

4） 冷卻液液位。

5）潤滑油溫度.

6）潤滑油油位。

7）排氣溫度。

4 應測量其他需測量的量。

4.2.12 靜止變頻器（SFC）測量應符合下列規定:

1風冷卻型SFC設備，功率柜與電抗器柜等配有風機的機柜內應設置風壓繼電器，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，水循環管路上應設置壓力、流量、溫度及電導率傳感器，宜配置循環水泄露檢測元件。

3應測量其他需測量的量。

4.2.13金屬封閉母線測量應滿足下列要求:

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

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

3共箱封閉母線的接頭處或其他容易過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公用設備非中量測量儀表配置原則和選型要求應符

合下列規定:

1配置原則應滿足下列要求:

1）對于為控制提供反饋量的同一非電量項目，開關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，可選用開關量型儀表或開關量加顯示型儀表直接測量，也可通過模擬量實現。

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，其負載電阻不應小于500Ω,測量精度不宜小于0.2 級。

2）開關量測量儀表輸出宜選擇繼電器接點輸出型。

4.3高壓電氣設備非電量測量

4.3.1干式變壓器低壓線圏端部每相引出線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。

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。

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。

4.3.4帶有冷卻器裝置的變壓器，與每臺油泵連接的冷卻器油路中均應裝設油流檢測裝置、壓力檢測裝置、溫度檢測裝置等，并帶有對外輸出接點。對于釆用強迫油循環水冷的變壓器，冷卻器應裝設泄露檢測裝置，冷卻器的出水口應裝設水流檢測裝置、壓力檢測裝置、溫度檢測裝置等，并帶有對外輸出接點。

4.3.5變壓器的氣體監測及油色譜分析，應符合現行行業標準《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》DL/T 722的有關規定。

4.3.6 GIS電氣設備，每個氣隔應配置壓力測量裝置，并滿足斷路器、隔離開關和接地開關的正常操作和相關閉鎖要求，壓力測量裝置應具有現地顯示和對外輸出接口。

4.3.7 GIS室應配置SF6泄漏檢測裝置，應具有顯示、報警功能和戲外輸出接口。

4.3.8 GIL電氣設備應配置按氣隔要求的壓力測量裝置，壓力測量裝置應具有顯示、報警功能和對外輸出接口。

4.3.9對于220kV及以上電纜，宜裝設分布式光纖測溫在線監測裝置，裝置應具有顯示、報警功能和對外輸出接口

4.4閘門及啟閉機非電量測量

4.4.1固定式卷揚啟閉機測量項目應符合下列規定：

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

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的吊點數量確定，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控制器。

4.4.2液壓啟閉機測量項目應符合下列規定：

1閘門開度測量應按照本規范 4.4.1條中 1款的規定執行。

2對于有平壓提門耍求的閘門應進行閘門前后平壓測量，并輸岀平壓接點。

3對液壓啟閉機液壓系統的泵站及其液壓管路應進行壓力、溫度、液位等非電量信號的檢測，應満足液壓啟閉機自動控制和實時監測的要求，液壓啟閉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家資料進行設計。

4.5全廠水力監測

4.5.1全廠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、下庫的每個水位測點宜釆用雙重檢測方式，上游、下游的每個水位測點可采用雙重檢測方式。

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

3調壓室水位測點的測量檢測元件不宜選用浮子傳動式碼盤傳感器，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足電站計算監控系統、電站其他自動化設備以及水情調度遠動設備的要求。

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、通道實施的難易程度等具體條件進行選擇，可選擇的通道主要包括電纜通道、光纖通道和無線通道。當壩區與廠房區之間距離超過3km且無法敷設專用光纜時，可選擇電站通信用光纜的獨立光芯作為傳輸通道，此時全廠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房之間難以實現有線傳輸，可采用無線數據傳輸通道。

4.5.3全廠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百分之0.2；其他水位測量誤差不應大于百分之0.5。

3調壓室水位測量頻率影響范圍應滿足調壓室水位暫態過程的要求。

4.6非電量測量二次接線

4.6.1非電量變送器接線應符合下列規定：

1輸出信號為4 mA?20 mA DC時，負載電阻能力不應小于500Ω。

2對輸入信號的抗干擾能力要求高、共模抑*比不小于90dB、常模抑*比大于60 dB、輸入元件采用差分輸入方式時，各個變送器的模擬量輸出信號宜經信號隔離元件輸出。

3電纜宜采用對絞分屏蔽加總屏蔽的計算機電纜。

4.6.2測溫電阻接線宜滿足下列要求：

1測溫電阻接線方式宜釆用三線制方式。

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關量可選用總屏蔽的控制電纜。

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

5測量裝置安裝條件

5.0.1測量裝置安裝設計應滿足運行監視、現場調試的要求，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，其水平中*線距地面尺寸,宜符合下列規定：

1常用測量儀表，宜裝在L2m~2.0 m的高度。

2電能計量儀表，宜裝在0.8 m~1.95 m的高度。

 

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

比如水輪發電機組及水泵水輪機/發電電動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，進出水壓力、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關量，采集信號為4-20mA模擬量信號和開關量信號，這些信號主要由配置的機組現地控制單元(LCU)采集并進行相應的告警和控制，數據可上傳水電廠管理系統。

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實現限壓、限流、隔離等措施，增加系統的抗干擾能力。

表9 非電量測量裝置選型

5. 廠用電管理系統

Acrel-3000水電站廠用電管理系統針對水電站內水輪發電機組、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行集中監測，還可以接入站內保護測控單元，實現電站的發、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、發電量，溫濕度、壓力、液位等環境監測信息、發電機運行狀態、斷路器狀態、運行參數等進行集中顯示。此外具備電氣主接線圖、廠用電接線圖、油、水、氣系統圖、直流系統等。在這類畫面上能實時顯示出運行設備的實時狀態及某些重要參數的實時值，必要時可通過窗口顯示其它有關信息。

 

 

②　發電機、變壓器狀態監測

實時監視發電機、升壓變壓器的運行狀態，采用模擬表盤、數字、曲線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態變化和趨勢。

 

 

③　數據查詢

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、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*大、*小、平均值，支持導出圖、表，并支持其歷史逐日*值及發生時間統計。

 

④　事件順序記錄

當電站發生事故造成斷路器跳閘、重合閘動作等情況時，監控系統響應并自動顯示、記錄事故名稱及時間。

 

 

⑤　控制與調節

控制與調節對象：機組及其輔助設備、變壓器以及線路、控制電機等。控制與調節方式：遠方/現地，控制可通過二級口令確認，保障控制安全，并具備操作日志記錄。

⑥　異常報警

實時報警按嚴重、緊急、一般等級別分別刷新、顯示、統計，支持按站所、時段、設備名稱、事件類型、報警類型等組合篩選方式，支持用戶事件確認。

 

⑦　統計與制表

查詢回路指*采集間隔電能和電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數這些參數運行日報，并統計日*大值、*小值、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、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，閉環運維管理流程。

 

此外，系統還具備蓄電池監控、視頻監控、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實時顯示電站內各區域運行狀態，使管理人員及時了解電站運行情況。

6. 結論

水電站測量儀表裝置配置以及廠用電管理系統的設計目的，均以滿足水電廠安全經濟運行和電力商業化運營的需要為目標，保證準確可靠、技術先進、監視方便、經濟適用。通過合理使用傳感器配合管理系統，使電站運行管理更高 。