NB/T 10861-2021《水力發(fā)電廠(chǎng)測(cè)量裝置配置設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)水電廠(chǎng)的測(cè)量裝置配置做了詳細(xì)要求和指導(dǎo)。測(cè)量裝置是水力發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)，水電廠(chǎng)的測(cè)量主要分為電氣量測(cè)量和非電量測(cè)量。電氣測(cè)量指使用電的方式對(duì)電氣實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，包括電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功/無(wú)功功率、有功/無(wú)功電能等；非電量測(cè)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(hào)進(jìn)行測(cè)量，包括溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、液位、開(kāi)度等。本文僅根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)討論水力發(fā)電廠(chǎng)的測(cè)量裝置及廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)，不涉及水電廠(chǎng)的微機(jī)保護(hù)配置等。

1. 電氣測(cè)量及電能計(jì)量

電氣量測(cè)量對(duì)象包括水輪發(fā)電機(jī)/發(fā)電電動(dòng)機(jī)、主變壓器、線(xiàn)路、母線(xiàn)、廠(chǎng)用電變壓器、直流系統(tǒng)等。圖1為水力發(fā)電站電氣接線(xiàn)示意圖，顯示水力發(fā)電機(jī)組、主變壓器、線(xiàn)路、廠(chǎng)用電變壓器的電氣接線(xiàn)。

圖1 水力發(fā)電廠(chǎng)電氣接線(xiàn)示意圖

    水輪發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁變壓器的監(jiān)測(cè)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(jī)電氣測(cè)量配置

     表1 水輪發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁變壓器監(jiān)測(cè)選型

2升壓及送出系統(tǒng)的電氣測(cè)量及電能計(jì)量

2.1主變壓器測(cè)量和電能計(jì)量項(xiàng)目應(yīng)滿(mǎn)足下列要求:

1雙繞組變壓器應(yīng)測(cè)量高壓側(cè)三相電流、有功功率、無(wú)功功率，變壓器的一側(cè)應(yīng)計(jì)量有功電能、無(wú)功電能。

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

3當(dāng)發(fā)變組為單元接線(xiàn)旦發(fā)電機(jī)有斷路器時(shí)應(yīng)測(cè)量低壓側(cè)線(xiàn)電壓和三相電壓。

4聯(lián)絡(luò)變壓器兩側(cè)應(yīng)測(cè)量有功功率、無(wú)功功率，應(yīng)計(jì)量有功電能、無(wú)功電能。

5有可能送電、受電運(yùn)行時(shí)，應(yīng)測(cè)量雙方向有功功率、計(jì)量雙方向有功電 能；當(dāng)有可能滯相、進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，應(yīng)測(cè)量雙方向無(wú)功功率、計(jì)量雙方向無(wú)功電能。

圖3 水力發(fā)電廠(chǎng)主變壓器電氣測(cè)量配置

 表2 主變壓器監(jiān)測(cè)選型

2.2線(xiàn)路測(cè)量項(xiàng)目應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 6.3kV~66kV線(xiàn)路應(yīng)測(cè)量單相電流，條件許可時(shí)可測(cè)量?jī)上嚯娏骰蛉嚯娏鳌?/span>

2 35kV、66kV線(xiàn)路應(yīng)測(cè)量有功功率，條件許可時(shí)6.3kV~66kV線(xiàn)路也可測(cè)量有功功率、無(wú)功功率。

3 110kV及以上線(xiàn)路應(yīng)測(cè)量三相電流、有功功率、無(wú)功功率。

4 6.3kV及以上線(xiàn)路應(yīng)計(jì)量有功電能、無(wú)功電能。

5 當(dāng)線(xiàn)路有可能送電、受電運(yùn)行時(shí)應(yīng)測(cè)量雙方向有功功率、計(jì)量雙方向有功電能。

6當(dāng)線(xiàn)路有可能滯相、進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，應(yīng)測(cè)量雙方向無(wú)功功率、計(jì)量雙方向無(wú)功電能。

7電力系統(tǒng)有要求時(shí)，升壓站線(xiàn)路應(yīng)測(cè)量線(xiàn)路功角。

圖4 水力發(fā)電廠(chǎng)線(xiàn)路電氣測(cè)量配置

表3 線(xiàn)路測(cè)量選型

2.3母線(xiàn)測(cè)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(xiàn)以及35kV、66kV母線(xiàn)應(yīng)測(cè)量母線(xiàn)線(xiàn)電壓及頻率，同時(shí)應(yīng)測(cè)量三相電壓。

2  110kV及以上母線(xiàn)應(yīng)測(cè)量三個(gè)線(xiàn)電壓和頻率。

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

4 3/2接線(xiàn)、4/3接線(xiàn)和角型接線(xiàn)的各斷路器回路應(yīng)測(cè)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(cè)量有功功率及無(wú)功功率、計(jì)量有功電能及無(wú)功電能。對(duì)有可能送電和受電運(yùn)行 時(shí)，應(yīng)測(cè)量雙方向有功功率、計(jì)量雙方向有功電能；對(duì)有可能滯相和進(jìn)相運(yùn)行時(shí), 應(yīng)測(cè)量雙方向無(wú)功功率、計(jì)量雙方向無(wú)功電能。

圖5 水力發(fā)電廠(chǎng)母線(xiàn)電氣測(cè)量配置

表4 母線(xiàn)測(cè)量選型

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

表5 電抗器測(cè)量選型

3廠(chǎng)用電系統(tǒng)的電氣測(cè)量及電能計(jì)量

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

3.2廠(chǎng)用電工作母線(xiàn)應(yīng)測(cè)量交流電壓。當(dāng)為中性點(diǎn)非有效接地時(shí)，應(yīng)測(cè)量一個(gè)

線(xiàn)電壓和三相電壓；當(dāng)為中性點(diǎn)有效接地時(shí)，應(yīng)測(cè)量三個(gè)線(xiàn)電壓。

3.3廠(chǎng)區(qū)供電線(xiàn)路應(yīng)測(cè)量三相電流，根據(jù)電能計(jì)量需要可計(jì)量有功電能。

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

3.5 55kW及以上的電動(dòng)機(jī)冋路應(yīng)至少測(cè)量單相電流。

3.6當(dāng)廠(chǎng)用電變壓器低壓側(cè)為0.4kV三相四線(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)測(cè)量三相電流。

3.7廠(chǎng)用電分段斷路器應(yīng)測(cè)量單相電流。

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。

圖6 水力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電系統(tǒng)電氣測(cè)量配置

表6 廠(chǎng)用電系統(tǒng)電氣測(cè)量配置選型

4.直流電源系統(tǒng)電氣測(cè)量

4.1直流電源系統(tǒng)應(yīng)測(cè)量下列項(xiàng)目：

1無(wú)降壓裝置的直流系統(tǒng)母線(xiàn)電壓。

2有降壓裝置的直流系統(tǒng)合閘母線(xiàn)電壓和控制母線(xiàn)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(cè)量浮充電電流。

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(cè)量單體電池或組合電 池的電壓。

4.4直流分配電柜應(yīng)測(cè)量母線(xiàn)電壓。

4.5直流母線(xiàn)絕緣檢測(cè)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水力發(fā)電廠(chǎng)直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)監(jiān)控裝置時(shí)，常規(guī)儀表的測(cè)量可僅測(cè)直流母線(xiàn)電壓 和蓄電池電壓。

5.不間斷電源系統(tǒng)（UPS）電氣測(cè)量

5.1 UPS宜測(cè)量下列項(xiàng)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(cè)量進(jìn)線(xiàn)電流、母線(xiàn)電壓和頻率。

5.3 UPS分配電柜可測(cè)量母線(xiàn)電壓。

5. 廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)表9 非電量測(cè)量裝置選型

Acrel-3000水電站廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)針對(duì)水電站內(nèi)水輪發(fā)電機(jī)組、升壓變壓器、出線(xiàn)回路、廠(chǎng)用變壓器及廠(chǎng)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(cè)，還可以接入站內(nèi)保護(hù)測(cè)控單元，實(shí)現(xiàn)電站的發(fā)、用電監(jiān)控、設(shè)備管理和運(yùn)維管理。

圖7 直流系統(tǒng)及蓄電池電氣測(cè)量

①　電站總覽及單線(xiàn)圖顯示

電站總覽對(duì)電站基本信息，越限、變位等報(bào)警統(tǒng)計(jì)信息，負(fù)荷趨勢(shì)、發(fā)電量，溫濕度、壓力、液位等環(huán)境監(jiān)測(cè)信息、發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、斷路器狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行集中顯示。此外具備電氣主接線(xiàn)圖、廠(chǎng)用電接線(xiàn)圖、油、水、氣系統(tǒng)圖、直流系統(tǒng)等。在這類(lèi)畫(huà)面上能實(shí)時(shí)顯示出運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及某些重要參數(shù)的實(shí)時(shí)值，必要時(shí)可通過(guò)窗口顯示其它有關(guān)信息。

②　發(fā)電機(jī)、變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)視發(fā)電機(jī)、升壓變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，采用模擬表盤(pán)、數(shù)字、曲線(xiàn)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(dòng)態(tài)變化和趨勢(shì)。

③　數(shù)據(jù)查詢(xún)

查詢(xún)選定回路選定的電流或電壓、頻率、有功功率、無(wú)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(shì)等某一運(yùn)行參數(shù)，統(tǒng)計(jì)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(shí)間統(tǒng)計(jì)。

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(dòng)作等情況時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)并自動(dòng)顯示、記錄事故名稱(chēng)及時(shí)間。

⑤　控制與調(diào)節(jié)

控制與調(diào)節(jié)對(duì)象：機(jī)組及其輔助設(shè)備、變壓器以及線(xiàn)路、控制電機(jī)等?？刂婆c調(diào)節(jié)方式：遠(yuǎn)方/現(xiàn)地，控制可通過(guò)二級(jí)口令確認(rèn)，保障控制安全，并具備操作日志記錄。

⑥　異常報(bào)警

實(shí)時(shí)報(bào)警按嚴(yán)重、緊急、一般等級(jí)別分別刷新、顯示、統(tǒng)計(jì)，支持按站所、時(shí)段、設(shè)備名稱(chēng)、事件類(lèi)型、報(bào)警類(lèi)型等組合篩選方式，支持用戶(hù)事件確認(rèn)。

⑦　統(tǒng)計(jì)與制表

查詢(xún)回路采集間隔電能和電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)這些參數(shù)運(yùn)行日?qǐng)?bào)，并統(tǒng)計(jì)日最大值、最小值、平均值。

⑧　設(shè)備管理和運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(hù)報(bào)告、文檔管理等功能，可通過(guò)單線(xiàn)圖、餅圖、棒圖、3D圖形、手機(jī)APP實(shí)時(shí)顯示電站內(nèi)各區(qū)域運(yùn)行狀態(tài)，使管理人員及時(shí)了解電站運(yùn)行情況。

6. 結(jié)論

水電站測(cè)量?jī)x表裝置配置以及廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的，均以滿(mǎn)足水電廠(chǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電力商業(yè)化運(yùn)營(yíng)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(guò)合理使用傳感器配合管理系統(tǒng)，使電站運(yùn)行管理更高效。