水力发电厂测量装置配置选型及厂用电管理系统
NB/T 10861-2021《水力发电厂测量装置配置设计规范》对水电厂的测量装置配置做了详细要求和指导。测量装置是水力发电厂运行监测的重要环节，水电厂的测量主要分为电气量测量和非电量测量。电气测量指使用电的方式对电气实时参数进行测量，包括电流、电压、频率、功率因数、有功/无功功率、有功/无功电能等；非电量测量是指使用变送器把非电量转换为4-20mA或者0-5V电信号进行测量，包括温度、转速、压力、液位、开度等。本文仅根据标准讨论水力发电厂的测量装置及厂用电管理系统，不涉及水电厂的微机保护配置等。
1、总则
1）为规范水力发电厂测量装置配置设计，保证水力发电厂长期、安全、稳定 运行，提高水力发电厂整体综合经济效益，制定本规范。
2）本规范适用于新建、改建和扩建的水力发电厂测量装置配置设计。
3）水力发电厂测量装置配置设计应积极采用已通过鉴定的新技术和新产品。
4）水力发电厂测量装置配置设计应符合电力系统对厂站端信息采集量和信息采集方式的要求。
5）水力发电厂测量装置配置设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2、术语
1）电气测量
用电的方式对电气实时参数进行测量。
2）电能计量
对电能参数进行的计量。
3）常用测量仪表
水力发电厂经常使用的指针式仪表、数字式仪表等。
4）指针式仪表
按指针与标度尺之间的关系指示被测量值的仪表。
5）数字式仪表
在显示器上能用数字直接显示被测量值的仪表。
6）电能表
计量有功和/或无功电能数据的仪器。
7）交流采样电量综合测量仪表
对交流工频电量直接采样，直接送到数据处理单元进行处理后得到电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能等参数，并能通过标准通信接口输出的多功能智能仪表。
8）变送器
被测量转换为直流电流、直流电压或数字信号的装置。
9）仪表准确度等级
满足旨在保证允许误差和改变極在规定限值内的一定计量要求的测量仪表和/或附件的级别。
10）自动化元件
用于水力发电厂状态数据监测、动作执行的元件和/或装置。
11）非电量测量
对温度、压力、转速、位移、流量、液位、振动、摆度等非电气量的实时参数进行的测量。
3、电气测量及电能计量
电气量测量对象包括水轮发电机/发电电动机、主变压器、线路、母线、厂用电变压器、直流系统等。图1为水力发电站电气接线示意图，显示水力发电机组、主变压器、线路、厂用电变压器的电气接线。
水力发电厂电气接线示意图
3.1 水轮发电机/发电电动机的电气测量及电能计量
3.1.1 水轮发电机/发电电动机应测量下列项目：
1）定子回路三相电流
2）定子回路线电压/三相相电压
3）发电机有功功率、无功功率
4）功率因数
5）发电机频率
6）励磁电流、励磁电压
3.1.2 发电电动机静止变频启动装置应测量下列项目:
1）输入、输岀回路三相电流。
2）输入回路线电压/三相相电压。
3）输入回路有功功率、无功功率。
3.1.3 水轮发电机/发电电动机应计量有功电能和无功电能。有可能调相运行的水轮发电机应计量双方向有功电能：有可能进相运行的水轮发电机应计量双方向无功电能；发电电动机应计量双方向有功电能和双方向无功电能。
3.1.4 有可能调相运行的水轮发电机应测量双方向有功功率；有可能进相运行的水轮发电机应测量双万向天功功率。发电电动机应测量双方向有功功率和无功功率。
3.1.5 电力系统有功角测量耍求时，应测量发电机功角。
3.1.6 励磁变压器高压侧应测量三相电流、有功功率及无功功率。
水轮发电机和励磁变压器的监测配置如图2所示，设备选型如表1所示。
水轮发电机电气测量配置
水轮发电机和励磁变压器监测选型
3.2 升压及送出系统的电气测量及电能计量
3.2.1 主变压器测量和电能计量项目应满足下列要求:
1）双绕组变压器应测量高压侧三相电流、有功功率、无功功率，变压器的一侧应计量有功电能、无功电能。
2）三绕组变压器或自耦变压器应测量三侧三相电流、有功功率、无功功率,应计量三侧有功电能、无功电能。自耦变压器公共绕组应测量三相电流。
3）当发变组为单元接线旦发电机有断路器时应测量低压侧线电压和三相电压。
4）联络变压器两侧应测量有功功率、无功功率，应计量有功电能、无功电能。
5）有可能送电、受电运行时，应测量双方向有功功率、计量双方向有功电能；当有可能滞相、进相运行时，应测量双方向无功功率、计量双方向无功电能。
水力发电厂主变压器电气测量配置
主变压器监测选型
3.2.2 线路测量项目应符合下列规定：
1）6.3kV~66kV线路应测量单相电流，条件许可时可测量两相电流或三相电流。
2）35kV、66kV线路应测量有功功率，条件许可时6.3kV~66kV线路也可测量有功功率、无功功率。
3）110kV及以上线路应测量三相电流、有功功率、无功功率。
4）6.3kV及以上线路应计量有功电能、无功电能。
5）当线路有可能送电、受电运行时应测量双方向有功功率、计量双方向有功电能。
6）当线路有可能滞相、进相运行时，应测量双方向无功功率、计量双方向无功电能。
7）电力系统有要求时，升压站线路应测量线路功角。
水力发电厂线路电气测量配置
线路测量选型
3.2.3 母线测量项目应符合下列规定：
1）6.3kV及以上发电机电压母线以及35kV、66kV母线应测量母线线电压及频率，同时应测量三相电压。
2）110kV及以上母线应测量三个线电压和频率。
3）6.3kV及以上母联断路器、母线分段断路器以及内桥断路器、外桥断路器应测量交流电流，110kV及以上应测量三相电流。
4）3/2接线、4/3接线和角型接线的各断路器回路应测量三相电流。
5）旁路断路器、母联或分段兼旁路断路器和35kV及以上外桥断路器，应测量有功功率及无功功率、计量有功电能及无功电能。对有可能送电和受电运行 时，应测量双方向有功功率、计量双方向有功电能；对有可能滞相和进相运行时, 应测量双方向无功功率、计量双方向无功电能。
水力发电厂母线电气测量配置
母线测量选型
3.2.4 110 kV及以上并联电抗器组应测量三相电流及无功功率，并计量无功电能。6.3kV~66 kV并联电抗器回路应测量交流电流。
电抗器测量选型
3.3 厂用电系统的电气测量及电能计量
3.3.1 厂用电变压器高压侧应测量交流电流、有功功率及有功电能。当高压侧不具备测量条件时，可在低压侧测量。
3.3.2 厂用电工作母线应测量交流电压。当为中性点非有效接地时，应测量一个线电压和三相电压；当为中性点有效接地时，应测量三个线电压。
3.3.3 厂区供电线路应测量三相电流，根据电能计量需要可计量有功电能。
3.3.4 50kVA及以上带照明负荷的厂用电变压器应测量三相电流。
3.3.5 55kW及以上的电动机冋路应至少测量单相电流。
3.3.6 当厂用电变压器低压侧为0.4kV三相四线系统时，应测量三相电流。
3.3.7 厂用电分段断路器应测量单相电流。
3.3.8 柴油发电机应側量三相电流、三相电压、有功功率及计量有功电能。
水力发电厂厂用电系统电气测量配置
厂用电系统电气测量配置选型
3.4 直流电源系统电气测量
3.4.1 直流电源系统应测量下列项目：
1）无降压装置的直流系统母线电压。
2）有降压装置的直流系统合闸母线电压和控制母线电压。
3）充电装置输出电压和电流。
4）蓄电池组电压和电流。
3.4.2 蓄电池回路宜测量浮充电电流。
3.4.3 当采用固定型阀控式铅酸蓄电池时，宜以巡检方式测量单体电池或组合电 池的电压。
3.4.4 直流分配电柜应测量母线电压。
3.4.5 直流母线绝缘检测应符合现行行业标准《水力发电厂直流电源系统设计规 范》NB/T 10606的有关规定。
3.4.6 直流电源系统设有微机监控装置时，常规仪表的测量可仅测直流母线电压 和蓄电池电压。
3.5 不间断电源系统（UPS）电气测量
3.5.1 UPS宜测量下列项目：
1）输出电压。
2）输出频率。
3）输出功率或电流。
3.5.2 UPS主配电柜宜测量进线电流、母线电压和频率。
3.5.3 UPS分配电柜可测量母线电压。
直流系统及蓄电池电气测量
直流系统测量选型
3.6 常测电气测量仪表和电能计量仪表
3.6.1 电气测量仪表设置应满足下列要求：
1）常测电气测量仪表设置应能正确反映电力装置的运行参数。
2）有远传功能要求时，应配置以数据通信方式或模拟量输出方式传送电气参数的电气测量仪表。
3）水轮发电机，发电电动机，双绕组主变圧器高压侧，三绕组主变压器高 压侧、中压侧及低压侧，能替代线路断路器的分段及母联断路器、外桥断路器、 角形接线断路器以及线路宜配置交流釆样电量综合测量仪表；厂用电变压器及厂用电系统配电回路可配置交流采样综合测量仪表。
3.6.2 模拟屏常测仪表设置应满足下列要求：
1）计算机监控系统不设模拟屏时，控制室宜取消常测仪表。计算机监控系统设模拟屏时，模拟屏上常测仪表应精简，并可采用计算机驱动的数字式仪表。
2）模拟屏上宜装设下列电气测量仪表：
1.水轮发电机和发电电动机的有功功率表、无功功率表。
2.110kV及以上电压线路的有功功率表和无功功率表；35kV及以上、110kV以下电压线路的有功功率表。
3.35kV及以上母线的线电压表和频率表。
4.全厂总有功功率表、总无功功率表。
5.有可能进相或调相运行的水轮发电机装设的双方向无功功率表或有功功率表；发电电动机、有可能送受电运行的线路装设双方向的有功功率表及无功功率表。
6.其他测量仪表。
3.6.3 机组现地控制单元宜配置交流采样电量综合测量仪表、有功功率变送器，根据需要可配置无功功率变送器和定子交流电压变送器。
3.6.4 励磁屏应配置测量励磁电流、励磁电压的直流变送器。
3.6.5 开关站、公用设备等现地控制单元宜配置交流采样电量综合测量仪表和/或电量变送器，可不配置其他常规电气测量仪表。