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. 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

    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

2升壓及送出系統的電氣測量及電能計量

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

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

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

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廠用電系統的電氣測量及電能計量

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。

3.2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。

3.4 50kVA及以上帶照明負荷的廠用電變壓器應測量三相電流。

3.5 55kW及以上的電動機冋路應至少測量單相電流。

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。

3.7廠用電分段斷路器應測量單相電流。

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

4.直流電源系統電氣測量

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。

4.2蓄電池回路宜測量浮充電電流。

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。

4.4直流分配電柜應測量母線電壓。

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。

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。

5.不間斷電源系統（UPS）電氣測量

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。

5.2 UPS主配電柜宜測量進線電流、母線電壓和頻率。

5.3 UPS分配電柜可測量母線電壓。

5. 廠用電管理系統表9 非電量測量裝置選型

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，統計其最大、最小、平均值，支持導出圖、表，并支持其歷史逐日極值及發生時間統計。

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，并統計日最大值、最小值、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效。