水力发电厂测量装置配置选型及厂用电管理系统

安科瑞电气股份有限公司 201801

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用电管理系统，不涉及水电厂的微机保护配置等。

1. 总则

1.0.1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。

1.0.2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。

1.0.3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。

1.0.4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。

1.0.5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。

1. 术语

2.0.1 电气测量 electrical measuring

用电的方式对电气实时参数进行测量。

2.0.2 电能计量 energy metering

对电能参数进行的计量。

2.0.3 常用测量仪表 general electrical measuring meter

水力发电厂经常使用的指针式仪表、数字式仪表等。

2.0.4 指针式仪表 pointer-type meter

按指针与标度尺之间的关系指示被测量值的仪表。

2.0.5 数字式仪表 digital-type meter

在显示器上能用数字直接显示被测量值的仪表。

2.0.6 电能表 watt-hour meter

计量有功和/或无功电能数据的仪器。

2.0.7交流采样电量综合测量仪表intelligent AC sampling device

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。

2.0.8 变送器 transducer

被测量转换为直流电流、直流电压或数字信号的装置。

2.0.9 仪表准确度等级 measuring instrument accuracy class

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。

2.0.10 自动化元件 automatic control componcius

用于水力发电厂状态数据监测、动作执行的元件和/或装置。

2.0.11 非电量测量 non-electricity measuring

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。

1. 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。

图1 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，应測量发电机功角。

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。

图2 水轮发电机电气测量配置

名称	图片	型号	功能	应用
交流采样电量综合测量仪表		APM520	三相电流、线电压/三相相电压、双方向有功/无功功率、双方向有功/无功电能、功率因数、频率、谐波畸变率、电压合格率统计，RS485/Modbus-RTU接口	发电机、励磁变压器电气监测
直流采样电量综合测量仪表		PZ96L-DE	测量励磁系统中的直流电压、励磁电流等，配套霍尔传感器。	励磁电流、电压测量
		DJSF1352-RN
霍尔传感器		AHKC-EKAA	测量DC0~(5-500)A电流，输出DC4-20mA,工作电源DC12/24V。	励磁电流传感器

表1 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,应计量三侧有功屯能、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。

图3 水力发电厂主变压器电气测量配置

名称	图片	型号	功能	应用
交流采样电量综合测量仪表		APM520	三相电流、线电压/三相相电压、双方向有功/无功功率、双方向有功/无功电能、功率因数、频率、谐波畸变率、电压合格率统计，RS485/Modbus-RTU接口	主变压器高低压侧测量

表2 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。

图4 水力发电厂线路电气测量配置

名称	图片	型号	功能	应用
交流采样电量综合测量仪表		APM520	三相电流、线电压/三相相电压、双方向有功/无功功率、双方向有功/无功电能、功率因数、频率、谐波畸变率、电压合格率统计，RS485/Modbus-RTU接口	6.3kV~110kV线路测量

表3 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35 kV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。

图5 水力发电厂母线电气测量配置

名称	图片	型号	功能	应用
数字式仪表		PZ96L-AV3/C	测量三相电压、线电压，RS485/Modbus-RTU接口。	母线电压测量，本地显示

表4 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。6.3 kV~66 kV并联电抗器回路应测量交流电流。

名称	图片	型号	功能	应用
数字式仪表		PZ96L-E3/C	测量三相电流，有功/无功功率、有功无功电能，RS485/Modbus-RTU接口。	电抗器测量，本地显示

表5 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。

图6 水力发电厂厂用电系统电气测量配置

名称	图片	型号	功能	应用
多功能电能表		AEM96	三相电流、线电压/三相相电压、有功/无功功率、有功/无功电能、功率因数、频率、谐波畸变率，RS485/Modbus-RTU接口。	电能计量和监测
数字式仪表		PZ96L-AV3/C	测量三相电压、线电压，RS485/Modbus-RTU接口。	母线电压测量
智慧用电监测单元		ARCM300	三相电流、线电压/三相相电压、有功/无功功率、有功/无功电能、功率因数、频率、剩余电流、4路温度，RS485/Modbus-RTU接口。	馈线测量
电动机测控装置		ARD3M	适用于额定电压至 660V 的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。（过流、欠流）、电压的（过压、欠压）及断相、堵转、短路、漏电、三相不平衡、过热、接地、轴承磨损、定转子偏心时、绕组老化予以报警或保护控制。	电动机测控
抗晃电装置		ARD-KHD	电压短暂失压时防止接触器脱扣，电压恢复后不间断运行，避免系统受到冲击。

表6 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。

图7 直流系统及蓄电池电气测量

名称	图片	型号	功能	应用
数据采集器		ABAT100-HS	*大可监测蓄电池数为120节，组压过充/放，单压过充/放，电流过充/放，单体内阻过高，通信异常等，带过压、短路保护，RS485/Modbus-RTU接口	蓄电池监测模块数据采集
电池监测模块		ABAT100-S	对每节后备电池的电压、内阻与电池负极温度的在线监测	蓄电池监测模块
电池组监测模块		ABAT100-C	监测一组电池的充放电电流与环境温度	蓄电池组监测模块
霍尔传感器		AHKC-EKC	测量DC0~(500-1500)A电流，输出±5V。	直流电流监测
智能网关		ANet-2E4SM	边缘计算网关，嵌入式linux系统，提供AES加密及MD5身份认证等安全需求，支持断点续传，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104协议	数据采集、转换和逻辑判断

表7 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。

3.6.6厂用电系统开关柜电气测量仪表配置应符合下列规定:

1厂用电变压器高压侧开关柜应配置常规单相电流表及单相交流电流变送器，或交流釆样电量综合测星仪表。当厂用电变压器高压侧开关柜实际负荷电流 小于电流互感器额定一次电流的30%时，常规电流表、交流采样电量综合测量 仪表或交流电流变送器可在厂用电变压器低压侧开关柜内设置。

2厂用电变压器低压侧为0.4kV三相四线系统町，厂用电变压器低压侧开关柜应配置常规三相电流表及单相交流电流变送器，或交流釆样电量综合测量仪表。

3母线电压互感器柜宜设置测量母线电压的交流电压变送器或交流采样电量综合测量仪表。中性点非有效接地系统，母线电压互感器柜宜设置一只切换开关和一只电压表，测量一个线电压和三相电压。中性点有效接地系统，母线电压互感器柜可设置一只切换开关和一只电压表，测量三个线电压。

■■■

4厂用电系统母线分段断路器柜及馈线柜各馈线回路均应设置电流表，其中母线分段断路器柜应设置交流电流变送器。

3.6.7柴油发电机控制柜宜设置交流采样电量综合测量仪表。

3.6.8 下列回路应配置多功能电能表：

1水轮发电机和发电电动机的定子回路。

2双绕组主变压器的一侧及三绕组主变压器的三侧。

3 6.3kV及以上线路。

4旁路断路器、母联兼旁路断路器回路。

5厂用电变压器的一侧。

6外接保安电源的进线回路。

7其他需要进行电能计量的回路。

3.6.9常测电气测量仪表和电能计量仪表的选型及性能应符合下列规定：

1中性点非有效接地的电量测量应采用三相四线接线的交流采样电量综合测量仪表，其中功率测量宜为三相三线的计算方式。有功及无功功率变送器宜为三相三线，电能计量可采用三相三线的多功能电能表。

2中性点有效接地的电量测量应采用三相四线的交流采样电量综合测量仪表和有功、无功功率变送器，电能计量应釆用三相四线的多功能电能表。

3常测电气测量仪表准确度*低要求应符合表3.6.9-1的规定。

注：★当交流釆样电量综合测量仪表用于除电能计量外的其他用电系统交流电流、电压测量时，其准确度*低要求为0.5级。

4变送器和测量用互感器、测量用分流器准确度*低要求应符合表3.6.9-2的规定。

5指针式测量仪去的测量范围，宜使电力设备额定值指示在仪表标度尺的2/3左右。对功率值有可能双方冋此，应选用零刻度在标度尺中间位置的指针式仪表。

6 变送器输出标称值宜选用4 mA~20 mA DC或4 mA~12 mA~20 mA DC,标称值的上限宜代表被测量额定值的1.2倍~1.3倍，并取合适的整数进行校准，经变送器接入的指针式仪表的满刻度值与校准的被测量值应一致，接入的 数字式仪表以及计算机监控系统模入应按此校准的被测量值进行率定。

7多功能电能表准确度*低要求应符合表3.6.9-3的规定。

8多功能电能表应有失压记录和失压计时功能。当多功能电能表釆用辅助电源，辅助电源失电后，应有失电次数及其日期记录。

9输出及通信接口应满足下列要求：

1） 电量变送器除应具有模拟量输出外，也可同时具有数据通信接口的输出方式，通信的物理连接及世信规约应满足计算机监控系统的要求。

2） 交流采样电量综合测量仪表宜具有数据通信接口的输出方式，通信的物理连接及通信规约应满足计算机监控系统要求。当调度自动化系统要求远动工作站的信息直釆直送时，交流釆样电量综合测量仪表应另外增加一个通信接口，通信的物理连接和通信规约应满足远动工作站的要求。

3） 多功能电能表应具有数据通信接口输出方式。当调度自动化系统要求 数据釆集直采直送时，数据通信接口应设置两个，并均应各自满足计算机 监控系统和调度数据网的通信物理连接和通信规约的要求。

10变送器、交流釆样电量综合测量仪、多功能电能表以及数字显示仪表的辅助电源宜采用直流电源或UPS电源。

11系统关口电能表的配置应符合现行行业标准《电能计量装置技术管理规程》DUT448和《电能量计量系统设计技术规程》DL/T5202及接入系统设计中 的屯网屯能计费系统终端的相关规定。

名称	图片	型号	功能	精度
电量变送器		BD100	将电网中的交直流电流、电压电参量，经隔离变送成线性的4~20mA直流模拟信号或数字信号装置。产品符合GB/T13850-1998、IEC-688 标准。	0.2
电量变送器		BA系列	对电网中的交流电流进行实时测量，将其隔离变换为标准的直流信号输出，或通过RS485 接口（Modbus-RTU 协议）将测量数据进行传输。	0.5
电量变送器		BD系列	将电网中的电流、电压、频率、功率、功率因数等电参量，经隔离变送成线性的直流模拟信号或数字信号的装置。	0.5 0.2可选
数字式仪表		PZ96系列	可选择测量相电压、线电压、电流、有功/无功功率、有功/无功电能、频率、功率因数等电参量，可选RS485/Modbus-RTU接口、模拟量数据转换、开关量输入/输出等功能。	电流、电压0.5级 频率0.05Hz； 有功功率、电能0.5级；无功功率、电能1.0级
多功能电能表		AEM96	三相电流、线电压/三相相电压、有功/无功功率、分时电能、有功/无功电能、需量、功率因数、频率、谐波畸变率，RS485/Modbus-RTU接口。	电流、电压、频率0.2级 有功功率、电能0.5级；无功电能2.0级
交流采样电量综合测量仪表		APM520	三相电流、线电压/三相相电压、双方向有功/无功功率、分时双方向有功/无功电能、需量、功率因数、频率、谐波畸变率、电压合格率统计，RS485/Modbus-RTU接口	电流电压有功功率/电能：0.2S 0.5S可选，无功功率/电能2.0
智慧用电监测单元		ARCM300	三相电流、线电压/三相相电压、有功/无功功率、有功/无功电能、功率因数、频率、剩余电流、4路温度，RS485/Modbus-RTU接口。	电压电流0.2 有功电能0.5S 无功电能2.0

表8 变送器、数字式仪表、多功能电能表等设备选型参数

3.7电气测量及电能计量二次接线

3.7.1系统关口电能表应配置专用的电流、电压互感器或互感器专用二次绕组， 并不得接入与电能计量无关的设备。

3.7.2系统关口电能表用电流互感器准确度等级选择应按照本规范第3.6.9条第 7款执行。

3.7.3 110 kV及以上的配电装置，100 MW及以上的水轮发电机和发电电动机宜选用额定二次电流为：1A的电流互感器。

3.7.4电流互感器二次绕组中所接入的实际负荷应保证在25 %~100 %额定二次负荷范围内。

3.7.5电压互感器的主二次绕组额定二次线电压宜为100V。

3.7.6电压互感器二次绕组中所接入的实际负荷应保证在25 %~100 %额定二次负荷范围内。

3.7.7系统关口电能表用电流互感器的二次接线应采用分相接线方式。发电机出口电能表及其他电能表采用三相四絞电能表时，电流互感器可采用星形接线方式；釆用三相三线电能表时，电流互感器可釆用不完全星形接线方式。

3.7.8当几种测量仪表接在电流互感器的同一个二次绕组时，仪表接线的先后顺序宜为电能计量仪表、指示或显示仪表、交流采样电量综合测量仪、电量变送器。当电流互感器二次接线釆用星形或不完全星形接线方式时，星形的连接点不应在仪表的接线端子形成后引岀至端子排，应将各相电流引出至端子排，在端子排上组成星形。

3.7.9对于电能表专用的电流互感器二次绕组以及专用的电压互感器二次回路，在接入电能表接线端子前应经试验接线盒，方便现场带负荷校表和带负荷换表。

3.7.10屯压互感器二次侧宜安装低压断路器，当二次侧以分支路引出时，各支路应独立安装。

3.7.11电流互感器的二次回路应有且只能有一个接地点；当电流互感器为电气测量或电能计量专用时，应在配电装置处经过端子排一点接地；如与其他设备共 用电流互感器时，互感器接地方式应符合现行行业标准《水力发电厂二次接线设计规范》NB/T 35076的有关规定。

3.7.12电压互感器星形接线的二次绕组应采用中性点一点接地方式，中性点接地线中不应串接有可能断开的设备；当电压互感器为电气测量或电能计量专用时，宜在配电装置处经端子排一点接地；如与其他设备共用电压互感器时，互感器接地方式应符合现行行业标准《水力发电厂二次接线设计规范》NB/T 35076 的有关规定。

3.7.13电流互感器二次电流回路的电缆芯线截面，应按电流互感器的额定二次 负荷计算。当二次电流为5A时，电缆芯线截面不应小于4 mm2；二次电流为1A 时，电缆芯线截面不应小于2.5 mm2。

3.7.14电压互感器二次回路的电缆芯线截面允许电斥降选择应符合下列规定：

1仅接入指针式仪表的电压降不应大于额定二次电压的1.5%。

2接入有交流采样电量综合测量仪、数显仪表及电量变送器的电压降不应大于额定二次电压的0.5%。

3接入0.5级及以上准确度等级电能汁量仪表的电压降不应大于额定二次电压的0.2%。

4允许电压降所反映的误差，应包含电压互感泰二次村路导线引起的比差和角差的合成误差，不应仅是单一的比差。

5电缆芯线的*小截面不应小于2.5mm²。

1. 非电量测量

4.1水轮发电机组及水泵水轮机/发电电动机组的非电量测量。

4.1.1水轮发电机组及水泵水轮机/发电电动机组自动化元件及其系统的设计应符合现行国家标准《水轮发电机组自动化元件（装置）及其系统基本技术条件》GB/T 11805的有关规定。

4.1.2水轮发电机组及水泵水轮机/发电电动机组非电量测量项目应符合本规范附录A的规定。

4.1.3测量仪表选型、配置及性能应符合下列规定：

1温度检测元件宜选用分度号为PtlOO铂电阻，测温电阻宜三线引岀。用于一般部位的测温电阻宜采用B级及以上产品；用于轴承瓦温和主要设备的测温电阻宜采用A级产品。

2温度检测元件的选用应符合现行国家标准《工业铂热电阻及铂感温元件》GB/T 30121的有关规定。温度检测元件的配置数量应符合现行国家标准《水轮发电机基本技术条件》GB/T 7894的有关规定。

3大中型水力发电厂机组各轴承轴瓦应配置双检测元件，定子铁芯和绕组宜配置双检测元件。

4温度测量和温反保护检测的系统允许误差应为且±1％。当要求有更小的测量系统误差时，各种测量仪表或装置应有对温度检测元件非线性特性的补偿算法 功能。各种测量仪表或装置还应有对温度检测元件连线电阻自动校正功能、温度 检测元件接线断线和短路的报警功能。

5具有独立水力机械保护回路的机组，温度测塁仪表或装置宜具备3对温度报警开关量接点。

6大中型水力发电厂机组转速测量信号源应釆自机端电压互感器和齿盘测速传感器，或者由相互独立的齿盘测速传感器提供脉冲信号，信号源不应少于2 个，转速信号装置应能实现两路信号源的自动切换。

7转速测量宜由专用的转速信号装置完成。转速信号应包括零转速信号、机组顺序控制所需要的各种转速信号以及机组过速保护转速信号等。

8转速测量的测量精度不宜低于0.5级，测速响应时间不应大于0.5S。转速信号装置宜有4 mA~20 mA DC模拟量输出。

9转速信号开关量的动作误差不应大于额定转速的l%。

10机组宜配置压差流量测量装置。

11大中型水力发电厂机组应配置冗余的导叶位移变送器。

12机组应配置导叶位置开关，其开关量输出接点不应少于6对。对于冲击式机组,喷嘴和折向器位置宜分别具有2路输出信号。

13制动器制动与复归位置开关、导叶接力器锁定位置开美可采用二常开二常闭接点输出的元件。

4.2机组附属设备和全厂公用设备非电量测量

4.2.1油压系统测量应满足下列要求：

1油压系统测量应设置下列开关量：

1） 压力油罐事故低油压。

2） 压力油罐事故低油位。

2油压系统测量宜设置下列开关量：

1） 压力油罐油压低、油压高、启动工作泵油压、启动备用泵油压、停泵 油压。

2） 压力油罐油位低、油位高、油位正常范围上限、油位正常范围下限油位。

3） 回油箱油位低及油混水。

4） 漏油箱油位高、启动漏油泵油位、停漏油泵油位及油混水。

3油压系统测量应测量下列模拟量：

1） 压力油罐油压。

2） 压力油罐油位。

4油压系统测量宜测量下列模拟量：

1）回油箱油位。

2）回油箱油温。

3）漏油箱油位。

4.2.2事故低油压停机信号宜双重化设置，事故低油位停机信号宜双更化设置。

4.2.3技术供水系统测量应满足下列要求:

1）技术供水系统设置中间水池或消防水池时，水池应设置水位偏高和偏低报警。当水池由水泵供水时，对水池应设置启工作泵水位、启备用泵水位、停泵水位；当中间水池或消防水池釆取自流供水方式时，应设置打开/关闭取水电动阀门的水位。

2）机组或其他单元各冷却器分支管路应设置水流通、断。

3）各供水管路上的滤水器应设置其前后差压报警。

2技术供水系统测量应测量下列模拟量:

1）采用集中供水方式时，集中供水总管或备用供水总管水压：采用单元供水总管分段方式时，每段管路水压。

2）中间水池或消防水池水位。中间水池或消防水池采取自流供水方式时,其取水口或减压阀进门侧水压。

3）釆取单元自流减压供水方式时其减压阀进水口、出水口侧水压。

4）机组或其他单元的主供水管水压。

5）机组或其他单元的主供水管水温。

3技术供水系统模拟量测量宜满足下列要求:

1）机组或其他单元的冷却水总管宜设置冷却水流量的测量。

2）集中供水冷却水总管宜设置水温的测量。

3）各冷却器分支管路宜设置水压的测量。

4）各冷却器分支管路宜设置水温的测量。

4.2.4 排水系统测量应满足下列要求:

1排水系统测量应设置下列开关量:

1）排水系统采取集水井方式时的集水井水位，包括启动工作泵水位、启动备用泵水位、停泵水位、高水位。

2）排水系统采取直接排水方式时的排水总管水压，包括启动工作泵水压、启动备用泵水压、停泵水压、高水压。

3）泵的润滑水管路及泵出口管路水流通断。

2排水系统测量应测量下列模拟量：

1） 釆用集水井方式时的集水井水位。

2） 采用直接排水方式时的排水总管水压。

3应测量其他需测量的量。

4.2.5空气压缩系统测量应满足下列要求：

1空气压缩系统测量应测量供气总管气压，可测量储气罐气压。

2应测量其他需测量的量。

4.2.6进水阀系统测量应满足下列要求：

1进水阀系统测量应设置下列开关量：

1） 进水阀全开、全关。

2） 进水阀锁锭投入、退出。

3） 旁通阀全开、全关。

4） 检修密封投入、退出。

5） 工作密封投入、退出。

6） 平压信号

2进水阀系统测量应测量下列模拟量：

1） 进水阀前水压。

2） 进水阀后水压。

3）应测量其他需测量的量。

4.2.7 生态放水系统测量应满足下列要求:

1生态放水系统模拟量测量应满足下列要求:

1）釆用带闸门的流道进行生态放水时，宜测量闸门开度和闸前水位。

2）采用引水管进行生态放水时，宜测量引水管压力和引水管流量。若引水管上装有阀门，还应测量阀门的开度。

2应测量其他需测量的量。

4.2.8水淹厂房保护系统测量应符合下列规定：

1厂房*底层应设置不少于3套水位信号器。

2 水位信号器宜釆用开关量信号输出，当同一位置设置多套水位信号器时, 可采用开关量型水位信号器与模拟量型水位信号器组合的方式。

4.2.9励磁系统应设置晶闸管整流桥停风开关量，测量励磁变压器绕组温度。

4.2.10直流电源系统宜测量蓄电池组温度。

4.2.11柴油发电机测量应满足下列要求：

1柴油发电机测量应设置以下开关量：

1） 发动机过速。

2） 绕组温度过高。

3） 冷却液温度过高。

2柴油发电机测量应测量下列模拟量：

1） 润滑油压力。

2） 冷却液温度。

3柴油发电机测量可测量下列模拟量：

1） 转速。

2） 绕组温度。

3） 油箱油位。

4） 冷却液液位。

5）润滑油温度.

6）润滑油油位。

7）排气温度。

4 应测量其他需测量的量。

4.2.12 静止变频器（SFC）测量应符合下列规定:

1风冷却型SFC设备，功率柜与电抗器柜等配有风机的机柜内应设置风压继电器，电抗器柜内应设置温度检测元件，温度检测元件宜釆用PtlOO铂电阻。

2水冷却型SFC设备，功率柜内应设置温湿度传感器，水循环管路上应设置压力、流量、温度及电导率传感器，宜配置循环水泄露检测元件。

3应测量其他需测量的量。

4.2.13金属封闭母线测量应满足下列要求:

1强迫冷却离相封闭母线和冷却系统上应装设有监测导体、外壳温度，冷却器进、出口空气温度、湿度，空气流量、压力，冷却器进出口水温及流量等参数的装置。

2自然冷却离相封闭母线的接头处或其他容易过热的部位宜设置监测导体、接头和外壳温度的测量装置。

3共箱封闭母线的接头处或其他容易过热的部位可设置监测导体、接头和外壳温度的测量装置。

4应测量测量其他需测量的量。

4.2.14机组附属设备和全厂公用设备非中量测量仪表配置原则和选型要求应符

合下列规定:

1配置原则应满足下列要求:

1）对于为控制提供反馈量的同一非电量项目，开关量和模拟量测量宜分别配置测量元件。

2）用于越限报警的项目，可选用开关量型仪表或开关量加显示型仪表直接测量，也可通过模拟量实现。

3）模拟量测量应选用相应的压力、液位、温度、流量等变送器直接测量。

2选型要求应符合下列规定：

1）非电量变送器输出信号宜选择4 mA~20 mA DC型式，在输出4 mA~20 mA DC信号时，其负载电阻不应小于500Ω,测量精度不宜小于0.2 级。

2）开关量测量仪表输出宜选择继电器接点输出型。

4.3高压电气设备非电量测量

4.3.1干式变压器低压线圏端部每相引出线附近应设置温度测量装置，测温电阻宜采用PtlOO铂电阻，测温装置应具有现地显示功能以及对外的报警输岀接点。

4.3.2油浸式变压器应设置变压器油温和绕组温度的测量装置，测温电阻宜采用PtlOO铂电阻，测温装置应具有现地显示功能以及对外的报警输岀接点。

4.3.3 8MVA及以上的油浸式变压器应设置油箱压力和油位测量装置。

4.3.4带有冷却器装置的变压器，与每台油泵连接的冷却器油路中均应装设油流检测装置、压力检测装置、温度检测装置等，并带有对外输出接点。对于釆用强迫油循环水冷的变压器，冷却器应装设泄露检测装置，冷却器的出水口应装设水流检测装置、压力检测装置、温度检测装置等，并带有对外输出接点。

4.3.5变压器的气体监测及油色谱分析，应符合现行行业标准《变压器油中溶解气体分析和判断导则》DL/T 722的有关规定。

4.3.6 GIS电气设备，每个气隔应配置压力测量装置，并满足断路器、隔离开关和接地开关的正常操作和相关闭锁要求，压力测量装置应具有现地显示和对外输出接口。

2A!

1=1

4.3.7 GIS室应配置SF6泄漏检测装置，应具有显示、报警功能和戏外输出接口。

4.3.8 GIL电气设备应配置按气隔要求的压力测量装置，压力测量装置应具有显示、报警功能和对外输出接口。

4.3.9对于220kV及以上电缆，宜装设分布式光纤测温在线监测装置，装置应具有显示、报警功能和对外输出接口

4.4闸门及启闭机非电量测量

4.4.1固定式卷扬启闭机测量项目应符合下列规定：

1闸门开度测量应配置闸门开度传感器，传感器宜选择绝对值型旋转编码器；配置相应的开度显示仪，在现地显示闸门开度，能输出4 mA~20 mA DC闸门开度模拟量信号及闸门位置升关量接点，对于有任意升度要求的闸门，开度显示仪还应具有闸门开度预置的功能；对于闸门现地控制系统由自动控制器完成，且设有人机界面时，也可不设开度显示仪，开度传感器的输出信号可直接送入现地控制系统的自动控制器，闸门开度预置的功能可通过人机界面完成；另外应配置闸门开度机械限位装置，该机械限位装置应送出2个独立无源接点信号分别代 表闸门上、下开度限位值。

2启闭机荷重测量应配置荷重传感器，荷重传感器的数量可根据闸门的吊点数量确定，荷重传感器的输出信号可送入荷重仪也可直接送入现地控制系统的自动控制器。

4.4.2液压启闭机测量项目应符合下列规定：

1闸门开度测量应按照本规范第4.4.1条中第1款的规定执行。

2对于有平压提门耍求的闸门应进行闸门前后平压测量，并输岀平压接点。

3对液压启闭机液压系统的泵站及其液压管路应进行压力、温度、液位等非电量信号的检测，应満足液压启闭机自动控制和实时监测的要求，液压启闭机泵站及其液压管路系统的非电量检测应根据各自的具体情况和厂家资料进行设计。

4.5全厂水力监测

4.5.1全厂水力监测应测量下列项目：

1上游水位/上库水位。

2下游水位/下库水位。

3毛水头。

4拦污栅前后压差。

5上游调压室水位。

6 下游调压室水位。

4.5.2 全厂水力监测系统设备配置及选型应符合下列规定:

1 上库、下库的每个水位测点宜釆用双重检测方式，上游、下游的每个水位测点可采用双重检测方式。

2当实际水位变幅不大于10m时，码盘传感器和压力变送器的测量方式可任选一种；当实际水位变幅大于10m时，宜选择码盘传感器的测量方式。

3调压室水位测点的测量检测元件不宜选用浮子传动式码盘传感器，宜选用非接触式传感器或其他型式的变送器。

4单独设置的集中监测装置应选用工控机或可编程逻辑控制器(PLC)作为系统主机，并配置触摸屏等人机联系终端设备。集中监测装置输出的水位、水头模拟量信号的数量和型式应满足电站计算监控系统、电站其他自动化设备以及水情调度远动设备的要求。

5现地检测元件与监测装置之间的数据传输通道应根据距离远近、通道实施的难易程度等具体条件进行选择，可选择的通道主要包括电缆通道、光纤通道和无线通道。当坝区与厂房区之间距离超过3km且无法敷设专用光缆时，可选择电站通信用光缆的独立光芯作为传输通道，此时全厂水力监测系统在坝区需配制相应的光传输设备。若电站调压室与电站厂房之间难以实现有线传输，可采用无线数据传输通道。

4.5.3全厂水力监测系统的主要性能应符合下列规定:

1水位测量分辨率不应低于1cm。

2上游水位/上库水位、下游水位/下库水位测量误差不应大于0.2%；其他水位测量误差不应大于0.5%。

3调压室水位测量频率影响范围应满足调压室水位暂态过程的要求。

4.6非电量测量二次接线

4.6.1非电量变送器接线应符合下列规定：

1输出信号为4 mA〜20 mA DC时，负载电阻能力不应小于500Ω。

2对输入信号的抗干扰能力要求高、共模抑制比不小于90dB、常模抑制比大于60 dB、输入元件采用差分输入方式时，各个变送器的模拟量输出信号宜经信号隔离元件输出。

3电缆宜采用对绞分屏蔽加总屏蔽的计算机电缆。

4.6.2测温电阻接线宜满足下列要求：

1测温电阻接线方式宜釆用三线制方式。

2电缆宜釆用三绞分屏蔽加总屏蔽的计算机电缆。

4.6.3低电平输出的传感器宜采用对绞分屏蔽加总屏蔽的计算机电缆。

4.6.4位式非电量测量元件的开关量可选用总屏蔽的控制电缆。

4.6.5计算机电缆的芯线截面面积不应小于0.75mm²；接至插件的芯线截面面积不宜小于0.55mm²,且应选用软芯电线或电缆。屏蔽控制电缆芯线截面面积不宜小于1.55mm²。

5测量装置安装条件

5.0.1测量装置安装设计应满足运行监视、现场调试的要求，并应符合测量装置正常工作的条件。

5.0.2测量装置安装在高为2.20m的标准屏上时，其水平中心线距地面尺寸,宜符合下列规定：

1常用测量仪表，宜装在L2m~2.0 m的高度。

2电能计量仪表，宜装在0.8 m~1.95 m的高度。

非电量测量对象包括水轮发电机、附属设备、公用设备、空气压缩系统、高压电气设备、闸门控制系统、水力监测等等。

比如水轮发电机组及水泵水轮机/发电电动机组非电量测量项目数据比较多，包括轴水导轴瓦、水导油槽、定子绕组、定子铁芯、励磁变绕组等温度，机组转速、震动，进出水压力、流量，润滑油油位油温等等，这些非电量的测量均为模拟量和开关量，采集信号为4-20mA模拟量信号和开关量信号，这些信号主要由配置的机组现地控制单元(LCU)采集并进行相应的告警和控制，数据可上传水电厂管理系统。

为了提高可靠性，4-20mA或者0-5V模拟量信号需要增加信号隔离装置来实现限压、限流、隔离等措施，增加系统的抗干扰能力。

名称	图片	型号	功能	应用
隔离式安全栅		BM200	采用了限压、限流、隔离等措施，防止危险能量从本安端子进入危险现场，提高系统的本安防爆性能，增加了系统的抗干扰能力。输入4-20mA、0-5V、PT100/0-10kΩ等信号，输出4-20mA、0-5V等信号。	模拟量信号安全隔离
信号隔离器		BM100	对电流、电压等电量参数或温度、电阻等非电量参数进行快速测量，经隔离转换成标准的模拟信号输出。既可以直接与指针表、数显表相接，也可以与自控仪表（如PLC）、各种A/D转换器以及计算机系统等设备配接。	信号转换隔离
遥信单元		ARTU100-K8 ARTU100-K16 ARTU100-K32	可采集8~32路开关量，具备SOE事件顺序记录，RS485/Modbus-RTU接口。	开关量采集
遥信遥控单元		ARTU100-KJ8	8路开关量采集和8路继电器输出，RS485/Modbus-RTU接口。	开关量采集 继电器输出
模拟量采集单元		ARTU100-MA84	8路4-20mA/0-5V采集和4路4-20mA/0-5V输出，RS485/Modbus-RTU接口。	模拟量采集输出

表9 非电量测量装置选型

1. 厂用电管理系统

Acrel-3000水电站厂用电管理系统针对水电站内水轮发电机组、升压变压器、出线回路、厂用变压器及厂用电低压部分、直流系统直流屏及蓄电池、现地控制单元(LCU)等部分的电气和非电量参数进行集中监测，还可以接入站内保护测控单元，实现电站的发、用电监控、设备管理和运维管理。

图7 直流系统及蓄电池电气测量

1. 电站总览及单线图显示

电站总览对电站基本信息，越限、变位等报警统计信息，负荷趋势、发电量，温湿度、压力、液位等环境监测信息、发电机运行状态、断路器状态、运行参数等进行集中显示。此外具备电气主接线图、厂用电接线图、油、水、气系统图、直流系统等。在这类画面上能实时显示出运行设备的实时状态及某些重要参数的实时值，必要时可通过窗口显示其它有关信息。

1. 发电机、变压器状态监测

实时监视发电机、升压变压器的运行状态，采用模拟表盘、数字、曲线等可视化方式显示电压、电流、温度、功率、负荷率、转速、不平衡度等参数的动态变化和趋势。

1. 数据查询

查询选定回路选定的电流或电压、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电压、电流不平衡度、负荷率、温度变化趋势等某一运行参数，统计其*大、*小、平均值，支持导出图、表，并支持其历史逐日极值及发生时间统计。

1. 事件顺序记录

当电站发生事故造成断路器跳闸、重合闸动作等情况时，监控系统响应并自动显示、记录事故名称及时间。

1. 控制与调节

控制与调节对象：机组及其辅助设备、变压器以及线路、控制电机等。控制与调节方式：远方/现地，控制可通过二级口令确认，保障控制安全，并具备操作日志记录。

1. 异常报警

实时报警按严重、紧急、一般等级别分别刷新、显示、统计，支持按站所、时段、设备名称、事件类型、报警类型等组合筛选方式，支持用户事件确认。

1. 统计与制表

查询回路指定采集间隔电能和电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数这些参数运行日报，并统计日*大值、*小值、平均值。

1. 设备管理和运维管理

系统支持设备档案管理、生成设备二维码，记录设备生产、运行、保养信息，并具备工单管理、巡检记录、缺陷记录、消缺管理、抢修记录等等，闭环运维管理流程。

此外，系统还具备蓄电池监控、视频监控、用户报告、文档管理等功能，可通过单线图、饼图、棒图、3D图形、手机APP实时显示电站内各区域运行状态，使管理人员及时了解电站运行情况。

1. 结论

水电站测量仪表装置配置以及厂用电管理系统的设计目的，均以满足水电厂安全经济运行和电力商业化运营的需要为目标，保证准确可靠、技术先进、监视方便、经济适用。通过合理使用传感器配合管理系统，使电站运行管理更高效。