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效益，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極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，尚應符合國家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。
3.3.3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。中性點非有效接地系統，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。中性點有效接地系統，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中性點非有效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中性點有效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至低要求應符合表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，其準確度至低要求為0.5級。
4變送器和測量用互感器、測量用分流器準確度至低要求應符合表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至低要求應符合表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《電能量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第3.6.9條第 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電纜芯線的至小截面不應小于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國家標準《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；
2溫度檢測元件的選用應符合現行國家標準《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國家標準《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。
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