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水力發(fā)電廠測(cè)量裝置配置選型及廠用電管理系統(tǒng)

更新時(shí)間: 2023-08-15   點(diǎn)擊次數(shù): 833次

NB/T 10861-2021《水力發(fā)電廠測(cè)量裝置配置設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)水電廠的測(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)電廠運(yùn)行監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié),水電廠的測(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/無功功率、有功/無功電能等;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、開度等。本文僅根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)討論水力發(fā)電廠的測(cè)量裝置及廠用電管理系統(tǒng),不涉及水電廠的微機(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、線路、母線、廠用電變壓器、直流系統(tǒng)等。圖1為水力發(fā)電站電氣接線示意圖,顯示水力發(fā)電機(jī)組、主變壓器、線路、廠用電變壓器的電氣接線。

image.png 

1 水力發(fā)電廠電氣接線示意圖


    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。

image.png 

2 水輪發(fā)電機(jī)電氣測(cè)量配置

 

名稱

圖片

型號(hào)

功能

應(yīng)用

交流采樣電量綜合測(cè)量?jī)x表

image.png 

APM520

三相電流、線電壓/三相相電壓、雙方向有功/無功功率、雙方向有功/無功電能、功率因數(shù)、頻率、諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì),RS485/Modbus-RTU接口

發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變壓器電氣監(jiān)測(cè)

直流采樣電量綜合測(cè)量?jī)x表

image.png 

PZ96L-DE

測(cè)量勵(lì)磁系統(tǒng)中的勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等,配套霍爾傳感器。

勵(lì)磁電流、電壓測(cè)量

image.png 

DJSF1352-RN

霍爾傳感器

image.png 

AHKC-EKAA

測(cè)量DC0~(5-500)A電流,輸出DC4-20mA,工作電源DC12/24V。

勵(lì)磁電流傳感器

     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、無功功率,變壓器的一側(cè)應(yīng)計(jì)量有功電能、無功電能。

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、無功功率,應(yīng)計(jì)量三側(cè)有功屯能、無功電能。自耦變壓器公共繞組應(yīng)測(cè)量三相電流。

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

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

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)量雙方向無功功率、計(jì)量雙方向無功電能。

image.png 

3 水力發(fā)電廠主變壓器電氣測(cè)量配置

名稱

圖片

型號(hào)

功能

應(yīng)用

交流采樣電量綜合測(cè)量?jī)x表

image.png 

APM520

三相電流、線電壓/三相相電壓、雙方向有功/無功功率、雙方向有功/無功電能、功率因數(shù)、頻率、諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì),RS485/Modbus-RTU接口

主變壓器高低壓側(cè)測(cè)量

 表2 主變壓器監(jiān)測(cè)選型

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

1 6.3kV~66kV線路應(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線路應(yīng)測(cè)量有功功率,條件許可時(shí)6.3kV~66kV線路也可測(cè)量有功功率、無功功率。

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

4 6.3kV及以上線路應(yīng)計(jì)量有功電能、無功電能。

5 當(dāng)線路有可能送電、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)線路有可能滯相、進(jìn)相運(yùn)行時(shí),應(yīng)測(cè)量雙方向無功功率、計(jì)量雙方向無功電能。

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

image.png 

4 水力發(fā)電廠線路電氣測(cè)量配置

名稱

圖片

型號(hào)

功能

應(yīng)用

交流采樣電量綜合測(cè)量?jī)x表

image.png 

APM520

三相電流、線電壓/三相相電壓、雙方向有功/無功功率、雙方向有功/無功電能、功率因數(shù)、頻率、諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì),RS485/Modbus-RTU接口

6.3kV~110kV線路測(cè)量

3 線路測(cè)量選型

2.3母線測(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)電壓母線以及35kV、66kV母線應(yīng)測(cè)量母線線電壓及頻率,同時(shí)應(yīng)測(cè)量三相電壓。

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

3  6.3kV及以上母聯(lián)斷路器、母線分段斷路器以及內(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、4/3接線和角型接線的各斷路器回路應(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)量有功功率及無功功率、計(jì)量有功電能及無功電能。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)量雙方向無功功率、計(jì)量雙方向無功電能。

image.png 

5 水力發(fā)電廠母線電氣測(cè)量配置

名稱

圖片

型號(hào)

功能

應(yīng)用

數(shù)字式儀表

image.png 

PZ96L-AV3/C

測(cè)量三相電壓、線電壓,RS485/Modbus-RTU接口。

母線電壓測(cè)量,本地顯示

4 母線測(cè)量選型

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

名稱

圖片

型號(hào)

功能

應(yīng)用

數(shù)字式儀表

image.png 

PZ96L-E3/C

測(cè)量三相電流,有功/無功功率、有功無功電能,RS485/Modbus-RTU接口。

電抗器測(cè)量,本地顯示

5 電抗器測(cè)量選型

3廠用電系統(tǒng)的電氣測(cè)量及電能計(jì)量

3.1廠用電變壓器高壓側(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廠用電工作母線應(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)線電壓。

3.3廠區(qū)供電線路應(yīng)測(cè)量三相電流,根據(jù)電能計(jì)量需要計(jì)量有功電能。

3.4 50kVA及以上帶照明負(fù)荷的廠用電變壓器應(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)廠用電變壓器低壓側(cè)為0.4kV三相四線系統(tǒng)時(shí),應(yīng)測(cè)量三相電流。

3.7廠用電分段路器應(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。

image.png 

6 水力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)電氣測(cè)量配置

名稱

圖片

型號(hào)

功能

應(yīng)用

多功能電能表

image.png 

AEM96

三相電流、線電壓/三相相電壓、有功/無功功率、有功/無功電能、功率因數(shù)、頻率、諧波畸變率,RS485/Modbus-RTU接口。

電能計(jì)量和監(jiān)測(cè)

數(shù)字式儀表

image.png 

PZ96L-AV3/C

測(cè)量三相電壓、線電壓,RS485/Modbus-RTU接口。

母線電壓測(cè)量

智慧用電監(jiān)測(cè)單元

image.png 

ARCM300

三相電流、線電壓/三相相電壓、有功/無功功率、有功/無功電能、功率因數(shù)、頻率、剩余電流、4路溫度,RS485/Modbus-RTU接口。

饋線測(cè)量

電動(dòng)機(jī)測(cè)控裝置

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ARD3M

適用于額定電壓至 660V 的低壓電動(dòng)機(jī)回路,集保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。(過流、欠流)、電壓的(過壓、欠壓)及斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)、繞組老化予以報(bào)警或保護(hù)控制。

電動(dòng)機(jī)測(cè)控

抗晃電裝置

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ARD-KHD

電壓短暫失壓時(shí)防止接觸器脫扣,電壓恢復(fù)后不間斷運(yùn)行,避免系統(tǒng)受到?jīng)_擊。

6 廠用電系統(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無降壓裝置的直流系統(tǒng)母線電壓。

2有降壓裝置的直流系統(tǒng)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(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)量母線電壓。

4.5直流母線絕緣檢測(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)線電流、母線電壓和頻率。

5.3 UPS分配電柜可測(cè)量母線電壓。

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5. 廠用電管理系統(tǒng)9 非電量測(cè)量裝置選型

Acrel-3000水電站廠用電管理系統(tǒng)針對(duì)水電站內(nèi)水輪發(fā)電機(jī)組、升壓變壓器、出線回路、廠用變壓器及廠用電低壓部分、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。

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7 直流系統(tǒng)及蓄電池電氣測(cè)量

① 電站總覽及單線圖顯示

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圖、廠用電接線圖、油、水、氣系統(tǒng)圖、直流系統(tǒng)等。在這類畫面上能實(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)可通過窗口顯示其它有關(guān)信息。

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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、數(shù)字、曲線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)。

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③ 數(shù)據(jù)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(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)。

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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、記錄事故名稱及時(shí)間。

image.png 

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、事件類型、報(bào)警類型等組合篩選方式,支持用戶事件確認(rèn)。

image.png 

⑦ 統(tǒng)計(jì)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(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。

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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。

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此外,系統(tǒng)還具備蓄電池監(jiān)控、視頻監(jiān)控、用戶報(bào)告、文檔管理等功能,可通過單線圖、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表裝置配置以及廠用電管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的,均以滿足水電廠安全經(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。


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聯(lián)