Sélection de la configuration des dispositifs de mesure et système de gestion de l'énergie des centrales hydroélectriques

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Acrel Co., Ltd.

Français La norme NB/T 10861-2021 « spécification de conception pour la configuration des appareils de mesure dans les centrales hydroélectriques » fournit des exigences et des conseils détaillés pour la configuration des appareils de mesure dans les centrales hydroélectriques. L'appareil de mesure est une partie importante de la surveillance du fonctionnement de la centrale hydroélectrique. La mesure de la centrale hydroélectrique est principalement divisée en mesure de quantité électrique et mesure de quantité non électrique. La mesure électrique fait référence à la mesure de paramètres électriques en temps réel au moyen d'électricité, y compris le courant, la tension, la fréquence, le facteur de puissance, la puissance active/réactive, l'énergie active/réactive, etc. ; la mesure non électrique fait référence à l'utilisation d'émetteurs pour convertir les signaux électriques non électriques de 4 à 20 mA ou de 0 à 5 V, y compris la température, la vitesse, la pression, le niveau de liquide, l'ouverture, etc. Cet essai traite uniquement de l'appareil de mesure et du système de gestion de la consommation d'énergie de la centrale hydroélectrique selon la norme, et n'implique pas la configuration de la protection du micro-ordinateur de la centrale hydroélectrique.

1.Disposition générale

1.0.1 Cette spécification est formulée pour normaliser la conception de la configuration des appareils de mesure dans les centrales hydroélectriques, assurer le fonctionnement à long terme, sûr et stable des centrales hydroélectriques et améliorer les avantages économiques globaux des centrales hydroélectriques.

1.0.2 Cette spécification s'applique à la conception de la configuration des dispositifs de mesure pour les centrales hydroélectriques nouvellement construites, reconstruites et agrandies.

1.0.3 La conception de la configuration des appareils de mesure dans les centrales hydroélectriques doit adopter activement les nouvelles technologies et les nouveaux produits qui ont passé l'évaluation.

1.0.4 La configuration et la conception des appareils de mesure dans les centrales hydroélectriques doivent répondre aux exigences du système électrique en ce qui concerne la quantité d'informations collectées à la centrale et la méthode de collecte d'informations.

1.0.5 La conception de la configuration des appareils de mesure dans les centrales hydroélectriques doit non seulement être conforme au présent code, mais également aux normes nationales pertinentes en vigueur.

2.Terminologie

2.0.1 Mesure électrique

Mesure de paramètres électriques en temps réel au moyen de l'électricité.

2.0.2 Comptage d'énergie

Mesure des paramètres de l'énergie électrique.

2.0.3 Compteur de mesure électrique général

Les centrales hydroélectriques utilisent souvent des compteurs à aiguille, des compteurs numériques, etc.

2.0.4 Compteur à aiguille

Selon la relation entre l'aiguille et l'échelle pour indiquer la valeur mesurée du compteur.

2.0.5 Compteur de type numérique

L'écran peut afficher directement la valeur mesurée du compteur.

2.0.6 Watt-heuremètre

Un instrument qui mesure les données d’énergie électrique active et/ou réactive.

2.0.7 Dispositif d'échantillonnage intelligent de courant alternatif

Échantillonnage de puissance de fréquence CA, directement à l'unité de traitement de données pour traitement afin d'obtenir la tension, le courant, la puissance active, la puissance réactive, le facteur de puissance, la fréquence, la puissance active, la puissance réactive et d'autres paramètres, et via l'interface de communication standard, sortie du compteur intelligent multifonctionnel.

2.0.8 Transducteur

Être mesuré par la conversion du courant continu, de la tension continue ou du signal numérique.

2.0.9 Classe de précision de l'instrument de mesure

Instruments de mesure et/ou accessoires destinés à répondre à certaines exigences de mesure conçus pour garantir que l'erreur et le changement tolérés se situent extrêmement dans les limites spécifiées du niveau.

2.0.10 Composants d'automatisation

Composants et/ou dispositifs pour la surveillance des données d'état, l'exécution des actions dans les centrales hydroélectriques.

2.0.11 Mesures non électriques

Mesure de la température, de la pression, de la vitesse, du déplacement, du débit, du niveau, des vibrations, du pendule et d'autres paramètres non électriques en temps réel.

3.Mesure électrique et mesure de puissance

Les objets de mesure électriques comprennent le générateur hydroélectrique/moteur de générateur, le transformateur principal, la ligne, le bus, le transformateur d'usine, le système CC, etc. La figure 1 est un schéma du câblage électrique de la centrale hydroélectrique, montrant le câblage électrique du groupe électrogène hydroélectrique, du transformateur principal, de la ligne et du transformateur de puissance de l'usine.

Fig. 1 Schéma de principe du câblage électrique d'une centrale hydroélectrique

3.1 Mesure électrique et comptage de l'énergie électrique du générateur hydroélectrique/moteur du générateur

3.1.2 Le dispositif de démarrage à fréquence variable statique du moteur du générateur doit mesurer les éléments suivants.

3.1.3 L'hydrogénérateur/moteur de génération doit mesurer l'énergie électrique active et réactive. Un hydrogénérateur fonctionnant en modulation de phase doit mesurer la puissance active bidirectionnelle ; un hydrogénérateur fonctionnant en avance de phase doit mesurer la puissance réactive bidirectionnelle ; un moteur de générateur doit mesurer la puissance active bidirectionnelle et la puissance réactive bidirectionnelle.

3.1.4 Pour les hydrogénérateurs qui peuvent fonctionner en modulation de phase, la puissance active dans les deux sens doit être mesurée ; pour les hydrogénérateurs qui peuvent fonctionner en avance de phase, la puissance dans les deux sens doit être mesurée. Les moteurs des générateurs doivent mesurer la puissance active et la puissance réactive dans les deux sens.

3.1.5 Lors de la mesure de l'angle de puissance active du système électrique, l'angle de puissance du générateur doit être mesuré.

3.1.6 Le côté haute tension du transformateur d'excitation doit mesurer le courant triphasé, la puissance active et la puissance réactive.

La configuration de surveillance de l'hydrogénérateur et du transformateur d'excitation est illustrée à la Fig. 2, et la sélection de l'équipement est illustrée à la Fig. 1.

Fig. 2 Configuration de mesure électrique de l'hydrogénérateur

Tableau 1 Sélection de surveillance de l'hydrogénérateur et du transformateur d'excitation

3.2 Mesure électrique et comptage de l'énergie électrique du système de suralimentation et d'envoi

3.2.1 Les éléments de mesure et de mesure de puissance du transformateur principal doivent répondre aux exigences suivantes :

1 Les transformateurs à double enroulement doivent mesurer le courant triphasé, la puissance active et la puissance réactive du côté haute tension, et un côté du transformateur doit mesurer l'énergie active et l'énergie réactive.

Les transformateurs à trois enroulements ou autotransformateurs doivent mesurer le courant triphasé, la puissance active et la puissance réactive sur trois côtés, ainsi que l'énergie active et l'énergie réactive sur trois côtés. L'enroulement commun de l'autotransformateur doit mesurer le courant triphasé.

3 Lorsque l'unité génératrice est câblée comme une unité mais que le générateur est équipé d'un disjoncteur, la tension de ligne côté basse tension et la tension triphasée doivent être mesurées.

4 La puissance active et la puissance réactive doivent être mesurées des deux côtés du transformateur de contact, et l'énergie active et l'énergie réactive doivent être mesurées.

5 Lorsqu'il est possible de transmettre et de recevoir de l'énergie, la puissance active dans les deux sens doit être mesurée et l'énergie active dans les deux sens doit être mesurée ; lorsqu'il est possible de fonctionner en retard de phase et en avance de phase, la puissance réactive dans les deux sens doit être mesurée et l'énergie réactive dans les deux sens doit être mesurée.

Fig. 3 Configuration de mesure électrique du transformateur principal d'une centrale hydroélectrique

Tableau 2 Sélection de la surveillance du transformateur principal

3.2.2 Les éléments de mesure de ligne doivent répondre aux exigences suivantes :

Les lignes de 6,3 kV à 66 kV doivent mesurer le courant monophasé et, lorsque les conditions le permettent, le courant biphasé ou triphasé peut être mesuré.

Les lignes 2 35 kV et 66 kV doivent mesurer la puissance active, et les lignes 6,3 kV ~ 66 kV peuvent également mesurer la puissance active et la puissance réactive lorsque les conditions le permettent.

Les lignes de 110 kV et plus doivent mesurer le courant triphasé, la puissance active et la puissance réactive.

Les lignes de 6,3 kV et plus doivent mesurer l'énergie active et l'énergie réactive.

5 Lorsque la ligne est susceptible de transmettre et de recevoir de l'énergie, la puissance active dans les deux sens doit être mesurée et l'énergie active dans les deux sens doit être mesurée.

6 Lorsque la ligne peut fonctionner avec un décalage de phase ou une avance de phase, la puissance réactive dans les deux sens doit être mesurée et l'énergie réactive dans les deux sens doit être mesurée.

Lorsque le système d'alimentation l'exige, l'angle de puissance de la ligne doit être mesuré pour la ligne de la station d'élévation.

Fig. 4 Configuration de mesure électrique pour les lignes de centrales hydroélectriques

Tableau 3 Sélection de mesure de ligne

3.2.3 Les éléments de mesure des barres omnibus doivent répondre aux exigences suivantes :

1 Les barres omnibus de tension de générateur de 6,3 kV et plus et les barres omnibus de 35 kV et 66 kV doivent mesurer la tension et la fréquence des barres omnibus et mesurer la tension triphasée en même temps.

Les bus de 110 kV et plus doivent mesurer trois tensions et fréquences de ligne.

Les disjoncteurs de couplage de bus de 6,3 kV et plus, les disjoncteurs de section de bus, les disjoncteurs de pont interne et les disjoncteurs de pont externe doivent mesurer le courant alternatif, et les disjoncteurs de 110 kV et plus doivent mesurer le courant triphasé.

Le courant triphasé doit être mesuré pour chaque circuit de disjoncteur de câblage 3/2, de câblage 4/3 et de câblage d'angle.

5 Les disjoncteurs de dérivation, les disjoncteurs de couplage de bus ou de section et de dérivation, ainsi que les disjoncteurs de pont extérieur de 35 kV et plus doivent mesurer la puissance active et la puissance réactive, ainsi que l'énergie active et l'énergie réactive. Lorsqu'il est possible de transmettre et de recevoir de l'énergie, la puissance active dans les deux sens doit être mesurée et l'énergie active dans les deux sens doit être mesurée ; dans le cas d'un fonctionnement en retard de phase et en avance de phase, la puissance réactive dans les deux sens doit être mesurée et l'énergie réactive dans les deux sens doit être mesurée.

Fig. 5 Configuration de mesure électrique du jeu de barres dans une centrale hydroélectrique

Tableau 4 Sélection des mesures de bus

3.2.4 Le courant triphasé et la puissance réactive doivent être mesurés pour les groupes de réacteurs shunt de 110 kV et plus, et l'énergie réactive doit être mesurée. Le circuit de réacteur shunt de 6,3 kV à 66 kV doit mesurer le courant alternatif.

Tableau 5 Sélection des mesures du réacteur

3.3 Mesure électrique et comptage d'énergie du système électrique de l'usine

3.3.1 Le courant alternatif, la puissance active et l'énergie active doivent être mesurés côté haute tension du transformateur de puissance de l'usine. Lorsque le côté haute tension ne présente pas les conditions de mesure nécessaires, les mesures peuvent être effectuées côté basse pression.

3.3.2 La tension alternative doit être mesurée pour le jeu de barres de travail de l'usine. Lorsque le point neutre n'est pas correctement mis à la terre, une

Tensions composées et triphasées ; lorsque le neutre est effectivement mis à la terre, trois tensions composées doivent être mesurées.

3.3.3 Le courant triphasé doit être mesuré pour les lignes d'alimentation électrique dans la zone de l'usine, et l'énergie active peut être mesurée en fonction des besoins de mesure de l'énergie électrique.

3.3.4 Le courant triphasé doit être mesuré pour les transformateurs de puissance de 50 kVA et plus avec des charges d'éclairage.

3.3.5 Le courant monophasé doit être mesuré au moins pour le circuit moteur de 55 kW et plus.

3.3.6 Lorsque le côté basse tension du transformateur de puissance de l'usine est un système triphasé à quatre fils de 0,4 kV, le courant triphasé doit être mesuré.

3.3.7 Le disjoncteur de section pour l'alimentation de l'usine doit mesurer le courant monophasé.

3.3.8 Les générateurs diesel doivent mesurer le courant triphasé, la tension triphasée, la puissance active et mesurer l'énergie active.

Fig. 6 Configuration de mesure électrique du réseau électrique de la centrale hydroélectrique

Tableau 6 Sélection de la configuration de mesure électrique pour le système d'alimentation de l'usine

3.4 Mesure électrique du système d'alimentation CC

3.4.1 Le système d'alimentation CC doit mesurer les éléments suivants :

1 Tension de bus système CC sans dispositif abaisseur.

2 Tension de bus de fermeture de système CC et tension de bus de commande avec dispositif abaisseur.

3 Le dispositif de charge délivre une tension et un courant.

4 Tension et courant de la batterie.

3.4.2 Le circuit de la batterie doit mesurer le courant de charge flottante.

3.4.3 Lorsqu'une batterie plomb-acide à régulation par soupape fixe est utilisée, il est conseillé de mesurer la tension d'une seule batterie ou d'une batterie assemblée au moyen d'une inspection.

3.4.4 L'armoire de distribution CC doit mesurer la tension du bus.

3.4.5 Le test d'isolation du bus CC doit être conforme aux dispositions pertinentes de la norme industrielle actuelle « Code de conception des systèmes d'alimentation CC dans les centrales hydroélectriques » NB/T 10606.

3.4.6 Lorsque le système d'alimentation CC est équipé d'un dispositif de surveillance par micro-ordinateur, la mesure des instruments conventionnels ne peut mesurer que la tension du bus CC et la tension de la batterie.

3.5 Mesures électriques du système d'alimentation sans interruption (UPS)

3.5.1 UPS doit mesurer les éléments suivants :

1 Tension de sortie.

2 Fréquence de sortie.

3 Puissance ou courant de sortie.

3.5.2 L'armoire de distribution principale de l'onduleur doit mesurer le courant entrant, la tension du bus a