專利名稱：基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)及方法
基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于新能源并網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于工控 機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)及方法，是一種綜合多種功能的工控機(jī)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口組 成的檢測(cè)裝置，適用于對(duì)大型風(fēng)電機(jī)組設(shè)備產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試分析。
背景技術(shù)：
目前的現(xiàn)狀是一些風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)商由于技術(shù)積累不足，投放到市場(chǎng)中的部分風(fēng)電 機(jī)組帶有質(zhì)量問(wèn)題，給并網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的隱患。電力系統(tǒng)對(duì)電能質(zhì)量的要求是非常嚴(yán) 格的，必然要求電源運(yùn)行性能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，更何況風(fēng)電是一種波動(dòng)性、間歇性電源。如 果風(fēng)電不滿足電力系統(tǒng)對(duì)電能的質(zhì)量要求，將會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)很大安全問(wèn)題。國(guó)家電網(wǎng) 公司對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)營(yíng)商以一種規(guī)范的約束形式，明確機(jī)組的測(cè)試要求，從而保證投放到電 力系統(tǒng)上的風(fēng)電設(shè)備有高性能和高質(zhì)量；然而，我國(guó)風(fēng)電行業(yè)專業(yè)認(rèn)證、測(cè)試機(jī)構(gòu)寥寥無(wú) 幾，認(rèn)證技術(shù)也采取國(guó)外引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng)新的技術(shù)路線，測(cè)試設(shè)備的可供貨方更是鳳毛 麟角，多數(shù)為國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)重復(fù)借用的現(xiàn)狀，并且價(jià)格不菲，因此并網(wǎng)測(cè)試設(shè)備的研發(fā)和 本地化勢(shì)在必行。
目前具備風(fēng)機(jī)性能測(cè)試認(rèn)證資質(zhì)的國(guó)內(nèi)企業(yè)只有北京鑒衡認(rèn)證中心、中國(guó)船級(jí) 社；中國(guó)電力科學(xué)院、以及華北電力大學(xué)等一些國(guó)家、省、市級(jí)電力方面的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等還 可以進(jìn)行電能質(zhì)量測(cè)試；對(duì)于噪聲測(cè)試，鄭州機(jī)械研究所可以進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲監(jiān)測(cè)； 對(duì)于機(jī)組的環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)，由相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)、認(rèn)證單位進(jìn)行；對(duì)于載荷測(cè)試，目前北京鑒 衡認(rèn)證中心已通過(guò)引進(jìn)、吸收、應(yīng)用。
從目前的國(guó)內(nèi)發(fā)展情況來(lái)說(shuō)，功率曲線測(cè)試、電能質(zhì)量測(cè)試都屬于電力部門(mén)或機(jī) 構(gòu)的業(yè)務(wù)范圍，現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備可以改造升級(jí)，從而滿足功能需要；噪聲測(cè)試可分為聲學(xué)測(cè) 量和非聲學(xué)測(cè)量設(shè)備，需要在原有的通用工業(yè)噪聲測(cè)量?jī)x器上進(jìn)行專業(yè)化處理，方可適配； 載荷測(cè)試設(shè)備為風(fēng)機(jī)專用測(cè)試設(shè)備，需要專項(xiàng)研發(fā)。因此測(cè)試設(shè)備的研發(fā)成為我國(guó)國(guó)內(nèi)風(fēng) 機(jī)行業(yè)共同服務(wù)平臺(tái)的專項(xiàng)緊迫任務(wù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng) 性能測(cè)試系統(tǒng)及方法。目的是有效降低風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試設(shè)備的投資額度及測(cè)量周 期；通過(guò)不同傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的結(jié)合，提高測(cè)試系統(tǒng)可控性、便捷性。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)，包括外界環(huán)境測(cè)量輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù) 據(jù)采集器三個(gè)部分構(gòu)成；外界環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出端口輸出線連接到數(shù)據(jù)采 集器的數(shù)據(jù)輸入端口，數(shù)據(jù)采集器輸出端口連接工控機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口。
所述的外界環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備包括測(cè)風(fēng)塔、測(cè)風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀、電壓傳感 器、電流傳感器、氣象傳感器；測(cè)風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀、氣象傳感器均安裝在測(cè)風(fēng)塔上；所述氣象傳感器包括包括氣壓傳感器、濕度傳感器及風(fēng)向儀傳感器。
所述的工控機(jī)內(nèi)部裝有功率曲線和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)處理功能可視化軟件。
所述工控機(jī)內(nèi)裝有NI公司的虛擬儀器軟件LabVIEW和Mathworks公司的Matlab 軟件。
所述的數(shù)據(jù)采集器，根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的不同，選擇性地接入不同信號(hào)傳感器信號(hào)； 當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口直接與電壓傳感器、電流傳感器、有功功率傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、氣壓傳感器及濕度傳感器的數(shù)據(jù)輸出端 口相連；當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口直接與電壓傳感器、電流傳 感器的數(shù)據(jù)輸出端口相連。
基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法是其當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，所 述數(shù)據(jù)采集器獲得所需風(fēng)速、功率、氣壓、溫度、風(fēng)向、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，再將所采集的 數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上，由工控機(jī)生成風(fēng)速、功率、氣壓、溫度、風(fēng)向的IOmin平均值、最大值、 最小值和標(biāo)準(zhǔn)差，并在顯示器上進(jìn)行顯示。
基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法是當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，三相 電壓和電流信號(hào)分別通過(guò)CT和PT風(fēng)電機(jī)組輸出電壓和電流轉(zhuǎn)換成低電壓小電流模擬信 號(hào)，再由多功能高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行每路每周波64點(diǎn)的高速交流同步采樣、預(yù)處理，轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；由工控機(jī)中的軟件自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的 計(jì)算分析，并在顯示器上顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)電壓電流波形及功率波動(dòng)曲線。
所述的數(shù)據(jù)采集器具備每個(gè)測(cè)量通道的采樣速率至少為O. 5Hz，采用Campbell 公司生產(chǎn)CR1000系列數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣頻率達(dá)到10Hz，可同時(shí)接收20路信號(hào)；所述的 CR1000的配套軟件是PC200W，通過(guò)這個(gè)軟件把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上，以 供數(shù)據(jù)處理。
所述的當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對(duì)傳感器進(jìn)行選配，并 確定其在機(jī)組控制系統(tǒng)中的布局和安裝形式；數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)和記錄方式、數(shù)據(jù)傳送方 式、以及與外部風(fēng)速風(fēng)向傳感器的接口方式、初步的數(shù)據(jù)篩選預(yù)處理功能設(shè)計(jì)；工控機(jī)功率 曲線軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析方法，包括數(shù)據(jù)回歸計(jì)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分組、功率曲線散點(diǎn) 圖的繪制，年發(fā)電量的推算，機(jī)組功率容量系數(shù)的測(cè)算。
所述的當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，應(yīng)該依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對(duì)傳感器進(jìn)行選 配，并確定其測(cè)量位置；工控機(jī)處理軟件能夠通過(guò)輸入接口電壓、電流信號(hào)進(jìn)行閃變、諧波 分析，并能整理及出具報(bào)告，包括60s、0. 2s的連續(xù)運(yùn)行有功功率、無(wú)功功率分析、6-lOm/s 平均風(fēng)速的閃變分析、諧波分析。
風(fēng)電機(jī)組性能相關(guān)的測(cè)試設(shè)備研發(fā)，比如功率曲線測(cè)試，采取外界環(huán)境資源測(cè)試 和本機(jī)輸出功率測(cè)試兩個(gè)部分構(gòu)成，設(shè)備和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)目前都有國(guó)外IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以 借鑒；載荷測(cè)試設(shè)備可以依據(jù)IEC61400-13進(jìn)行設(shè)備的研發(fā)和外圍傳感器的選型；電能質(zhì) 量測(cè)試可以依據(jù)IEC61400-21進(jìn)行；噪聲測(cè)試可以依據(jù)IEC61400-11進(jìn)行；這些測(cè)試方法 和數(shù)據(jù)計(jì)算處理都有相應(yīng)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)可以參考，技術(shù)方案的定制有行業(yè)約束標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)風(fēng) 險(xiǎn)小，具有可行性。
本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)集成不同數(shù)據(jù)處理功能的工控機(jī)，外部通過(guò)數(shù)據(jù)采集器至轉(zhuǎn)換接口單元接入被測(cè)傳感器；工控機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部裝有功率曲線和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)處理軟件，外 部接口集成了不同種信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口單元，能夠同時(shí)對(duì)溫度、氣壓、風(fēng)速、發(fā)電機(jī)電壓、電 流等傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，并能生成可視化曲線。本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)多種處理分析軟件滿足 風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能檢測(cè)的需求，在能夠有效節(jié)省測(cè)試系統(tǒng)投資及體積、重量、數(shù)量的前提 下，可大大提高測(cè)試系統(tǒng)的整體性能，使其在新能源并網(wǎng)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)能在至少綜合兩種數(shù)據(jù)處理分析功能的基礎(chǔ)上滿足機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行特 性測(cè)試需求。不僅可方便對(duì)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)試，能夠進(jìn)行閃變和諧波分析；同時(shí)能夠?qū)?已有測(cè)風(fēng)塔的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組功率曲線測(cè)試，并進(jìn)行分析處理和顯示，具有操作簡(jiǎn)單、 靈活方便、處理能力強(qiáng)、圖形輸出等優(yōu)點(diǎn)；還能提供友好的對(duì)外數(shù)據(jù)接口，以實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程 穩(wěn)定、高效、便捷。簡(jiǎn)化了風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的測(cè)控，減少了檢測(cè)設(shè)備的資金投入。有效降低風(fēng)電 機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試設(shè)備的投資額度及測(cè)量周期；通過(guò)不同傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的結(jié)合，提高測(cè) 試系統(tǒng)可控性、便捷性，具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的雙重優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施 不限于此。


圖1是本發(fā)明應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組功率曲線測(cè)試的系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)試的系統(tǒng)示意圖；圖3是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)輸出的風(fēng)電機(jī)組功率曲線散點(diǎn)圖；圖4是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)輸出的風(fēng)電機(jī)組諧波電流柱狀圖。
圖中溫度傳感器1，避雷針2，風(fēng)向儀3，測(cè)斜儀4，氣壓傳感器5，數(shù)據(jù)輸入端口 6， 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口 7，風(fēng)速儀8。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是一種基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)及方法，其中測(cè)試系統(tǒng)包 括外界環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù)據(jù)采集器三個(gè)部分構(gòu)成。所述的外界環(huán)境測(cè)量 數(shù)據(jù)輔助設(shè)備包括測(cè)風(fēng)塔、測(cè)風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀、電壓傳感器、電流傳感器、氣象傳感器；內(nèi) 部設(shè)備為具有不同數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的工控機(jī)。
外界環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備中的測(cè)風(fēng)傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、氣象傳感 器和風(fēng)速儀的的數(shù)據(jù)輸出端口輸出線連接到數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口 6，數(shù)據(jù)采集器輸 出端口連接工控機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口 7。
測(cè)風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀8、氣象傳感器均安裝在測(cè)風(fēng)塔上；氣象傳感器包括氣壓傳感 器5、濕度傳感器、風(fēng)向儀傳感器。工控機(jī)內(nèi)部裝有功率曲線和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)處理功能可視 化軟件。
本發(fā)明中所述的數(shù)據(jù)采集器，可以根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的不同，選擇性地接入不同信號(hào) 傳感器信號(hào)。當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口 6直接與電壓傳感 器、電流傳感器、有功功率傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、氣壓傳感器5及濕度傳感器的 數(shù)據(jù)輸出端口相連；當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口 6直接與電壓傳感器、電流傳感器的數(shù)據(jù)輸出端口相連。
本發(fā)明基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法是三相電壓和電流信號(hào)分別通 過(guò)CT和PT風(fēng)電機(jī)組輸出電壓和電流轉(zhuǎn)換成低電壓小電流模擬信號(hào)，再由多功能高速數(shù)據(jù) 采集器進(jìn)行每路每周波64點(diǎn)的高速交流同步采樣、預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)據(jù)傳 送到工控機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；由工控機(jī)中的軟件自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，并在顯示器上 顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)電壓電流波形及功率波動(dòng)曲線。
如圖1所示，在風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線整個(gè)測(cè)試中，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組功率特性試驗(yàn)》GB/T 18451. 2-2003，并參照 IEC61400-12-1 標(biāo)準(zhǔn)1998 wind turbine generator systems_Partl2: wind turbine performance testing 執(zhí)行。
當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集器獲得所需風(fēng)速、功率、氣壓、溫度、風(fēng) 向、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，再將所采集的數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上，由工控機(jī)生成風(fēng)速、功率、氣 壓、溫度、風(fēng)向的IOmin平均值、最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)差，并在顯示器上進(jìn)行顯示。
當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對(duì)傳感器進(jìn)行選配，并確定其 在機(jī)組控制系統(tǒng)中的布局和安裝形式；數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)和記錄方式、數(shù)據(jù)傳送方式、以及 與外部風(fēng)速風(fēng)向傳感器的接口方式、初步的數(shù)據(jù)篩選預(yù)處理功能設(shè)計(jì)；工控機(jī)功率曲線軟 件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析方法，包括數(shù)據(jù)回歸計(jì)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分組、功率曲線散點(diǎn)圖的繪 制，年發(fā)電量的推算，機(jī)組功率容量系數(shù)的測(cè)算。
所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備每個(gè)測(cè)量通道的采樣速率至少為O. 5Hz，采用Campbell 公司生產(chǎn)CR1000系列數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣頻率達(dá)到10Hz，可同時(shí)接收20路信號(hào)，完全符合 標(biāo)準(zhǔn)要求。CR1000的配套軟件是PC200W，通過(guò)這個(gè)軟件把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送到工 控機(jī)上，以供數(shù)據(jù)處理。每10分鐘，采樣30組數(shù)據(jù)。
如圖2所示，在風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試系統(tǒng)采集風(fēng)速信號(hào)以及風(fēng)電 機(jī)組的電壓、電流和狀態(tài)信號(hào)。實(shí)施時(shí)，可以將本發(fā)明外界環(huán)境測(cè)量輔助設(shè)備放置在風(fēng)電機(jī) 組測(cè)風(fēng)塔筒內(nèi)，測(cè)風(fēng)塔內(nèi)還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工控機(jī)和傳感器組成。其中包括溫度傳感器1、避雷針2、風(fēng)速儀8、風(fēng)向儀3、測(cè)斜儀4，氣壓傳感器5設(shè)在測(cè)風(fēng)塔外。
當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，三相電壓和電流信號(hào)分別通過(guò)CT和PT風(fēng)電機(jī)組輸 出電壓和電流轉(zhuǎn)換成低電壓小電流模擬信號(hào)，再由多功能高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行每路每周波 64點(diǎn)的高速交流同步采樣、預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理；由工控機(jī)中的軟件自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，并在顯示器上顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)電壓電流波 形及功率波動(dòng)曲線。
當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，應(yīng)該依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對(duì)傳感器進(jìn)行選配，并確 定其測(cè)量位置；工控機(jī)處理軟件能夠通過(guò)輸入接口電壓、電流信號(hào)進(jìn)行閃變、諧波分析，并 能整理及出具報(bào)告，包括60s、0. 2s的連續(xù)運(yùn)行有功功率、無(wú)功功率分析、6-10m/s平均風(fēng)速 的閃變分析、諧波分析。
所述電壓傳感器、電流傳感器將高電壓和大電流轉(zhuǎn)換為低電壓、小電流的模擬信 號(hào)，經(jīng)信號(hào)采集器進(jìn)行采樣、預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同樣將數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上，以供數(shù) 據(jù)處理。
所述電流互感器精度級(jí)別滿足GB/T1208的要求，電壓互感器精度滿足GB/T1207 的要求，建議這兩種互感器的精度應(yīng)為O. 5級(jí)或更高。
所述工控機(jī)內(nèi)裝有NI公司的虛擬儀器軟件LabVIEW和Mathworks公司的Matlab 軟件。所述LabVIEW提供了諧波分析函數(shù)，工控機(jī)自動(dòng)完成三相電壓、三相電流的總諧波畸 變率分析，輸出基波和各次諧波的幅值。
使用數(shù)據(jù)線將傳感器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)下載到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)數(shù)據(jù) 接口上傳至工控機(jī)即可進(jìn)行計(jì)算分析，如圖3是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)輸出標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的風(fēng) 電機(jī)組功率曲線散點(diǎn)圖；圖4是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)輸出的風(fēng)電機(jī)組諧波分析圖。
本發(fā)明按照IEC61400-12 標(biāo)準(zhǔn)、IEC61400-21 和 GB/T 20320-2006(電能質(zhì)量測(cè)量 和評(píng)估方法)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，是集功率曲線、電能質(zhì)量測(cè)試測(cè)試設(shè)備的改進(jìn)。本發(fā)明測(cè)量項(xiàng)目 范圍包括功率曲線、連續(xù)有功功率、最大瞬時(shí)視在功率、無(wú)功功率、電壓穩(wěn)定性、諧波、閃變坐 寸ο
權(quán)利要求
1.基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于包括外界環(huán)境測(cè)量輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù)據(jù)采集器三個(gè)部分構(gòu)成；外界環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出端口輸出線連接到數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口(6)，數(shù)據(jù)采集器輸出端口連接工控機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的外界環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備包括測(cè)風(fēng)塔、測(cè)風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀、電壓傳感器、電流傳感器、氣象傳感器；測(cè)風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀(8)、氣象傳感器均安裝在測(cè)風(fēng)塔上；所述氣象傳感器包括包括氣壓傳感器(5)、濕度傳感器及風(fēng)向儀傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的工控機(jī)內(nèi)部裝有功率曲線和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)處理功能可視化軟件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)內(nèi)裝有NI公司的虛擬儀器軟件LabVIEW和Mathworks公司的Matlab軟件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集器，根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的不同，選擇性地接入不同信號(hào)傳感器信號(hào)；當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口(6)直接與電壓傳感器、電流傳感器、有功功率傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、氣壓傳感器(5)及濕度傳感器的數(shù)據(jù)輸出端口相連；當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口(6)直接與電壓傳感器、電流傳感器的數(shù)據(jù)輸出端口相連。
6.基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法，其特征在于當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集器獲得所需風(fēng)速、功率、氣壓、溫度、風(fēng)向、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，再將所采集的數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上，由工控機(jī)生成風(fēng)速、功率、氣壓、溫度、風(fēng)向的IOmin平均值、最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)差，并在顯示器上進(jìn)行顯示。
7.基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法，其特征在于當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，三相電壓和電流信號(hào)分別通過(guò)CT和PT風(fēng)電機(jī)組輸出電壓和電流轉(zhuǎn)換成低電壓小電流模擬信號(hào)，再由多功能高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行每路每周波64點(diǎn)的高速交流同步采樣、預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；由工控機(jī)中的軟件自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，并在顯示器上顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)電壓電流波形及功率波動(dòng)曲線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法，其特征在于 所述的數(shù)據(jù)采集器具備每個(gè)測(cè)量通道的采樣速率至少為O. 5Hz，采用Campbell公司生產(chǎn) CRlOOO系列數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣頻率達(dá)到10Hz，可同時(shí)接收20路信號(hào)；所述的CR1000的配套軟件是PC200W，通過(guò)這個(gè)軟件把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)上，以供數(shù)據(jù)處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法，其特征在于所述的當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時(shí)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對(duì)傳感器進(jìn)行選配，并確定其在機(jī)組控制系統(tǒng)中的布局和安裝形式；數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)和記錄方式、數(shù)據(jù)傳送方式、以及與外部風(fēng)速風(fēng)向傳感器的接口方式、初步的數(shù)據(jù)篩選預(yù)處理功能設(shè)計(jì)；工控機(jī)功率曲線軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析方法，包括數(shù)據(jù)回歸計(jì)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分組、功率曲線散點(diǎn)圖的繪制，年發(fā)電量的推算，機(jī)組功率容量系數(shù)的測(cè)算。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試方法，其特征在于 所述的當(dāng)測(cè)試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時(shí)，應(yīng)該依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對(duì)傳感器進(jìn)行選配，并確定其測(cè)量位置；工控機(jī)處理軟件能夠通過(guò)輸入接口電壓、電流信號(hào)進(jìn)行閃變、諧波分析，并能整理及出具報(bào)告，包括60s、0. 2s的連續(xù)運(yùn)行有功功率、無(wú)功功率分析、6-10m/s平均風(fēng)速的閃變分析、諧波分析。
全文摘要
本發(fā)明屬于新能源并網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明包括外界環(huán)境測(cè)量輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù)據(jù)采集器三個(gè)部分構(gòu)成；外界環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出端口輸出線連接到數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)輸入端口，數(shù)據(jù)采集器輸出端口連接工控機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、靈活方便、處理能力強(qiáng)、圖形輸出等優(yōu)點(diǎn)。簡(jiǎn)化了風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的測(cè)控，投入小，降低投資額及測(cè)量周期，提高測(cè)試系統(tǒng)可控性、便捷性，具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的雙重優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK103018670SQ20121051200
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者戈陽(yáng)陽(yáng), 朱鈺, 劉勁松, 王剛, 李天懿, 張冠峰, 孫峰, 李勝輝, 謝賜戩 申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司