本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，尤其涉及風力發(fā)電機組電能質量測試裝置及方法。

背景技術：

在現(xiàn)階段能源緊缺的情況下，風力發(fā)電作為新能源，已經(jīng)被廣泛應用在各個領域中。風力發(fā)電的廣泛應用使得風力發(fā)電機組的安裝量和并網(wǎng)容量不斷增加。由于風力發(fā)電容易受到風況天氣的影響，風力發(fā)電機組的發(fā)出的電能的質量存在較大的波動和不確定性，當風力發(fā)電機發(fā)出的電能接入電網(wǎng)時，電能的質量的波動會對電網(wǎng)造成沖擊。因此需要對風力發(fā)電機組的電能質量進行測試，來評估風力發(fā)電機組的發(fā)電質量，從而能夠針對電能質量中可能出現(xiàn)的諧波污染、電壓波動等問題進行治理或者改進。

對電能質量進行測試需要采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)作為基礎依據(jù)。通常采用傳感器來采集對應的功率參數(shù)，利用通用測試儀器進行測試。但由于通用測試儀器一般只能進行比較單一的測試，當需要進行多項測試時，需要將多種通用測試儀器帶至風力發(fā)電機組所在的風電場，便利性差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種風力發(fā)電機組電能質量測試裝置及方法，能夠提高進行風力發(fā)電機組的電能質量測試的便利性。

第一方面，本發(fā)明提供一種風力發(fā)電機組電能質量測試裝置，包括：參數(shù)采集單元，從設置在風力發(fā)電機組上的功率參數(shù)傳感器采集功率參數(shù)；控制器，與參數(shù)采集單元信號連接，將采集的功率參數(shù)傳輸給計算單元；計算單元，存儲有多種電能質量測試算法，與控制器連接，計算單元還存儲采集的功率參數(shù)，并根據(jù)功率參數(shù)利用多種電能質量測試算法中的一種或多種進行測試。

在第一方面的一些實施例中，控制器還接收測試參數(shù)設置指令，對計算單元中存儲的電能質量測試算法中的測試參數(shù)進行設置。

在第一方面的一些實施例中，功率參數(shù)包括風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值，參數(shù)采集單元包括高壓采集模塊和低壓采集模塊，高壓采集模塊采集風力發(fā)電機組的被測點的電壓值，低壓采集模塊采集風力發(fā)電機組的被測點的電流值。

在第一方面的一些實施例中，控制器還按照功率參數(shù)對應的功率的大小，對功率參數(shù)進行分倉。

在第一方面的一些實施例中，控制器還從風力發(fā)電機組獲取機組信號，并根據(jù)機組信號，判斷參數(shù)采集單元是否采集功率參數(shù)。

在第一方面的一些實施例中，機組信號包括風速、功率、變槳角度和/或溫度。

在第一方面的一些實施例中，當機組信號包括風速時，控制單元還按照風速的大小，對功率參數(shù)進行分倉。

在第一方面的一些實施例中，上述風力發(fā)電機組電能質量測試裝置還包括網(wǎng)絡對時單元，與控制器連接，與互聯(lián)網(wǎng)進行對時。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種風力發(fā)電機組電能質量測試方法，包括：采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)；根據(jù)功率參數(shù)，利用多種電能質量測試算法的一種或多種進行測試。

在第二方面的一些實施例中，功率參數(shù)包括風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值，上述風力發(fā)電機組電能質量測試方法還包括：根據(jù)風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值，計算得到對應的功率；按照功率的大小，對風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值進行分倉，并分倉存儲。

在第二方面的一些實施例中，上述風力發(fā)電機組電能質量測試方法還包括：采集風力發(fā)電機組的機組信號，其中，機組信號包括風速、功率、變槳角度和/或溫度。

在第二方面的一些實施例中，當機組信號包括風速時，上述風力發(fā)電機組電能質量測試方法還包括：按照風速的大小，對功率參數(shù)進行分倉，并分倉存儲。

在第二方面的一些實施例中，在分倉存儲的步驟之前還包括：判斷當前采集的功率參數(shù)對應的分倉中的功率參數(shù)的數(shù)目是否超出預設的容納數(shù)目；若當前采集的功率參數(shù)對應的分倉中的功率參數(shù)的數(shù)目未超出預設的容納數(shù)目，則將當前采集的功率參數(shù)存入對應的分倉；若當前采集的功率參數(shù)對應的分倉中的功率參數(shù)的數(shù)目超出預設的容納數(shù)目，則將當前采集的功率參數(shù)丟棄。

在第二方面的一些實施例中，上述風力發(fā)電機組電能質量測試方法還包括：判斷機組信號是否符合預設的機組正常工作條件；若判定機組信號不符合預設的機組正常工作條件，則停止采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。

在第二方面的一些實施例中，上述風力發(fā)電機組電能質量測試方法還包括：向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送對時指令，對時指令指示互聯(lián)網(wǎng)向風力發(fā)電機組電能質量測試裝置發(fā)送標準時間信息；接收互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的標準時間信息，并將風力發(fā)電機組電能質量測試裝置的當前時間調整至與標準時間信息一致。

本發(fā)明實施例提供了一種風力發(fā)電機組電能質量測試裝置及方法，參數(shù)采集單元從功率參數(shù)傳感器采集功率參數(shù)，通過控制器將功率參數(shù)傳輸給計算單元，計算單元可以基于功率參數(shù)，利用內部存儲的多種電能質量測試算法中的一種或幾種進行測試，并得到測試結果。本發(fā)明實施例利用單個風力發(fā)電機組電能質量測試裝置可以完成多項電能質量測試，在需要進行多項電能質量測試時，只需要攜帶一個風力發(fā)電機組電能質量測試裝置即可，不再需要攜帶多種通用測試儀器，提高了進行風力發(fā)電機組的電能質量測試的便利性。

附圖說明

從下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式的描述中可以更好地理解本發(fā)明其中，相同或相似的附圖標記表示相同或相似的特征。

圖1為本發(fā)明一實施例中的風力發(fā)電機組電能質量測試裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實施例中風力發(fā)電機組電能質量測試裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明又一實施例中風力發(fā)電機組電能質量測試裝置的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例中的風力發(fā)電機組電能質量測試方法的流程圖；

圖5為本發(fā)明一實施例的一個示意性實施例中風力發(fā)電機組電能質量測試方法的流程圖；

圖6為本發(fā)明另一實施例中的風力發(fā)電機組電能質量測試方法的流程圖。

具體實施方式

下面將詳細描述本發(fā)明的各個方面的特征和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的全面理解。但是，對于本領域技術人員來說很明顯的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細節(jié)中的一些細節(jié)的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對本發(fā)明的更好的理解。本發(fā)明決不限于下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發(fā)明造成不必要的模糊。

圖1為本發(fā)明一實施例中的風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10的結構示意圖，如圖1所示，風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10包括參數(shù)采集單元11、控制器12和計算單元13。其中，參數(shù)采集單元11從設置在風力發(fā)電機組上的功率參數(shù)傳感器20采集功率參數(shù)。功率參數(shù)是計算功率所需要的基礎參數(shù)?？刂破?2與參數(shù)采集單元11信號連接，具體可以采用通訊總線15連接，在一個示例中，可以采用高速RS-485總線連接參數(shù)采集模塊11和控制器12。控制器12還與計算單元13連接，可以將采集的功率參數(shù)傳輸給計算單元。計算單元13存儲有多種電能質量測試算法，可以存儲采集的功率參數(shù)，并根據(jù)功率參數(shù)利用多種電能質量測試算法中的一種或多種進行測試。電能質量測試算法具體可包括閃變系數(shù)測試算法、閃變階躍系數(shù)測試算法、電壓變動系數(shù)測試算法、諧波電流測試算法、間諧波電流測試算法、電流高頻分量測試算法、最大測量有功功率測試算法、無功功率能力測試算法、有功功率升速率限制能力測試算法、有功功率設定值控制能力測試算法、無功功率設定值控制能力測試算法以及電網(wǎng)保護測試算法中的一種或多種。上述電能質量測試算法所需要的基礎數(shù)據(jù)為采集到的功率參數(shù)。在一個示例中，可以通過對計算單元的程序進行編程，設定同時進行的電能質量測試。比如，將閃變系數(shù)測試、閃變階躍系數(shù)測試和電壓變動系數(shù)測試設定為同時測試。再比如，將諧波電流測試、間諧波電流測試、電流高頻分量測試、最大測量有功功率測試和無功功率能力測試設定為同時測試。從而實現(xiàn)多種電能質量測試的同步測試。

參數(shù)采集單元11從功率參數(shù)傳感器采集功率參數(shù)，通過控制器12將功率參數(shù)傳輸給計算單元13，計算單元13可以基于功率參數(shù)，利用內部存儲的多種電能質量測試算法中的一種或幾種進行測試，并得到測試結果。本發(fā)明實施例利用單個風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10可以完成多項電能質量測試，在需要進行多項電能質量測試時，只需要攜帶一個風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10即可，不再需要攜帶多種通用測試儀器，提高了進行風力發(fā)電機組的電能質量測試的便利性。而且風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10為模塊化結構，體積較小，便于攜帶。

圖2為本發(fā)明另一實施例中風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10的結構示意圖。在一示意性示例中，功率參數(shù)可包括風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值。如圖2所示，上述參數(shù)采集單元11包括高壓采集模塊111和低壓采集模塊112?？梢栽陲L力發(fā)電機組被測點設置電壓傳感器201和電流傳感器202，在一個示例中，電壓傳感器201和電流傳感器202可以采用三相星接法接入到風力發(fā)電機組的被測點的銅排上。其中電壓傳感器201感測風力發(fā)電機組的被測點的電壓值，電流傳感器202感測風力發(fā)電機組的被測點的電流值。高壓采集模塊111與電壓傳感器201連接，可采集風力發(fā)電機組的被測點的電壓值。低壓采集模塊112與電流傳感器202連接，電流傳感器202采集的電流信號轉換為電壓低壓信號進入低壓采集模塊112，低壓采集模塊112通過采集電壓低壓信號來采集風力發(fā)電機組的被測點的電流值。

在本發(fā)明另一示意性示例中，控制器12還接收測試參數(shù)設置指令，對計算單元13中存儲的電能質量測試算法中的測試參數(shù)進行設置。測試參數(shù)設置指令用于設置電能質量測試算法中的測試參數(shù)。具體的，測試參數(shù)可以包括但不限于電能質量測試項中的電壓、功率、采樣率、采樣周期、功率參數(shù)數(shù)目中的一項或多項。計算單元13在控制器12的控制下設置測試參數(shù)，在測試參數(shù)設置完畢后，運行電能質量測試算法，并記錄測試結果。計算單元中可設置有存儲器，將測試結果存儲入存儲器中。

控制器12還可按照功率參數(shù)對應的功率的大小，對功率參數(shù)進行分倉。在一個示例中，根據(jù)功率參數(shù)可以得到功率，比如，功率參數(shù)包括電壓和電流，則根據(jù)電流和電壓，得到對應的功率。按照功率的大小，對功率參數(shù)進行分倉，能夠得到一個功率段的功率參數(shù)。比如，預先設置功率范圍0～3kW分為3個倉，分別為0～1kW、1kW～2kW和2kW～3kW，若共得到5組功率參數(shù)，若這5組功率參數(shù)對應的功率分別為1.3kW、1.8kW、0.9kW、2.3kW和2.6kW，則將1.3kW和1.8kW各自對應的功率參數(shù)分至1kW～2kW的倉中，將0.9kW對應的功率參數(shù)分至0～1kW的倉中，將2.3kW和2.6kW各自對應的功率參數(shù)分至2kW～3kW的倉中?？刂破?2對功率參數(shù)進行分倉，從而能夠在風力發(fā)電機組的全功率段進行電能質量測試，與現(xiàn)有技術中人工制定單一的功率點，在單一功率點下進行電能質量測試的方案相比，本發(fā)明實施例操作更加簡便，且在無操作人員值守的情況下，也可以完成風力發(fā)電機組的全功率段的電能質量測試。

在另一個示例中，如圖2所示，控制器12還從風力發(fā)電機組獲取機組信號，比如，從風力發(fā)電機組的PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制)控制模塊中獲取機組信號，并根據(jù)機組信號，控制參數(shù)采集單元11是否采集功率參數(shù)。其中，機組信號包括但不限于風速、功率、變槳角度和/或溫度。機組信號可以通過CAN(控制器局域網(wǎng)絡)總線、Profibus(過程現(xiàn)場總線)和/或Modbus等通訊方式接入控制器12。

當風力發(fā)電機組出現(xiàn)異常時，采集到的功率參數(shù)并不能作為有效參數(shù)，會為電能質量測試帶來不良影響。根據(jù)機組信號，可以得知風力發(fā)電機組是否出現(xiàn)異常，從而控制參數(shù)采集單元11繼續(xù)采集功率參數(shù)或停止采集功率參數(shù)，形成閉環(huán)測量，保證采集到的功率參數(shù)的有效性，避免電能質量測試出現(xiàn)錯誤后的多次重新測試。

當機組信號包括風速時，控制單元12還按照風速的大小，對功率參數(shù)進行分倉。風速也是進行電能質量測試的一個重要指標，可以根據(jù)采集功率參數(shù)的時間以及采集功率參數(shù)的時間，來確定在同一時刻或同一時間段內的風速和功率參數(shù)，再按照風速的大小，對與風速對應的功率參數(shù)進行分倉。分倉后的功率參數(shù)可以存儲在計算單元中，計算單元具體可以為便于攜帶的工控機或計算機等。

圖3為本發(fā)明又一實施例中風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10的結構示意圖。如圖3所示，風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10還包括網(wǎng)絡對時單元14，網(wǎng)絡對時單元14與控制器連接，與互聯(lián)網(wǎng)進行對時，使得風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10的時間為標準時間，風力發(fā)電機組電能質量測試裝置10采集到的功率參數(shù)或機組信號能夠在標準時間上對應，也方便在后期時對同一時刻或同一時間段內的不同功率參數(shù)和/或機組信號進行對比分析。

對應的，圖4為本發(fā)明一實施例中的風力發(fā)電機組電能質量測試方法的流程圖，如圖4所示，風力發(fā)電機組電能質量測試方法包括步驟S301和步驟S302。

在步驟S301中，采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。

在步驟S302中，根據(jù)功率參數(shù)，利用多種電能質量測試算法的一種或多種進行測試。

在本發(fā)明實施例的一個示意性實施例中，功率參數(shù)包括風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值。圖5為本發(fā)明一實施例的一個示意性實施例中風力發(fā)電機組電能質量測試方法的流程圖，如圖5所示，上述風力發(fā)電機組電能質量測試方法還可以包括步驟S303至步驟S307。

在步驟S303中，根據(jù)風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值，計算得到對應的功率。

比如，共得到5組功率參數(shù)，若這5組功率參數(shù)分別為U1和A1、U2和A2、U3和A3、U4和A4和U5和A5，其中U代表電壓，A代表電流，根據(jù)電壓和電流能夠得到每組功率參數(shù)對應的功率大小，U1×A1＝1.3kW，U2×A2＝1.8kW，U3×A3＝0.9kW，U4×A4＝2.3kW，U5×A5＝2.6kW。

在步驟S304中，按照功率的大小，對風力發(fā)電機組的被測點的電壓值和電流值進行分倉，并分倉存儲。

比如，預先設置功率范圍0～3kW分為3個倉，分別為0～1kW、1kW～2kW和2kW～3kW，可將步驟S303中的5組功率參數(shù)分配至3個倉中，將U1和A1、U2和A2分至1kW～2kW的倉中存儲，將U3和A3分至0～1kW的倉中存儲，將U4和A4和U5和A5分至2kW～3kW的倉中存儲。

在步驟S305中，判斷當前采集的功率參數(shù)對應的分倉中的功率參數(shù)的數(shù)目是否超出預設的容納數(shù)目。

其中，為了保證分倉中具有足夠數(shù)量的功率參數(shù)，同時也可以盡量減少每個分倉中功率參數(shù)的冗余數(shù)量，預先設定沒個分倉的容納數(shù)目，具體可以根據(jù)測試場景以及預期要求設定。

在步驟S306中，若當前采集的功率參數(shù)對應的分倉中的功率參數(shù)的數(shù)目未超出預設的容納數(shù)目，則將當前采集的功率參數(shù)存入對應的分倉。

在一個示例中，分倉可以存儲在風力發(fā)電機組電能質量測試裝置的計算單元中。

在步驟S307中，若當前采集的功率參數(shù)對應的分倉中的功率參數(shù)的數(shù)目超出預設的容納數(shù)目，則將當前采集的功率參數(shù)丟棄。

在本發(fā)明的另一實施例中，還可以采集風力發(fā)電機組的機組信號。圖6為本發(fā)明另一實施例中的風力發(fā)電機組電能質量測試方法的流程圖，如圖6所示，風力發(fā)電機組電能質量測試方法還可以包括步驟S308和步驟S309。

在步驟S308中，判斷機組信號是否符合預設的機組正常工作條件。

其中，機組信號可包括但不限于風速、功率、變槳角度和/或溫度。

在步驟S309中，若判定機組信號不符合預設的機組正常工作條件，則停止采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。若判定機組信號符合預設的機組正常工作條件，則執(zhí)行步驟S301，繼續(xù)采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。

由于機組信號不符合預設的機組正常工作條件時，表示風力發(fā)電機組運行出現(xiàn)異常，此時，風力發(fā)電機組不會立刻停止運行，往往會限功率運行，在限功率運行的過程中采集的功率參數(shù)沒有參考價值，屬于無效數(shù)據(jù)。因此在機組信號不符合預設的機組正常工作條件時，停止采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)，避免采集到的無效數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)混雜在一起，影響電能質量測試的測試結果和分析結果。若判定機組信號符合預設的機組正常工作條件，則繼續(xù)采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。

比如，機組信號包括溫度，預設的機組正常工作條件為溫度處于正常溫度閾值范圍內。當溫度不在正常溫度閾值范圍內時，停止采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。直至檢測到溫度恢復至正常溫度閾值范圍內時，再采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。又比如，機組信號包括變槳速度，預設的機組正常工作條件為變槳速度處于正常變槳速度閾值范圍內。當變槳速度不在正常變槳速度閾值范圍內時，停止采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。直至變槳速度恢復至正常變槳速度閾值范圍內時，再采集風力發(fā)電機組的功率參數(shù)。

在本發(fā)明另一實施例的一個示意性示例中，若機組信號包括風速時，上述風力發(fā)電機組電能質量測試方法還可以包括步驟S310。

在步驟S310中，按照風速的大小，對功率參數(shù)進行分倉，并分倉存儲。

其中，由于在采集功率參數(shù)的同時，也在采集風速，根據(jù)采集功率參數(shù)的時間和采集風速的時間，可以建立風速與功率參數(shù)的對應關系。從而按照風速的大小，對與風速對應的功率參數(shù)進行分倉，并存儲。比如采集到的風速有V1、V2、V3、V4和V5，V1對應的功率參數(shù)為U1和A1，V2對應的功率參數(shù)為U2和A2，V3對應的功率參數(shù)為U3和A3，V4對應的功率參數(shù)為U4和A4，V5對應的功率參數(shù)為U5和A5。預先設置3個風速范圍F1、F2和F3，分別對應倉1、倉2和倉3，其中V1和V5屬于風速范圍F1，V2屬于風速范圍F2，V3和V4屬于風速范圍F3，則將U1和A1、U5和A5分至倉1中存儲，將U2和A2分至倉2中存儲，將U3和A3、U4和A4分至倉3中存儲。

需要說明的是，也可以在步驟S310后執(zhí)行上述步驟S305-步驟S307，從而保證按照風速分倉，可以保證分倉中具有足夠數(shù)量的功率參數(shù)，同時也可以盡量減少每個分倉中功率參數(shù)的冗余數(shù)量。

在本發(fā)明又一實施例中，為了實現(xiàn)風力發(fā)電機組電能質量測試裝置與互聯(lián)網(wǎng)的對時，風力發(fā)電機組電能質量測試方法還可以包括步驟S311和步驟S312。

在步驟S311中，向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送對時指令。

其中，對時指令指示互聯(lián)網(wǎng)向風力發(fā)電機組電能質量測試裝置發(fā)送標準時間信息?；ヂ?lián)網(wǎng)接收到對時指令后，會向風力發(fā)電機組電能質量測試裝置發(fā)送標準時間信息。

在步驟S312中，接收互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的標準時間信息，并將風力發(fā)電機組電能質量測試裝置的當前時間調整至與標準時間信息一致。

需要明確的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同或相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。

本發(fā)明并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定配置和處理。。并且，為了簡明起見，這里省略對已知方法技術的詳細描述。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發(fā)明的方法過程并不限于所描述和示出的具體步驟，本領域的技術人員可以在領會本發(fā)明的精神之后，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。