程 志 郭雪巖

（南車株洲電機(jī)有限公司，株洲 412001）

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雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子開路電壓測(cè)量檢測(cè)結(jié)果不確定度的評(píng)定

程 志 郭雪巖

（南車株洲電機(jī)有限公司，株洲 412001）

摘 要：測(cè)量不確定度是指測(cè)量結(jié)果變化的不肯定，表征著被測(cè)量分散性的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)子開路電壓測(cè)量是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)型式試驗(yàn)中簡(jiǎn)單又鮮明的一項(xiàng)試驗(yàn)。本文通過其轉(zhuǎn)子開路電壓測(cè)量方案的確定，不確定度來源的分析，合成不確定度，最終給出不確定報(bào)告及結(jié)論，為實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的可靠性提供保障。

關(guān)鍵詞：不確定度 轉(zhuǎn)子開路電壓 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)

引言

轉(zhuǎn)子開路電壓測(cè)量是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)一個(gè)基本的型式試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)，通?？梢酝ㄟ^測(cè)量?jī)x表直接測(cè)量電壓。對(duì)于實(shí)際測(cè)量過程，測(cè)量結(jié)果的精度將直接影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。影響測(cè)量結(jié)果的精度有多方因素，也就意味著有必要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定。這也是作為CNAS國(guó)家認(rèn)可資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室，對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度進(jìn)行的一項(xiàng)基本要求。本文將依據(jù)GB/T1032標(biāo)準(zhǔn)要求，提出雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子開路電壓測(cè)量方案，并按JJG1059檢定規(guī)程的要求，對(duì)測(cè)試中涉及的方法、儀器設(shè)備、環(huán)境等影響因素進(jìn)行分析，最終分析測(cè)試結(jié)果的不確定度。

1 測(cè)量方案

試驗(yàn)采用雙饋電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)（該設(shè)備為綜合試驗(yàn)設(shè)備集成系統(tǒng)）、FLUKE17-B型萬用表（在交流電壓（40～500Hz）量程為400.0V的準(zhǔn)確度為讀數(shù)的±1.0%，分辨力為0.1V）、JDZ8-3型電壓互感器（變比3000/100，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)）。樣品為某型號(hào)的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（690V、50Hz)。測(cè)試依據(jù)為GB1032/T-2012三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法。

測(cè)量在冷態(tài)下進(jìn)行，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子開路，對(duì)定子繞組施加工頻額定電壓，分別測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組各線間的電壓值。如果發(fā)現(xiàn)電壓不平衡現(xiàn)象，通常在幾個(gè)不同的轉(zhuǎn)子位置測(cè)量轉(zhuǎn)子電壓，取算術(shù)平均值作為轉(zhuǎn)子開路電壓，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

測(cè)量條件：環(huán)境溫度19.8℃，濕度53%。試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果如下表所示（其中，UKL2、ULM2、UMK2為電壓互感器二次電壓）

表1 測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組各線間的電壓值

2 測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

2.1 數(shù)學(xué)模型

轉(zhuǎn)子開路電壓的數(shù)學(xué)模型如式（1）：

式（1）中，UKL、ULM、UMK為三相的電壓，U為轉(zhuǎn)子開路電壓。其中，每項(xiàng)轉(zhuǎn)子開路電壓根據(jù)下式（2）計(jì)算。

式（2）中，U1為電壓互感器一次回路電壓（V）；U2為電壓互感器二次回路電壓（V）；kn為電壓互感器變比。

2.2 轉(zhuǎn)子開路電壓UKL的不確定度評(píng)定

先對(duì)UKL進(jìn)行不確定度評(píng)定。其不確定度來源有以下3個(gè)方面：萬用表的測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度，按A類方法評(píng)定；萬用表的最大允許誤差引入的不確定度，按B類方法評(píng)定；電壓互感器最大允許誤差引入的不確定度，按B類方法評(píng)定。

2.2.1 萬用表測(cè)量電壓U2不確定度評(píng)定

電壓互感器測(cè)量電壓的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度?

2.2.2 電壓互感器不確定度

電壓互感器變比不確定度只考慮互感器準(zhǔn)確度等級(jí)引入的不確定度。由于電壓互感器的變比為3000:100，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)，即其比值變化的半寬為0.06，在此區(qū)間符合均勻分布，包含因子k=，則其B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

2.2.3 各分量不確定度合成

根據(jù)上式，計(jì)算kn、U2的相關(guān)系數(shù)，即：

故U1的合成方差為：

2.3 開路電壓不確定度合成

ULK、ULM、UMK彼此獨(dú)立，故U的合成方差為

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算為

2.4 擴(kuò)展不確定度

在接近正態(tài)分布的情況下，取包含因子k95=2（其置信概率近似為95%），則擴(kuò)展不確定度計(jì)算為

3 測(cè)量不確定度報(bào)告

根據(jù)上述分析，可知測(cè)量結(jié)果：U為1905.2V，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μc(U)為6.5V，包含因子為k95則為2。

而擴(kuò)展不確定度U95(U)為13.00V，被測(cè)量以正態(tài)分布估計(jì)。

4 結(jié)語

通過以上對(duì)轉(zhuǎn)子開路電壓不確定度的分析可知，萬用表及電壓互感器的精度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大。實(shí)際應(yīng)用中，可通過更換精度更高的萬用表進(jìn)行彌補(bǔ)。同時(shí)，維持定子電壓穩(wěn)定，減少由于定子電壓波動(dòng)帶來的萬用表重復(fù)測(cè)量產(chǎn)生的不確定度也是關(guān)鍵點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2]全國(guó)旋轉(zhuǎn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 26）.GB/T1032-2012三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

Evaluation of the Measurement Uncertainty of the Open Circuit Voltage of the Double Fed Wind Power Generator

CHENG Zhi, GUO Xueyan
(CSR zhuzhou electric motor co.,Zhuzhou 412001)

Abstract:Measurement Uncertainty refers to the change in the measurement result is not sure, characterizing an important parameter to be measured di spersible.Open circuit voltage measurement is a simple and obvi ous test of the double fed wind power generation type test.This paper through i ts open circuit voltage measurement s olutions rotor identification, analys is uncertainty sources, the combined uncertainty, given uncertainty after the final report and conclusions, to provide protection for the laboratory measurements reliability.

Key words:measurement uncertainty,rotor open circuit voltage,doubly fed wind generator