莊 駿 郭 淼 慈 萌 潘 鋒

（1.上海中認(rèn)尚科新能源技術(shù)有限公司 上海 201206；2.中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可中心 北京 100062）

引言

風(fēng)電機(jī)組核心性能主要包括并網(wǎng)性能和運(yùn)行性能，其中，并網(wǎng)性能主要指電能質(zhì)量性能，運(yùn)行性能包括噪聲、機(jī)械載荷和功率特性。其測(cè)試參數(shù)和測(cè)試工況互有重疊，具備一體化測(cè)試的前提條件。

1 測(cè)試前期準(zhǔn)備

1.1 風(fēng)電機(jī)組及其電氣連接

風(fēng)電機(jī)組連接于中壓或高壓電網(wǎng)公共連接點(diǎn)，要求電網(wǎng)頻率偏差不超過(guò)±1 Hz，并具有足夠的有功功率和無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力。

1.2 測(cè)試場(chǎng)地

在測(cè)試場(chǎng)地待檢風(fēng)電機(jī)組附近豎立固定式測(cè)風(fēng)塔，以確定風(fēng)電機(jī)組的輪轂高度風(fēng)速及相應(yīng)氣象參數(shù)。測(cè)試前，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估要求詳見(jiàn)IEC標(biāo)準(zhǔn)[2]中第5.2章的規(guī)定。噪聲性能檢驗(yàn)檢測(cè)還需要滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)[4]中第7.1章的規(guī)定。

1.3 測(cè)試條件

測(cè)試條件應(yīng)滿足以下要求：

1）風(fēng)電機(jī)組通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)變壓器與電網(wǎng)直接相連，該變壓器的額定視在功率至少應(yīng)與被測(cè)風(fēng)電機(jī)組的額定視在功率相當(dāng)。

2）風(fēng)電機(jī)組未發(fā)電時(shí),在風(fēng)電機(jī)組輸出端測(cè)量的直到50次諧波的電壓總諧波畸變率10 min平均值應(yīng)小于5 %。在風(fēng)電機(jī)組測(cè)試前通過(guò)測(cè)量確定電壓總諧波畸變率。

3）電網(wǎng)頻率的0.2 s平均值應(yīng)在額定頻率的±1 %范圍內(nèi)，并且測(cè)量所得電網(wǎng)頻率變化率的0.2 s平均值應(yīng)小于額定頻率的0.2 %。

4）風(fēng)電機(jī)組輸出端的電壓10 min平均值應(yīng)在額定值的±10 %范圍內(nèi)。

5）風(fēng)電機(jī)組輸出端測(cè)量得到的電壓不平衡度10 min平均值應(yīng)小于2 %。

6）滿足傳感器標(biāo)定、傳感器工作范圍的測(cè)試環(huán)境。如果數(shù)據(jù)是在異常條件下記錄的（風(fēng)電機(jī)組異?；颦h(huán)境條件異常，例如，葉片上結(jié)冰或發(fā)生極端的風(fēng)向變化），則需將其單獨(dú)歸類，以便進(jìn)一步分析，而且不作為正常運(yùn)行條件下俘獲矩陣的一部分。

2 測(cè)試設(shè)備

2.1 一體化檢驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備

設(shè)備由數(shù)據(jù)采集模塊、5G千兆網(wǎng)關(guān)、云端分析模塊及結(jié)果展示模塊共四個(gè)模塊組成，詳細(xì)描述見(jiàn)文獻(xiàn)[1]。

2.2 采集參數(shù)歸類

測(cè)試所需采集的參數(shù)經(jīng)過(guò)分析整理后，可以歸類為以下幾個(gè)方面。

1）氣象參數(shù)（共8個(gè)參數(shù)）見(jiàn)表1。

表1 氣象參數(shù)匯總表

2） 輪轂參數(shù)（共9個(gè)通道）見(jiàn)表2。

表2 輪轂參數(shù)匯總表

3） 塔頂參數(shù)（共8個(gè)通道）見(jiàn)表3。

表3 塔頂參數(shù)匯總表

4） 塔底參數(shù)（共12個(gè)通道模擬量，9個(gè)通道數(shù)字量）見(jiàn)表4。

表4 塔底參數(shù)匯總表

5） 噪聲參數(shù)（共1個(gè)通道）見(jiàn)表5。

表5 噪聲參數(shù)匯總表

2.3 測(cè)試參數(shù)精度/準(zhǔn)確度要求詳見(jiàn)表6

表6 測(cè)試精度/準(zhǔn)確度匯總表

3 測(cè)試程序

測(cè)試過(guò)程中，不同的項(xiàng)目依據(jù)不同的IEC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)[2-5]，有不同的采集數(shù)據(jù)量的要求。本文進(jìn)行梳理匯總，選取測(cè)試整體時(shí)間占比較高的連續(xù)發(fā)電狀態(tài)進(jìn)行研究，匯總結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 數(shù)據(jù)采集要求匯總表

由表7可知，采集數(shù)據(jù)量有重疊，如果分步驟進(jìn)行1～4的檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目，所需耗時(shí)為4個(gè)項(xiàng)目各自時(shí)間的總和，但如果同時(shí)同步進(jìn)行4個(gè)項(xiàng)目，則只需要1個(gè)項(xiàng)目的時(shí)間即可完成所有項(xiàng)目，這便是一體化檢驗(yàn)檢測(cè)方法的理論基礎(chǔ)。

測(cè)試步驟：

——開(kāi)始測(cè)試前，要確保風(fēng)電機(jī)組電氣接線完好；

——測(cè)試場(chǎng)地符合2.2要求；

——測(cè)試條件符合2.3章要求；

——檢測(cè)人員使用3.1章節(jié)所述一體化檢驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)同步采集第3.2章所述參數(shù)，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)上傳至云端并進(jìn)行分析評(píng)估。

其中，為保證測(cè)試同步性，噪聲測(cè)試方法與IEC標(biāo)準(zhǔn)[4]有一定偏離：測(cè)試用測(cè)風(fēng)塔為功率特性和機(jī)械載荷項(xiàng)目所用輪轂高度固定式測(cè)風(fēng)塔，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)[2,3]描述，固定式測(cè)風(fēng)塔測(cè)試的風(fēng)速為實(shí)際輪轂高度風(fēng)速，而噪聲測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)使用的移動(dòng)式測(cè)風(fēng)塔實(shí)際是利用功率標(biāo)定的結(jié)果對(duì)輪轂高度風(fēng)速進(jìn)行了推導(dǎo)，其計(jì)算不確定度包含了功率測(cè)量、移動(dòng)測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速測(cè)量和計(jì)算用功率特性中的風(fēng)速和功率測(cè)量不確定度4個(gè)來(lái)源，而使用固定式輪轂高度風(fēng)速計(jì)僅包含功率測(cè)量、固定測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速測(cè)量2個(gè)來(lái)源，前者的不確定度計(jì)算結(jié)果明顯要高于后者。

4 項(xiàng)目驗(yàn)證

檢測(cè)人員選擇某風(fēng)電場(chǎng)，型號(hào)為171-4050的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行了實(shí)測(cè)驗(yàn)證，使用本文所述的檢驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備和檢驗(yàn)檢測(cè)方法，在完成機(jī)械載荷測(cè)試的同時(shí)，基本已完成所有核心性能檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目，總的檢驗(yàn)檢測(cè)時(shí)間從12個(gè)月（4個(gè)月機(jī)械載荷測(cè)試+3個(gè)月功率特性測(cè)試+2個(gè)月電能質(zhì)量測(cè)試+1個(gè)月噪聲測(cè)試+1個(gè)月電網(wǎng)適應(yīng)性+1個(gè)月故障電壓穿越性能=12個(gè)月）縮短至（4個(gè)連續(xù)測(cè)試+2個(gè)月瞬態(tài)測(cè)試=6個(gè)月）5個(gè)月，測(cè)試時(shí)間縮短了一半，大大提高了檢驗(yàn)檢測(cè)的效率，其噪聲測(cè)試的合成不確定度也從±0.99 dB（A）降低到±0.76 dB（A），測(cè)試精度得到了提高。

5 結(jié)論

綜上所述，一體化檢驗(yàn)檢測(cè)方法大大縮短了檢驗(yàn)檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)減少了檢驗(yàn)檢測(cè)的誤差，大幅提升了風(fēng)電機(jī)組檢驗(yàn)檢測(cè)的效率和穩(wěn)定性，同時(shí)提高了風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品認(rèn)證的效率。