本發(fā)明專利技術(shù)屬于新能源并網(wǎng)檢測系統(tǒng)設(shè)計及應(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)性能測試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明專利技術(shù)包括外界環(huán)境測量輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù)據(jù)采集器三個部分構(gòu)成；外界環(huán)境測量數(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)明專利技術(shù)具有操作簡單、靈活方便、處理能力強(qiáng)、圖形輸出等優(yōu)點。簡化了風(fēng)力發(fā)電場的測控，投入小，降低投資額及測量周期，提高測試系統(tǒng)可控性、便捷性，具有實用性和經(jīng)濟(jì)性的雙重優(yōu)點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于新能源并網(wǎng)檢測系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用
，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 成的檢測裝置，適用于對大型風(fēng)電機(jī)組設(shè)備產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的機(jī)組并網(wǎng)性能測試分析。
技術(shù)介紹
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，投放到市場中的部分風(fēng)電 機(jī)組帶有質(zhì)量問題，給并網(wǎng)運行帶來了嚴(yán)重的隱患。電力系統(tǒng)對電能質(zhì)量的要求是非常嚴(yán) 格的，必然要求電源運行性能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，更何況風(fēng)電是一種波動性、間歇性電源。如 果風(fēng)電不滿足電力系統(tǒng)對電能的質(zhì)量要求，將會給電力系統(tǒng)帶來很大安全問題。國家電網(wǎng) 公司對風(fēng)電機(jī)組運營商以一種規(guī)范的約束形式，明確機(jī)組的測試要求，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，我國風(fēng)電行業(yè)專業(yè)認(rèn)證、測試機(jī)構(gòu)寥寥無 幾，認(rèn)證技術(shù)也采取國外引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng)新的技術(shù)路線，測試設(shè)備的可供貨方更是鳳毛 麟角，多數(shù)為國外進(jìn)口，國內(nèi)重復(fù)借用的現(xiàn)狀，并且價格不菲，因此并網(wǎng)測試設(shè)備的研發(fā)和 本地化勢在必行。目前具備風(fēng)機(jī)性能測試認(rèn)證資質(zhì)的國內(nèi)企業(yè)只有北京鑒衡認(rèn)證中心、中國船級 社；中國電力科學(xué)院、以及華北電力大學(xué)等一些國家、省、市級電力方面的重點實驗室等還 可以進(jìn)行電能質(zhì)量測試；對于噪聲測試，鄭州機(jī)械研究所可以進(jìn)行傳動系統(tǒng)的噪聲監(jiān)測； 對于機(jī)組的環(huán)境噪聲監(jiān)測，由相關(guān)的質(zhì)量檢測、認(rèn)證單位進(jìn)行；對于載荷測試，目前北京鑒 衡認(rèn)證中心已通過引進(jìn)、吸收、應(yīng)用。從目前的國內(nèi)發(fā)展情況來說，功率曲線測試、電能質(zhì)量測試都屬于電力部門或機(jī) 構(gòu)的業(yè)務(wù)范圍，現(xiàn)有的測試設(shè)備可以改造升級，從而滿足功能需要；噪聲測試可分為聲學(xué)測 量和非聲學(xué)測量設(shè)備，需要在原有的通用工業(yè)噪聲測量儀器上進(jìn)行專業(yè)化處理，方可適配； 載荷測試設(shè)備為風(fēng)機(jī)專用測試設(shè)備，需要專項研發(fā)。因此測試設(shè)備的研發(fā)成為我國國內(nèi)風(fēng) 機(jī)行業(yè)共同服務(wù)平臺的專項緊迫任務(wù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，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)性能測試設(shè)備的投資額度及測量周 期；通過不同傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的結(jié)合，提高測試系統(tǒng)可控性、便捷性。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測試系統(tǒng)，包括外界環(huán)境測量輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù) 據(jù)采集器三個部分構(gòu)成；外界環(huán)境測量數(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)境測量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備包括測風(fēng)塔、測風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀、電壓傳感 器、電流傳感器、氣象傳感器；測風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀、氣象傳感器均安裝在測風(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)測試項目的不同，選擇性地接入不同信號傳感器信號； 當(dāng)測試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時，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)測試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時，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?；诠た貦C(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測試方法是其當(dāng)測試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時，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)性能測試方法是當(dāng)測試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時，三相 電壓和電流信號分別通過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，再由多功能高速數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行每路每周波64點的高速交流同步采樣、預(yù)處理，轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號，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)中的軟件自動完成數(shù)據(jù)的 計算分析，并在顯示器上顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)電壓電流波形及功率波動曲線。所述的數(shù)據(jù)采集器具備每個測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，可同時接收20路信號；所述的 CR1000的配套軟件是PC200W，通過這個軟件把數(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)測試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對傳感器進(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；工控機(jī)功率 曲線軟件對測量數(shù)據(jù)的分析方法，包括數(shù)據(jù)回歸計算、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分組、功率曲線散點 圖的繪制，年發(fā)電量的推算，機(jī)組功率容量系數(shù)的測算。所述的當(dāng)測試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時，應(yīng)該依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度對傳感器進(jìn)行選 配，并確定其測量位置；工控機(jī)處理軟件能夠通過輸入接口電壓、電流信號進(jìn)行閃變、諧波 分析，并能整理及出具報告，包括60s、0. 2s的連續(xù)運行有功功率、無功功率分析、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)的測試設(shè)備研發(fā)，比如功率曲線測試，采取外界環(huán)境資源測試 和本機(jī)輸出功率測試兩個部分構(gòu)成，設(shè)備和數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術(shù)目前都有國外IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以 借鑒；載荷測試設(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) 量測試可以依據(jù)IEC61400-21進(jìn)行；噪聲測試可以依據(jù)IEC61400-11進(jìn)行；這些測試方法 和數(shù)據(jù)計算處理都有相應(yīng)的國外標(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) 險小，具有可行性。本專利技術(shù)測試系統(tǒng)通過集成不同數(shù)據(jù)處理功能的工控機(jī)，外部通過數(shù)據(jù)采集器至轉(zhuǎn)換接口單元接入被測傳感器；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數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口單元，能夠同時對溫度、氣壓、風(fēng)速、發(fā)電機(jī)電壓、電 流等傳感器信號進(jìn)行處理，并能生成可視化曲線。本專利技術(shù)測試系統(tǒng)多種處理分析軟件滿足 風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能檢測的需求，在能夠有效節(jié)省測試系統(tǒng)投資及體積、重量、數(shù)量的前提 下，可大大提高測試系統(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。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果本專利技術(shù)測試系統(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)運行特 性測試需求。不僅可方便對風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量測試，能夠進(jìn)行閃變和諧波分析；同時能夠?qū)?已有測風(fēng)塔的風(fēng)電場進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組功率曲線測試，并進(jìn)行分析處理和顯示，具有操作簡單、 靈活方便、處理能力強(qiáng)、圖形輸出等優(yōu)點；還能提供友好的對外數(shù)據(jù)接口，以實現(xiàn)測試過程 穩(wěn)定、高效、便捷。簡化了風(fēng)力發(fā)電場的測控，減少了檢測設(shè)備的資金投入。有效降低風(fēng)電 機(jī)組并網(wǎng)性能測試設(shè)備的投資額度及測量周期；通過不同傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的結(jié)合，提高測 試系統(tǒng)可控性、便捷性，具有實用性和經(jīng)濟(jì)性的雙重優(yōu)點。下面結(jié)合本專利技術(shù)的具體實施例和附圖，對本專利技術(shù)加以詳細(xì)描述，但本專利技術(shù)的實施 不限于此。附圖說明圖1是本專利技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組功率曲線測試的系統(tǒng)示意圖；圖2是本專利技術(shù)應(yīng)用本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測試系統(tǒng)，其特征在于：包括外界環(huán)境測量輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù)據(jù)采集器三個部分構(gòu)成；外界環(huán)境測量數(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）。
【技術(shù)特征摘要】
1.基于工控機(jī)的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能測試系統(tǒng)，其特征在于包括外界環(huán)境測量輔助設(shè)備、工控機(jī)及數(shù)據(jù)采集器三個部分構(gòu)成；外界環(huán)境測量數(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)性能測試系統(tǒng)，其特征在于所述的外界環(huán)境測量數(shù)據(jù)輔助設(shè)備包括測風(fēng)塔、測風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀、電壓傳感器、電流傳感器、氣象傳感器；測風(fēng)傳感器、風(fēng)速儀(8)、氣象傳感器均安裝在測風(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)性能測試系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集器，根據(jù)測試項目的不同，選擇性地接入不同信號傳感器信號；當(dāng)測試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時，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)測試風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量時，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)性能測試方法，其特征在于當(dāng)測試風(fēng)電機(jī)組功率曲線時，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...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戈陽陽，朱鈺，劉勁松，王剛，李天懿，張冠峰，孫峰，李勝輝，謝賜戩，
申請(專利權(quán))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，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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