風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的完整測(cè)試解決方案

圖4 變頻系統(tǒng)的諧波測(cè)量方法

使用FFT運(yùn)算功能將波形由時(shí)域轉(zhuǎn)換成頻域，測(cè)量各頻率成分提取疊加信號(hào)頻率的方法如下。

傅里葉級(jí)數(shù)：所有周期函數(shù)均可用三角函數(shù)的和來(lái)表述。
傅里葉積分：將周期設(shè)為無(wú)窮大，使其能適用于所有函數(shù)。
傅里葉變換：對(duì)波形的時(shí)間函數(shù)x(t)進(jìn)行傅里葉積分運(yùn)算后，即可得出頻率函數(shù)X(f)。

2 利用示波器對(duì)變頻電路里波形信號(hào)作詳細(xì)分析
PWM調(diào)制后，通過(guò)功率計(jì)可以獲得其電特性指標(biāo)，為研發(fā)和檢測(cè)部門(mén)提供準(zhǔn)確的參考。如果想要進(jìn)一步對(duì)調(diào)制后的波形信號(hào)作詳細(xì)的分析，則需要運(yùn)用具備Cycle Statistics功能的示波器（下文以橫河DLM2000系列示波器）來(lái)實(shí)現(xiàn)。DLM2000的Cycle Statistics功能，在頻率固定/Duty比變化時(shí)，或在Duty比固定/頻率變化時(shí)，均可有效地對(duì)周期性變化的參數(shù)進(jìn)行分析，方案如圖5所示。

圖5 利用DLM2000示波器對(duì)變頻電路里波形信號(hào)作詳細(xì)分析

3 風(fēng)電場(chǎng)整體監(jiān)控
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在安裝后，為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須分別對(duì)以下的信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和記錄，這些數(shù)據(jù)最后統(tǒng)一進(jìn)入到監(jiān)控中心，長(zhǎng)期保存。

● 風(fēng)葉的形變。
● 發(fā)電機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速、震動(dòng)和浪涌電流。
● 大氣環(huán)境，如：溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)速、大氣壓等參數(shù)。
● 電功率參數(shù)，如：電壓、電流、功率、功率參數(shù)、頻率等。

風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控有幾個(gè)特點(diǎn)：①監(jiān)控的信號(hào)復(fù)雜多樣；②監(jiān)控環(huán)境惡劣：目前國(guó)內(nèi)的風(fēng)電場(chǎng)，主要分布在東北、內(nèi)蒙古、新疆等地，冬季的氣溫很低，對(duì)測(cè)量?jī)x器提出了很高的要求；③每個(gè)風(fēng)場(chǎng)，都有大量的風(fēng)機(jī)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)總量很大，布線復(fù)雜。

因此，風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控需要多種測(cè)試設(shè)備配套工作，同時(shí)還要具備一定性能優(yōu)勢(shì)以適應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)的特殊環(huán)境。下面以橫河電機(jī)公司的產(chǎn)品為例，解釋一下風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的完整方案。如圖6所示。

圖6 風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的完整方案

首先，可通過(guò)滑動(dòng)環(huán)（集電環(huán)）實(shí)現(xiàn)風(fēng)葉監(jiān)測(cè)信號(hào)的直接采集，風(fēng)葉不停轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)測(cè)量?jī)x器的安裝和信號(hào)采集會(huì)造成很大影響，通過(guò)集電環(huán)，可保證風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)線能夠保持不動(dòng)。

然后，利用數(shù)據(jù)采集器（MW100）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、記錄和傳輸。MW100的使用環(huán)境溫度為-40℃～70℃，具有很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力。它可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CF卡中，即時(shí)網(wǎng)絡(luò)中斷，采集數(shù)據(jù)也可以得到很好的保存。也可以通過(guò)PR300實(shí)現(xiàn)相對(duì)廉價(jià)的高精度功率參數(shù)測(cè)量和傳輸。通過(guò)功率計(jì)WT3000精確測(cè)量發(fā)電機(jī)的浪涌電流。最后可以利用DAQWORX專業(yè)采集軟件對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)合顯示和記錄。

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域面臨著空前的發(fā)展機(jī)遇，其設(shè)備系統(tǒng)研發(fā)、性能評(píng)估以及電場(chǎng)監(jiān)控都在朝著越來(lái)越精密、越來(lái)越復(fù)雜的方向發(fā)展。為適應(yīng)這樣的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，風(fēng)電行業(yè)對(duì)工具層面的測(cè)試儀器也提出了更高的要求。以橫河電機(jī)為代表的全球測(cè)試方案供應(yīng)商，也在積極應(yīng)對(duì)。相信高效便捷的測(cè)試產(chǎn)品和解決方案會(huì)給整個(gè)風(fēng)電行業(yè)提供強(qiáng)勁助力。