風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的完整測試解決方案

圖4 變頻系統的諧波測量方法

使用FFT運算功能將波形由時(shí)域轉換成頻域，測量各頻率成分提取疊加信號頻率的方法如下。

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

2 利用示波器對變頻電路里波形信號作詳細分析
PWM調制后，通過(guò)功率計可以獲得其電特性指標，為研發(fā)和檢測部門(mén)提供準確的參考。如果想要進(jìn)一步對調制后的波形信號作詳細的分析，則需要運用具備Cycle Statistics功能的示波器（下文以橫河DLM2000系列示波器）來(lái)實(shí)現。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)，均可有效地對周期性變化的參數進(jìn)行分析，方案如圖5所示。

圖5 利用DLM2000示波器對變頻電路里波形信號作詳細分析

3 風(fēng)電場(chǎng)整體監控
風(fēng)力發(fā)電系統在安裝后，為保證風(fēng)力發(fā)電機的穩定運行，必須分別對以下的信號進(jìn)行長(cháng)期的監測和記錄，這些數據最后統一進(jìn)入到監控中心，長(cháng)期保存。

● 風(fēng)葉的形變。
● 發(fā)電機的扭矩、轉速、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。
● 電功率參數，如：電壓、電流、功率、功率參數、頻率等。

風(fēng)電場(chǎng)監控有幾個(gè)特點(diǎn)：①監控的信號復雜多樣；②監控環(huán)境惡劣：目前國內的風(fēng)電場(chǎng)，主要分布在東北、內蒙古、新疆等地，冬季的氣溫很低，對測量?jì)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，監控數據總量很大，布線(xiàn)復雜。

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

圖6 風(fēng)電場(chǎng)監控的完整方案

首先，可通過(guò)滑動(dòng)環(huán)（集電環(huán)）實(shí)現風(fēng)葉監測信號的直接采集，風(fēng)葉不停轉動(dòng)，對測量?jì)x器的安裝和信號采集會(huì )造成很大影響，通過(guò)集電環(huán)，可保證風(fēng)葉轉動(dòng)時(shí)，信號線(xiàn)能夠保持不動(dòng)。

然后，利用數據采集器（MW100）進(jìn)行現場(chǎng)數據采集、監測、記錄和傳輸。MW100的使用環(huán)境溫度為-40℃～70℃，具有很強的現場(chǎng)適應能力。它可將數據存儲在CF卡中，即時(shí)網(wǎng)絡(luò )中斷，采集數據也可以得到很好的保存。也可以通過(guò)PR300實(shí)現相對廉價(jià)的高精度功率參數測量和傳輸。通過(guò)功率計WT3000精確測量發(fā)電機的浪涌電流。最后可以利用DAQWORX專(zhuān)業(yè)采集軟件對全部數據進(jìn)行統合顯示和記錄。

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域面臨著(zhù)空前的發(fā)展機遇，其設備系統研發(fā)、性能評估以及電場(chǎng)監控都在朝著(zhù)越來(lái)越精密、越來(lái)越復雜的方向發(fā)展。為適應這樣的機遇和挑戰，風(fēng)電行業(yè)對工具層面的測試儀器也提出了更高的要求。以橫河電機為代表的全球測試方案供應商，也在積極應對。相信高效便捷的測試產(chǎn)品和解決方案會(huì )給整個(gè)風(fēng)電行業(yè)提供強勁助力。