專利名稱：一種符合iec61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)的制作方法
一種符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng) 本發(fā)明涉及風(fēng)電機(jī)，具體地講，涉及風(fēng)電機(jī)組載荷測試。 [背景技術(shù)]隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，國內(nèi)新增了幾十家風(fēng)電機(jī)組制造商，百余種風(fēng)電機(jī)組 型號。但是由于風(fēng)電機(jī)組市場需求量大，多數(shù)風(fēng)電機(jī)組制造商的設(shè)計(jì)和制造比較倉促，出 廠的風(fēng)電機(jī)組沒有經(jīng)過認(rèn)證和檢測，尤其是與風(fēng)電機(jī)組安全性密切相關(guān)的風(fēng)電機(jī)組載荷測 試。這就導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的安全性事故頻頻發(fā)生。為了保證風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行，必須對風(fēng)電機(jī)組的載荷情況進(jìn)行測試。IEC(國際 電工委員會)已經(jīng)頒布了風(fēng)電機(jī)組測試的國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC 61400-13)，用于規(guī)范風(fēng)電機(jī)組測 試過程，成為目前國際普遍認(rèn)可的風(fēng)電機(jī)組載荷測試標(biāo)準(zhǔn)。為了開展風(fēng)電機(jī)組載荷測試，亟 需研發(fā)符合IEC61400-13的測試系統(tǒng)。申請?zhí)?00910206472. 1，發(fā)明名稱為“一種風(fēng)電機(jī)組整機(jī)測試方法及系統(tǒng)”公 開的測試方法“包括在風(fēng)電機(jī)組上選擇測試點(diǎn)，· · ·在測試點(diǎn)安裝測試儀；設(shè)定風(fēng)電機(jī)組 的運(yùn)行條件，根據(jù)所述運(yùn)行條件下所述測試儀的測試數(shù)據(jù)對所述風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢測。”，該發(fā)明申請專利的目的是在風(fēng)電機(jī)組出廠前對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行核查，驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組 的功能和部件的安全性，是一種質(zhì)量檢查方法；其使用機(jī)構(gòu)為風(fēng)電機(jī)組制造商，方法不同； 該發(fā)明申請專利所使用的方法出于自自身需要，并沒有依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；其外部測試條件不同 是在試驗(yàn)臺上用原動(dòng)機(jī)對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行拖動(dòng)，模擬風(fēng)電機(jī)組在不同條件下的運(yùn)行狀態(tài)；其 測試量包括風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)和/或溫度，其傳感器也只是振動(dòng)和溫度傳感器，即測試的參 數(shù)有限，考察的范圍也受很大的限制。另外，該發(fā)明申請專利的測試結(jié)果主要是風(fēng)電機(jī)組各個(gè)部件在不同運(yùn)行條件下的 工作狀況。本發(fā)明的目的在于，提供一種符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)； 該風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，可應(yīng)用于驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)載荷、優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)方案，檢測 出廠風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量，遏制安全性事故發(fā)生等方面，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。本發(fā)明提供的一種符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其改進(jìn)之處 在于所述風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)包括輪轂測試系統(tǒng)、塔頂測試系統(tǒng)、氣象測試系統(tǒng)在內(nèi)的 子系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)，子系統(tǒng)與主控制系統(tǒng)之間通過電纜連接，通過CANBUS進(jìn)行通信，并 且由主控制系統(tǒng)控制各子系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)停。本發(fā)明提供的第一優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 氣象測試系統(tǒng)安裝在測風(fēng)氣象桅桿的底部，塔頂測試系統(tǒng)安裝在塔筒頂部，輪轂測試系統(tǒng) 安裝在風(fēng)電機(jī)組輪轂內(nèi)，運(yùn)行時(shí)隨風(fēng)電機(jī)組輪轂一起旋轉(zhuǎn)；所述主控制系統(tǒng)安裝在塔筒底 部。
本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 輪轂測試系統(tǒng)和塔頂測試系統(tǒng)均包括溫控裝置，模擬量采集設(shè)備、高頻濾波器、信號防雷模 塊；所述溫控裝置的一端接口通過電纜與散熱片連接，另一端接口通過插座與高頻濾波器 連接；所述信號防雷模塊的一端接口通過電纜與模擬量采集設(shè)備連接，另一端接口通過電 纜與應(yīng)變調(diào)理模塊連接。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 主控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、工控機(jī)、高頻濾波器、信號端子模塊、光耦模塊、光電隔離模 塊、繼電器和隔離放大器模塊；所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備的一端接口通過電纜與工控機(jī)及光電隔 離模塊和隔離放大器模塊連接，另一端接口通過電纜與光耦模塊及隔離放大器模塊連接； 所述隔離放大器模塊通過電纜還與信號端子模塊連接。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 氣象測試系統(tǒng)包括數(shù)字量采集設(shè)備、光耦模塊、高頻濾波器、光電隔離模塊、信號防雷模塊 和模擬量采集設(shè)備；所述數(shù)字量采集設(shè)備的一端接口與光耦模塊連接，另一端接口與模擬 量采集設(shè)備的一端接口連接，模擬量采集設(shè)備的另一端與高頻濾波器的一端接口連接，高 頻濾波器的一端還與光耦模塊及光電隔離模塊連接，高頻濾波器的另一端接口通過電纜與 信號防雷模塊的接口連接。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 模擬量采集設(shè)備包括SC-16模擬量采集設(shè)備。本發(fā)明提供的第六優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 數(shù)字量采集設(shè)備包括DI16數(shù)字量采集設(shè)備。本發(fā)明提供的第七優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 應(yīng)變調(diào)理模塊包括GM40。本發(fā)明提供的第八優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 工控機(jī)還與繼電器連接。本發(fā)明提供的第九優(yōu)選的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，所述 信號防雷模塊還與光耦模塊連接。數(shù)字量采集設(shè)備包括DI16數(shù)字量采集設(shè)備外，也可以是其他型號的數(shù)字量采集 設(shè)備，應(yīng)變調(diào)理模塊除應(yīng)變調(diào)理模塊GM40外，也可以是其他應(yīng)變調(diào)理模塊；模擬量采集設(shè) 備除SC-16模擬量采集設(shè)備外，也可以是其他型號的模擬量采集設(shè)備；隔離放大器模塊如 隔離放大器DC/DC。本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)完全符合IEC61400-13，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)物理 量的同步測試，包括風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、降雨量、應(yīng)變、風(fēng)電機(jī)組的有功功率、無功功率、 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、葉片槳角、偏航位置、風(fēng)輪方位角等；通過對這些物理量的長期不間斷測試，最終 可以得到風(fēng)電機(jī)組在各種不同狀態(tài)下的葉片彎矩、俯仰力矩、傾覆力矩和主軸扭矩。本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)還具備良好的信號隔離和保護(hù)措施，配備了 防雷保護(hù)、浪涌保護(hù)、低溫加熱和高溫散熱等模塊，確保其可以長時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。另 外，由于測試周期過長，這套設(shè)備還配備了遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，可以實(shí)現(xiàn)工作人員在遠(yuǎn)程對其監(jiān) 視操作；該測試系統(tǒng)采用分布式的采集系統(tǒng)，分別安裝在不同的位置。各子系統(tǒng)的測試功能如下
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輪轂測試系統(tǒng)測量3個(gè)葉片的揮舞彎矩、擺振彎矩、主軸彎矩和主軸扭矩。塔頂測試系統(tǒng)測量塔頂?shù)膹澗?、扭矩和偏航信號。氣象測試系統(tǒng)測量輪轂中心高度的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓和降雨量。主控制系統(tǒng)測量塔底的彎矩，風(fēng)電機(jī)組的有功功率、無功功率、高速軸轉(zhuǎn)速、低速 軸轉(zhuǎn)速、并網(wǎng)信號、故障信號、剎車狀態(tài)信號、風(fēng)機(jī)狀態(tài)信號和變槳信號。同時(shí)與其他各個(gè)子 系統(tǒng)通信，整合其他子系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的測試系統(tǒng)是一個(gè)第三方測試機(jī)構(gòu)對風(fēng)電機(jī)組認(rèn)證測試所使用的系 統(tǒng)，是一個(gè)對實(shí)際運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組的特性進(jìn)行測試的系統(tǒng)；是在現(xiàn)場對實(shí)際運(yùn)行的風(fēng)電機(jī) 組進(jìn)行測試；測試結(jié)果是風(fēng)電機(jī)組各個(gè)主要位置的載荷特性。遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊安裝在主控制系統(tǒng)，工作人員可以通過GSM modem 或TCP/IP與主控系統(tǒng)在遠(yuǎn)程連接，然后通過主控系統(tǒng)對整個(gè)測試系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括調(diào)整 各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)置、對各個(gè)分系統(tǒng)單獨(dú)重啟等。本發(fā)明提供的符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)的相關(guān)組件
權(quán)利要求
一種符合IEC61400 13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)包括輪轂測試系統(tǒng)(1)、塔頂測試系統(tǒng)(2)、氣象測試系統(tǒng)(4)在內(nèi)的子系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)(3)，子系統(tǒng)與主控制系統(tǒng)(3)之間通過電纜連接，通過CANBUS進(jìn)行通信，并且由主控制系統(tǒng)(3)控制各子系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)停。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述氣象測試系統(tǒng)(4) 安裝在測風(fēng)氣象桅桿的底部，塔頂測試系統(tǒng)(2)安裝在塔筒頂部，輪轂測試系統(tǒng)(1)安裝在 風(fēng)電機(jī)組輪轂內(nèi)，運(yùn)行時(shí)隨風(fēng)電機(jī)組輪轂一起旋轉(zhuǎn)；所述主控制系統(tǒng)(3)安裝在塔筒底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述輪轂測試系統(tǒng)(1) 和塔頂測試系統(tǒng)(2)均包括溫控裝置，模擬量采集設(shè)備、高頻濾波器、信號防雷模塊；所述 溫控裝置的一端接口通過電纜與散熱片連接，另一端接口通過插座與高頻濾波器連接；所 述信號防雷模塊的一端接口通過電纜與模擬量采集設(shè)備連接，另一端接口通過電纜與應(yīng)變 調(diào)理模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述主控制系統(tǒng)(3)包 括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、工控機(jī)、高頻濾波器、信號端子模塊、光耦模塊、光電隔離模塊、繼電器和 隔離放大器模塊；所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備的一端接口通過電纜與工控機(jī)及光電隔離模塊和隔離 放大器模塊連接，另一端接口通過電纜與光耦模塊及隔離放大器模塊連接；所述隔離放大 器模塊通過電纜還與信號端子模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述氣象測試系統(tǒng)(4) 包括數(shù)字量采集設(shè)備、光耦模塊、高頻濾波器、光電隔離模塊、信號防雷模塊和模擬量采集 設(shè)備；所述數(shù)字量采集設(shè)備的一端接口與光耦模塊連接，另一端接口與模擬量采集設(shè)備的 一端接口連接，模擬量采集設(shè)備的另一端與高頻濾波器的一端接口連接，高頻濾波器的一 端還與光耦模塊及光電隔離模塊連接，高頻濾波器的另一端接口通過電纜與信號防雷模塊 的接口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述模擬量采集設(shè) 備包括SC-16模擬量采集設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字量采集設(shè)備包 括DI16數(shù)字量采集設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)變調(diào)理模塊包括 GM40。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)還與繼電器 連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述信號防雷模塊還 與光耦模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種符合IEC61400-13標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)包括輪轂測試系統(tǒng)(1)、塔頂測試系統(tǒng)(2)、氣象測試系統(tǒng)(4)在內(nèi)的子系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)(3)；所述氣象測試系統(tǒng)(4)安裝在測風(fēng)氣象桅桿的底部，塔頂測試系統(tǒng)(2)安裝在塔筒頂部，輪轂測試系統(tǒng)(1)安裝在風(fēng)電機(jī)組輪轂內(nèi)，運(yùn)行時(shí)隨風(fēng)電機(jī)組輪轂一起旋轉(zhuǎn)；所述主控制系統(tǒng)安裝在塔筒底部。該風(fēng)電機(jī)組載荷測試系統(tǒng)，可應(yīng)用于驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)載荷、優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)方案，檢測出廠風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量，遏制安全性事故發(fā)生等方面，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號G01M15/00GK101975662SQ20101051359
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者付德義, 曲春輝, 李慶, 李松迪, 焦渤, 秦世耀, 薛揚(yáng) 申請人:中國電力科學(xué)研究院