风机电能质量检测技术

1风机电能质量检测标准
       为了保证风电机组并网后能够安全、经济有秩序地运行，就必须制定统一的和适度的基本指标，以及统一的质量检测方法和检测要求。关于风电机组电能质量的检测，我国于2006年7月在国际电工委员会制定的风电机组电能质量检测标准(IEC61200．21：2001)基础上，结合我国风电技术发展现状，制定并发布了国家标准《风力发电机组电能质量检测和评估方法》(GB／T 20320．2006)，该标准对风电机组电能质量的测试内容和测试方法做了详细地介绍。另外，对于标准中规定的风电机组电能质量检测指标的具体测量方法，还需相应地参考国家从1990年陆续发布的六个电能质量标准【37】。六个标准如下：
《电能质量供电电压允许偏差》(GB／T12325．2003)
《电能质量电压波动和闪变》(GB 12326．2000)
《电能质量公用电网谐波》(GB／T 14549．1993)
《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB／T 15543—1995)
《电能质量电力系统频率允许偏差》(GB／T 15945—1995)
《电能质量三相电压不平衡》(GB／T 1 5543．2008)
2．2风机电能质量测量方法及要求
       并网风力发电机组电能质量检测是针对与电网三相连接的单台风力发电机组，检测和评估风速不高于15m／s时机组所有运行范围内的电能质量特性参数。并网风力发电机组电能质量的测试分为短期和长期两个阶段进行。短期阶段是指针对高速数据的采集、分析与处理，其电能质量特征参数主要包括谐波、三相电压、电流不平衡度、电压波动和闪变等。长期阶段主要是对与风速相关的风力发电机组有功功率和无功功率的收集，这项测试将与风力发电机组功率特性同时进行，并使用功率特性测试的数据，长期阶段电能质量特征参数包括风力发电机额定参数、最大允许功率的验证、最大测量功率和无功功率等。本文主要是研究风力发电机组短期阶段测试的方法和方案。
       根据国标《风力发电机组电能质量测量和评估方法》(GB／T 20320．2006)，风力发电机组的电能质量指标测试主要是基于10min的测试数据进行的，测试项目包括：频率的测量、功率的测量、三相不平衡度的测量、谐波的测量以及电压波动和闪变等。
1频率的测量
       频率是风力发电机组的重要技术指标之一，将直接影响到机组输出的电能质量。在风力发电中，由于风能的随机性和不可控性，将导致风电机组输出功率的波动性，而输出功率的波动和系统中负荷的变化将导致风电机组的频率偏差。在正常运行条件下，电力系统中规定：系统的频率偏差是指频率的实际值与标称值的差值。
率偏差限值作了详细的规定：电网频率的0.2s测量平均值应在额定频率的1％的范围内。
       关于频率的测量方法，国标GB／T 20320．2006中没有作详细地说明，本文经过多次测试，最终采用了一种基于傅里叶变换的精确频率的算法，将在第四章作详细的介绍，此处不再赘述。
       风电机组谐波的评估主要依据国家标准《风力发电机组电能质量测量和评估方法》(GBfr 20320．2006)。其规定：对于带有电力电子变流装置的风力发电机组，应规定其在连续运行期间的谐波电流。频率在50倍电网基准频率以内的应指定其独立谐波电流和最大总谐波畸变率。各次谐波的独立谐波电流在输出功率产生最大谐波电流时取lOmin平均值，谐波电流低于额定电流0.1％时，可不作要求。
       首先给出了风电机组电能质量检测的相关国家标准，并参考这些标准，从工程的实际需求角度出发，给出了相关风电机组电能质量指标测量的计算公式，并对这些指标具体的测量方法和测量要求做了详细地介绍，为之后的风电机组电能质量检测软件的程序设计打下了坚实的理论基础。