風力發電行業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表述。
傅里葉積分：將周期設為無窮大，使其能適用于所有函數。
傅里葉變換：對波形的時間函數x(t)進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，通過功率計可以獲得其電特性指標，為研發和檢測部門提供準確的參考。如果想要進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）來實現。DLM2000的Cycle Statistics功能，在頻率固定/Duty比變化時，或在Duty比固定/頻率變化時，均可有效地對周期性變化的參數進行分析，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 風電場整體監控
風力發電系統在安裝后，為保證風力發電機的穩定運行，必須分別對以下的信號進行長期的監測和記錄，這些數據最后統一進入到監控中心，長期保存。

● 風葉的形變。
● 發電機的扭矩、轉速、震動和浪涌電流。
● 大氣環境，如：溫度、濕度、風力、風速、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。

風電場監控有幾個特點：①監控的信號復雜多樣；②監控環境惡劣：目前國內的風電場，主要分布在東北、內蒙古、新疆等地，冬季的氣溫很低，對測量儀器提出了很高的要求；③每個風場，都有大量的風機，監控數據總量很大，布線復雜。

因此，風電場的監控需要多種測試設備配套工作，同時還要具備一定性能優勢以適應風電場的特殊環境。下面以橫河電機公司的產品為例，解釋一下風電場監控的完整方案。如圖6所示。

圖6 風電場監控的完整方案

首先，可通過滑動環（集電環）實現風葉監測信號的直接采集，風葉不停轉動，對測量儀器的安裝和信號采集會造成很大影響，通過集電環，可保證風葉轉動時，信號線能夠保持不動。

然后，利用數據采集器（MW100）進行現場數據采集、監測、記錄和傳輸。MW100的使用環境溫度為-40℃～70℃，具有很強的現場適應能力。它可將數據存儲在CF卡中，即時網絡中斷，采集數據也可以得到很好的保存。也可以通過PR300實現相對廉價的高精度功率參數測量和傳輸。通過功率計WT3000精確測量發電機的浪涌電流。最后可以利用DAQWORX專業采集軟件對全部數據進行統合顯示和記錄。

綜上所述，風力發電領域面臨著空前的發展機遇，其設備系統研發、性能評估以及電場監控都在朝著越來越精密、越來越復雜的方向發展。為適應這樣的機遇和挑戰，風電行業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品和解決方案會給整個風電行業提供強勁助力。