专利名称：一种符合iec61400-13标准的风电机组载荷测试系统的制作方法
一种符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统 本发明涉及风电机，具体地讲，涉及风电机组载荷测试。 [背景技术]随着风电产业的迅速发展，国内新增了几十家风电机组制造商，百余种风电机组 型号。但是由于风电机组市场需求量大，多数风电机组制造商的设计和制造比较仓促，出 厂的风电机组没有经过认证和检测，尤其是与风电机组安全性密切相关的风电机组载荷测 试。这就导致风电机组的安全性事故频频发生。为了保证风电机组的安全运行，必须对风电机组的载荷情况进行测试。IEC(国际 电工委员会)已经颁布了风电机组测试的国际标准(IEC 61400-13)，用于规范风电机组测 试过程，成为目前国际普遍认可的风电机组载荷测试标准。为了开展风电机组载荷测试，亟 需研发符合IEC61400-13的测试系统。申请号200910206472. 1，发明名称为“一种风电机组整机测试方法及系统”公 开的测试方法“包括在风电机组上选择测试点，· · ·在测试点安装测试仪；设定风电机组 的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测。”，该发明申请专利的目的是在风电机组出厂前对风电机组进行核查，验证风电机组 的功能和部件的安全性，是一种质量检查方法；其使用机构为风电机组制造商，方法不同； 该发明申请专利所使用的方法出于自自身需要，并没有依据标准；其外部测试条件不同 是在试验台上用原动机对风电机组进行拖动，模拟风电机组在不同条件下的运行状态；其 测试量包括风电机组的振动和/或温度，其传感器也只是振动和温度传感器，即测试的参 数有限，考察的范围也受很大的限制。另外，该发明申请专利的测试结果主要是风电机组各个部件在不同运行条件下的 工作状况。本发明的目的在于，提供一种符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统； 该风电机组载荷测试系统，可应用于验证风电机组设计载荷、优化风电机组设计方案，检测 出厂风电机组的质量，遏制安全性事故发生等方面，具有很强的实用性。本发明提供的一种符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，其改进之处 在于所述风电机组载荷测试系统包括轮毂测试系统、塔顶测试系统、气象测试系统在内的 子系统和主控制系统，子系统与主控制系统之间通过电缆连接，通过CANBUS进行通信，并 且由主控制系统控制各子系统的启动和关停。本发明提供的第一优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 气象测试系统安装在测风气象桅杆的底部，塔顶测试系统安装在塔筒顶部，轮毂测试系统 安装在风电机组轮毂内，运行时随风电机组轮毂一起旋转；所述主控制系统安装在塔筒底 部。
本发明提供的第二优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 轮毂测试系统和塔顶测试系统均包括温控装置，模拟量采集设备、高频滤波器、信号防雷模 块；所述温控装置的一端接口通过电缆与散热片连接，另一端接口通过插座与高频滤波器 连接；所述信号防雷模块的一端接口通过电缆与模拟量采集设备连接，另一端接口通过电 缆与应变调理模块连接。本发明提供的第三优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 主控制系统包括数据采集设备、工控机、高频滤波器、信号端子模块、光耦模块、光电隔离模 块、继电器和隔离放大器模块；所述数据采集设备的一端接口通过电缆与工控机及光电隔 离模块和隔离放大器模块连接，另一端接口通过电缆与光耦模块及隔离放大器模块连接； 所述隔离放大器模块通过电缆还与信号端子模块连接。本发明提供的第四优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 气象测试系统包括数字量采集设备、光耦模块、高频滤波器、光电隔离模块、信号防雷模块 和模拟量采集设备；所述数字量采集设备的一端接口与光耦模块连接，另一端接口与模拟 量采集设备的一端接口连接，模拟量采集设备的另一端与高频滤波器的一端接口连接，高 频滤波器的一端还与光耦模块及光电隔离模块连接，高频滤波器的另一端接口通过电缆与 信号防雷模块的接口连接。本发明提供的第五优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 模拟量采集设备包括SC-16模拟量采集设备。本发明提供的第六优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 数字量采集设备包括DI16数字量采集设备。本发明提供的第七优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 应变调理模块包括GM40。本发明提供的第八优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 工控机还与继电器连接。本发明提供的第九优选的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，所述 信号防雷模块还与光耦模块连接。数字量采集设备包括DI16数字量采集设备外，也可以是其他型号的数字量采集 设备，应变调理模块除应变调理模块GM40外，也可以是其他应变调理模块；模拟量采集设 备除SC-16模拟量采集设备外，也可以是其他型号的模拟量采集设备；隔离放大器模块如 隔离放大器DC/DC。本发明提供的风电机组载荷测试系统完全符合IEC61400-13，可以实现多个物理 量的同步测试，包括风速、风向、气温、气压、降雨量、应变、风电机组的有功功率、无功功率、 风轮转速、叶片桨角、偏航位置、风轮方位角等；通过对这些物理量的长期不间断测试，最终 可以得到风电机组在各种不同状态下的叶片弯矩、俯仰力矩、倾覆力矩和主轴扭矩。本发明提供的风电机组载荷测试系统还具备良好的信号隔离和保护措施，配备了 防雷保护、浪涌保护、低温加热和高温散热等模块，确保其可以长时间持续稳定地运行。另 外，由于测试周期过长，这套设备还配备了远程监控模块，可以实现工作人员在远程对其监 视操作；该测试系统采用分布式的采集系统，分别安装在不同的位置。各子系统的测试功能如下
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轮毂测试系统测量3个叶片的挥舞弯矩、摆振弯矩、主轴弯矩和主轴扭矩。塔顶测试系统测量塔顶的弯矩、扭矩和偏航信号。气象测试系统测量轮毂中心高度的风速、风向、气温、气压和降雨量。主控制系统测量塔底的弯矩，风电机组的有功功率、无功功率、高速轴转速、低速 轴转速、并网信号、故障信号、刹车状态信号、风机状态信号和变桨信号。同时与其他各个子 系统通信，整合其他子系统的测试数据。本发明提供的测试系统是一个第三方测试机构对风电机组认证测试所使用的系 统，是一个对实际运行的风电机组的特性进行测试的系统；是在现场对实际运行的风电机 组进行测试；测试结果是风电机组各个主要位置的载荷特性。远程监控模块远程监控模块安装在主控制系统，工作人员可以通过GSM modem 或TCP/IP与主控系统在远程连接，然后通过主控系统对整个测试系统进行控制，包括调整 各个分系统的设置、对各个分系统单独重启等。本发明提供的符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统的相关组件
权利要求
一种符合IEC61400 13标准的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述风电机组载荷测试系统包括轮毂测试系统(1)、塔顶测试系统(2)、气象测试系统(4)在内的子系统和主控制系统(3)，子系统与主控制系统(3)之间通过电缆连接，通过CANBUS进行通信，并且由主控制系统(3)控制各子系统的启动和关停。
2.根据权利要求1所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述气象测试系统(4) 安装在测风气象桅杆的底部，塔顶测试系统(2)安装在塔筒顶部，轮毂测试系统(1)安装在 风电机组轮毂内，运行时随风电机组轮毂一起旋转；所述主控制系统(3)安装在塔筒底部。
3.根据权利要求1所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述轮毂测试系统(1) 和塔顶测试系统(2)均包括温控装置，模拟量采集设备、高频滤波器、信号防雷模块；所述 温控装置的一端接口通过电缆与散热片连接，另一端接口通过插座与高频滤波器连接；所 述信号防雷模块的一端接口通过电缆与模拟量采集设备连接，另一端接口通过电缆与应变 调理模块连接。
4.根据权利要求1所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述主控制系统(3)包 括数据采集设备、工控机、高频滤波器、信号端子模块、光耦模块、光电隔离模块、继电器和 隔离放大器模块；所述数据采集设备的一端接口通过电缆与工控机及光电隔离模块和隔离 放大器模块连接，另一端接口通过电缆与光耦模块及隔离放大器模块连接；所述隔离放大 器模块通过电缆还与信号端子模块连接。
5.根据权利要求1所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述气象测试系统(4) 包括数字量采集设备、光耦模块、高频滤波器、光电隔离模块、信号防雷模块和模拟量采集 设备；所述数字量采集设备的一端接口与光耦模块连接，另一端接口与模拟量采集设备的 一端接口连接，模拟量采集设备的另一端与高频滤波器的一端接口连接，高频滤波器的一 端还与光耦模块及光电隔离模块连接，高频滤波器的另一端接口通过电缆与信号防雷模块 的接口连接。
6.根据权利要求3或5所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述模拟量采集设 备包括SC-16模拟量采集设备。
7.根据权利要求5所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述数字量采集设备包 括DI16数字量采集设备。
8.根据权利要求3所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述应变调理模块包括 GM40。
9.根据权利要求4所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述工控机还与继电器 连接。
10.根据权利要求5所述的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述信号防雷模块还 与光耦模块连接。
全文摘要
本发明涉及一种符合IEC61400-13标准的风电机组载荷测试系统，其特征在于所述风电机组载荷测试系统包括轮毂测试系统(1)、塔顶测试系统(2)、气象测试系统(4)在内的子系统和主控制系统(3)；所述气象测试系统(4)安装在测风气象桅杆的底部，塔顶测试系统(2)安装在塔筒顶部，轮毂测试系统(1)安装在风电机组轮毂内，运行时随风电机组轮毂一起旋转；所述主控制系统安装在塔筒底部。该风电机组载荷测试系统，可应用于验证风电机组设计载荷、优化风电机组设计方案，检测出厂风电机组的质量，遏制安全性事故发生等方面，具有很强的实用性。
文档编号G01M15/00GK101975662SQ20101051359
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者付德义, 曲春辉, 李庆, 李松迪, 焦渤, 秦世耀, 薛扬 申请人:中国电力科学研究院