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第1章 风电机组及检测技术概述1

1.1 相关基本概念1

1.1.1 结构框图及基本原理1

1.1.2 构成和分类2

1.2 检测技术的相关概念6

1.2.1 测试技术6

1.2.2 现代测试系统8

1.2.3 现代测试技术的应用14

1.2.4 现代测试技术的发展趋势15

1.3 风电机组检测技术的相关概念16

1.4 风电机组检测技术的发展前景18

第2章 测量误差与不确定度19

2.1 检测技术基础19

2.1.1 测量技术19

2.1.2 测量数据的估计和处理22

2.2 测量不确定度36

2.2.1 概述36

2.2.2 测量不确定度的评定步骤40

2.2.3 各分量标准不确定度的评定42

2.2.4 合成标准不确定度的计算45

2.2.5 扩展不确定度的评定49

2.2.6 自由度52

2.2.7 测量结果及其不确定度的表示与报告54

2.2.8 测量不确定度的评定实例56

第3章 传感器原理与应用59

3.1 传感器概述59

3.1.1 定义与组成59

3.1.2 分类59

3.1.3 基本特性60

3.1.4 应用领域及其发展64

3.1.5 正确选用66

3.2 应变式传感器67

3.2.1 金属电阻应变式传感器67

3.2.2 测量电路73

3.3 压电式传感器77

3.3.1 压电效应77

3.3.2 压电式传感器的测量电路80

3.3.3 压电式传感器的应用81

3.4 温度传感器82

3.4.1 热电阻式传感器83

3.4.2 热电偶式传感器92

3.5 风电机组中的传感器99

3.5.1 风电控制系统组成99

3.5.2 发电机系统100

3.5.3 变桨距控制系统100

3.5.4 偏航系统103

3.5.5 液压系统105

第4章 风能资源测量与评估117

4.1 测风步骤117

4.2 测风塔118

4.3 测风系统121

4.3.1 技术要求121

4.3.2 组成121

4.3.3 风向测量122

4.3.4 风速测量与记录123

4.3.5 其他气象参数测量126

4.3.6 测风仪器选择127

4.3.7 测风设备安装128

4.3.8 现场调试129

4.3.9 文档记录130

4.3.10 测风运行管理130

4.4 测风数据处理130

4.4.1 数据验证130

4.4.2 缺测数据订正133

4.4.3 数据计算处理134

4.4.4 代表年风速数据的获取134

4.4.5 测风数据用于风能资源的评估135

4.5 风能资源统计计算135

4.5.1 风况135

4.5.2 风功率密度146

4.6 风能资源评价150

第5章 风电电能质量及电网适应性测试151

5.1 风电机组电能质量检测技术151

5.1.1 电能质量研究现状151

5.1.2 电能质量测量标准153

5.1.3 电能质量要求154

5.1.4 电能质量测量156

5.1.5 电能质量检测设备162

5.2 电网适应性测试164

5.2.1 定义164

5.2.2 内容164

5.2.3 设备167

5.2.4 方法168

第6章 风电机组功率特性测试173

6.1 概述173

6.2 标准173

6.3 准备及设备安装173

6.3.1 场地评估173

6.3.2 气象桅杆的安装位置176

6.3.3 有效测量扇区的计算177

6.3.4 测风塔与测试系统的安装178

6.3.5 风速仪的选用、等级及评估183

6.3.6 数据采集装置185

6.4 测试数据的处理与不确定度分析186

6.4.1 测试数据的收集186

6.4.2 测试数据的预处理187

6.4.3 数据的筛选187

6.4.4 数据回归188

6.4.5 功率曲线的绘制188

6.4.6 年发电量的计算与外推189

6.4.7 功率系数的计算190

6.4.8 测量误差估算方法——不确定度的计算190

第7章 风电机组低电压穿越测试197

7.1 低电压穿越的概念及其测试197

7.1.1 概念197

7.1.2 测试197

7.2 IEC 61400—21的相关要求及电网导则198

7.2.1 IEC 61400—21关于低电压穿越测试的要求198

7.2.2 我国电网导则的相关规定199

7.2.3 国外电网导则对低电压穿越的要求200

7.3 风电机组低电压穿越测试原理及相关要求202

7.3.1 原理202

7.3.2 设备202

7.3.3 测试中相关参数的选择205

7.3.4 能力认证测试及具体测试要求206

7.4 风电机组低电压穿越现场测试程序207

7.4.1 前期准备及其注意事项207

7.4.2 测试程序208

第8章 风电机组载荷测试211

8.1 载荷分类及坐标轴系211

8.1.1 载荷分类211

8.1.2 载荷坐标系212

8.2 风电机组运行条件214

8.2.1 风电机组等级214

8.2.2 正常风条件214

8.2.3 极端风条件215

8.3 风电机组载荷计算过程219

8.3.1 载荷计算219

8.3.2 Bladed软件载荷的输出222

8.3.3 载荷分析223

8.4 载荷测试标准228

8.5 载荷测试目的228

8.6 风电机组基本载荷测量方法229

8.6.1 所需测量的物理量229

8.6.2 测量方法研究231

8.7 硬件系统设计238

8.7.1 机械载荷测试方案概述238

8.7.2 机械载荷测试硬件系统结构设计239

8.8 软件系统功能241

8.8.1 测试系统介绍241

8.8.2 测试系统功能及应用242

8.9 载荷标定方法及数据验证245

8.9.1 叶片载荷标定方法245

8.9.2 主轴载荷标定方法247

8.9.3 塔筒标定方法249

8.10 载荷数据的分析及处理250

8.10.1 疲劳分析主要研究内容250

8.10.2 疲劳分析的一些基本概念250

8.10.3 雨流计数法251

8.10.4 非零平均应力的等效转换252

8.10.5 疲劳载荷谱的编制252

8.10.6 利用载荷谱进行疲劳分析和寿命预测253

8.10.7 材料的S-N曲线254

8.10.8 疲劳累积损伤估算255

8.10.9 等效载荷256

第9章 风电机组噪声和振动测试258

9.1 噪声测试258

9.1.1 噪声产生机理及特性分析258

9.1.2 噪声及其基本测量方法260

9.1.3 噪声检测的标准265

9.1.4 噪声测试方案的设计266

9.2 振动、冲击测试267

9.2.1 振动与冲击267

9.2.2 振动测试与分析269

附录A 热电偶分度表278

附录B 报告格式样本281

附录C 风电机组测试相关实验284

参考文献290