雙饋風力發電機轉子開路電壓測量檢測結果不確定度的評定

程 志 郭雪巖

（南車株洲電機有限公司，株洲 412001）

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雙饋風力發電機轉子開路電壓測量檢測結果不確定度的評定

程 志 郭雪巖

（南車株洲電機有限公司，株洲 412001）

摘 要：測量不確定度是指測量結果變化的不肯定，表征著被測量分散性的重要參數。轉子開路電壓測量是雙饋風力發電機型式試驗中簡單又鮮明的一項試驗。本文通過其轉子開路電壓測量方案的確定，不確定度來源的分析，合成不確定度，最終給出不確定報告及結論，為實驗室測量結果的可靠性提供保障。

關鍵詞：不確定度 轉子開路電壓 雙饋風力發電機

引言

轉子開路電壓測量是雙饋風力發電機一個基本的型式試驗項點，通常可以通過測量儀表直接測量電壓。對于實際測量過程，測量結果的精度將直接影響試驗結果的準確性與可靠性。影響測量結果的精度有多方因素，也就意味著有必要對其進行測量不確定度評定。這也是作為CNAS國家認可資質的實驗室，對測量結果準確度進行的一項基本要求。本文將依據GB/T1032標準要求，提出雙饋風力發電機轉子開路電壓測量方案，并按JJG1059檢定規程的要求，對測試中涉及的方法、儀器設備、環境等影響因素進行分析，最終分析測試結果的不確定度。

1 測量方案

試驗采用雙饋電機試驗系統（該設備為綜合試驗設備集成系統）、FLUKE17-B型萬用表（在交流電壓（40～500Hz）量程為400.0V的準確度為讀數的±1.0%，分辨力為0.1V）、JDZ8-3型電壓互感器（變比3000/100，準確度等級為0.2級）。樣品為某型號的雙饋風力發電機（690V、50Hz)。測試依據為GB1032/T-2012三相異步電動機試驗方法。

測量在冷態下進行，發電機轉子開路，對定子繞組施加工頻額定電壓，分別測量轉子繞組各線間的電壓值。如果發現電壓不平衡現象，通常在幾個不同的轉子位置測量轉子電壓，取算術平均值作為轉子開路電壓，測量結果如表1所示。

測量條件：環境溫度19.8℃，濕度53%。試驗測量結果如下表所示（其中，UKL2、ULM2、UMK2為電壓互感器二次電壓）

表1 測量轉子繞組各線間的電壓值

2 測量結果的不確定度評定

2.1 數學模型

轉子開路電壓的數學模型如式（1）：

式（1）中，UKL、ULM、UMK為三相的電壓，U為轉子開路電壓。其中，每項轉子開路電壓根據下式（2）計算。

式（2）中，U1為電壓互感器一次回路電壓（V）；U2為電壓互感器二次回路電壓（V）；kn為電壓互感器變比。

2.2 轉子開路電壓UKL的不確定度評定

先對UKL進行不確定度評定。其不確定度來源有以下3個方面：萬用表的測量重復性引入的不確定度，按A類方法評定；萬用表的最大允許誤差引入的不確定度，按B類方法評定；電壓互感器最大允許誤差引入的不確定度，按B類方法評定。

2.2.1 萬用表測量電壓U2不確定度評定

電壓互感器測量電壓的合成標準不確定度?

2.2.2 電壓互感器不確定度

電壓互感器變比不確定度只考慮互感器準確度等級引入的不確定度。由于電壓互感器的變比為3000:100，準確度等級為0.2級，即其比值變化的半寬為0.06，在此區間符合均勻分布，包含因子k=，則其B類相對標準不確定度分量為：

2.2.3 各分量不確定度合成

根據上式，計算kn、U2的相關系數，即：

故U1的合成方差為：

2.3 開路電壓不確定度合成

ULK、ULM、UMK彼此獨立，故U的合成方差為

合成標準不確定度計算為

2.4 擴展不確定度

在接近正態分布的情況下，取包含因子k95=2（其置信概率近似為95%），則擴展不確定度計算為

3 測量不確定度報告

根據上述分析，可知測量結果：U為1905.2V，合成標準不確定度μc(U)為6.5V，包含因子為k95則為2。

而擴展不確定度U95(U)為13.00V，被測量以正態分布估計。

4 結語

通過以上對轉子開路電壓不確定度的分析可知，萬用表及電壓互感器的精度對測量結果影響較大。實際應用中，可通過更換精度更高的萬用表進行彌補。同時，維持定子電壓穩定，減少由于定子電壓波動帶來的萬用表重復測量產生的不確定度也是關鍵點。

參考文獻

[1]全國法制計量管理計量技術委員會.JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示[S].北京：中國標準出版社，2012.

[2]全國旋轉電機標準化技術委員會（SAC/TC 26）.GB/T1032-2012三相異步電動機試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2012.

Evaluation of the Measurement Uncertainty of the Open Circuit Voltage of the Double Fed Wind Power Generator

CHENG Zhi, GUO Xueyan
(CSR zhuzhou electric motor co.,Zhuzhou 412001)

Abstract:Measurement Uncertainty refers to the change in the measurement result is not sure, characterizing an important parameter to be measured di spersible.Open circuit voltage measurement is a simple and obvi ous test of the double fed wind power generation type test.This paper through i ts open circuit voltage measurement s olutions rotor identification, analys is uncertainty sources, the combined uncertainty, given uncertainty after the final report and conclusions, to provide protection for the laboratory measurements reliability.

Key words:measurement uncertainty,rotor open circuit voltage,doubly fed wind generator