专利名称：一种风电机组噪声测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风电机组噪声测试系统。
背景技术：
风电作为一种清洁能源，其环境效益主要体现在不排放任何有害气体、不消耗水资源以及减排二氧化碳，但是如果处理不当，风电可能造成噪声污染。当前风力发电系统的风轮机系统设计安装的许多核心技术问题已初步得到解决，但在风电机组运行与维护过程中，存在风电波动性电源难以调节、噪声环境影响较大等问题。风电场的噪声过大已成为制约风电发展的重要因素之一。1988年IEA (国际能源署)颁布了关于风电机组噪声测试的推荐办法，这是风电机组噪声测试标准的雏形。1994年，IEA又对这个推荐办法进行了改版升级。1996年，IEC(国际电工委员会)颁布了正式的风电机组噪声测试标准IEC 61400—11, ed.1，成为国际通用标准。2002年，IEC对该标准改版，颁布IEC 61400—11, ed.2 ;2006年，IEC又对该标准进行了修订，颁布IEC 61400—11, ed.2.1，这个标准是当今国际上最新的通用正式标准。另外，有些国家还有自己的噪声测试标准。由多个国际风电测试权威机构组成的国际风能测试组织(MEASNET)也陆续颁布过一系列噪声测试标准，但这些标准大都基于IEC 61400—11，只是针对自身情况稍作修改。丹麦专业声学测量技术公司B&K，针对风电测量技术，依据IEC标准，提供了完整地风力发电场测量解决方案。比利时专业噪声与振动测量公司LMS经过大量的工程分析工作，在与多家风力发电机制造商和供应商长期合作的基础上，提供了系统的测试及评估方案，其中包括振动-声学测量和分析、问题诊断和设计优化、辐射噪声仿真和优化、齿轮箱噪声路径鉴定等多方面的工作。在国内，由于风电场建设在较偏远的地域，相对阻力较小，但同样存在环境噪声污染问题，居民关于风电场噪声的投诉事件近期也不断出现。科学的风电噪声测量及噪声评价治理技术也正受到广泛关注。我国于2008年11月发布风电机组噪声测试国家标准GB/T 22516《风力发电机组噪声测量方法》，等同采用IEC 61400-11:2002ffind turbinegenerator systems-Acoustic noise measurement technique。为了依据 IEC/GB 标准开展风电机组噪声测试，需要研发符合标准并适应我国现场工作实际情况的测试系统。重庆大学柏林、刘小峰等人研究风力发电机组噪声测试技术，提出了一种虚拟式风力发电机组声学噪声测试仪(申请号200820099686.4)，包括有噪声、电功率、风速、风向、气温、气压、偏航角、桨距角以及转速传感器，还包括有第一信号调理器、第二信号调理器和计算机，第一信号调理器采集噪声传感器检测的噪声信号，处理后传给计算机，第二信号调理器同时采集电功率、风速、风向、气温、气压、偏航角、桨距角以及转速传感器检测的信号，处理后传给计算机。该实用新型可以同时采集噪声、电功率、风速、风向、气温、气压、偏航角、桨距角、转速信号，并在每个整风速下进行视在声功率级、1/3倍频程和窄带谱音调分析，价格合理，使用方便。[0007]重庆大学柏林、刘小峰等人提出了一种风力发电机组音调测试方法(申请号:200910191362.2)，设置有预极化传声器和风机运行参数传感器组。预极化传感器噪声信号调理采集器处理，并通过W1-Fi无线数据传输模块输出到计算机；风机运行参数传感器组将风机运行参数信号输出到风机运行参数信号采集调理器处理，并通过USB数据传输模块输出到计算机。计算机利用虚拟仪器软件对采集到的信号进行音频音调判定，获得音调能听度。该发明的显著效果是:实时采集信号，同步性高，测量精度高，采用阶比分析技术，消除频率模糊现象，模拟人耳听觉和心理特点，结果准确合理，操作简单，性价比高，实现了风力发电机组在各个整数风速下的音调分析。中国电力科学研究院作为我国唯一获得国际互认可资质的风电试验研究机构，在中德政府技术合作项目和中国可再生能源规模化发展项目(CRESP)的支持下，开展了风电机组功率特性、电能质量和噪声等测试方法的研究工作，目前已具备按照IEC61400-11:2006标准进行风电机组噪声测试的能力，完成了测试系统的集成开发与现场调试，完成了数据采集和数据分析软件。现有的噪声测试系统能够满足IEC 61400-11标准要求，但在实际测试过程中存在一些问题。我国风电场所处的自然环境通常比较恶劣，全年大部分时间气温较低，电缆铺设存在困难，当遭遇雨雪等天气条件时对设备缺乏有效的保护；噪声测试现场需要工作人员一直留守，工作条件恶劣，噪声测试过程中测试设备需要根据风向的变化进行调整，更增加了现场工作量。风电机组噪声测试需要采集IOm高处风速从6m/s到10m/S的每个整速风速段的噪声数据，我国很多风电场气象条件不理想，短时间内数据无法覆盖所需风速范围，现场测试周期长，现有测试系统难以实时准确判断数据量是否足够，可能拉长测试周期，造成后期原始数据量过大或后期数据处理发现数据量不足，导致重复测试。此外，IEC 61400-11:2006标准要求气象测试系统安装在风电机组上风向，左右偏差不大于15度，现有的噪声测试系统使用液压升降IOm气象桅杆，需要人工搬运、安装与固定，在风向变化时无法实现测量位置的及时调整，影响了测试效率。
实用新型内容本实用新型提供的一种风电机组噪声测试系统，所述测试系统包括噪声测试车、中央采集模块和与所述中央采集模块通信连接的噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块；所述噪声测试模块用于测试风电机组的噪声；所述功率及控制参数测试模块用于测试风电机组的电功率以及控制参数；所述气象测试模块用于测试外界环境的气象信息；所述中央采集模块与所述气象测试模块安装于所述噪声测试车上，所述中央采集模块接收所述噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块发送的所述风电机组的噪声、电功率和控制参数以及外界环境气象信息。本实用新型提供的第一优选实施例中:所述噪声测试模块包括等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪、窄带频谱测试仪、麦克风、声音校准仪和数据记录回放设备;所述测试的风电机组的噪声包括视在A计权声功率级、1/3倍频程带声压级和音值；[0015]所述等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪和窄带频谱测试仪对风电机组的噪声进行测量；所述数据记录回放设备对所述噪声进行记录和回放；所述声音校准仪对所述等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪和窄带频谱测试仪进行声学校准。本实用新型提供的第二优选实施例中:所述麦克风有底板和防风罩；所述噪声测试模块上方设置有便于拆装的防雨棚，所述噪声测试模块下方底板周围设置有导流槽防止雨水积聚。本实用新型提供的第三优选实施例中:所述功率计控制参数测试模块包括电流互感器、功率变送器和信号转换端子盒；所述风电机组的控制参数包括主轴转速和桨距角。本实用新型提供的第四优选实施例中:所述气象测试模块包括风速仪、风向传感器、雨量传感器和气象桅杆；所述测量的气象信息包括风速、风向、温度、气压和雨量；所述桅杆采用电动升降，能够自动升降以及自动调节角度，长度为10m。本实用新型提供的第五优选实施例中:所述噪声测试车选配改装的十座以上客车；所述气象测试模块设置在所述噪声测试车的车顶上，所述中央采集模块设置在所述噪声测试车的内部，所述车顶还安装有无线基站天线。本实用新型提供的第六优选实施例中:所述中央采集模块包括风电噪声测量数据处理、显示及控制系统和无线网络中心基站；所述中央采集模块通过无线采集整合所述噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块的测试数据，将所述测试数据通过无线传输至W1-Fi基站，由所述W1-Fi基站汇集多个测量节点的测量数据，通过上位机实现存储和融合处理。本实用新型提供的第七优选实施例中:所述噪声测试模块设置在所述风电机组下风向；所述功率及控制参数测试模块设置在所述风电机组塔筒附近；所述气象测试模块设置在所述风电机组上风向；各个所述测试模块在风向变化时对测试位置的进行调整。本实用新型提供的第八优选实施例中:所述噪声测试车还设置有GPS定位系统，所述气象测试模块根据GPS定位系统及时调整位置保证风向偏差不大于15度。本实用新型提供的一种风电机组噪声测试系统的有益效果包括:1、本实用新型提供的风电机组噪声测试系统，该测试系统包括中央采集模块和与该中央采集模块通信连接的噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块，其中，中央采集模块和气象测试模块安装在噪声测试车中，各个测试模块可以在风向变化时对测试位置的进行调整。2、气象测试模块安装在噪声测试车上，气象桅杆安装在测试车顶，噪声测试模块上方设置有便于拆装的防雨棚，下方底板周围设置有导流槽防止雨水积聚，增加了对测试设备的保护同时改善了现场测试人员的工作条件。3、各个测试模块将测试数据通过无线传输及车内的中央采集系统，中央采集系统可对所有数据进行实时监控并随时进行数据处理，根据预先设置的条件及时标定不符合要求的测试数据，并判断是否满足标准要求的数据量，保证了测试准确度。
图1为本发明提供的一种风电机组噪声测试系统的结构示意图；图2为本发明提供的一种风电机组噪声测试系统的各个模块的布置方案的示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的一种风电机组噪声测试系统，其结构示意图如图1所示，该系统包括噪声测试车、中央采集模块和与该中央采集模块通信连接的噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块，其中，噪声测试模块用于测试风电机组的噪声，功率及控制参数测试模块用于测试风电机组的电功率以及控制参数，气象测试模块用于测试外界环境的气象信息，中央采集模块与气象测试模块安装于噪声测试车上，该中央采集模块接收噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块发送的风电机组的噪声、电功率和控制参数以及外界环境气象信息。气象测试模块设置在噪声测试车上对现场测试人员工作条件的改善。进一步的，噪声测试模块包括等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪、窄带频谱测试仪、麦克风、声音校准仪和数据记录回放设备，测试风电机组的噪声包括视在A计权声功率级、1/3倍频程带声压级和音值,等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪和窄带频谱测试仪对风电机组的噪声进行测量，数据记录回放设备对噪声进行记录和回放，声音校准仪对等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪和窄带频谱测试仪进行声学校准。优选的，麦克风选择有底板和防风罩的麦克风，整个噪声测试模块设置有便于拆装的防雨棚，底板周围设置有导流槽防止雨水积聚，避免雨雪天气对噪声测试模块里设备造成损坏。防雨设施的设计增加了对测试设备的保护同时改善了现场测试人员的工作条件。功率计控制参数测试模块包括电流互感器、功率变送器和信号转换端子盒等，测试的风电机组的电功率和控制参数，该风电机组的控制参数包括主轴转速和桨距角等。气象测试模块包括风速仪、风向传感器、雨量传感器等各种传感器和气象桅杆，测量的气象信息包括风速、风向、温度、气压和雨量，该桅杆采用电动升降，可自动升降以及自动调节角度，长度为10m。选配改装的十座以上客车作为噪声测试车，气象测试模块和中央采集模块设置在噪声测试车上，其中气象测试模块设置在噪声测试车的车顶上，车顶还安装有无线基站天线，车内的中央采集模块包括风电噪声测量数据处理、显示及控制系统、无线网络中心基站等无线车辆设备。系统工作时，测量节点将测量得到的数据无线传输至W1-Fi基站，由W1-Fi基站汇集多个测量节点的测量数据，通过上位机实现存储和融合处理。噪声测试车可以按照设定轨迹或者是任意轨迹在目标区域内移动，改变气象站的测量位置。中央采集模块与各个模块进行无线通信，整合噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块的测试数据，并对该测试数据进行实时监控和处理。[0044]如图2所示为本实用新型提供的一种风电机组噪声测试系统的各个模块的布置方案的示意图，由图2可知，本实用新型提供的风电机组噪声测试系统可以实现各个测试模块在风向变化时测试位置的及时调整，噪声测试模块设置在风电机组下风向；功率及控制参数测试模块设置在风电机组塔筒附近，位置无特殊要求。噪声测试车还设置有GPS定位系统，气象测试模块设置在风电机组上风向，根据GPS定位系统及时调整位置保证风向偏差不大于15度。本实用新型提供的一种风电机组噪声测试系统可以完全满足IEC61400-11的要求，能够准确高效的测量整数风速6-lOm/s，IOm高处且粗糙长度为0.05m时的视在声功率级、1/3倍频程带声压级和音值。测试系统在灵活和可控性方面具有很高的水准。系统研发时考虑到噪声测试的需要随风向变化及时调整设备位置的特点，采用数据无线传输及车载便携式气象桅杆的设计，气象桅杆安装在测试车顶，采用电动升降极大的提高了测试效率，避免测试设备位置调整时间过长错过合适的测试时机。中央采集系统可对所有数据进行实时监控并随时进行数据处理，根据预先设置的条件及时标定不符合要求的测试数据，并判断是否满足标准要求的数据量，保证了测试准确度。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种风电机组噪声测试系统，其特征在于，所述测试系统包括噪声测试车、中央采集模块和与所述中央采集模块通信连接的噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块； 所述噪声测试模块用于测试风电机组的噪声；所述功率及控制参数测试模块用于测试风电机组的电功率以及控制参数；所述气象测试模块用于测试外界环境的气象信息； 所述中央采集模块与所述气象测试模块安装于所述噪声测试车上，所述中央采集模块接收所述噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块发送的所述风电机组的噪声、电功率和控制参数以及外界环境气象信息。
2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述噪声测试模块包括等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪、窄带频谱测试仪、麦克风、声音校准仪和数据记录回放设备; 所述测试的风电机组的噪声包括视在A计权声功率级、1/3倍频程带声压级和音值； 所述等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪和窄带频谱测试仪对风电机组的噪声进行测量；所述数据记录回放设备对所述噪声进行记录和回放；所述声音校准仪对所述等效连续A计权声级计、1/3倍频程带频谱测试仪和窄带频谱测试仪进行声学校准。
3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于， 所述麦克风有底板和防风罩； 所述噪声测试模块上方设置有便于拆装的防雨棚，所述噪声测试模块下方底板周围设置有导流槽防止雨水积聚。
4.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述功率计控制参数测试模块包括电流互感器、功率变送器和 信号转换端子盒； 所述风电机组的控制参数包括主轴转速和桨距角。
5.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述气象测试模块包括风速仪、风向传感器、雨量传感器和气象桅杆； 所述测量的气象信息包括风速、风向、温度、气压和雨量； 所述桅杆采用电动升降，可自动升降以及自动调节角度，长度为10m。
6.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述噪声测试车选配改装的十座以上客车； 所述气象测试模块设置在所述噪声测试车的车顶上，所述中央采集模块设置在所述噪声测试车的内部，所述车顶还安装有无线基站天线。
7.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述中央采集模块包括风电噪声测量数据处理、显示及控制系统和无线网络中心基站； 所述中央采集模块通过无线采集整合所述噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块的测试数据，将所述测试数据通过无线传输至W1-Fi基站，由所述W1-Fi基站汇集多个测量节点的测量数据，通过上位机实现存储和融合处理。
8.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于， 所述噪声测试模块设置在所述风电机组下风向； 所述功率及控制参数测试模块设置在所述风电机组塔筒附近； 所述气象测试模块设置在所述风电机组上风向；各个所述测试模块在风向变化时对测试位置的进行调整。
9.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述噪声测试车还设置有GPS定位系统，所 述气象测试模块根据GPS定位系统及时调整位置保证风向偏差不大于15度。
专利摘要本实用新型提供一种风电机组噪声测试系统，所述测试系统包括噪声测试车、中央采集模块和与所述中央采集模块通信连接的噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块；所述噪声测试模块用于测试风电机组的噪声；所述功率及控制参数测试模块用于测试风电机组的电功率以及控制参数；所述气象测试模块用于测试外界环境的气象信息；所述中央采集模块与所述气象测试模块安装于所述噪声测试车上，所述中央采集模块接收所述噪声测试模块、气象测试模块和功率及控制参数测试模块发送的所述风电机组的噪声、电功率和控制参数以及外界环境气象信息。通过不同模块对风电机组的噪声进行测试，各个测试模块可以在风向变化时对测试位置进行调整。
文档编号G01H17/00GK202974425SQ20122055761
公开日2013年6月5日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者马晓晶, 薛扬, 王瑞明 申请人:中国电力科学研究院, 中电普瑞张北风电研究检测有限公司, 国家电网公司