双馈风力发电机转子开路电压测量检测结果不确定度的评定

双馈风力发电机转子开路电压测量检测结果不确定度的评定程志;郭雪岩
【摘要】Measurement Uncertainty refers to the change in the measurement result is not sure, characterizing an important parameter to be measured dispersible.Open circuit voltage measurement is a simple and obvious test of the double fed wind power generation type test.This paper through its open circuit voltage measurement solutions rotor identification, analysis uncertainty sources, the combined uncertainty, given uncertainty after the final report and conclusions, to provide protection for the laboratory measurements reliability.%测量不确定度是指测量结果变化的不肯定，表征着被测量分散性的重要参数。

转子开路电压测量是双馈风力发电机型式试验中简单又鲜明的一项试验。

本文通过其转子开路电压测量方案的确定，不确定度来源的分析，合成不确定度，最终给出不确定报告及结论，为实验室测量结果的可靠性提供保障。

【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2016(000)002
【总页数】2页(P26-26,29)
【关键词】不确定度;转子开路电压;双馈风力发电机
【作者】程志;郭雪岩
【作者单位】南车株洲电机有限公司，株洲 412001;南车株洲电机有限公司，株洲 412001
【正文语种】中文
转子开路电压测量是双馈风力发电机一个基本的型式试验项点，通常可以通过测量仪表直接测量电压。

对于实际测量过程，测量结果的精度将直接影响试验结果的准确性与可靠性。

影响测量结果的精度有多方因素，也就意味着有必要对其进行测量不确定度评定。

这也是作为CNAS国家认可资质的实验室，对测量结果准确度进行的一项基本要求。

本文将依据GB/T1032标准要求，提出双馈风力发电机转子开路电压测量方案，并按JJG1059检定规程的要求，对测试中涉及的方法、仪器设备、环境等影响因素进行分析，最终分析测试结果的不确定度。

试验采用双馈电机试验系统（该设备为综合试验设备集成系统）、FLUKE17-B型万用表（在交流电压（40～500Hz）量程为400.0V的准确度为读数的±1.0%，分辨力为0.1V）、JDZ8-3型电压互感器（变比3000/100，准确度等级为0.2级）。

样品为某型号的双馈风力发电机（690V、50Hz)。

测试依据为GB1032/T-2012三相异步电动机试验方法。

测量在冷态下进行，发电机转子开路，对定子绕组施加工频额定电压，分别测量转子绕组各线间的电压值。

如果发现电压不平衡现象，通常在几个不同的转子位置测量转子电压，取算术平均值作为转子开路电压，测量结果如表1所示。

测量条件：环境温度19.8℃，湿度53%。

试验测量结果如下表所示（其中，UKL2、ULM2、UMK2为电压互感器二次电压）
2.1 数学模型
转子开路电压的数学模型如式（1）：
式（1）中，UKL、ULM、UMK为三相的电压，U为转子开路电压。

其中，每项转子开路电压根据下式（2）计算。

式（2）中，U1为电压互感器一次回路电压（V）；U2为电压互感器二次回路电压（V）；kn为电压互感器变比。

2.2 转子开路电压UKL的不确定度评定
先对UKL进行不确定度评定。

其不确定度来源有以下3个方面：万用表的测量重
复性引入的不确定度，按A类方法评定；万用表的最大允许误差引入的不确定度，按B类方法评定；电压互感器最大允许误差引入的不确定度，按B类方法评定。

2.2.1 万用表测量电压U2不确定度评定
第一，测量重复性引入的不确定度分量评定。

平均值：
实验标准标准偏差：
第二，FLUKE 17B型万用表的电压最大允许误差为±1%，测量值落在该区间内的概率呈均匀分布，区间半宽为a1=1%，包含因子为，则：
电压互感器测量电压的合成标准不确定度?
2.2.2 电压互感器不确定度
电压互感器变比不确定度只考虑互感器准确度等级引入的不确定度。

由于电压互感器的变比为3000:100，准确度等级为0.2级，即其比值变化的半宽为0.06，在此区间符合均匀分布，包含因子k=，则其B类相对标准不确定度分量为：
2.2.3 各分量不确定度合成
根据上式，计算kn、U2的相关系数，即：
故U1的合成方差为：
合成标准不确定计算为：
于是，有
2.3 开路电压不确定度合成
同上，计算得，。

根据上式确定相关系数：
ULK、ULM、UMK彼此独立，故U的合成方差为
合成标准不确定度计算为
2.4 扩展不确定度
在接近正态分布的情况下，取包含因子k95=2（其置信概率近似为95%），则扩展不确定度计算为
3 测量不确定度报告
根据上述分析，可知测量结果：U为1905.2V，合成标准不确定度μc(U)为6.5V，包含因子为k95则为2。

而扩展不确定度U95(U)为13.00V，被测量以正态分布估计。

4 结语
通过以上对转子开路电压不确定度的分析可知，万用表及电压互感器的精度对测量结果影响较大。

实际应用中，可通过更换精度更高的万用表进行弥补。

同时，维持定子电压稳定，减少由于定子电压波动带来的万用表重复测量产生的不确定度也是关键点。

参考文献
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
故U1的合成方差为：
合成标准不确定计算为：
于是，有
2.3 开路电压不确定度合成
同上，计算得，。

根据上式确定相关系数：
ULK、ULM、UMK彼此独立，故U的合成方差为
合成标准不确定度计算为
2.4 扩展不确定度
在接近正态分布的情况下，取包含因子k95=2（其置信概率近似为95%），则扩展不确定度计算为
根据上述分析，可知测量结果：U为1905.2V，合成标准不确定度μc(U)为6.5V，包含因子为k95则为2。

而扩展不确定度U95(U)为13.00V，被测量以正态分布估计。

通过以上对转子开路电压不确定度的分析可知，万用表及电压互感器的精度对测量结果影响较大。

实际应用中，可通过更换精度更高的万用表进行弥补。

同时，维持定子电压稳定，减少由于定子电压波动带来的万用表重复测量产生的不确定度也是关键点。

【相关文献】
[1]全国法制计量管理计量技术委员会.JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].北京：中国标准出版社，2012.
[2]全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC 26）.GB/T1032-2012三相异步电动机试验方法[S].北京：中国标准出版社，2012.。