风机电能质量测试

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基于IEC标准的风电机组电能质量检测技术

谐
波 harmonics 50Hz<f<2kHz 电流分量 Current components
间谐波 interharmonics* 电流谐波 50Hz<f<2kHz 高频分量 higher frequency components 2kHz<f<9kHz
P13
谐波 Harmonics
Order Active power [ in kW ] 2
P10
切换操作 Switching operations
kA 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8
Pitch + variable speed
Current
0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 -2.0 -2.2 -2.4 20 32 44 56 68 80 s
4 6 8 10 12 14 16 18 20
0.5 0.4 0.3 0.2
22 24 26 28 30
0.1 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Order
32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Max THC Active Power at max THC [kW]
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
1205.6 139 834.4 62.3 32.7 32.7 80.7 403 403 1186.1 1147.9 586.9 1000.8 321.8 130.6 73.7 80.7 80.7 80.7 348.8 948.3 1011.6 924.7 958.7

风电电能质量检测系统

风电电能质量检测系统横河电机低电压穿越（LVRT）解决方案低电压穿越（Low Voltage Ride Through, LVRT）是指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。

如果风电机组不具备LVRT能力，就会在电网故障导致电压跌落时，由于风机自身的保护系统动作使风机与电网断开，电网电压会降的更低，甚至有使系统崩溃的风险。

国际电工委员会（International Electro technical Commission，简称IEC）针对风力发电机组发布了IEC61400系列技术标准。

其中的第21部分即IEC61400-21，内容是关于并网风力发电机组电能质量特性测试，规定了风电电能质量的测试项目、测试原理以及测试指标等，是风力发电电能质量测试的基本依据。

低电压穿越能力的标准就是之中的重要组成部分。

IEC61400-21主要测试项目包括：1.低电压穿越2.谐波、间谐波、高频谐波3.闪变4.有功功率、无功功率5.电网保护、重连时间不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。

目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了基于IEC61400-21的新的电网运行准则。

中国也已经发布了基于IEC61400-21的国内风力发电机组并网标准。

IEC61400-21定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。

图1 IEC61400-21标准中的风电系统离网的条件●红线所示程度以上的电网跌落，不能导致风机脱网或发电单元运行不稳定。

●风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保持并网运行625 ms的低电压穿越能力。

●风场电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风场必须保持并网运行。

风力发电机组电能质量测量和评估方法

风力发电机组电能质量测量和评估方法一、前言风力发电机组是一种越来越受欢迎的可再生能源发电设备。

随着风力发电机组的普及，对其电能质量的测量和评估变得越来越重要。

本文将介绍风力发电机组电能质量测量和评估方法。

二、风力发电机组的电能质量风力发电机组的电能质量通常由以下指标来衡量：1. 交流侧功率因数：功率因数是交流侧有功功率与视在功率之比。

良好的功率因数应该接近于1。

2. 交流侧谐波含量：谐波是指频率为原始信号整数倍的信号分量。

当谐波含量过高时，会对供电系统和其他设备造成干扰。

3. 交流侧不平衡度：不平衡度是指三相系统中三相电压或三相电流不相等的程度。

当不平衡度过高时，会导致设备运行不稳定。

4. 风机转速变化对频率稳定性的影响：当风速变化时，风机转速也会随之变化，这可能会对供电系统频率稳定性产生影响。

5. 电网侧电压波动和闪变：电压波动和闪变是指电网侧电压的瞬时变化。

当波动和闪变过大时，会对其他设备产生影响。

三、风力发电机组电能质量测量方法为了评估风力发电机组的电能质量，需要进行以下测量：1. 交流侧功率因数测量：可以通过测量有功功率、无功功率和视在功率来计算功率因数。

2. 交流侧谐波含量测量：可以通过使用谐波分析仪来测量交流侧的谐波含量。

3. 交流侧不平衡度测量：可以通过使用多功能测试仪来测量三相电压或三相电流之间的差异来计算不平衡度。

4. 风机转速变化对频率稳定性的影响测量：可以通过使用频率计来监测供电系统频率的稳定性，并记录风速和风机转速之间的关系。

5. 电网侧电压波动和闪变测量：可以通过使用快速数字录波仪来记录瞬时电压变化，并进行分析以确定波动和闪变程度。

四、风力发电机组电能质量评估方法为了评估风力发电机组的电能质量，需要进行以下步骤：1. 收集测量数据：根据上述测量方法，收集风力发电机组的电能质量数据。

2. 分析数据：使用专业软件对收集的数据进行分析，并计算出各项指标的值。

3. 制定改进措施：根据分析结果，制定改进措施以提高风力发电机组的电能质量。

风机并网电能质量测试与评估

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IEC61400—21 风电并网电能质量特性的测试与评估
对电网需求： PCC点的频率偏差在±1Hz，且有足够的有功和无功调节能力以及足够的负荷吸收风力发电机发出的电能
测试相关条件： 1、测试设备应连接在箱变和集电线路（35KV）处，连接的变压器容量应与被评估机组最大允许的视在功率相当。 2、电网接入点（35KV处）短路视在功率至少为机组最大允许功率的 50倍。 3、机组输出端处的测量10min的电压不平衡度应小于2%。 4、10min的湍流强度应在8%——16%之间。注：需现场测试与计算得到相关数据。
风电机组电能质量测试与评估简介
陈鑫
Copyright by GW, 2013
Page 0
IEC61400—21 风电并网电能质量特性的测试与评估
1、对风电并网的电能质量进行定义和规范。 2、电能质量测试步骤和流程。 3、测量结果的评估符合地域差距的要求。 4、不同类型风机电能质量测试结果不同，需做不同评估。 5、同类型风机测试结果同样适用于其它地况。
Page 8
谢谢观赏，请批评指正！
Page 9
电流谐波的计算：
：电网连接处机组数量；：电网连接点第h此谐波电流畸变率；：第i台机组变压器的变压系数；：第i台机组上第h次谐波电流畸变：指数；
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电流间谐波和电流高频分量均可按照谐波计算公式计算。区别在于各个功率区间对应的谐波次数的不同：基频电流谐波范围：0—50Hz；电流间谐波：70Hz—2.0kHz；高频电流谐波分量：>2.0kHz；
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主要项目： 1、闪变系数 2、闪变阶跃系数 3、电压变动系数
4、电流谐波
5、电流间谐波 6、电流高频分量

风电场功率调节能力和电能质量测试及分析

风电的大规模接入对区域电网的调峰能力、电压控制特性及电能质量提出较大挑战，电能质量的低劣导致风电场无法正常运行的事件屡有发生¨ 。而且，当电网发生故障造成并网点电压跌落时，风电机组会自动脱网，造成电网电压和频率的崩溃，严重影响电网的安全稳定运行，也限制了风力发电清洁能源的应用。因此，为了保障电网的安全稳定运行，本文以黑龙江省某风电场为例，对
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅａｎｄｔｅｓｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ— — ｓｃａｌｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓａｆｅａｎｄｓｔａ－－ｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｌｏｃａｌｅｌｅｃｔｉｃｒｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇａｗｉｎｄｆａｒｍｆｏｒａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｅｓｔｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｓｔｅｐｓｏｆｐｏｗｅｒｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｒｆｗｉｎｄａｒｆｍ，ｔｅｓｔｓｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ，ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｗｈｉｃｈｉｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎｔｈｅｔｅｓｔ，ｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｉｓｆｏｕｎｄｅｘｃｅｅｄｉｎｇｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｓｆｅａａｎｄｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅｓｔｒａｔｅｙｇｗｈｉｃｈａｄｖｉｃｅｓｐｕｔｔｉｎｇｆｉｌｔｅｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｏｒｉｎｔｏｏｐｅｒａｔｉｏｎａｓｓｏｏｎａｓｔｈｅｏｖｅｒｈａｕｌｉｓｄｏｎｅｏｒｃｈａｎｇｉｎｇＳＶＧ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄａｒｆｍ；ｐｏｗｅｒｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ

风电场电能质量测试规程(初稿)

DLICSP备案号：中华人民共和国电力行业标准风电场电能质量测试规程Power Quality Measurement Specification of Wind Farm（征求意见稿）中华人民共和国发展和改革委员会发布目次前言 (I)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 测试基本要求 (2)5 测试项目 (2)5.1 有功功率 (2)5.2 风电场运行频率 (3)5.3 无功功率 (3)5.4 电压变动 (4)5.5 闪变 (4)5.6 谐波 (4)6 测试设备 (4)7 测试方法 (5)7.1 有功功率 (5)7.2 风电场运行频率 (6)7.3 无功功率 (6)7.4 电压变动 (6)7.5 闪变 (7)7.6 谐波 (7)附录A 测试结果的评价 (8)附录B 报告格式 (9)前言根据国家发展改革委员会2008年行业标准项目计划安排，编制风电场电能质量测试规程。

本规范参考的标准有GB/T 12325-2008 《电能质量供电电压偏差》、GB/T 12326-2008 《电能质量电压波动和闪变》、GB/T 14549-1993 《电能质量公用电网谐波》、GB/T 15945-2008 《电能质量电力系统频率偏差》、GB/T 15543-2008 《电能质量三相电压不平衡》、GB/T 20320-2006 《风力发电机组电能质量测量和评估方法》、GB/T 17626.7-2008 《电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》、IEC 61400-21-2008 Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines、GB/T 2900.53-2001《电工术语风力发电机组》、IEC 61000-4-15:2003, Flickermeter-Functional and design specifications、GB 1207-2006 《电磁式电压互感器》、GB 1208-2006 《电流互感器》、IEC 62008-2005 Performance characteristics and calibration methods for digital data acquisition systems and relevant software、Q/GDW 392-2009《风电场接入电网技术规定》。

风电场电能质量测试

风电场电能质量测试方法目录前言 (3)1 范围 (4)2 规范性引用文件 (4)3 术语和定义 (4)4 测试条件 (4)5 测试项目 (4)5.1 闪变 (4)5.2 谐波和间谐波 (4)6 测试设备 (4)6.1 电压互感器 (4)6.2 电流互感器 (5)6.3 数据采集系统 (5)6.4 谐波测量 (5)7 测试方法 (5)7.1 闪变 (5)7.2 谐波和间谐波 (5)8 测试结果评价 (5)8.1 闪变 (5)8.2 谐波和间谐波 (5)8.3 风电场运行频率 (6)附录 A (7)参考文献 (8)前言根据“国家发展改革委办公厅关于印发2008年行业标准项目计划的通知（发改办工艺（2008）12412号）”的安排，编制风电场电能质量测试方法。

本标准参考的编制见正文中的“规范性引用文件”。

本标准的主要内容包括风电场电能质量测试的基本要求、测试项目、测试设备、测试方法和测试结果的评价。

本标准的附录A为资料性附录。

本标准由中国电力企业联合会提出。

本标准由能源行业风电标准化技术委员会归口。

本标准主要起草单位：中国电力科学研究院。

本标准主要起草人：李庆，秦世耀，王瑞明，沉默子，王伟胜，刘纯，王伟，张利1 范围本标准规定了风电场电能质量测试的基本要求、测试项目、测试设备、测试方法和测试结果的评价。

本标准适用于通过110（66）kV及以上电压等级线路接入电网的装机容量大于40MW的风电场。

其它的风电场，可以参照执行。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB 1207 电磁式电压互感器GB 1208 电流互感器GB/T 2900.53-2001 电工术语风力发电机组GB/T 12326 电能质量电压波动和闪变GB/T 14549 电能质量公用电网谐波GB/T 17626.7 电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则GB/T 24337 电能质量公用电网简谐波3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

基于IEC标准的风电机组电能质量检测技术

百万千瓦风电基地
千万千瓦风电基地
1000MW wind power base , 10 GW wind power base
发展特点：建设大基地，接入大电网。
Characteristics: Constructing large wind power base, connecting into large power grid with higher voltage level.
% 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6
currents [ % of Ir ] 0.3 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Order
Active power [ in kW ]
currents [ % of Ir ] 1.1 0.5 0.9 0 0.2 0.1 0 0.2 0.9 0.1 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
1205.6 139 834.4 62.3 32.7 32.7 80.7 403 403 1186.1 1147.9 586.9 1000.8 321.8 130.6 73.7 80.7 80.7 80.7 348.8 948.3 1011.6 924.7 958.7
Umspannwerk, Substation Leitung
Kraftwerksverbund
Power plant connection
ΔUZK Rk Lk U
ideal
~
WEA WT
UV

风电机组和风电场的功率特性及电能质量测试研究的开题报告

风电机组和风电场的功率特性及电能质量测试研究的开题报告一、选题背景随着环保理念的提升，新能源产业得到了广泛的关注和发展。

风能作为一种清洁可再生的新能源，具有巨大的潜力和前景。

作为重要的风能利用设备，风力发电机组和风电场在风能行业中占据着重要地位。

为了提高风电设备的性能和电能质量水平，需要对其功率特性和电能质量进行深入研究和测试。

因此，本研究旨在探究风电机组和风电场的功率特性和电能质量测试方法，为进一步提升风电技术水平提供参考。

二、研究内容1. 风电机组的功率特性分析通过对风电机组的风能捕捉、转换和电能输出等过程进行分析，探究其影响因素和功率特性，并对其发电效率进行评估。

2. 风电场的功率特性分析对风电场的多台风电机组进行综合分析，考虑风能资源的变化和各组机组之间的协同，从而研究风电场的功率特性和效率。

3. 电能质量测试方法研究针对风电机组和风电场的电能质量问题，研究常规测试方法的优缺点，并尝试利用新技术和手段进行测试，如基于无线传感器网络的电能质量监测等。

4. 电能质量分析与评估通过对风电机组和风电场的电能质量数据进行分析，探究其可能产生的质量问题，并从技术、经济和环境等角度进行评估。

三、研究意义本研究可以对风电机组和风电场的功率特性和电能质量进行深入研究，为优化风电设备和提高风电场发电效率提供参考。

同时，通过对电能质量测试方法的研究，可以有效提高风电设备的安全性和可靠性，为保障电网稳定运行和提高用电质量做出贡献。

此外，本研究还可以为推动可再生能源产业的发展和促进能源转型提供支持。

四、研究方法本研究采用文献调研和实验测试相结合的方法进行。

首先，通过查阅已有的文献和资料，了解风电机组和风电场的功率特性和电能质量测试方法；其次，根据实际情况设计实验测试方案，选取合适的测试仪器和方法进行测试；最后，根据测试数据进行数据处理和结果分析，得出结论并提出相关建议。

五、预期成果本研究预计可以得出以下成果：1. 风电机组和风电场的功率特性和效率分析结果，并提出优化建议；2. 风电设备电能质量测试方法的研究成果，并开发相应的测试设备和软件；3. 风电设备电能质量数据的分析和评估结果，为风电设备的安全性和可靠性提供支持。

风电电能质量评估报告

风电电能质量评估报告近年来，风能作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多的关注和应用。

然而，由于风能的特殊性质，如风力的不稳定性和不可控性，对其电能质量的评估显得尤为重要。

风电电能质量评估报告对风电场的建设、运营和维护具有指导意义，本文将对风电电能质量评估进行详细分析和讨论。

首先，风电电能质量评估涉及到多个关键指标。

其中，电能的稳定性是一个重要的指标。

由于风力的不稳定性，风电场往往存在电能波动大的问题，这不仅对电网的稳定性造成了挑战，也对用户正常用电产生了影响。

另外，电能的频率和电压波动也是评估风电电能质量的重要指标。

波动较大的电能会导致用户对电器的损伤，并可能引发安全问题。

此外，对于电能质量评估来说，还需要关注谐波、闪变等参数。

这些参数的过高或过低都会影响电能的质量，从而影响电网的稳定性和用电质量。

在风电电能质量评估的过程中，需要考虑多个因素对电能质量的影响。

首先是风机的设计和运行状态。

风机的设计应该充分考虑到风能的不稳定性，降低电能波动和频率、电压波动。

同时，在风机的运行过程中，需要进行有效的监测和调控，及时发现和解决问题，确保电能的质量稳定。

其次，风电场的接入电网情况也会对电能质量产生影响。

电网的质量对风电场的影响是相互的，电网的稳定性和电能质量对风电场的运行有着直接的影响，而风电场的波动和谐波等问题也会反过来影响电网的稳定性。

风电电能质量评估需要依靠一定的检测手段和仪器设备。

对于电能稳定性的评估，可以通过对电能的波动和频率、电压波动进行实时监测来获得。

而对于谐波、闪变等参数的评估，则可以通过仪器设备进行测试和分析得到。

这些仪器设备通常由电能质量监测系统提供，并且需要定期进行校准和维护，以保证数据的准确性和可靠性。

在风电电能质量评估的过程中，还需要制定相应的评估标准和指导意见。

目前，关于风电电能质量评估的标准和指南还比较缺乏，需要进一步研究和制定。

评估标准应该包括对电能稳定性、频率、电压波动、谐波、闪变等参数的要求，以及对仪器设备的使用和维护的规定。

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2008-01-23
No. 7
WINDTEST
What was happened? 发生了什么？
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
Source: E.ON
Netz report of
the fault; state
14.11.2006
引自: E.ON Netz 事故分析报告; 2006.11.14
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
2008-01-23
No. 2
WINDTEST
Cold严Op寒erating conditions 运行条件
Hot酷热
Operating 24/7 ? 运行 24/7 ?
Grid 电网
Offshore 海面
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
欧洲标准 EN 50160, “电压特性”.
OOnneeooffmmaannyy sstatannddaardrdsswwhhicichh
• IEC 868-0 and other Parts acc. Flicker and IEC 61000-4-15 (1997), IEC 61000-3-3, -5 anhdha-av1v1eeFtloticokcecoronLnsimsidiidteserr
2500
Installed capacity in China
Cumulative end 2006: 2,588 MW
5000
2000
4000
MW Cum ulative MW
1500
3000
1000
2000
500
1000
0 1995
1998
2001
2004
0 2007
Installed MW
Forecast
2008-01-23
No. 9
WINDTEST
Harmonics 谐波
kA A
I1
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 -2.0
0 I1
600
500
400
300
Flicker improving 闪变的改善
70 60 50 40 30 20 10
0 0
Flicker coefficients (c)
1000
2000
3000
4000
Rated power [kW]
5000
6000
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
Power plants
电厂
Transmission lines Distribution lines
输电线路
配电线路
Production发电
Transmission输电
Industry 工业
Households 家庭
Consumption用电
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
Cumulativ e
Cumul. forecast
Source: BTM Consult ApS - March 2007
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
2008-01-23
No. 4
WINDTEST
Electrical power supply System 供电系统
2008-01-23
No. 3
WINDTEST
Introduction of Power Quality 电能质量概述
• In the Past ,there were only few turbines!
过去几乎没有风机！
• Doesn't matter what they did?
不要在意他们做了什么？
4 November 2006 at 11:30 pm 2006年11月4日 23:30
Source: Newspaper “Welt am Sonntag” on 12th November 2006 2006
引自:2006年11月12日报纸:“Welt am Sonntag”
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
2008-01-23
No. 11
WINDTEST
Flicker origin 闪变的起因
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
2008-01-23
No. 12
WINDTEST
Standard soup 标准集
mmooee::
• European Norm EN 50160, “Voltage characteristics”.
200
100
0
-100
-200
-300
-400
-500
-600 0
I2
I3
I2
10
I3
10
20 20
30 30
40
50 ms
40
50 ms
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
2008-01-23
No. 10
WINDTEST
Filcker values (c)
Agenda 议程
1. Power Quality 电能质量
a) Introduction 概述 b) Voltage influence 电压影响 c) Harmonics 谐波 d) Limits, Short circuited power
限值，短路容量
2. Power plant behaviour电厂特性 3. Conclusion 结论
2008-01-23
No. 5
WINDTEST
European´s TSOs 欧洲的电网公司
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements
-23
Quellen: ETSO, E.ON, Vattenfall, VDN
No. 6
WINDTEST
2008-01-23
No. 8
WINDTEST
Frequency deviation 频率偏差
Source: E.ON Netz report of the fault; state 14.11.2006 引自: E.ON Netz 事故分析报告;
2006.11.14
Course 08-1 to 4: Power Quality Measurements