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IEC 61400-21-1
Edition 1.0 2019-05
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Wind energy generation systems –
Part 21-1: Measurement and assessment of electrical characteristics – Wind
turbines
Systèmes de génération d'énergie éolienne –
Partie 21-1: Mesurage et évaluation des caractéristiques électriques – Éoliennes
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IEC 61400-21-1
Edition 1.0 2019-05
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Wind energy generation systems –
Part 21-1: Measurement and assessment of electrical characteristics – Wind
turbines
Systèmes de génération d'énergie éolienne –
Partie 21-1: Mesurage et évaluation des caractéristiques électriques – Éoliennes
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 27.180 ISBN 978-2-8322-6761-5
– 2 – IEC 61400-21-1:2019 © IEC 2019
CONTENTS
FOREWORD . 10
INTRODUCTION . 12
1 Scope . 13
2 Normative references . 13
3 Terms and definitions . 14
4 Symbols and units . 25
5 Abbreviated terms . 26
6 Wind turbine specification . 27
7 Test conditions and test systems . 27
7.1 General . 27
7.2 Overview of required test levels . 27
7.3 Test validity . 28
7.4 Test conditions . 29
7.5 Test equipment . 30
8 Measurement and test of electrical characteristics . 32
8.1 General . 32
8.2 Power quality aspects . 32
8.2.1 General . 32
8.2.2 Flicker during continuous operation . 32
8.2.3 Flicker and voltage change during switching operations . 35
8.2.4 Harmonics, interharmonics and higher frequency components . 38
8.3 Steady-state operation . 40
8.3.1 General . 40
8.3.2 Observation of active power against wind speed . 40
8.3.3 Maximum power . 42
8.3.4 Reactive power characteristic (Q = 0) . 44
8.3.5 Reactive power capability . 44
8.3.6 Voltage dependency of PQ diagram . 45
8.3.7 Unbalance factor . 46
8.4 Control performance . 47
8.4.1 General . 47
8.4.2 Active power control . 47
8.4.3 Active power ramp rate limitation . 50
8.4.4 Frequency control . 52
8.4.5 Synthetic inertia . 54
8.4.6 Reactive power control . 55
8.5 Dynamic performance . 58
8.5.1 General . 58
8.5.2 Fault ride-through capability . 58
8.6 Disconnection from grid . 66
8.6.1 General . 66
8.6.2 Grid protection . 66
8.6.3 Test of rate of change of frequency RoCoF (df/dt) protection device . 70
8.6.4 Reconnection test . 71
Annex A (informative) Reporting . 72
A.1 Overview. 72
A.2 General . 72
A.3 Power quality aspects . 74
A.4 Steady-state operation . 83
A.5 Dynamic performance (see 8.5) . 101
A.6 Disconnection from grid (see 8.6) . 106
Annex B (informative) Voltage fluctuations and flicker . 110
B.1 Continuous operation . 110
B.2 Switching operations . 110
B.3 Verification test of the measurement procedure for flicker . 111
B.3.1 General . 111
B.3.2 Fictitious grid performance testing . 112
B.3.3 Distorted u (t) voltage with multiple zero crossings . 113
m
B.3.4 Distorted u (t) voltage with inter-harmonic modulation . 113
m
B.3.5 Slow frequency changes . 114
B.4 Deduction of definitions. 114
B.4.1 Flicker coefficient . 114
B.4.2 Flicker step factor . 115
B.4.3 Voltage change factor . 116
Annex C (normative) Measurement of active power, reactive power and voltage . 117
C.1 General . 117
C.2 Generator convention of the signs . 117
C.3 Calculation of positive, negative and zero sequence quantities . 118
C.3.1 Phasor calculations . 118
C.3.2 Calculation of the positive sequence quantities using phasor
components . 121
C.3.3 Calculation of the negative sequence quantities using phasor
components . 122
...