Tiêu chuẩn TCVN 10687-50-2:2025 Hệ thống phát điện gió - Đo gió - Ứng dụng công nghệ cảm biến từ xa

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10687-50-2:2025

IEC 61400-50-2:2022

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 50-2: ĐO GIÓ - ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ CẢM BIẾN TỪ XA LẮP TRÊN MẶT ĐẤT

Wind energy generation systems - Part 50-2: Wind measurement –
Application of ground-mounted remote sensing technology

Mục lục

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Ký hiệu, đơn vị và chữ viết tắt

5 Tổng quan

6 Phân cấp RSD

6.1 Yêu cầu chung

6.2 Thu thập dữ liệu

6.3 Chuẩn bị dữ liệu

6.4 Nguyên lý và yêu cầu của thử nghiệm độ nhạy

6.5 Đánh giá tầm quan trọng của các biến môi trường

6.6 Đánh giá sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các biến môi trường

6.7 Tính toán cấp chính xác

6.8 Tiêu chí chấp nhận

6.9 Phân cấp RSD

7 Kiểm tra xác nhận tính năng của RSD

8 Đánh giá độ không đảm bảo của các phép đo bằng RSD

8.1 Quy định chung

8.2 Độ không đảm bảo tham chiếu

8.3 Độ không đảm bảo do thử nghiệm hiệu chuẩn RSD

8.4 Độ không đảm bảo do phân cấp RSD

8.5 Độ không đảm bảo do luồng không khí không đồng nhất trong khối đo

8.6 Độ không đảm bảo do ảnh hưởng của việc lắp đặt

8.7 Kết hợp độ không đảm bảo trong phép đo tốc độ gió từ RSD (uVR,i)

9 Thử nghiệm bổ sung

9.1 Giám sát tính năng của RSD tại vị trí áp dụng

9.2 Nhận biết sự cố của RSD

9.3 Thử nghiệm tính đồng nhất của đánh giá các sai số hệ thống của RSD

9.4 Thử nghiệm tại hiện trường của RSD

10 Ứng Dụng cho SMC

11 Báo cáo thử nghiệm

11.1 Báo cáo chung về thử nghiệm phân cấp, thử nghiệm hiệu chuẩn và giám sát RSD trong quá trình SMC

11.2 Báo cáo bổ sung về thử nghiệm phân cấp

11.3 Báo cáo bổ sung về thử nghiệm hiệu chuẩn

11.4 Báo cáo bổ sung về SMC

Phụ lục A (tham khảo) - Độ không đảm bảo do luồng không khí không đồng nhất trong thể tích đo

Thư mục tài liệu tham khảo

 

Lời nói đầu

TCVN 10687-50-2:2025 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-50-2:2022;

TCVN 10687-50-2:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 10687 (IEC 61400) gồm các phần sau:

- TCVN 10687-1:2015 (IEC 61400-1:2014), Tuabin gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế

- TCVN 10687-3-1:2025 (IEC 61400-3-1:2019), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió cố định ngoài khơi

- TCVN 10687-3-2:2025 (IEC 61400-3-2:2025), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió nổi ngoài khơi

- TCVN 10687-12:2025 (IEC 61400-12:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12: Đo đặc tính công suất của tuabin gió phát điện - Tổng quan

- TCVN 10687-12-1:2023 (IEC 61400-12-1:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-12-2:2023 (IEC 61400-12-2:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin

- TCVN 10687-12-3:2025 (IEC 61400-12-3:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-3: Đặc tính công suất - Hiệu chuẩn theo vị trí dựa trên phép đo

- TCVN 10687-12-4:2023 (IEC TR 61400-12-4:2020), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-4: Hiệu chuẩn vị trí bằng số đối với thử nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió

- TCVN 10687-12-5:2025 (IEC 61400-12-5:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-5: Đặc tính công suất - Đánh giá chướng ngại vật và địa hình

- TCVN 10687-12-6:2025 (IEC 61400-12-6:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-6: Hàm truyền vỏ tuabin dựa trên phép đo của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Tuabin gió - Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới

- TCVN 10687-22:2018, Tuabin gió - Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp

- TCVN 10687-24:2015 (IEC 61400-24:2010), Tuabin gió - Phần 24: Bảo vệ chống sét

- TCVN 10687-50:2025 (IEC 61400-50:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 50: Đo gió - Tổng quan

- TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub

- TCVN 10687-50-2:2025 (IEC 61400-50-2:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 50-2: Đo gió - Ứng dụng công nghệ cảm biến từ xa lắp trên mặt đất

- TCVN 10687-50-3:2025 (IEC 61400-50-3:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 50-3: Sử dụng lidar lắp trên vỏ tuabin để đo gió

 

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 50-2: ĐO GIÓ - ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ CẢM BIẾN TỪ XA LẮP TRÊN MẶT ĐẤT

Wind energy generation systems - Part 50-2: Wind measurement –
Application of ground-mounted remote sensing technology

1 Phạm vi áp dụng

Bộ TCVN 10687-50 (IEC 61400-50) quy định các phương pháp và yêu cầu đối với việc áp dụng các thiết bị để đo tốc độ gió (và các tham số liên quan, ví dụ như hướng gió và cường độ luồng xoáy). Các phép đo này là yêu cầu đầu vào cho một số quy trình đánh giá và thử nghiệm trong công nghệ năng lượng gió và tuabin gió (ví dụ như đánh giá tài nguyên và thử nghiệm tuabin) được mô tả trong các tiêu chuẩn khác trong bộ IEC 61400. Tiêu chuẩn này áp dụng cụ thể cho việc sử dụng các thiết bị đo gió cảm biến từ xa lắp trên mặt đất, tức là các thiết bị đo gió tại một vị trí nào đó, thường là trên và cách xa vị trí mà thiết bị được lắp (ví dụ như sodar, lidar đo theo chiều thẳng đứng). Tiêu chuẩn này đặc biệt loại trừ các loại RSD khác như lidar hướng về phía trước hoặc lidar quét. Tiêu chuẩn này quy định như sau:

a) quy trình và yêu cầu để phân cấp các thiết bị đo gió từ xa lắp trên mặt đất (RSD) nhằm đánh giá độ không đảm bảo liên quan đến độ nhạy của đáp ứng RSD đối với các điều kiện khí tượng có thể thay đổi giữa địa điểm và thời gian hiệu chuẩn RSD và địa điểm và thời gian của trường hợp sử dụng (đợt đo cụ thể - SMC);

b) quy trình và yêu cầu để hiệu chuẩn các thiết bị đo gió từ xa (RSD);

c) đánh giá độ không đảm bảo trong phép đo tốc độ gió;

d) Kiểm tra bổ sung tính năng của RSD và độ không đảm bảo trong phép đo trong đợt đo cụ thể (SMC);

e) áp dụng độ không đảm bảo của tốc độ gió được suy ra từ việc hiệu chuẩn và phân cấp RSD với các phép đo thực hiện trong SMC (ví dụ: nội suy độ không đảm bảo hoặc kết quả hiệu chuẩn cho các độ cao khác nhau);

f) yêu cầu đối với việc báo cáo.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1), Hệ thống phát điện gió - Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây.

3.1

Độ chính xác (accuracy)

Mức độ gần nhau được chấp nhận giữa kết quả của phép đo và giá trị thực của đại lượng đo.

3.2

Địa hình phức tạp (complex terrain)

Địa hình xung quanh vị trí thử nghiệm có các tính chất biến động đáng kể về địa thế và các chướng ngại vật (3.10) có thể gây ra sai lệch luồng không khí.

3.3

Bộ dữ liệu (data set)

Tập hợp các dữ liệu được lấy mẫu trong một khoảng thời gian liên tục.

3.4

Sai lệch luồng không khí (flow distortion)

Thay đổi luồng không khí do chướng ngại vật, sự thay đổi địa hình hoặc các tuabin gió khác gây ra dẫn đến tốc độ gió tại vị trí đo gió khác với tốc độ gió tại vị trí của tuabin gió.

3.5

Độ cao hub (hub height)

<của tuabin gió> Độ cao của tâm diện tích quét của rôto tuabin gió so với mặt đất tại tháp.

Chú thích 1: Đối với tuabin gió trục thẳng đứng, độ cao hub được xác định là độ cao của tâm diện tích quét của rôto so với mặt đất tại tháp.

3.6

Khoảng thời gian đo (measurement period)

Khoảng thời gian trong đó cơ sở dữ liệu quan trọng theo thống kê được thu thập cho thử nghiệm đặc tính công suất.

3.7

Độ không đảm bảo đo (uncertainty in measurement)

Tham số, cùng với kết quả của phép đo, đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị mà được gán một cách hợp lý cho đối tượng đo.

3.8

Thể tích đo (measurement volume)

<của RSD> Vùng trong đó các đặc tính của luồng gió có thể ảnh hưởng đến phép đo tốc độ gió và được xác định bằng cách quét hình học, cấu hình thiết bị hoặc bố trí của nhiều chùm tia xuyên qua khối lượng này để thu thập giá trị đo đó.

3.9

Phương pháp bin (method of bins)

Quy trình giảm dữ liệu bằng cách nhóm các dữ liệu thử nghiệm cho một tham số nhất định thành các khoảng (bin).

Chú thích 1: Đối với từng bin, số lượng các bộ dữ liệu hoặc tổng của chúng được ghi lại, và giá trị tham số trung bình trong từng bin được tính toán.

3.10

Chướng ngại vật (obstacle)

Chướng ngại làm cản gió và gây sai lệch luồng không khí.

Chú thích 1: Tòa nhà và cây là các ví dụ về chướng ngại vật.

3.11

Góc ngẩng và góc lăn (pitch and roll angles)

<của RSD> Các góc cân bằng.

3.12

Đặc tính công suất (power performance)

Thước đo khả năng của một tuabin gió để tạo ra công suất điện và điện năng.

3.13

Thể tích dò (probe volume)

<của RSD> Khu vực từ đó một phép đo vật lý đơn lẻ, chẳng hạn như dịch chuyển doppler hoặc vận tốc xuyên tâm, được thu thập. Thường cần nhiều phép đo như vậy để tính toán một phép đo tốc độ gió.

Chú thích 1: Thể tích dò là đặc điểm của sự tương tác vật lý cơ bản giữa thiết bị cảm biến từ xa và bầu khí quyển, thay vì phép đo tốc độ giỏ được suy ra từ những tương tác này, mà điều này được xác định bởi luồng gió trong thể tích đo.

3.14

Vận tốc xuyên tâm (radial velocity)

Vận tốc theo đường nhìn (line of sight velocity)

<của RSD> phép chiếu của vector tốc độ gió lên đường nhìn của thiết bị cảm biến từ xa (RSD).

3.15

Độ không đảm bảo chuẩn (Standard uncertainty)

Độ không đảm bảo của kết quả đo được thể hiện như là độ lệch chuẩn.

3.16

Diện tích quét (swept area)

<Đối với tuabin trục ngang> Diện tích hình chiếu của rôto chuyển động trên mặt phẳng vuông góc trục quay.

Chú thích 1: Đối với rôto nghiêng, cần giả định rằng rôto vuông góc với trục tốc độ thấp. Đối với tuabin gió trục đứng, diện tích quét là diện tích hình chiếu của rôto chuyển động trên mặt phẳng thẳng đứng.

3.17

Vị trí thử nghiệm (test site)

Vị trí của tuabin gió cần thử nghiệm và môi trường bao quanh tuabin.

3.18

Độ trượt gió (wind shear)

Sự thay đổi tốc độ gió theo độ cao qua rôto tuabin gió.

3.19

Hệ số trượt gió (wind shear exponent)

Số mũ α của lũy thừa xác định sự thay đổi của tốc độ gió theo độ cao.

Chú thích: Tham số này được sử dụng làm thước đo độ lớn của trượt gió và có thể áp dụng cho một số trường hợp khác. Công thức định luật lũy thừa là:

Trong đó:

V _h là tốc độ gió ở độ cao hub;

H là độ cao hub (m);

V _zi là tốc độ gió ở độ cao z _i ;

α là hệ số trượt gió.

3.20

Đổi hướng gió (wind veer)

Thay đổi hướng gió theo độ cao của rôto tuabin gió.

4 Ký hiệu, đơn vị và chữ viết tắt

5 Tổng quan

Tiêu chuẩn này xác định các phương pháp và yêu cầu để đo gió bằng các thiết bị cảm biến từ xa lắp trên mặt đất (sodar và lidar). Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu về hiệu chuẩn, phân cấp và lắp đặt. Các phép đo gió thực hiện theo tiêu chuẩn này có thể được sử dụng cho nhiều mục đích trong lĩnh vực năng lượng gió (ví dụ: đo đặc tính công suất, đánh giá vị trí, đo tải trọng, đo độ ồn), cần tham khảo các tiêu chuẩn cụ thể liên quan đến trường hợp sử dụng dự định để đo tốc độ gió để biết các giới hạn và yêu cầu bổ sung (ví dụ: độ cao đo so với độ cao hub của tuabin trong trường hợp đo đặc tính công suất). Đối với các phép đo gió thực hiện bằng thiết bị đo gió dạng cốc hoặc âm thanh được lắp trên cột khí tượng hoặc vỏ tuabin, tham khảo TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1). Mối liên quan giữa tiêu chuẩn này và các tiêu chuẩn khác được tóm tắt trong Bảng 1 và Bảng 2.

 

Bảng 1 - Mối liên quan giữa các tiêu chuẩn khác và tiêu chuẩn này

Bảng 2 - Mối liên quan giữa tiêu chuẩn này và các tiêu chuẩn khác

Khi so sánh với các phép đo từ thiết bị đo gió dạng cốc lắp trên cột khí tượng, các phép đo từ thiết bị cảm biến từ xa (RSD) thường có một mức độ phân tán nhất định. Một phần của sự phân tán này xuất phát từ độ nhạy của RSD đối với các điều kiện môi trường khác nhau (ví dụ, nhiệt độ và trượt gió).

Nhiệm vụ của thử nghiệm phân cấp (Điều 6) là xác định và định lượng các độ nhạy này ở một số độ cao cụ thể bao trùm phạm vi đo quan tâm. Giống như đối với thiết bị đo gió dạng cốc, giả sử rằng những độ nhạy này sẽ đặc trưng cho từng loại thiết bị, và thử nghiệm phân cấp cần phải được thực hiện cho mỗi loại RSD với tối thiểu hai thiết bị của mỗi loại và tại tối thiểu hai địa điểm.

Phần còn lại của sự phân tán trong phép đo so với thiết bị đo dạng gió dạng cốc được coi là tiếng ồn ngẫu nhiên. Tiếng ồn này xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau. Ví dụ, sự không tương quan luồng xoáy trong gió do khoảng cách giữa các vị trí đo có thể dẫn đến sự phân tán. Hơn nữa, khoảng cách giữa các thể tích dò riêng lẻ của cảm biến từ xa cũng có thể góp phần vào sự phân tán này. Tiếng ồn ngẫu nhiên được giả sử là phụ thuộc vào thiết bị và địa điểm cụ thể, tức là nó có thể thay đổi giữa các đánh giá khác nhau của cùng một RSD.

Tùy thuộc vào trường hợp sử dụng cụ thể (ví dụ: đánh giá tài nguyên, thử nghiệm đặc tính công suất, v.v.), một RSD có thể yêu cầu một thử nghiệm kiểm tra xác nhận (Điều 7) trước khi được triển khai cho đợt đo cụ thể (SMC). Trong một số tình huống, có thể thực hiện thử nghiệm kiểm tra xác nhận trong quá trình SMC (ví dụ: trong thử nghiệm đặc tính công suất). Thử nghiệm này là một sự so sánh giữa các số đo từ RSD và từ thiết bị đo gió dạng cốc đã được hiệu chuẩn, lắp trên cột khí tượng và bao trùm một phần lớn phạm vi độ cao quan tâm. Mục đích của thử nghiệm này là đảm bảo tính liên kết đến các chuẩn quốc tế của thiết bị này, dưới dạng một độ không đảm bảo. Thông thường, SMC sử dụng RSD sẽ diễn ra ở một địa điểm và thời gian khác và do đó với một phần bố khác nhau của các điều kiện môi trường so với thử nghiệm kiểm tra xác nhận của RSD. Tùy thuộc vào các độ nhạy được xác định trong thử nghiệm phân cấp, các điều kiện môi trường khác nhau sẽ làm thay đổi tính năng của RSD, làm tăng độ không đảm bảo so với mức đã xác định trong thử nghiệm kiểm tra xác nhận. Các công thức đối với độ không đảm bảo của RSD được đưa ra trong Điều 8.

Điều 9 mô tả cách sử dụng các phép đo từ thiết bị đo gió dạng cốc trên một cột khí tượng ngắn để theo dõi tính năng của RSD. Bằng cách đảm bảo ít nhất một độ cao đo chung, có thể đánh giá liệu độ không đảm bảo thu được trong thử nghiệm phân cấp và thử nghiệm kiểm tra xác nhận có nhất quán với tính năng của RSD trong SMC hay không. Nếu phát hiện ra sự không nhất quán từ việc theo dõi này, các độ không đảm bảo tương ứng sử dụng trong SMC sẽ được điều chỉnh tăng lên. Điều này cung cấp một "mạng lưới an toàn" hữu ích cho phương pháp luận và một cơ chế phản hồi giúp thúc đẩy việc đánh giá độ không đảm bảo thực tế.

Yêu cầu báo cáo cho toàn bộ phương pháp luận được đưa ra trong Điều 11.

6 Phân cấp RSD

6.1 Yêu cầu chung

Độ chính xác của thiết bị cảm biến từ xa (RSD) có thể bị ảnh hưởng bởi các biến số khí tượng. Vì điều kiện khí tượng trong SMC có thể khác với điều kiện khí tượng trong thử nghiệm kiểm tra xác nhận tính năng của RSD, những ảnh hưởng này sẽ liên quan đến độ không đảm bảo bổ sung. Do đó, cần phải nghiên cứu độ nhạy tính năng của RSD đối với các biến số khí tượng. Kết quả của các thử nghiệm này sẽ xác định các biến số ảnh hưởng đến tính năng của RSD và xác định cấp của thiết bị đo.

Đánh giá đơn giản nhất trong số này là xem xét sự chênh lệch giữa phép đo bằng RSD và phép đo tham chiếu dưới dạng hàm của một biến số khí tượng tại mỗi thời điểm, cấp chính xác của RSD phải được đánh giá cho các phạm vi nhất định của các biến môi trường khác nhau, tương tự như phân cấp các thiết bị đo gió dạng cốc theo TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1), dựa trên phân tích thực nghiệm về độ nhạy quan sát được trong các thử nghiệm phân cấp. Cần tính đến sự phụ thuộc có thể có của các biến môi trường (ví dụ: trượt gió và cường độ luồng xoáy) để tránh tính toán hai lần các độ nhạy. Các độ không đảm bảo phát sinh từ việc phân cấp RSD sau đó có thể được đánh giá.

Cấp chính xác cụ thể cho từng trường hợp cũng có thể được đánh giá dựa trên độ nhạy của hệ thống cảm biến từ xa và sự biến đổi của các biến môi trường được quan sát trong quá trình kiểm tra xác nhận tính năng của RSD và SMC. Cần phải nêu rõ liệu kết quả phân cấp có được xác định chung cho nhiều thiết bị đo hay không, hoặc liệu nó có dựa trên một đánh giá cụ thể cho từng trường hợp hay không.

6.2 Thu thập dữ liệu

Thử nghiệm phân cấp dựa trên các phép đo đồng thời thu được từ RSD và một cột khí tượng tham chiếu cao mà nó được so sánh. Các phép đo phải được đặt cùng vị trí, sao cho chúng mô tả luồng không khí trong cùng một thể tích không khí. Mức độ đồng thời và đồng vị trí áp dụng cho các phép đo là những mức cho phép xác định mối quan hệ chính xác và rõ ràng nhất giữa chúng. Cụ thể, áp dụng các yêu cầu dưới đây.

a) Các khoảng thời gian trung bình phải giống nhau cho cả RSD và cảm biến tham chiếu được so sánh: các giá trị trung bình trong 10 min phải được ghi lại. Ngoài các giá trị trung bình 10 min, độ lệch chuẩn và các giá trị cực đại của các biến đo trong các khoảng thời gian 10 min cũng phải được ghi lại.

b) Số lượng mẫu thu được bởi mỗi thiết bị trong mỗi khoảng thời gian trung bình để tính giá trị trung bình phải được ghi lại.

c) Cần lưu ý xem các mẫu riêng lẻ thu được trong khoảng thời gian trung bình bởi RSD có phải là các giá trị tích lũy, đại diện, ví dụ, một phổ được tích hợp từ đầu khoảng thời gian trung bình đến thời điểm mẫu được thu thập. Điều này sẽ ảnh hưởng đến các thống kê yêu cầu các mẫu liên tiếp phải độc lập, ví dụ như độ lệch chuẩn được sử dụng trong các đánh giá luồng xoáy.

d) Thiết bị phải được đặt vị trí và việc phân tích các phép đo phải được thực hiện theo cách giảm thiểu các ảnh hưởng bên ngoài lên mối quan hệ giữa các phép đo bằng RSD và cảm biến tham chiếu. Những ảnh hưởng này có thể bao gồm nhưng không giới hạn ở các biến động luồng không khí, phản xạ cố định và các biến động thực sự của luồng không khí giữa thể tích đo bằng RSD và địa điểm đo bằng thiết bị tham chiếu. Khoảng cách giữa cột khí tượng và RSD phải được thỏa hiệp cho phép mối tương quan tốt giữa phép đo bằng cột khí tượng và RSD, trong khi đồng thời ngăn ngừa hoặc hạn chế ảnh hưởng của cột khí tượng lên RSD.

e) Các cảm biến tham chiếu lắp trên cột khí tượng phải tuân thủ các yêu cầu của TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1). Điều này đặc biệt áp dụng đối với hiệu chuẩn, phân cấp và lắp đặt.

f) Cột khí tượng tham chiếu cần có mặt cắt ngang và độ rắn không đổi trên toàn bộ chiều cao của nó. Đằng cách này, ảnh hưởng của cột khí tượng đối với các thiết bị đo gió lắp trên cột sẽ giữ nguyên theo chiều cao và cho phép so sánh chính xác hơn về độ trượt gió giữa cột khí tượng và RSD.

Các thiết bị RSD và cảm biến tham chiếu phải được đồng bộ hóa trong phạm vi 1 % của khoảng thời gian trung bình, và mức độ đồng bộ này phải được kiểm tra xác nhận và thử nghiệm độ trôi ít nhất một tuần một lần. Nếu việc so sánh dấu thời gian cho thấy có độ trôi thì đồng hồ hệ thống RSD phải được đặt lại để đồng bộ với đồng hồ hệ thống cảm biến tham chiếu và dấu thời gian dữ liệu cảm biến từ xa phải được điều chỉnh để bù độ trôi trong toàn bộ thời gian có sự thay đổi, bằng cách nội suy tuyến tính.

Dữ liệu phải được thu thập cho đến khi các yêu cầu về phạm vi dữ liệu dưới đây được thực hiện.

1) Các phép đo tốc độ gió từ cảm biến tham chiếu phải được phân thành các bin tốc độ gió 0,5 m/s, với các giá trị trung tâm là các bội số nguyên của 0,5 m/s.

2) Dữ liệu phải được lọc theo các khuyến nghị của nhà sản xuất thiết bị và yêu cầu ở 6.3. Các yêu cầu dưới đây phải được thỏa mãn sau khi lọc.

a) Các yêu cầu thu thập dữ liệu của thử nghiệm phân cấp không được coi là đã hoàn thành trừ khi ít nhất ba cặp phép đo hợp lệ, đồng thời, cùng vị trí và đã được lọc được ghi lại trong từng bin tốc độ gió, với các giá trị trung tâm từ 4 m/s đến và bằng 16 m/s.

b) Số lượng dữ liệu thu được phải phủ tối thiểu 180 h.

c) Đợt thu thập dữ liệu phải kéo dài ít nhất ba tháng và bao trùm phạm vi điều kiện môi trường đáng kể (ví dụ: từ mùa đông đến mùa hè). Cơ sở dữ liệu phải bao trùm ít nhất 25 % các bin như mô tả trong Bảng 5 với số điểm dữ liệu tối thiểu như định nghĩa trong công thức (3) đối với tất cả các biến có ảnh hưởng đến độ chính xác của RSD.

Để biết thêm các yêu cầu phân cấp RSD cụ thể cho từng trường hợp sử dụng, tham khảo các tiêu chuẩn trường hợp sử dụng như TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1).

6.3 Chuẩn bị dữ liệu

Các bộ lọc dữ liệu dưới đây phải được áp dụng.

a) Cột khí tượng tham chiếu không được có các luồng rẽ khí từ các tuabin gió và các chướng ngại vật như được định nghĩa trong TCVN 10687-12-5 (IEC 61400-12-5).

b) Các thể tích dò trong đó RSD thu thập dữ liệu vận tốc xuyên tâm không được bị ảnh hưởng bởi các luồng rẽ khí và luồng xoáy từ các tuabin gió và các chướng ngại vật như được định nghĩa trong TCVN 10687-12-5 (IEC 61400-12-5). Ảnh hưởng của luồng rẽ khí từ cột khí tượng tham chiếu đối với các phép đo bằng RSD phải được kiểm tra bằng cách vẽ đồ thị tỷ lệ giữa các số đo bằng RSD và cảm biến tham chiếu là hàm của hướng gió. Các tiêu chí liên quan đến các giá trị cho phép của tỷ lệ này có thể được xây dựng có tham khảo đến các xem xét tương ứng bằng các phép đo bằng thiết bị đo gió dạng cốc được nêu trong TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1). Các số đo bằng RSD phải bị loại trừ nếu chúng bị ảnh hưởng bởi cột khí tượng hoặc dây căng của nó.

c) Các thiết bị đo gió dạng cốc tham chiếu không được bị ảnh hưởng bởi luồng rẽ khí của cột khí tượng, dây căng hoặc bộ thu sét như được định nghĩa trong TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1).

d) Các thiết bị đo gió dạng cốc tham chiếu không được bị ảnh hưởng bởi băng giá. Điều này có thể đạt được bằng bất kỳ phương pháp nào được cho là phù hợp, với yêu cầu là phương pháp và kết quả phải được ghi tài liệu đầy đủ.

e) Các số đo được ghi lại cho mỗi khoảng thời gian trung bình của cả RSD và cảm biến tham chiếu phải đại diện cho một khoảng thời gian hoạt động liên tục có độ dài bằng với khoảng thời gian trung bình. Tuy nhiên, như đã nêu ở 6.4, có khả năng rằng các yêu cầu về sự sẵn có dữ liệu có thể được nới lỏng. Ảnh hưởng của việc nới lỏng các yêu cầu này đến độ chính xác của phép đo cần được kiểm tra bằng cách phân tích độ nhạy. Nếu RSD không ghi lại tỷ lệ thời gian trong khoảng thời gian trung bình 10 min mà nó có sẵn, một hệ số chất lượng chung phải được ghi lại để chỉ ra độ tin cậy của phép đo theo cách tương tự như sự sẵn có của thiết bị. Dữ liệu sau đó có thể được lọc hoặc việc phân tích độ nhạy có thể được thực hiện tham chiếu đến hệ số chất lượng. Hướng dẫn về việc xử lý hệ số chất lượng sẽ được nhà sản xuất cung cấp.

f) Nói chung, không nên lọc dữ liệu mưa. Mưa cần được xem là một biến môi trường trong thử nghiệm phân cấp. Nếu hướng dẫn của nhà sản xuất RSD có quy định về lọc dữ liệu liên quan đến mưa, các hướng dẫn này cần được tuân theo. Nếu lọc được thực hiện liên quan đến mưa, dữ liệu đã lọc phải được xem là một bộ dữ liệu đặc biệt và việc phân cấp, hiệu chuẩn và áp dụng RSD phải được thực hiện theo cách phù hợp với điều này.

Các số đo bằng cảm biến tham chiếu lắp trên cần cẩu có thể được hiệu chỉnh để giảm thiểu ảnh hưởng của cột khí tượng (ảnh hưởng của chướng ngại vật và ảnh hưởng của gia tốc luồng không khí). Việc hiệu chỉnh ảnh hưởng của cột khí tượng này sẽ tạo ra độ không đảm bảo bổ sung so với các cảm biến tham chiếu lắp trên đỉnh cột khí tượng. Việc hiệu chỉnh có thể được thực hiện bằng bất kỳ phương pháp nào được cho là phù hợp để giảm độ không đảm bảo tổng, với yêu cầu là phương pháp và kết quả phải được ghi tài liệu đầy đủ. TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1) đưa ra một phương pháp ví dụ về hiệu chỉnh sai lệch luồng không khí của cột khí tượng. Độ không đảm bảo liên quan đến việc sử dụng thiết bị đo gió lắp trên cần cẩu được nêu trong TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1).

Tất cả các tiêu chí lọc dữ liệu được sử dụng và ảnh hưởng của chúng đối với bộ dữ liệu phải được ghi lại và báo cáo.

6.4 Nguyên lý và yêu cầu của thử nghiệm độ nhạy

Độ lệch quan sát được giữa các phép đo bằng RSD và cảm biến tham chiếu phải được phân tích theo độ nhạy của chúng đối với các biến môi trường khác nhau. Đánh giá cấp chính xác của RSD theo số đo tuyệt đối của thành phần vận tốc gió ngang là yêu cầu tối thiểu, cấp chính xác của RSD có thể được xác định dựa trên các tham số khác (ví dụ: cường độ luồng xoáy hoặc hướng gió) tùy thuộc vào các tham số luồng gió được thu thập trong SMC.

Điều này chỉ đưa ra đánh giá cấp chính xác dựa trên tốc độ gió ngang.

Độ nhạy ban đầu cần thử nghiệm liên quan đến việc nới lỏng tiêu chí được mô tả trong 6.3 e). Độ nhạy của độ lệch giữa các cảm biến tham chiếu và RSD đối với mức độ sẵn có của RSD trong khoảng thời gian trung bình hoặc hệ số chất lượng tương ứng của các phép đo (như được xác định bởi nhà sản xuất) phải được kiểm tra. Dữ liệu cảm biến từ xa được coi là chấp nhận được nếu được đặc trưng bởi một mức độ sẵn có hoặc hệ số chất lượng đã được chứng minh là không có ảnh hưởng đáng kể đến độ lệch giữa các số đo bằng cảm biến tham chiếu và RSD.

Độ lệch tính theo phần trăm giữa các giá trị trung bình trong 10 min của tham số đầu ra cần xem xét được thu thập bởi RSD và các cảm biến tham chiếu tại một mức độ cao được xem là một biến phụ thuộc, và được phân tích dưới dạng hàm của một biến môi trường thông qua một thử nghiệm phân cấp:

Tất cả các biến môi trường có sẵn được coi là có thể nằm trong phạm vi của phân tích độ nhạy. Một danh sách không đầy đủ các biến cần xem xét có thể bao gồm: hệ số trượt gió, cường độ luồng xoáy, mưa, hướng gió, nhiệt độ không khí, mật độ không khí, chênh lệch nhiệt độ giữa hai độ cao khác nhau, góc của luồng gió hướng lên, đổi hướng gió, và độ che phủ của mây. Một số tham số liên quan có thể là đặc trưng của thiết bị, ví dụ như tính sẵn có dữ liệu hoặc hệ số chất lượng, và có thể được nhà sản xuất quy định.

Độ nhạy đối với một tham số môi trường có thể là một lỗi dễ dàng chỉnh sửa trong cấu hình của RSD. Ví dụ, độ nhạy rõ rệt với độ chênh lệch gió có thể phát sinh khi có lỗi hệ thống trong các độ cao liên quan đến các phép đo tốc độ gió bằng RSD. Nếu quan sát thấy độ nhạy mạnh với RSD, hoặc sự thay đổi đáng kể trong độ nhạy giữa các thử nghiệm, thiết bị cần được kiểm tra về những lỗi như vậy. Nếu phát hiện và chỉnh sửa lỗi thì cần lặp lại các thử nghiệm độ nhạy.

Trong trường hợp thiết bị đo gió tham chiếu dạng cốc thể hiện độ nhạy đã biết đối với một biến môi trường, cần nỗ lực để loại bỏ ảnh hưởng của độ nhạy này khỏi thử nghiệm độ nhạy. Điều này có thể được thực hiện bằng bất kỳ phương pháp nào được coi là phù hợp với yêu cầu rằng phương pháp và kết quả phải được ghi tài liệu đầy đủ. Ví dụ, Hình 1 cho thấy ảnh hưởng của góc của luồng gió hướng lên lên tốc độ gió được đo bởi thiết bị đo gió dạng cốc cấp 1,7A thông dụng như được xác định từ các thử nghiệm đường hầm gió trong tiêu chuẩn riêng.

Hình 1 - Đáp tuyến góc nghiêng V _α /V _α=o của một thiết bị đo gió dạng cốc là hàm của góc của luồng gió hướng lên α so với đáp tuyến cosin (TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1)).

Hình 2a) cho thấy đáp tuyến của RSD theo góc của luồng gió hướng lên được xác định dựa trên dữ liệu từ một thiết bị đo gió dạng cốc được thể hiện ở Hình 1. Trên Hình 2b), một mô hình tuyến tính đã được điều chỉnh với dữ liệu trên Hình 1 trong vùng giữa ± 3° và được sử dụng để điều chỉnh các điểm dữ liệu nhằm loại bỏ ảnh hưởng của đáp tuyến của thiết bị đo gió dạng cốc. Có thể thấy từ Hình 2 rằng độ nhạy ghi nhận cho RSD trên Hình 2a) trong trường hợp này ít nhất một phần có thể quy cho thiết bị đo gió dạng cốc tham chiếu.

Hình 2 - Độ lệch so với góc của luồng gió hướng lên được xác định cho một RSD dựa trên dữ liệu từ thiết bị đo gió dạng cốc trên Hình 1.

Các biến môi trường phải được phân tích để xác định bất kỳ sự phụ thuộc lẫn nhau nào. Nếu có thì cần tiến hành phân tích thêm để xác định biến môi trường nào ảnh hưởng đến độ lệch của phép đo. Việc này có thể được thực hiện bằng bất kỳ phương pháp nào được coi là phù hợp, với yêu cầu là phương pháp và kết quả phải được ghi tài liệu. Tài liệu cần bao gồm đủ chi tiết để có thể tái tạo kết quả từ dữ liệu thu được trong thử nghiệm phân cấp. Các phương pháp được đề xuất để thực hiện điều này được mô tả chi tiết ờ 6.6. Chỉ những biến môi trường được xác định có ảnh hưởng trực tiếp đến độ lệch của phép đo mới được đưa vào phân tích độ nhạy. Các biến này sau đó được coi là độc lập.

Nếu bất kỳ biến môi trường nào được biết là ảnh hưởng trực tiếp đến độ lệch của phép đo mà bị bỏ qua trong thử nghiệm độ nhạy thì có thể tạo ra độ không đảm bảo bổ sung trong giai đoạn áp dụng, như được xác định ở Điều 9. Nếu việc giám sát sau này của RSD với một cột khí tượng ngắn đo gió trong SMC cho thấy các kết quả của thử nghiệm độ nhạy không bảo toàn thì có thể sửa đổi các biến môi trường được đưa vào thử nghiệm độ nhạy.

Một phần tích hồi quy tuyến tính đơn chiều hai tham số thông qua phương pháp bình phương tối thiểu (OLS) sẽ được thực hiện cho mỗi cặp biến phụ thuộc và biến độc lập. Các tham số sau sẽ được tính từ phân tích hồi quy:

a) Độ dốc: m;

b) Phần bù: c;

c) Hệ số xác định, trong trường hợp hồi quy tuyến tính OLS là hệ số tương quan: r ² ;

d) Độ lệch chuẩn của biến độc lập: std;

e) Giá trị trung bình của biến độc lập: avg.

Việc ước tính độ dốc m và phần bù c phải được thực hiện trên dữ liệu lấy trung bình bin đối với biến môi trường đo được (xem ví dụ ở Hình 3), trong đó cỡ bin được sử dụng được cho trong Bảng 3.

Bảng 3 - Ví dụ về độ rộng bin của các biến môi trường

Đối với các biến cần được đưa vào phân tích độ nhạy mà không có trong Bảng 3, độ rộng bin phải được lựa chọn sao cho phù hợp với phạm vi và phân bố của dữ liệu.

Đối với một biến môi trường cụ thể, chỉ các bin đáp ứng các tiêu chí được liệt kê trong công thức (3) và (4) mới được đưa vào thử nghiệm độ nhạy:

Trong đó:

n _b là số lượng bin theo phạm vi của các biến được cung cấp trong Bảng 5;

N là tổng số điểm dữ liệu;

n _i là số điểm dữ liệu trong bin i.

Công thức (4) chỉ áp dụng khi phân tích độ nhạy của phép đo tốc độ gió.

Trong đó:

d _i là dữ liệu trong bin i,

σ(d _i ) là độ lệch chuẩn của các độ lệch phần trăm tốc độ gió của dữ liệu 10 min trong bin i;

V _ef,i là giá trị trung bình của tốc độ gió tham chiếu trong bin i.

Hệ số tương quan (r ² ), độ lệch chuẩn của các biến độc lập (std) và giá trị trung bình của các biến độc lập (avg) được ước tính sử dụng dữ liệu 10 min trong các bin được đưa vào thử nghiệm độ nhạy.

Phân tích hồi quy tuyến tính được vẽ cho dữ liệu 10 min (màu đen) và cho dữ liệu trung bình của các bin (màu đỏ).

Hình 3 - Ví dụ về phân tích độ nhạy theo độ trượt gió

Độ nhạy được định nghĩa là độ dốc nhân với độ lệch chuẩn của biến độc lập: m × std. Độ nhạy chỉ ra mức độ, được thể hiện dưới dạng phần trăm, mà độ lệch giữa các phép đo bằng RSD và cảm biến tham chiếu thay đổi khi biến độc lập thay đổi một độ lệch chuẩn.

Bảng 4 - Các tham số được suy ra từ phân tích độ nhạy của RSD

Một ví dụ về phân tích độ nhạy của một RSD được thực hiện đối với một loạt các tham số môi trường được trình bày trong Bảng 4. Độ nhạy của thiết bị được phân tích ở ba độ cao khác nhau. Chỉ dữ liệu cảm biến từ xa có độ khả dụng trong khoảng thời gian trung bình từ 80 % trở lên mới được xem xét trong thử nghiệm. Như có thể thấy từ Bảng 4, và theo các tiêu chí quan trọng được xác định ở 6.5, độ trượt gió, cường độ luồng xoáy, hướng gió, chênh lệch nhiệt độ không khí (dưới dạng chỉ báo đơn giản cho sự phân lớp), góc của luồng gió hướng lên và đổi hướng gió dường như có ảnh hưởng đáng kể đến độ lệch giữa các phép đo tốc độ gió bằng cảm biến từ xa so với thiết bị đo gió tham chiếu dạng cốc. Các biến độc lập khác có thể không có ảnh hưởng đáng kể. Tuy nhiên, một số biến có thể ảnh hưởng đến tính năng của RSD nhưng có thể thực sự không có ảnh hưởng. Nếu sự biến động của chúng có mối tương quan với sự biến động của một số biến khác cũng có ảnh hưởng, mối tương quan này có thể là lý do cho sự ảnh hưởng rõ rệt của chúng. Mối quan hệ giữa các biến độc lập cần phải được phân tích để xác định đâu là các biến thực sự có ảnh hưởng có ý nghĩa như được nêu ở 6.6 trước khi ước tính cấp chính xác cuối cùng của RSD. Ví dụ, các kỹ thuật hồi quy đa biến có thể được sử dụng để đạt được điều này.

Việc phân cấp này tương tự như phân cấp đã có đối với thiết bị đo gió dạng cốc và âm thanh theo tiêu chuẩn TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1). Cấp chính xác của RSD có thể được đánh giá cho các điều kiện đã được xác định trước hoặc cho các điều kiện cụ thể diễn ra trong quá trình áp dụng RSD. Các điều kiện tương tự như phân cấp cấp A của thiết bị đo gió dạng cốc và âm thanh theo TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1) được trình bày trong Bảng 5.

Bảng 5 - Phạm vi các tham số môi trường cho phân tích độ nhạy

Phạm vi khả dụng của RSD phải nhất quán với phạm vi sẽ được áp dụng trong quá trình triển khai tại hiện trường. Trừ khi được xác định khác theo cấu hình của các cảm biến tham chiếu, giới hạn của độ chênh lệch nhiệt độ không khí giữa hai mức độ cao được chỉ định phải bằng 10 lần tốc độ giảm nhiệt độ tiêu chuẩn giữa các mức độ cao được xem xét (tốc độ giảm nhiệt độ tiêu chuẩn là 0,65 K/100 m). Phạm vi thay đổi hướng gió phải bằng bốn lần độ lệch chuẩn của sự chênh lệch giữa hướng gió lấy trung bình 10 min tại các độ cao được chỉ định.

6.5 Đánh giá tầm quan trọng của các biến môi trường

Tầm quan trọng của một biến được đánh giá bằng cách đo mức độ ảnh hưởng của nó đến kết quả đo bằng RSD. Các thử nghiệm độ nhạy có thể chỉ ra rằng không có mối quan hệ đáng kể giữa biến phụ thuộc và một số biến độc lập. Do đó, chỉ các biến độc lập có liên quan mới được xem xét. Sự liên quan được xác định khi:

a) độ nhạy tối thiểu được chứng minh là 0,5, hoặc

b) tích của hệ số tương quan r và độ nhạy tối thiểu là 0,1.

Phân tích độ nhạy của một biến độc lập sẽ có ý nghĩa đối với tất cả các độ cao đo nếu một trong các điều kiện trên được thỏa mãn đối với một độ cao đơn lẻ.

Đối với độ nhạy từ 0,5 trở lên, ảnh hưởng đáng kể của biến độc lập đối với độ chính xác của RSD được đo trực tiếp trong thử nghiệm phân cấp. Hệ số tương quan có thể điều chỉnh tiêu chí này vì nó chỉ ra tầm quan trọng của mối quan hệ giữa các biến phụ thuộc và độc lập. Hệ số tương quan và độ nhạy đều chỉ ra sự liên quan của một biến độc lập. Do đó, tích của cả hai đại lượng này xác định điều kiện thứ hai, điều kiện thay thế trong mục b) trên.

Các biến môi trường mà phạm vi đo không bao phủ ít nhất 25 % các phân vùng như mô tả ở Bảng 5 với số điểm dữ liệu tối thiểu như được xác định trong công thức (3) cần bị loại trừ khỏi phân tích độ nhạy. Các kết quả độ nhạy thu được cho các biến này sẽ không đại diện cho bất kỳ mối quan hệ nào với độ lệch của phép đo. Mặc dù một biến có thể bị loại khỏi phân tích độ nhạy do sự biến đổi không đủ để thiết lập một mối quan hệ đáng tin cậy với độ lệch của phép đo, nhưng có thể trong quá trình áp dụng thiết bị trong SMC, có thể quan sát được phạm vi thay đổi rộng hơn. Nếu biến này được phát hiện có ảnh hưởng đến độ lệch của phép đo qua quá trình giám sát trong SMC, thiết bị có thể bị loại bỏ. Ngoài ra, độ không đảm bảo bổ sung sẽ được đưa vào kết quả để phản ánh đầy đủ điều này, theo Điều 8.

Các biến môi trường được xác định là ảnh hưởng đến độ lệch của phép đo chỉ thông qua sự tương quan của chúng với các biến môi trường khác, như được nêu ở 6.6, nên bị loại trừ khỏi phân tích độ nhạy.

Chọn các biến độc lập có liên quan đối với RSD được minh họa trong Bảng 6.

Bảng 6 - Ví dụ về việc chọn các biến môi trường có ảnh hưởng đáng kể

6.6 Đánh giá sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các biến môi trường

Phân tích độ nhạy ở 6.4 giả định rằng các biến môi trường được xem xét là độc lập, tức là không có sự tương quan. Trong thực tế, điều này không phải lúc nào cũng đúng. Điều này có thể dẫn đến việc các đầu vào được ghi nhận trong cấp chính xác cho các biến cụ thể do sự tương quan của chúng với các biến khác thay vì qua mối quan hệ trực tiếp với độ lệch của phép đo. Minh họa về tác động của sự tương quan giữa các biến môi trường được cho ở Hình 4 và Hình 5 đối với độ trượt gió và cường độ luồng xoáy. Hình 4 thể hiện mối quan hệ giữa độ trượt gió và cường độ luồng xoáy trong thử nghiệm phân cấp. Có thể thấy rằng độ trượt gió và cường độ luồng xoáy tại vị trí thử nghiệm này không hoàn toàn độc lập với nhau trong suốt thời gian đo. Điều này thể hiện trên Hình 5 dưới dạng sự nhóm lại của các điểm dữ liệu trong đồ thị phân tán của độ lệch của phép đo với cường độ luồng xoáy theo độ lớn của độ trượt gió. Việc nhóm lại này có thể làm lệch đường phù hợp từ đó độ nhạy của thiết bị đối với cường độ luồng xoáy được xác định. Thông qua cơ chế này, một mối quan hệ trong thử nghiệm độ nhạy có thể bị chuyển từ một biến môi trường có sự tương quan trực tiếp với độ lệch của phép đo sang một biến không có sự tương quan nếu các biến môi trường không hoàn toàn độc lập với nhau.

Hình 4 - Ví dụ về độ trượt gió so với cường độ luồng xoáy

Màu sắc thể hiện độ trượt gió.

Hình 5 - Ví dụ về sự sai lệch phần trăm giữa các phép đo của RSD và cảm biến tham chiếu so với cường độ luồng xoáy

Để giảm thiểu việc ước lượng quá mức của độ không đảm bảo, cần loại bỏ khỏi phân tích độ nhạy bất kỳ biến môi trường có sự tương quan nào mà có thể chứng minh không có ảnh hưởng trực tiếp đến độ lệch của phép đo. Một ví dụ được trình bày trên Hình 5, rõ ràng là việc đưa cả cường độ luồng xoáy và độ trượt gió vào trong việc tính toán ước lượng độ không đảm bảo sẽ dẫn đến việc "đếm gấp đôi" các đóng góp vào độ không đảm bảo do mối quan hệ giữa chúng. Việc loại bỏ các biến môi trường có sự tương quan có thể được thực hiện bằng bất kỳ phương pháp nào được coi là phù hợp, với yêu cầu là phương pháp và kết quả cần được lập tài liệu đầy đủ, như đã nêu ở 6.4. Tài liệu cần bao gồm đủ chi tiết để có thể tái lập kết quả từ dữ liệu thu thập được trong thử nghiệm phân cấp.

Sự phụ thuộc giữa các biến môi trường đã được phân tích đối với dữ liệu sử dụng trong Bảng 6. Các biến không có ảnh hưởng trực tiếp đến độ lệch của phép đo và có sự tương quan với một hoặc nhiều biến có ảnh hưởng trực tiếp đến độ lệch của phép đo đã được loại bỏ khỏi thử nghiệm độ nhạy. Sau khi loại bỏ ảnh hưởng của độ trượt gió từ bộ dữ liệu, ảnh hưởng còn lại của cường độ luồng xoáy không còn có sự liên quan.

Các biến còn lại được trình bày trong Bảng 7. Chỉ có độ trượt gió, góc luồng gió hướng lên và đổi hướng gió là có ảnh hưởng đáng kể đến sai lệch giữa phép đo gió của thiết bị cảm biến từ xa và thiết bị đo gió dạng cốc tham chiếu.

Bảng 7 - Các tham số phân tích độ nhạy còn lại sau khi phân tích sự phụ thuộc giữa các biến

6.7 Tính toán cấp chính xác

Nguyên tắc chung trong việc tính toán cấp chính xác như sau:

a) Xác định phạm vi của tất cả các biến còn lại có ảnh hưởng đáng kể, như đã mô tả trong ví dụ của Bảng 7.

b) Tính toán độ lệch tối đa của từng biến độc lập đối với độ chính xác của RSD bằng cách nhân độ dốc hồi quy m với dải của biến độc lập, như được lấy từ Bảng 5. Một ví dụ minh họa được đưa ra trong Bảng 8.

c) Tính toán ảnh hưởng tối đa tích lũy của tất cả các biến độc lập đối với độ chính xác của RSD bằng cách coi các biến khác nhau là hoàn toàn độc lập với nhau, sao cho các sai số đo tối đa do từng biến riêng lẻ gây ra sẽ được cộng vào theo phương pháp bình phương.

Liên quan đến điểm c), cần phải biết rằng các biến môi trường đang xem xét không hoàn toàn độc lập với nhau. Tuy nhiên, đối với các đánh giá về độ không đảm bảo, sự khác biệt giữa các điều kiện môi trường trong quá trình áp dụng RSD cho mục đích SMC và trong thử nghiệm kiểm tra xác nhận tính năng RSD là yếu tố chính cần xem xét. Những khác biệt này phụ thuộc rất nhiều vào vị trí của SMC và vị trí thử nghiệm tính năng RSD. Sự phụ thuộc vào vị trí này làm tách rời các biến với nhau khi tính toán độ không đảm bảo. Do đó, để ước lượng ảnh hưởng tối đa tích lũy, giả định về sự độc lập giữa các biến là cần thiết, mặc dù đã có những nỗ lực ở 6.6 để giải quyết sự phụ thuộc giữa các biến.

Các cấp chính xác sơ bộ được tính từ sơ đồ này được trình bày trong Bảng 9. Các cấp chính xác này được tính là tổng các độ lệch tối đa theo phương pháp bình phương của tất cả các biến môi trường đáng kể, cũng như các biến môi trường riêng lẻ, theo Bảng 8 và Bảng 6. Những giá trị này không phải là kết quả phân cấp cuối cùng.

Bảng 8 - Sơ đồ ví dụ về việc tính toán ảnh hưởng tối đa của các biến môi trường

 

Bảng 9 - Các cấp chính xác sơ bộ của RSD có xem xét toàn bộ và chỉ các biến ảnh hưởng đáng kể nhất

Để tính toán cấp chính xác cuối cùng, cấp chính xác sơ bộ phải được chia cho 2.

Các ảnh hưởng tối đa được tính trong Bảng 8 có giá trị dưới giả định rằng thử nghiệm kiểm tra xác nhận tính năng của RSD được thực hiện tại một cực trị của dải tất cả các biến môi trường, trong khi SMC được thực hiện tại cực trị đối diện, đây được coi là một kịch bản khó xảy ra. Một giả định hợp lý hơn là các biến x trong cả hai phép đo nằm gần tâm của dải tối đa, với độ lệch tối đa bằng một nửa dải.

Nếu các điều kiện trong quá trình thử nghiệm kiểm tra xác nhận tính năng của RSD và SMC được coi là độc lập với nhau, thì độ lệch của các biến môi trường sẽ có dải tối đa.

Các cấp chính xác cuối cùng thu được cho các ảnh hưởng của các biến được đưa ra làm ví dụ trong Bảng 8 được cho trong Bảng 10.

Bảng 10 - Ví dụ về cấp chính xác cuối cùng của RSD

6.8 Tiêu chí chấp nhận

Thử nghiệm phân cấp phải được thực hiện trên ít nhất hai thiết bị thuộc loại cụ thể của RSD tại ít nhất hai vị trí khác nhau. Điều này cho phép phân cấp theo loại thiết bị, với điều kiện kết quả của các thử nghiệm này hội tụ đủ. Ít nhất một trong số các thiết bị thử nghiệm phải được thử nghiệm tại hai vị trí khác nhau, dẫn đến yêu cầu tối thiểu ba thử nghiệm để đạt được phân cấp theo loại.

Nếu kết quả có sự khác biệt quá lớn, một thiết bị có thể bị loại bỏ với giả định rằng nó đang gặp sự cố và do đó không đại diện cho loại thiết bị. Việc loại bỏ một thiết bị với lý do này phải tuân theo các yêu cầu nêu trên về số lượng tối thiểu các thiết bị thử nghiệm để xác định phân cấp theo loại. Nếu việc loại bỏ thiết bị dẫn đến số lượng thiết bị thử nghiệm không đủ, thì không thể thực hiện phân cấp theo loại thiết bị.

Khi loại bỏ thiết bị, cần xem xét số lượng thiết bị bị loại bỏ so với số lượng thiết bị được chấp nhận là đại diện. Lý do loại bỏ một thiết bị khỏi thử nghiệm độ nhạy phải được giải thích rõ ràng và ghi vào báo cáo.

Kết quả của các thử nghiệm phân cấp được coi là hội tụ đủ nếu bậc độ lớn của ảnh hưởng của các biến môi trường được xem xét là nhất quán giữa các thử nghiệm phân cấp khác nhau (ví dụ: với từng biến độc lập đáng kể, độ nhạy thu được từ từng thử nghiệm riêng lẻ không khác biệt quá 50 % so với giá trị trung bình).

6.9 Phân cấp RSD

Cấp thiết bị được xác định dựa trên tối thiểu ba thử nghiệm phân cấp (hai thiết bị tại cùng một địa điểm và một thiết bị tại hai địa điểm khác nhau).

Độ dốc độ nhạy cuối cùng được sử dụng trong công thức (2) để tính độ không đảm bảo. Các độ dốc cuối cùng được tính bằng cách kết hợp các độ dốc từ các thử nghiệm phân cấp khác nhau như sau:

a) Mọi biến độc lập đáng kể được xác định từ mọi thử nghiệm phân cấp cần được xem xét (nghĩa là nếu một biến được xác định là đáng kể và độc lập trong một thử nghiệm bất kỳ trong số ba thử nghiệm thì biến đó cần được xem xét trong phân cấp cuối cùng).

b) Với mọi biến độc lập đáng kể:

Nội suy độ dốc theo độ cao quan tâm cho từng thử nghiệm phân cấp;

Kết hợp các độ dốc từ các thử nghiệm phân cấp khác nhau bằng công thức (7):

trong đó: N _CT là số lượng thử nghiệm phân cấp, m _n là độ dốc của thử nghiệm thứ n, m _max là độ dốc lớn nhất, m _min là độ dốc nhỏ nhất trong các thử nghiệm phân cấp.

7 Kiểm tra xác nhận tính năng của RSD

Việc kiểm tra xác nhận tính năng của RSD phải được thực hiện bằng cách hiệu chỉnh các số đo thu được bởi RSD so với các số đo đồng thời và cùng vị trí của các cảm biến tham chiếu lắp trên cột khí tượng, đã được xác nhận phù hợp với TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1). Tùy thuộc vào cách sử dụng RSD trong SMC, độ chính xác phải được đánh giá liên quan đến các thông số đầu ra của RSD đã được xem xét trong thử nghiệm phân cấp và có liên quan đến SMC.

Việc hiệu chuẩn phải được thực hiện không sớm hơn một năm trước khi bắt đầu SMC để kết quả của nó vẫn có giá trị liên quan đến SMC mà RSD đang được triển khai. Ngoài ra, thử nghiệm hiệu chuẩn có thể được thực hiện trong SMC. Nếu thử nghiệm hiệu chuẩn được thực hiện trước SMC, RSD phải được lưu giữ hoặc vận chuyển trực tiếp đến địa điểm nơi SMC sẽ diễn ra ngay sau khi kết thúc thử nghiệm hiệu chuẩn.

Đối với một số trường hợp sử dụng, ví dụ như thử nghiệm đặc tính công suất, thử nghiệm hiệu chuẩn RSD phải được lặp lại sau khi hoàn thành SMC. Tham khảo tiêu chuẩn liên quan (ví dụ: TCVN 10687-12- 1 (IEC 61400-12-1)) để biết các yêu cầu cụ thể về vấn đề này. Một cách khác, có thể thực hiện thử nghiệm tại chỗ RSD so với cột khí tượng tại địa điểm SMC. Bất kỳ sai lệch nào trong phương pháp thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc sai lệch do thử nghiệm tại chỗ gây ra phải được xử lý tương tự như các sai lệch trong hiệu chuẩn thiết bị đo gió dạng cốc theo định nghĩa trong TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1).

Liên quan đến việc thu thập và chuẩn bị dữ liệu, thử nghiệm hiệu chuẩn được thực hiện theo cách tương tự như phân tích độ nhạy được mô tả trong các điều 6.2 và 6.3, trong đó tiêu chí 6.2 c) được nới lỏng nên chỉ cần thu thập 180 h dữ liệu. Các yêu cầu về độ cao của các cảm biến tham chiếu được mô tả trong 6.2 liên quan đến các thử nghiệm phân cấp cũng áp dụng cho các thử nghiệm kiểm tra xác nhận.

Phương pháp bin phải được sử dụng để so sánh các phép đo thu được từ RSD và các cảm biến tham chiếu. Độ lệch theo độ rộng bin giữa phép đo của RSD và phép đo của cảm biến tham chiếu được coi là kết quả chính. Các bin tốc độ gió tham chiếu độ rộng 0,5 m/s, được căn giữa trên các bội số của 0,5 m/s phải được áp dụng cho việc so sánh gió ngang.

Nếu cần so sánh các tham số khác cho SMC, các bin có thể được định nghĩa như sau:

a) Các bin hướng gió độ rộng 5° phải được áp dụng để so sánh các hướng gió, được căn giữa trên các bội số của 5°.

b) Các bin độ rộng 0,1 m/s có thể được sử dụng để so sánh tốc độ gió thẳng đứng và so sánh độ lệch chuẩn của tốc độ gió ngang, được căn giữa trên các bội số của 0,1 m/s.

c) Các bin độ rộng 1 % (0,01) có thể được sử dụng để so sánh cường độ luồng xoáy, được căn giữa trên các bội số của 1 % (0,01).

Dữ liệu thô, được biểu diễn dưới dạng trung bình 10 min, phải được trình bày dưới dạng biểu đồ tán xạ các phép đo thu được từ RSD so với các phép đo thu được từ cảm biến tham chiếu. Ngoài ra, độ lệch giữa các phép đo của RSD và các phép đo tham chiếu sẽ được vẽ so với các phép đo tham chiếu. Những dữ liệu này sẽ được hiển thị trên cùng một biểu đồ, ví dụ như được trình bày trong Hình 6. Đối với biểu đồ tán xạ đầu tiên, hệ số tương quan sẽ được tính toán. Đối với biểu đồ tán xạ thứ hai, giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các độ lệch sẽ được tính toán. Đối với cả hai biểu đồ tán xạ, các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn theo từng bin của biến phụ thuộc sẽ được tính toán (Bảng 11).

Các giá trị trung bình theo bin của các phép đo từ xa sẽ được vẽ dưới dạng hàm của các giá trị trung bình theo bin của các phép đo từ cảm biến tham chiếu (Hình 7). Một đường hồi quy tuyến tính hai tham số (OLS) phải được vẽ qua các điểm dữ liệu nằm trong phạm vi tốc độ gió tham chiếu từ 4 m/s đến và bằng 16 m/s. Tổng độ không đảm bảo của RSD còn lại từ thử nghiệm hiệu chuẩn phải được đánh giá như đã mô tả trong 8.3 (Hình 7, Bảng 11).

Các độ lệch trung bình theo bin của các phép đo từ RSD và các phép đo tham chiếu sẽ được so sánh với độ không đảm bảo tiêu chuẩn của thử nghiệm hiệu chuẩn đã giảm bởi các độ lệch trung bình theo bin như được đưa ra trong Công thức (8), trong đó tất cả các thành phần có đơn vị nhất quán.

Trong đó:

là giá trị trung bình của RSD tại thử nghiệm hiệu chuẩn trong bin I;

là giá trị trung bình của phép đo tham chiếu tại thử nghiệm hiệu chuẩn trong bin I;

u _ref,I là độ không đảm bảo chuẩn của thử nghiệm hiệu chuẩn trong bin i theo quy định tại 8.3.

Các phép đo tốc độ gió của RSD có thể được điều chỉnh dựa trên kết quả của thử nghiệm hiệu chuẩn để loại bỏ sai số. Việc điều chỉnh này được khuyến nghị nếu độ lệch trung bình theo bin vượt quá công thức trên (ít nhất trong một bin). Việc điều chỉnh tốc độ gió có thể bao gồm một đường hồi quy tuyến tính giữa các phép đo trung bình bin của cảm biến tham chiếu và các phép đo của RSD.

Hình 7 - So sánh độ rộng bin của thành phần tốc độ gió ngang khi được đo bằng RSD và thiết bị đo gió dạng cốc

Các xem xét đã được nêu ở 6.4 liên quan đến các sai số và độ nhạy phát hiện được trong các thử nghiệm phân cấp do cấu hình RSD không chính xác - đặc biệt là việc đưa vào các sai số và độ nhạy đối với trượt gió do việc phân bổ sai độ cao đo - cũng cần được xem xét trong bối cảnh các thử nghiệm hiệu chuẩn, tham khảo tài liệu [2].

8 Đánh giá độ không đảm bảo của các phép đo bằng RSD

8.1 Quy định chung

Các thành phần sau đây cần được xem xét khi đánh giá độ không đảm bảo của các phép đo bằng RSD:

a) Độ không đảm bảo do thử nghiệm hiệu chuẩn RSD theo 8.3;

b) Độ không đảm bảo do phân cấp RSD theo mục 8.4;

c) Độ không đảm bảo do luồng không khí không đồng nhất trong thể tích đo của RSD theo 8.5;

d) Độ không đảm bảo do ảnh hưởng của việc lắp đặt RSD theo 8.6;

e) Độ không đảm bảo có thể do kết quả không mong đợi của việc giám sát độ chính xác của RSD tại vị trí ứng dụng theo các điều từ 9.1 đến 9.3;

f) Độ không đảm bảo liên quan đến việc kiểm tra tại hiện trường thiết bị theo 9.4;

g) Độ không đảm bảo do luồng không khí không đồng nhất trong thể tích đo.

Các thành phần độ không đảm bảo khác nhau cần được giả định là độc lập với nhau và được cộng theo căn bậc hai của tổng bình phương.

8.2 Độ không đảm bảo tham chiếu

Các thành phần độ không đảm bảo sau đây được xem xét khi đánh giá độ không đảm bảo chuẩn của cảm biến tham chiếu (trong trường hợp là thiết bị đo gió dạng cốc) và cần được xem là độc lập với nhau, do đó chúng sẽ được cộng theo căn bậc hai của tổng bình phương:

a) Hiệu chuẩn trong đường hầm gió;

b) Ảnh hưởng của thiết bị đo gió dạng cốc theo phân cấp thiết bị đo gió;

c) Ảnh hưởng của việc lắp đặt thiết bị đo gió dạng cốc;

d) Độ không đảm bảo của bất kỳ điều chỉnh cột khí tượng nào áp dụng cho các phép đo thiết bị đo gió dạng cốc tham chiếu;

e) Độ không đảm bảo trong hệ thống thu thập dữ liệu của công cụ tham chiếu đối với tốc độ gió trong bin i.

Tham khảo TCVN 10687-50-1 (lEC 61400-50-1) để biết chi tiết cụ thể về các thành phần độ không đảm bảo của cảm biến tham chiếu.

8.3 Độ không đảm bảo do thử nghiệm hiệu chuẩn RSD

Các phép đo của RSD liên kết với các độ không đảm bảo hệ thống sau (độ không đảm bảo loại B) phát sinh từ thử nghiệm hiệu chuẩn, và cần được tính toán cho mỗi bin của phép đo RSD:

a) Độ không đảm bảo chuẩn của cảm biến tham chiếu theo mục 8.2;

b) Độ lệch trung bình giữa các phép đo của RSD và các phép đo của cảm biến tham chiếu. Nếu việc điều chỉnh phép đo của RSD được thực hiện, độ lệch trung bình giữa các phép đo đã được điều chỉnh của RSD và các phép đo của cảm biến tham chiếu phải được đánh giá:

c) Độ không đảm bảo chuẩn của phép đo RSD tính bằng độ lệch chuẩn của các phép đo chia cho căn bậc hai của số lượng bản ghi dữ liệu trên mỗi bin (độ không đảm bảo loại A của thử nghiệm hiệu chuẩn);

d) Độ không đảm bảo của RSD do ảnh hưởng của việc lắp đặt trong thử nghiệm hiệu chuẩn;

e) Độ không đảm bảo của RSD do luồng không khí không đồng nhất trong thể tích đo trong thử nghiệm hiệu chuẩn theo mục 8.5.

Các ảnh hưởng của địa điểm có thể được xem xét như một độ không đảm bảo bổ sung nếu RSD và cảm biến tham chiếu cột mốc khí tượng được tách ra với khoảng cách đáng kể, làm ảnh hưởng đến sự tuân thủ theo 6.2 d). Đặc biệt, một độ không đảm bảo bổ sung trong tốc độ gió là 1 % của khoảng cách phân tách chia cho độ cao đo phải được áp dụng. Khoảng cách phân tách là khoảng cách giữa trọng tâm của thể tích đo và cảm biến tham chiếu được sử dụng cho thử nghiệm. Độ cao đo là độ cao tại đó sự so sánh giữa cảm biến tham chiếu và RSD được thực hiện.

Độ không đảm bảo của hệ thống thu thập dữ liệu của RSD tự động được tích hợp trong kết quả thử nghiệm hiệu chuẩn và không cần xem xét thêm.

Các thành phần độ không đảm bảo khác nhau cần được giả định là độc lập với nhau và được cộng theo căn bậc hai của tổng bình phương cho mỗi bin tốc độ gió. Một ví dụ tính toán được trình bày trong Bảng 11. Độ không đảm bảo loại B tổng cộng của các phép đo của RSD phát sinh từ thử nghiệm hiệu chuẩn cần được xem xét như độ không đảm bảo loại B của SMC trong mọi trường hợp.

Bảng 11 - Ví dụ tính toán độ không đảm bảo phát sinh từ hiệu chuẩn của RSD dưới dạng các độ không đảm bảo hệ thống

Lưu ý rằng độ không đảm bảo chuẩn thống kê của phép đo từ một RSD liên quan đến các giá trị trung bình 10 min đơn lẻ của một biến đo được từ thử nghiệm hiệu chuẩn được đưa ra bởi độ lệch chuẩn của các độ lệch giữa các phép đo của RSD và cảm biến tham chiếu. Độ không đảm bảo này cao hơn đáng kể so với độ không đảm bảo thống kê của các giá trị trung bình bin trong thử nghiệm hiệu chuẩn được mô tả trong mục 8.3 c). Tuy nhiên, độ không đảm bảo thống kê của các giá trị trung bình 10 min đơn lẻ được tự động bao gồm trong độ không đảm bảo loại A của các giá trị trung bình bin của SMC nếu tham số chính là tốc độ gió ngang (ví dụ trong thử nghiệm đặc tính công suất), và do đó không cần phải tính toán thêm bằng các phương pháp khác.

8.4 Độ không đảm bảo do phân cấp RSD

Độ nhạy của thiết bị do điều kiện thay đổi tạo ra độ không đảm bảo vì các điều kiện khí tượng trong quá trình ứng dụng (SMC) của cảm biến từ xa có thể khác với các điều kiện khí tượng có mặt trong thử nghiệm hiệu chuẩn. Độ không đảm bảo chuẩn phát sinh từ cấp chính xác như được xác định theo 6.7 là cấp chính xác cuối cùng chia cho 73 .

Cấp chính xác theo 6.7 đại diện cho sai số đo lớn nhất của RSD do ảnh hưởng của các điều kiện môi trường trong mỗi khoảng thời gian 10 min (sau khi thực hiện thử nghiệm hiệu chuẩn tương ứng). Độ không đảm bảo này bao gồm các độ không đảm bảo do sự biến đổi của các biến môi trường xung quanh giá trị trung bình của chúng như có mặt tại SMC trong mỗi bin tốc độ gió. Tuy nhiên, độ không đảm bảo do sự biến đổi của các biến môi trường tại SMC có tính chất thống kê và hoàn toàn được phản ánh trong độ không đảm bảo loại A của các giá trị trung bình bin của SMC (ví dụ, độ không đảm bảo loại A của một thử nghiệm đặc tính công suất), và do đó không nên được tính toán như độ không đảm bảo loại B của phép đo tốc độ gió. Độ không đảm bảo loại B của phép đo tốc độ gió do ảnh hưởng của các biến môi trường lên tính năng của RSD nên chỉ tính đến sự lệch của các giá trị trung bình của các biến môi trường trong quá trình thử nghiệm hiệu chuẩn và SMC, và cần được tính toán cho mỗi bin tốc độ gió. Có ba cách tính toán độ không đảm bảo do các biến này:

Biến môi trường được đo trong quá trình SMC.

Trong đó:

Biến môi trường không được đo trong quá trình SMC:

Trong đó:

Nếu một dải giá trị cố định được kỳ vọng:

CHÚ THÍCH: Công thức (11) không chính xác vì sự biến động của biến môi trường đã được bao gồm trong các độ không đảm bảo của loại A của SMC.

Mục đích của phương án 2) trên là trong trường hợp các biến môi trường liên quan không được đo trong SMC, thì dải tối đa của biến đó trong SMC sẽ được ước tính, và sự sai lệch giữa các giá trị trung bình của các biến môi trường trong SMC và trong thử nghiệm hiệu chuẩn sẽ được thay thế bởi độ sai lệch tuyệt đối tối đa kỳ vọng của biến đó trong SMC so với giá trị trung bình của nó trong thử nghiệm hiệu chuẩn, chia cho .

Tuy nhiên, do suy luận phân cấp dựa trên giả định phản ứng tuyến tính với sự thay đổi của các biến độc lập, khi giá trị tối đa và tối thiểu của các biến độc lập trong SMC hoặc thử nghiệm hiệu chuẩn vượt quá dải giá trị có được trong các thử nghiệm nhạy cảm phân cấp, cần thận trọng khi giải thích kết quả độ không đảm bảo phân cấp. Nếu thử nghiệm hiệu chuẩn bao gồm cùng một dữ liệu như SMC, độ không đảm bảo theo 8.4 trở thành bằng không.

8.5 Độ không đảm bảo do luồng không khí không đồng nhất trong khối đo

Nhiều thiết bị đo gió từ xa giả định điều kiện gió tương đương trong các khu vực của khối đo có khoảng cách không gian lớn. Giả định này có thể bị vi phạm trong địa hình phức tạp. Ngay cả trong các địa hình không được phân cấp là phức tạp theo TCVN 10687-12-3 (IEC 61400-12-3), có thể xảy ra sai số đáng kể do sự không đồng nhất của luồng không khí. Cần phải đánh giá độ không đảm bảo liên quan đến giả định về điều kiện gió tương đương trong các khối đo có khoảng cách không gian tách biệt. Các RSD nên được kiểm tra nghiêm ngặt và kỹ lưỡng về ảnh hưởng của luồng không khí không đồng nhất đến sai số đo đạc dựa trên cấu hình cụ thể của chúng.

Ví dụ, sự kết hợp giữa mô hình luồng không khí phù hợp và mô hình tái tạo thuật toán trích xuất tốc độ gió ngang của RSD có thể được sử dụng để đánh giá độ không đảm bảo do luồng không khí không đồng nhất.

Một phương pháp đơn giản để ước tính độ không đảm bảo này áp dụng cho nhiều hệ thống monostatic sử dụng quan sát hiệu ứng Doppler được đưa ra trong phương pháp của Bingöl et al. [3], với các mở rộng bởi Albers et al. [4], và được tóm tắt trong Phụ lục A.

Người sử dụng nên tham khảo với nhà sản xuất RSD để có phương pháp tốt nhất để đánh giá độ không đảm bảo cho thiết bị của họ tại vị trí thử nghiệm.

8.6 Độ không đảm bảo do ảnh hưởng của việc lắp đặt

Độ không đảm bảo của RSD do việc không căn chỉnh thiết bị đúng cách cần được ước tính. Độ không đảm bảo này phụ thuộc mạnh mẽ vào loại thiết bị được sử dụng.

8.7 Kết hợp độ không đảm bảo trong phép đo tốc độ gió từ RSD (u _VR,i )

Các thành phần độ không đảm bảo sau đây được kết hợp để tính toán độ không đảm bảo loại B cho phép đo tốc độ gió từ thiết bị RSD, uvrj:

Trong đó:

u _VR,ver,i là độ không đảm bảo do thử nghiệm kiểm tra xác nhận;

u _VR,isc,i là độ không đảm bảo do thử nghiệm tại hiện trường;

u _VR,class,i là độ không đảm bảo liên quan đến phân cấp của RSD;

u _VR,mnt,i là độ không đảm bảo liên quan đến việc lắp đặt của RSD;

u _VR,flow,i là độ không đảm bảo liên quan đến sự thay đổi luồng không khí trong khối đo của RSD;

u _VR,mon,i là độ không đảm bảo liên quan đến việc giám sát RSD.

9 Thử nghiệm bổ sung

9.1 Giám sát tính năng của RSD tại vị trí áp dụng

Trong trường hợp yêu cầu sử dụng (ví dụ như đặc tính công suất) cần giám sát tính năng của RSD tại địa điểm ứng dụng, một cột khí tượng phải được lắp đặt có chiều cao ít nhất là 40 m hoặc chiều cao đo thấp nhất của chỉ số đo quan tâm (ví dụ, chiều cao mũi cánh thấp nhất trong trường hợp thử nghiệm đặc tính công suất). Bố trí cột khí tượng này cùng với RSD phải tuân thủ các yêu cầu đã nêu ở 6.2 và 6.3. Cột khí tượng chỉ có thể được trang bị các cảm biến tham chiếu tại đỉnh cột. Các phân tích dữ liệu được mô tả trong các điều từ 9.1 đến 9.3 phải được thực hiện để đánh giá tính năng của RSD.

9.2 Nhận biết sự cố của RSD

Để nhận biết bất kỳ sự cố nào của RSD, các biểu đồ chuỗi thời gian của các phép đo gió (tốc độ gió và hướng gió) từ cả cột khí tượng và RSD cần được so sánh. Các biểu đồ phân tán giữa các phép đo tốc độ gió và hướng gió của RSD và cột khí tượng cũng cần được kiểm tra. Các khoảng thời gian có dữ liệu rõ ràng là ngoại lệ hoặc có bất thường cần phải loại bỏ khỏi bộ dữ liệu cuối cùng được sử dụng cho SMC.

9.3 Thử nghiệm tính đồng nhất của đánh giá các sai số hệ thống của RSD

Không áp dụng điều 9.3 này nếu việc hiệu chuẩn RSD được thực hiện đồng thời với SMC. Nếu việc hiệu chuẩn không được thực hiện đồng thời với SMC, việc so sánh và phân tích các phép đo của RSD và các cảm biến tham chiếu tại các độ cao đo chung (như trong thử nghiệm hiệu chuẩn) cần được thực hiện lại với cột khí tượng tại vị trí SMC trong suốt thời gian thực hiện SMC.

Dự kiến rằng độ lệch trung bình của các phép đo giữa RSD và cảm biến tham chiếu theo mỗi bin tốc độ gió tại SMC không được vượt quá căn bậc hai của tổng bình phương các thành phần sai số sau:

Sai số chuẩn loại B của phép đo RSD do kết quả thử nghiệm hiệu chuẩn thực hiện trước SMC (được đánh giá hoàn toàn theo các quy định tại 8.3).

Các tác động hệ thống của các hệ số môi trường đối với tính năng của RSD tại SMC (được đánh giá theo công thức tương ứng tại 8.4), chỉ tính đến các độ lệch trung bình của các biến môi trường có ảnh hưởng tại SMC và phép đo hiệu chuẩn trước SMC.

Ba tình huống có thể xảy ra, tùy thuộc vào kết quả đánh giá như sau:

1) Không cần thêm độ không đảm bảo nếu điều kiện sau được thỏa mãn:

Trong đó:

u _VRvrf,mh,i là độ không đảm bảo của việc kiểm tra xác nhận RSD tại độ cao cột khí tượng điều khiển trong bin i.

u _VRcls,mh,i là độ không đảm bảo do đặc tính vận hành của RSD tại độ cao cột khí tượng điều khiển trong bin i

v _RSD,mh,i là tốc độ gió đo được bằng RSD tại độ cao cột khí tượng điều khiển trong bin i.

v _MM,i là tốc độ gió đo được từ cột khí tượng điều khiển trong bin i.

2) Nếu điều kiện (13) không được thỏa mãn và độ cao đo của RSD và cột khí tượng điều khiển là như nhau, độ không đảm bảo sau cần phải được thêm vào:

3) Nếu điều kiện (13) không được thỏa mãn và độ cao đo của RSD và cột khí tượng điều khiển không như nhau, độ không đảm bảo sau cần phải được thêm vào:

Trong trường hợp này, độ không đảm bảo thêm u _VRmon,i cần được tính như sau:

Trong đó:

u _{added_systematic,j,i} là độ không đảm bảo chuẩn loại B thêm vào tại độ cao độ j (không bao trùm bởi cột khí tượng).

u _{added_systematic,1,i} là độ không đảm bảo chuẩn loại B thêm vào tại độ cao đỉnh của cột khí tượng.

u _{systematic,j,i} là độ không đảm bảo hệ thống loại B tích lũy của RSD tại độ cao j.

u _{systematic,1,i} là độ không đảm bảo hệ thống loại B tích lũy của RSD tại độ cao đỉnh cột khí tượng.

Độ không đảm bảo thêm vào loại B này cần được cộng với các sai số loại B khác của các phép đo RSD theo căn bậc hai của tổng bình phương.

9.4 Thử nghiệm tại hiện trường của RSD

Để kiểm tra tính nhất quán của độ chính xác các phép đo của RSD trong suốt SMC, cột khí tượng có sẵn tại vị trí thử nghiệm có thể được sử dụng để thực hiện thử nghiệm tại hiện trường cho RSD, tương tự như thử nghiệm tại hiện trường đối với các thiết bị đo gió dạng cốc được xác định trong TCVN 10687-50-1 (IEC 61400-50-1). Nếu thực hiện thử nghiệm tại hiện trường, thì phải thực hiện ở tất cả các độ cao đo chung được bao phủ bởi cột khí tượng và RSD.

Thử nghiệm tại hiện trường thành công có thể thay việc lặp lại thử nghiệm hiệu chuẩn sau SMC.

10 Ứng Dụng cho SMC

Nếu một độ cao đo cần thiết cho SMC nằm giữa hai độ cao đo có sẵn từ thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm phân cấp, cần thực hiện phép nội suy tuyến tính các kết quả của thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm phân cấp theo độ cao. Việc ngoại suy tuyến tính các kết quả của thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm phân cấp không nên thực hiện. Các loại ngoại suy khác được phép, miễn là chúng có tính bảo toàn. Nếu các phép đo cần thiết cho SMC vượt quá phạm vi độ cao mà thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm phân cấp bao phủ, một độ không đảm bảo cao hơn độ không đảm bảo thuộc về độ cao gần nhất được bao phủ bởi thử nghiệm hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm phân cấp sẽ cần được xem xét.

Các thể tích cảm biến mà trong đó RSD thực hiện phép đo vận tốc xuyên tâm phải không có luồng rẽ khí và luồng xoáy từ các tuabin gió và các vật cản, như được định nghĩa trong TCVN 10687-12-5 (IEC 61400-12-5).

Để làm rõ:

a) Thể tích đo là khu vực mà trong đó các đặc tính luồng gió có thể ảnh hưởng đến phép đo vận tốc gió, được xác định bởi hình học quét, cấu hình thiết bị hoặc sự sắp xếp của các chùm tia xuyên qua thể tích để thu được phép đo đó;

b) Thể tích cảm biến là khu vực từ đó một phép đo vật lý đơn lẻ, ví dụ như sự dịch chuyển Doppler hoặc vận tốc xuyên tâm, được thu nhận, nhiều phép đo như vậy thường được yêu cầu để tính toán phép đo vận tốc gió. Thể tích cảm biến là đặc tính của sự tương tác vật lý cơ bản của RSD với khí quyển, thay vì phép đo vận tốc gió được xác định từ những tương tác này, mà được xác định bởi luồng không khí trong thể tích đo.

Các biện pháp riêng biệt cho từng thiết bị cần được thực hiện theo các khuyến cáo và hướng dẫn của nhà sản xuất RSD được sử dụng. Mục tiêu là tuân thủ các yêu cầu chung về độ cao đo.

Cấu hình RSD, các tham số vận hành, phần mềm, phần mềm cơ sở và các thành phần phần cứng liên quan đến hiệu suất phải giống như khi sử dụng trong thử nghiệm phân cấp và thử nghiệm hiệu chuẩn trong suốt quá trình SMC. Không được thực hiện các thay đổi lớn có thể ảnh hưởng đến hiệu suất giữa hiệu chuẩn, phân cấp và SMC.

Các phép đo sau đây là yêu cầu cho SMC, thử nghiệm hiệu chuẩn và thử nghiệm phân cấp nếu RSD yêu cầu lọc dữ liệu trong liên quan đến việc cung cấp các phép đo chính xác:

1) phép đo lượng mưa;

2) phép đo độ cao mây;

3) phép đo mức độ tiếng ồn âm thanh môi trường.

Cần đánh giá hợp lý nhu cầu về các phép đo như vậy trong thử nghiệm phân cấp. Tham khảo tiêu chuẩn trường hợp sử dụng phù hợp (ví dụ: TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1)) để biết thêm yêu cầu cụ thể cho trường hợp sử dụng.

11 Báo cáo thử nghiệm

11.1 Báo cáo chung về thử nghiệm phân cấp, thử nghiệm hiệu chuẩn và giám sát RSD trong quá trình SMC

Các báo cáo về thử nghiệm phân cấp, thử nghiệm hiệu chuẩn và giám sát RSD trong quá trình SMC phải bao gồm các nội dung chung sau:

a) Tất cả các chi tiết về cấu hình của phép đo tham chiếu và tất cả các chi tiết về địa điểm kiểm tra như yêu cầu trong thử nghiệm đặc tính công suất;

b) Tất cả các chi tiết về cấu hình của RSD, bao gồm vị trí chính xác của RSD, vị trí tương đối với cột khí tượng tham chiếu, hướng, phiên bản và cấu hình phần mềm vận hành, góc ngẩng và góc lăn của thiết bị và việc giám sát các thông số này;

c) Số sê-ri và cấp của RSD;

d) Thời gian đo;

e) Mô tả phân tích dữ liệu, bao gồm lọc dữ liệu;

f) Trình bày dữ liệu thô như được mô tả trong Điều 7;

g) Phân tích từng bin về phép đo của RSD so với phép đo tham chiếu, bao gồm tài liệu đồ họa và bảng như được mô tả trong Điều 7 và 8.3;

h) Phân tích độ không đảm bảo của phép đo tham chiếu, nếu có, theo 8.2;

i) Điều kiện môi trường trong quá trình thử nghiệm sau khi lọc dữ liệu: ít nhất tất cả các biến có ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của RSD như được xác định trong thử nghiệm phân cấp phải được ghi lại. Từng biến này phải được vẽ dưới dạng hàm số của vận tốc gió tại độ cao đánh giá và phải được lấy trung bình theo bin với độ rộng 0,5 m/s, lấy tâm là bội số nguyên của 0,5 m/s. Ngoài ra, phân phối của các biến này cũng phải được thể hiện. Đối với việc giám sát hiệu suất tại SMC, tài liệu này bị giới hạn đối với các phép đo điều kiện môi trường có sẵn;

j) Tất cả các chứng chỉ hiệu chuẩn của các cảm biến tham chiếu và của hệ thống thu thập dữ liệu.

11.2 Báo cáo bổ sung về thử nghiệm phân cấp

Báo cáo về thử nghiệm phân cấp phải chứa các thông tin sau ngoài những hạng mục đã nêu ở 11.1:

a) Các biểu đồ phân tán của dữ liệu 10 min và các giá trị trung bình bin liên quan đến phân tích độ nhạy cho tất cả các biến được xem xét như đã chi tiết ở 6.4;

b) Mô tả và lý do lựa chọn các biến môi trường được xem xét;

c) Tài liệu đầy đủ về quá trình nhận dạng và loại bỏ các biến môi trường không đáng kể;

d) Tài liệu đầy đủ về quá trình điều tra mối tương quan giữa các biến môi trường được xem xét;

e) Các tham số độ nhạy, độ nhạy, hệ số tương quan, giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của tất cả các biến được xem xét ờ Điều 6;

f) Các phạm vi của các biến môi trường được xem xét cho phân cấp;

g) Lựa chọn phương pháp phân cấp;

h) Kết quả phân cấp cho các phạm vi tham số được xác định trong Bảng 5.

11.3 Báo cáo bổ sung về thử nghiệm hiệu chuẩn

Báo cáo về thử nghiệm hiệu chuẩn phải chứa các thông tin sau ngoài những hạng mục đã cho ở 11.1:

a) Độ không đảm bảo chuẩn của RSD từ thử nghiệm hiệu chuẩn theo 8.3;

b) Nếu thử nghiệm hiệu chuẩn được lặp lại sau thử nghiệm SMC: so sánh kết quả thử nghiệm hiệu chuẩn và hệ quả từ việc so sánh đó;

c) Báo cáo bổ sung về giám sát RSD trong suốt quá trình ứng dụng;

d) Bất kỳ bất thường nào trong các phép đo theo 9.2;

e) Số lượng và các khoảng thời gian của dữ liệu bị lọc ra dựa trên kiểm tra dữ liệu theo 9.2;

f) Phân tích độ không đảm bảo theo 8.3 và 8.4.

g) Biểu diễn theo từng bin của các tiêu chí đánh giá theo 9.3 và độ không đảm bảo bổ sung;

h) Thời gian đào tạo và thử nghiệm, kết quả và hệ quả của thử nghiệm tại hiện trường, nếu có.

11.4 Báo cáo bổ sung về SMC

Báo cáo về SMC phải chứa các thông tin sau ngoài các hạng mục đã cho ở 11.1 và các yêu cầu báo cáo cụ thể cho SMC:

a) Đánh giá đầy đủ độ không đảm bảo của các phép đo của RSD theo Điều 8;

b) Thực hiện đo mật độ không khí và mô tả các điều chỉnh dữ liệu liên quan đến độ cao hub, nếu có.

 

Phụ lục A

(tham khảo)

Độ không đảm bảo do luồng không khí không đồng nhất trong thể tích đo

Một phương pháp thay thế đơn giản để ước tính độ không đảm bảo, áp dụng cho nhiều hệ thống RSD đơn phương được triển khai thông qua quan sát hiệu ứng Doppler, theo phương pháp được sử dụng bởi Bingöl et al. [3], với các mở rộng bởi Albers et al. [4] và được tóm tắt dưới đây.

Trong đó:

α ₁ là góc hướng lên của luồng không khí hướng vào thể tích đo;

α ₂ là góc hướng lên của luồng không khí hướng ra khỏi thể tích đo;

Φ là góc mở của RSD so với phương thẳng đứng.

Là một ước tính ban đầu cho các góc hướng lên của luồng không khí hướng vào và hướng ra khỏi thể tích đo, có thể sử dụng 1° và -1°, tương ứng.

Ước tính mặc định này dẫn đến một thành phần độ không đảm bảo từ 2 % đến 3 % của tốc độ gió đo được (tùy thuộc vào góc mở của RSD). Ngoài ra, phương pháp dựa trên độ dốc địa hình để ước tính góc hướng vào theo IEC 61400-1:2019, 11.2.1 có thể được sử dụng.

Người sử dụng nên tham khảo ý kiến của nhà sản xuất RSD để tìm phương pháp tốt nhất để đánh giá độ không đảm bảo cho thiết bị của họ tại vị trí thử nghiệm.

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] IEC 61400-12-1:2017, Wind energy generation systems - Power performance measurements of electricity producing wind turbines

[2] Lindelow et al., Wind shear proportional errors in the horizontal wind speed send by focused range gated lidars, IOP conf. Series: Earth and Env. Sc., Vol. 1, 2008

[3] Bingöl, F., Mann, J., and Foussekis, D., Modelling conically scanning lidar error in complex terrain with WAsP engineering, Riso-R-1664(EN), 2008

[4] Albers, A., Janssen, A.W., Mander, J., How to Gain Acceptance for Lidar Measurements, Proceedings of German Wind Energy Conference, 2010