风电机组的“智能体检师”：芯森电子HS2V电流传感器助力“等容改造”降本增效

陆上风电机组一般设计寿命为20年，进入“十四五”后，我国风电迎来了退役换新潮，据预测，2025年将有1800多台，装机容量为125万千瓦。国家能源局发布的《风电场改造升级和退役管理办法》的颁发，就是做好这些机组的改造退役工作的及时政策供给。《管理办法》中有提出鼓励在风机“等容改造”提升设备性能和效率，本文尝试探讨如何引入监测系统，以延长机组寿命、提升发电效率。

 

什么是“等容改造”

风电场改造升级主要是指对场内风电机组、配套升压变电站、场内集电线路等设施进行更换或技术改造，通常分为增容改造和等容改造两种类型。增容改造旨在提高风电场的发电容量，而等容改造则主要是在不改变总容量的情况下，提升设备性能和效率。

为什么电流传感器是风机智慧监测的核心

风电机组的运行状况与发电性能，离不开对发电机、变频器、功率单元等环节的精确电流监测。电流变化往往是故障的前期征兆——轴承磨损、绝缘老化、变桨驱动异常等问题，可以通过对电流波形的分析看出来。

超过20年的老旧风机，由于长期运行，存在传感器势必会老化，导致温漂增大，精度下降，测量偏差大，响应迟缓，抗干扰能力不足等问题。所有风机改造首当其冲要换掉老旧传感器。

一款具有高带宽和μs级响应时间的霍尔电流传感器，可以捕捉风机高速工况下的瞬态电流变化，为预测性维护提供实时、精准的数据基础。

降本：减少停机损失与人工巡检

在传统老旧风电场，由于未装备先进监测器件，设备巡检更多依赖人工，每台机组每年可能需要数十次爬塔人工检查，不仅成本高，还存在安全风险。配备电流传感器后，可在机组控制系统中实时监测发电机定子、变频器输入母排等关键点的电流状态，异常时自动发出告警信号，提前安排检修，减少计划外停机检查。同时有问题才检修，极大降低人工成本。
 

增效：优化功率输出与能量管理

“等容改造”，风机一般要换上更高效的叶片、发电机和控制系统等软硬件系统，但要发挥机组的最大性能，还需要有精准的运行数据支持。如具备 ±1%( IPN) 测量精度和 ±4 V 模拟输出的电流传感器，即可帮助控制器实时调整变桨角、发电机励磁和并网策略，让机组在不同风速条件下保持最优功率曲线。

如能再配备现代智慧监测平台，电流数据可与气象、振动、温度等多源数据融合，实现：

• 功率曲线在线校正
• 低风速发电优化
• 并网功率平滑控制

适应风电恶劣工况的设计

风机通常工作在海边、山地等高湿、高盐雾、高温差的环境，传感器的耐用性至关重要。一般需具备宽温工作范围、较高的工频隔离耐压和高阻燃外壳，
这些特性确保传感器在风机舱内长年运行依然稳定可靠。

国产电流传感器选型推荐

芯森电子HS2V H00系列电流传感器基于霍尔原理，支持直流、交流及脉冲电流测量，并实现原边与副边的电气绝缘。

 

 特性 

• 基于霍尔原理的开环电流传感器 
• 原边和副边之间绝缘 
• 原材料符合UL 94-V0 
• 没有插入损耗 
• 体积小 
• 执行标准: 

n IEC 60664-1:2020 

n IEC 61800-5-1:2022 

n IEC 62109-1:2010 

应用领域

• 交流变频调速
• 不间断电源 (UPS)
• 直流电机驱动的静止式变流器
• 开关电源 (SMPS)
• 电焊机电源
• 电池管理
• 风能变频器

 

绝缘特性

参数	符号	单位	数值		备注
交流隔离耐压测试有效值@ 50Hz,1min	Vd	kV	4.9		参照标准IEC 60664-1
瞬态耐压1.2/50μs	VW	kV	9.9		参照标准IEC 60664-1
电气间隙距离(原边和副边之间)	dCI	mm	11
爬电距离 (原边和副边之间)	dCp	mm	11
外壳材料	-	-	UL94-V0
比较路经指数	CTI	PLC	3
应用实例	-	-	550V		加强绝缘，参照标准IEC 61800-5-1,  IEC 62109-1CATⅢ，PD2
应用实例	-	-	1100V		基本绝缘，参照标准IEC 61800-5-1,  IEC 62109-1CATⅢ，PD2

 

 

 

电气特性

参数	符号	单位	最小值	典型值	最大值	备注
原边额定电流有效值	IPN	A	-200  -400  -500  -600  -800  -1000  -1200  -1500		200  400  500  600  800  1000  1200  1500	HS2V 200 H00  HS2V 400 H00  HS2V 500 H00  HS2V 600 H00  HS2V 800 H00  HS2V 1000 H00  HS2V 1200 H00  HS2V 1500 H00
原边电流测量范围	IPM	A	-600  -1200  -1500  -1800  -2400  -2500		600  1200  1500  1800  2400  2500	HS2V 200 H00  HS2V 400 H00  HS2V 500 H00  HS2V 600 H00  HS2V 800 H00  HS2V 1000…1500 H00
供电电压	VC	V		±15		@ 5%
电流消耗	IC	mA		20
负载电阻	RL	kΩ	10
输出电压（模拟值）@ IPN	VOUT	V	±3.980	±4.000	±4.020
电失调电压	VOE	mV	-20		20
电失调电压温度系数	TCVOE	mV/K	-1  -1.5		1  1.5	@ -40℃~80℃  @ 80℃~105℃
理论增益	Gth	mV/A		20.00  10.00  8.00  6.67  5.00  4.00  3.33  2.67		HS2V 200 H00  HS2V 400 H00  HS2V 500 H00  HS2V 600 H00  HS2V 800 H00  HS2V 1000 H00  HS2V 1200 H00  HS2V 1500 H00
增益误差	ƐG	%		±1		不包含VOE
增益温度系数	TCG	%/K	-0.1		0.1	@ -40℃~105℃
线性误差 0…IPN	ƐL	% of IPN	-1		1	不包含VOE
磁失调电压@ IP=0 after 1◊IPN	VOM	mV	-10			10
精度 @ IPN	X	% of IPN	-1		1	不包含VOE
响应时间 @ 90% of IPN	tr	μs			5
频带宽度 (-3dB)	BW	kHz	25

政策与技术的叠加效应

在《管理办法》鼓励的“等容改造”模式中，电流传感器不仅是硬件组件，更是智慧监测系统的数据源。通过将 HS2V H00 融入风机电气链路，风电场能在不增加机组额定容量的前提下：

• 提高年发电量
• 延长设备使用周期
• 降低全生命周期运维成本

未来，随着风电机组智能化改造的推进，电流传感器有望成为风电“健康管理”的标配，就像给风机配备了一位 24 小时值守的“智能体检师”。