IEC 61400-21:2008

Wind turbines - Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines

IEC 61400-21:2008 covers the definition and specification of the quantities to be determined for characterizing the power quality of a grid connected wind turbine; measurement procedures for quantifying the characteristics; and procedures for assessing compliance with power quality requirements, including estimation of the power quality expected from the wind turbine type. The main changes with respect to the previous edition deal with interharmonics and current distortions (
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Eoliennes - Partie 21: Mesurage et évaluation des caractéristiques de qualité de puissance des éoliennes connectées au réseau

La CEI 61400-21:2008 couvre la définition et la spécification des grandeurs à déterminer pour caractériser la qualité de puissance d'une éolienne connectée à un réseau; les procédures de mesure pour quantifier les caractéristiques; les procédures pour évaluer la conformité aux exigences de qualité de puissance, y compris l'estimation de la qualité de puissance attendue d'un type d'éolienne. Les principales modifications par rapport à l'édition précédente concernent les interharmoniques et distorsions de courant (<9 kHz); la réponse aux creux de tension; la limitation du taux de variation et la commande de la valeur de consigne de la puissance active; les capacités de puissance réactive et la commande de la valeur de consigne de la puissance réactive; la protection réseau et le temps de reconnexion après des défauts du réseau.

General Information

• Status: Replaced
• Publication Date: 12-Aug-2008
• ICS: 27.180 - Wind turbine energy systems
• Technical Committee: TC 88 - Wind energy generation systems
• Drafting Committee: WG 21 - TC 88/WG 21
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Completion Date: 20-May-2019

Relations

• Replaced By: IEC 61400-21-1:2019 - Wind energy generation systems - Part 21-1: Measurement and assessment of electrical characteristics - Wind turbines
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revises: IEC 61400-21:2001 - Wind turbine generator systems - Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 61400-21
Edition 2.0 2008-08
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Wind turbines –
Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid
connected wind turbines
Eoliennes –
Partie 21: Mesurage et évaluation des caractéristiques de qualité de puissance
des éoliennes connectées au réseau

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IEC 61400-21
Edition 2.0 2008-08
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Wind turbines –
Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid
connected wind turbines
Eoliennes –
Partie 21: Mesurage et évaluation des caractéristiques de qualité de puissance
des éoliennes connectées au réseau

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
XA
CODE PRIX
ICS 27.180 ISBN 2-8318-9938-9
– 2 – 61400-21 © IEC:2008
CONTENTS
FOREWORD.4

INTRODUCTION.6

1 Scope.7

2 Normative references .7

3 Terms and definitions .8

4 Symbols and units .11

5 Abbreviations .13

6 Wind turbine power quality characteristic parameters .14
6.1 General .14
6.2 Wind turbine specification .14
6.3 Voltage fluctuations.14
6.3.1 General .14
6.3.2 Continuous operation .14
6.3.3 Switching operations .15
6.4 Current harmonics, interharmonics and higher frequency components .15
6.5 Response to voltage drops .16
6.6 Active power .16
6.6.1 Maximum measured power .16
6.6.2 Ramp rate limitation .16
6.6.3 Set-point control .17
6.7 Reactive power .17
6.7.1 Reactive power capability .17
6.7.2 Set-point control .17
6.8 Grid protection .18
6.9 Reconnection time.18
7 Test procedures .18
7.1 General .18
7.1.1 Test validity.19
7.1.2 Test conditions .19
7.1.3 Test equipment.20
7.2 Wind turbine specification .21
7.3 Voltage fluctuations.21

7.3.1 General .21
7.3.2 Fictitious grid.21
7.3.3 Continuous operation .23
7.3.4 Switching operations .26
7.4 Current harmonics, interharmonics and higher frequency components .27
7.5 Response to temporary voltage drop .28
7.6 Active power .30
7.6.1 Maximum measured power .30
7.6.2 Ramp rate limitation .31
7.6.3 Set point control .31
7.7 Reactive power .31
7.7.1 Reactive power capability .31
7.7.2 Set point control .32
7.8 Grid protection .32

61400-21 © IEC:2008 – 3 –
7.9 Reconnection time.33

8 Assessment of power quality .34

8.1 General .34

8.2 Voltage fluctuations.34

8.2.1 General .34

8.2.2 Continuous operation .35

8.2.3 Switching operations .35

8.3 Current harmonics, interharmonics and higher frequency components .36

Annex A (informative) Sample report format.38

Annex B (informative) Voltage fluctuations and flicker.48
Annex C (informative) Measurement of active power, reactive power and voltage.56
Bibliography.58

Figure 1 – Adjustment of active power set-point.17
Figure 2 – Adjustment of reactive power set-point.18
Figure 3 – Assumed elements of measurement system .20
Figure 4 – Fictitious grid for simulation of fictitious voltage .22
Figure 5 – System with short circuit emulator for testing wind turbine response to
temporary voltage drop. .29
Figure 6 – Tolerance of voltage drop .30
Figure B.1 – Measurement and assessment procedures for flicker during continuous
operation of the wind turbine.48
Figure B.2 – Measurement and assessment procedures for voltage changes and flicker
during switching operations of the wind turbine.49
Figure B.3 – Flicker coefficient as a function of wind speed .50

Table 1 – Specification of voltage drops. The specified magnitudes, duration and
shape are for the voltage drop occurring when the wind turbine under test is not
connected.16
Table 2 – Specification of requirements for measurement equipment .21
Table 3 – Specification of exponents according to IEC 61000-3-6 .37
Table B.1 – Number of measurements N and frequency of occurrence of f and f
m,i m,i y,i
for each wind speed bin in the range from cut-in wind speed to 15 m/s .51
Table B.2 – Weighting factor w for each wind speed bin.51

i
Table B.3 – Total sum of weighting factor multiplied by number of measurements for
all w
...