IEC 61400-13:2015

Wind turbines - Part 13: Measurement of mechanical loads

IEC 61400-13:2015(B) describes the measurement of fundamental structural loads on wind turbines for the purpose of the load simulation model validation. The standard prescribes the requirements and recommendations for site selection, signal selection, data acquisition, calibration, data verification, measurement load cases, capture matrix, post-processing, uncertainty determination and reporting. Informative annexes are also provided to improve understanding of testing methods. This standard replaces IEC TS 61400-13 published in 2001; it constitutes a technical revision and transition from technical specification to International Standard.

Éoliennes - Partie 13: Mesurage des charges mécaniques

L'IEC 61400-13:2015(B) décrit le mesurage des charges structurelles fondamentales sur les éoliennes à des fins de validation des modèles de simulation de charges. La norme spécifie les exigences et recommandations concernant le choix du site, la sélection des signaux, l'acquisition des données, l'étalonnage, la vérification des données, les cas de charges de mesure, la matrice de capture, le post-traitement, la détermination de l'incertitude et les rapports d'essai. Des annexes informatives sont également fournies pour améliorer la compréhension des méthodes d'essai. Cette norme remplace l'IEC TS 61400-13 parue en 2001; elle constitue une révision technique, ainsi que la transposition d'une spécification technique en Norme internationale.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 02-Dec-2021
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 27.180 - Wind turbine energy systems
• Technical Committee: TC 88 - Wind energy generation systems
• Drafting Committee: MT 13 - TC 88/MT 13
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Feb-2016
• Completion Date: 21-Dec-2015

Relations

• Replaces: IEC TS 61400-13:2001 - Wind turbine generator systems - Part 13: Measurement of mechanical loads
• Effective Date: 31-May-2024
• Amended By: IEC 61400-13:2015/AMD1:2021 - Amendment 1 - Wind turbines - Part 13: Measurement of mechanical loads
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 61400-13 ®
Edition 1.0 2015-12
INTERNATIONAL
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NORME
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Wind turbines –
Part 13: Measurement of mechanical loads

Éoliennes –
Partie 13: Mesurage des charges mécaniques

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IEC 61400-13 ®
Edition 1.0 2015-12
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Wind turbines –
Part 13: Measurement of mechanical loads

Éoliennes –
Partie 13: Mesurage des charges mécaniques

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 27.180 ISBN 978-2-8322-3087-9

– 2 – IEC 61400-13:2015 © IEC 2015
CONTENTS
FOREWORD . 8
INTRODUCTION . 10
1 Scope . 11
2 Normative references . 11
3 Terms and definitions . 11
4 Symbols, units and abbreviations . 14
5 General . 16
5.1 Document structure . 16
5.2 Safety during testing . 17
6 Test requirements . 17
6.1 General . 17
6.2 Test site requirements . 17
6.3 Measurement load cases . 17
6.3.1 General . 17
6.3.2 MLCs during steady-state operation . 18
6.3.3 MLCs during transient events . 18
6.3.4 MLCs for dynamic characterization . 19
6.3.5 Capture matrices . 20
6.4 Quantities to be measured . 23
6.4.1 General . 23
6.4.2 Load quantities . 23
6.4.3 Meteorological quantities . 25
6.4.4 Wind turbine operation quantities . 25
6.5 Turbine configuration changes . 26
7 Instrumentation . 27
7.1 Load quantities . 27
7.1.1 Types of sensors . 27
7.1.2 Choice of sensor location . 27
7.1.3 Measurement of blade root bending moments . 27
7.1.4 Blade bending moment distribution . 28
7.1.5 Blade torsion frequency/damping . 28
7.1.6 Measurement of rotor yaw and tilt moment . 28
7.1.7 Measurement of the rotor torque . 28
7.1.8 Measurement of tower base bending . 28
7.1.9 Tower top bending moments . 28
7.1.10 Tower mid bending moments . 29
7.1.11 Tower torque . 29
7.1.12 Tower top acceleration . 29
7.1.13 Pitch actuation loads (on hub side of pitch bearing) . 29
7.2 Meteorological quantities . 29
7.2.1 Measurement and installation requirements . 29
7.2.2 Icing potential . 29
7.2.3 Atmospheric stability . 29
7.3 Wind turbine operation quantities . 30
7.3.1 Electrical power . 30

7.3.2 Rotor speed or generator speed . 30
7.3.3 Yaw misalignment . 30
7.3.4 Rotor azimuth angle. 30
7.3.5 Pitch position . 30
7.3.6 Pitch speed . 30
7.3.7 Brake moment . 30
7.3.8 Wind turbine status . 30
7.3.9 Brake status . 30
7.4 Data acquisition system . 31
7.4.1 General . 31
7.4.2 Resolution . 31
7.4.3 Anti-aliasing. 31
8 Determination of calibration factors . 31
8.1 General . 31
8.2 Calibration of load channels . 32
8.2.1 General . 32
8.2.2 Blade bending moments . 33
8.2.3 Main shaft moments . 33
8.2.4 Tower bending moments . 34
8.2.5 Tower torque . 34
8.3 Calibration of non-load channels . 35
8.3.1 Pitch angle . 35
8.3.2 Rotor azimuth angle. 35
8.3.3 Yaw angle.
...

IEC 61400-13 ®
Edition 1.1 2021-12
CONSOLIDATED VERSION
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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REDLINE VERSION
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Partie 13: Mesurage des charges mécaniques

– 2 – IEC 61400-13:2015+AMD1:2021 CSV
© IEC 2021
CONTENTS
FOREWORD . 8
INTRODUCTION . 10
INTRODUCTION to Amendment 1 . 10
1 Scope . 11
2 Normative references . 11
3 Terms and definitions . 11
4 Symbols, units and abbreviations . 14
5 General . 16
5.1 Document structure . 16
5.2 Safety during testing . 17
6 Test requirements . 17
6.1 General . 17
6.2 Test site requirements . 17
6.3 Measurement load cases . 17
6.3.1 General . 17
6.3.2 MLCs during steady-state operation . 18
6.3.3 MLCs during transient events . 18
6.3.4 MLCs for dynamic characterization . 19
6.3.5 Capture matrices . 20
6.4 Quantities to be measured . 23
6.4.1 General . 23
6.4.2 Load quantities . 23
6.4.3 Meteorological quantities . 25
6.4.4 Wind turbine operation quantities . 25
6.5 Turbine configuration changes . 26
7 Instrumentation . 27
7.1 Load quantities . 27
7.1.1 Types of sensors . 27
7.1.2 Choice of sensor location . 27
7.1.3 Measurement of blade root bending moments . 27
7.1.4 Blade bending moment distribution . 28
7.1.5 Blade torsion frequency/damping . 28
7.1.6 Measurement of rotor yaw and tilt moment . 28
7.1.7 Measurement of the rotor torque . 28
7.1.8 Measurement of tower base bending . 28
7.1.9 Tower top bending moments . 28
7.1.10 Tower mid bending moments . 29
7.1.11 Tower torque . 29
7.1.12 Tower top acceleration . 29
7.1.13 Pitch actuation loads (on hub side of pitch bearing) . 29
7.2 Meteorological quantities . 29
7.2.1 Measurement and installation requirements . 29
7.2.2 Icing potential . 29
7.2.3 Atmospheric stability . 29
7.3 Wind turbine operation quantities . 30

© IEC 2021
7.3.1 Electrical power . 30
7.3.2 Rotor speed or generator speed . 30
7.3.3 Yaw misalignment . 30
7.3.4 Rotor azimuth angle. 30
7.3.5 Pitch position . 30
7.3.6 Pitch speed . 30
7.3.7 Brake moment . 30
7.3.8 Wind turbine status . 30
7.3.9 Brake status . 30
7.4 Data acquisition system . 31
7.4.1 General . 31
7.4.2 Resolution . 31
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8.2 Calibration of load channels . 32
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8.2.4 Tower bending moments . 34
8.2.5 Tower torque . 34
8.3 Calibration of non-load channels . 35
8.3.1 Pitch angle . 35
8.3.2 Rotor azimuth angle. 35
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8.3.4 Wind direction. 35
8.3.5 Pitch actuation loads . 35
8.3.6 Brake moment .
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