CN103399364B - 一种包含两套测风装置的测风塔系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含两套测风装置的测风塔系统，包括数据采集器，以及分别与所述数据采集器连接的系统电源、气象传感器和数据发送终端；所述气象传感器设置在测风塔的预设高度处。本发明所述包含两套测风装置的测风塔系统，可以克服现有技术中输电为网络充电功率波动大和电网安全性差等缺陷，以实现输电为网络充电功率波动小和电网安全性好的优点。

Description

一种包含两套测风装置的测风塔系统

技术领域

本发明涉及风力发电及风资源监测技术领域，具体地，涉及一种包含两套测风装置的测风塔系统。

背景技术

我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型风电基地多数位于“三北地区”（西北、东北、华北），大型风电基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大规模风电基地的风电出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全带来一系列问题。

因此，需要建设具有实时风资源监测能力的一系列测风塔，构成测风网络，从而对风资源进行实时监测，以提高风电功率预测的准确性，使调度人员及时调整计划出力，保障电网安全稳定运行。

目前，已经出现一些测风塔相关的专利，包括陆上测风塔和海上测风塔，但同时安装风杯风速计和超声波风速计两套测风装置的、具备数据实时无线传输功能的测风塔尚未见相关专利。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在输电为网络充电功率波动大和电网安全性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种包含两套测风装置的测风塔系统，以实现输电为网络充电功率波动小和电网安全性好的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种包含两套测风装置的测风塔系统，包括数据采集器，以及分别与所述数据采集器连接的系统电源、气象传感器和数据发送终端；所述气象传感器设置在测风塔的预设高度处。

进一步地，以上所述的包含两套测风装置的测风塔系统，还包括能够与所述数据发送终端无线通信的数据中心站，以及与所述数据发送终端连接、且用于数据发送终端与数据中心站之间无线通信的无线通信网络。

进一步地，所述无线通信网络，包括GSM/GPRS通信网络。

进一步地，所述数据采集器的型号为南瑞NARIACS300-MM。

进一步地，所述气象传感器，包括用于提供分钟级风速数据的风杯风速传感器，用于提供秒级风速变化数据的超声波风速传感器，用于提供实时风向数据的风向传感器，用于提供实时温度湿度数据的温湿度传感器，以及用于提供实时气压数据的气压传感器中的任意多种；

所述风杯风速传感器、超声波风速传感器、风向传感器、温湿度传感器和起亚传感器，并行设置，且分别连接至数据采集器。

进一步地，所述风杯风速传感器在测风塔上的安装高度为10m、30m、50m、70m、90m、100m，和/或，

所述超声波风速传感器在测风塔上的安装高度为10m、70m、90m。

进一步地，所述数据发送终端，包括无线通信设备，以及安装在塔体上、且连接在所述数据采集器与无线通信设备之间的数据记录仪。

进一步地，所述无线通信设备的型号为倚天ETPro201AiGPRSModem。

进一步地，所述系统电源，包括太阳能电池和/或铅酸蓄电池。

进一步地，所述太阳能电池，包括型号为SFP80-1880W单晶太阳能电池板；和/或，

所述铅酸蓄电池，包括型号为双登启动型6-SPB-12V75Ah固体卷绕纯铅酸蓄电池。

本发明各实施例的包含两套测风装置的测风塔系统，由于包括数据采集器，以及分别与数据采集器连接的系统电源、气象传感器和数据发送终端；气象传感器设置在测风塔的预设高度处；可以采集不同高度的风速、风向和适当高度的温度、湿度、气压等数据，全天候不间断地对某一区域的气候情况进行观测；从而可以克服现有技术中输电为网络充电功率波动大和电网安全性差的缺陷，以实现输电为网络充电功率波动小和电网安全性好的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明包含两套测风装置的测风塔系统的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图1所示，提供了一种包含两套测风装置的测风塔系统，具体为同时安装风杯风速计和超声波风速计两套测风装置的测风塔系统。该包含两套测风装置的测风塔系统，作为测风塔自动气象站，能全天候不间断地对某一区域的气候情况进行观测，可以采集不同高度的风速、风向和适当高度的温度、湿度、气压等数据，这些数据中的相应测量数据，被记录并存储于安装在塔体上的数据记录仪中，并通过特定的通信方式将数据实时传输到数据中心站后，由数据中心站进行存储及分析处理。

为实现风资源的实时采集、传输及存储，参见图1，本实施例的包含两套测风装置的测风塔系统，主要包括数据采集器，以及分别与数据采集器连接的气象传感器、数据发送终端和系统电源。

其中，上述气象传感器，可以包括并行设置、以分别向数据采集器提供相应数据的多个传感器。例如，该气象传感器，可以包括用于提供分钟级风速数据的风杯风速传感器，用于提供秒级风速变化数据的超声波风速传感器，用于提供实时风向数据的风向传感器，用于提供实时温度湿度数据的温湿度传感器，用于提供实时气压数据的气压传感器等。

例如，可以选用如下设备参数的超声波风速传感器的设备参数：

探头型号：FUS-200A；产品型号：定制；产品分类：高频型；产品类别：收发一体；探头数量：3对（6个）；标称频率：200.0±8.0KHz；带宽：20.0KHz；灵敏度：-80dBmin；最小并联阻抗：600Ω±30%；静态电容：400Pf±20%；最高输入电压：500Vp-p；方向角：30°±2°(-6dB)；检测范围：0.1～1m(包括反射)；防护等级：IP68；工作温度：-20℃～+80℃；外壳材料：塑封。

又如，可以选用如下设备参数的风杯风速传感器：

设备型号：SECONDWINDC3；通道数量：12组(亦可接入其它频率信号，如降雨量等)；采样频率：1秒钟采样一次；精度：±0.02%；分辩率：0.1m/s；测量范围：0-97m/s；环境温度：-55℃-60℃；湿度范围：0-100%。

又如，可以选用如下设备参数的风向传感器：

设备型号：SECONDWINDPV1；长寿命，高精度；0-360°全范围测量；精度：±2°；阈值：1.3m/sat10°。

又如，可以选用如下设备参数的温湿度传感器：

设备型号：瑞士罗卓尼克HC2-CP02-ACT-PVC。

上述数据发送终端，可以包括无线通信模块。该无线通信模块，可以选用如下技术参数的通信设备：

设备型号：倚天ETPro201AiGPRSModem。

上述系统电源，可以包括太阳能电池和铅酸蓄电池。例如，可以选用如下技术参数的系统电源：

产品型号：SFP80-1880W单晶太阳能电池板；或者，设备型号：双登启动型6-SPB-12V75Ah固体卷绕纯铅酸蓄电池。

上述数据采集器的技术参数，可以为：

设备型号：NARIACS300-MM。

在上述实施例的包含两套测风装置的测风塔系统中，测风塔数据的传输方式，可以采用GSM/GPRS通信方式，由测风塔上的数据发送终端，将所采集的气象数据实时传输到数据中心站，由数据中心站统一进行入库存储。

上述实施例的包含两套测风装置的测风塔系统，测风塔采集的数据量，可以包括：

100m高度风速、风向；90m高度风速、风向；70m高度风速、风向；50m高度风速、风向；30m高度风速、风向；10m高度风速、风向、温度、湿度等参数。

一般地，风杯风速传感器的优势：结构简单，造价低；安装调试方便；能够感应水平方向360°各个方向的风。风杯风速传感器的劣势：寿命短，一般寿命在2年左右，且需要每年校订一次；对垂直方向的风速不敏感；存在“过速”现象。

超声波风速传感器的优势：采样频率高，每秒钟可以对风速进行20次采样；免维护，使用寿命长，一般可以使用10-20年；测量精度高，可以达到1mm。超声波风速传感器的劣势：结构复杂、造价高；耗电量较大、需要格外增加电池单元；因为温度影响波速，因此易受温度的影响。

所以，在上述实施例的包含两套测风装置的测风塔系统中，综合考虑风杯风速传感器和超声波风速传感器的优点和缺点，为提高风速测量精度，实现优势互补，同时降低成本，优选采用如下安装模式：

风杯风速传感器的安装高度为：10m、30m、50m、70m、90m、100m；超声波风速传感器的安装高度为：10m、70m、90m。其中，100m用于测风塔塔顶风速风向，90m用于监测3MW风电机组轮毂高度风速风向，70m用于监测1.5MW风机轮毂高度风速风向，50m用于监测某些早期千瓦级风电机组轮毂高度，30m用于风速数据降尺度分析，10m用于监测地表风速。

需要说明的是，超声波风速传感器，主要用于监测部分层高秒级风速变化情况，风杯风速传感器主要用于监测分钟级风速变化情况。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，包括数据采集器，以及分别与所述数据采集器连接的系统电源、气象传感器和数据发送终端；所述气象传感器设置在测风塔的预设高度处；

该包含两套测风装置的测风塔系统，具体为同时安装风杯风速计和超声波风速计两套测风装置的测风塔系统；该包含两套测风装置的测风塔系统，作为测风塔自动气象站，能全天候不间断地对某一区域的气候情况进行观测，能够采集不同高度的风速、风向和适当高度的温度、湿度、气压的数据，这些数据中的相应测量数据，被记录并存储于安装在塔体上的数据记录仪中，并通过有线或者无线通信方式将数据实时传输到数据中心站后，由数据中心站进行存储及分析处理；

所述风杯风速计即风杯风速传感器，能够感应水平方向360°各个方向的风；

所述超声波风速计即超声波风速传感器，每秒钟能够对风速进行20次采样；

采用如下安装模式：

风杯风速传感器的安装高度为：10m、30m、50m、70m、90m、100m；超声波风速传感器的安装高度为：10m、70m、90m；其中，100m用于测风塔塔顶风速风向，90m用于监测3MW风电机组轮毂高度风速风向，70m用于监测1.5MW风机轮毂高度风速风向，50m用于监测某些早期千瓦级风电机组轮毂高度，30m用于风速数据降尺度分析，10m用于监测地表风速。

2.根据权利要求1所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，还包括能够与所述数据发送终端无线通信的数据中心站，以及与所述数据发送终端连接、且用于数据发送终端与数据中心站之间无线通信的无线通信网络。

3.根据权利要求2所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，所述无线通信网络，包括GSM/GPRS通信网络。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，所述数据采集器的型号为南瑞NARIACS300-MM。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，所述气象传感器，包括用于提供分钟级风速数据的风杯风速传感器，用于提供秒级风速变化数据的超声波风速传感器，用于提供实时风向数据的风向传感器，用于提供实时温度湿度数据的温湿度传感器，以及用于提供实时气压数据的气压传感器中的任意多种；

所述风杯风速传感器、超声波风速传感器、风向传感器、温湿度传感器和气压传感器，并行设置，且分别连接至数据采集器。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，所述数据发送终端，包括无线通信设备，以及安装在塔体上、且连接在所述数据采集器与无线通信设备之间的数据记录仪。

7.根据权利要求6所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，所述无线通信设备的型号为倚天ETPro201AiGPRSModem。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，所述系统电源，包括太阳能电池和/或铅酸蓄电池。

9.根据权利要求8所述的包含两套测风装置的测风塔系统，其特征在于，所述太阳能电池，包括型号为SFP80-1880W单晶太阳能电池板；和/或，

所述铅酸蓄电池，包括型号为双登启动型6-SPB-12V75Ah固体卷绕纯铅酸蓄电池。