一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，包括测风塔本体，安装在测风塔上、且用于固定相应设备的设备固定支架，安装在测风塔本体不同高度处、且通过设备固定支架紧固安装的气象传感器，以及安装在测风塔基础平台上的数据采集器、数据处理模块和数据发送终端；气象传感器、数据处理模块和数据发送终端均连接于数据采集器上。本实用新型所述适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，可以克服现有技术中测量精度低、交互能力差和适用范围小等缺陷，以实现测量精度高、交互能力好和适用范围大的优点。
【专利说明】一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风电发电及风资源监测【技术领域】，具体地，涉及一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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，从而使调度人员及时调整计划出力，保障电网安全稳定运行。
[0004]目前，测风塔陆地及海上对风速、风向及其他气象信息的监测，由传感器采集到气象信息后传入存储器中，以供研宄人员对该地区气象情况进行分析。但是，现有的测风塔都是以一个测风塔来监测所在区域的气象情况，在分析时存在很大误差，而由于测风塔之间没有联系，测风塔之间无法数据交互，所以无法构建成测风网络。
[0005]在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在测量精度低、交互能力差和适用范围小等缺陷。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，以实现测量精度高、交互能力好和适用范围大的优点。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，包括测风塔基础平台，竖直安装在所述测风塔基础平台上的测风塔本体，安装在所述测风塔上、且用于固定相应设备的设备固定支架，安装在所述测风塔本体不同高度处、且通过设备固定支架紧固安装的气象传感器，以及安装在所述测风塔基础平台上的数据采集器、数据处理模块和数据发送终端；所述气象传感器、数据处理模块和数据发送终端，分别与数据采集器连接；其中:
[0008]所述多个气象传感器，用于监测待测风电场的风资源；
[0009]所述数据采集器，用于采集所述多个气象传感器监测到的数据信息、并将采集到的数据信息传输给数据发送终端；
[0010]所述数据处理模块，用于对所述数据采集器采集得到的数据信息进行噪声滤波及信号放大处理，从而降低数据采集器采集得到的数据信息中的数据噪声，提高数据采集器采集得到的数据信息中数据的可用性；
[0011]所述数据发送终端，用于采用GSM/GPRS通信方式将所述数据采集器采集到的数据信息进行发送，与外部其他设备之间进行网络通信。
[0012]进一步地，以上所述的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，还包括安装在所述设备固定支架上、且用于为气象传感器、数据采集器和数据发送终端供电的系统电源，所述系统电源与相应的待供电设备连接。
[0013]进一步地，所述系统电源，具体包括太阳能电池和/或铅酸蓄电池。
[0014]进一步地，所述太阳能电池，选用SFP80-1880W单晶太阳能电池；和/或，所述铅酸蓄电池，选用双登启动型6-SPB-12V75Ah固体卷绕纯铅酸蓄电池。
[0015]进一步地，所述数据处理模块，包括依次连接在所述数据采集器的数据输入端与数据输出端之间的噪声滤波器和信号放大器。
[0016]进一步地，所述噪声滤波器，具体包括微型封装LC带通铝滤波器DIP14 ;和/或，所述信号放大器，具体包括Repeater Mini GSM信号放大器。
[0017]进一步地，所述气象传感器，具体包括设在测风塔本体1m高度处、且用于监测地表风速的风速传感器、风向传感器、温湿度传感器及气压传感器，和/或，设在测风塔本体30m高度处、且用于风速数据降尺度分析的风速传感器，设在测风塔本体50m高度处、且用于监测某些早期kW级风电机组轮毂高度的风速传感器，和/或，设在测风塔本体70m高度处、且用于监测1.5MW风机轮毂高度风速风向的风速传感器、风向传感器，和/或，设在测风塔本体90m高度处、且用于监测3MW风电机组轮毂高度风速风向的风速传感器，和/或，设在测风塔本体10m高度处、且用于测风塔塔顶风速风向的风速传感器和风向传感器。
[0018]进一步地，所述风速传感器，选用SECOND WIND C3型风速传感器；和/或，风向传感器，选用SECOND WIND PVl型风向传感器；和/或，温湿度传感器，选用瑞士罗卓尼克HC2-CP02-ACT-PVC型温湿度传感器；和/或，气压传感器，选用SUTRON ST23-5600-0120-1型气压传感器。
[0019]进一步地，所述数据采集器，主要包括NARI ACS300-MM型号芯片；和/或，所述数据发送终端，主要采用具有GSM/GPRS通信方式的倚天ETPro201Ai GPRS无线通信模块。
[0020]本实用新型各实施例的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，由于包括测风塔基础平台，竖直安装在测风塔基础平台上的测风塔本体，安装在测风塔上、且用于固定相应设备的设备固定支架，安装在测风塔本体不同高度处、且通过设备固定支架紧固安装的气象传感器，以及安装在测风塔基础平台上的数据采集器、数据处理模块和数据发送终端；气象传感器、数据处理模块和数据发送终端，分别与数据采集器连接；可以达到千万千瓦级风电基地风资源实时监测的的要求；从而可以克服现有技术中测量精度低、交互能力差和适用范围小的缺陷，以实现测量精度高、交互能力好和适用范围大的优点。
[0021]本实用新型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，或者通过实施本实用新型而了解。
[0022]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0024]图1为本实用新型适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔中测风塔本体的结构示意图；
[0025]图2为本实用新型适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔中测风塔的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]为实现大规模风电场实时风资源监测、构建测风网络、并具备气象数据无传输功能，根据本实用新型实施例，如图1和图2所示，提供了一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔。
[0028]本实施例的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，包括气象传感器、数据采集器、数据处理模块、数据发送终端、系统电源，系统电源为数据采集器供电，数据采集器采集气象传感器的数据信息，数据处理模块对数据采集器采集得到的数据信息进行噪声滤波及信号放大处理，该数据采集器装采集到的数据信息传输给数据发送终端，数据发送终端采用GSM/GPRS通信方式将采集到的数据信息发送给数据中心站。
[0029]在上述实施例中，所述数据处理模块，包括依次连接在所述数据采集器的数据输入端与数据输出端之间的噪声滤波器和信号放大器。噪声滤波器，具体包括微型封装LC带通铝滤波器DIP14;和/或，所述信号放大器，具体包括R印eater Mini GSM信号放大器。
[0030]在上述实施例中，气象传感器具体包括:设在测风塔本体1m高度处的风速传感器、风向传感器、温湿度传感器及气压传感器，设在测风塔本体30m高度处的风速传感器，设在测风塔本体50m高度处的风速传感器，设在测风塔本体70m高度处的风速传感器、风向传感器，设在测风塔本体90m高度处的风速传感器，以及设在测风塔本体10m高度处的风速传感器和风向传感器。这里，风速传感器可以选用SECONDWIND C3型风速传感器，风向传感器可以选用SECOND WIND PVl型风向传感器，温湿度传感器可以选用瑞士罗卓尼克HC2-CP02-ACT-PVC型温湿度传感器，气压传感器可以选用SUTRON ST23-5600-0120-1型气压传感器。
[0031]在上述实施例中，系统电源具体包括太阳能电池及铅酸蓄电池，太阳能电池及铅酸蓄电池分别与数据采集器连接，为数据采集器供电。太阳能电池可以选用SFP80-1880W单晶太阳能电池(即峰值功率为80W的单晶太阳能电池板)，铅酸蓄电池可以选用双登启动型6-SPB-12V75Ah固体卷绕纯铅酸蓄电池。数据采集器主要包括NARI ACS300-MM型号芯片；数据发送终端采用具有GSM/GPRS通信方式的倚天ETPro201Ai GPRS无线通信模块。
[0032]在上述实施例的实施例的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔上所装配的气象传感器、数据采集器、设备固定支架、供电模块及通讯模块，都应具备较好的鲁棒性，具备使用期间维护量极小、无需用户进行风速风向的参数标定等特点。数据采集器具备定时自动重启功能(防死机)及远程控制功能，设备固定支架应坚固耐风沙耐腐蚀，可抵御40m/s以上的风速，供电模块所采用的电池应具备野外工作环境，具有良好的充放电性能等。以达到千万千瓦级风电基地风资源实时监测的的要求。
[0033]上述实施例的实施例的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，采集的具体数据量为:
[0034]I) 10m高度风速、风向；
[0035]2) 90m高度风速；
[0036]3) 70m高度风速、风向；
[0037]4) 50m高度风速；
[0038]5) 30m高度风速；
[0039]6) 1m尚度风速、风向、温度、湿度。
[0040]其中，10m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kW级风电机组轮毂高度，30m用于风速数据降尺度分析，1m用于监测地表风速。
[0041 ] 上述实施例的实施例的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，主要监测的气息要素类型如下:
[0042]I) Imin平均风速、风向:每秒采样一次，自动计算和记录每Imin的平均风速及风向；
[0043]2)小时平均风速、风向:通过Imin平均风速、风向值获取每小时的平均风速及风向；
[0044]3)风速标准偏差:计算每3s采样一次的风速的标准差；
[0045]4)最大风速:每3s采样一次的风速的最大值；
[0046]5)最小风速:每3s采样一次的风速的最小值；
[0047]6)风向标准偏差:计算每3s采样一次的风向的标准差；
[0048]7)最大风向:每3s采样一次的风速的最大值；
[0049]8)最小风向:每3s采样一次的风速的最小值；
[0050]9)风向区域:所记录的风向都是某一风速在该区域的瞬时采样值；风向区域分16等分时，每个扇形区域含22.5° ;也可以采用多少度来表示风向；
[0051]10)温度--每Imin采样并记录采集现场的环境温度；
[0052]11)相对湿度:每Imin采样并记录采集现场的环境湿度；
[0053]12)气压:每Imin采样并记录采集现场的气压。
[0054]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，其特征在于，包括测风塔本体，安装在所述测风塔上、且用于固定相应设备的设备固定支架，安装在所述测风塔本体不同高度处、且通过设备固定支架紧固安装的气象传感器，以及安装在所述测风塔基础平台上的数据采集器、数据处理模块和数据发送终端；所述气象传感器、数据处理模块和数据发送终端，分别与数据采集器连接；其中: 所述气象传感器，用于监测待测风电场的风资源； 所述数据采集器，用于采集所述多个气象传感器监测到的数据信息、并将采集到的数据信息传输给数据发送终端； 所述数据处理模块，用于对所述数据采集器采集得到的数据信息进行噪声滤波及信号放大处理； 所述数据发送终端，用于采用通信方式将所述数据采集器采集到的数据信息进行发送，与外部其他设备之间进行网络通信； 还包括安装在所述设备固定支架上、且用于为气象传感器、数据采集器和数据发送终端供电的系统电源，所述系统电源与相应的待供电设备连接； 所述数据处理模块，包括依次连接在所述数据采集器的数据输入端与数据输出端之间的噪声滤波器和信号放大器； 所述系统电源，具体包括太阳能电池和/或铅酸蓄电池； 所述噪声滤波器，具体包括微型封装IX带通铝滤波器01？14 ；和/或，所述信号放大器，具体包括11111 信号放大器。
2.根据权利要求1所述的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，其特征在于，所述太阳能电池，选用3？？80-18 801单晶太阳能电池；和/或，所述铅酸蓄电池，选用双登启动型6-3？8-12775仙固体卷绕纯铅酸蓄电池。
3.根据权利要求1或2所述的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，其特征在于，所述气象传感器，具体包括设在测风塔本体100高度处、且用于监测地表风速的风速传感器、风向传感器、温湿度传感器及气压传感器，和丨或，设在测风塔本体300高度处、且用于风速数据降尺度分析的风速传感器，设在测风塔本体500高度处、且用于监测某些早期^级风电机组轮毂高度的风速传感器，和/或，设在测风塔本体700高度处、且用于监测1.5丽风机轮毂高度风速风向的风速传感器、风向传感器，和/或，设在测风塔本体90！:！高度处、且用于监测3丽风电机组轮毂高度风速风向的风速传感器，和/或，设在测风塔本体100.11高度处、且用于测风塔塔顶风速风向的风速传感器和风向传感器。
4.根据权利要求3所述的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，其特征在于，所述风速传感器，选用32(1丽)II冊03型风速传感器；和/或，风向传感器，选用32(1丽)II冊？71型风向传感器；和/或，温湿度传感器，选用瑞士罗卓尼克1^2-(^02-八型温湿度传感器；和/或，气压传感器，选用8X23-5600-0120-1型气压传感器。
5.根据权利要求1或2所述的适用于大规模风电基地风资源监测的测风塔，其特征在于，所述数据采集器，主要包括嫩虹…3300-丽型号芯片40/或，所述数据发送终端，主要采用具有通信方式的倚天21？1~0201八1 6？1？8无线通信模块。
【文档编号】G08C17/02GK204228983SQ201420080231
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】路亮, 汪宁渤, 王定美, 刘光途, 吕清泉, 陈钊 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心