风电场测风塔实时数据上传技术要求样本.doc

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附件2: 风电场测风塔实时数据上传技术要求
1 总体要求
1.1 为落实各风电场测风塔数据实时上传工作, 保证风电功率的预测精度, 各风电场应按照相关要求, 尽快落实相关改造或建设工作, 实现测风塔数据的实时上传。
1.2 风电场应保证测风塔实时数据采集、 传输、 上送各环节装置及设备的安全可靠运行。一旦发生问题, 应及时查找原因, 尽快解决。
1.3 风电场测风塔数据上传应满足《华北电网电力二次系统安全防护管理规定》相关要求。各环节均不允许造成信息安全隐患。
1.4 市调、 地调调度的风电场测风塔实时数据应上传至本级调度, 由该级调度转发至华北网调。
2 气象要素采集的技术要求
风电场功率预测系统中气象要素采集技术要求包括测风塔位置、 测量高层、 测量要素、 测量设备、 设备安装、 测量数据采集、 数据上报格式七个方面。
2.1 测风塔位置
2.1.1 测风塔位置应在风电场5km范围内且不受风电场尾流影响, 宜在风电场主导风向的上风向。
2.1.2 测风塔数量: 根据风电场地形地貌、 气候特征和装机容量确定测风塔数量。
2.2 测量高层
2.2.1 风速风向需要四层测量高层, 即测风塔10m、 30m高层, 风力发电机组的轮毂中心高层和测风塔最高层。
2.2.2 温度、 湿度、 气压需要一层测量高层。
2.3 测量要素
2.3.1 5min平均风速: 每秒采样一次, 自动计算和记录每5min的平均风速, m/s。
2.3.2 小时平均风速: 经过5min平均风速值获取每小时的平均风速, m/s。
2.3.3 极大风速: 每3s采样一次的风速的最大值, m/s。
2.3.4 风向采样: 与风速同步采集的该风速的风向。
2.3.5 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°; 也能够采用多少度来表示风向。
2.3.6 气温: 每5min采样并记录采集现场的环境温度, ℃。
2.3.7 相对湿度: 每5min采样并记录采集现场的环境湿度, RH%。
2.3.8气压: 每5min采样并记录采集现场的气压, hPa。
2.4 测量设备
2.4.1 测风传感器
测风传感器应经过气象计量部门的检验, 使用期间免维护, 无需用户做参数标定。
2.4.1.1 风速传感器的技术参数要求
a) 测量范围:0m/s～60m/s
b) 测量精度: ±0.5m/s(3m/s～30m/s)
c) 工作环境温度: -35℃～+60℃
2.4.1.2 风向传感器的技术参数要求
a) 测量范围: 0～360°
b) 测量精度: ±3°
c) 工作环境温度: -35℃～+60℃
2.4.2 温度计
温度计的技术参数应满足以下要求:
a) 测量范围: -40℃～+60℃
b) 测量精度: ±0.5℃
2.4.3 湿度计
湿度计的技术参数应满足以下要求:
a) 测量范围: 0～100%RH
b) 测量精度: ±3%RH
2.4.4 压力计
压力计的技术参数应满足以下要求:
a) 测量范围: 600～1100hPa
b) 测量精度: ±0.3hPa
c) 工作环境温度: -40℃～+60℃
2.5 设备安装
2.5.1 测风塔
测风塔结构可选择桁架型或圆管型等不同形式, 高度应不低于风力发电机组的轮毂高度。测风塔应在现场环境下结构稳定, 风振动小等特点; 并具备防腐、 防雷电要求。
2.5.2 测风传感器
2.5.2.1测风传感器应固定在析架式结构测风塔直径的3倍以上、 圆管型结构测风塔直径的6倍以上的牢固横梁处, 迎主风向安装( 横梁与主风向成90°) , 并进行水平校正。风向标应根据当地磁偏角修正, 按实际”北”定向安装。
2.5.2.2 安装数据采集器时, 数据采集安装盒应固定在测风塔上适当位置处, 或者安装在现场的临时建筑物内; 安装盒应防水、 防冻、 防腐蚀和防沙尘。
2.5.3 温度计
温度计应安装在近地高层百叶箱内。
2.5.4 湿度计
湿度计应安装在近地高层百叶箱内。
2.5.5 压力计
压力计应安装在近地高层处。
2.6 测量数据采集
2.6.1 风速风向
2.6.1.1 风速的采样速率为每秒钟1次, 计算5分钟的算术平均值和5分钟的风速标准偏差; 以5分钟平均值计算小时平均值。
2.6.1.2 风向的采样速率为每秒钟1次, 求5分钟的矢量平均值。
2.6.2 温度、 湿度、 气压
温度、 湿度、 气压的采样速率为每10秒1次, 计算5分钟的算术平均值。
2.6.3 数据采集器
数据采集器的技术参数应满足以下要求:
a) 系统畅通率: ≥ 95％
b) 系统工作体制: 定时自报
c) 数据采集器MTBF: ≥ 25000 h
d) 遥测站无日照连续工作时间: 15天
e) 应具有在现场下载数据的功能
f) 应能完整地保存不低于3个月采集的数据量
g) 工作环境温度: -40℃～+ 60℃
h) 具有防水、 耐腐蚀保护箱
i) 每5min定时自报采集数据报告项目:
l 5min内平均风速、 标准偏差、 极大风速;
l 5min内平均风向、 标准偏差、 极大风速所对应的风向;
l 5min的温度、 湿度、 气压;
l 整点时刻的蓄电池电压、 充电、 机内温度。
l 遥测站自动报警: 工作状况信息报警。
2.6.4 数据采集器供电电源
数据采集器的电源设计应保证不间断的可靠供电。可采用蓄电池与太阳能电板的配套供电方式。
2.7 数据上报格式
2.7.1数据种类
需上报的测量值的具体数据类型说明见下表:
数据类型说明
值类型说明
测风塔号
整数, 测风塔的唯一性标识
时标
日期时间类型, 精确到秒
第1层( 最低层) 平均风速
浮点数, 保留两位小数
第1层平均风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
第1层风速标准差
浮点数, 保留两位小数
第1层每5分钟整点时刻的风速
浮点数, 保留两位小数
第1层每5分钟整点时刻的风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
第1层风速极大值
浮点数, 保留两位小数
第2层平均风速
浮点数, 保留两位小数
第2层平均风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
第2层风速标准差
浮点数, 保留两位小数
第2层每5分钟整点时刻的风速
浮点数, 保留两位小数
第2层每5分钟整点时刻的风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
第2层风速极大值
浮点数, 保留两位小数
第3层平均风速
浮点数, 保留两位小数
第3层平均风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
第3层风速标准差
浮点数, 保留两位小数
第3层每5分钟整点时刻的风速
浮点数, 保留两位小数
第3层每5分钟整点时刻的风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
第3层风速极大值
浮点数, 保留两位小数
第4层( 最高层) 平均风速
浮点数, 保留两位小数
第4层平均风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
第4层风速极大值
浮点数, 保留两位小数
第4层风速标准差
浮点数, 保留两位小数
第4层每5分钟整点时刻的风速
浮点数, 保留两位小数
第4层每5分钟整点时刻的风向
浮点数, 保留两位小数( 矢量平均)
温度
浮点数, 保留两位小数
湿度
浮点数, 保留两位小数
气压
浮点数, 保留两位小数
数据采集器中断信号
浮点数, 0表示正常, 1表示故障
数据采集器电源告警
浮点数, 0表示正常, 1表示故障
2.7.2 数据传输
所有以上测量值需要以不大于5分钟的时间间隔实时传输到风电场或中心站监测端, 数据延迟不超过2分钟。
3 测风塔实时数据传输的技术要求
测风塔数据采集系统建设要满足施工简单、 数据实时性好、 安全性高、 设备维护工作量少的要求。
3.1 数据传输方案
测风数据采集器采用RS232接口, 经RS232/光纤转换器后, 经过专有光纤线路将测风塔数据传输至升压站主控室的测风塔数据处理装置接收。测风塔数据处理装置将测风塔数据发送给远动装置( 或监控系统的规约转换器) , 再由远动装置将风场电气数据与测风塔数据整合, 上送华北网调EMS。
测风塔数据处理装置与远动装置( 或监控系统的规约转换器) 的数据传输协议宜采用ModBUS协议, 具体实施方案由承建单位与升压站监控系统设备厂家共同制定。
该方案应配套一台便携机, 对数据采集器进行远程参数设置及数据通信测试。示意图如下:

3.2 设备技术参数要求
3.2.1 RS232/光纤转换器
RS232/光纤转换器的技术参数应满足以下要求:
a) 工作环境温度: -35℃～+ 60℃
b) 波特率最高达到115.2Kbps
c) 电气接口: DB9孔RS232
d) 光纤接口: ST接头( 座)
e) 体积小, 便于集成安装
f) 无需用户做参数设置, 即插即用
g) 具有零延时自动收发转换工作机制
3.2.2 光纤
光纤的技术参数应满足以下要求:
a) 工作环境温度: -40℃～+ 60℃
b) 选用9/125μm单模光纤光缆, 至少8芯
c) 在光纤两端制作完成ST接头( 针)
d) 松套管材要具有良好的耐水解性能和较高的强度
e) 松套管材内要有对光纤关键性密封保护的油膏
f) 传输速度快、 距离远、 保密性好、 抗电磁干扰、 绝缘性好、 化学稳定性好、 损耗低
g) 金属加强芯有一层PE套管
h) 具备抗透潮能力的双面皱纹钢带
i) 具备良好的机械性能和温度特性
j) 免维护型, 使用寿命长
3.2.3 数据采集装置机
数据采集装置机应采用装置型( 装置内无旋转部件) 设备, 技术参数应满足以下要求:
a) CPU频率≥1GHz
b) 内存≥512MB
c) 电子盘容量≥512MB
d) 操作系统推荐使用实时操作系统, 或采用Linux操作系统
e) 至少具备4个RS232串口与4个网络口
f) 工作环境温度: -5℃～70℃
g) 交流电220V供电
h) 设备MTBF: ≥ 3 h
i) 方便放置在计算机机柜
3.2.4 便携机
便携机的技术参数应满足以下要求:
a) CPU频率≥2GHz
b) 内存≥2GB
c) 硬盘容量≥300G
d) 至少具备1个RS232串口与1个网络口
e) 工作环境温度: -5℃～70℃
f) 设备MTBF: ≥ 3 h