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专利名称：一种风电场能量测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风电场能效考核装置，特别涉及一种基于雷达测风装置的风
电场能量测量系统。
背景技术：
已经颁布的国家标准GB/T 18451. 2-2003规定了针对风电机组功率曲线验证的 具体方法，用于验证生产厂家所提供设备的性能指标，但是，由于很多风电场不能完全满足 标准所列条件的要求，国内很少有风电场对风电机组功率曲线实施验证，视同放弃了供货 合同中赋予的此项权利。并且，随着风电装机容量的高速增加，对在役风电场的发电量评估 和能效测量是风电场运行优化的重要参考依据。因此，如何研制一种能够测量并计算风电 场风电机组的应发电量，用于分析能量产出下降的原因，规范风电场的管理模式，从而提高 风电场的发电效率，增加投资商的效益，并且测试方便、功能齐全的风电机组功率曲线验证 系统，是本领域当前的重要研究课题之一。

实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种新型的风电场能量测量系统，所要解决的技术 问题是使其能够根据测量数据计算出风电场风电机组应发电量，可进行风电机组功率曲 线验证和风电场能效考核，用于验证风电机组的设计指标或风电场发电表现评估及能效测 量，并且测试方便、功能齐全，从而更加适于实用。 本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种风电场能量测量系统，包括温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器、 测风仪、数据采集器和远程计算机，其中，温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器和测风 仪与数据采集器之间，以及数据采集器与远程计算机之间采用通信方式连接。 本实用新型的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
系统，所述的测风仪为激光雷达测风仪。 系统，所述的测风仪与数据采集器之间采用无线通信
i系统，所述的数据采集器的处理器为DSP数据处理
系统，所述的数据采集器的存储器为大容量非易失寄系统，所述的数据采集器的处理器还配有信号滤波、
系统，所述的数据采集器还包括GPS同步时钟。
系统，所述的测风仪自带处理器。
系统，所述的数据采集器设有两个RS232或RS485串 前述的一种风电场能量 前述的一种风电场能l 方式连接。 前述的一种风电场能j 前述的一种风电场能』 存器。 前述的一种风电场能j 放大电路和AD转换电路。 前述的一种风电场能i 前述的一种风电场能i 前述的一种风电场能』行通信接口 ，和一组AD转换接口 ，测风仪和远程计算机通过RS232或RS485接口分别与数 据采集器无线通信连接，温度传感器、湿度传感器和大气压力传感器通过AD转换接口与数 据采集器有线通信连接。 前述的一种风电场能量测量系统，所述的远程计算机与数据采集器之间以CDMA 或GPRS的方式无线通信连接。 本实用新型与现有技术相比至少具有以下明显的优点和有益效果 1、本实用新型一种风电场能量测量系统，具有功率曲线验证功能，一方面可以验
证生产厂家的设计指标，有助于指导提高机组设计单位的设计性能，另一方面可以保证投
资商应该享有的合法权利。 2、本实用新型一种风电场能量测量系统，具有应发电量和实发电量的比较功能， 通过曲线比较，当发现风电机组实发电量较低时，可以及时分析故障的根源所在，提高电能 产出，也可以作为风电场运行质量的考核依据。 3、本实用新型一种风电场能量测量系统，具有风向标和风速仪的精度验证功能， 可以防止由于对风不准、风速不准引起的产出下降。 4、本实用新型一种风电场能量测量系统，具有风资源情况统计功能，便于用户了
解风电场的风资源情况，有助于制定年度计划，并对风电场进行投资后评估。 5、本实用新型一种风电场能量测量系统，具备上述实用功能，并且测试方便，具有
产业利用价值，适于业界广泛推广使用。 综上所述，本实用新型一种风电场能量测量系统，能够根据测量数据计算出风电 场风电机组应发电量，可进行风电机组功率曲线验证和风电场能效考核，用于验证风电机 组的设计指标或风电场发电表现评估及能效测量，并且测试方便、功能齐全。本实用新型具 有上述诸多优点及实用价值，其不论在装置结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显 著的进步，并产生了好用及实用的效果，从而更加适于实用。 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术 手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优 点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

图1是本实用新型一种风电场能量测量系统的系统组成框图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种风电场能量测量系统其具体实 施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 请参与图1所示，本实用新型一种风电场能量测量系统，主要由温度传感器、湿度 传感器、大气压力传感器、测风仪、数据采集器和远程计算机组成。温度传感器、湿度传感 器、大气压力传感器和测风仪与数据采集器之间，以及数据采集器与远程计算机之间采用 通信方式连接。 其中，测风仪优选激光雷达测风仪。激光雷达测风仪为便携式设备，自带处理器并
4配有通信接口 ，不用设立专门的测风塔，不受地形等条件的影响，其具备的激光雷达全方位 扫描功能可以从一个点覆盖到多个风机位置，所测风速结果表征的是一个体积空间而不是 一个点，可以方便的测量最少2000m范围内的风况数据，以及多台风电机组位置的风速、风 向、风切变、尾流等风资源数据。 数据采集器的处理器可采用高性能DSP数据处理器，其可以完成数据的采集和预 处理。数据采集器的存储器可为大容量非易失寄存器，即使在通信中断的情况下，也可以保 证存储3个月的有效数据，防止数据的丢失。此外，还可为数据采集器配备信号滤波、放大 电路、采集模拟量信号的AD转换电路和GPS同步时钟。 GPS同步时钟可使预处理过的数据带有时间标签，远程计算机通过时间同步，可以 使用中央监控室SCADA系统(数据采集与监视控制系统)已有的数据，与数据采集器存储 的数据不存在时间上的差别，因而可以减少数据采集器的负担，以及温度传感器、湿度传感 器、大气压力传感器、测风仪等测量传感器的数量和测量点数，安装更为方便，在同一时间 对雷达测风仪测量范围内的多台风机进行验证与测量比对，还可以对风机机舱顶部安装的 风速仪、风向标进行功能和精度验证，使系统更加实用。 较佳的，可为数据采集器设置两个RS232或RS485串行通信接口 ，和一组AD转换 接口。 数据采集器的一个RS232或RS485接口与测风仪无线通信连接，采集测风仪的测 量数据。由于本实用新型采用了雷达测风技术，可以直接测量复杂地形上空的风况数据， 测得的数据已经是包含了地形地貌、地面障碍物、邻近风电机组的影响，因此不需要校正计算。 数据采集器的另一个RS232或RS485接口与远程计算机以CDMA或GPRS的方式无 线通信连接，实现现场数据采集器与远程计算机的数据交换。采用无线通信方式，不仅方便 了系统的安装，还利于将一个系统应用于多个风电场项目的功率曲线验证和能效测试。 数据采集器通过AD转换接口与温度传感器、湿度传感器以及大气压力传感器有 线通信连接，接收温度传感器、湿度传感器和大气压力传感器输出的模拟量信号。由于本系 统没有设立专门的测风塔，上述传感器不能安装在和轮毂同样高度的位置，为了计算风力 发电机组的功率曲线，需要采用轮毂高度的空气密度，所以测得的信号需要按照相关标准 进行校正后才能使用。 本实用新型一种风电场能量测量系统，其远程计算机通过无线或光纤通信获取经 数据采集器预处理的数据，通过TCP/IP协议和SCADA系统通信，获取风电机组的功率、风 速、风向、并网情况等数据，不仅能够同时测算出多台机组的功率曲线和能效情况，还可结 合其它传感器测量的温度、湿度、大气压力、轮毂中心海拔高度等参数，按照IS02533(标 准大气压)标准计算出所测风电机组轮毂高度的空气密度，根据所测量的风速参照GB/T 18451. 2-2003 (风力发电机组功率特性试验)标准规定的计算方法，从而实现风电机组功 率曲线的验证。激光雷达测风仪还可根据采集数据和风电机组设计功率曲线计算测量区域 内风电机组的应发电量，用于机组性能考核和运行优化分析。此外，远程计算机可根据所测 数据自动生成各种曲线和图表，如风频曲线、风向玫瑰图、风速玫瑰图、风能量玫瑰图、成布 尔分布曲线等；为了评判风电机组的运行性能，还可以生成各种对比曲线，如应发电量和 实发电量对比、机舱风速仪和雷达测风仪风速对比、测量年发电量和实际年发电量对比等，为运行人员或技术管理人员优化运行、故障分析并制定提高能量产出的技术措施和管理措 施等提供科学依据。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，任何熟悉本专业的技术人员，当可利用 上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本实用新型 技术方案的范围内。
权利要求一种风电场能量测量系统，其特征在于包括温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器、测风仪、数据采集器和远程计算机，其中，温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器和测风仪与数据采集器之间，以及数据采集器与远程计算机之间采用通信方式连接。
2. 根据权利要求1所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的测风仪为激光 雷达测风仪。
3. 根据权利要求2所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的测风仪与数据 采集器之间采用无线通信方式连接。
4. 根据权利要求1所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的数据采集器的 处理器为DSP数据处理器。
5. 根据权利要求1所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的数据采集器的 存储器为大容量非易失寄存器。
6. 根据权利要求1所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的数据采集器的 处理器还配有信号滤波、放大电路和AD转换电路。
7. 根据权利要求1所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的数据采集器还 包括GPS同步时钟。
8. 根据权利要求1所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的测风仪自带处理器。
9. 根据权利要求l-8任一权利要求所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述 的数据采集器设有两个RS232或RS485串行通信接口 ，和一组AD转换接口 ，测风仪和远程 计算机通过RS232或RS485接口分别与数据采集器无线通信连接，温度传感器、湿度传感器 和大气压力传感器通过AD转换接口与数据采集器有线通信连接。
10. 根据权利要求9所述的一种风电场能量测量系统，其特征在于所述的远程计算机 与数据采集器之间以CDMA或GPRS的方式无线通信连接。
专利摘要本实用新型是有关于一种风电场能量测量系统，包括温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器、测风仪、数据采集器和远程计算机，其中，温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器和测风仪与数据采集器之间，以及数据采集器与远程计算机之间采用通信方式连接。本实用新型一种风电场能量测量系统，能够根据测量数据计算出风电场风电机组应发电量，可进行风电机组功率曲线验证和风电场能效考核，用于验证风电机组的设计指标或风电场发电表现评估及能效测量，并且测试方便、功能齐全。
文档编号G01M15/00GK201489125SQ200920172938
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者吴昊, 岳俊红 申请人:北京中能联创风电技术有限公司