风资源实时传输系统技术规格方案介绍(NRG)

1、风资源实时传输系统风资源实时传输系统 -将测风数据实时接入将测风数据实时接入 scadascada 系统系统 解决方案解决方案 北京莱维塞尔科技有限公司北京莱维塞尔科技有限公司 20132013 年年 5 5 月月 2020 日日 目目 录录 一、系统概述.3 二、应用范围.3 1、产能的预测与分析.3 2、风场风况实时监控.3 3、电网调度的需要.3 三、系统架构.4 1、系统组成.4 2、系统特点.4 3、系统结构图.5 四、风资源实时传输系统设备配置.5 1、设备配置.5 1）nrg#40 风速计 .5 2）nrg200p 风向标 .6 3) 110s 温度传感器 .6 4）bp20 气

2、压传感器 .7 5）rh-5 湿度传感器 .7 6）传输系统.9 五、数据传输方案.11 六、气象要素采样指标 11 七、公司介绍 18 一、系统概述一、系统概述 风资源实时传输系统是指在已建成的风电场中心部位或主风向代表位置建立与风场 风机轮毂高度相同的测风塔，然后系统将采集到的风资源数据（包括风速、风向、温度、 湿度、压力等数据）实时传输至控制中心的 scada 系统中，便于风电场运营管理人员能 够及时掌握现场风资源状况，并可以通过接收到的风资源数据进行多方面的应用。 二、应用范围二、应用范围 1 1、产能的预测与分析、产能的预测与分析 通过风资源实时传输系统可计算出理论发电量，将理论发电

3、量进与实际发电量进行 对比，既可监测生产又可对风力发电机的实际工作效率进行监察，对于风电场的生产后 评估起到关健性的作用。例如：风电场的实际运行和风能是否符合，是否是最大程度地 利用了风能等。 2 2、风场风况实时监控、风场风况实时监控 风资源实时传输系统测量要素中包含风力发电机轮毂高度处的风速、风向、大气温 度、湿度、压力，通过测量数据可对比出风机的刹车系统、偏航加热系统、风机除冰系 统是否正常工作，为其早期发现故障提供依据。 3 3、电网调度的需要、电网调度的需要 由于风电具有不稳定性，电网公司对于风电的切入也要求进行了解，并预测出其发 电量。风资源实时传输系统可通过控制中心将数据传给电网

4、调度中心，方便电网对于风 电的合理调度。 三、系统架构三、系统架构 1 1、系统组成、系统组成 系统分为 4 个部分： 测风塔：测风塔：测风塔一般选择在风电场的主风向迎风面安装，测风塔高度为风机轮毂高度。 最好在风电场的中心、主风向背风面再安装测风塔，给风电场提供准确的风资源数据。 传感器传感器 ：包含风速计、风向标、高精度温湿压传感器 采集设备：采集设备：采用美国 nrg 数据记录仪 传输系统：传输系统：包含 gsm 无线传输系统、卫星数据传输系统、光纤、无线电四种传输方 式，客户可以根据需求任意选择其中一种或多种。 2 2、系统特点、系统特点 可以实现与各种风电场 scada 系统的数据通

5、讯，互通互联，支持多种通讯协议，包 括 modbus 协议。 根据客户需要可使用多种传输方式，灵活方便。可以通过电缆、光纤或者 gprs 无线 方式进行数据的传输。 3 3、系统结构图、系统结构图 四、风资源实时传输系统设备配置四、风资源实时传输系统设备配置 基于客户不同需求、预算的等方面情况考虑，我们将提供设备配置方案： 1）nrgnrg 数据记录仪数据记录仪 技术指标技术指标 保护ip65 防护等级 尺寸 120mm x 200mm x 75mm 防护箱防护箱 重量约 1.2 kg（蓄电池除外） 连接器723 系列工具 运行状态 2 x 1.5v 外部支持 10-24 v 电源支持电源支持

6、 电流 0.5 ma 运行状态-40 至 +65c (运行) 温度温度 显示 - 30c + 55c 存储存储 128mb 备份电池备份电池两节 1.5v 电池 输出电源输出电源12 24vdc 打开关闭传感器的加热电源(可选) 数据输出数据输出 显示: 2 x 16 双排字符 rj45 modbus-tcp/ip 采样间隔1 60 秒 记录间隔10 分钟 存储方式环形存储，每天一个文件 测量系列测量系列 存储值类型最大、最小、平均、标准偏差 2）nrg #40 最大风速计最大风速计 技术指标技术指标 测量范围0.3 75m/s 测量精度3% 或者 0.3m/s 误差值0.05m/s 起始风速

7、0.3m/s 极限风速条件55m/s(最长 30 分钟) 防护等级ip33 适用温度 -50 +80 输出值50m/s 时 1000hz 连接3 针 423 型插头 重量0.2kg 材质 风杯：一次注塑成型黑色聚碳酸酯 主体：黑色 abs 工程塑料 主轴：高硬度铍铜 轴承：增强特氟隆，具自润滑性能 3) nrg #200p 风向仪风向仪 技术指标技术指标 测量范围0360 测量精度1% 开始转动1m/s 环境温度范围 -50至 60 环境湿度范围0 至 100%rh 信号类型 模拟 dc 电压信号，来自传导的塑 料电位计，10k ohms 输出信号范围0v 至 激动电压值 （包括死区） 所需电

8、压 电位计的激动电压在 1v 至 15v dc 适用温度 -50 +80 寿命5 千万次旋转， （2-6 年正常使用） 重量0.2kg 材质 主体：黑色 uv 认证的防静电塑料 主轴与轴承：不锈钢 4）温度传感器）温度传感器 #110s 温度传感器 nrg#110s 温度传感器是一款价格低廉、经久耐用的集成电路式的温度传感器，它提供一个高水平的 电压输出信号。#110s 包括：内反射、放大器、线性化、以及 6 个紫外线防护盘。 该传感器收集温度数据，可以用来进行能量密度计算，以及在远端进行大气温度的监控。 特征特征 内反射和线性化保证了高精确度 易安装在塔上或管子上 6 个紫外线防护盘提供了周

9、围大气温度的精确测量 技术规格技术规格 描述描述传感器种类：带 6 个紫外线防护盘的集成电路温度传感器 应用：风资源评估 气象研究 环境监控 测量范围： -40 c 到 52.5 c （-40 f 到 126.5 f） 兼容性：适合所有 nrg 记录器 材质材质电缆：3 个导体 22awg, 铬合金 pvc 覆层，带金属防护环和屏蔽电缆 工作环境工作环境工作温度范围： -40 c 到 65 c （-40 f 到 149 f） 工作湿度范围：0 到 100% rh 使用寿命：10 年 物理指标物理指标接线#110s激发 +（红线） 信号 （白线） 接地 （黑线） 防护 （裸线） symphoni

10、e+sig- 9300+signal- 9200-plusout +5vanlg +gnd wind explorer e+ese-gnd 9200out +5vanlggnd 电缆长度：4.5 m(15 feet) 重量：0.47 kg (1.04 pounds) 尺寸：仅传感器：51mm(2 inches) 通常高度 x 12.7 mm(0.5inch)直 径 带防护盘传感器：127mm(5 inches) 直径 x 127 mm(5inchs) 高 输出信号信号种类：线性模拟量电压值 转换公式：温度 c = (电压 x 55.55) 86.38 温度 f = (电压 x 100) 123

11、.5 精确度：小于 +/- 1c （2 f） 非线性最大 +/- 0.33c （+/- 0.6 f） 电子时间间隔 250 s 输出信号范围：0 v 到 2.5 v dc 所需电源可供电压：4 v 到 35 v dc 可供电流： 300 a 最大 （输出上无负载） 回应特性：5 分钟 安装固定：用匝带和塔架连接 所需工具：铁皮剪或类似用来修剪匝带 5/16 inch 六角螺丝批 或 一字螺丝批 5）气压传感器）气压传感器 大气压力传感器大气压力传感器 nrg#bp20 气压传感器是经过显微加工的绝对压强传感器。 bp20 输出的是绝对压强产生的高水平电压的输出信号。 它包括内置的温度补偿、线性

12、、和输出放大器。 特征特征 高水平线性输出 技术规格技术规格 描述描述传感器种类：bp20 气压传感器 应用：风资源评估 气象研究 环境监控 测量范围：-15 到 115 kpa(4.43 到 34.0 hg) 兼容性：适合所有 nrg 记录器 材质材质电缆：3 个导体 22awg, 铬合金 pvc 覆层，带金属防护环和屏蔽电缆 工作环境工作环境工作温度范围： -40 c 到 65 c （-40 f 到 149 f） 工作湿度范围：0 到 100% rh 物理指标物理指标接线bp20激发 +（红线） 信号 （白线） 接地 （黑线） 防护 （裸线） symphonie+sig- 9300+sig

13、nal- 9200-plusout +5vanlg +gnd wind explorer e+ese-gnd 9200out +5vanlggnd 电缆长度：4.5 m(15 feet) 重量：0.47 kg (1.04 pounds) 尺寸：直径：57mm（2.25”） 全长：112mm(4.4”)(包括电缆套管) 电缆长度：1.5m(5), 电缆直径（3/16”） 输出信号信号种类：线性模拟量电压值 转换公式：vout = 0.0459 v x p - 0.4845 v p：千帕斯卡（kpa） 精确度：精确度：+/- 1.5 kpa 最大误差（+/-0.443 hg） 每一个压力传感器都包

14、括一个校准文件 电子时间间隔15ms 输出信号范围：0 v 到 5v dc 所需电源可供电压：4 v 到 35 v dc 安装固定：直接安装在塔上或者用绑带固定在铁箱内 5）湿度传感器）湿度传感器 技术规格技术规格 描述描述传感器种类：rh-5x 湿度传感器 应用：风资源评估 气象研究 环境监控 测量范围：0-100%相对湿度 兼容性：适合所有 nrg 记录器 材质材质电缆：3 个导体 22awg, 铬合金 pvc 覆层，带金属防护环和屏蔽电缆 工作环境工作环境工作温度范围： -40 c 到 70 c 工作湿度范围：0 到 100% rh 物理指标物理指标接线bp20激发 +（红线） 信号 （

15、白线） 接地 （黑线） 防护 （裸线） symphonie+sig- 9300+signal- 9200-plusout +5vanlg +gnd wind explorer e+ese-gnd 9200out +5vanlggnd 电缆长度：4.5 m(15 feet) 重量：0.47 kg (1.04 pounds) 尺寸：直径：110mm*109mm*50mm 电缆长度：1.5m(5), 电缆直径（3/16”） 输出信号信号种类：线性模拟量电压值 转换公式：%相对湿度=电压*20 精确度：精确度：+/-2% 电子时间间隔15ms 输出信号范围：0 v 到 5 v dc 所需电源可供电压：

16、4 v 到 35 v dc 安装固定：直接安装在塔上 6）传输系统）传输系统 1 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 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 9/125m 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

17、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 五、数据传输方案五、数据传输方案 测风数据采集器采用 rj45 网络接口，经光纤转换器转换后，通过专有光纤线路将测 风塔数据传输至升压站主控室的能量管理平台。 测风塔数据与能量管理平台（或监控系统的规约转换器）的数据传输采用 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。 六、气象要素采集的技术要求六、气象要素采集的技术要求 风电场

18、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。 2.12.1 测风塔位置测风塔位置 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。 2.22.2 测量高层测量高层 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。 2.32.3 测量要素测量要素 2.3.1 5min 平

19、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 风向采样：与风速同步采集的该风速的风向。 2.3.3 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。 2.3.4 气温：每 5min 采样并记录采集现场的环境温度，。 2.3.5 相对湿度：每 5min 采样并记录采集现场的环境湿度，rh%。 2.3.6 气压：每 5min 采样并记录采集现场的气压，hpa。 2.42.4 测量设备测量设备 2.4.1 测风传感器 测风传感器应通过气象计量部门的检验，使用期间免维护，无需

20、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/s60m/s b）测量精度: 0.5m/s(3m/s30m/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: 0360 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: 0100%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: 6001

21、100hpa b）测量精度: 0.3hpa c）工作环境温度: -40+60 2.52.5 设备安装设备安装 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

22、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。 2.62.6 测量数据采集测量数据采集 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

23、 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： 5min 内平均风速、标准偏差、极大风速； 5min 内平均风向、标准偏差、极大风速所对应的风向； 5min 的温度、湿度、气压； 整点时刻的蓄电池电压、充电、机内温度。 遥测站自动报警

24、：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。 2.62.6 测风上报数据测风上报数据 记录仪上传数据采用 modbus-tcp/ip 协议，上传数据为分每 1 秒的采样值和 5 分钟的 统计值，下面表中（表一、表二）分别为两种类型数据的上报点。 nrg-ipack access 数据点表 表一 scaled realtime modbus register addresses（实时值点表） 序 号 数据变量描述 unit /单 位 registe 变量地址 变量类型 变量描 述 备注 1 实时数据采

25、集时间年 3000 整型 2 节字 2 实时数据采集时间月 3001 整型 2 节字 3 实时数据采集时间日 3002 整型 2 节字 4 实时数据采集时间时 3003 整型 2 节字 5 实时数据采集时间分 3004 整型 2 节字 6 实时数据采集时间秒 3005 整型 2 节字 7 wind speed 1 实时值 70m 风 速 m/s3006 单精度浮点 型 4 节字 channel 1 8 wind speed 2 实时值 50m 风 速 m/s3008 单精度浮点 型 4 节字 channel 2 9 wind speed 3 实时值 30m 风 速 m/s3010 单精度浮点

26、型 4 节字 channel 3 10 wind speed 4 实时值 10m 风 速 m/s3030 单精度浮点 型 4 节字 channel 4 11 wind direction 1 实时 值 70m 风 向 1 3014 单精度浮点 型 4 节字 channel 5 12 wind direction 2 实时50m 风 1 3016 单精度浮点4 节字 channel 6 值向 型 13 wind direction 1 实时 值 30m 风 向 1 3018 单精度浮点 型 4 节字 channel 7 14 wind direction 2 实时 值 10m 风 向 1 302

27、0 单精度浮点 型 4 节字 channel 8 15 temperature 实时值温度 3024 单精度浮点 型 4 节字 channel 9 16 air pressure 实时值压力 1 hpa 3026 单精度浮点 型 4 节字 channel 10 17 humidity 实时值湿度 0.013028 单精度浮点 型 4 节字 channel 11 18 设备电压值 电压 3029 单精度浮点 型 5 节字 channel 12 表二 scaled realtime modbus register addresses（统计值） 序 号 数据变量描述 unit /单位 registe

28、 变量地址 变量类型 变量描 述 备注 1 统计数据采集时间年 5000 整型 2 节字 2 统计数据采集时间月 5001 整型 2 节字 3 统计数据采集时间日 5002 整型 2 节字 4 统计数据采集时间时 5003 整型 2 节字 5 统计数据采集时间分 5004 整型 2 节字 6 统计数据采集时间秒 5005 整型 2 节字 7 wind speed 1 平均值 70m 风 速 m/s5006 单精度浮点 型 4 节字 8 wind speed 1 标准偏差 70m 风 速 m/s5008 单精度浮点 型 4 节字 9 wind speed 1 最大值 70m 风 速 m/s501

29、0 单精度浮点 型 4 节字 10 wind speed 1 最小值 70m 风 速 m/s5012 单精度浮点 型 4 节字 11 wind speed 2 平均值 60m 风 速 m/s5014 单精度浮点 型 4 节字 12 wind speed 2 标准偏差 60m 风 速 m/s5016 单精度浮点 型 4 节字 13 wind speed 2 最大值 60m 风 速 m/s5018 单精度浮点 型 4 节字 14 wind speed 2 最小值 60m 风 速 m/s5020 单精度浮点 型 4 节字 15 wind speed 3 平均值 50m 风 速 m/s5022 单精度

30、浮点 型 4 节字 16 wind speed 3 标准偏差 50m 风 速 m/s5024 单精度浮点 型 4 节字 17 wind speed 3 最大值 50m 风 速 m/s5026 单精度浮点 型 4 节字 18 wind speed 3 最小值 50m 风 速 m/s5028 单精度浮点 型 4 节字 19 wind speed 4 平均值 30m 风 速 m/s5102 单精度浮点 型 4 节字 20 wind speed 4 标准偏差 30m 风 速 m/s5104 单精度浮点 型 4 节字 21 wind speed 4 最大值 30m 风 速 m/s5106 单精度浮点 型

31、 4 节字 22 wind speed 4 最小值 30m 风 速 m/s5108 单精度浮点 型 4 节字 23 wind direction 1 平均 值 70m 风 向 1 5038 单精度浮点 型 4 节字 24 wind direction 1 标准 偏差 70m 风 向 1 5040 单精度浮点 型 4 节字 25 wind direction 1 最大 值 70m 风 向 1 5042 单精度浮点 型 4 节字 26 wind direction 1 最小 值 70m 风 向 1 5044 单精度浮点 型 4 节字 27 wind direction 2 平均 值 10m 风 向

32、 1 5046 单精度浮点 型 4 节字 28 wind direction 2 标准 偏差 10m 风 向 1 5048 单精度浮点 型 4 节字 29 wind direction 2 最大 值 10m 风 向 1 5050 单精度浮点 型 4 节字 30 wind direction 2 最小 值 10m 风 向 1 5052 单精度浮点 型 4 节字 31 wind direction 3 平均 值 备用风 向 1 5054 单精度浮点 型 4 节字 32 wind direction 3 标准 偏差 备用风 向 1 5056 单精度浮点 型 4 节字 33 wind directio

33、n 3 最大 值 备用风 向 1 5058 单精度浮点 型 4 节字 34 wind direction 3 最小 值 备用风 向 1 5060 单精度浮点 型 4 节字 35 wind direction 4 平均 值 10m 风 向 1 5062 单精度浮点 型 4 节字 36 wind direction 4 标准 偏差 10m 风 向 1 5064 单精度浮点 型 4 节字 37 wind direction 4 最大 值 10m 风 向 1 5066 单精度浮点 型 4 节字 38 wind direction 4 最小 值 10m 风 向 1 5068 单精度浮点 型 4 节字 39 temperature 平均值温度 5070 单精度浮点 型 4 节字 40 temperature 标准偏差温度 5072 单精度浮点 型 4 节字 41 temperature 最大值 温度 5074 单精度浮点 型 4 节字 42 temperature 最小值温度