测风设备基础知识(上)

测风设备基础知识（上）王哲2018-10-31新疆新能源研究院1a观测要求风电场风能资源测量方法GB/T18709-2002风电场气象观测与资料审核订正技术规范QX/T74-2007风电功率预测系统测风塔数据测量技术要求NB/T31079-2016越来越多的业主采购测风塔（测风设备）要求招标，熟知规范中的技术要求才能写出合格的招标技术规范书。但有的条款（比如标定）是针对国产仪器的，并不一定适合业界广泛使用的国外设备，不要简单照搬，要和厂家沟通。2a资源评估测风塔与功率预测测风塔技术要求对比资源评估功率预测执行标准风电场风能资源测量方法GB/T18709-2002，风电场气象观测及资料审核订正技术规范QX/T74-2007风电功率预测系统测风塔数据测量技术要求NB/T31079-2016风速、风向分辨力0.1m/s，3°风速误差范围GB/T:±0.5m/s（3~30m/s），QX/T:±0.1（6~12m/s）±（0.5+0.03v）m/s，v为实际风速风向精确度±2.5°±5°温度精确度±1℃±0.2℃气压精确度±3%±0.3hPa相对湿度分辨力一般不测湿度1%相对湿度精确度±4%（RH≤80%），±8%（RH>80%）风速采样和记录1s采样，自动计算和记录10min平均值、标准偏差、最大值1s采样，自动计算5min平均值、标准偏差、最大值（实际国内很多系统都没有计算标准偏差和最大值）温、压、湿采样1h10s采样，自动计算5min平均值（瞬时噪声要剔除）塔高不低于机组轮毂高度不低于机组轮毂高度，且高于轮毂高度10m以上测风仪数量至少3层风速、风向：10m、轮毂高度、10m的整数倍；应有一处迎主风向对称安装2套风速、风向至少4层风速、风向：10m、50m、轮毂高度附近、测风塔最高层；风速、风向的安装执行GB/T18709远程传输可选必须，而且传输间隔不超过5min，延迟不超过1min，每日畅通率应大于95%，且具备数据补传功能测风塔位置、数量要求位置要有代表性。要在主导风向上风向。应结合地形对微观选址的影响确定数量和位置。每套预测系统至少配1个塔，地形复杂的适当增加，大型基地应统一规划。位置要有代表性。要在主导风向上风向，距离最近机组3~5km3a杯式风速计（CupAnemometer）4a杯式风速计原理f=np/60，n为转速（RPM），p为极对数，n与风速正相关通过测量输出电压的频率（正弦波先被整形成方波，便于输入记录仪的“计数器”），再换算成风速。通过风洞实验确定换算公式（传递函数），即标定（Calibration）。NRG官网可通过输入产品的SN查询标定报告。Maximum40风速仪的标定值通常为：Scale=0.765，Offset=0.35，每件都略有差别，但不会差很多，如果差得多，应核实。五个厂家杯式风速计数据5a风洞实验6a标定参数的核对1、从现场或测风设备交接资料中获得传感器的SN(12位数字)2、官网查询，下载标定报告（pdf）3、现场查验设置的Scale、Offset是否与标定报告中的一致注意：若查不到标定报告，有理由怀疑厂家提供的不是真品或未经过标定的7a标定报告8a传感器的SN印在传感器贴的标签上，输入时忽略所有空格和‘-’9a传递函数风速仪有一个重要指标——准确度。QX/T74-2007要求6~12m/s风速范围内误差不大于0.1m/s。NRG产品说明上介绍的是5~25m/s风速范围内误差不大于0.1m/s。显然NRG的更严格，而且更符合风电行业需求（风机切出风速一般不小于19m/s）10a风向仪（Vane）N这里有一个凸起，为0°标记，须朝北安装N风N（x）E（y）E风11a风向仪原理内部是旋转式电位器（变阻器），输出是与角度成线性关系的电压。NRG#200P的最大阻值10KΩ。风向仪有一个重要指标——Threshold（门槛）。NRG#200P的门槛是1m/s，也就是说，风速<1m/s时它是无法响应的。数据分析时“静风”按此设置。与风速仪一样，风向仪也应能查到标定报告。看到这里，你就明白为啥风速计接2根线而风向标要接3根了吧（信号电缆2C就是2芯，3C就是3芯）12a通道(CHANNEL)的类型计数器（Counter）：风速模拟量（Analog）：风向、气温、气压、湿度等13a记录仪(也叫数据采集器)美国NRG–SymphoniePlus3、SymphoniePro美国SecondWind(Vaisala)–NomadII美国Campbell–CR1000X德国Ammonit–Meteo-32X、Meteo-40L西班牙KintechEngineering–EOLZenith上述记录仪兼容NRG的传感器，所以看测风塔安装报告时可能发现记录仪不是NRG的产品，风速仪型号仍然是Maximum40。上述产品既能够测风又能够测光——安装辐射计即可。14aSymphoniePlus3的通道1-3,13-15是计数器通道，记录仪有内置的传感器接口。与前一代产品相比，增加了13-15三个内置的计数器通道，所以称为Plus34,5,6是灵活通道，通过在对应插槽安装不同的SCM（信号调理卡）可被配置成不同的测量通道，比如风速、风向、雨量、电量（kWh）7-12是模拟量通道，7和8有内置的传感器接口，可接NRG#200P或其他兼容的风向标，9-12要在对应的插槽安装SCM，可接风向、气温、气压、湿度等模拟量也就是说，一共有7个插槽，其中3个可扩展为风速（4-6），记录仪最多可接9个风速仪。15aNRGSymphoniePlus3电池，更换时须一节一节地换，不可同时取下。大概2年换一次。国产南孚可替换。时钟用纽扣电池（CR2032，电脑主板上也是该型号）注意别装反，装反红灯亮接地螺栓输入接线端子排一定要注意防雷！接地线要足够粗，而且不得续接，应一通到底，接到符合要求的接地扁铁上。16aNOMAD217aCR1000X18aMeteo-40L19a如何读原始数据设备厂家会为购买者提供配套软件，这些软件可以将现场取的或远程接收的原始数据文件转换为可读的格式（如TXT或CSV）通常这些软件是免费的，能在厂家官网下载，但Nomad和EOL例外，从不对外公开，仅提供给购买方，如果业主提供了这些数据，应让业主自己导出可读格式给我们，或是把软件连同序列号（授权码）给我们。厂家软件数据格式NRGSymphonieDataRetriever（SDR）.RWDSymPRODesktopApplication.RLDSecondWindNomadDesktop.NDFKintechEOLManager.elogAmmonitcallalog注：大多数软件兼容厂家新老产品，但有的软件已不能读取老式记录仪记录的数据，详见产品介绍20a测风设备的维护首先要仔细看厂家提供的手册，里面详细介绍了产品特点和使用方法NRGMaximum40风速仪使用寿命2年，#200P风向标使用寿命2-6年，恶劣气候还要打折扣，所以厂家质保一般不会超过2年质保期内厂家负责一切，过了质保一切你负责！为测风塔建档立卡很重要，一般分为“建设期档案”和“运行期档案”。21a测风塔档案建设期档案包括“招标技术规范书”、“采购合同”、“合同评审记录”、“安装报告”、“验收记录”等等运行期档案主要包括“现场维护记录”。现场维护记录很重要，否则得到数据的分析者发现数据前后变化，又不知道原因，只能猜测是不是进行了维护。通道变更(增/减/换)、支臂方向调整、密码变更这类关键事件，一定要准确记录在案。风资源评估用的测风塔一般只进行短期观测(1y~2y)，档案不完善只是影响前期工作的效率和质量；如果是功率预测测风塔，那是需要伴随风电场长期运行下去的，它会影响功率预测的准确度，以至于电网调度对风电场的考核。22a探讨根据QX/T74-2007