基于高原山区风电机组的风电场虚拟测风塔系统的制作方法

本实用新型属于测风塔技术领域，尤其涉及一种基于高原山区风电机组的风电场虚拟测风塔系统。

背景技术：

随着风电机组的装机容量和上网电量所占比重不断增加,风电场的建设规模和数量也在逐年大幅增加,测风塔技术及其应用在风能开发和利用过程中的作用更显得尤为重要。风电场投运后，测风塔主要用于风电场的气象信息实时监视和发电能力预测。

高原山区由于复杂的地理和气象特征，导致风电场测风塔存在以下几个问题：

1、考虑到装设测风塔高昂的成本，往往整个风电场只布置单个测风塔。而风电场布置的单个测风塔的测风数据与风电场实际出力之间相关性差，导致仅依靠一座测风塔难以代表整个风电场的风况。

2、由于高原山区的特殊地理和气象条件，如覆冰等原因，易造成已立的测风塔因覆冰或年久失修而损坏或倒塔，或覆冰造成测风仪器损坏或短时间工作失灵，导致测风塔数据严重缺失。

技术实现要素：
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本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于高原山区风电机组的风电场虚拟测风塔系统，以解决现有技术中在高原山区风电场安装测风塔成本高，风电场只布置单个测风塔，而风电场布置的单个测风塔的测风数据与风电场实际出力之间相关性差，导致仅依靠一座测风塔难以代表整个风电场的风况；由于高原山区的特殊地理和气象条件容易导致测风塔损坏或倒塔，或覆冰造成测风仪器损坏或短时间工作失灵，导致测风塔数据严重缺失等技术问题。

本实用新型技术方案：

一种基于高原山区风电机组的风电场虚拟测风塔系统，它包括风电机自带的传感器单元，风电机自带的传感器单元与风电机模数转换器连接，风电机模数转换器与风电机数据采集及发送装置连接，风电机数据采集及发送装置与风电场监控中心接收终端连接，风电场监控中心接收终端与风电场监控中心监控后台连接。

所述传感器单元包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器和压力传感器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是基于高原山区风电机组相对高度，利用风电场的风电机组自带的风速、风向、温度、湿度和压力等传感器的观测数据来替代测风塔数据，根据本实用新型，可将测试数据结果直接于风电场超短期功率预测；本实用新型利用不同风机所处位置的相对高度不同，可以直接用实测数据来描述风电场的不同高度层的气象数据和特征；解决了现有技术中在高原山区风电场安装测风塔成本高，风电场只布置单个测风塔，而风电场布置的单个测风塔的测风数据与风电场实际出力之间相关性差，导致仅依靠一座测风塔难以代表整个风电场的风况；由于高原山区的特殊地理和气象条件容易导致测风塔损坏或倒塔，或覆冰造成测风仪器损坏或短时间工作失灵，导致测风塔数据严重缺失等技术问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

一种基于高原山区风电机组的风电场虚拟测风塔系统(见图1)，它包括风电机自带的传感器单元，风电机自带的传感器单元与风电机模数转换器通过数据线连接，风电机模数转换器与风电机数据采集及发送装置导线连接，风电机数据采集及发送装置与风电场监控中心接收终端通过无线或有线网络连接，风电场监控中心接收终端与风电场监控中心监控后台通过无线或有线连接。

所述传感器单元包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器和压力传感器。可以采集到风电机轮毂高度的风速Xs、风向Xd、温度Te、湿度Sh、压力Ya模拟量信号。

风电机模数转换器将采集到的风电机轮毂高度的风速Xs、风向Xd、温度Te、湿度Sh、压力Ya模拟量信号转换为数字量信号。

风电机数据采集及发送装置，它包括：

采集及发送装置电源：装置电源正常情况下由直流电源提供，在直流电源出现故障的情况下，由蓄电池作为备用电源供电。

本地通信接口：本地通信接口负责在装置本体直接收集装置信息。

远传通信接口：远传通信接口应具备三种方式传输方式，分别为光纤传输、2M专线传输、无线3G/4G传输，具体的通信实现方式由现场环境而定。

风电场监控中心接收终端：

用于接收风电机数据采集及发送装置发送来的风速Xs、风向Xd、温度Te、湿度Sh和压力Ya数字量信号。

风电场监控中心监控后台：

接收风电场监控中心接收终端发来的风电机轮毂高度的风速Xs、风向Xd、温度Te、湿度Sh和压力Ya数字量信号；形成完整的风电场虚拟测风塔数据信息。

所述的一种基于高原山区风电机组的风电场虚拟测风塔系统的

测量方法，它包括：

步骤1、统计风电场中n个风电机轮毂位置的海拔高度，n大于2；

步骤2、将n个风电机轮毂位置的海拔高度进行对比，将海拔高度处于最低位置的第ξ个风电机轮毂位置的海拔高度定为hξ，ξ∈n，且1≤ξ≤n；减去第ξ个风电机得到剩下的m个风电机，m＝n-1，在m个风电机中，第θ个风电机的轮毂位置的海拔高度为hθ，θ∈m；

步骤3、以第ξ个风电机轮毂位置的海拔高度hξ为基准，计算剩下的m个风电机中第θ个风电机轮毂位置的海拔高度hθ与基准的相对高度ΔHθ，ΔHθ＝hθ-hξ；

步骤4、在m个风电机中，找出相对高度ΔHθ满足测风塔要求选取高度的p个风电机样本；

步骤5、在p个风电机样本中，分别测量第δ个风电机轮毂中心处的风速Xsδ、风向Xdδ、温度Teδ、湿度Shδ、压力Yaδ，δ∈p；

步骤6、汇总p个风电机样本中所有的风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器测量的风速、风向、温度、湿度、压力测量数据，得到完整的虚拟测风塔数据，所述完整的虚拟测风塔数据为风速Xsp、风向Xdp、温度Tep、湿度Shp和压力Yap；Xsp＝{Xsδ，δ∈p}，Xdp＝{Xdp，δ∈p}，Tep＝{Teδ，δ∈p}，Shp＝{Shδ，δ∈p}，Yap＝{Yaδ，δ∈p}。