專利名稱：包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)測管理技術領域，具體地，涉及一種包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
目前，在光資源條件較好的地區(qū)設立測光站，并長時間對測光站周邊測量的濕度，溫度，氣壓，風速和風向等數(shù)據(jù)進行觀測收集，得到一個地區(qū)光能情況的變化，據(jù)此確定該地區(qū)的光能資源，為光伏電站的選址以及預測提供前期服務。同樣，在風資源條件較好的地區(qū)設立測風塔，并長時間對距測風塔10m、30m、50m、70m和100m處測量的風速和風向數(shù)據(jù)的觀測收集，得到一個地區(qū)風能情況的變化，然后據(jù)此確定該地區(qū)的風能資源，為風電場建設提供前期服務。德國、丹麥、美國等發(fā)達國家風、光能主要是分布式接入，測光站和測風塔的建設主要目的是評估區(qū)域光能資源和風能資源，為光伏電站和風電場選址提供幫助。國內(nèi)測光站和測風塔的建設和使用，氣象部門也都應用于當?shù)仫L光資源的普查以及光伏電站和風電場的選址，并未有其它相關應用。國內(nèi)外對風光資源的研究上， 多集中于大尺度全國乃至全球的風光資源評估，或小尺度的光伏電站和風電場微觀選址、單個測光站和測風塔選址的研究工作，而區(qū)域內(nèi)風資源中尺度的風光資源評估，針對風光電基地的測光、測風網(wǎng)絡建設的相關工作并不多見。隨著全國范圍內(nèi)光伏電站和風電基地的建設，部分風電場周邊也建設了單個測光站、測風塔，以用于觀測記錄光能信息和風況。但針對整個光伏電站和風電基地中尺度層面上，進行實時光能信息和風況觀測、記錄及應用的情況之前還未有。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在管理分散、實時性差、數(shù)據(jù)量小、應用范圍小與精確度低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)方便集中管理，實時性好，數(shù)據(jù)量多，應用范圍廣及精確度高的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個測風塔和中心站，所述多個測風塔均和中心站雙向通信，所述中心站包括中央處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡通信設備，所述測風塔包括與中心站的網(wǎng)絡通信設備進行通信的遙測站，用于采集光能信息的測光站以及傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，提供直流電源的電源模塊；所述測光站和傳感器通過數(shù)據(jù)采集設備電連接在遙測站上。進一步的，所述傳感器包括風速儀、風向儀、溫濕度計和氣壓計測量。進一步的，所述遙測站和網(wǎng)絡通信設備據(jù)包括GPRS模塊和天線。進一步的，所述數(shù)據(jù)采集設備和遙控站間通過串口通信。
進一步的，所述數(shù)據(jù)采集設備的采用ACS300-MM。進一步的，所述中央處理系統(tǒng)為計算機或服務器。本發(fā)明的技術方案具有以下有益效果:
本發(fā)明的技術方案，通過設置測光、測風傳感器，并通過將采集的數(shù)據(jù)傳輸給中心站，因采用即時通信系統(tǒng)，從而達到了方便集中管理，實時性好，數(shù)據(jù)量多，應用范圍廣及精確度高的優(yōu)點。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明實施例所述的包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明實施例所述的包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)的原理框圖。結(jié)合附圖，本發(fā)明實施例中附圖標記如下:
1-傳感器；2-裝置機；3_工作站。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，一種 包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個測風塔和中心站，多個測風塔均和中心站雙向通信，中心站包括中央處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡通信設備，測風塔包括與中心站的網(wǎng)絡通信設備進行通信的遙測站，用于采集光能信息的測光站以及傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，提供直流電源的電源模塊；測光站和傳感器通過數(shù)據(jù)采集設備電連接在遙測站上。其中，傳感器包括風速儀、風向儀、溫濕度計和氣壓計測量。遙測站和網(wǎng)絡通信設備據(jù)包括GPRS模塊和天線。數(shù)據(jù)采集設備和遙控站間通過串口通信。數(shù)據(jù)采集設備的采用ACS300-MM。中央處理系統(tǒng)為計算機或服務器。其中測風塔上可以同時設置測光站和風速儀、風向儀、溫濕度計和氣壓計測量等傳感器，也可以單獨的分開設置，如只設置測光站或只設置風速儀、風向儀、溫濕度計和氣壓計測量等傳感器。根據(jù)需要進行設置。本技術方案是針對百萬千瓦級的大規(guī)模光電基地和千萬千瓦級的大規(guī)模風電基地，適用于場址連成片的大型風光電基地；涉及的大規(guī)模風光電基地布局，結(jié)合測光站/測風塔距離風光電場的建設標準，以及上下游效應效果，完成測光站/測風塔的合理布局，以達到風光電基地測風、測光需要；該測光、測風網(wǎng)絡布局，進行測光站/測風塔的實時改造，以使測光站/測風塔能達到定時(如每I分鐘)進行一次實時光能信息和風況的采集及監(jiān)測，并通過GPRS模塊等通信方式傳至中心站。該包含測光、測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以應用到實時測光/測風數(shù)據(jù)于風光電超短期預測預報系統(tǒng)，完成測光站/測風塔周圍風電場的風光電超短期預測；同時實時測光/測風數(shù)據(jù)應用于風光能預測預報系統(tǒng)，完成風光能預測的校驗工作，應用于對當?shù)毓饽苄畔⒑惋L況的監(jiān)測，便于運行人員對當?shù)毓饽苄畔⒑惋L況的實時掌握。下面以張掖光伏電站和酒泉風電基地為例，對上述實施例的包含測光、測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施，進行舉例說明。
實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以結(jié)合張掖百萬千瓦級大規(guī)模光電基地和酒泉千萬千瓦級別風電的規(guī)劃范圍，結(jié)合測光站/測風塔距離光電站和風電基地的建設標準，完成對張掖一期光伏電站的測光網(wǎng)絡建設和酒泉一期風電基地冊測風網(wǎng)絡建設實現(xiàn)了覆蓋張掖地區(qū)一期光電基地的實時測光網(wǎng)絡建設和酒泉一期風電基地的實時測風網(wǎng)絡建設，實現(xiàn)了每I分鐘進行一次當?shù)毓饽苄畔⒑惋L況的實時監(jiān)測，并通過GPRS等通信方式，實現(xiàn)了實時光能信息和風況的監(jiān)測與統(tǒng)計，并應用于風光電超短期預測預報系統(tǒng)的幾個方面。而原有測光站/測風塔應用于所選地區(qū)光能信息和風況普查及已建光伏電站或者風電場的后評估工作，單一的測光站/測風塔只能提供某點的實際光能信息和風況情況，也頂多推算出某一定區(qū)域內(nèi)的風光資源情況，以用于光伏電站和風電場的建設。而短期及超短期風光電預測預報系統(tǒng)，需要間隔I分鐘的實時風光資源數(shù)據(jù)，測光站/測風塔除了采集的間隔為10分鐘之外，另外每天只上傳兩次數(shù)據(jù)，絕大多數(shù)測光站/測風塔為風光資源普查確定光伏電站和風電場場址所用，此測光站/測風塔都位于風電場內(nèi)部，所測數(shù)據(jù)會受到影響，不能滿足風光電預測預報所用要求。而單個光伏電站或者風電場外所建測光站/測風塔由于獨立性和缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，未形成網(wǎng)絡，不能直接為風光電預測預報提供支撐。風光資源監(jiān)測與獲取是通過測光站/測風塔及其上面的風速風向傳感器，溫度計，氣壓計等，獲取測光站/測風塔每10分鐘風速風向平均值，溫度，濕度及氣壓值等。測光站/測風塔每10分鐘記錄一次平均光能信息和風況信息，并記錄于其存儲器中，每天兩次通過郵件發(fā)送至用戶處，或由人工定期前往測光站/測風塔進行取數(shù)。此種方法 只能完成對測光站/測風塔所在地區(qū)的光能風況普查和了解，無法達到實時光能信息和風況獲取的要求，也就無法滿足風光電超短期預測預報系統(tǒng)對實時光能信息和風況的要求。而通過對測風塔和測光站進行改造，加裝相應的設備，實現(xiàn)測光站/測風塔每I分鐘測得一次光能和風況信息，并及時上傳至用戶端，并及時進行測光測風數(shù)據(jù)應用。通過改造，通過ACS300-MM數(shù)據(jù)采集，可以把張掖光伏電站和酒泉風電基地上每秒測量的風速、風向、氣壓等環(huán)境值，進行I分鐘平均，算出I分鐘平均的風速、風向值、氣壓等值，并通過GPRS模塊和天線，發(fā)送至蘭州風電中心終端，并進行記錄于應用。為了能讓ACS300-MM及GPRS模塊正常運行，需要對其進行供電，在改造的測光站/測風塔上加裝了蓄電池及太陽能電池板，用以對系統(tǒng)供電。經(jīng)過改造，測光站/測風塔由原來每天發(fā)送兩次測光測風數(shù)據(jù)，改成每5分鐘發(fā)送一次實時數(shù)據(jù)，以用于風光電超短期預測預報系統(tǒng)。已改造的測光站/測風塔通過GPRS通信模塊，每5分鐘發(fā)送一次測光測風數(shù)據(jù)，發(fā)送需用時I秒左右，在發(fā)送完測光測風數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)采集器進入到休眠狀態(tài)，以減少電能的消耗。已建設的測光站中，每5分鐘同中心站進行通訊，已通訊成功的測光站/測風塔同中心站進行數(shù)據(jù)傳輸，其余測光站/測風塔暫時等待，每一時刻中心站只能接受一座測光站/測風塔的實時測光測風數(shù)據(jù)。 在甘肅省光伏電站和風電場及測光站和測風塔中，在光伏電站基地和風電基地，建立測光站/測風塔。對于該地區(qū)一期光伏發(fā)電基地和風電基地額的規(guī)劃布局，所改造的測風塔及測光站，已基本可以覆蓋該地區(qū)所有光伏電站和風電場的實時測光及測風需要。完成了對風光電基地一期各風光電場的周圍實時光能信息和風況數(shù)據(jù)的測取，便可根據(jù)結(jié)合實時測光測風數(shù)據(jù)，進行各風光電場風光電超短期預測預報。測光測風數(shù)據(jù)從外網(wǎng)傳至內(nèi)網(wǎng)三區(qū)的風光電超短期預測預報系統(tǒng)中，并記錄于風光電超短期預測預報數(shù)據(jù)庫中，以用于風光電超短期預測預報系統(tǒng)中，對測光站/測風塔臨近風光電場的超短期預測。超短期預測預報中，風光電場如沒有臨近的實時測光站/測風塔，將無法進行超短期預測預報。超短期預測預報系統(tǒng)應用統(tǒng)計方法，建立起實時測光測風數(shù)據(jù)與光電、風電出力對應關系，再結(jié)合實時測光、測風數(shù)據(jù)，進行O 4小時的超短期風光電預測預報。在風光電超短期預測預報系統(tǒng)實時監(jiān)測平臺上，實時測光站/測風塔的數(shù)據(jù)也同步展示出來。調(diào)度人員通過訪問綜合展示平臺，了解到光電、風電的出力的短期及超短期預測值，同時也能查看到風光能的預測情況，也可以通過對照當前時刻的風速風向等數(shù)據(jù)，以及歷史的風況信息，來判斷風光電預測的準確情況。測光站/測風塔的實時光能信息和風況數(shù)據(jù)接入風電中心終端后，通過傳輸傳至風光電實時監(jiān)測系統(tǒng)，對各測光站/測風塔的實時光能信息風況數(shù)據(jù)能進行圖形及報表的展示，便于工作人員對當?shù)氐墓饽苄畔⒑惋L況進行實時掌握。綜上所述，本發(fā)明還具有以下特點，不同點主要體現(xiàn)在四個方面:
⑴本發(fā)明是針對百萬千瓦級的大規(guī)模光伏電站和千萬千瓦級的大規(guī)模風電基地，針對的是風光電場彼此相連并成區(qū)域分布的風光電基地，而不同于原有的單個或小規(guī)模風光電基地；
⑵風光資源數(shù)據(jù)的獲取使用的是實時測光站/測風塔，每I分鐘記錄一次光能信息和風況并實時傳輸至終端進行應用，而不同于原有測光站/測風塔每10分鐘記錄一次測光、測風數(shù)據(jù)，每天兩次傳送至終端的方式。原有測光站/測風塔的數(shù)據(jù)只進行一年或半年的數(shù)據(jù)分析，分析出當?shù)毓?能信息和風況，而本發(fā)明中對實時光能信息和風況信息及時采集并加以利用；
⑶針對整個風光電基地進行風光資源測光站/測風塔的布局，考慮測光站/測風塔與光伏電站/風電場之間的相關性及距離位置等因素，進行測光站/測風塔的布局規(guī)劃，而不同于原有測光站/測風塔只對單個風光電場進行布局考慮；
⑷實時測光站/測風塔的數(shù)據(jù)應用于風光電超短期預測預報之中，應用于風能預測之中，應用于對當?shù)毓饽苄畔⒑惋L況的實時監(jiān)測之中，這些都是之前沒有進行的技術。最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括多個測風塔和中心站，所述多個測風塔均和中心站雙向通信，所述中心站包括中央處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡通信設備，所述測風塔包括與中心站的網(wǎng)絡通信設備進行通信的遙測站，用于采集光能信息的測光站以及傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，提供直流電源的電源模塊；所述測光站和傳感器通過數(shù)據(jù)采集設備電連接在遙測站上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括風速儀、風向儀、溫濕度計和氣壓計測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述遙測站和網(wǎng)絡通信設備據(jù)包括GPRS模塊和天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設備和遙控站間通過串口通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設備的采用ACS300-MM。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理系統(tǒng)為計算機或 服務器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包含測光和測風功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個測風塔和中心站，所述多個測風塔均和中心站雙向通信，所述中心站包括中央處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡通信設備，所述測風塔包括與中心站的網(wǎng)絡通信設備進行通信的遙測站，用于采集光能信息的測光站以及傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，提供直流電源的電源模塊；所述測光站和傳感器通過數(shù)據(jù)采集設備電連接在遙測站上。以實現(xiàn)方便集中管理，實時性好，數(shù)據(jù)量多，應用范圍廣及精確度高的優(yōu)點。
文檔編號G01D21/02GK103234583SQ201310137620
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者汪寧渤, 呂清泉, 劉光途, 趙龍, 王定美, 路亮, 馬明, 張健美, 周強, 黃蓉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風電技術中心