【其他行业标准】 风能资源观测系统 测风塔观测技术要求

ICS 07. 060
中华人民共和国气象行业标准
QX/T 559—2020
风能资源观测系统
测风塔观测技术要求
Wind energy resource observation systemMeteorological mast observationtechnical requirements
行业标准信息服务平台
2020-06-16发布
中国气象局
2020-09-01实施
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规范性引用文件
术语和定义
系统组成
塔体技术要求
数据测量采集系统技术要求
测风塔观测站系统传感器检定、环境适应性及可靠性要求观测数据处理要求
附录A（规范性附录）
参考文献
风能资源观测系统数据格式
QX/T559—2020
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QX/T559—2020
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由全国气候与气候变化标准化技术委员会风能太阳能气候资源分技术委员会（SAC/TC540/SC2)提出并归口。
本标准起草单位：中国华云气象科技集团公司、中国气象局气象探测中心、甘肃省气象局、华云升达（北京）气象科技有限责任公司、湖南省气象技术装备中心。本标准主要起草人：刘钧、王平、郭亚田、郑新芙、杨志勇、王亚静、毕楠、袁志鹏、张宏伟、李建宇、于晋。
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1范围
风能资源观测系统测风塔观测技术要求QX/T559—2020
本标准规定了测风塔系统组成，塔体、数据测量采集系统技术要求，测风塔观测站系统传感器检定、环境适应性及可靠性，观测数据处理等要求本标准适用于基于测风塔的风能资源观测系统的设计、建设和使用。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件，GB/T2423.17一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾GB4793.1一2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求GB/T6587—2012电子测量仪器通用规范GB/T9254一2008信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T18268.1一2010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求GB/T18709—2002风电场风能资源测量方法风能资源术语
GB/T31724
QX4—2015
3术语和定义
气象台(站)防雷技术规范
GB/T18709和GB/T31724界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
风能资源观测系统wind energyresourceobservation system对风能资源的时空分布进行立体、连续和定量观测的设备及软件。3.2
时间常数
Tresponsetime
测量仪器输出量响应被测量阶跃变化的63.2%（1-1/e)所需要的时间。3.3
导出量derived quantity
用被试产品直接测量的参数，通过计算或判断得出的其他所需气象量。注：如由温度和湿度计算的露点温度，由观测点气压计算的海平面气压，由瞬时风速挑选的极大风速等4系统组成
4.1组成
由测风塔观测站系统和数据中心站系统组成1
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4.2测风塔观测站系统
4.2.1系统构成
包括传感器、数据采集器、供电系统、通信模块、塔体结构和安装附件等硬件及具有采集、处理、通信和控制等功能的嵌人式软件系统组成4.2.2传感器
应至少配置满足业务要求的风向、风速、温度、湿度、气压等传感器。宜符合下列要求：a）风向、风速传感器宜符合下列要求：-风向、风速传感器推荐选用机械式测风传感器，其中风速传感器宜选用三杯式风速传感器、风向传感器宜选用单翼式风向传感器；台风影响地区宜在轮毂高度处加装强风仪：一覆冰多发地区，风向、风速传感器宜加装具有加热功能的传感器；其他特殊情况，可根据环境条件及应用要求选择合适的风向、风速传感器。b）温度传感器宜选用铂电阻式传感器。c
湿度传感器宜选用湿敏电容式传感器；低温高湿地区，湿度传感器宜加装具有轮换加热退湿功能的传感器。
d）气压传感器宜选用硅压式传感器。4.2.3数据采集器
数据采集器应包括下列单元：
对传感器测量数据的采样单元；a）
数据质量控制及数据计算处理单元；b）
本地数据通信单元；
d）数据存储单元；
系统运行控制单元；
与远程数据中心的交互处理单元。4.2.4供电系统
准信息服务平
宜选用蓄电池加太阳能辅助的供电方式。其中，蓄电池容量应在无日照的情况下，保证系统正常运行15天。
4.2.5通信模块
远程数据传输宜选用无线数据通信方式4.3数据中心站系统
由计算机软硬件和网络设备组成，应具有实时接收、数据存储、质量检查、数据统计、数据分发和远程监控管理等功能。
5塔体技术要求
5.1塔体结构
应符合下列要求：
a）结构设计应满足应用要求，使用安全且便于仪器安装和维护；b）宜选择桁架型；
c）嘉立方式宜采用拉线式；
d）塔架应与水平面保持垂直，塔体垂直度应小于或等于1/1000；e）结构应能承受当地30年一遇的最大风荷载的冲击。5.2外观与工艺
应符合下列要求：
外观整洁、无损伤和形变，金属件无锈蚀，涂层无气泡、开裂、脱落等现象；a）
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b）各零部件应安装正确、牢固可靠、无机械变形、断裂、弯曲等，运动部件不应有迟滞、卡死、松脱等；
机箱内所有部件、连接器及针脚应有编号或标识，编号或标识应完整、清晰且不易脱落；c）
d）表面应进行涂、敷、镀等工艺处理，能耐潮、防霉、防盐雾等。5.3仪器安装
应符合下列要求：
风向、风速、温度和湿度传感器均应安装在测风塔各观测层侧向伸出的横臂上。a）
横臂伸出长度宜为塔体边长的3倍以上，增加斜向支撑结构：提高强度观测仪器分层安装时，应考虑大气近地层气象参数的垂直分布规律，以获取有代表性的数据。c）
同一个塔体上，不同层高度的相同类型气象要素传感器，应选择同型号的传感器和相同的安装d)
方式。
需要比较相关的气象要素时，可选择在相同高度安装多种不同型号的测量传感器e）
传感器安装高度符合下列要求：f
—应在10m高度设计安装1套风速传感器，在初拟风电机组轮毂高度处设计安装2套风速传感器；免费标准bzxz.net
一宜在接近风电机组叶轮扫掠面最低高度10m的整倍数高度处设计安装1套风速传感器，可在接近风电机组叶轮扫掠面最大高度10m的整倍数高度处设计安装1套风速传感器；一其余风速传感器宜安装在风电机组叶轮扫掠面内10m的整倍数高度处；风向传感器安装高度：应在10m高度及初拟风电机组轮毂高度处附近各安装1套风向传感器；
一温、湿、压传感器安装高度：应在8m～10m高度处安装1套温度、湿度和气压传感器；一宜在测风塔初拟风电机组轮毂高度安装1套温度和湿度传感器。g）传感器安装位置符合下列要求：风向、风速传感器安装横臂应与本地主风向成90°角，安装时应进行水平校正和确定0°（北向）的位置；
温度和湿度传感器应安置在通风防辐射罩内：一气压传感器一般安置在密闭的机箱内，经静压连通管与外界大气相连通。3
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h）太阳能电池板应安装在测风塔上，且不应影响气象要素传感器的正常测量。i）避雷针顶端应与最高观测层保持塔直径15倍以上的距离。5.4防雷
测风塔塔顶应设置引雷器，接地电阻不宜大于42，对于土壤电阻率较高的岩石地基接地电阻不应大于102。
5.5电缆
测风塔使用的电缆包括模拟信号电缆、数字通信电缆和电源电缆。应符合下列要求：a）根据电缆的使用功能应选择符合相关工业标准的电缆；b）具有电磁屏蔽功能并能够满足野外应用环境要求；c）接人数据采集器端口应具有防雷功能；d）电缆接人应满足防雷技术要求，符合QX4一2015中7.4的要求。5.6安全性
应符合下列要求：
存在安全隐患的地方应有危险警示标志，应悬挂有“请勿攀登”的明显安全标志，标志耐久性应符合GB4793.1—2007的5.3条要求；b）
测风塔位于航线下方时，应根据航空部门的要求决定是否安装航空信号灯；c）有牲畜出没的地方，应设防护围栏；电池电极应有绝缘保护装置并完全遮盖电极及连接线的导电部分，电池应有防止电解液泄漏d）E
侵蚀到带电部件的技术措施；
结构件棱缘或拐角应进行倒圆和磨光处理，便于安全安装和维护。e
6数据测量采集系统技术要求
6.1构成
由传感器、数据采集器和数据中心站系统组成，6.2传感器技术指标
气象测量要素宜包括：风向、风速、温度、湿度、气压等。各传感器的技术性能应符合表1要求。表1传感器技术性能指标
测量要素
测量范围
0 m/s~60m/s
(强风仪：0m/s～90m/s）
0°～360°
50℃~50℃
5%RH~100%RH
分辨力
测量准确度
±(0.5 m/s+0.03V m/s)
(V为实际风速值）；
启动风速≤0.5m/s
±3%RH(≤80%RH)
±5%RH(>80%RH)
时间常数
测量要素
“距离常数。
。阻尼比。
测量范围
表1传感器技术性能指标（续）
分辨力
450 hPa～~1100 hPa
6.3数据采集器技术要求
应符合下列要求：
测量准确度
可将采集到的电信号转换成可读信号，得到气象变量测量值序列数据：b）可根据规定的数据质量判定方法，对采样值进行质量检查并标识；c）可存储原始数据、统计数据及设备状态等信息；d）可进行远程无线数据传输；
e）可通过业务软件在本地进行参数设置，实现观测系统的现场管理；f）
能与远程数据中心进行交互，实现远程控制和管理。6.4数据中心站系统技术要求
应符合下列要求：
能够实时接收各个测风塔观测站系统传输来的数据文件；b）具有数据质量检查、数据存储、数据分发的能力；具有远程监控管理各个测风塔观测站系统运行状态的功能。c
测风塔观测站系统传感器检定、环境适应性及可靠性要求传感器检定要求
应符合下列要求：
测量传感器应经过业务主管部门测试考核，同意用于观测业务。a）
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时间常数
所有观测传感器安装前，应经国家授权的计量检定机构检定或校准，取得合格证并在有效b）
期内。
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按照业务主管部门传感器计量检定的要求，定期对传感器进行检定。d）
如出现以下情况，应立即进行检定或校准：经历过可能影响仪器性能的极端气象事件；经过拆卸修理；
遭到人为损坏；
对仪器的示值有疑问。
7.2环境适应性
7.2.1气候环境
观测站系统中的所有设备应符合下列要求：a）工作环境温度：一50℃～十50℃；5
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b）工作环境湿度：0%RH～100%RH；c）工作环境气压：500hPa～1100hPa。7.2.2机械环境
观测站系统中的仪器设备应符合下列要求：a）振动：选用GB/T6587一2012的4.7.1中表1第III组严酷等级；通过规定试验后，机械结构件无破裂、明显变形或者坚固件松动等现象，仪器能够正常使用。冲击：选用GB/T6587一2012的4.7.1中表1第III组严酷等级；通过规定试验后，机械结构b）
件无破裂、明显变形或者坚固件松动等现象，仪器能够正常使用。7.2.3电磁兼容性
观测站系统中的所有电气设备应符合下列要求：a）工作时，不应影响系统使用场合中其他仪器设备的正常工作；b）系统在使用场合的电磁环境下应能正常工作；电磁兼容性抗扰度指标满足GB/T18268.1一2010的6.2中表1的抗扰度试验的基本要求和c
性能判据；
d）电磁兼容性骚扰度指标满足GB/T9254一2008中A级的要求。7.2.4抗腐蚀
观测站系统中的所有设备应符合下列要求：a）具有防腐、防尘、防盐雾的能力；b）i
设备在非包装情况下，应能通过GB/T2423.17一2008中的48h盐雾试验，不产生腐蚀损坏及影响正常工作
业标准信
7.3可靠性
观测站系统中的所有电气设备应满足平均故障间隔时间（MTBF)不小于3000h。8.1数据采样时间
应符合下列要求：
a）得凤向、风速观测数据采样时间：每1s采样一次；8.2数据质量控制
应符合下列要求：
a）采集器的嵌入式软件中需对各观测要素的采集数据进行质量控制；b）观测数据存储时需要标识数据质量控制码，数据质量控制码见表2；6
标识代码值
5、6、7
数据质量标识
“正确”：数据没有超过给定界限，“存疑”：不可信。
“错误”：数据超过给定界限，“不一致”：不同要素的关系不满足规定标准，QX/T 559—2020
“校验正确”：数据原标记为存疑、错误或不一致，后来利用其他检查程序确认为正确保留。
“没有检查”：数据没有经过任何质量控制检查。“缺失”：数据缺测或丢失，相应数据置为99999。对各观测要素测量数据是否超出最大允许上、下限值的检查依据见表3；表3
要素极值范围
气象变量
下限值
-50℃
450hPa
上限值
60m/s（强风仪为90m/s）
1100hPa
对各观测要素连续两次的测量数据是否超出最大允许变化速率的检查依据见表4；表4
气象变量
相对湿度
最大允许变化速率
最大允许变化速率
务平台
数据合理范围应符合GB/T18709—2002中8.3.1的要求；数据相关性应符合GB/T18709—2002中8.3.2的要求；数据变化趋势应符合GB/T18709—2002中8.3.3的要求。数据计算处理
数据平均值
应包含下列数据：
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