GBZ 30966.71-2024 风能发电系统 风力发电场监控系统通信 第71部分：配置描述语言标准立项发展报告

风能发电系统风力发电场监控系统通信第71部分：配置描述语言标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:WindEnergyGenerationSystems-CommunicationforMonitoringandControlofWindPowerPlants-Part71:ConfigurationDescriptionLanguage摘要随着全球能源结构转型升级和我国“双碳”战略的深入推进，风力发电作为最具规模化发展潜力的清洁能源形式之一，其装备的数字化、智能化水平直接关系到风电场运行效率与电网安全。风电场监控系统通信协议作为连接风电机组、测风塔、升压站及电网调度系统的关键技术纽带，其标准化程度制约着多厂商设备的互联互通水平。本报告围绕国家标准GB/Z30966.71-2024《风能发电系统风力发电场监控系统通信第71部分：配置描述语言》的立项背景、技术内容与产业意义展开系统论述。该标准等同采用IEC61400-25-71:2019国际标准，规定了风电场监控系统中配置描述语言（CDL）的建模方法、信息交换机制及一致性测试要求，旨在解决风电场异构系统间配置信息语义不一致、接口兼容性差等长期存在的行业痛点。报告详细分析了标准的技术框架与核心要素，阐述了标准对提升风电场设备即插即用能力、降低工程集成成本、支撑智慧风电场建设的重要价值，并对标准的推广应用前景进行了展望，为相关企事业单位和标准化工作者提供参考。关键词：风能发电系统；监控系统通信；配置描述语言；IEC61400-25；国家标准；信息建模；互联互通AbstractWiththetransformationandupgradingoftheglobalenergystructureandthein-depthadvancementofChina's"dualcarbon"strategy,windpower,asoneofthecleanenergyformswiththegreatestpotentialforlarge-scaledevelopment,hasitsdigitalizationandintelligenceleveldirectlyrelatedtowindfarmoperationalefficiencyandpowergridsecurity.Thecommunicationprotocolofwindfarmmonitoringsystemsservesasthekeytechnicallinkconnectingwindturbines,metmasts,substations,andpowergriddispatchingsystems,anditsstandardizationlevelconstrainstheinteroperabilitylevelofmulti-vendorequipment.Thisreportsystematicallydiscussestheprojectbackground,technicalcontent,andindustrialsignificanceofthenationalstandardGB/Z30966.71-2024"WindEnergyGenerationSystems-CommunicationforMonitoringandControlofWindPowerPlants-Part71:ConfigurationDescriptionLanguage."ThisstandardequivalentlyadoptstheinternationalstandardIEC61400-25-71:2019,andspecifiesthemodelingmethods,informationexchangemechanisms,andconformancetestingrequirementsoftheConfigurationDescriptionLanguage(CDL)inwindfarmmonitoringsystems,aimingtoaddresslong-standingindustrypainpointssuchasinconsistentsemanticconfigurationinformationandpoorinterfacecompatibilityamongheterogeneoussystemsinwindfarms.Thereportanalyzesindetailthetechnicalframeworkandcoreelementsofthestandard,elaboratesonitsimportantvalueinenhancingplug-and-playcapabilityofwindfarmequipment,reducingengineeringintegrationcosts,andsupportingtheconstructionofsmartwindfarms,andlooksforwardtothepromotionandapplicationprospectsofthestandard,providingreferenceforrelevantenterprises,institutions,andstandardizationprofessionals.Keywords:Windenergygenerationsystems;Monitoringandcontrolsystemcommunication;Configurationdescriptionlanguage;IEC61400-25;Nationalstandard;Informationmodeling;Interconnectionandinteroperability一、引言1.1研究背景在全球气候治理和能源转型的时代背景下，风力发电已成为我国仅次于火电和水电的第三大电力来源。据国家能源局统计，截至2024年底，我国风电装机容量已突破4.7亿千瓦，连续多年保持全球领先地位。然而，随着风电装机规模的持续扩大和单机电量的不断提升，风电场监控系统面临的挑战也日益严峻——不同制造商的风电机组采用各自专有的通信协议和数据模型，导致风电场在建设和运维阶段面临严重的“信息孤岛”问题。一座普通的风电场往往需要集成3至5家不同品牌的机组设备，配套的监控系统需要针对每类设备开发专属的协议转换模块，不仅增加了工程实施周期和成本，也为后续运维和升级改造带来了巨大障碍。1.2标准立项意义为解决上述问题，国际电工委员会（IEC）制定了IEC61400-25系列标准，为风电场监控系统通信提供统一的信息模型和信息交换方法。该系列标准的第71部分——配置描述语言（ConfigurationDescriptionLanguage,CDL）专门针对风电场设备配置信息的描述和交换进行了规范化，是支撑风电场系统集成和即插即用能力的关键组成部分。我国作为全球最大的风电装备制造国和应用市场，积极采用国际先进标准、制定符合国情的国家标准，对于提升我国风电产业国际竞争力、促进国内国际市场衔接具有重要的战略意义。二、标准概述2.1标准基本信息-标准编号：GB/Z30966.71-2024-标准名称：风能发电系统风力发电场监控系统通信第71部分：配置描述语言-英文名称：Windenergygenerationsystems-Communicationformonitoringandcontrolofwindpowerplants-Part71:Configurationdescriptionlanguage-标准性质：国家标准化指导性技术文件-发布日期：2024年5月28日-实施日期：2024年12月1日-发布机构：国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会-标准状态：现行-采用国际标准：等同采用IEC61400-25-71:20192.2标准定位GB/Z30966.71-2024是GB/Z30966《风能发电系统风力发电场监控系统通信》系列标准的重要组成部分。该系列标准对应于IEC61400-25系列标准，从第1部分至第6部分分别规定了整体架构、信息模型、信息交换模型、映射到通信规约、一致性测试等内容。第71部分在此基础之上，聚焦于配置描述语言的规范化，为各类设备的配置信息提供一种与具体实现无关的统一描述机制。2.3标准适用范围本标准适用于风力发电场监控系统中所有需要配置信息交互的场景，涵盖风电机组、测风设备、无功补偿装置、升压站设备以及电网调度接口等各类设备的配置描述。标准既适用于新建风电场的系统设计与集成，也适用于已建风电场的改造升级和异构系统融合。三、标准制定的背景与需求分析3.1国际标准的演进历程IEC61400-25系列标准自2006年首次发布以来，经过十余年的发展和完善，已成为国际风电行业监控系统通信领域的权威标准。2016年，IEC启动了第二版修订工作，其中新增的第71部分——配置描述语言（CDL），旨在解决风电场中各类设备配置信息描述不统一的问题。经过三年多的反复研讨和完善，IEC61400-25-71:2019于2019年正式发布。该国际标准的出台，反映了全球风电行业对配置信息标准化管理的迫切需求。在此之前，风电场中每台机组的配置参数、通信地址、量测点表等信息分散在不同的文档和系统中，缺乏统一的机器可读的描述格式，给系统集成和自动化运维带来了极大的不便。3.2我国风电行业发展现状与标准化需求我国风电产业经过数十年发展已形成完整的产业链，但在监控系统通信标准化方面仍存在明显短板。具体表现在以下几个方面：-多厂商设备兼容性不足：由于缺乏统一的配置描述标准，不同制造商的监控系统之间难以实现无缝对接，风电场综合监控平台的建设困难重重。-工程实施效率低下：传统的风电场监控系统集成需要大量的人工配置和调试工作，项目周期长且容易出错。-运维智能化水平受限：标准缺失导致设备配置信息无法高效获取和解析，阻碍了基于大数据的智能运维技术的应用。-国际化对接存在障碍：我国风电装备出口量逐年增长，但国内标准与国际标准的不一致性增加了产品国际化认证的难度。基于上述行业痛点，制定符合国际标准要求又适合我国国情的国家标准，已成为产业界的共同呼声。四、标准主要技术内容4.1总体技术框架GB/Z30966.71-2024在技术上完全等同采用IEC61400-25-71:2019，构建了以可扩展标记语言（XML）Schema为基础的配置描述信息模型框架。该框架由以下核心层次构成：（1）核心模型层：定义了配置描述语言的基础元模型，包括信息元素（InformationElement）、信息属性（InformationAttribute）和信息对象（InformationObject）等基本概念。这些元模型为描述风电场各类设备的配置信息提供了通用的语法和语义基础。（2）领域模型层：针对风力发电场特有的设备和应用场景，定义了风电机组、电气设备、气象监测设备等各类设备的配置信息模板。领域模型层通过继承核心模型层的基本元素，并结合风电领域的特定信息需求，形成了面向实际应用的配置描述模型集合。（3）应用映射层：规定了配置描述模型向具体应用场景的映射规则，包括配置文件的创建、解析、验证和交换方法。标准还定义了与IEC61400-25其他部分（如信息模型和信息交换模型）的协调关系，确保配置描述语言能够与监控系统的其他功能模块无缝集成。4.2配置描述模型标准详细规定了风电场配置描述的统一模型框架，核心内容包括以下几个方面：-设备标识与分类模型：为风电场各类设备提供统一的标识符体系和分类方法。设备标识符采用层次化结构，能够唯一确定设备在全球范围内的身份信息，为跨系统、跨区域的风电资产管理提供了基础支撑。-通信参数配置模型：定义了各类设备通信参数的标准化描述方式，涵盖通信协议类型、网络地址、通信波特率、数据采集周期、采样时间同步方式等通信参数。该模型屏蔽了不同通信技术之间的差异，为异构网络环境下的设备互联提供了统一视图。-量测信息配置模型：规范了风电场监控系统中各类量测点（模拟量、状态量、累计量等）的标准化描述方式，包括测点编号、工程单位、量程范围、精度等级、刷新时间、存储策略等属性信息。统一的量测信息描述为实现风电场数据共享和高级应用（如功率预测、性能分析）提供了数据基础。-控制参数配置模型：定义了有功功率控制、无功功率控制、启停机控制等各类控制命令的标准化描述方式，包括控制优先级、执行时限、变化速率限制、安全联锁条件等参数，为风电场有功无功自动控制和电网调度指令的可靠执行提供了规范化支撑。-文件与文档关联模型：为设备配置相关的文档和文件（如操作手册、维护记录、固件版本信息等）提供统一的关联描述方式，实现了配置信息与辅助文档的一体化管理。4.3信息交换机制为保证配置信息在不同系统之间的高效交换，标准规定了以下信息交换机制：-配置文件的生成与解析：规定了基于XMLSchema的配置文件的标准格式要求。配置文件应采用统一命名空间和版本管理机制，确保不同版本配置文件的可兼容性和可追溯性。-配置信息的在线交换：规定了利用IEC61400-25-4定义的服务映射机制（如WEB服务映射、OPCUA映射等）进行配置信息在线交换的方法。在线交换支持主动推送、周期轮询和事件触发等多种模式。-配置信息的离线交换：针对不便于在线连接的场景（如设备检修、系统离线升级等），规定了利用文件导入导出方式实现配置信息离线交换的方法及文件格式要求。-配置变更管理：规定了配置变更的标识、记录和通知机制，确保配置修改的可追溯性。配置变更信息应记录变更时间、变更原因、变更内容以及操作人员（或系统）标识，形成完整的审计链路。4.4一致性测试要求标准明确规定了配置描述语言实现的一致性测试要求，包括：-测试范围与层次：规定了从基础语法、信息模型结构、文件交换格式到信息交换行为等不同层次的一致性测试内容和测试级别要求。-测试用例与测试流程：标准提供了系统化的测试用例设计指导原则，包括正常场景测试、异常输入测试、边界条件测试等，同时规范了测试流程和测试文档的格式要求。-一致性声明要求：要求设备供应商或系统集成商提供标准格式的一致性声明文档，详细说明其产品对标准各条款的符合程度及任何偏离标准的情况，便于用户评估产品的互操作能力。4.5标准之间的协调关系GB/Z30966.71-2024作为GB/Z30966系列标准的重要组成部分，与系列内其他部分形成了紧密配合的关系。在信息建模层面，该标准与第2部分（信息模型）共同构建了风电场监控系统信息描述的完整体系——第2部分侧重于运行信息的建模，而第71部分侧重配置信息的建模。在信息交换层面，标注与第3部分（信息交换模型）和第4部分（通信映射）的协调，确保配置信息能够通过统一的服务模型和通信协议实现交换。在测试认证层面，标准与第6部分（一致性测试）相互衔接，形成完整的标准符合性评估体系。五、标准的创新性与先进性5.1技术创新点GB/Z30966.71-2024在技术层面具有以下创新特征：-面向对象的信息建模方法：采用面向对象的方法构建配置信息模型，将设备配置信息以对象、属性和服务的形式进行结构化描述，使得配置信息天然具有封装性、继承性和可扩展性，更易于实现复杂系统的高效管理。-可扩展的模型架构：标准设计采用分层架构，核心模型保持相对稳定，而领域模型可根据技术发展进行扩展。这种“核心稳定、外围开放”的架构设计充分兼顾了标准的稳定性和未来技术演进的需求。-多协议映射能力：标准在配置信息交换方面支持多种通信协议的映射机制，可根据不同的应用场景选择适宜的通信方式，兼顾了传输效率和互操作性的双重需求。-全生命周期配置管理：标准支持设备从出厂、运输、安装、调试、运行、维护直至退役的全生命周期配置管理，为风电资产的数字化管理提供了标准化基础。5.2与国际标准的协调性本标准的发布实施具有突出的国际协调价值。采用等同采用（IDT）方式引入IEC61400-25-71:2019，意味着国内企业在产品研发和系统集成过程中可以直接对标国际先进技术要求。这既降低了国内企业的标准转换成本，也为国产风电设备走向国际市场消除了技术壁垒。同时，标准的发布也为我国在国际标准化组织中争取更多话语权奠定了基础。六、标准实施的预期效益分析6.1经济效益标准的实施将直接降低风电行业全生命周期的成本支出。在风电场建设阶段，统一的配置描述语言可大幅缩短系统集成和调试周期，降低工程实施成本；在运行阶段，标准化配置管理将显著降低运维人员的技术门槛，提高故障排查和处理的效率；在改造升级阶段，标准将有效降低新旧设备替换的技术风险，减少停机损失和改造成本。据行业估算，标准全面实施后可为单个风电场节约系统集成成本约50-100万元，节约调试时间约30%以上。6.2社会效益标准的实施将有力推动我国风电产业的健康有序发展。在产业层面，统一的标准将促进风电设备制造市场的公平竞争，避免因私有协议形成的市场壁垒。在技术层面，标准将支撑基于大数据的风电场智能运维和智慧运营，为风电行业数字化转型奠定数据基础。在国家层面，标准的实施将加快我国新能源标准体系建设，助力“双碳”目标实现。6.3环境效益通过提高风电场运行效率和设备利用率，标准的实施间接促进了清洁能源的充分利用。标准化配置管理还减少了因设备不兼容导致的重复采购和资源浪费，符合绿色发展和循环经济理念。七、主要起草单位介绍——中国电力科学研究院有限公司GB/Z30966.71-2024的制定工作凝聚了国内风电领域众多科研机构、制造企业和检测认证单位的智慧和力量。其中，中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）作为标准制定的核心组织单位，承担了主要的技术研究和标准起草工作，在标准制定过程中发挥了不可替代的关键作用。中国电科院成立于1951年，是国家电网有限公司直属的科研机构，也是我国电力行业综合性科研机构中规模最大、业务最全的研究机构之一。经过七十余年的发展，中国电科院已形成了覆盖电力系统全链条的科研体