《風力發電機組風力發電場監控系統通信第1部分：原則與模型gb/t30966.1-2022》詳細解讀contents目錄1范圍2規范性引用文件3術語和定義4縮略語5總體要求5.1一般規定5.2風電場概覽contents目錄5.3通信的一般要求5.4通信模型6風電場信息模型6.1一般規定6.2信息建模方法7風電場信息交換模型7.1一般規定7.2信息交換建模方法contents目錄8映射到通信協議8.1一般規定8.2映射的架構8.3風電場信息模型的映射參考文獻011范圍本部分詳細闡述了風力發電機組與風力發電場監控系統之間的通信原則。規定了通信系統的基本模型，包括硬件和軟件架構。提供了通信協議、數據格式和信息安全等方面的指導。涵蓋內容0102適用范圍適用于風力發電機組制造商、風力發電場運營商以及相關技術研發機構。適用于新建、擴建和改建的風力發電場監控系統通信的設計與實施。關聯標準本部分與風力發電機組的其他相關國家或行業標準相互關聯，共同構成完整的標準體系。在遵循本部分原則的基礎上，可結合實際情況制定更為詳細的地區或企業標準。022規范性引用文件GB/T術語標準詳細定義了風力發電機組監控系統通信中使用的專業術語，確保各方在交流和使用時具有統一的理解。GB/T數據標準規定了風力發電機組監控系統通信的數據格式、數據交換方式等，確保數據的準確性和互操作性。國家標準行業標準風電場監控系統通信行業標準在遵循國家標準的基礎上，進一步細化了風電場監控系統通信的具體要求，包括通信協議、通信接口等。風電場安全標準涉及風電場監控系統的安全防護措施，確保通信過程的安全性，防止數據泄露和非法侵入。參照國際電工委員會（IEC）制定的相關標準，確保我國風力發電機組監控系統通信的先進性和國際接軌。IEC國際標準如國際標準化組織（ISO）等制定的與風力發電相關的國際標準，也被本部分所引用，以提升整體的標準化水平。其他國際組織標準國際標準033術語和定義監控系統是指對風力發電場進行實時監測、控制和數據分析的系統，包括硬件和軟件組件。監控系統能夠采集風力發電機組及風電場運行數據，進行狀態監測、故障預警、遠程控制等操作，確保風電場安全、高效運行。定義功能3.1監控系統通信接口是指風力發電機組與監控系統之間進行數據傳輸和信息交互的接口。定義通信接口包括物理接口和協議接口，物理接口負責傳輸介質連接，協議接口負責數據格式與通信規約。類型3.2通信接口數據傳輸是指將風力發電機組產生的各類數據通過通信接口發送至監控系統的過程。數據傳輸應滿足實時性、準確性、可靠性和安全性的要求，確保數據的完整性和可用性。3.3數據傳要求定義定義通信協議是指風力發電機組與監控系統之間進行通信所遵循的規則和約定。內容通信協議包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層等多個層次，確保數據在不同層次之間正確傳輸與解析。3.4通信協議044縮略語風力發電機組監控系統（WindTurbineGeneratorSystem）WTGS監控與數據采集系統（SupervisoryControlAndDataAcquisition）SCADA可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）PLC變槳系統，控制葉片角度以優化風力捕獲和機組載荷Pitch4.1風力發電機組相關縮略語4.2通信系統相關縮略語COM通信系統（CommunicationSystem）LAN局域網（LocalAreaNetwork），用于風力發電機組內部設備間的通信WAN廣域網（WideAreaNetwork），用于風力發電場與遠程監控中心之間的通信TCP/IP傳輸控制協議/因特網協議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol），網絡通信的基礎協議安全性，確保監控系統通信的保密性、完整性和可用性Security加密，對傳輸的數據進行加密處理以防止未經授權的訪問Encryption4.3數據與安全相關縮略語數據，風力發電機組運行過程中產生的各種信息Data認證，驗證通信雙方的身份以確保通信的安全性Authentication055總體要求123監控系統應遵循國際通用的標準和規范，確保系統的開放性和互操作性，便于不同廠商設備的集成與擴展。標準化與開放性監控系統應具有高可靠性和穩定性，能夠長時間穩定運行，確保風力發電場的安全和效益。可靠性與穩定性監控系統應能夠實時采集、傳輸和處理數據，準確反映風力發電機組的運行狀態和性能。實時性與準確性5.1監控系統架構03網絡安全防護通信系統應采取有效的網絡安全防護措施，防止數據泄露、非法入侵等網絡安全問題的發生。01高速數據傳輸通信系統應具備高速數據傳輸能力，確保大量實時數據的及時傳輸和處理。02抗干擾能力通信系統應具有較強的抗干擾能力，能夠在復雜電磁環境下保持通信的穩定性和可靠性。5.2通信系統要求數據預處理對采集的原始數據進行預處理，包括數據清洗、去噪、歸一化等操作，提高數據質量和可用性。數據分析與挖掘運用數據分析與挖掘技術，對處理后的數據進行深入分析，提取有價值的信息和特征，為風力發電機組的優化運行和維護提供支持。5.3數據處理與分析界面友好性人機交互界面應設計簡潔明了，操作便捷，降低用戶使用難度。可視化展示通過圖表、曲線等可視化方式展示風力發電機組的運行狀態和性能數據，便于用戶直觀了解。報警與提示功能設置報警與提示功能，及時發現并處理異常情況，確保風力發電場的安全穩定運行。5.4人機交互界面設計065.1一般規定涵蓋風力發電機組與風力發電場監控系統之間的通信接口。包括通信協議、數據格式、傳輸速率等通信參數的規定。確保監控系統通信的可靠性、穩定性和安全性。監控系統通信范圍采用分層分布的架構，包括現場層、控制層和監控層。現場層負責數據采集與設備控制，控制層負責數據處理與指令下發，監控層負責數據展示與遠程監控。各層級之間通過通信網絡實現數據傳輸與信息共享。通信系統架構遵循國際通用的通信協議和標準，如IEC61400系列標準。確保不同廠商、不同型號的風力發電機組能夠實現互聯互通。便于風力發電場監控系統的集成與擴展。通信協議與標準123具有高可靠性，能夠抵御惡劣環境和電磁干擾。具有高實時性，確保數據傳輸的及時性和準確性。具有可擴展性，能夠適應風力發電場規模和需求的不斷變化。通信系統性能要求075.2風電場概覽指由一批風力發電機組、相關電氣設備、測風塔、升壓站、集電線路、送出線路、場內道路、運行人員工作與生活設施等組成的，并接入電網運行的風力發電項目。風電場定義根據地理位置、風能資源、裝機容量等因素，風電場可分為陸地風電場和海上風電場。風電場分類風電場定義與分類風力發電機組將風能轉換為電能的主要設備，包括風輪、發電機、塔筒等部件。升壓站將風力發電機組發出的電能進行升壓，以便遠距離輸送。集電線路與送出線路負責將各風力發電機組發出的電能匯集并輸送至升壓站，再通過送出線路接入電網。測風塔用于測量風電場內的風能資源情況，為風電場規劃、設計、運行等提供數據支持。風電場主要構成部分通過風電場監控系統實時監測各風力發電機組的運行狀態、發電量等關鍵指標，確保風電場安全穩定運行。運行監控定期對風力發電機組進行維護保養，延長設備使用壽命，提高發電效率。維護保養針對風力發電機組運行過程中出現的故障，及時進行排查與處理，減少故障對風電場運行的影響。故障處理風電場運行管理隨著全球能源結構的轉型與升級，風電作為清潔、可再生的能源形式，其發展前景廣闊。未來，風電場將朝著規模化、智能化、高效化的方向發展。發展趨勢風電場在建設與運營過程中也面臨著諸多挑戰，如土地資源限制、并網消納難題、設備技術更新迭代等。需要行業內外共同努力，推動風電產業的持續健康發展。面臨挑戰風電場發展趨勢與挑戰085.3通信的一般要求03定期對通信系統進行測試和維護，確保其始終處于良好工作狀態。01通信系統應具有高可靠性，確保數據傳輸的穩定性和準確性。02應采取必要的冗余設計和錯誤檢測機制，以降低通信故障的風險。5.3.1可靠性通信系統應滿足風力發電場監控對實時性的要求，確保數據的及時更新。應優化數據傳輸和處理流程，減少傳輸延遲，提高系統響應速度。在必要時，可采取數據壓縮技術，以減少傳輸時間。5.3.2實時性通信系統應具備完善的安全防護措施，確保數據和通信過程的安全性。應采用加密技術、身份驗證等安全機制，防止數據泄露和非法訪問。定期對通信系統進行安全檢查和評估，及時發現并處理安全隱患。5.3.3安全性123通信系統應具有良好的可擴展性，以適應風力發電場未來的發展和擴展需求。應采用模塊化設計思想，便于系統的升級和擴展。在選擇通信設備和協議時，應充分考慮其兼容性和可擴展性。5.3.4可擴展性095.4通信模型模型概述通信模型定義通信模型是指在風力發電場監控系統中，各組件之間進行數據傳輸和通信所遵循的規范與標準。模型重要性通信模型是確保風力發電場監控系統穩定、高效運行的關鍵，它規定了數據的傳輸方式、格式及處理流程。物理層應用層負責數據的幀封裝、差錯控制和流量控制等，提供數據在鏈路上的可靠傳輸。數據鏈路層實現數據的路由選擇和分組轉發，確保數據能夠準確到達目的節點。網絡層提供端到端的數據傳輸服務，包括數據的分段、重組、順序控制和流量控制等。傳輸層0201030405模型組成要素涉及傳輸介質、接口類型和電氣特性等，確保數據在物理鏈路上的可靠傳輸。定義了風力發電場監控系統各組件之間的通信協議和數據格式，確保各組件能夠正確解析和處理數據。靈活性與可擴展性通信模型應具備一定的靈活性和可擴展性，以適應未來風力發電場監控系統的發展和升級需求。標準化接口通信模型應遵循國際通用的標準和規范，確保不同廠商的設備能夠互相兼容并實現互聯互通。安全性保障在通信模型的設計和實現過程中，應充分考慮數據的安全性和保密性，采取有效的加密和防護措施，確保數據在傳輸和存儲過程中不被竊取或篡改。模型應用與實現106風電場信息模型定義與目的01風電場信息模型是對風電場各組成部分及其相互關系進行數字化描述的工具，旨在實現風電場監控、管理、優化等功能的信息化和智能化。模型構成02風電場信息模型包括風電機組、升壓站、測風塔、氣象站、箱變、集電線路、無功補償設備、風電場功率預測系統、風電場功率控制系統等關鍵設備與系統。標準化與開放性03風電場信息模型遵循國際通用的信息模型標準，確保模型的開放性和可擴展性，便于與不同廠商、不同技術路線的風電設備進行集成。風電場信息模型概述

風電場信息模型構建原則完整性原則風電場信息模型應全面反映風電場的實際情況，包括設備類型、數量、性能參數、運行狀態等關鍵信息，確保信息的完整性和準確性。實時性原則風電場信息模型應具備實時更新功能，能夠動態反映風電場的最新狀態，為風電場的實時監控和調度提供有力支持。可擴展性原則隨著風電技術的不斷進步和風電場規模的不斷擴大，風電場信息模型應具備良好的可擴展性，能夠適應新設備、新功能的加入。風電場監控與管理通過風電場信息模型，可以實現對風電場各關鍵設備和系統的實時監控與管理，包括設備狀態監測、故障診斷、性能評估等，提高風電場的運維效率和可靠性。風電場優化與調度基于風電場信息模型，可以開展風電場功率預測、優化調度等高級應用，實現風電場的最大化利用和電網的穩定運行。風電場數字化與智能化風電場信息模型是風電場數字化和智能化的基礎，通過與云計算、大數據、人工智能等技術的結合，可以推動風電場的智能化升級和創新發展。風電場信息模型應用116.1一般規定可靠性原則監控系統通信應具有高可靠性，能夠穩定傳輸數據，確保風力發電場的安全穩定運行。擴展性原則監控系統通信應具備良好的擴展性，能夠適應風力發電場未來的發展和擴展需求。實時性原則監控系統通信應滿足風力發電場對實時性的要求，確保數據的及時傳輸和處理。標準化原則監控系統通信應遵循國家及行業標準，確保各風力發電機組與監控系統之間的通信一致性和互操作性。監控系統通信原則監控系統通信采用層次化模型，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層，各層次之間通過標準接口進行連接和通信。層次化模型定義數據在通信系統中的傳輸方式和流程，包括數據采集、數據傳輸、數據存儲等環節，確保數據的準確性和完整性。數據傳輸模型建立信息安全模型，通過加密、認證等技術手段保障監控系統通信的安全性，防止數據泄露和非法侵入。信息安全模型監控系統通信模型通信接口要求規定監控系統與風力發電機組之間的通信接口標準和要求，包括接口類型、傳輸速率、通信協議等，確保通信的穩定性和兼容性。數據格式要求明確數據的格式和編碼方式，以便各系統能夠正確解析和使用數據，同時降低數據解析錯誤的風險。通信故障處理提出通信故障的檢測、定位和恢復機制，確保在通信故障發生時能夠及時發現并處理，減少對風力發電場運行的影響。監控系統通信要求126.2信息建模方法信息模型定義信息模型是對現實世界中的實體、屬性、關系以及活動進行的抽象描述，用于實現信息的有效組織和交流。風力發電場信息模型針對風力發電場的運行、監控、管理等方面，構建相應的信息模型，以確保數據的準確性、完整性和一致性。6.2.1信息模型概述標準化原則考慮未來風力發電技術的發展趨勢，信息模型應具備良好的可擴展性，以適應新需求的不斷增加。可擴展性原則實用性原則信息模型應緊密結合實際應用場景，滿足風力發電場監控系統的實際需求。遵循國家和行業標準，確保信息模型的通用性和互操作性。6.2.2信息建模原則6.2.3信息建模方法運用UML工具進行信息建模，通過類圖、時序圖、用例圖等多種圖形化表達方式，全面描述風力發電場監控系統的靜態結構和動態行為。統一建模語言（UML）通過分析風力發電場中的實體及其之間的關系，構建實體關系模型，以清晰表達數據結構和關聯。實體關系建模采用面向對象的思想，將風力發電場中的各類實體抽象為對象，并定義對象的屬性、方法和事件，以實現數據的封裝和復用。面向對象建模137風電場信息交換模型風電場信息交換模型提供了標準化的信息交換格式，確保不同系統間的數據互通性。標準化信息交換模型設計考慮了數據的完整性和準確性，滿足風電場監控與運營的需求。完整性與準確性模型支持未來功能的擴展，同時保持足夠的靈活性以適應不同風電場的實際情況。擴展性與靈活性7.1模型概述包括機組的運行狀態、故障報警、功率輸出等關鍵數據。風電機組狀態信息風電場氣象數據電網連接信息運營維護數據提供風電場內的風速、風向、溫度、濕度等氣象信息，用于評估風資源情況和機組性能。反映風電場與電網的連接狀態，包括并網點的電壓、頻率、功率因數等參數。記錄風電場的維護計劃、維修記錄、備件庫存等信息，支持遠程監控與維護工作。7.2信息交換內容跨平臺通信支持多種通信協議和數據格式，確保不同系統間的順暢通信，降低數據交換的復雜性。智能化監控結合大數據分析和人工智能技術，對風電場進行智能化監控和預警，提高運營效率和安全性。系統集成風電場信息交換模型可應用于不同廠商和技術的風電場監控系統之間的集成，實現數據的統一采集、處理和分析。7.3模型應用與實現冗余設計與備份在關鍵節點采用冗余設計，提高系統的可靠性；同時，定期備份重要數據，防止數據丟失。訪問控制與權限管理嚴格的訪問控制和權限管理機制，確保只有授權人員能夠訪問敏感數據和執行關鍵操作。數據加密與驗證采用先進的數據加密技術，確保信息在傳輸和存儲過程中的安全性；同時，通過數據驗證機制防止數據被篡改或損壞。7.4安全性與可靠性保障147.1一般規定03適用于新建及擴建的風力發電場，對現有風力發電場的改造提供指導。01涵蓋風力發電機組與風力發電場監控系統之間的通信接口及協議。02涉及監控系統內部各組件之間的通信，確保數據傳輸的準確性和實時性。監控系統通信范圍采用分層分布式架構，分為場站層、間隔層和過程層。間隔層負責各風力發電機組及升壓站等設備的監控。通信系統架構場站層負責整個風力發電場的監控、管理和數據分析。過程層負責數據采集、執行控制指令及與上級系統的通信。通信協議與標準01遵循國際通用的通信協議和標準，如IEC61400系列標準。02確保不同廠商設備之間的互聯互通，降低系統集成難度。提倡使用開放式通信協議，便于未來系統的擴展和升級。03確保數據傳輸的安全性、完整性和保密性。采取必要的安全防護措施，如防火墻、加密技術等，防止數據泄露和非法侵入。定期對通信系統進行安全檢查和評估，及時發現并處理安全隱患。通信系統安全要求157.2信息交換建模方法7.2.1信息交換概述信息交換定義指風力發電場監控系統內部以及與其他系統之間進行數據傳遞和共享的過程。信息交換重要性確保風力發電機組運行狀態的實時監控、故障預警與診斷、遠程控制等功能的實現。信息交換原則遵循標準化、開放性、可擴展性、安全性和實時性等原則。明確監控系統信息交換的具體需求和目標，涉及風力發電機組、升壓站、測風塔等各個部分。需求分析模型設計模型驗證與優化基于需求分析結果，設計信息交換的模型結構，包括數據實體、屬性、關系等定義。通過實際數據驗證模型的準確性和可行性，根據驗證結果對模型進行優化調整。0302017.2.2建模方法與步驟包括風速、風向、發電機功率、轉速等實時運行參數。風力發電機組運行數據風力發電機組各部件的故障預警、報警信息及診斷結果。故障與報警信息遠程控制指令的發送、執行及反饋情況，確保指令的準確傳達和執行。控制指令與反饋7.2.3信息交換內容數據加密與完整性保護采用加密技術對敏感數據進行保護，確保數據在傳輸過程中的完整性和真實性。容錯與冗余設計在關鍵節點采用容錯技術和冗余設計，提高信息交換的可靠性和穩定性。訪問控制與權限管理設置不同用戶或系統的訪問權限，防止未經授權的訪問和操作。7.2.4信息交換安全與可靠性保障168映射到通信協議實時性原則通信協議應滿足風力發電場監控系統對實時性的要求，確保數據的及時傳輸和處理。可靠性原則通信協議應具備高可靠性，能夠抵御外界干擾和攻擊，確保數據傳輸的穩定性和安全性。標準化原則映射到通信協議應遵循國際、國內相關標準和規范，確保通信的互操作性和兼容性。8.1映射原則8.2通信協議選擇選擇業界主流的通信協議，如Modbus、OPC、IEC60870-5等，這些協議具有廣泛的應用基礎和成熟的技術支持。主流協議針對風力發電場的特殊需求，也可采用專用的通信協議，以滿足特定的數據傳輸和控制要求。專用協議VS在風力發電機組與監控系統之間，通過協議轉換設備或軟件，實現不同通信協議之間的數據交換和信息共享。數據封裝與解析按照選定的通信協議，對風力發電機組的數據進行封裝和解析，以確保數據的準確傳輸和有效識別。協議轉換8.3映射實現測試環境搭建搭建符合實際應用場景的測試環境，包括風力發電機組、監控系統、通信設備等。測試用例設計根據映射需求和通信協議規范，設計全面的測試用例，覆蓋各種可能的數據傳輸場景。測試執行與結果分析按照測試用例進行測試，記錄測試結果并進行詳細分析，確保映射到通信協議的準確性和可靠性。8.4通信測試與驗證178.1一般規定可靠性原則監控系統通信應具有高可靠性，確保數據傳輸的準確性和穩定性，防止因通信故障導致的風力發電場運行異常。實時性原則監控系統通信應具備低延遲、高實時的特點，以滿足風力發電場對實時監控和數據分析的需求。標準化原則監控系統通信應遵循國際、國內相關標準和規范，確保通信的互操作性和兼容性。監控系統通信原則分層通信模型監控系統通信應采用分層通信模型，包括現場層、網絡層和應用層，各層之間通過標準接口進行數據傳輸和交互。數據傳輸安全在通信過程中，應確保數據的機密性、完整性和可用性，采取加密、校驗等安全措施，防止數據泄露和非法篡改。通信協議選擇根據風力發電場的實際情況和需求，選擇適合的通信協議，如Modbus、OPC、IEC61850等，以實現設備間的無縫對接和高效通信。監控系統通信模型188.2映射的架構負責采集風力發電機組及風電場運行數據，包括風速、風向、發電機狀態等。傳感器層對采集到的數據進行預處理，包括數據清洗、格式化、壓縮等操作，以確保數據質量和傳輸效率。數據處理層實現數據從傳感器層到監控中心或云平臺的安全、可靠傳輸，通常采用有線或無線通信技術。傳輸層對接收到的數據進行處理、分析和可視化展示，為風電場運營提供決策支持。應用層