光伏儲能電廠設備連接iec61850平臺解決方案

在當今日益發(fā)展的電力系統(tǒng)中，光伏儲能技術以其獨特的優(yōu)勢逐漸嶄露頭角，成為可再生能源領域的重要組成部分。而在光伏儲能系統(tǒng)的運行與監(jiān)控中，通信協(xié)議的選擇與實現(xiàn)則顯得至關重要。本文將重點介紹光伏儲能系統(tǒng)中的Modbus協(xié)議、電力IEC 61850平臺，以及如何通過協(xié)議轉換網關實現(xiàn)Modbus轉IEC 61850的連接，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與智能化管理提供有力支持。

一、Modbus協(xié)議在光伏儲能系統(tǒng)中的應用 Modbus協(xié)議是一種廣泛應用于工業(yè)自動化領域的通信協(xié)議，具有簡單、可靠、易于實現(xiàn)等特點。在光伏儲能系統(tǒng)中，Modbus協(xié)議主要用于實現(xiàn)儲能設備、逆變器、電池管理系統(tǒng)等組件之間的數(shù)據(jù)交換與監(jiān)控。通過Modbus協(xié)議，可以實時獲取儲能設備的運行狀態(tài)、電量信息、故障報警等關鍵數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)監(jiān)控與管理提供可靠依據(jù)。 具體來說，Modbus協(xié)議在光伏儲能系統(tǒng)中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1. 設備監(jiān)控：通過Modbus協(xié)議，可以實時監(jiān)控儲能設備的運行狀態(tài)，包括電壓、電流、功率、溫度等關鍵參數(shù)。當設備出現(xiàn)故障或異常情況時，系統(tǒng)會及時發(fā)出報警信息，提醒運維人員進行處理。 2. 數(shù)據(jù)采集：Modbus協(xié)議支持多種數(shù)據(jù)類型和寄存器結構，可以方便地采集儲能設備的各種數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用于系統(tǒng)分析、故障診斷、性能優(yōu)化等方面，提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性。 3. 遠程控制：通過Modbus協(xié)議，可以實現(xiàn)對儲能設備的遠程控制，包括啟停控制、參數(shù)設置、模式切換等。這有助于實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的智能化管理和自動化控制，降低運維成本和提高管理效率。

二、電力IEC 61850平臺介紹 IEC 61850是電力系統(tǒng)自動化領域的國際標準，它定義了變電站內各種設備之間以及設備與控制中心之間的通信規(guī)范。IEC 61850平臺以面向對象的信息模型為基礎，通過標準化的數(shù)據(jù)模型和服務接口，實現(xiàn)了設備之間的信息交互和互操作性。在光伏儲能系統(tǒng)中，IEC 61850平臺可以實現(xiàn)與電網調度中心、能源管理系統(tǒng)等外部系統(tǒng)的無縫對接，為系統(tǒng)的集成和擴展提供了便利。 IEC 61850平臺的特點包括： 1. 標準化：IEC 61850平臺采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和服務接口，實現(xiàn)了設備之間的信息交互和互操作性。這有助于降低系統(tǒng)集成成本和提高系統(tǒng)可靠性。 2. 面向對象：IEC 61850平臺采用面向對象的信息模型，將設備的功能和屬性抽象為對象，便于進行信息建模和數(shù)據(jù)分析。 3. 實時性：IEC 61850平臺支持實時數(shù)據(jù)傳輸和事件通知機制，可以確保數(shù)據(jù)的及時性和準確性。 4. 安全性：IEC 61850平臺提供了豐富的安全特性，包括訪問控制、數(shù)據(jù)加密、身份認證等，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。

三、通過協(xié)議轉換網關實現(xiàn)Modbus轉IEC 61850連接平臺 在實際應用中，光伏儲能系統(tǒng)往往需要同時支持Modbus協(xié)議和IEC 61850平臺。為了實現(xiàn)這兩種協(xié)議之間的無縫對接，可以采用協(xié)議轉換網關進行轉換。協(xié)議轉換網關是一種專門用于實現(xiàn)不同通信協(xié)議之間轉換的設備，它可以將Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)轉換為IEC 61850平臺所需的數(shù)據(jù)格式，并將IEC 61850平臺的數(shù)據(jù)轉換為Modbus協(xié)議所需的數(shù)據(jù)格式。 通過協(xié)議轉換網關實現(xiàn)Modbus轉IEC 61850連接平臺的過程如下： 1. 配置網關：首先需要對協(xié)議轉換網關進行配置，設置Modbus協(xié)議的參數(shù)（如設備地址、波特率、數(shù)據(jù)位等）和IEC 61850平臺的參數(shù)（如IP地址、端口號等）。 2. 數(shù)據(jù)映射：根據(jù)實際需求，建立Modbus協(xié)議與IEC 61850平臺之間的數(shù)據(jù)映射關系。這需要將Modbus協(xié)議的寄存器地址和數(shù)據(jù)類型與IEC 61850平臺的信息模型進行對應。 3. 數(shù)據(jù)轉換：當Modbus設備發(fā)送數(shù)據(jù)時，協(xié)議轉換網關會將其轉換為IEC 61850平臺所需的數(shù)據(jù)格式，并發(fā)送給IEC 61850平臺。同樣地，當IEC 61850平臺發(fā)送數(shù)據(jù)時，協(xié)議轉換網關會將其轉換為Modbus協(xié)議所需的數(shù)據(jù)格式，并發(fā)送給Modbus設備。 4. 監(jiān)控與管理：通過協(xié)議轉換網關，可以實現(xiàn)對光伏儲能系統(tǒng)的實時監(jiān)控與管理。運維人員可以通過IEC 61850平臺獲取儲能設備的運行狀態(tài)、電量信息、故障報警等關鍵數(shù)據(jù)，并進行遠程控制和參數(shù)設置等操作。同時，也可以將光伏儲能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成到能源管理系統(tǒng)等外部系統(tǒng)中，實現(xiàn)更加全面和深入的數(shù)據(jù)分析與管理。 通過以上介紹，我們可以看出，通過采用Modbus協(xié)議、IEC 61850平臺和協(xié)議轉換網關等技術手段，可以實現(xiàn)光伏儲能系統(tǒng)的智能化監(jiān)控與管理，提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性。   1  設置網關采集modbus從站數(shù)據(jù) 1.   硬件連接。首先確認設備的接口是RS232還是RS485接口。并按如下的方式進行連接。 2.   在電腦上打開VFBOX Studio配置軟件。新建工程，選擇對應的設備類型。設備類型查看設備背面的標簽。可選的型號有：VB301-1100，VB301-1200，VB301-1400，VB302-2400，VB303-2400. 請點擊輸入圖片描述（最多18字） 3.   點擊 新建設備，選擇modbus RTU驅動。 4.   輸入設備名稱，自己定義設備名稱。

5.   輸入和設備相同的串口參數(shù)。比如，設備的波特率是9600，則下面的對話框也選擇9600.

6.   增加要采集的數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型和寄存器地址。 7.   填寫說明。在添加“地址”的時候需要對modbus的通信指令有一些了解，這里面有一些默認的規(guī)則?？上炔榭丛O備的說明書，找到要讀取的地址。然后通過對比下表進行設置。 數(shù)據(jù)區(qū)      功能說明 0X   Digital Coils      數(shù)據(jù)類型：Boolean 讀寫：可讀寫 寄存器地址：00001-09999（10進制）， 協(xié)議地址：0000H-270FH（16進制） 對應的功能碼：01H 05H 0FH 1X   digital Inputs      數(shù)據(jù)類型：Boolean 讀寫：只讀 寄存器地址：10001-19999（10進制）， 協(xié)議地址：0000H-270FH（16進制） 對應的功能碼：02H 3X   Analog Inputs        數(shù)據(jù)類型： 1   Register: short word 2   Register: Long Dword float 4   Register: LLong Qword Double 讀寫：只讀 寄存器地址：30001-39999（10進制）， 協(xié)議地址：0000H-270FH（16進制） 對應的功能碼：04H 4X   Holding Registers      數(shù)據(jù)類型： 1   Register: short word 2   Register: Long Dword float 4   Register: LLong Qword Double 讀寫：可讀寫 地址范圍：40001-49999（10進制），0000H-270FH（16進制） 對應的功能碼：03H 06H 10H 其他說明： 1.   地址可填寫5位或者6位的地址長度。 2.   如果設備的地址是從0開始，則設置網關時地址加1。 3.   地址是10進制。   舉例1：假設要讀取的地址是40015，數(shù)據(jù)類型是float，地址從0開始，則查看上表，40015對應的數(shù)據(jù)區(qū)是“4X Holding Registers”，且數(shù)據(jù)類型是float，則數(shù)據(jù)區(qū)選擇“4X Holding Registers（2 Registers）”，設備地址從0開始，則在網關里配置為40016，配置如下： 請點擊輸入圖片描述（最多18字） 舉例2：假設讀取數(shù)據(jù)的功能碼是03，地址是0x39，地址從1開始，數(shù)據(jù)類型是double。查看上表可知，03功能碼對應的數(shù)據(jù)區(qū)是“4X Holding Registers”，數(shù)據(jù)類型是double，則數(shù)據(jù)區(qū)選擇“4X Holding Registers（4 Registers）”，地址是0x39，轉換成10進制是57，則設置如下： 請點擊輸入圖片描述（最多18字）   8.   設置完成后，點擊菜單“下載”，把工程下載到網關里。 9.   點擊菜單“查看數(shù)據(jù)”，查看網關采集到的數(shù)據(jù)。 請點擊輸入圖片描述（最多18字） 10.  如果顯示的數(shù)據(jù)和實際不匹配，可能是字節(jié)順序要調整。在下面的窗口中可以修改波特率，掃描間隔，通訊超時，字節(jié)順序等參數(shù)。 請點擊輸入圖片描述（最多18字） 11.  數(shù)據(jù)類型 網關支持多種數(shù)據(jù)類型，用戶在添加的時候可以根據(jù)采集到數(shù)據(jù)選擇對應的數(shù)據(jù)類型。不同的設備可能有不同的數(shù)據(jù)類型名稱，可對應選擇。 Boolean      位，布爾變量。變量存儲為 8 位（1 個字節(jié)）的數(shù)值形式，但只能是True 或是 False。 Char      有符號數(shù)，有負數(shù)。占用一個字節(jié)，8位。 Byte      無符號數(shù)，占用一個字節(jié)，8位。 Short      有符號短整型。有負數(shù)。長度2個字節(jié)，16位。 Word      無符號的短整型，長度2個字節(jié)，16位。 Long      有符號長整型，有負數(shù)。長度4個字節(jié)，取值范圍為：-2^31 ~ (2^31 -1)。 DWord      無符號的長整型，且占4個字節(jié)，32位。 Float      單精度浮點型數(shù)據(jù)，長度 4 個字節(jié)，包括一個符號位、一個 8 位 二進制指數(shù)和一個 23 位尾數(shù)。浮點型轉換成10進制數(shù)據(jù)的時候請注意字節(jié)順序問題。在不同的設備中字節(jié)順序不同，有4種不同的字節(jié)順序：1234、4321、3412、2143。網關在轉發(fā)浮點型數(shù)據(jù)的時候，不對字節(jié)順序進行調整，所以在轉換的時候請參考被采集設備的浮點數(shù)順序。 LLong      LLong是長度為8個字節(jié)的有符號整數(shù)。有負數(shù)。 Qword      Qword是長度為8個字節(jié)的無符號整數(shù)。 Double      雙精度浮點(double)型，占8 個字節(jié)（64位）內存空間。   2 、用IEC61850協(xié)議轉發(fā)數(shù)據(jù) 1.   啟用IEC61850服務。 選項      說明 啟用      Yes:啟動61850功能 啟用上報      Yes：啟動網關的自動上報功能，定時上報，數(shù)據(jù)有變化也上報。 端口      102．網關的偵聽端口，一般不修改。 上報觸發(fā)GI      數(shù)據(jù)有變化就上報數(shù)據(jù)。需把“啟用上報”設置成YES 上報周期間隔      網關自動上報數(shù)據(jù)的間隔。單位毫秒。 控制模式      控制模式： Select before operate：選控。選擇變量后再控制 Sbow：select with value Direct：直控。直接控制 上報實例數(shù)量      上報的主站數(shù)量。如果需要多個，可根據(jù)主站需求設置 上報實例簡單名稱      Yes：只有名稱。 No：包含設備名稱，路徑等信息。 數(shù)據(jù)集內容      設置DA，則會導出DA數(shù)據(jù)集 設置DO，則會導出DO數(shù)據(jù)集 SPS附加屬性 MV附加屬性 APC選擇屬性      設置成Yes，則導出的ICD文件中包含相應信息。 設置成No，則導出的ICD文件中不包含相應信息。   IED名稱      網關的IED名稱 邏輯設備名稱      邏輯設備名稱 注：以上參數(shù)如果不確定，一般使用默認即可，主站有特殊需求在進行相應的修改。另外可讓主站提供ICD文件的樣例，也可以對照進行修改。   2.   添加要轉發(fā)的數(shù)據(jù)。 選項      說明 SPS單點狀態(tài)      遙信數(shù)字量DI點，布爾量狀態(tài)上報。點位名稱：Ind1,   Ind2, Ind3 ... （I是大寫的i） INS整數(shù)狀態(tài)      遙信多狀態(tài)DI點，多布爾量狀態(tài)上報。 SPC可控單點      遙控輸出量DO點，平臺控制布爾量。點位名稱：SPCSO1,   SPCSO2, SPCSO3。（O是大寫的o，不是數(shù)字0） MV測量      遙測模擬量AI點。模擬量上報。點位名稱：AnIn1,   AnIn2, AnIn3 ...（I是大寫的i） APC可控模擬設點      遙調。平臺下發(fā)設置模擬量。點位名稱：APC1,APC2...   3.   如果需要平臺可以下發(fā)控制，需要把變量放在“SPC可控單點”，“APC可控模擬設點”。 “SPS單點狀態(tài)”和“SPC可控單點”是開關量。 “MV測量值”和“APC可控模擬設點”是數(shù)據(jù)模擬量。 4.   設置完成后，點擊菜單“下載”，把工程下載到網關中。 7    案例總結 使用協(xié)議轉換網關可以很方便的實現(xiàn)不同協(xié)議的設備之間的數(shù)據(jù)轉換。大量節(jié)省了項目實施過程的時間成本，人力成本。VFBOX網關產品都是工業(yè)級品質，符合工業(yè)應用的場景。只需要簡單的參數(shù)配置，可以很快完成設備和系統(tǒng)之間的連接。方案優(yōu)點： 1.    不需要修改設備里的程序。 2.    不影響設備原有的工作方式和功能。 3.    只需要簡單的配置就可以實現(xiàn)功能需求。 4.    設備長期穩(wěn)定工作。 5.    網關運行架構如下