光伏儲能電廠設(shè)備連接iec61850平臺解決方案

在當(dāng)今日益發(fā)展的電力系統(tǒng)中，光伏儲能技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢逐漸嶄露頭角，成為可再生能源領(lǐng)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(guān)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(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)Modbus轉(zhuǎn)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(yīng)用 Modbus協(xié)議是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)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(shè)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(shè)備的運行狀態(tài)、電量信息、故障報警等關(guān)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(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1. 設(shè)備監(jiān)控：通過Modbus協(xié)議，可以實時監(jiān)控儲能設(shè)備的運行狀態(tài)，包括電壓、電流、功率、溫度等關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)設(shè)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(jié)構(gòu)，可以方便地采集儲能設(shè)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(shè)備的遠程控制，包括啟?？刂?、參數(shù)設(shè)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(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)，它定義了變電站內(nèi)各種設(shè)備之間以及設(shè)備與控制中心之間的通信規(guī)范。IEC 61850平臺以面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ蜑榛A(chǔ)，通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模型和服務(wù)接口，實現(xiàn)了設(shè)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(wǎng)調(diào)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(biāo)準(zhǔn)化：IEC 61850平臺采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和服務(wù)接口，實現(xiàn)了設(shè)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?qū)ο螅篒EC 61850平臺采用面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ?，將設(shè)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(zhǔn)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(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)Modbus轉(zhuǎn)IEC 61850連接平臺 在實際應(yīng)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(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進行轉(zhuǎn)換。協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)是一種專門用于實現(xiàn)不同通信協(xié)議之間轉(zhuǎn)換的設(shè)備，它可以將Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為Modbus協(xié)議所需的數(shù)據(jù)格式。 通過協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)Modbus轉(zhuǎn)IEC 61850連接平臺的過程如下： 1. 配置網(wǎng)關(guān)：首先需要對協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進行配置，設(shè)置Modbus協(xié)議的參數(shù)（如設(shè)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(guān)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(yīng)。 3. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：當(dāng)Modbus設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)會將其轉(zhuǎn)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(dāng)IEC 61850平臺發(fā)送數(shù)據(jù)時，協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)會將其轉(zhuǎn)換為Modbus協(xié)議所需的數(shù)據(jù)格式，并發(fā)送給Modbus設(shè)備。 4. 監(jiān)控與管理：通過協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，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(shè)備的運行狀態(tài)、電量信息、故障報警等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并進行遠程控制和參數(shù)設(shè)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(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)等技術(shù)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(shè)置網(wǎng)關(guān)采集modbus從站數(shù)據(jù) 1.   硬件連接。首先確認設(shè)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(yīng)的設(shè)備類型。設(shè)備類型查看設(shè)備背面的標(biāo)簽?？蛇x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(shè)備，選擇modbus RTU驅(qū)動。 4.   輸入設(shè)備名稱，自己定義設(shè)備名稱。

5.   輸入和設(shè)備相同的串口參數(shù)。比如，設(shè)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(shè)備的說明書，找到要讀取的地址。然后通過對比下表進行設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)備的地址是從0開始，則設(shè)置網(wǎng)關(guān)時地址加1。 3.   地址是10進制。   舉例1：假設(shè)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(yīng)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(shè)備地址從0開始，則在網(wǎng)關(guān)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(shè)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(yīng)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(zhuǎn)換成10進制是57，則設(shè)置如下： 請點擊輸入圖片描述（最多18字）   8.   設(shè)置完成后，點擊菜單“下載”，把工程下載到網(wǎng)關(guān)里。 9.   點擊菜單“查看數(shù)據(jù)”，查看網(wǎng)關(guān)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(diào)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(wǎng)關(guān)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(yīng)的數(shù)據(jù)類型。不同的設(shè)備可能有不同的數(shù)據(jù)類型名稱，可對應(yīng)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(zhuǎn)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(shè)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(wǎng)關(guān)在轉(zhuǎn)發(fā)浮點型數(shù)據(jù)的時候，不對字節(jié)順序進行調(diào)整，所以在轉(zhuǎn)換的時候請參考被采集設(shè)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(nèi)存空間。   2 、用IEC61850協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 1.   啟用IEC61850服務(wù)。 選項      說明 啟用      Yes:啟動61850功能 啟用上報      Yes：啟動網(wǎng)關(guān)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(wǎng)關(guān)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(shè)置成YES 上報周期間隔      網(wǎng)關(guān)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(shè)置 上報實例簡單名稱      Yes：只有名稱。 No：包含設(shè)備名稱，路徑等信息。 數(shù)據(jù)集內(nèi)容      設(shè)置DA，則會導(dǎo)出DA數(shù)據(jù)集 設(shè)置DO，則會導(dǎo)出DO數(shù)據(jù)集 SPS附加屬性 MV附加屬性 APC選擇屬性      設(shè)置成Yes，則導(dǎo)出的ICD文件中包含相應(yīng)信息。 設(shè)置成No，則導(dǎo)出的ICD文件中不包含相應(yīng)信息。   IED名稱      網(wǎng)關(guān)的IED名稱 邏輯設(shè)備名稱      邏輯設(shè)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(yīng)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(zhuǎn)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(shè)點      遙調(diào)。平臺下發(fā)設(shè)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(shè)點”。 “SPS單點狀態(tài)”和“SPC可控單點”是開關(guān)量。 “MV測量值”和“APC可控模擬設(shè)點”是數(shù)據(jù)模擬量。 4.   設(shè)置完成后，點擊菜單“下載”，把工程下載到網(wǎng)關(guān)中。 7    案例總結(jié) 使用協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)可以很方便的實現(xiàn)不同協(xié)議的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。大量節(jié)省了項目實施過程的時間成本，人力成本。VFBOX網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品都是工業(yè)級品質(zhì)，符合工業(yè)應(yīng)用的場景。只需要簡單的參數(shù)配置，可以很快完成設(shè)備和系統(tǒng)之間的連接。方案優(yōu)點： 1.    不需要修改設(shè)備里的程序。 2.    不影響設(shè)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(shè)備長期穩(wěn)定工作。 5.    網(wǎng)關(guān)運行架構(gòu)如下