一種儲(chǔ)能系統(tǒng)iec61850數(shù)據(jù)建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種儲(chǔ)能系統(tǒng)的IEC61850建模方法，用于實(shí)現(xiàn)將CAN數(shù)據(jù)模型映射為IEC61850數(shù)據(jù)模型，首先通過數(shù)據(jù)模型的映射將CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)初始模型，在通過數(shù)據(jù)模型的擴(kuò)展修改進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)模型。本方法綜合考慮電池廠家和電力二次設(shè)備廠家的業(yè)務(wù)需求，直接將電池廠家所熟悉、常用的電池單元模塊和電池充電器的數(shù)據(jù)模型映射成電力二次設(shè)備廠家所熟悉的數(shù)據(jù)模型。
【專利說明】一種儲(chǔ)能系統(tǒng)IEC61850數(shù)據(jù)建模方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種儲(chǔ)能系統(tǒng)IEC61850數(shù)據(jù)建模方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0003]隨著城市電網(wǎng)的快速發(fā)展，負(fù)荷峰谷差日益擴(kuò)大，為應(yīng)對(duì)尖峰負(fù)荷，每年都要新增大量投資用于火電廠建設(shè)和電網(wǎng)擴(kuò)容，大大降低能源使用效率和設(shè)備利用率。另一方面，由于電能質(zhì)量和供電可靠性問題導(dǎo)致通信、電子、交通等行業(yè)的損失越來越大，這些用戶對(duì)供電質(zhì)量提出了越來高的要求。此外，各種并網(wǎng)的可再生能源的波動(dòng)性和間歇性對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅。在這一背景下，儲(chǔ)能技術(shù)得到了越來越廣泛的研究與應(yīng)用。
[0004]儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由蓄電池、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)、蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)和監(jiān)控系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備組成。蓄電池由于單體電池電壓低、容量小，需要由成千上萬個(gè)進(jìn)行串并聯(lián)。由于串并聯(lián)電池?cái)?shù)量眾多，需要電池管理系統(tǒng)對(duì)其電壓、電流、溫度、告警信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。所有這些信息量最終都需要通過通信系統(tǒng)統(tǒng)一上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。目前，儲(chǔ)能系統(tǒng)的通信系統(tǒng)主要面臨三大技術(shù)難題:(I)通信量大；(2)實(shí)時(shí)要求高；(3)通信規(guī)約各異。儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池廠家延續(xù)了電動(dòng)汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，建立電池單元模塊和電池充電器的數(shù)據(jù)模型。而電力設(shè)備廠家則大多采用IEC104、IEC61850等電力系統(tǒng)專用通信協(xié)議，從而使得儲(chǔ)能系統(tǒng)中必須進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)的通信規(guī)約轉(zhuǎn)換。然而，由于電池廠家和儲(chǔ)能系統(tǒng)二次設(shè)備廠家的出發(fā)點(diǎn)和視角的差異，除通信規(guī)約不一致外，兩者的數(shù)據(jù)建模也缺乏一致性，最終導(dǎo)致電池廠家所需的數(shù)據(jù)信息無法在儲(chǔ)能系統(tǒng)二次設(shè)備廠家的監(jiān)控系統(tǒng)中獲取或顯示，儲(chǔ)能系統(tǒng)二次設(shè)備 廠家所需的數(shù)據(jù)又無法由電池廠家提供。
[0005]IEC61850通信規(guī)約7-420部分已對(duì)電池單元模塊(ZBAT)和電池充電器(ZBTC)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了定義。但是電池單元模塊(ZBAT)和電池充電器(ZBTC)的數(shù)據(jù)模型是為滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)二次設(shè)備廠商的實(shí)際需求，難以甚至無法同時(shí)兼顧電池廠商的需求。因此對(duì)電池廠商而言重要的數(shù)據(jù)信息在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中無法獲取和顯示。另外，電池廠商和二次設(shè)備廠商的數(shù)量都很多，二次設(shè)備廠商無法為各家電池廠商的特有要求，特意修改電池單元模塊和電池充電器的數(shù)據(jù)模型。
[0006]在實(shí)際應(yīng)用中，無論是大容量大功率儲(chǔ)能系統(tǒng)還是分布式模塊化儲(chǔ)能系統(tǒng)，均是由后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)和電池堆組成。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)直接接入儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)，如果不支持監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)所用通信方式的話，需使用規(guī)約轉(zhuǎn)換器間接接入。通常，電池管理系統(tǒng)和電池堆之間的通信規(guī)約是CAN,電池管理系統(tǒng)和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過Modbus/TCP通信規(guī)約接入監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)本身采用IEC61850通信規(guī)約。
[0007]電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CAN通信規(guī)約和Modbus/TCP通信規(guī)約之間的轉(zhuǎn)換，而Modbus/TCP通信規(guī)約和IEC61850通信規(guī)約之間的轉(zhuǎn)換需經(jīng)過專用的規(guī)約轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)CAN和IEC61850兩標(biāo)準(zhǔn)中電池單元模塊和電池充電器的數(shù)據(jù)模型的相互映射和變換、從而消除電池廠家和儲(chǔ)能系統(tǒng)二次設(shè)備廠家的數(shù)據(jù)模型分歧的儲(chǔ)能系統(tǒng)IEC61850數(shù)據(jù)建模方法。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是將電池廠商所熟悉的數(shù)據(jù)模型直接映射、修改為二次設(shè)備廠家所需的數(shù)據(jù)模型，以滿足二者共同的需要。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種儲(chǔ)能系統(tǒng)IEC61850數(shù)據(jù)建模方法，用于將CAN通信規(guī)約中的電池單元模塊和電池充電器的數(shù)據(jù)模型映射成IEC61850通信規(guī)約中的數(shù)據(jù)模型，具體是:將CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的數(shù)據(jù)模型映射到IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)初始模型；將數(shù)據(jù)初始模型修改完善成IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)模型。
[0010]采用該數(shù)據(jù)建模方法實(shí)現(xiàn)了 CAN和IEC61850兩標(biāo)準(zhǔn)中電池單元和電池充電器的數(shù)據(jù)模型的相互映射和變換，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的生成和完善。該建模方法既符合電池單元和電池充電器的本身特征，又符合儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)的要求，跨越并整合了電池廠家和電力二次設(shè)備廠家的業(yè)務(wù)領(lǐng)域和專業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了兩者的相互融合和貫通。因此更加適合于實(shí)現(xiàn)電池的監(jiān)視和控制功能，更加符合實(shí)際。
[0011]IEC61850通信規(guī)約是一種面向?qū)ο蟮男畔⑼ㄐ偶夹g(shù)，在一種技術(shù)方案中，所述IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)建模方式為:先將物理裝置抽象為虛擬裝置，然后將虛擬裝置分解為邏輯節(jié)點(diǎn)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明綜合考慮電池廠家和電力二次設(shè)備廠家的業(yè)務(wù)需求，消除電池廠家和儲(chǔ)能系統(tǒng)二次設(shè)備廠家的數(shù)據(jù)模型分歧，實(shí)現(xiàn)CAN和IEC61850兩標(biāo)準(zhǔn)中電池單元和電池充電器的數(shù)據(jù)模型的相互映射和變換，跨越并整合了電池廠家和電力二次設(shè)備廠家的業(yè)務(wù)領(lǐng)域和專業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了兩者的相互融合和貫通。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是電池廠家的電池充電系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0014]圖2是CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中電池模塊的數(shù)據(jù)模型。
[0015]圖3是CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中電池充電器的數(shù)據(jù)模型。
[0016]圖4是儲(chǔ)能系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0017]圖5是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中的電池單元模型(ZBAT)。
[0018]圖6是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中的電池充電器模型(ZBTC)。
圖7是CAN與IEC61850數(shù)據(jù)模型的映射與擴(kuò)展流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0020]電池廠家的數(shù)據(jù)模型如圖1所示:
101:電池模塊
102:電池充電器 103:電池模塊101和電池充電器102的接口。接口在物理層面都已標(biāo)準(zhǔn)化，所使用的通信協(xié)議大多為CAN。
[0021]電池廠家在數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)通信時(shí)遵循CAN協(xié)議的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
[0022]電池模塊的數(shù)據(jù)模型如圖2所不，在CiA418:Device Profile for batterymodules中有所規(guī)定。
[0023]201: CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的電池模塊 202:應(yīng)用功能的數(shù)據(jù)對(duì)象模型 203:通信功能的數(shù)據(jù)對(duì)象模型
電池充電器的數(shù)據(jù)模型如圖3所示，在CiA419:Device Profile for batterychargers中有所規(guī)定。
[0024]301:CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的電池充電器模塊
302:應(yīng)用功能的數(shù)據(jù)對(duì)象模型
303:通信功能的數(shù)據(jù)對(duì)象模型
無論是大容量大功率儲(chǔ)能系統(tǒng)還是分布式模塊化儲(chǔ)能系統(tǒng)都是采用如圖4所示的架構(gòu)，由后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)401、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)402、電池管理系統(tǒng)403和電池堆404組成。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)401、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)402和電池管理系統(tǒng)403直接接入儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)406，如果不支持監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)所用通信方式的話，需使用規(guī)約轉(zhuǎn)換器405間接接入。通常，電池管理系統(tǒng)403和電池堆404之間的通信規(guī)約是CAN，電池管理系統(tǒng)403和能量轉(zhuǎn)換裝置402通過Modbus/TCP通信規(guī)約接入監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)406，監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)406本身采用IEC61850通信規(guī)約。
[0025]電池管理系統(tǒng)403實(shí)現(xiàn)CAN通信規(guī)約和Modbus/TCP通信規(guī)約之間的轉(zhuǎn)換，而Modbus/TCP通信規(guī)約和IEC61850通信規(guī)約之間的轉(zhuǎn)換需經(jīng)過專用的規(guī)約轉(zhuǎn)換器405實(shí)現(xiàn)。
[0026]監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)406所用IEC61850通信規(guī)約是一種面向?qū)ο蟮男畔⑼ㄐ偶夹g(shù)，物理裝置Physical Device需先抽象為虛擬裝置Virtual Device,然后將虛擬裝置VirtualDevice分解為邏輯節(jié)點(diǎn)Logical Node來進(jìn)行數(shù)據(jù)建模。
[0027]CAN與IEC61850數(shù)據(jù)模型的映射與擴(kuò)展流程如圖7所示，首先通過數(shù)據(jù)模型的映射將CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)初始模型，在通過數(shù)據(jù)模型的擴(kuò)展修改進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)模型。
[0028]501 =CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的數(shù)據(jù)模型；
502:將CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的數(shù)據(jù)模型映射到IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)初始模型；
503JEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)初始模型；
504:將數(shù)據(jù)初始模型修改完善成IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)模型；
505JEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)模型；
以上所述的本發(fā)明的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神原則之內(nèi)所作出的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種儲(chǔ)能系統(tǒng)IEC61850數(shù)據(jù)建模方法，用于將CAN通信規(guī)約中的電池單元模塊和電池充電器的數(shù)據(jù)模型映射成IEC61850通信規(guī)約中的數(shù)據(jù)模型，其特征在于，將CAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中的數(shù)據(jù)模型映射到IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)初始模型；將數(shù)據(jù)初始模型修改完善成IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)IEC 618 5 O數(shù)據(jù)建模方法，其特征在于，所述IEC61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)建模方式為:先將物理裝置抽象為虛擬裝置，然后將虛擬裝置分解為邏輯節(jié)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103678779SQ201310599739
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】董旭柱, 王科, 萬慶祝, 陳華軍, 張明明, 陳浩敏, 陳波, 黃邵遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司