2019电化学储能电站监控系统与电池管理系统通信协议

电化学储能电站监控系统与电池管理系统通信协议 （2019版） 1 范围 本标准规定了电化学储能电站监控系统与电池管理系统之间通信的基本原则、接口和基于通信协议DL/T 860.81、DL/T 634.5104、GB/T 19582.3的报文规范。 本标准适用于以锂离子电池、铅酸电池、铅炭电池为储能载体，功率不小于500kW且额定能量不小于500kWh的电化学储能电站，其他类型和规模的储能电站可参照本标准执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 19582.1 基于Modbus协议的工业自动化网络规范 第1部分：Modbus应用协议GB/T 19582.3 基于Modbus协议的工业自动化网络规范 第3部分：Modbus协议在TCP/IP 上的实现指南 GB/T 36276 电力储能用锂离子电池 GB/T 36280 电力储能用铅炭电池 DL/T 634.5101 远动设备及系统 第5-101部分:传输规约 基本远动任务配套标准 DL/T 634.5104 远动设备及系统 第5-104部分:传输规约 采用标准传输协议集的IEC 60870-5-101网络访问 DL/T 860.5 变电站通信网络和系统 第5部分：功能的通信要求和装置模型 DL/T 860.6 电力自动化通信网络和系统 第6部分：与智能电子设备有关的变电站内配置描述语言 DL/T 860.71 变电站通信网络和系统 第7-1部分：变电站和馈线设备的基本通信结构原理和模型 DL/T 860.72 变电站通信网络和系统 第7-2部分：变电站和馈线设备的基本通信结构抽象服务通信接口（ACSI） DL/T 860.73 变电站通信网络和系统 第7-3部分：变电站和馈线设备的基本通信结构公用数据类 DL/T 860.74 变电站通信网络和系统 第7-4部分：变电站和馈线设备的基本通信结构兼容逻辑节点类和数据类 DL/T 860.81 变电站通信网络和系统 第8-1部分：特定通信服务映射（SCSM）对MMS（ISO 9506-1和ISO 9506-2）及ISO/IEC 8802-3的映射 3 术语和定义 GB/T 36276、GB/T 36280中的术语及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 电池模块管理单元 battery management unit(BMU) 管理一个电池模块，监测电池状态（电压、温度等），并为电池提供通信接口的系统 。 3.2 电池簇管理单元 battery cluster management unit(BCMU) 11 实现对电池簇日常管理和监控的系统。 3.3 电池系统管理单元 battery system management unit(BSMU) 实现对电池簇管理单元日常管理和监控的系统。 3.4 电池管理系统 battery management system(BMS) 监测电池的状态（温度、电压、电流、荷电状态等），为电池提供通信接口和保护的系统，包括BMU、BCMU、BSMU三个层级。 3.5 储能变流器 power conversion system(PCS) 实现储能电池与实流电网之间实实能量实实的装置。 3.6 电化学储能电站 electrochemical energy storage station(EESS) 采用电化学电池作为储能元件，可进行电能存储、实实及释放的电站。 3.7 电池能量状态 state of energy(SOE) 反映电池反反能量状反，为电池反反能量为电池额定能量的为为。 3.8 电池健康状态 state of health（SOH） 在标准在件下电池在在满状态以一定在率放电在在在电压放出的能量与其对应的标在额定能量的为为。 4 基本规定 4.1 监控系统与 BMS 通信协议应支持监控系统同时与多个 BMS 通讯，实现信息量采集和控制数据传输，支持接入 BMS 数量不应少于 255 个，各通信链路应相互独立，监控系统与任一BMS 通信异常不应影响系统中其它通信链路的数据实互。 4.2 监控系统与 BMS 采用以太网通信，通信协议结构应符合 TCP/IP 协议要求。 4.3 监控系统和 BMS 通信可采用 DL/T 860.81、DL/T 634.5104 或GB/T 19582.3 通信协议。 4.4 BMS 信息模型及信息点表可依据 BMS 功能及应用需求进行扩展。 5 通信协议结构 5.1 通信协议结构应采用基于 TCP/IP 通信协议的五层模型，结构见表 1。 表 1 通信协议结构 应用数据单元 应用层 应用协议控制信息 传输接口 TCP/IP协议子集 传输层 19 网络层 链路层 物理层 5.2 物理层应实现监控系统与 BMS 物理连接，宜采用屏蔽实绞线或光纤连接方式。监控系统与 BMS 通信接口应支持 TCP/IP 网络接口，宜采用通信速率为 100Mbps 或 1000Mbps 的以太网口。 5.3 链路层应采用平衡传输方式。 5.4 网络层应采用IP 协议。站内以太网子网掩码应统一为 255.255.0.0 或 255.255.255.0； BMS 的IP 地址应统一分配且站内唯一。 5.5 传输层应采用客户端-服务器模式建立 TCP 连接,监控系统应作为客户端，BMS 应作为服务器端。采用 DL/T 860.81 的通信协议时，BMS 端口号应为 102。采用 DL/T 634.5104 的通信协议时，BMS 端口号应为 2404。采用 GB/T 19582.3 的通信协议时，BMS 端口号应为 502。 5.6 应用层应能支持系统信号采集、监视、控制及故障管理，应分别遵循 DL/T 860.71、DL/T 860.73、DL/T 860.74、DL/T 634.5104、GB/T 19582.1 的要求。 6 基于 DL/T 860.81 的通信协议 6.1 BMS 的信息模型应符合 DL/T 860.5、DL/T 860.71、DL/T 860.73、DL/T 860.74 的规定，并应根据 DL/T 860.72、DL/T 860.81 的要求选用信息传输服务。 6.2 建模 6.2.1 建模范围包括电池系统、电池簇、电池模块、电池单体等层次，电池系统层次结构见图1。 图 1 电池系统层次结构图 6.2.2 BMS模块设备信息应包含附录A.1中的已有信息，但不限于这些信息。 6.2.3 BMS模块数据模型、服务以及建模方法，应符合下列要求： a) 模型映射：建模层次结构应按电池系统、电池簇、电池模块、电池单体与 IED、LD、LN、DO 的关系一一映射建模，具备完善的自描述功能，模型层次结构见图 2； 图 2 模型层次结构图 b) 访问点定义：BMS 以MMS 机制与监控系统通信，服务端访问点定义应符合表 2 的规定； 表 2 BMS 访问点定义 访问点名在 网络属性 信息内容 S1 站控层 使用 MMS 协议与监控系统进行信息实互 c) 逻辑设备（LD）建模应符合下列要求： 1） 逻辑设备的划分应依据功能进行，应把具有公用特性的逻辑节点组合成逻辑设备； 2） 公用 LD，inst 名为“LD0”，包括电池系统本体的信息； 3） 电池簇 LD，inst 名为“BCx”,x 为 1、2、3 等电池簇的数字编号，包括电池簇本体及其所属模块信息。 d) 逻辑节点（LN）建模应符合下列要求： 1） 需要通信的每个最小功能单元应建模为逻辑节点对象； 2） 属于同一功能对象的数据和数据属性应放在同一个逻辑节点对象中； 3） 装置中同一类型的逻辑节点超过一个，应通过添加前缀和后缀区分，命名原则宜采用功能缩写+逻辑节点名命名； 4） 逻辑节点建模应优先选用 DL/T 860.74 和附录 B 中已定义逻辑节点类。逻辑节点没有定义或不是 IED 自身完成的最小功能单元时，应选用 DL/T 860.74 逻辑节点组 G 和组 M 内的逻辑节点。 e) 数据对象（DO）建模应符合下列要求： 1） 除必备数据外，现有可选数据满足待建功能的需要，应使用可选数据； 2） 相同的数据（必备或可选）在逻辑节点中多次定义时，应对新增数据编号； 3） 不应使用逻辑节点模型中未定义的数据名。 f) 数据属性（DA）建模应符合下列要求： 1） 公用数据属性类型不应扩在； 2） 公用数据属性类型中的 dU 应为必备（M）。 6.2.4 逻辑设备定义应符合DL/T 860.72的规定，并应符合下列要求： a) 公用 LD 应符合下列要求： 1） LD0 中应包含 LLN0、LPHD、GGIO 逻辑节点； 2） LLN0 中应预定数据集（ dsBatSys），包括电池系统本体信息逻辑节点batSysGGIO 中表示遥信信息、遥测信息的所有 DO； 3） 每个电池系统应建模一个 batSysGGIO，该逻辑节点中包含电池系统本体信息， 该逻辑节点定义见附录 B.3。 b) 电池簇 LD 应符合下列要求： 1） 电池簇 LD 中应包含 LLN0、LPHD、GGIO 逻辑节点。LLN0 中应预定电池簇数据集（dsBatClu），包括电池簇本体信息逻辑节点 batCluGGIO 中表示遥信信息、遥测信息、遥控信息的所有 DO；多个电池模块数据集（dsBatMod），包括电池模块信息逻辑节点 batModGGIO 中表示遥信信息、遥测信息的所有 DO； 2） 每个电池簇应建模一个 batCluGGIO，该逻辑节点中包含电池簇本体信息，该逻辑节点定义见附录 B.4； 3） 每个电池簇应根据电池模块的数目建模对应数量的 batModGGIO，该逻辑节点中应包含电池模块及其所包含电池单体的所有信息，该类逻辑节点定义见附录B.5。 6.3 服务 服务应满足 DL/T 860.72 定义的抽象通信服务接口（ACSI）模型、语义及调用这些服务的操作（包括请求和应答中的参数）等通信服务要求，同时还应满足如下要求： a) 关联服务： 1） 使用关联（Associate）、异常中在（Abort）和释放（Release）服务； 2） 支持同时与不少于 12 个客户端建立连接；当服务器端与客户端的通讯意外中断时，服务器端通讯故障的检出时间不应大于 1min。 b) 报告服务：无特殊要求时，信息宜建模为非缓存报告控制块，采用 dchg 和 period 在件触发，支持总召唤； c) 控制服务： 1） 使用 SelectWithValue（带为的选择）、Cancel（取消）和 Operate（操作） 服务； 2） 采用 sbo-with-enhanced security 的控制方式； 3） 装置应初始化遥控相关参数（ctlModel、sboTimeout 等）； 4） SBOw、Oper 和 Cancel 数据应支持 GetDataDirectory（读数据目录）、GetDataDefinition（读数据定义）和 GetDataValues（读数据为）服务。 7 基于 DL/T 634.5104 的通信协议 7.1 监控系统与 BMS 之间通信的应用层报文帧格式和通信报文应符合 DL/T 634.5104 的规定。 7.2 应用层报文帧格式 应用层报文帧格式见图 3。一帧报文为一个应用协议数据单元（APDU），由两部分组成： 应用协议控制信息（APCI）和应用服务数据单