2020儲能電站儲能電池管理系統(tǒng)與儲能變流器通信技術(shù)規(guī)范

儲能電站儲能電池管理系統(tǒng)與儲能變流器通信技術(shù)規(guī)范目 次前言 II112范引文件 13語定義 1435絡(luò)撲36理層 37據(jù)路層 48用層 69信議7I儲能電站儲能電池管理系統(tǒng)與儲能變流器通信技術(shù)規(guī)范范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于儲能電站儲能電池管理系統(tǒng)與儲能變流器之間的通信。GB/T34131—2017 GB/T36558—2018 ANSI/TIA/EIA485-A—1998ElectricalcharacteristicsofgeneratorsandreceiversforuseinbalanceddigitalmultipointsystemsISO11898-1:2015Roadvehicles-Controllerareanetwork(CAN)Part1:Datalinklayerandphysicalsignalling下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1幀 frame組成一個完整消息的一系列數(shù)據(jù)位。3.2CAN據(jù)幀 CANdataframe組成傳輸數(shù)據(jù)的CAN協(xié)議所必需的有序位域，以幀起始（SOF）開始，幀結(jié)束（EOF）結(jié)尾。3.3報(bào)文 messages一個或多個具有相同參數(shù)組編號的“CAN數(shù)據(jù)幀”。3.4標(biāo)識符 identifierCAN仲裁域的標(biāo)識部分。13.5擴(kuò)展幀 extendedframeISO11898中定義的使用29位標(biāo)識符的CAN數(shù)據(jù)幀。3.6參數(shù)組 paramentergroup；PG在一報(bào)文中傳送參數(shù)的集合，參數(shù)組包括：命令、數(shù)據(jù)、請求、應(yīng)答和否定應(yīng)答等。3.7參數(shù)編號 parametergroupnumber；PGN24PDU（8位（8）。3.8協(xié)議據(jù)元 protocoldataunit；PDU一種特定的CAN數(shù)據(jù)幀格式。3.9傳輸議 transportprotocol數(shù)據(jù)鏈路層的一部分，為傳送數(shù)據(jù)在9字節(jié)或以上的PGN提供的一種機(jī)制。3.10電池塊 batterymodule3.11電池簇 batterycluster3.12電池理統(tǒng) batterymanagementsystem；BMS監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)信息，并對電池的狀態(tài)進(jìn)行管理和控制的裝置。[GB/T36558—2018，定義3.2]3.13儲能流器 powerconversionsystem；PCS連接電池系統(tǒng)與電網(wǎng)（和/或負(fù)荷），實(shí)現(xiàn)功率雙向變換的裝置。[GB/T36558—2018，定義3.3]23.14電化儲電站 electrochemicalenergystoragestation采用電化學(xué)電池作為儲能元件，可進(jìn)行電能存儲、轉(zhuǎn)換及釋放的電站。[GB/T34131—2017，定義3.1]總則BMSPCSCAN2.0B（MODBUS（串行通信協(xié)議）通信協(xié)議。0x000。儲能電站BMSPCSBMS和PCS。儲能電站BMSPCS。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)充放電模塊充放電模塊充放電模塊充放電模塊內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)充放電模塊充放電模塊充放電模塊充放電模塊內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電池模塊電池模塊電池模塊電池模塊干節(jié)點(diǎn)RS-485網(wǎng)絡(luò)電池管理系統(tǒng)BMS儲能變流器PCS圖1 儲能站BMS與PCS間的信絡(luò)撲構(gòu)圖物理層BMSPCSCANRS-485CANISO11898RS-485ANSI/TIA/EIA-485-A的規(guī)定。BMSPCSCAN1表1 CAN接要求序號名稱要求1驅(qū)動與接收端耐靜電放電（ESD）±15kV（人體模式）2隱性邏輯CANH電平2.5V3表1（續(xù)）序號名稱要求3隱性邏輯CANL電平2.5V4顯性邏輯CANH電平3.5V5顯性邏輯CANL電平1.5VCAN250kbit/s500kbit/s。BMSPCSRS-485RS-4852RS-4859600bit/s19200bit/s。BMSPCS23表2 RS-485口序號名稱要求1驅(qū)動與接收端耐靜電放電（ESD）±15kV（人體模式）2共模輸入電壓-7V～+123差模輸入電壓＞0.2V4驅(qū)動輸出電壓1.5V～5V（負(fù)載阻抗54Ω時）5通訊方式半雙工6驅(qū)動能力不小于32個同類接口7有效傳輸距離傳輸速率不大于100kbps條件下，不小于1200m8總線無源，由BMS或PCS提供隔離電源表3 干結(jié)接要求序號名稱要求1驅(qū)動與接收端耐靜電放電（ESD）±15kV（人體模式）2斷開阻值大于10MΩ3閉合阻值小于10Ω4過電流能力500mA5干節(jié)點(diǎn)形式無源數(shù)據(jù)鏈路層為物理連接之間提供可靠數(shù)據(jù)傳輸，BMS與PCS之間的CAN數(shù)據(jù)幀格式符合ISO11898的規(guī)定，RS-485報(bào)文符合MODBUS數(shù)據(jù)幀格式規(guī)定。4CAN幀格式BMS與PCS通訊應(yīng)使用CAN擴(kuò)展幀的29位標(biāo)識符，具體每個位分配的相應(yīng)定義符合ISO11898的規(guī)定。PDU)每個CAN數(shù)據(jù)幀包含一個單一的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），協(xié)議數(shù)據(jù)單元由七部分組成，分別是優(yōu)先級、保留位、數(shù)據(jù)頁、PDU、特定PDU、源地址和數(shù)據(jù)域，如表4所示。表4 協(xié)議據(jù)元（PDU）序號名稱縮寫數(shù)據(jù)長度說明1優(yōu)先級P3位從最高0設(shè)置到最低7。2保留位R1位備今后開發(fā)使用，設(shè)為0。3數(shù)據(jù)頁DP1位用來選擇參數(shù)組描述的輔助頁，設(shè)為0。4PDUPF8位用來確定PDU的格式，以及數(shù)據(jù)域?qū)?yīng)的參數(shù)組編號。5特定PDUPS8位PS值取決于PDU格式，采用PDU1格式，PS值為目標(biāo)地址。6源地址SA8位發(fā)送此報(bào)文的源地址。7數(shù)據(jù)域DATA8字節(jié)若給定參數(shù)組數(shù)據(jù)長度≤889～1785CAN（PDU）PDU格式選用PDU1格式，應(yīng)符合ISO11898的要求。傳輸協(xié)議應(yīng)具備以下功能：消息的拆裝和重組、連接管理。PCS地址可配置，同一PCS對應(yīng)的BMS所設(shè)置地址不得重復(fù)，BMS地址應(yīng)采用依順序編碼，如表5所示，以1臺PCS對應(yīng)10個BMS為例，RS-485配置相同。表5 PCS和BMS址名稱地址名稱地址PCS0x271#BMS0x016#BMS0x062#BMS0x027#BMS0x073#BMS0x038#BMS0x084#BMS0x049#BMS0x095#BMS0x0510#BMS0x0A5支持兩類消息類型，分別為請求和確認(rèn)，具體定義應(yīng)遵循ISO11898中信息類型的規(guī)定。RS-485根據(jù)傳輸方向，分為兩種類型：由PCS發(fā)出到BMS的命令信息，由BMS發(fā)出到PCS的應(yīng)答信息。數(shù)據(jù)傳輸方式為異步方式，起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位可設(shè)置，宜設(shè)置為起始位1位，數(shù)據(jù)位8位，奇偶校驗(yàn)位None，停止位1位。幀格式CRC表6 RS-485格組成名稱地址碼功能碼數(shù)據(jù)區(qū)CRC校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)長度8位8位N×8位16位BMSPCS04HBMS數(shù)據(jù)區(qū)包括由從機(jī)BMS采用CRCCRC（校驗(yàn)碼高字節(jié)在前），接收設(shè)備再次計(jì)算所接收信息的CRC并對比發(fā)送設(shè)備所傳輸?shù)腃RC。CRC16CRCFFFF；816CRCCRC0如果最低位為0，重復(fù)步驟c，如果最低位為1CRC寄存器與多項(xiàng)式A001H（1010000000000001B）進(jìn)行異或；cd8be8獲得CRC碼。應(yīng)用層CANCANISO11898PDUPDU1（PS）。PGNPGN6PGN10。ISO11898CANRS-485PCSBMSBMSBMS0xFFBMS和PCS2PCSPCSBMS或PCS連續(xù)3秒沒有收到對方命令，判斷對方通訊異常。CAN數(shù)據(jù)信息采用無符號多字節(jié)數(shù)據(jù)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后，如表7所示。表7 CAN通協(xié)數(shù)信息數(shù)據(jù)類型字節(jié)數(shù)精度范圍偏移量異常/無效值電池簇最大允許充電電流兩字節(jié)0.1A0~1000.0A00xFFFF電池簇最大允許放電電流兩字節(jié)0.1A0~1000.0A00xFFFF電池簇總電壓兩字節(jié)0.1V0~2000.0V00xFFFF電池簇總電流兩字節(jié)0.1A-3200.0~3200.0A-3200.0A0xFFFF電池簇最大允許充電功率兩字節(jié)0.1kW0~2000.0kW00xFFFF電池簇最大允許放電功率兩字節(jié)0.1kW0~2000.0kW00xFFFF溫度兩字節(jié)0.1℃-40.0~100.0℃-40.0℃0xFFFFSOC兩字節(jié)0.1%0~120.0%00xFFFFSOH兩字節(jié)0.1%0~120.0%00xFFFF7BMSBMS1BMS數(shù)據(jù)幀1內(nèi)容如表8所示，以發(fā)送節(jié)點(diǎn)BMS地址為0x01，以接收節(jié)點(diǎn)PCS地址為0x27，優(yōu)先級為6200ms。表8 BMS數(shù)幀1ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001027011Byte電池簇最大允許充電電流低字節(jié)2Byte電池簇最大允許充電電流高字節(jié)3Byte電池簇最大允許放電電流低字節(jié)4Byte電池簇最大允許放電電流高字節(jié)6001027015Byte電池簇總電壓低字節(jié)6Byte電池簇總電壓高字節(jié)7Byte電池簇總電流低字節(jié)8Byte電池簇總電流高字節(jié)BMS2BMS數(shù)據(jù)幀2內(nèi)容如表9所示，以發(fā)送節(jié)點(diǎn)BMS地址為0x01，以接收節(jié)點(diǎn)PCS地址為0x27，優(yōu)先級為6200ms。表9 BMS數(shù)幀2ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001127011Byte電池簇最大允許充電功率低字節(jié)2Byte電池簇最大允許充電功率高字節(jié)3Byte電池簇最大允許放電功率低字節(jié)4Byte電池簇最大允許放電功率高字節(jié)5Byte簇SOC低字節(jié)6Byte簇SOC高字節(jié)7Byte簇SOH低字節(jié)8Byte簇SOH高字節(jié)BMS3BMS0x01PCS地址為0x27ms，電池狀態(tài)位邏輯如表11所示，告警狀態(tài)位邏輯如表12138表10 BMS數(shù)幀3ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001227011Byte電池狀態(tài)位2Byte輕度告警Statusflag13Byte輕度告警Statusflag24Byte中度告警Statusflag15Byte中度告警Statusflag26Byte嚴(yán)重告警Statusflag17Byte嚴(yán)重告警Statusflag28Byte心跳信號表11 電池態(tài)邏輯位電池狀態(tài)Bit7直流斷路器狀態(tài)邏輯1：直流斷路器閉合；邏輯0：直流斷路器斷開Bit6預(yù)充斷路器狀態(tài)邏輯1：預(yù)充斷路器閉合；邏輯0：預(yù)充斷路器斷開Bit5充滿邏輯1：已充滿；邏輯0：未充滿Bit4放空邏輯1：已放空；邏輯0：未放空Bit3備用Bit2備用Bit1電池簇放電允許邏輯1：允許放電；邏輯0：禁止放電Bit0電池簇充電允許邏輯1：允許充電；邏輯0：禁止充電表12 告警態(tài)邏輯位Statusflag1aStatusflag2aBit7溫度差異過大邏輯1：溫度差異過大邏輯0：正常BMS內(nèi)部異常位邏輯1：BMS內(nèi)部異常邏輯0：正常Bit6電壓差異過大邏輯1：電壓差異過大邏輯0：正常單體過溫邏輯1：單體過溫邏輯0：正常Bit5簇SOC過高1SOC0：正常單體欠溫邏輯1：單體欠溫邏輯0：正常Bit4簇SOC過低1SOC0：正常單體SOC過低1SOC0：正常Bit3放電過流邏輯1：放電過流邏輯0：正常單體SOC過高1SOC0：正常Bit2充電過流邏輯1：充電過流邏輯0：正常單體過壓邏輯1：單體過壓邏輯0：正常Bit1簇電壓過壓邏輯1：簇電壓過壓邏輯0：正常單體欠壓邏輯1：單體欠壓邏輯0：正常9表12（續(xù)）位Statusflag1aStatusflag2aBit0簇電壓欠壓邏輯1：簇電壓欠壓邏輯0：正常絕緣故障標(biāo)志邏輯1：絕緣故障邏輯0：正常a對應(yīng)不同程度的告警。表13 PCS與BMS通異位位通信異常Bit7心跳標(biāo)識心跳數(shù)0-15循環(huán)，每發(fā)送一次數(shù)據(jù)增加1Bit6Bit5Bit4Bit3備用Bit2備用Bit1備用Bit0備用BMS4BMS0x01PCS地址為0x27200ms。表14 BMS數(shù)幀4ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001327011Byte單體電壓最低低字節(jié)2Byte單體電壓最低高字節(jié)3Byte單體電壓最低電池節(jié)號低字節(jié)4Byte單體電壓最低電池節(jié)號高字節(jié)5Byte單體電壓最高低字節(jié)6Byte單體電壓最高高字節(jié)7Byte單體電壓最高電池節(jié)號低字節(jié)8Byte單體電壓最高電池節(jié)號高字節(jié)BMS5BMS0x01PCS地址為0x27200ms。10表15 BMS數(shù)幀5ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001427011Byte單體SOC最低低字節(jié)2Byte單體SOC最低高字節(jié)3Byte單體SOC最低電池節(jié)號低字節(jié)4Byte單體SOC最低電池節(jié)號高字節(jié)5Byte單體SOC最高低字節(jié)6Byte單體SOC最高高字節(jié)7Byte單體SOC最高電池節(jié)號低字節(jié)8Byte單體SOC最高電池節(jié)號高字節(jié)BMS6BMS0x01PCS地址為0x27200ms。表16 BMS數(shù)幀6ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001527011Byte單體溫度最低低字節(jié)2Byte單體溫度最低高字節(jié)3Byte單體溫度最低電池節(jié)號低字節(jié)4Byte單體溫度最低電池節(jié)號高字節(jié)5Byte單體溫度最高低字節(jié)6Byte單體溫度最高高字節(jié)7Byte單體溫度最高電池節(jié)號低字節(jié)8Byte單體溫度最高電池節(jié)號高字節(jié)PCSPCS數(shù)據(jù)幀內(nèi)容如表17所示，以發(fā)送節(jié)點(diǎn)PCS地址為0x27，以接收節(jié)點(diǎn)BMS地址為0x01，優(yōu)先級為6200ms，PCS/18表17 PCS數(shù)ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001601271BytePCS系統(tǒng)狀態(tài)/命令2Byte備用3Byte備用11表17（續(xù)）ID十六進(jìn)制數(shù)據(jù)PRDPPF報(bào)文編號PS目標(biāo)地址SA源地址位置數(shù)據(jù)名6001601274Byte備用5Byte備用6Byte備用7Byte備用8Byte備用表18 PCS系狀態(tài)命位位PCS系統(tǒng)狀態(tài)/命令Bit7備用Bit6備用Bit5備用Bit4備用Bit3上/下電命令邏輯00：無動作；邏輯01：上電；邏輯02：下電；邏輯03：無動作Bit2Bit1PCS運(yùn)行狀態(tài)位0102030405：跳機(jī)；Bit0MODBUSMODBUS通信協(xié)議數(shù)據(jù)類型如表19所示。表19 MODBUS信議據(jù)數(shù)據(jù)類型符號說明8bit無符號整數(shù)BYTE0~25516bit無符號整型UINT0~6553516bit有符號整型INT-32768~3276732bit浮點(diǎn)型FLOATIEEE32bit浮點(diǎn)數(shù)32bit無符號整型UDINT32bit有符號整型DINT32bitBCD碼8BCD8BCD809210108092101H16字節(jié)字符串16chString32字節(jié)字符串32chString布爾型BOOL只有“0”、“1”兩種狀態(tài)，僅用于離散輸入寄存器。122021表22所示，告警狀態(tài)位邏輯如表23所示。表20 讀輸寄器令送應(yīng)答據(jù)發(fā)起/應(yīng)答字段符號字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)類型說明發(fā)起方PCS起始寄存器地址addr2×1UINT寄存器個數(shù)cnt2×1UINT≤120應(yīng)答方BMS后續(xù)字節(jié)數(shù)len1BYTElen=2×cnt數(shù)據(jù)data2×cntUINT表21 數(shù)據(jù)序地址遙測名稱變量名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)范圍顯示精度00H電池簇最大允許充電電流UINT0~32000分辨率：0.1A/位，偏移量：0A01H電池簇最大允許放電電流UINT0~32000分辨率：0.1A/位，偏移量：0A02H當(dāng)前總電壓UINT0~60000分辨率：0.1V/位，偏移量：0V03H當(dāng)前總電流UINT0~32000分辨率：0.1A/-3200A04H電池簇最大允許充電功率UINT0~20000分辨率：0.1kW/位，偏移量：0kW05H電池簇最大允許放電功率UINT0~20000分辨率：0.1kW/位，偏移量：0kW06H當(dāng)前SOCUINT0~1000當(dāng)前SOC分辨率：0.1%/位，偏移量：0%07H當(dāng)前SOHUINT0~1000分辨率：0.1%/位，偏移量：0%08H運(yùn)行控制UINT0~0xFFFF09H單體電壓最低UINT0~60000.001V/位0AH單體電壓最低電池節(jié)號UINT0~6001/位0BH單體電壓最高UINT0~60000.001V/位0CH單體電壓最高電池節(jié)號UINT0~6001/位0DH單體溫度最低UINT0~2001°C/位，偏移-40°C0EH單體溫度最低電池節(jié)號UINT0~6001/位0FH單體溫度最高UINT0~2001°C/位，偏移-40°C1314

表21 續(xù)）地址遙測名稱變量名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)范圍顯示精度10H單體溫度最高電池節(jié)號UINT0~6001/位11H電池狀態(tài)UINT0：靜置1：充電2：放電12H輕度狀態(tài)告警UINTstatus_flag1（H），status_flag2（L）13H中度狀態(tài)告警UINTstatus_flag1（H），status_flag2（L）14H重度狀態(tài)告警UINTstatus_flag1（H），statu