2020储能电站储能电池管理系统与储能变流器通信技术规范

储能电站储能电池管理系统与储能变流器通信技术规范目 次前言 II112范引文件 13语定义 1435络扑36理层 37据路层 48用层 69信议7I储能电站储能电池管理系统与储能变流器通信技术规范范围本标准适用于储能电站储能电池管理系统与储能变流器之间的通信。GB/T34131—2017 GB/T36558—2018 ANSI/TIA/EIA485-A—1998ElectricalcharacteristicsofgeneratorsandreceiversforuseinbalanceddigitalmultipointsystemsISO11898-1:2015Roadvehicles-Controllerareanetwork(CAN)Part1:Datalinklayerandphysicalsignalling下列术语和定义适用于本文件。3.1帧 frame组成一个完整消息的一系列数据位。3.2CAN据帧 CANdataframe组成传输数据的CAN协议所必需的有序位域，以帧起始（SOF）开始，帧结束（EOF）结尾。3.3报文 messages一个或多个具有相同参数组编号的“CAN数据帧”。3.4标识符 identifierCAN仲裁域的标识部分。13.5扩展帧 extendedframeISO11898中定义的使用29位标识符的CAN数据帧。3.6参数组 paramentergroup；PG在一报文中传送参数的集合，参数组包括：命令、数据、请求、应答和否定应答等。3.7参数编号 parametergroupnumber；PGN24PDU（8位（8）。3.8协议据元 protocoldataunit；PDU一种特定的CAN数据帧格式。3.9传输议 transportprotocol数据链路层的一部分，为传送数据在9字节或以上的PGN提供的一种机制。3.10电池块 batterymodule3.11电池簇 batterycluster3.12电池理统 batterymanagementsystem；BMS监测电池的电压、电流、温度等参数信息，并对电池的状态进行管理和控制的装置。[GB/T36558—2018，定义3.2]3.13储能流器 powerconversionsystem；PCS连接电池系统与电网（和/或负荷），实现功率双向变换的装置。[GB/T36558—2018，定义3.3]23.14电化储电站 electrochemicalenergystoragestation采用电化学电池作为储能元件，可进行电能存储、转换及释放的电站。[GB/T34131—2017，定义3.1]总则BMSPCSCAN2.0B（MODBUS（串行通信协议）通信协议。0x000。储能电站BMSPCSBMS和PCS。储能电站BMSPCS。内部网络充放电模块充放电模块充放电模块充放电模块内部网络充放电模块充放电模块充放电模块充放电模块内部网络电池模块电池模块电池模块电池模块干节点RS-485网络电池管理系统BMS储能变流器PCS图1 储能站BMS与PCS间的信络扑构图物理层BMSPCSCANRS-485CANISO11898RS-485ANSI/TIA/EIA-485-A的规定。BMSPCSCAN1表1 CAN接要求序号名称要求1驱动与接收端耐静电放电（ESD）±15kV（人体模式）2隐性逻辑CANH电平2.5V3表1（续）序号名称要求3隐性逻辑CANL电平2.5V4显性逻辑CANH电平3.5V5显性逻辑CANL电平1.5VCAN250kbit/s500kbit/s。BMSPCSRS-485RS-4852RS-4859600bit/s19200bit/s。BMSPCS23表2 RS-485口序号名称要求1驱动与接收端耐静电放电（ESD）±15kV（人体模式）2共模输入电压-7V～+123差模输入电压＞0.2V4驱动输出电压1.5V～5V（负载阻抗54Ω时）5通讯方式半双工6驱动能力不小于32个同类接口7有效传输距离传输速率不大于100kbps条件下，不小于1200m8总线无源，由BMS或PCS提供隔离电源表3 干结接要求序号名称要求1驱动与接收端耐静电放电（ESD）±15kV（人体模式）2断开阻值大于10MΩ3闭合阻值小于10Ω4过电流能力500mA5干节点形式无源数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输，BMS与PCS之间的CAN数据帧格式符合ISO11898的规定，RS-485报文符合MODBUS数据帧格式规定。4CAN帧格式BMS与PCS通讯应使用CAN扩展帧的29位标识符，具体每个位分配的相应定义符合ISO11898的规定。PDU)每个CAN数据帧包含一个单一的协议数据单元（PDU），协议数据单元由七部分组成，分别是优先级、保留位、数据页、PDU、特定PDU、源地址和数据域，如表4所示。表4 协议据元（PDU）序号名称缩写数据长度说明1优先级P3位从最高0设置到最低7。2保留位R1位备今后开发使用，设为0。3数据页DP1位用来选择参数组描述的辅助页，设为0。4PDUPF8位用来确定PDU的格式，以及数据域对应的参数组编号。5特定PDUPS8位PS值取决于PDU格式，采用PDU1格式，PS值为目标地址。6源地址SA8位发送此报文的源地址。7数据域DATA8字节若给定参数组数据长度≤889～1785CAN（PDU）PDU格式选用PDU1格式，应符合ISO11898的要求。传输协议应具备以下功能：消息的拆装和重组、连接管理。PCS地址可配置，同一PCS对应的BMS所设置地址不得重复，BMS地址应采用依顺序编码，如表5所示，以1台PCS对应10个BMS为例，RS-485配置相同。表5 PCS和BMS址名称地址名称地址PCS0x271#BMS0x016#BMS0x062#BMS0x027#BMS0x073#BMS0x038#BMS0x084#BMS0x049#BMS0x095#BMS0x0510#BMS0x0A5支持两类消息类型，分别为请求和确认，具体定义应遵循ISO11898中信息类型的规定。RS-485根据传输方向，分为两种类型：由PCS发出到BMS的命令信息，由BMS发出到PCS的应答信息。数据传输方式为异步方式，起始位、数据位、奇偶校验位可设置，宜设置为起始位1位，数据位8位，奇偶校验位None，停止位1位。帧格式CRC表6 RS-485格组成名称地址码功能码数据区CRC校验码数据长度8位8位N×8位16位BMSPCS04HBMS数据区包括由从机BMS采用CRCCRC（校验码高字节在前），接收设备再次计算所接收信息的CRC并对比发送设备所传输的CRC。CRC16CRCFFFF；816CRCCRC0如果最低位为0，重复步骤c，如果最低位为1CRC寄存器与多项式A001H（1010000000000001B）进行异或；cd8be8获得CRC码。应用层CANCANISO11898PDUPDU1（PS）。PGNPGN6PGN10。ISO11898CANRS-485PCSBMSBMSBMS0xFFBMS和PCS2PCSPCSBMS或PCS连续3秒没有收到对方命令，判断对方通讯异常。CAN数据信息采用无符号多字节数据，低字节在前，高字节在后，如表7所示。表7 CAN通协数信息数据类型字节数精度范围偏移量异常/无效值电池簇最大允许充电电流两字节0.1A0~1000.0A00xFFFF电池簇最大允许放电电流两字节0.1A0~1000.0A00xFFFF电池簇总电压两字节0.1V0~2000.0V00xFFFF电池簇总电流两字节0.1A-3200.0~3200.0A-3200.0A0xFFFF电池簇最大允许充电功率两字节0.1kW0~2000.0kW00xFFFF电池簇最大允许放电功率两字节0.1kW0~2000.0kW00xFFFF温度两字节0.1℃-40.0~100.0℃-40.0℃0xFFFFSOC两字节0.1%0~120.0%00xFFFFSOH两字节0.1%0~120.0%00xFFFF7BMSBMS1BMS数据帧1内容如表8所示，以发送节点BMS地址为0x01，以接收节点PCS地址为0x27，优先级为6200ms。表8 BMS数帧1ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001027011Byte电池簇最大允许充电电流低字节2Byte电池簇最大允许充电电流高字节3Byte电池簇最大允许放电电流低字节4Byte电池簇最大允许放电电流高字节6001027015Byte电池簇总电压低字节6Byte电池簇总电压高字节7Byte电池簇总电流低字节8Byte电池簇总电流高字节BMS2BMS数据帧2内容如表9所示，以发送节点BMS地址为0x01，以接收节点PCS地址为0x27，优先级为6200ms。表9 BMS数帧2ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001127011Byte电池簇最大允许充电功率低字节2Byte电池簇最大允许充电功率高字节3Byte电池簇最大允许放电功率低字节4Byte电池簇最大允许放电功率高字节5Byte簇SOC低字节6Byte簇SOC高字节7Byte簇SOH低字节8Byte簇SOH高字节BMS3BMS0x01PCS地址为0x27ms，电池状态位逻辑如表11所示，告警状态位逻辑如表12138表10 BMS数帧3ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001227011Byte电池状态位2Byte轻度告警Statusflag13Byte轻度告警Statusflag24Byte中度告警Statusflag15Byte中度告警Statusflag26Byte严重告警Statusflag17Byte严重告警Statusflag28Byte心跳信号表11 电池态逻辑位电池状态Bit7直流断路器状态逻辑1：直流断路器闭合；逻辑0：直流断路器断开Bit6预充断路器状态逻辑1：预充断路器闭合；逻辑0：预充断路器断开Bit5充满逻辑1：已充满；逻辑0：未充满Bit4放空逻辑1：已放空；逻辑0：未放空Bit3备用Bit2备用Bit1电池簇放电允许逻辑1：允许放电；逻辑0：禁止放电Bit0电池簇充电允许逻辑1：允许充电；逻辑0：禁止充电表12 告警态逻辑位Statusflag1aStatusflag2aBit7温度差异过大逻辑1：温度差异过大逻辑0：正常BMS内部异常位逻辑1：BMS内部异常逻辑0：正常Bit6电压差异过大逻辑1：电压差异过大逻辑0：正常单体过温逻辑1：单体过温逻辑0：正常Bit5簇SOC过高1SOC0：正常单体欠温逻辑1：单体欠温逻辑0：正常Bit4簇SOC过低1SOC0：正常单体SOC过低1SOC0：正常Bit3放电过流逻辑1：放电过流逻辑0：正常单体SOC过高1SOC0：正常Bit2充电过流逻辑1：充电过流逻辑0：正常单体过压逻辑1：单体过压逻辑0：正常Bit1簇电压过压逻辑1：簇电压过压逻辑0：正常单体欠压逻辑1：单体欠压逻辑0：正常9表12（续）位Statusflag1aStatusflag2aBit0簇电压欠压逻辑1：簇电压欠压逻辑0：正常绝缘故障标志逻辑1：绝缘故障逻辑0：正常a对应不同程度的告警。表13 PCS与BMS通异位位通信异常Bit7心跳标识心跳数0-15循环，每发送一次数据增加1Bit6Bit5Bit4Bit3备用Bit2备用Bit1备用Bit0备用BMS4BMS0x01PCS地址为0x27200ms。表14 BMS数帧4ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001327011Byte单体电压最低低字节2Byte单体电压最低高字节3Byte单体电压最低电池节号低字节4Byte单体电压最低电池节号高字节5Byte单体电压最高低字节6Byte单体电压最高高字节7Byte单体电压最高电池节号低字节8Byte单体电压最高电池节号高字节BMS5BMS0x01PCS地址为0x27200ms。10表15 BMS数帧5ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001427011Byte单体SOC最低低字节2Byte单体SOC最低高字节3Byte单体SOC最低电池节号低字节4Byte单体SOC最低电池节号高字节5Byte单体SOC最高低字节6Byte单体SOC最高高字节7Byte单体SOC最高电池节号低字节8Byte单体SOC最高电池节号高字节BMS6BMS0x01PCS地址为0x27200ms。表16 BMS数帧6ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001527011Byte单体温度最低低字节2Byte单体温度最低高字节3Byte单体温度最低电池节号低字节4Byte单体温度最低电池节号高字节5Byte单体温度最高低字节6Byte单体温度最高高字节7Byte单体温度最高电池节号低字节8Byte单体温度最高电池节号高字节PCSPCS数据帧内容如表17所示，以发送节点PCS地址为0x27，以接收节点BMS地址为0x01，优先级为6200ms，PCS/18表17 PCS数ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001601271BytePCS系统状态/命令2Byte备用3Byte备用11表17（续）ID十六进制数据PRDPPF报文编号PS目标地址SA源地址位置数据名6001601274Byte备用5Byte备用6Byte备用7Byte备用8Byte备用表18 PCS系状态命位位PCS系统状态/命令Bit7备用Bit6备用Bit5备用Bit4备用Bit3上/下电命令逻辑00：无动作；逻辑01：上电；逻辑02：下电；逻辑03：无动作Bit2Bit1PCS运行状态位0102030405：跳机；Bit0MODBUSMODBUS通信协议数据类型如表19所示。表19 MODBUS信议据数据类型符号说明8bit无符号整数BYTE0~25516bit无符号整型UINT0~6553516bit有符号整型INT-32768~3276732bit浮点型FLOATIEEE32bit浮点数32bit无符号整型UDINT32bit有符号整型DINT32bitBCD码8BCD8BCD809210108092101H16字节字符串16chString32字节字符串32chString布尔型BOOL只有“0”、“1”两种状态，仅用于离散输入寄存器。122021表22所示，告警状态位逻辑如表23所示。表20 读输寄器令送应答据发起/应答字段符号字节数数据类型说明发起方PCS起始寄存器地址addr2×1UINT寄存器个数cnt2×1UINT≤120应答方BMS后续字节数len1BYTElen=2×cnt数据data2×cntUINT表21 数据序地址遥测名称变量名称数据类型数据范围显示精度00H电池簇最大允许充电电流UINT0~32000分辨率：0.1A/位，偏移量：0A01H电池簇最大允许放电电流UINT0~32000分辨率：0.1A/位，偏移量：0A02H当前总电压UINT0~60000分辨率：0.1V/位，偏移量：0V03H当前总电流UINT0~32000分辨率：0.1A/-3200A04H电池簇最大允许充电功率UINT0~20000分辨率：0.1kW/位，偏移量：0kW05H电池簇最大允许放电功率UINT0~20000分辨率：0.1kW/位，偏移量：0kW06H当前SOCUINT0~1000当前SOC分辨率：0.1%/位，偏移量：0%07H当前SOHUINT0~1000分辨率：0.1%/位，偏移量：0%08H运行控制UINT0~0xFFFF09H单体电压最低UINT0~60000.001V/位0AH单体电压最低电池节号UINT0~6001/位0BH单体电压最高UINT0~60000.001V/位0CH单体电压最高电池节号UINT0~6001/位0DH单体温度最低UINT0~2001°C/位，偏移-40°C0EH单体温度最低电池节号UINT0~6001/位0FH单体温度最高UINT0~2001°C/位，偏移-40°C1314

表21 续）地址遥测名称变量名称数据类型数据范围显示精度10H单体温度最高电池节号UINT0~6001/位11H电池状态UINT0：静置1：充电2：放电12H轻度状态告警UINTstatus_flag1（H），status_flag2（L）13H中度状态告警UINTstatus_flag1（H），status_flag2（L）14H重度状态告警UINTstatus_flag1（H），statu