CN110572449B - 储能电站bms与pcs多通路协同通信系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，包括若干BMS和PCS，还包括中心交换机；BMS与对应PCS通过网络和硬节点连接；其中，BMS与对应PCS之间的所有交互信号通过网络传输，交互信号中预设的重要信号还额外通过硬节点传输；所有BMS和PCS均通过网络与中心交换机连接，通过中心交换机交互跨间隔信号。本发明在BMS和PCS之间采用多通路协同通信，所有非跨间隔交互信号通过网络传输，交互信号中的重要信号还额外通过硬接点传输，跨间隔信号通过中心交换机交互，有效提高BMS与PCS的协同控制能力。

Description

储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统及方法
技术领域
本发明涉及一种储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统及方法，属于储能电站电池管理系统领域。
背景技术
随着世界电力需求的增加，电力系统技术不断发展。为了进一步提高能源利用率，全球各国对储能技术的研究不断深入。其中，电化学储能是当今发展较快的储能技术，随着锂离子电池安全性得到进一步改善，电池能量转换效率进一步提高，锂离子电池储能技术在电站储能方面应用的条件日趋成熟。
当前大部分储能电站整体架构主要由电池系统、功率变换系统（PCS）及能量管理系统（EMS）构成。其中，电池系统包括储能电池及其配套的电池管理系统(BMS)，电池系统与PCS共同构成储能电站的储能系统。
现有的BMS与PCS采用RS485/CAN通信方式进行信息交互，受限于接口通信方式，BMS与PCS控制器的信息交互程度目前还比较薄弱，其协同控制能力不足。
发明内容
本发明提供了一种储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统及方法，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，包括若干BMS和PCS，还包括中心交换机；
BMS与对应PCS通过网络和硬节点连接；其中，BMS与对应PCS之间的所有交互信号通过网络传输，交互信号中预设的重要信号还额外通过硬节点传输；
所有BMS和PCS均通过网络与中心交换机连接，通过中心交换机交互跨间隔信号。
BMS与对应PCS通过以太网连接，所有BMS和PCS均通过以太网与中心交换机连接。
预设的重要信号包括BMS输出的保护跳闸信号和PCS输出的急停信号。
BMS输出的电池数据和开入量通过网络传输，PCS输出的PCS数据通过网络传输。
BMS与对应PCS采用预设的传输间隔传输，开入量的传输优先级最高。
BMS通过网络向对应PCS传输的安全控制信号，安全控制信号帮助PCS响应储能电池系统状态。
储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统的方法，包括，
响应于交互信号为跨间隔信号，BMS和PCS均通过网络发送至中心交换机；
响应于交互信号为非跨间隔信号，BMS通过网络发送至对应的PCS，或者PCS通过网络发送至对应的BMS；
响应于交互信号为非跨间隔信号且为预设的重要信号，BMS通过网络和硬节点发送至对应的PCS，或者PCS通过网络和硬节点发送至对应的BMS。
本发明所达到的有益效果：本发明在BMS和PCS之间采用多通路协同通信，所有非跨间隔交互信号通过网络传输，交互信号中的重要信号还额外通过硬接点传输，跨间隔信号通过中心交换机交互，有效提高BMS与PCS的协同控制能力。
附图说明
图1为本发明的数据流向图；
图2为本发明的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和2所示，储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，包括中心交换机、若干BMS和PCS。
同一间隔中，BMS与对应PCS通过以太网和硬节点连接，其中，BMS与对应PCS之间的所有交互信号通过网络传输，交互信号中预设的重要信号还额外通过硬节点传输。
BMS与PCS之间的信号交互采用以太网IEC61850-8-1 GOOSE标准化通信。交互信号主要包括BMS输出的电池数据和开入量、PCS输出的PCS数据；其中，电池数据包括电压、电流、功率及SOC等模拟量，开入量包括各类事件、告警及保护动作信息等；PCS数据包括基本电气遥测量、PCS工作状态等。
重要信号通过硬节点额外传输，从而形成双通路，以保证重要信号的传输可靠性冗余，当以太网通讯因为各种原因出现故障时，保证重要信号传输仍然不受影响。预设的重要信号包括BMS输出的保护跳闸信号（BMS判断到电池系统出现严重故障或接收命令需执行保护跳闸时，向PCS输出的信号）和PCS输出的急停信号（当PCS判断到储能系统直流侧或交流侧出现严重故障，或接收到相应指令需执行停机操作时，向BMS输出的信号）。在实际工程应用中，除以上两个信号外，还可根据硬件资源预留相应的备用硬接点，供现场实际需求使用。
BMS与对应PCS采用预设的传输间隔传输，开入量的传输优先级最高。在以太网通讯方式中，BMS与PCS均采用IEC61850-8-1 GOOSE方式进行通信，通过参考相应的建模规范或约定，建立合适的经校验的标准化BMS与PCS的61850模型，并根据工程实际情况采用合适的传输间隔以减小数据通信流量压力。在此通信方式下，开关量的传输优先级较高，模拟量可根据工程实际需求对刷新速率进行调整，相比开关量其传输优先级较低。同时，BMS与PCS控制器均具备检测61850通信中断的能力，以确保链路的互通性及模型的正确性。
BMS通过网络向对应PCS传输的安全控制信号，安全控制信号帮助PCS快速响应储能电池系统状态，用于提升储能系统的整体工作效率和安全性。除传统的电池单体电压及温度数据外，安全控制信号包括高可靠性高精度的环境温度、电池簇及电池堆SOC/SOH、过温/过充单体位置等信号，以帮助PCS快速响应储能电池系统状态，并根据工程实际情况选择相应控制策略。
所有BMS和PCS均通过以太网与中心交换机连接，通过中心交换机交互跨间隔信号。该中心交换机可根据工程实际需要放置于特定变流器舱或EMS所在的智能总控舱。
储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统的方法，包括：
1）响应于交互信号为跨间隔信号，BMS和PCS均通过网络发送至中心交换机；
2）响应于交互信号为非跨间隔信号，BMS通过网络发送至对应的PCS，或者PCS通过网络发送至对应的BMS；
3）响应于交互信号为非跨间隔信号且为预设的重要信号，BMS通过网络和硬节点发送至对应的PCS，或者PCS通过网络和硬节点发送至对应的BMS。
上述系统在BMS和PCS之间采用多通路协同通信，所有非跨间隔交互信号通过网络传输，交互信号中的重要信号还额外通过硬接点传输，跨间隔信号通过中心交换机交互，有效提高BMS与PCS的协同控制能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，包括若干BMS和PCS，其特征在于：还包括中心交换机；
BMS与对应PCS通过网络和硬节点连接；其中，BMS与对应PCS之间的所有交互信号通过网络传输，交互信号中预设的重要信号还额外通过硬节点传输；
所有BMS和PCS均通过网络与中心交换机连接，通过中心交换机交互跨间隔信号；
在通信时，响应于交互信号为跨间隔信号，BMS和PCS均通过网络发送至中心交换机；响应于交互信号为非跨间隔信号，BMS通过网络发送至对应的PCS，或者PCS通过网络发送至对应的BMS；响应于交互信号为非跨间隔信号且为预设的重要信号，BMS通过网络和硬节点发送至对应的PCS，或者PCS通过网络和硬节点发送至对应的BMS。
2.根据权利要求1所述的储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，其特征在于：BMS与对应PCS通过以太网连接，所有BMS和PCS均通过以太网与中心交换机连接。
3.根据权利要求1所述的储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，其特征在于：预设的重要信号包括BMS输出的保护跳闸信号和PCS输出的急停信号。
4.根据权利要求1所述的储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，其特征在于：BMS输出的电池数据和开入量通过网络传输，PCS输出的PCS数据通过网络传输。
5.根据权利要求4所述的储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，其特征在于：BMS与对应PCS采用预设的传输间隔传输，开入量的传输优先级最高。
6.根据权利要求1所述的储能电站BMS与PCS多通路协同通信系统，其特征在于：BMS通过网络向对应PCS传输的安全控制信号，安全控制信号帮助PCS响应储能电池系统状态。
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