2015大容量电池储能站监控系统与电池管理系统通信协议

目    次1范围 32规范性引用文件 33术语和定义 34总则 45总体通信结构 46通信协议结构 57应用层报文帧格式 57.1ADU的定义 57.2MBAP的定义 67.3PDU的定义 67.4端口号 77.5通信连接的建立与关闭 78监控报文规范 78.1对时报文 78.2总召唤报文 88.3信号复归报文 108.4读单装置遥测信息报文 118.5读单装置遥信信息报文 118.6电池串全充遥控命令报文 138.7电池串全放遥控命令报文 138.8电池串启动遥控命令报文 13FORMTEXT大容量电池储能站监控系统与电池管理系统通信协议范围本标准规定了功率500kW且容量500kWh以上的大容量电池储能站监控系统（以下简称监控系统）与电池管理系统（以下简称BMS）之间的通信接口和报文规范。本标准适用于电池储能站监控系统。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/TXXXX-20XX大容量电池储能站电池管理系统技术规范GB/T19582.1-2008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/T19582.2-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范第2部分：Modbus协议在串行链路上的实现指南GB/T19582.3-2008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NB/TXXXX-20XX大容量电池储能站监控系统技术规范RFC791互联网协议RFC793传输控制协议RFC894以太网上的互联网协议RFC2200互联网正式协议标准集术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1报文messages网络中交换与传输的数据单元，包含了将要发送的完整的数据信息。3.2ADUApplicationDataUnit应用数据单元，详见本标准7.1节相关内容。3.3MBAPModbusApplicationProtocolModbus应用协议，详见本标准7.2节相关内容。3.4PDUProtocolDataUnit协议数据单元，详见本标准7.3节相关内容。3.5TCPTransmissionControlProtocol传输控制协议，一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，简称TCP。3.6IPinternetprotocol网际互连协议,为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议，简称IP。3.7电池储能站BatteryEnergyStorageStation，BESS电池储能站是指以电池为能量载体，通过能量转换系统进行充放电，并可与电力系统实现多种形式的有功和无功能量交换的储能电站。3.8电池管理系统BatteryManagementSystem，BMS监视电池的状态（温度、电压、电流、荷电状态等），为电池提供管理及通信接口的系统。总则4.1本标准监控系统与BMS之间通信网络采用基于TCP/IP的Modbus应用层协议和服务规范。4.2如采用基于串行链路的Modbus协议的物理层、数据链路层应满足GB/T19582.2-2008的规定，其应用层报文传输协议可参照本标准执行。4.3本标准规定报文字节遵循首先发送最高有效字节原则。总体通信结构基于ModbusTCP/IP的储能站通信系统包括以下设备：——连接至TCP/IP网络的储能分系统BMS；——连接至TCP/IP网络的监控系统；——在ModbusTCP/IP网络和串行链路子网之间互联的网关。其通信网络结构示意图见图1。通信网络结构图通信协议结构基于ModbusTCP/IP网络的通信协议结构如图1所示。本标准采用的TCP/IP传输集和定义与其他相关标准中的相同。应用层数据单元在本标准中进行定义，由Modbus应用协议（MBAP）和应用数据单元（ADU）组成。通信协议结构物理层实现监控系统与BMS的电连接。本标准规定监控系统与BMS通信的接口为支持TCP/IP的网络接口。本标准链路层应符合RFC0894的规定，采用平衡传输方式。本标准网络层采用IP协议，IP协议的实现应符合RFC0791的规定。本标准传输层采用TCP协议，TCP协议的实现应符合RFC0793的规定。本标准应用层定义参见第8章相关内容。应用层报文帧格式ADU的定义应用层报文帧格式如图2所示。一帧报文为一个应用数据单元（ADU），它由两部分组成：Modbus应用协议（MBAP）和协议数据单元（PDU）。应用层报文帧格式ModbusTCP/IP规定ADU最长260字节，其中MBAP报文头7个字节，PDU最长253字节。MBAP的定义Modbus应用协议（MBAP）报文头包括的事务处理标识符、2字节的数据长度、1字节的单元标识符。本标准MBAP的定义方法参见GB/T19582.3-2008第5章的相关规定。本标准中MBAP报文头字段定义见表1。表1MBAP报文头字段定义字段长度功能描述客户端（监控系统）服务器端（BMS）事务处理标识符2字节Modbus请求/响应事务处理的识别由客户端设置服务器从接收的请求中重新复制协议标识符2字节0＝Modbus协议由客户端设置服务器从接收的请求中重新复制长度2字节单元标识符和PDU总长度由客户端设置（请求）由服务器设置（请求）单元标识符1字节串行链路或其他总线上连接的远程从站的识别由客户端设置服务器从接收的请求中重新复制PDU的定义协议数据单元（PDU）包括1字节的功能码和数据。其中功能码定义参见GB/T19582.1-2008第7章规定的Modbus应用层协议上使用的标准功能码。本标准定义的应用功能与功能码对应关系见表2。表2应用功能和功能码对应关系应用功能功能码对时Fun16总召换Fun03信号复归Fun06读单装置遥测信息Fun04读单装置遥信信息Fun02读单装置SOE信息Fun04电池串全充遥控命令Fun05电池串全放遥控命令Fun05电池串启动遥控命令Fun05端口号端口号采用502端口。通信连接的建立与关闭监控系统与BMS采用网络传输层的可靠传输协议TCP；BMS为TCP服务器端，监控系统为TCP客户端，监控系统主动进行TCP连接，BMS被动响应TCP连接。BMS（服务器端）和监控系统（客户端）采用标准的TCP/IP客户--服务器模式建立TCP连接，即监控系统（客户端）按照Socket()->Connect()……->Close()的顺序进行，BMS（服务器端）按Socket()->Bind()->Listen()->Accept()……->Close()的顺序进行。监控报文规范对时报文对时报文用于监控系统对BMS统一校时。单装置对时报文a)功能：监控系统与单台BMS对时请求/响应报文。b)事务处理标识符：0xC801。c)请求报文长度：0x0F；响应报文长度：0x06。d)单元标识符：0x00～0xFF。表3单装置对时请求PDU报文格式功能码0x10信息起始地址BMS起始地址（2字节）0x0000～0xFFFF寄存器数量4（2字节）0x0004字节计数字节长度（1字节）８BMS值年份（2字节）实际年份月份（1字节）1-12日期（1字节）1-31小时（1字节）0-23分钟（1字节）0-59毫秒高（1字节）0-59999毫秒低（1字节）表4单装置对时响应PDU报文格式功能码0x10信息起始地址BMS起始地址（2字节）0x0000～0xFFFF寄存器数量4（2字节）0x0004总召唤报文总召换遥测报文a)功能：监控系统与单台BMS总召唤遥测请求/响应报文。b)事务处理标识符：0xC802。c)请求报文长度：0x06；响应报文长度：可变。d)单元标识符：0x00～0xFF。表5多装置总召唤遥测请求PDU报文格式功能码0x03信息起始地址BMS起始地址（2字节）0x0000～0xFFFF寄存器数量12+n（2字节）0x0000～0x00FA表6多装置总召唤遥测响应PDU报文格式功能码0x03信息起始地址BMS起始地址（2字节）0x0000～0xFFFF字节数字节长度（1字节）0～24+2n召唤时间年份（2字节）实际年份月份（1字节）1-12日期（1字节）1-31小时（1字节）0-23分钟（1字节）0-59毫秒高（1字节）0-59999毫秒低（1字节）BMS值电池串电压（2字节）电池串电流（2字节）电池分系统电压（2字节）电池分系统电流（2字节）电池串可充电电量（2字节）电池串可放电电量（2字节）电池串SOH（2字节）电池分系统SOH（2字节）备用遥测量1～n（2×n字节）总召换遥信报文a)功能：监控系统与单台BMS总召唤遥信请求/响应报文。b)事务处理标识符：0xC803。c)长度：请求报文长度：0x06；响应报文长度：可变。d)单元标识符：0x00～0xFF。表7多装置总召唤遥信请求PDU报文格式功能码0x03信息起始地址BMS起始地址（2字节）0x0000～0xFFFF寄存器数量BMS数量N（2字节）0x0000～0x00FA表8多装置总召唤遥信响应PDU报文格式开关量用一个bit表示，未改开关量用一个bit表示，未改功能码0x03信息起始地址BMS起始地址（2字节）0x0000～0xFFFF字节数字节长度（1字节）0～N召唤时间年份（2字节）实际年份月份（1字节）1-12日期（1字节）1-31小时（1字节）0-23分钟（1字节）0-59毫秒高（1字节）0-59999毫秒低（1字节）#1BMS值单体电池过压告警（1位）0—正常；1—告警电池串过压告警（1位）0—正常；1—告警单体电池欠压告警（1位）0—正常；1—告警电池串欠压告警（1位）0—正常；1—告警电池模块高温告警（1位）0—正常；1—告警电池模块低温告警（1位）0—正常；1—告警电池模块瞬间升温告警（1位）0—正常；1—告警电池模块温差过大告警（1位）0—正常；1—告警电池串过流告警（1位）0—正常；1—告警电池分系统漏电告警（1位）0—正常；1—告警单体电池过压保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池串过压保护动作（1位）0—正常；1—保护动作单体电池欠压保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池串欠压保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池模块高温保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池模块低温保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池模块瞬间升温保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池模块温差过大保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池串过流保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池串短路保护动作（1位）0—正常；1—保护动作BSMU与BMMU通信异常保护（1位）动作（1位）0—正常；1—保护动作BMS与BMMU通信异常保护动作（1位）0—正常；1—保护动作BMS与PCS通信异常保护动作（1位）0—正常；1—保护动作电池串状态信息（1位）0—正常；1—告警电池串启动状态信息（1位）0—正常；1—告警电池串全充状态信息（1位）0—正常；1—告警电池串全放状态信息（1位）0—正常；1—告警BMS装置保护动作（1位）0—正常；1—保护动作BMS装置内部异常报警（1位）0—正常；1—告警BMS装置与后台监控或者PCS通讯异常报警（1位）0—正常；1—告警BMS装置掉电报警（1位）0—正常；1—告警电池分系统不可用（1位）0—正常；1—告警PCS应切断告警（1位）0—正常；1—告警电池强制退出（1位）0—正常；1—告警备用遥测量1～6（1×60位）0—正常；1—告警/0—正常；1—保护动作信号复归报文a)功能：监控系统与BMS的信号复归请求/响应报文。b)事务处理标识符：0xC804。c)长度：0x06。d)单元标识符：0x00～0xFF。表9信号复归请求/响应PDU报文格式功能码0x06信息BMS地址各BMS地址（2字节）0x0000～0xFFFFBMS复归值信号复归（2字节）0x0000读单装置遥测信息报文功能：监控系统读取单BMS遥测信息请求/响应报文。b)事务处理标识符：0xC805。c)请求报文长度：0x06；响应报文长度：可变。d)单元标识符：0x00～0xFF。表10读单装置遥测信息请求PDU报文格式功能码0x04信息起始地址BMS地址（2字节）0x0000～0xFFFF寄存器数量BMS数量N（2字节）0x0000～0x007D表11读单装置遥测信息响应PDU报文格式功能码0x03信息起始地址BMS地址（2字节）0x0000～0xFFFF字节数字节长度（1字节）0～2×NBMS值电池串电压（2字节）电池串电流（2字节）电池分系统电压（2字节）电池分系统电流（2字节）电池串可充电电量（2字节）电池串可放电电量（2字节）电池串SOH（2字节）电池分系统SOH（2字节）备用遥测量1～7（2×7字节）读单装置遥信信息报文功能：监控系统读取单BMS遥信信息请求/响应报文。b)事务处理标识符：0xC806。c)请求报文长度：0x06；响应报文长度：可变。d)单元标识符：0x00～0xFF。表12读单装置遥信信息请求PDU报文格式功能码0x02信息起始地址BMS地址（2字节）0x0000～0xFFFF寄存器数量BMS数量N（2字节）0x0000～0x07D0表13读单装置遥测信息响应PDU报文格式功能码0x02信息字节数字节长度（1字节）0～NBMS值单体电池过压告警（1位）电池串过压告警（1位）单体电池欠压告警（1位）电池串欠压告警（1位）电池模块高温告警（1位）电池模块低温告警（1位）电池模块瞬间升温告警（1位）电池模块温差过大告警（1位）电池串过流告警（1位）电池分系统漏电告警（1位）单体电池过压保护动作（1位）电池串过压保护动作（1位）单体电池欠压保护动作（1位）电池串欠压保护动作（1位）电池模块高温保护动作（1位）电池模块低温保护动作（1位）电池模块瞬间升温保护动作（1位）电池模块温差过大保护动作（1位）电池串过流保护动作（1位）电池串短路保护动作（1位）BSMU与BMMU通信异常保护（1位）动作（1位）BMS与BMMU通信异常保护动作（1位）BMS与PCS通信异常保护动作（1位）电池串状态信息（1位）电池串启动状态信息（1位）电池串全充状态信息（1位）电池串全放状态信息（1位）BMS装置保护动作（1位）BMS装置内部异常报警（1位）BMS装置与后台监控或者PCS通讯异常报警（1位）BMS装置掉电报警（1位）电池分系