[发明专利]一种户用微网能量路由器能量管理单元的通信方法

摘要

一种户用微网能量路由器能量管理单元的通信方法，针对户用光伏分布式发电设备、锂电池储能设备、典型家用电器（照明LED灯具等交、直流负荷）所形成的家庭集成型能源系统，采用一种基于IEC61850的数据通信模型，将IEC61850国际标准应用于微电网通信系统，通过数据与网络层的通讯协议转换，减少了底层设备使用各自分散复杂的设备通讯协议，利于微电网能量管理系统对数据的集成和统一管理，避免了现有微电网数据交换过程中使用的标准多样化问题，提高了IEC61850客户端读取IEC61850服务器中数据的效率。

主权项

1.一种户用微网能量路由器能量管理单元的通信方法，其特征在于：所述步骤具体为：/n1.微电网通信方案的选择/n对于数据采集层和数据汇集层间的通信，节点相对较少，网络结构相对简单规模较小的微电网可直接采用各采集设备自有的通信协议RS485、RS232、 CAN总线、Modbus协议、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、IEC61850协议，也有多种协议融合的通信方式；/n微电网通信设计技术方案时，要考虑成本、传输数据的类型、微电网的规模、通信节点的地理位置的综合因素，同时要利用不同通信技术的优势和特点选取最适合的通信技术，也可对通信技术和通信规约搭配使用，最大程度地发挥不同通信技术和不同通信规约的优势，完善自己的通信方案，建设自治、高速、双向的通信网络；/n由于本专利应用微电网规模较小，采集设备比较分散，所以逆变器、变换器、整流器等监测交流负荷、直流负荷、光伏、电池所在的数据采集层与固态变压器所在的数据汇集层之间采用设备自有的传统的基于TCP/IP的Modbus协议、RS232协议和RS485协议融合的通信方式，通过固态变压器集成各设备运行情况，汇集户用微网各设备的运行数据，通过以太网、MODBUS协议对外提供数据通讯；/n2.微电网数据通信模型/n根据IEC61850数据交换模型和微电网的特点，提出微电网的数据交换分层结构模型；基于IEC61850的微电网信息结构，将户用微网能量管理单元的通信系统划分为3个层次：底层是为电网物理设备层及其数据接口、中间层为数据与网络层、上层为展示与应用层；/n3.微电网物理设备层/n微电网物理设备层由一次设备和二次设备构成，包括光伏电池、储能装置、交直流负载、故障录波分析装置、保护与控制单元、气象参数采集装置；微电网物理设备层能够对微电网物理设备的运行数据进行有效采集和及时上传，其具体功能如下：/n（1）利用底层设备各自的通信协议，分别采集各设备的实际运行状况，将运行状态数据进行存储和管理，及时上传到数据与网络层；/n（2）检测控制开关设备运行模式，监控逆变器、变流器等设备端口的输入和输出量，即设备的遥信量；/n（3）接受上层下发的遥控指令，并直接下发给微电网中的具体设备，及时进行设备运行状态的切换；/n4.数据与网络层/n数据与网络层主要提供数据协议转换和远程访问功能，是整个数据传输模型中的中间层，起到承上启下的作用，为数据层和网络层的双层结构；/n数据层包含ECU\DCU、通讯服务器、微网控制器，可通过网络层中的集中\分散控制、远程访问、通讯接口配置技术，将微电网设备层中的通信规约转换为IEC61850通讯标准，并通过交换机与MEMS系统中的IEC61850客户端进行实时通信，实现与微电网底层设备的数据交换；每个IEC61850服务器可接收、整合、处理来自微电网设备层中的一个或多个微电网设备上传的数据包指令，也可根据上层IEC61850客户端的下发命令向具体的微电网设备层下发控制命令；数据与网络层利用主要基于云平台的控制系统来实现系统远程多终端的实时监控；/n5.微电网展示与应用层/n微电网展示与应用层包含微电网数据采集与监视控制系统（Supervisory ControlAnd Data Acquisition，SCADA）系统和微电网潮流分析、光电/负荷预测、微电网实时优化、状态估计、微电网经济调度等微电网能量管理系统的高级应用；微电网SCADA系统接收的数据遵循IEC61850协议标准，对数据的实时性要求很高，主要用于对整个微电网的数据展示、监控和警告；其中在SCADA服务中包含了IEC61850客户端，负责将用户的需求与微电网设备的运行状态相对接，实现数据展示、设备控制、测量、参数调节、报警等功能，并为微电网能量管理系统的高级应用提供数据接口。/n