在當今日益發展的電力系統中，光伏儲能技術以其獨特的優勢逐漸嶄露頭角，成為可再生能源領域的重要組成部分。而在光伏儲能系統的運行與監控中，通信協議的選擇與實現則顯得至關重要。本文將重點介紹光伏儲能系統中的Modbus協議、電力IEC 61850平臺，以及如何通過協議轉換網關實現Modbus轉IEC 61850的連接，為電力系統的穩定運行與智能化管理提供有力支持。

一、Modbus協議在光伏儲能系統中的應用

Modbus協議是一種廣泛應用于工業自動化領域的通信協議，具有簡單、可靠、易于實現等特點。在光伏儲能系統中，Modbus協議主要用于實現儲能設備、逆變器、電池管理系統等組件之間的數據交換與監控。通過Modbus協議，可以實時獲取儲能設備的運行狀態、電量信息、故障報警等關鍵數據，為系統監控與管理提供可靠依據。

具體來說，Modbus協議在光伏儲能系統中的應用主要體現在以下幾個方面：

1. 設備監控：通過Modbus協議，可以實時監控儲能設備的運行狀態，包括電壓、電流、功率、溫度等關鍵參數。當設備出現故障或異常情況時，系統會及時發出報警信息，提醒運維人員進行處理。
2. 數據采集：Modbus協議支持多種數據類型和寄存器結構，可以方便地采集儲能設備的各種數據。這些數據可以用于系統分析、故障診斷、性能優化等方面，提高系統的運行效率和可靠性。
3. 遠程控制：通過Modbus協議，可以實現對儲能設備的遠程控制，包括啟停控制、參數設置、模式切換等。這有助于實現儲能系統的智能化管理和自動化控制，降低運維成本和提高管理效率。

二、電力IEC 61850平臺介紹

IEC 61850是電力系統自動化領域的國際標準，它定義了變電站內各種設備之間以及設備與控制中心之間的通信規范。IEC 61850平臺以面向對象的信息模型為基礎，通過標準化的數據模型和服務接口，實現了設備之間的信息交互和互操作性。在光伏儲能系統中，IEC 61850平臺可以實現與電網調度中心、能源管理系統等外部系統的無縫對接，為系統的集成和擴展提供了便利。

IEC 61850平臺的特點包括：

1. 標準化：IEC 61850平臺采用統一的數據模型和服務接口，實現了設備之間的信息交互和互操作性。這有助于降低系統集成成本和提高系統可靠性。
2. 面向對象：IEC 61850平臺采用面向對象的信息模型，將設備的功能和屬性抽象為對象，便于進行信息建模和數據分析。
3. 實時性：IEC 61850平臺支持實時數據傳輸和事件通知機制，可以確保數據的及時性和準確性。
4. 安全性：IEC 61850平臺提供了豐富的安全特性，包括訪問控制、數據加密、身份認證等，確保系統的安全性和可靠性。

三、通過協議轉換網關實現Modbus轉IEC 61850連接平臺

在實際應用中，光伏儲能系統往往需要同時支持Modbus協議和IEC 61850平臺。為了實現這兩種協議之間的無縫對接，可以采用協議轉換網關進行轉換。協議轉換網關是一種專門用于實現不同通信協議之間轉換的設備，它可以將Modbus協議的數據轉換為IEC 61850平臺所需的數據格式，并將IEC 61850平臺的數據轉換為Modbus協議所需的數據格式。

通過協議轉換網關實現Modbus轉IEC 61850連接平臺的過程如下：

1. 配置網關：首先需要對協議轉換網關進行配置，設置Modbus協議的參數（如設備地址、波特率、數據位等）和IEC 61850平臺的參數（如IP地址、端口號等）。
2. 數據映射：根據實際需求，建立Modbus協議與IEC 61850平臺之間的數據映射關系。這需要將Modbus協議的寄存器地址和數據類型與IEC 61850平臺的信息模型進行對應。
3. 數據轉換：當Modbus設備發送數據時，協議轉換網關會將其轉換為IEC 61850平臺所需的數據格式，并發送給IEC 61850平臺。同樣地，當IEC 61850平臺發送數據時，協議轉換網關會將其轉換為Modbus協議所需的數據格式，并發送給Modbus設備。
4. 監控與管理：通過協議轉換網關，可以實現對光伏儲能系統的實時監控與管理。運維人員可以通過IEC 61850平臺獲取儲能設備的運行狀態、電量信息、故障報警等關鍵數據，并進行遠程控制和參數設置等操作。同時，也可以將光伏儲能系統的數據集成到能源管理系統等外部系統中，實現更加全面和深入的數據分析與管理。

通過以上介紹，我們可以看出，通過采用Modbus協議、IEC 61850平臺和協議轉換網關等技術手段，可以實現光伏儲能系統的智能化監控與管理，提高系統的運行效率和可靠性。

1 設置網關采集modbus從站數據

1. 硬件連接。首先確認設備的接口是RS232還是RS485接口。并按如下的方式進行連接。

接口類型

2. 在電腦上打開VFBOX Studio配置軟件。新建工程，選擇對應的設備類型。設備類型查看設備背面的標簽。可選的型號有：VB301-1100，VB301-1200，VB301-1400，VB302-2400，VB303-2400.

3. 點擊 新建設備，選擇modbus RTU驅動。

4. 輸入設備名稱，自己定義設備名稱。

5. 輸入和設備相同的串口參數。比如，設備的波特率是9600，則下面的對話框也選擇9600.
   
6. 增加要采集的數據。輸入數據的數據類型和寄存器地址。

7. 填寫說明。在添加“地址”的時候需要對modbus的通信指令有一些了解，這里面有一些默認的規則。可先查看設備的說明書，找到要讀取的地址。然后通過對比下表進行設置。

數據區

功能說明

0X Digital Coils

數據類型：Boolean

讀寫：可讀寫

寄存器地址：00001-09999（10進制）， 協議地址：0000H-270FH（16進制）

對應的功能碼：01H 05H 0FH

1X digital Inputs

數據類型：Boolean

讀寫：只讀

寄存器地址：10001-19999（10進制）， 協議地址：0000H-270FH（16進制）

對應的功能碼：02H

3X Analog Inputs

數據類型：

1 Register: short word

2 Register: Long Dword float

4 Register: LLong Qword Double

讀寫：只讀

寄存器地址：30001-39999（10進制）， 協議地址：0000H-270FH（16進制）

對應的功能碼：04H

4X Holding Registers

數據類型：

1 Register: short word

2 Register: Long Dword float

4 Register: LLong Qword Double

讀寫：可讀寫

地址范圍：40001-49999（10進制），0000H-270FH（16進制）

對應的功能碼：03H 06H 10H

其他說明：

1. 地址可填寫5位或者6位的地址長度。
2. 如果設備的地址是從0開始，則設置網關時地址加1。
3. 地址是10進制。

舉例1：假設要讀取的地址是40015，數據類型是float，地址從0開始，則查看上表，40015對應的數據區是“4X Holding Registers”，且數據類型是float，則數據區選擇“4X Holding Registers（2 Registers）”，設備地址從0開始，則在網關里配置為40016，配置如下：

請點擊輸入圖片描述（最多18字）

舉例2：假設讀取數據的功能碼是03，地址是0x39，地址從1開始，數據類型是double。查看上表可知，03功能碼對應的數據區是“4X Holding Registers”，數據類型是double，則數據區選擇“4X Holding Registers（4 Registers）”，地址是0x39，轉換成10進制是57，則設置如下：

請點擊輸入圖片描述（最多18字）

8. 設置完成后，點擊菜單“下載”，把工程下載到網關里。
9. 點擊菜單“查看數據”，查看網關采集到的數據。

請點擊輸入圖片描述（最多18字）

10. 如果顯示的數據和實際不匹配，可能是字節順序要調整。在下面的窗口中可以修改波特率，掃描間隔，通訊超時，字節順序等參數。

請點擊輸入圖片描述（最多18字）

11. 數據類型

網關支持多種數據類型，用戶在添加的時候可以根據采集到數據選擇對應的數據類型。不同的設備可能有不同的數據類型名稱，可對應選擇。

Boolean

位，布爾變量。變量存儲為 8 位（1 個字節）的數值形式，但只能是True 或是 False。

Char

有符號數，有負數。占用一個字節，8位。

Byte

無符號數，占用一個字節，8位。

Short

有符號短整型。有負數。長度2個字節，16位。

Word

無符號的短整型，長度2個字節，16位。

Long

有符號長整型，有負數。長度4個字節，取值范圍為：-2^31 ~ (2^31 -1)。

DWord

無符號的長整型，且占4個字節，32位。

Float

單精度浮點型數據，長度 4 個字節，包括一個符號位、一個 8 位 二進制指數和一個 23 位尾數。浮點型轉換成10進制數據的時候請注意字節順序問題。在不同的設備中字節順序不同，有4種不同的字節順序：1234、4321、3412、2143。網關在轉發浮點型數據的時候，不對字節順序進行調整，所以在轉換的時候請參考被采集設備的浮點數順序。

LLong

LLong是長度為8個字節的有符號整數。有負數。

Qword

Qword是長度為8個字節的無符號整數。

Double

雙精度浮點(double)型，占8 個字節（64位）內存空間。

2 用IEC61850協議轉發數據

1. 啟用IEC61850服務。

選項

說明

啟用

Yes:啟動61850功能

啟用上報

Yes：啟動網關的自動上報功能，定時上報，數據有變化也上報。

端口

102．網關的偵聽端口，一般不修改。

上報觸發GI

數據有變化就上報數據。需把“啟用上報”設置成YES

上報周期間隔

網關自動上報數據的間隔。單位毫秒。

控制模式

控制模式：

Select before operate：選控。選擇變量后再控制

Sbow：select with value

Direct：直控。直接控制

上報實例數量

上報的主站數量。如果需要多個，可根據主站需求設置

上報實例簡單名稱

Yes：只有名稱。

No：包含設備名稱，路徑等信息。

數據集內容

設置DA，則會導出DA數據集

設置DO，則會導出DO數據集

SPS附加屬性

MV附加屬性

APC選擇屬性

設置成Yes，則導出的ICD文件中包含相應信息。

設置成No，則導出的ICD文件中不包含相應信息。

IED名稱

網關的IED名稱

邏輯設備名稱

邏輯設備名稱

注：以上參數如果不確定，一般使用默認即可，主站有特殊需求在進行相應的修改。另外可讓主站提供ICD文件的樣例，也可以對照進行修改。

2. 添加要轉發的數據。

?選項

說明

SPS單點狀態

遙信數字量DI點，布爾量狀態上報。點位名稱：Ind1, Ind2, Ind3 ... （I是大寫的i）

INS整數狀態

遙信多狀態DI點，多布爾量狀態上報。

SPC可控單點

遙控輸出量DO點，平臺控制布爾量。點位名稱：SPCSO1, SPCSO2, SPCSO3。（O是大寫的o，不是數字0）

MV測量

遙測模擬量AI點。模擬量上報。點位名稱：AnIn1, AnIn2, AnIn3 ...（I是大寫的i）

APC可控模擬設點

遙調。平臺下發設置模擬量。點位名稱：APC1,APC2...

3. 如果需要平臺可以下發控制，需要把變量放在“SPC可控單點”，“APC可控模擬設點”。

“SPS單點狀態”和“SPC可控單點”是開關量。

“MV測量值”和“APC可控模擬設點”是數據模擬量。

4. 設置完成后，點擊菜單“下載”，把工程下載到網關中。

7 案例總結
使用協議轉換網關可以很方便的實現不同協議的設備之間的數據轉換。大量節省了項目實施過程的時間成本，人力成本。VFBOX網關產品都是工業級品質，符合工業應用的場景。只需要簡單的參數配置，可以很快完成設備和系統之間的連接。方案優點：

1. 不需要修改設備里的程序。
2. 不影響設備原有的工作方式和功能。
3. 只需要簡單的配置就可以實現功能需求。
4. 設備長期穩定工作。
5. 網關運行架構如下
   

?
審核編輯 黃宇