储能系统通讯协议详解：IEC104、Modbus、IEC61850储能系统通讯协议详解：IEC104、Modbus、IE

储能系统通讯协议详解：IEC104、Modbus、IEC61850

储能系统里，设备之间怎么"对话"？

BMS、PCS、EMS之间靠什么通信？

这篇文章，讲清楚储能系统的通讯协议。

01 为什么需要通信协议？

没有协议会怎样？

BMS说："我还有80%的电！"
PCS听成了："我要充电！"
EMS："到底要不要放电？"

没有统一的协议，设备之间就是"鸡同鸭讲"。

协议的作用

作用	说明
统一语言	设备之间可以互相理解
数据格式	定义了数据怎么包装
通信流程	规定了什么顺序对话
错误处理	出错了怎么办

02 储能系统常用协议

协议全景图

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                    调度主站                         │
│                      │                              │
│                      │ IEC104 / IEC61850           │
│                      ▼                              │
│  ┌─────────────────────────────────────────────┐   │
│  │              通讯管理机/网关                  │   │
│  │                   │                          │   │
│  │     ┌──────────────┼──────────────┐         │   │
│  │     │              │              │         │   │
│  │     ▼              ▼              ▼         │   │
│  │   EMS           BMS            PCS         │   │
│  │   │              │              │          │   │
│  │   │              │              │          │   │
│  │ Modbus      CAN / UART     CAN / Modbus  │   │
│  └─────────────────────────────────────────────┘   │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

各层协议应用

层级	协议	应用
调度层	IEC104, IEC61850	调度主站↔通讯管理机
站控层	Modbus, CAN	EMS↔BMS/PCS
设备层	CAN, UART	BMS内部

03 IEC104协议

是什么？

IEC104 = IEC 60870-5-104

电力系统自动化领域的"通用语言"，主要用于调度数据传输。

为什么火？

电力行业标准，几乎所有调度系统都支持
基于TCP/IP，网络适应性强
实时性好，满足调度要求

帧结构

┌─────────────────────────────────────┐
│           IEC104 报文结构            │
├─────────────────────────────────────┤
│ 启动字符(68H)  │  固定为0x68       │
├─────────────────────────────────────┤
│ 长度            │  后续字节数       │
├─────────────────────────────────────┤
│ 控制域          │  I帧/S帧/U帧     │
├─────────────────────────────────────┤
│ ASDU           │  应用服务数据单元  │
└─────────────────────────────────────┘

ASDU类型

类型	功能
M_ME_NA_1	模拟量测量值
M_DC_NA_1	双点遥控
C_SC_NA_1	单点遥控
C_DC_NA_1	双点遥控
C_SE_NA_1	设定命令

在储能中的应用

应用场景	说明
上传遥测	电池SOC、功率、电压
上传遥信	开关状态、告警信号
接受遥控	启停控制、功率设定
接受遥调	功率调节指令

04 Modbus协议

是什么？

Modbus = 工业设备"通用语言"

最简单、最通用的工业协议之一。

两种模式

模式	介质	特点
Modbus RTU	RS485	串口，常用
Modbus TCP	以太网	网络，速度快

帧结构

┌──────────┬──────────┬──────────┬──────────┐
│ 从站地址  │ 功能码   │ 数据     │ CRC校验  │
│ 1字节    │ 1字节    │ N字节    │ 2字节    │
└──────────┴──────────┴──────────┴──────────┘

常用功能码

功能码	功能
0x03	读保持寄存器
0x04	读输入寄存器
0x06	写单个寄存器
0x10	写多个寄存器

在储能中的应用

应用场景	说明
BMS通信	读取电池电压、温度、SOC
PCS通信	读取/设置功率、状态
电表通信	读取电量、功率

05 IEC61850协议

是什么？

IEC61850 = 变电站自动化的"未来标准"

比IEC104更先进，支持更多数据类型和功能。

核心概念

概念	说明
数据对象	GOOSE、MMS、SV
逻辑节点	LN，抽象的功能单元
SCL	配置语言，XML格式

三类报文

报文类型	全称	特点
GOOSE	Generic Object Oriented Substation Event	快速事件，毫秒级
MMS	Manufacturing Message Specification	文件传输、变量访问
SV	Sampled Value	采样值传输

在储能中的应用

场景	说明
与保护装置通信	GOOSE快速跳闸
与合并单元通信	SV采样值
设备配置	SCL文件

IEC104 vs IEC61850

对比	IEC104	IEC61850
复杂度	低	高
速度	快	更快
数据模型	简单	标准化
配置	手动	SCL文件
适用场景	传统调度	新建变电站

06 CAN总线

是什么？

CAN = Controller Area Network = 控制器局域网

汽车电子和电池系统最常用的协议。

特点

特点	说明
多主站	谁都能发
高速	最高1Mbps
可靠	错误检测能力强
实时	优先级机制

帧类型

类型	用途
数据帧	传输数据
远程帧	请求数据
错误帧	错误通知
过载帧	过载通知

在储能BMS中的应用

应用	说明
BMU↔BCU	电压温度采集
BCU↔BAU	簇数据汇总
告警上报	故障快速通知

07 协议转换

为什么需要协议转换？

PCS说Modbus
BMS说CAN
调度说IEC104

设备之间"语言不通"，需要"翻译"。

通讯管理机的作用

┌──────────────────────────────────────────────┐
│               通讯管理机 (如领祺PBox)          │
│  ┌─────────┐    ┌─────────┐    ┌─────────┐  │
│  │ Modbus  │    │   CAN   │    │  IEC104 │  │
│  │ 服务器  │    │  服务器 │    │  客户端 │  │
│  └────┬────┘    └────┬────┘    └────┬────┘  │
│       │              │              │       │
│       └──────────────┼──────────────┘       │
│                      │                      │
│               数据转换/转发                   │
└──────────────────────────────────────────────┘

领祺通讯管理机支持协议

协议类型	支持协议数量
规约转换	400+
电力行业	IEC101/103/104/61850
工业标准	Modbus RTU/TCP
电池行业	CAN、UART
智能电表	DLT645、DL/T188

08 通信架构设计

典型储能系统架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     调度主站                            │
│                      (IEC104)                          │
└──────────────────────────┬──────────────────────────────┘
                           │
                    ┌──────┴──────┐
                    │  通讯管理机  │
                    │  (协议转换)  │
                    └──────┬──────┘
                           │
        ┌──────────────────┼──────────────────┐
        │                  │                  │
        ▼                  ▼                  ▼
  ┌─────────┐        ┌─────────┐        ┌─────────┐
  │   EMS   │        │   BMS   │        │   PCS   │
  │ (Modbus)│        │  (CAN)  │        │ (CAN)   │
  └─────────┘        └─────────┘        └─────────┘

设计要点

要点	说明
冗余设计	关键通信双通道
隔离处理	强弱电隔离
响应速度	保护类报文优先
安全防护	加密、隔离装置

09 总结

协议对比

协议	层级	速度	复杂度	应用
IEC104	调度	快	低	调度通信
Modbus	站控	中	低	设备通信
IEC61850	站控	最快	高	智能变电站
CAN	设备	快	中	BMS内部

选择建议

场景	推荐协议
与调度通信	IEC104
设备间通信	Modbus
BMS内部	CAN
新建项目	IEC61850
协议转换	选支持400+协议的通讯管理机

一句话总结

协议 = 储能系统的"语言"

IEC104是"普通话"（调度通用） Modbus是"方言"（设备常用） CAN是"悄悄话"（BMS内部） IEC61850是"外语"（高端场合）

想了解储能系统集成？下期讲《储能系统集成设计》。

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