基于智能化的設(shè)備入網(wǎng)方式研究

張環(huán)宇

（中國鐵塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

隨著光伏、儲能、備發(fā)電、充換電等新能源業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展，客戶側(cè)對不同種類新能源設(shè)備接入的能力具有很高的需求。只有當(dāng)新能源設(shè)備接入到平臺后，客戶側(cè)才能夠完成對后續(xù)設(shè)備使用情況、告警情況等方面的信息監(jiān)控，達(dá)到對不同設(shè)備的智能管理。常見的新能源設(shè)備有動環(huán)監(jiān)控單元（Field Supervision Unit，F(xiàn)SU）、光伏板、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、鋰電池組、鉛酸電池組、儲能變流器（Power Conversion System，PCS）、溫濕感、智能門禁、攝像頭、智能換電柜、空調(diào)、開關(guān)電源、室外配電設(shè)備以及智能電表等其他設(shè)備[1]。

1 設(shè)備接入平臺設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)備接入平臺架構(gòu)

設(shè)備接入平臺的架構(gòu)設(shè)計(jì)分為兩層，分別是設(shè)備感知層和智能接入層。設(shè)備通過3種協(xié)議模式同平臺進(jìn)行對接，分別為B接口協(xié)議、傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）、消息隊(duì)列遙測傳輸協(xié)議（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）。針對不支持物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的非智能化設(shè)備，通過FSU對多種設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)接入后，由FSU經(jīng)過B接口協(xié)議統(tǒng)一傳輸設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)給接入平臺；針對支持物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的智能化設(shè)備，直接通過TCP協(xié)議、MQTT協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)至平臺[2]。通過設(shè)備的智能接入，達(dá)到對不同種類新能源設(shè)備的管理。設(shè)備接入平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 設(shè)備接入平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2 設(shè)備接入相關(guān)通信協(xié)議

針對平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)中的通信協(xié)議進(jìn)行簡要說明。B接口協(xié)議是中國鐵塔集團(tuán)通用的一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議模式，主要作用為規(guī)定了平臺在新能源設(shè)備與FSU互聯(lián)的傳輸規(guī)范，其中FSU與設(shè)備接入平臺之間通過WebService和文件傳輸協(xié)議（File Transfer- Protocol，F(xiàn)TP）方式進(jìn)行互聯(lián)，消息協(xié)議采用可擴(kuò)展標(biāo)記語言（eXtensible Markup Language，XML）格式。TCP協(xié)議與MQTT協(xié)議約定平臺使用公開的固定格式主題topic來接收和發(fā)布消息，從而完成設(shè)備上傳信息的交互[3]。

通過3種通信協(xié)議的方式，可以滿足硬件設(shè)備廠家的智能化設(shè)備與非智能化設(shè)備接入至平臺，擴(kuò)展平臺接入設(shè)備的種類，為客戶提供多種方式的接入選擇。

2 設(shè)備接入的流程及實(shí)現(xiàn)

一般情況下，不同種類設(shè)備通過統(tǒng)一接入FSU后，F(xiàn)SU傳送給平臺相關(guān)設(shè)備的信號量。如果上傳的信號量滿足平臺設(shè)定的入網(wǎng)檢測要求，則表明設(shè)備入網(wǎng)測試通過，入網(wǎng)成功。下面以動環(huán)監(jiān)控設(shè)備、不間斷電源設(shè)備、鋰電池組設(shè)備的相關(guān)檢測信號量為例，介紹設(shè)備接入的入網(wǎng)檢測流程及實(shí)現(xiàn)方式[4]。

2.1 動環(huán)監(jiān)控設(shè)備接入流程

動環(huán)監(jiān)控設(shè)備是對分布在各個點(diǎn)位的新能源設(shè)備的各種參數(shù)進(jìn)行遙測、遙控、遙調(diào)和遙信，實(shí)時監(jiān)測運(yùn)行參數(shù)，診斷和處理故障，并對設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控和集中維護(hù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。FSU上傳的相關(guān)信號量如表1所示，主要信號量類型為遙測，信號量名稱為中央處理器（Central Processing Unit，CPU）利用率、內(nèi)存利用率以及信號強(qiáng)度等。當(dāng)表1的信號量檢測成功后，表明此FSU設(shè)備入網(wǎng)接入成功。

表1 FSU檢測信號量

2.2 不間斷電源設(shè)備接入流程

不間斷電源設(shè)備是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻的不間斷電源，主要用于給單臺計(jì)算機(jī)或其他電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)[5]。

UPS上傳的相關(guān)信號量如表2所示，主要信號量類型為遙測，主要信號量名稱為輸入線電壓、輸入相電壓、輸入相電流、輸出相電壓、輸出相電流、輸入頻率、輸出頻率以及環(huán)境溫度等。當(dāng)表2的信號量檢測成功后，表明此UPS設(shè)備入網(wǎng)接入成功。

表2 UPS檢測信號量

2.3 鋰電池組設(shè)備接入流程

鋰電池是一種由鋰金屬為正/負(fù)極材料，使用非水電解質(zhì)溶液的電池。其具有較高的能量密度、使用壽命、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險等缺點(diǎn)。因此，做好設(shè)備接入的入網(wǎng)檢測流程十分必要。

鋰電池組上傳的相關(guān)信號量如表3所示，主要信號量類型為遙測，主要信號量名稱為電池總電壓、電池單體電壓、電池溫度、電流以及電池放電次數(shù)等。當(dāng)表3的鋰電池組信號量檢測成功后，表明此鋰電池組設(shè)備入網(wǎng)接入成功。

表3 鋰電池組檢測信號量

2.4 設(shè)備接入平臺的功能實(shí)現(xiàn)

當(dāng)設(shè)備廠家按照提示在平臺上錄入點(diǎn)位信息、設(shè)備信息、綁定設(shè)備的相關(guān)編碼后，可以在平臺上直接進(jìn)入設(shè)備接入的入網(wǎng)檢測。

以蜀山區(qū)文曲路路口紅綠燈備電點(diǎn)位為例，當(dāng)FSU、UPS、鋰電池組的信號量測試結(jié)果為通過后，展示入網(wǎng)驗(yàn)證狀態(tài)為驗(yàn)證通過。鋰電池組信號量檢測結(jié)果展示如圖2所示，設(shè)備入網(wǎng)驗(yàn)證狀態(tài)通過展示如圖3所示。

圖2 檢測結(jié)果展示

圖3 設(shè)備入網(wǎng)驗(yàn)證狀態(tài)通過展示

以兩當(dāng)縣東街紅綠燈交警備電點(diǎn)位為例，當(dāng)FSU、UPS、鋰電池組的信號量測試結(jié)果其中有些項(xiàng)目為不通過時，展示入網(wǎng)驗(yàn)證狀態(tài)為測試不通過。鋰電池信號量檢測結(jié)果展示如圖4（a）所示，UPS信號量檢測結(jié)果展示如圖4（b）所示，設(shè)備入網(wǎng)驗(yàn)證狀態(tài)不通過展示如圖5所示。

圖4 信號量檢測結(jié)果展示

圖5 設(shè)備入網(wǎng)驗(yàn)證狀態(tài)不通過展示

針對測試不通過點(diǎn)位，根據(jù)信號量測試驗(yàn)證結(jié)果，對點(diǎn)位的設(shè)備進(jìn)行整改（軟件升級、替換等），重新測試，直至測試通過才能夠完成入網(wǎng)檢測驗(yàn)證。當(dāng)設(shè)備成功入網(wǎng)后并開機(jī)后，可以在平臺上看到相關(guān)遙測、遙信數(shù)據(jù)如圖6所示。

圖6 設(shè)備入網(wǎng)后數(shù)據(jù)展示

3 結(jié) 論

文章以客戶的備發(fā)電設(shè)備需要統(tǒng)一接入、統(tǒng)一監(jiān)控為背景，探索了一種智能化的設(shè)備接入方式，通過檢測相關(guān)設(shè)備的信號量，來把控設(shè)備的接入質(zhì)量，為客戶提供一種設(shè)備的管理手段。根據(jù)不同的設(shè)備類型，篩選必須要上傳的信號量信息進(jìn)行檢測。設(shè)備接入后，平臺進(jìn)行智能化的判斷。當(dāng)平臺能夠檢測到需要的信號量時，給出測試通過的結(jié)果；當(dāng)平臺檢測不到必須的信號量時，給出測試不通過的結(jié)果。由于研究時間較短，因此只是針對遙測信息進(jìn)行設(shè)備的檢測，后續(xù)需要增加相關(guān)的遙控、遙調(diào)、遙信等信息的檢測。除此之外，后續(xù)還需要增加對設(shè)備的智能巡檢與智能監(jiān)控等相關(guān)功能。