基于智能化的设备入网方式研究

张环宇

（中国铁塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

随着光伏、储能、备发电、充换电等新能源业务的持续发展，客户侧对不同种类新能源设备接入的能力具有很高的需求。只有当新能源设备接入到平台后，客户侧才能够完成对后续设备使用情况、告警情况等方面的信息监控，达到对不同设备的智能管理。常见的新能源设备有动环监控单元（Field Supervision Unit，FSU）、光伏板、不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、锂电池组、铅酸电池组、储能变流器（Power Conversion System，PCS）、温湿感、智能门禁、摄像头、智能换电柜、空调、开关电源、室外配电设备以及智能电表等其他设备[1]。

1 设备接入平台设计

1.1 设备接入平台架构

设备接入平台的架构设计分为两层，分别是设备感知层和智能接入层。设备通过3种协议模式同平台进行对接，分别为B接口协议、传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）、消息队列遥测传输协议（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）。针对不支持物联网协议的非智能化设备，通过FSU对多种设备进行关联接入后，由FSU经过B接口协议统一传输设备上传的数据给接入平台；针对支持物联网协议的智能化设备，直接通过TCP协议、MQTT协议传输数据至平台[2]。通过设备的智能接入，达到对不同种类新能源设备的管理。设备接入平台架构设计如图1所示。

图1 设备接入平台架构设计

1.2 设备接入相关通信协议

针对平台架构设计中的通信协议进行简要说明。B接口协议是中国铁塔集团通用的一种标准协议模式，主要作用为规定了平台在新能源设备与FSU互联的传输规范，其中FSU与设备接入平台之间通过WebService和文件传输协议（File Transfer- Protocol，FTP）方式进行互联，消息协议采用可扩展标记语言（eXtensible Markup Language，XML）格式。TCP协议与MQTT协议约定平台使用公开的固定格式主题topic来接收和发布消息，从而完成设备上传信息的交互[3]。

通过3种通信协议的方式，可以满足硬件设备厂家的智能化设备与非智能化设备接入至平台，扩展平台接入设备的种类，为客户提供多种方式的接入选择。

2 设备接入的流程及实现

一般情况下，不同种类设备通过统一接入FSU后，FSU传送给平台相关设备的信号量。如果上传的信号量满足平台设定的入网检测要求，则表明设备入网测试通过，入网成功。下面以动环监控设备、不间断电源设备、锂电池组设备的相关检测信号量为例，介绍设备接入的入网检测流程及实现方式[4]。

2.1 动环监控设备接入流程

动环监控设备是对分布在各个点位的新能源设备的各种参数进行遥测、遥控、遥调和遥信，实时监测运行参数，诊断和处理故障，并对设备进行集中监控和集中维护的计算机控制系统。FSU上传的相关信号量如表1所示，主要信号量类型为遥测，信号量名称为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）利用率、内存利用率以及信号强度等。当表1的信号量检测成功后，表明此FSU设备入网接入成功。

表1 FSU检测信号量

2.2 不间断电源设备接入流程

不间断电源设备是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机或其他电力电子设备提供不间断的电力供应[5]。

UPS上传的相关信号量如表2所示，主要信号量类型为遥测，主要信号量名称为输入线电压、输入相电压、输入相电流、输出相电压、输出相电流、输入频率、输出频率以及环境温度等。当表2的信号量检测成功后，表明此UPS设备入网接入成功。

表2 UPS检测信号量

2.3 锂电池组设备接入流程

锂电池是一种由锂金属为正/负极材料，使用非水电解质溶液的电池。其具有较高的能量密度、使用寿命、高低温适应性强等优点，但是存在安全性差，有发生爆炸的危险等缺点。因此，做好设备接入的入网检测流程十分必要。

锂电池组上传的相关信号量如表3所示，主要信号量类型为遥测，主要信号量名称为电池总电压、电池单体电压、电池温度、电流以及电池放电次数等。当表3的锂电池组信号量检测成功后，表明此锂电池组设备入网接入成功。

表3 锂电池组检测信号量

2.4 设备接入平台的功能实现

当设备厂家按照提示在平台上录入点位信息、设备信息、绑定设备的相关编码后，可以在平台上直接进入设备接入的入网检测。

以蜀山区文曲路路口红绿灯备电点位为例，当FSU、UPS、锂电池组的信号量测试结果为通过后，展示入网验证状态为验证通过。锂电池组信号量检测结果展示如图2所示，设备入网验证状态通过展示如图3所示。

图2 检测结果展示

图3 设备入网验证状态通过展示

以两当县东街红绿灯交警备电点位为例，当FSU、UPS、锂电池组的信号量测试结果其中有些项目为不通过时，展示入网验证状态为测试不通过。锂电池信号量检测结果展示如图4（a）所示，UPS信号量检测结果展示如图4（b）所示，设备入网验证状态不通过展示如图5所示。

图4 信号量检测结果展示

图5 设备入网验证状态不通过展示

针对测试不通过点位，根据信号量测试验证结果，对点位的设备进行整改（软件升级、替换等），重新测试，直至测试通过才能够完成入网检测验证。当设备成功入网后并开机后，可以在平台上看到相关遥测、遥信数据如图6所示。

图6 设备入网后数据展示

3 结 论

文章以客户的备发电设备需要统一接入、统一监控为背景，探索了一种智能化的设备接入方式，通过检测相关设备的信号量，来把控设备的接入质量，为客户提供一种设备的管理手段。根据不同的设备类型，筛选必须要上传的信号量信息进行检测。设备接入后，平台进行智能化的判断。当平台能够检测到需要的信号量时，给出测试通过的结果；当平台检测不到必须的信号量时，给出测试不通过的结果。由于研究时间较短，因此只是针对遥测信息进行设备的检测，后续需要增加相关的遥控、遥调、遥信等信息的检测。除此之外，后续还需要增加对设备的智能巡检与智能监控等相关功能。