基于光伏逆变并网储能管理系统的上位机与下位机全自动通讯与硬件识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于光伏逆变并网储能管理系统的上位机与下位机全自动通讯与硬件识别方法。
【背景技术】
[0002]世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。光伏发电并网就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
[0003]光伏发电并网又可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，可针对电网故障时进行紧急供电。
[0004]微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。
[0005]结合以上系统的一个实例就是光伏逆变并网储能管理系统，此系统结合了能源转化、能量管理、数据存储分析等诸多课题。由于整个系统器件众多(子系统数量众多，组成十分灵活)，管理策略灵活多变(并网与独立，优先方式等)，外界因素影响很大(用电高峰，天气，季节等)，对传统的电能管理策略提出了新的挑战。
[0006]这是一种智能微电网系统，由于各个子系统的通讯方式不尽相同，且系统构成需要的组件数目不定难以预留接口，不容易直接与上位机通讯，其整个系统不仅包含了上位机软件数据库管理系统与人机界面子系统、光伏发电子系统、光伏逆变并网子系统、储能电池管理子系统(BMS)、储能电池双向逆变子系统、能量流量监测子系统等诸多子系统用于测量与管理硬件功能，也包含了能量管理系统(EMS)用于统筹管理各个子系统并与上位机进行以太网通讯。此系统需要解决的问题之一就是由于系统构成需要的组件数目不定，生产商不同，硬件软件通讯均有不同所引起的上位机与EMS通讯需要自适应硬件变化的问题。
[0007]现有技术或者针对特定的硬件，或者只能实现pc机支持的通讯端口，无法针对多种设备不确定端口通讯，不能实现通讯完全自动设置，且针对单一设备单一通讯的方式，不方便今后实时获取更新。新系统能减少用户操作，实现系统完全自动化运行，用户仅与实际数据图表交互，专业通讯设置以及系统设备设置对其完全透明，且无法基于现有硬件实现的功能对其隐藏。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是提供一种基于光伏逆变并网储能管理系统的上位机与下位机全自动通讯与硬件识别方法。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，基于光伏逆变并网储能管理系统的上位机与下位机全自动通讯与硬件识别方法，包括以下步骤:
[0010](I)通讯握手过程;所述通讯握手过程通过更加简单和容易连接的UDP协议使上位机更容易获取EMS信息；
[0011](2)EMS硬件识别过程;所述EMS硬件识别过程通过稳定可靠的TCP连接获取EMS硬件软件资料已确定通讯协议框架定义；
[0012](3)子系统硬件识别过程;所述子系统硬件识别过程通过稳定可靠的TCP连接获取各个子系统的硬件软件资料并确定协同协议中的数据包大小以及用于后期分析的数据接口定义；
[0013](4)设备图生成过程;所述生成系统图标，等待人工确认；
[0014](5)数据库结构生成过程;所述数据库结构生成过程基于对全局的硬件系统的了解分配给每一个需要的数据一个ID;
[0015](6)软件功能取舍过程;所述软件功能取舍过程根据数据接口的定义取舍整个软件系统的各个软件功能，并定义功能对应的数据源；
[0016]所述通讯握手过程、EMS硬件识别过程、子系统硬件识别过程、设备图生成过程、数据库结构生成过程、软件功能取舍过程的执行顺序为递进关系。
[0017]作为优选，步骤(I)所述通讯握手过程包括以下步骤:
[0018](11)上位机通过以太网发送UDP广播，并等待EMS的回应；
[0019](12)EMS接收到上位机发送的UDP广播后，发送UDP广播回应；
[0020](13)如果上位机多次发送UDP广播均未收到回应，则切换使用的端口 ；
[0021](14)如果上位机发送成功，且接收到EMS的UDP广播回应，则上位机依照回应的信息建立TCP连接，如果连接建立成功，则握手过程结束；
[0022]此时，上位机已经与EMS初步建立通讯，但还不了解具体的通讯定义。
[0023]作为优选，步骤(2)所述EMS硬件识别过程包括以下步骤:
[0024](21)上位机发送EMS型号请求信息，请求具体EMS型号信息；
[0025](22)EMS收到上位机发送的请求，检查并发送自身硬件、软件型号信息；
[0026](23)上位机收到EMS发送的型号信息，按照先本地到服务器的顺序检查EMS型号的预设文件，如果不能检查到则报错处理；
[0027](24)若成功在本地或者网络上检查到EMS型号的预设文件，则按照预设文件的定义，读取EMS支持的设备型号以及数量，并在此基础上确定数据通讯协议框架；
[0028](25)如果通讯协议确定成功，则标志EMS已经成功识别，且EMS硬件识别过程结束；
[0029]如果步骤(21)?(25)中任何一个步骤不成功则重新进行该步骤，在连续多次不成功时报错并告知用户；
[0030]至此通讯协议框架建立完成。
[0031]作为优选，步骤(3)所述子系统硬件识别过程包括以下步骤:
[0032](31)上位机发送子系统型号请求信息，请求EMS发送各个子系统的a型号信息；
[0033](32)EMS收到上位机发送的请求，检查并发送所有与自身有连接的子系统的型号信息，如果识别失败，则发送EMS端检查失败信息；
[0034](33)上位机在接收到EMS发送的信息后，则按照先本地到服务器的顺序检查每个子系统的硬件、软件型号对应的预设文件，如果任意一个不能检查到则报错处理；
[0035](34)若成功在本地或者网络上检查到所有子系统对应的预设文件，则按照预设文件的定义，读取各个子系统支持的功能、数据点类型以及对应的功能函数的接口数据点，并在此基础上确定数据通讯协议的数据包大小，并保证上位机能够识别通讯协议中定义的数据代表的具体意义；
[0036]至此所有通讯协议定义成功，识别过程完成。
[0037]作为优选，步骤(4)所述设备图生成过程包括以下步骤:
[0038](41)系统绘制系统图标输出供用户检查是否有失败连接；
[0039](42)用户确认后锁定系统图表，不再允许更改系统直到下一次的解锁；
[0040](43)如果用户发现设备缺失，则重新开始系统检查;重新开始系统检查从步骤(2)所述EMS硬件识别过程开始。
[0041]作为优选，步骤(5)所述数据库结构生成过程包括以下步骤:
[0042](51)根据生成的系统图确定整个系统需要记录的物理量，并对每个物理量分配数据ID以区分；
[0043](52)标识各个上位机功能需要的物理量ID的接口或者计算方法；
[0044](53)建立以数据ID为区分方法的数据存储数据库。
[0045]步骤(5)所述数据库结构生成过程就是根据硬件序号以及硬件预设文件内部的数据类型序号，综合得到数据库存储的数据类型ID。以下举例说明，其他的情况类似:EMS共有3路通讯分别连接至光伏逆变子系统和2路储能管理子系统，其中光伏逆变子系统共有20种数据类型需要上行至上位机数据库系统而储能电池子系统共有2路且同型号，其每套系统均有15种数据类型需要上行存储，则可能发生的一种情况就是20路光伏逆变子系统占有1-20位的数据类型ID，储能子系统共有15*2 = 30路，占有第21-50位。而所有的数据的具体存储均以数据类型ID作为区分的标准。这样的设计使得数据库可以动态的分配ID并存储所有上行数据而与系统硬件的具体情况无关。
[0046]作为优选，步骤(6)所述软件功能取舍过程包括以下步骤:
[0047](61)软件功能的数据来自数据库，互联网，用户输入以及这些数据的再组织、再计算；
[0048](62)软件功能根据是否有支持其功能的数据是否存在而开启，并支持多种逻辑关系，如且，或，或者多层关系；
[0049](63)软件根据具体功能开启与否确