电动汽车充电站设计规划

'电动汽车充电站设计规划广州南方电力集团科技发展有限公司配电产品部、软件产品部 2010年2月一、电动汽车充电站规划目标国家电网公司和南方电网公司已经开始低调地将电动汽车充电站作为战略重点，2010年更是将在全国大规模布点。它们希望借此在新能源汽车时代占据高地，以充电站取代石油巨头的加油站的地位,成为占最主要地位的能源巨头。充电站的建设，以配电设备、充电设备、管理辅助设备（充电设备监控子系统、视频监控系统、消防系统、计量计费系统）建设为重点，在获取充电管理、电网谐波监测、计量计费等信息后，实现对充电站的实时运行工况的掌握,建设一个稳定可靠、经济实用、技术先进、开放灵活的充电站监控系统。整合现有的各类系统，促进系统集成一体化，实现集成创新 二.电动汽车充电站监测系统总体实现规划总休设计思路充电站监控系统包括电能计量计费子系统、充电设备监控子系统、配网口动化了系统、电能质量监测了系统、视频监视了系统、火灾报警了系统。具体实现吋，我们口J以将充电站监控系统划分为两层结构：站控层和间隔层。安防系i充电站设备曲控系统讣呈讣费务统防火墻i£功估克远动通讯接口远动设备营销自动化主站>s卬机网络打网络交换机♦*J配电白动化监拧单兀:fc吃HLL冲申口1电能质量监控单尤火灾门动报警装进期约转携器英他监控装k2.1站控层站控层由电能计量计费、充电设备监控、配网自动化、电能质量监测、GPS时钟、视频监视、火灾报警等，各子系统的功能主站构成。可划分为以下三大功能主站：2.1.1电能计量计费系统负责全站的电能计量及计费的管理，包括电量采集、费率的管理、电能计费数据的处理和存储，为管理人员和财务人员提供电能计费的管理平台。并可与营销口动化数据中心通讯。 2.1.2充电站设备监控系统充电站设备监控系统是将充电设备监控子系统、配网自动化子系统、电能质量监测子系统以及GPS对时等进行系统集成，实现对充电站内各监控设备数据的收集、处理、存储和转发数据，并通过人机界面的形式提供给运行维护人员，还口J与调度中心/集控站通讯。2.1.3安防监控系统充电站安防系统包括视频监视子系统和火灾报警信息子系统，实现对环境进行防盗、防火、防人为事故的监控，对充电站设备如充电机、蓄电池、配电设备等监视。2.2间隔层间隔层由站内充电机监控单元、配电自动化监控单元、电能质量监测及无功补偿控制单元、视频监测及处理单元、火灾自动报警装置、间隔层网络设备，以及站控层网络的接口设备构成。三、电动汽车充电站各子系统功能规划3.1充电设备监控子系统充电设备监控了系统包括充电监控管理主站和充电设备。3.1.1充电站监控管理主站充电站管理主站可对站内所有充电机进行充电开始、停止、紧急停止的控制：对充电机充电模式的进行调整；向充电机及其连接的电池管理系统下发对时命令启动、停止充电的控制。另外，充电站管理主站可通过站内的网络，与充电机监控单元进行实时通信，采集、存储、统计分析监测数据，了解充屯设备的运行工况。冇必要吋可将数据传送给调度屮心。规范耍求: 模拟量、开关量、遥控量站内监控系统序号名称模拟开关遥控量11.1蓄电池组标识V1.2蓄电池组类型1.3蓄电池组参数V1.4蓄电池组状态VV1.5蓄电池组故障代码VV1.6蓄电池组电压1.7蓄电池组充电电流V1.8蓄电池组充电功率VV1.9蓄电池组充电时间VV1.10蓄电池组充电电能VV1.11单体蓄电池电压1.12单体蓄电池荷电1.13蓄电池温度VV22.1充电机状态2.2充电机故障代码2.3充电机交流侧开关状态VV2.4充电机直流侧开关状态JV2.5充电机玄流侧开关跳闸/熔断器熔断J2.6充电机直流输出电压2.7充电机直流输出电流VV2.8充电机温度V2.9充电机开/关机VV2.10充电机紧急停机VV2.11充电机参数设置2.12时间远力设置33.1监控单元故障JV3.2充电机临控单元与监控系统通讯中断VV补充数据:序号名称模拟量、开关量、遥控量站内监控系统模拟量开关量遥控量1蓄电池充电参数1.1薔电池模块最高允许充电电压V1.2蓄电池最高允许充电电流 1.3蓄电池最大允许充电容量1.4最高允许充电总电压1.5最高允许温度2整车蓄电池参数#12.1车号2.2蓄电池模块串联数2.3蓄电池模块并联数2.4整车蓄电池估计剩余电量2.5整车蓄电池额定容量3整车蓄电池参数#23.1蓄电池充电电流3.2整车蓄电池总电压3.3供应商代码3.4蓄电池组组数3.5每组蓄电池只数4充电机最大输出级别4.1电压4.2电流4.3功率5充电准备5.1电池充电准备状态5.2充电机输出准备状态6充电阶段数据6.1电压需求88000C887777776665432154321432电流需求功率需求充电模式电池充电总状态电斥测量值电流测量值电池组最高温度当前荷电状态SOC估计充电时间蓄电池状态信息（由蒂电池发送）最高蓄电池模块电压及组号最高蓄电池模块电压的蓄电池编号最高蓄电池组温度最高蓄电池检测点编号蓄电池模块电压过低/高&6整车蓄电池荷电状态SOC过低/高8.7蓄电池充电过电流8.8蓄电池组内温度过高&9蓄电池均衡故障 8.1099.19.29.3蓄电匹配衡故障蓄电池状态信息（BMS发送）绝缘状态高压连接状态看门狗状态9.4充电允许9.5蓄电池类型9.6操作模式9.7BMS类型表示码9.8蓄电池电压检测单元标识9.9BMS住命周期信息10蓄电池各模块电压10.1含模块#1至#256的电压1111.11212.11313.11414.114.1.114.1.214.1.314.2蓄电池组温度蓄电池组#1至#16的温度蓄电池组荷电容MS0C蓄电池组#1至#16的荷电容量SOC蓄电池组平均模块电压蓄电池组#1至#16的平均模块电压BMS终止充电终止原因是否达到所需求的S0C目标值是否达到总电压的设定值是否达到单体电压的设定值终止故障代码14.2.1是否电池、电子元件器件过温14.2.2是否连接器过温14.2.3存在不可修复错误14.2.4是否手动十扰屮断14.3终止错误代码14.3.1是否电流过人14.3.2是否电压不匹配14.3.3是否功率过大15充电机终止充电15.1终止原因15.1.1是否达到所需求的SOC目标值15.1.2是否达到充电机设定的电量值15.2终止故障代码15.2.1是否充电机过温15.2.2是否连接器过温15.2.3连接线过温15.2.4所需要电量不能传送15.2.5充电机存在不可修复错课 15.2.6是否手动干扰中断15.3终止错误代码15.3.1是否电流不匹配15.3.2是否电压不匹配77776666••••••ill321••21充电阶段阶段错误码BMS充电正常结束充电机充电正常结束充电机接收电池充电级别和充电状态（是否超时）充电结束阶段BMS统计数据初始荷电状态SOC终止荷电状态SOC17.1.3电池组最低温度17.1.4电池组最高温度17.2充电机统计数据17.2.1输出电量17.2.2最低充电功率17.2.3输出电能17.3充电结束阶段错谋代码17.3.1BMS接收充电机统计数据超时17.3.2充电机接收BMS统计数据超吋18故障诊断码（除以下内容可能还需扩充）111111888888••••••654321电池组故障绝缘故障接头故障充电机故障充电机直流侧开关故障充电机交流侧开关故障2.1.2充电设备充电设备有谐波抑制模块、整流模块、充电模块、充电管理单元、电能计费单元构成.厂家：南方电力集团科技发展冇限公司产品3.1.2.1上送给充电管理主站系统的数据主要包括：充电机状态信息（包括电能电压、电流等）、电池状态信息、各种参数信息、故障报警等等。 2.1.2.2与充电站监控系统通信宜采用以太网通讯接口，通讯规约采用104o3.1.2.2提供各种图形、报表、分析统计等功能3.2计量计费系统电能计费系统主要负责本地充电机监测单元对费用的统计是否正确，并允许操作员对特定充电机监测单元进行开启和关闭，包括费率的修改、费率时段的设置，为管理人员和财务人员提供电能计费的管理平台。3.2.1功能详述计量计费的数据来自于“充电机监控单元”，本地充电机监控单元和计量计费主站都是属于本地设备，期间通讯采用100M以太网。3.2.3本地实现如下功能：•充电机监控单元通过充电机使用人员输入的“满充”“定时充”“定量充”“普通充”进行费用判断，充电机监测模块控制充电机管理模块进行充电。•若充电开始后，充电机监控单元通过485口读取电能表计量电量，并结合从计量计费主站读取到的当前时段的费率实时进行计费计算，同时把计费信息通过充电机监测模块传送至计费计量主站，并在主站实时显示充电状态（如实时数据、电池电量、计费变化）。•当汽车充满电后，通过CAN总线和充电机管理模块进行通信，要求屮断充电，充电机管理模块上传此信息至充电机设备监控模块，其控制计量计费模块终止费用计算，结算费用并上传更新至计费监控主站。•无论计量计费模块还是计量计费主站产生计费故障应立即中断相应充电机监控单元的工作，并上传告警至计量计费主站和充电站管理主站。•计量计费主站应具备基木的表票据打印功能、日/月/年报、曲线分析、操作追忆等功能3・3配电自动化利用配网口动化装置，可实现对10KV进线段运行状态的监视，控制的门动化管理，合理高效用电管理，事故的及时预和故障的及时处理。提高系统运行的可靠性，对于事故实现提前预告，提高工作效率，并达到经济运行的口标。 厂家：南方电力集团科技发展有限公司产品与充电站监控系统通信宜采用以太网通讯接口，通讯规约采用104。附录E（资料性附录）配电自动化监控单元信息■:表称名联ft开控站控R棋拟*开关量遅控■1器电配1•11IL2V3L4•11JV5nVV6••X动接保航-E□JV7•1J8•1V9•1—JO11A•J1A・1/1.VJ2•1V31A•1VV41•JnJ51A•iJ61A12112.VJV22.VV32VV2VV62.V74VJ2.•779•2Von2.r.1r2V2112JV31A2.□n□/VV4112V51A2.ILJ6i2.VV3.5电能质量监测及无功补偿电能质量监测及无功补偿系统是电动汽车充电站建设屮不可缺少的觅要组成部分。在电动汽车充电站，充电机为非线性感性负荷，多台充电机均为动态负载，充电时瞬时电流人，对电压、电流影响均为非线性，会形成较人谐波、电压偏差、电压不平衡等影响。本系统监测电动汽车充电站各充电机公共接点处的电 能质量情况，包括系统频率、电压（电流）冇效值、2-50次电压（电流）谐波,三相电压不平衡度、电压波动及闪变、电压偏差、功率因数等，实吋录制谐波、电压波动与闪变、电压骤变等波形，及时掌握充电机充电时电网运行的电能质量情况，针对电网运行情况，上报告警数据和实时曲线（保留历史曲线），为电站管理者和电网运行监控者提供依据。无功补偿也是本系统的一个重耍单元，对电网的基本运行情况进行监测，如功率因数、无功功率等，及时对公共接点进行无功就地补偿，减少线路损失、改善电压质量、提高功率因数，提高经济效益。厂家：南方电力集因科技发展有限公司产品与充电站监控系统通信宜釆用以太网通讯接口，通讯规约釆用104。电能质量监测及无功补偿系统信息量表名称模拟量、开关量、遥控里站内监控系统调度中心/集控站模拟开关遥控量系统频率VV2-50次谐波电压和谐波电流（三相）VVV三相电压不平衡度VV电压波动与闪变VV电压偏差VV电压有效值VV电压基波有效值VV电流基波有效值VV基波有功功率VV基波视在功率VV功率因数VV电能质量监测装置故障VVV电能质屋监测装置与监控系统通讯H