CN105976068A - 电动汽车的实时充电调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车的实时充电调度方法和装置。该方法主要包括：接收到电动汽车的充电需求，所述充电需求中包括充电起始时间和充电结束时间；根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗，将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间。本发明对电动汽车的充电行为进行了合理规划，通过合理地选择充电地点，充电线路和充电时间，降低网损的同时，平抑配电网中三相不平衡问题，使得配电网安全稳定运行，是一种行之有效的充电调度方式。

Description

电动汽车的实时充电调度方法和装置

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车的实时充电调度方法和装置。

背景技术

进入21世纪以来，世界能源版图同时呈现“多极化”、“多元化”局面。保障能源的可持续供应，是国家能源安全战略的不可忽视的一个环节，制定符合我国可持续发展的能源安全战略已经到了刻不容缓的地步。一方面，改善能源环境，降低碳排放是能源可持续发展的重要共识。另一方面，化石能源作为全球能源的重要形式，容易受到政治、经济、恐怖袭击等各方面的影响。节能减排和可持续发展使得以内燃机作为动力源的传统机动车面临着被淘汰的命运，而使用清洁能源的电动汽车必然会成为未来机动车行业发展的新方向。在电动汽车行业稳步发展的同时，一个新的问题显现了出来。由于用电环节造成了配电网中三条传输线路(即三相传输线路)中电压幅值和相位的差异(即配电网中的三相不平衡问题)，规模化电动汽车的无序充电会加剧配电网中的三相不平衡，威胁配电网的安全稳定运行，因此，迫切需要解决因电动汽车充电带来的配电网中的三相不平衡问题。

由于电动汽车行业正处于蓬勃发展阶段，电动汽车的普及率不高。国内针对电动汽车充电行为对配电网中三相不平衡问题的研究并不太多，而在电动汽车充电站市场上，针对充电行为调度的优化系统更是少见，基本采用即到即充的无序充电营业模式。

充电站的不同运营模式会对电网造成不同程度的影响，对充电行为的合理规划调度可以在不影响充电站正常运营和用户需求的基础上最大程度地减轻因电动汽车充电给电网造成的负面影响。如何通过一个思路简明清晰而有效的算法来解决电动汽车充电的调度问题，正是现今发展电动汽车行业、建立充电站时需要全力解决的一个重要课题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种电动汽车的实时充电调度方法和装置，使得配电网安全稳定运行。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车的实时充电调度方法，包括：

接收到电动汽车的充电需求，所述充电需求中包括充电起始时间和充电结束时间；

根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗，将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间。

进一步地，所述的根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗，包括：

设所述充电需求中的充电起始时间为c1，充电结束时间为c2，所述电动汽车在区间X中进行充电所带来的网络损耗的计算公式如下：

${\mathrm{\ΔP}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

${\mathrm{\ΔP}}_x=\underset{t=c1}{\overset{c2}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

其中，ΔP_x(t)为t时刻区间X的网络损耗，P_x(t)为t时刻区间X的有功用电信息，P_c(t)为t时刻所述电动汽车的充电功率，Q_x(t)为t时刻区间X的无功功率，U_x(t)为t时刻区间X的电压幅值，R_x为区间X的网络电阻值。

进一步地，所述的方法还包括：

将一天时间分成1440个时间片，针对配电网区域内各个区间和一天时间内的所有时间片进行地址化编码，得到编码地址，该编码地址中包括时间片的编码信息、区间编码信息和区间地址信息，将得到的所有编码地址存储在多时空节点数据库中；

根据所述充电起始时间c1，充电结束时间c2计算出充电窗口c3：

c3＝c2-c1

采用地址访问算法遍历所述多时空节点数据库获取所述充电窗口内的每一个编码地址，将所述充电窗口内的所有编码地址按照所属的区间进行分类，计算出每一个编码地址对配电网产生的网络损耗，将一个区间内的所有编码地址对应的网络损耗进行叠加，得到所述电动汽车选择在该区间充电所带来的网络损耗。

进一步地，所述的方法还包括：

在得到所述电动汽车的充电区间和充电时间后，通过老化算法计算出所述充电时间内所述充电区间上的配电变压器的三条传输线路潜在的访问信息，根据三条传输线路潜在的访问信息分别得到三条传输线路的用电信息判断值，通过轮询调度算法，读取用电信息判断值，将用电信息判断值最小的传输线路确定为所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的充电线路，通过控制所述电动汽车充电时刻，平抑配电网的三相不平衡；

将所述电动汽车的充电时间、充电区间、充电区间上的配电变压器的充电线路发送给所述电动汽车。

进一步地，所述的方法还包括：

将电动汽车的充电进程划分为创建、就绪、充电、等待、退出五种状态，以此来控制电动汽车的充电行为，进而平抑配电网的三相不平衡，五种状态包括：

1)创建状态

当所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上提交充电需求后，充电进程进入创建状态；

2)就绪状态

创建充电任务，并提交充电任务，充电进程进入就绪状态；

3、充电状态或者等待状态

根据配电网的实时用电信息，若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上满足电压、功率上限和三相不平衡度的限制条件后，充电进程由就绪状态转换为充电状态，并更新充电区间的有功用电信息；

若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上不满足电压、功率上限和三相不平衡度中的任一项限制条件后，充电进程由就绪状态转换为等待状态；

4、退出状态

当所述电动汽车的充电时间结束后，充电进程由充电状态转换为退出状态。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电动汽车的实时充电调度装置，包括：

充电需求接收模块，用于接收电动汽车发送的充电需求，所述充电需求中包括充电起始时间和充电结束时间；

网络损耗计算模块，用于根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗；

充电区间选择模块，用于将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间。

进一步地，所述的网络损耗计算模块，具体用于设所述充电需求中的充电起始时间为c1，充电结束时间为c2，所述电动汽车在区间X中进行充电所带来的网络损耗的计算公式如下：

${\mathrm{\ΔP}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

${\mathrm{\ΔP}}_x=\underset{t=c1}{\overset{c2}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

其中，ΔP_x(t)为t时刻区间X的网络损耗，P_x(t)为t时刻区间X的有功用电信息,P_c(t)为t时刻电动汽车的充电功率，Q_x(t)为t时刻区间X的无功功率，U_x(t)为t时刻区间X的电压幅值，R_x为区间X的网络电阻值。

进一步地，所述的装置还包括：地址编码模块；

所述的地址编码模块，用于将一天时间分成1440个时间片，针对配电网区域内各个区间和一天时间内的所有时间片进行地址化编码，得到编码地址，该编码地址中包括时间片的编码信息、区间编码信息和区间地址信息，将得到的所有编码地址存储在多时空节点数据库中；

所述的网络损耗计算模块，具体用于根据所述充电起始时间c1，充电结束时间c2计算出充电窗口c3：

c3＝c2-c1

采用地址访问算法遍历所述多时空节点数据库获取所述充电窗口内的每一个编码地址，将所述充电窗口内的所有编码地址按照所属的区间进行分类，计算出每一个编码地址对配电网产生的网络损耗，将一个区间内的所有编码地址对应的网络损耗进行叠加，得到所述电动汽车选择在该区间充电所带来的网络损耗。

进一步地，所述的装置还包括：

充电线路选择模块，用于在得到所述电动汽车的充电区间和充电时间后，通过老化算法计算出所述充电时间内所述充电区间上的配电变压器的三条传输线路潜在的访问信息，根据三条传输线路潜在的访问信息分别得到三条传输线路的用电信息判断值，通过轮询调度算法，读取用电信息判断值，将用电信息判断值最小的传输线路确定为所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的充电线路，通过控制所述电动汽车充电时刻，平抑配电网的三相不平衡；

将所述电动汽车的充电时间、充电区间、充电区间上的配电变压器的充电线路发送给所述电动汽车。

进一步地，所述的装置还包括：

充电进程管理模块，用于将电动汽车的充电进程划分为创建、就绪、充电、等待、退出五种状态，以此来控制电动汽车的充电行为，进而平抑配电网的三相不平衡，五种状态包括：

1)创建状态

当所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上提交充电需求后，充电进程进入创建状态；

2)就绪状态

创建充电任务，并提交充电任务，充电进程进入就绪状态；

3、充电状态或者等待状态

根据配电网的实时用电信息，若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上满足电压、功率上限和三相不平衡度的限制条件后，充电进程由就绪状态转换为充电状态，并更新充电区间的有功用电信息；

若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上不满足电压、功率上限和三相不平衡度中的任一项限制条件后，充电进程由就绪状态转换为等待状态；

4、退出状态

当所述电动汽车的充电时间结束后，充电进程由充电状态转换为退出状态。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过根据电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电信息，分别计算出电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗，将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间，对电动汽车的充电行为进行了合理规划，通过合理地选择充电地点，充电线路和充电时间，降低网损的同时，平抑配电网中三相不平衡问题，使得配电网安全稳定运行。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电动汽车的实时充电调度方法的整体流程图；

图2为本发明实施例提供的一种区域U配电网网络拓扑图；

图3为本发明实施例的步骤1中多时空节点用电信息图；

图4为本发明实施例的步骤3中实时充电进程状态模型A22的状态示意图；

图5为本发明实施例的步骤4中的电动汽车模拟充电图；

图6(a)、(b)为本发明实施例提供的一种充电区域X的三相不平衡度对比示意图；

图7为本发明实施例的网络损耗对比图

图8为本发明实施例提供的一种电动汽车的实时充电调度装置的具体实现结构图，图中，充电需求接收模块810，网络损耗计算模块820，充电区间选择模块830，充电线路选择模块840，地址编码模块850和充电进程管理模块860。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明针对配电网中存在三相不平衡的特点，首先对充电系统进行了模拟，以三维图像模型描述真实充电系统，然后对电动汽车充电模块进行有序填充，在多时空节点不同用电需求条件约束下，通过地址转换、建立数据库、访问数据库、评估网损、选择充电地点、选择充电线路和选择充电时间，达到充电行为优化，降低充电地点三相不平衡度的目的，

本发明实施例提供的一种电动汽车的实时充电调度方法的整体流程图如图1所示，主要步骤如下：

步骤1：电动汽车充电行为可以模拟成一个逻辑性极强的选择行为，其每一种不同的选择操作都可以模拟成一种地址访问过程。本发明的重点正是通过合理规划这些无序的地址访问问题，在达到减小配电网网络损耗的同时，降低充电地点的三相不平衡度，这一目标可以抽象成为地址选择模型中的一个约束条件。因此，就可以将这个人为因素影响严重的生活问题，转化为一个相对符合原本条件的地址选择模型，通过地址访问算法、网络损耗算法及预测算法，借住编程工具对该问题进行解决。

以区域U配电网为例，区域U内拥有十台配电变压器，分别负责十个区间的电力供应，其配电网网络拓扑如图2所示。由于十个区间的用电需求和线路参数各不相同，导致十个区间的网络损耗也不相同。同时，每个配电变压器三相传输线路所连接的用电需求不同，导致了配电网中的三相不平衡问题。本发明针对上述现象，通过规划电动汽车充电行为，在降低配电网网络损耗的前提下，降低充电地点的三相不平衡度。

区域U的多时空节点用电信息如图3所示。其中，每天有1440分钟，所以可以将全天分成1440个时间片，每个时间片包含不同的用电信息。而十个配电变压器负责分别十个区间的电力供应，每个区间均存在1440个时间片，则全区域共有14400个时间片。

本发明使用的多时空节点二进制地址有32位。首先，对区域U内的14400个时间片进行地址化编码。编码过程分为两个过程，即时间节点地址转换和空间节点地址转换。在时间节点地址转换过程中，将全天1440分钟(即第1分钟至第1440分钟)进行二进制地址转换，即将1至1440从十进制转换为二进制表示，转换后的结果为00000000001至10110100000，并将这11位作为多时空节点地址的第一位至第十一位(方向从右向左)。在空间节点地址转换过程中，将区域U十台配电变压器所负责的十个区间(即区间0至区间9)进行二进制转换，即将0至9从十进制转换为二进制表示，转换后的结果为0000至1001，并将这4位作为多时空节点地址的第十二位至第十五位(方向从右向左)，第十六位补0。以每8位二进制数字作为一组，则多时空节点地址的第一位到第十六位可以分为两组。则多时空节点地址的第一位到第十六位可以表示的地址范围为00000000.00000001至01001101.10100000。分别将这两组数字转换为十进制表示，即0.1到77.160。多时空节点地址的第十七位到第三十二位表示区域U的位置信息，同样为16位二进制数字。以每8位二进制数字为一组，同样可以将这16位分为两组，并将这两组数字转换为十进制表示。本发明以位置信息192.168为例表示区域U。至此，多时空节点的32位地址全部转换为4位十进制表示，即区域U全区域的14400个时间片完成地址化，地址范围为192.168.0.1至192.168.77.160。同时，将区域内14400个用电信息赋予转换后的地址，形成地址与多时空节点用电信息一一对应的多时空数据库M。

步骤2：本发明设计了一种地址访问算法，并通过MATLAB来实现其功能。由于MATLAB的数字处理能力较强，比较适合本发明的内容，故此选用其作为实现工具。

本发明以区域U实际的车辆进出数据(包括驶入时间t1和驶出时间t2)为例，将驶入时间t1模拟为电动汽车充电起始时间c1，驶出时间t2模拟为电动汽车充电截止时间c2，充电窗口c3的计算公式(1)为

c3＝c2-c1 (1)

将每辆车的充电需求信息传入充电地址选择模型A1。获取充电需求信息后，在地址选择模型A11中，采用地址访问算法B(即基于流量的静态路由算法)访问多时空节点数据库M中充电窗口c3的每一个地址，读取该地址的流量(即用电信息)，产生访问信息N1。其中，访问信息N1为模拟电动汽车选择该地址时，模拟完成充电操作。将访问信息N1传入网络损耗模型A12，通过算法C(前推回代法)计算充电操作产生的配电网网络损耗，并对充电窗口c3期间的网络损耗进行叠加。充电操作产生的配电网网络损耗计算公式(2)和网络损耗叠加公式(3)如下：

${\mathrm{\ΔP}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x---\left(2\right)$

${\mathrm{\ΔP}}_x=\underset{t=c1}{\overset{c2}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x---\left(3\right)$

其中，ΔP_x(t)为t时刻区间X的网络损耗，P_x(t)为t时刻区间X的有功用电信息，P_x(t)数值通过读取采集仪建立的数据库得到，P_c(t)为t时刻所述电动汽车的充电功率，Q_x(t)为t时刻区间X的无功功率，Q_x(t)数值通过读取采集仪建立的数据库得到，U_x(t)为t时刻区间X的电压幅值，R_x为区间X的网络电阻值。

选取网络损耗最小值所在的区间X为充电地点。其中，区间X的取值范围为0-9，即十台配电变压器负责供应电力的十个区间。将充电地点模拟反馈给用户，模拟引导用户前往。同时将充电需求信息及充电地点传入电动汽车充电实时控制模型A2。

步骤3：本发明步骤2的主要目的是降低电动汽车充电对配电网网络损耗的影响，在此基础之上，针对充电地点的三相不平衡问题，本发明设计了一种访问算法，用来平衡充电地点的三相不平衡问题，并且继续使用MATLAB实现其功能。

获取由充电地址选择模型A1输出的充电需求信息及充电地点，将其传入线路选择模型A21。通过算法E(老化算法)分别计算充电窗口c3期间内三条传输线路潜在的访问信息N2，将其作为该线路当前时刻的用电信息判断值，以此来防止电动汽车过度集中在一条线路中充电。老化过程计算如公式(4)所示：

$P_{x\_i}^{\′}\left(t\right)=0.5\underset{t=c1}{\overset{c2}{\Σ}}{P}_{x\_i}\left(t\right)---\left(4\right)$

其中，P′_{x_i}(t)为计算后t时刻线路i(i＝1，2，3；分别代表三条传输线路)的用电信息判断值，P_{x_i}(t)为t时刻线路i的用电信息。

通过访问算法D(轮询调度算法)访问N2决定充电线路i，其决定标准为三条输电线路中，用电信息判断值最小的一条线路，即选取min(P′_{x_i}(t))所在的输电线路。通过控制所述电动汽车充电时刻，平抑配电网的三相不平衡，将充电线路模拟反馈给用户，引导用户前往充电线路。

当用户将电动汽车连接充电线路i后，由实时充电进程状态模型A22决定电动汽车是否进行充电操作。实时充电进程状态模型A22共有五种状态，即创建、就绪、充电、等待、退出五种状态，其状态示意图如图4所示，状态转换过程如下所示(序号不代表先后)：

1)创建→提交

当实时充电进程状态模型A22获取充电任务后，随即创建充电进程，并完成提交任务，充电进程由创建状态转换为就绪状态。

2)就绪→等待

根据配电网的实时用电信息，若充电进程不满足电压、功率上限、三相不平衡度中任意一项限制条件，充电进程由就绪状态转换为等待状态。

其中电压限制表达式为：

0.93U_n≤U_x(t)≤1.07U_n (5)

其中，Un为标准电压，大小为10kV。即区间X电压区间公式(5)的范围内，配电变压器可以安全稳定运行[1]。

功率上限表达式为：

S_x(t)≤0.75S_xN (6)

$S_x\left(t\right)=\sqrt{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}---\left(7\right)$

其中，S_xN为配电变压器的额定容量；S_x(t)为t时刻区间X的实际使用容量。P_x(t)为t时刻区间X的有功用电信息，P_c(t)为t时刻电动汽车的充电功率，Q_x(t)为t时刻区间X的无功功率。当满足表达式(6)时，配电变压器可以经济运行[2]。

未计及充电功率是，三相不平衡度表达式为：

其中，为t时刻区间X未计及充电功率的三相不平衡度，max(P_{x_i}(t))为t时刻三条传输线路用电信息的最大值，min(P_{x_i}(t))为t时刻三条传输线路用电信息的最小值。

计及充电功率后，三相不平衡度表达式为：

其中，为t时刻区间X未计及充电功率的三相不平衡度。如果

则区间X三相不平衡度减小。

当不满足表达式(5)、(6)(10)任意一项时，充电进程由就绪状态转换为等待状态。

3)就绪→充电

根绝配电网的实时用电信息，若充电进程满足表达式(5)(6)(10)所有限制条件时，充电进程由就绪状态转换为充电状态，并更新充电区间X的有功用电信息。

4)充电→就绪

当充电进程所处时间片用完(即完成1分钟充电操作)，充电进程由充电状态转换为就绪状态。

5)等待→充电

当停车剩余时长小于充电必要时长时，充电进程由等待状态强制转换为充电状态，并更新充电区间X的有功用电信息。

6)充电→等待

由于存在有其他车辆的充电进程由等待状态转换为充电状态，判断本车的优先级是否高于其他车辆。优先级的判断由充电窗口c3决定，其判断表达式如下所示：

$\mathrm{Pr}iority=\left\{\begin{array}{cc}1,& c3<1\\ 2,& 1<=c3<3\\ 3,& c3>=3\end{array}\right.---\left(11\right)$

车辆优先级的取值范围为1，2，3；优先权从1到3依次减小。

不同优先级对应不同充电功率，具体充电功率与优先级对应值服从如下表达式：

7)充电→退出

当充电目标达到时，充电进程由充电状态转换为退出状态。

步骤4：以一天为一个阶段，将全天更新后的电动汽车模拟充电数据显示在效果图中，如图5所示。同时，将充电地点全天的三相不平衡度经过计算，显示在平面图中，如图6(a)(b)所示，网络损耗对比图如图7所示。

实施例二

该实施例提供了一种电动汽车的实时充电调度装置，其具体实现结构如图8所示，具体可以包括如下的模块：

充电需求接收模块810，用于接收电动汽车发送的充电需求，所述充电需求中包括充电起始时间和充电结束时间；

网络损耗计算模块820，用于根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗；

充电区间选择模块830，用于将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间。

充电线路选择模块840，用于根据三条传输线路潜在的访问信息分别得到的三条传输线路的用电信息判断值，将用电信息判断值最小的传输线路确定为所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的充电线路。

进一步地，所述的网络损耗计算模块820，具体用于设所述充电需求中的充电起始时间为c1，充电结束时间为c2，所述电动汽车在区间X中进行充电所带来的网络损耗的计算公式如下：

${\mathrm{\&Delta;P}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

${\mathrm{\&Delta;P}}_x=\underset{t=c1}{\overset{c2}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&Delta;P}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

其中，ΔP_x(t)为t时刻区间X的网络损耗，P_x(t)为t时刻区间X的有功用电信息,P_c(t)为t时刻所述电动汽车的充电功率，Q_x(t)为t时刻区间X的无功功率，U_x(t)为t时刻区间X的电压幅值，R_x为区间X的网络电阻值。

进一步地，所述的装置还包括：地址编码模块850；

所述的地址编码模块850，用于将一天时间分成1440个时间片，针对配电网区域内各个区间和一天时间内的所有时间片进行地址化编码，得到编码地址，该编码地址中包括时间片的编码信息、区间编码信息和区间地址信息，将得到的所有编码地址存储在多时空节点数据库中；

所述的网络损耗计算模块820，具体用于根据所述充电起始时间c1，充电结束时间c2计算出充电窗口c3：

c3＝c2-c1

采用地址访问算法遍历所述多时空节点数据库获取所述充电窗口内的每一个编码地址，将所述充电窗口内的所有编码地址按照所属的区间进行分类，计算出每一个编码地址对配电网产生的网络损耗，将一个区间内的所有编码地址对应的网络损耗进行叠加，得到所述电动汽车选择在该区间充电所带来的网络损耗。

进一步地，所述的装置还包括：

充电线路选择模块840，用于在得到所述电动汽车的充电区间和充电时间后，通过老化算法计算出所述充电时间内所述充电区间上的配电变压器的三条传输线路潜在的访问信息，根据三条传输线路潜在的访问信息分别得到三条传输线路的用电信息判断值，通过轮询调度算法，读取用电信息判断值，将用电信息判断值最小的传输线路确定为所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的充电线路；

将所述电动汽车的充电时间、充电区间、充电区间上的配电变压器的充电线路发送给所述电动汽车。

进一步地，所述的装置还包括：

充电进程管理模块860，用于将电动汽车的充电进程划分为创建、就绪、充电、等待、退出五种状态：

1)创建状态

当所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上提交充电需求后，充电进程进入创建状态；

2)就绪状态

创建充电任务，并提交充电任务，充电进程进入就绪状态；

3、充电状态或者等待状态

根据配电网的实时用电信息，若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上满足电压、功率上限和三相不平衡度的限制条件后，充电进程由就绪状态转换为充电状态，并更新充电区间X的有功用电信息。；

若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上不满足电压、功率上限和三相不平衡度中的任一项限制条件后，充电进程由就绪状态转换为等待状态；

4、退出状态

当所述电动汽车的充电时间结束后，充电进程由充电状态转换为退出状态。

用本发明实施例的装置进行电动汽车的实时充电调度的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例通过根据电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电信息，分别计算出电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗，将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间，对电动汽车的充电行为进行了合理规划，通过合理地选择充电地点，充电线路和充电时间，平抑配电网中三相不平衡问题，使得配电网安全稳定运行。

本发明实施例将复杂的电动汽车充电调度问题转化为了地址选择问题，使之能够比较快速有效地得到解决，同时保有很高的真实性与可操作性。相比较没有运用优化算法的无序选择而言，使用本系统地址访问后，充电地点的三相不平衡度更低，有效缓解了配电网的三相不平衡问题，降低了规模化电动汽车充电对配电网造成的影响，是配电变压器可以安全经济运行，具有十分现实的意义。

本发明实施例使用地址访问模拟并将访问结果通过效果图展示，具备很强的可读性，其实用效果在众多优化调度算法中具备更大的优势。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车的实时充电调度方法，其特征在于，包括：

接收到电动汽车的充电需求，所述充电需求中包括充电起始时间和充电结束时间；

根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗，将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗，包括：

设所述充电需求中的充电起始时间为c1，充电结束时间为c2，所述电动汽车在区间X中进行充电所带来的网络损耗的计算公式如下：

${\mathrm{\&Delta;P}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

${\mathrm{\&Delta;P}}_x=\underset{t=c1}{\overset{c2}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&Delta;P}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

其中，ΔP_x(t)为t时刻区间X的网络损耗，P_x(t)为t时刻区间X的有功用电信息，P_c(t)为t时刻所述电动汽车的充电功率，Q_x(t)为t时刻区间X的无功功率，U_x(t)为t时刻区间X的电压幅值，R_x为区间X的网络电阻值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

将一天时间分成1440个时间片，针对配电网区域内各个区间和一天时间内的所有时间片进行地址化编码，得到编码地址，该编码地址中包括时间片的编码信息、区间编码信息和区间地址信息，将得到的所有编码地址存储在多时空节点数据库中；

根据所述充电起始时间c1，充电结束时间c2计算出充电窗口c3：

c3＝c2-c1

采用地址访问算法遍历所述多时空节点数据库获取所述充电窗口内的每一个编码地址，将所述充电窗口内的所有编码地址按照所属的区间进行分类，计算出每一个编码地址对配电网产生的网络损耗，将一个区间内的所有编码地址对应的网络损耗进行叠加，得到所述电动汽车选择在该区间充电所带来的网络损耗。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

在得到所述电动汽车的充电区间和充电时间后，通过老化算法计算出所述充电时间内所述充电区间上的配电变压器的三条传输线路潜在的访问信息，根据三条传输线路潜在的访问信息分别得到三条传输线路的用电信息判断值，通过轮询调度算法，读取用电信息判断值，将用电信息判断值最小的传输线路确定为所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的充电线路，通过控制所述电动汽车充电时刻，平抑配电网的三相不平衡；

将所述电动汽车的充电时间、充电区间、充电区间上的配电变压器的充电线路发送给所述电动汽车。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

将电动汽车的充电进程划分为创建、就绪、充电、等待、退出五种状态，以此来控制电动汽车的充电行为，进而平抑配电网的三相不平衡，五种状态包括：

1)创建状态

当所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上提交充电需求后，充电进程进入创建状态；

2)就绪状态

创建充电任务，并提交充电任务，充电进程进入就绪状态；

3)充电状态或者等待状态

根据配电网的实时用电信息，若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上满足电压、功率上限和三相不平衡度的限制条件后，充电进程由就绪状态转换为充电状态，并更新充电区间的有功用电信息；

若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上不满足电压、功率上限和三相不平衡度中的任一项限制条件后，充电进程由就绪状态转换为等待状态；

4)退出状态

当所述电动汽车的充电时间结束后，充电进程由充电状态转换为退出状态。

6.一种电动汽车的实时充电调度装置，其特征在于，包括：

充电需求接收模块，用于接收电动汽车发送的充电需求，所述充电需求中包括充电起始时间和充电结束时间；

网络损耗计算模块，用于根据所述电动汽车的充电需求和配电网区域内各个区间的配电参数信息，分别计算出所述电动汽车在各个区间中分别进行充电所带来的网络损耗；

充电区间选择模块，用于将网络损耗最小的区间作为所述电动汽车的充电区间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

所述的网络损耗计算模块，具体用于设所述充电需求中的充电起始时间为c1，充电结束时间为c2，所述电动汽车在区间X中进行充电所带来的网络损耗的计算公式如下：

${\mathrm{\&Delta;P}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

${\mathrm{\&Delta;P}}_x=\underset{t=c1}{\overset{c2}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&Delta;P}}_x\left(t\right)=\frac{({\left(P_x\left(t\right)+P_c\left(t\right)\right)}^2+Q_x^2(t\left)\right)}{U_x^2\left(t\right)}{R}_x$

其中，ΔP_x(t)为t时刻区间X的网络损耗，P_x(t)为t时刻区间X的有功用电信息,P_c(t)为t时刻所述电动汽车的充电功率，Q_x(t)为t时刻区间X的无功功率，U_x(t)为t时刻区间X的电压幅值，R_x为区间X的网络电阻值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：地址编码模块；

所述的地址编码模块，用于将一天时间分成1440个时间片，针对配电网区域内各个区间和一天时间内的所有时间片进行地址化编码，得到编码地址，该编码地址中包括时间片的编码信息、区间编码信息和区间地址信息，将得到的所有编码地址存储在多时空节点数据库中；

所述的网络损耗计算模块，具体用于根据所述充电起始时间c1，充电结束时间c2计算出充电窗口c3：

c3＝c2-c1

采用地址访问算法遍历所述多时空节点数据库获取所述充电窗口内的每一个编码地址，将所述充电窗口内的所有编码地址按照所属的区间进行分类，计算出每一个编码地址对配电网产生的网络损耗，将一个区间内的所有编码地址对应的网络损耗进行叠加，得到所述电动汽车选择在该区间充电所带来的网络损耗。

9.根据权利要求6或7或8所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：

充电线路选择模块，用于在得到所述电动汽车的充电区间和充电时间后，通过老化算法计算出所述充电时间内所述充电区间上的配电变压器的三条传输线路潜在的访问信息，根据三条传输线路潜在的访问信息分别得到三条传输线路的用电信息判断值，通过轮询调度算法，读取用电信息判断值，将用电信息判断值最小的传输线路确定为所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的充电线路，通过控制所述电动汽车充电时刻，平抑配电网的三相不平衡；

将所述电动汽车的充电时间、充电区间、充电区间上的配电变压器的充电线路发送给所述电动汽车。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：

充电进程管理模块，用于将电动汽车的充电进程划分为创建、就绪、充电、等待、退出五种状态，以此来控制电动汽车的充电行为，进而平抑配电网的三相不平衡，五种状态包括：

1)创建状态

当所述电动汽车在所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上提交充电需求后，充电进程进入创建状态；

2)就绪状态

创建充电任务，并提交充电任务，充电进程进入就绪状态；

3)充电状态或者等待状态

根据配电网的实时用电信息，若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上满足电压、功率上限和三相不平衡度的限制条件后，充电进程由就绪状态转换为充电状态；

若所述充电区间上的配电变压器的指定充电线路上不满足电压、功率上限和三相不平衡度中的任一项限制条件后，充电进程由就绪状态转换为等待状态；

4)退出状态

当所述电动汽车的充电时间结束后，充电进程由充电状态转换为退出状态。