CN106685083A - 一种充电桩用电行为分析的智能配电终端及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种充电桩用电行为分析的智能配电终端，包括CPU主控模块，以及均与CPU主控模块相连的通信模块、遥测模块和遥控遥信模块；CPU主控模块由一ARM芯片及其外围电路形成；通信模块集成有以太网芯片，以及与外部控制设备相连的光纤通信子模块和以太网子模块；遥测模块同时接入变压器侧和充电桩侧电网中电压电流，包括两组电流互感器和两组电压互感器，以及AD转换芯片和第一滤波电路；遥控遥信模块集成其上设有三级电子锁看门狗的遥控子模块和其上设有第二滤波电路和光电隔离电路的遥信子模块。实施本发明，能够实时变压器侧和充电桩侧电网的电压电流，计算出当前能启动的充电桩的最大功率。
Description
技术领域
本发明涉及智能配电网测技术领域，尤其涉及一种充电桩用电行为分析的智能配电终端。
背景技术
随着配电网的大力建设，智能配电终端研制在国内取得了很大成就。为满足用户用电的高需求，配电网安装了各类监测终端，包括站所终端DTU、配变终端TTU、继电保护装置、电压监测仪以及电能质量监测仪等，各装置的使用很多时候都是独立运行，未能发挥系统性的功能，在配电网应用中没有完全发挥作用。
随着电动汽车大规模推广应用，大量的充电桩接入配电网，给电网安全可靠运行产生巨大挑战，由于当前充电桩系统完全专注于自身用电考虑，没有考虑电网的供电能力，从而使得充电桩无序安装和用电将导致电力系统用电负荷大量增加，系统出现局部崩溃的情况，然而如果只单纯提高变压器输出的负荷余量，又可能导致设备的巨大浪费。
采用当前的电表检测方式，只能静态地知道功率是否超标，而不能实时地做出响应，以防止充电站的用电负荷超标。由于充电站每一台充电桩的用电功率很大，一旦整个充电站投入使用，其用电负荷甚至超过了普通用电负荷，这种充电功率的增加，可能导致变压器的整体输出功率超过了它的额定功率。因此，充电站点的投入使用都是对变压器的配电管理提出了严重的挑战，这样对该区域的普通用电安全也造成威胁。
由此可见，亟需一种监测终端，能够实时测量变压器侧和充电桩侧电网的电压电流，计算出当前能启动的充电桩的最大功率，从而推算出能投入的充电机、充电桩的台数，避免了过多充电桩启动充电导致断路器跳闸以及电网用电质量下降：包括过负荷、频率偏移超标，谐波超标，电压下降等一系列参数不达标导致的问题，保证普通用户的用电质量不受影响。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种充电桩用电行为分析的智能配电终端，能够实时测量变压器侧和充电桩侧电网的电压电流，计算出当前能启动的充电桩的最大功率。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种充电桩用电行为分析的智能配电终端，用于同时接入变压器侧及充电桩侧电网中，所述智能配电终端包括CPU主控模块、通信模块、遥测模块和遥控遥信模块；其中，
所述CPU主控模块与所述通信模块、遥测模块及遥控遥信模块分别通过数据总线相连，且所述CPU主控模块由一ARM芯片及其外围电路形成；
所述通信模块集成有以太网芯片、光纤通信子模块和以太网子模块；其中，所述光纤通信子模块的一端及所述以太网子模块的一端均通过所述以太网芯片与所述CPU主控模块相连，所述光纤通信子模块的另一端或所述以太网子模块的另一端与外部充电桩系统控制设备相连；
所述遥测模块包括相应接入变压器侧及充电桩侧电网中的两组电流互感器和相应接入变压器侧及充电桩侧电网中的两组电压互感器，以及AD转换芯片和第一滤波电路；其中，所述两组电流互感器和所述两组电压互感器均依次通过所述AD转换芯片和所述第一滤波电路与所述CPU主控模块相连；
所述遥控遥信模块集成有用于信号输出的遥控子模块和用于信号输入的遥信子模块；其中，所述遥控子模块上设有三级电子锁看门狗；所述遥信子模块上设有用于防止信号干扰的第二滤波电路和光电隔离电路。
其中，所述ARM芯片的型号采用atmel的AT91SAM9X25。
其中，所述以太网芯片采用的型号为AX88772B。
其中，所述光纤通信子模块采用的型号为1X9 FIBER。
其中，所述以太网子模块采用的型号为IEM608。
其中，所述AD转换芯片采用的型号为8路同步数据采样的MAX125芯片。
本发明实施例还提供了一种充电桩用电行为分析的方法，其在前述的智能配电终端上实现，所述方法包括：
采集当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的电压和电流大小，并根据所述采集到的当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的电压和电流大小，计算出当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的输出功率；
获取所述计算出的当前充电桩侧电网输出功率与当前变压器侧电网输出功率之间差值的绝对值作为用户用电功率；
获取当前变压器侧电网的额定输出功率，并计算出所述当前变压器侧电网的额定输出功率与所述用户用电功率之间的差作为充电桩侧电网的最大可投入功率；
判断所述计算出的充电桩侧电网的最大可投入功率与所述计算出的当前充电桩侧电网的输出功率之间的差是否满足预定范围；
如果否，则输出第一指令给外部充电桩控制设备并驱动所述外部充电桩控制设备开启一个或多个充电桩；
如果是，则输出第二指令给所述外部充电桩控制设备并驱动所述外部充电桩控制设备停止充电桩的开启。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在本发明实施例中，由于智能配电终端可以通过遥测模块的两组电流互感器和两组电压互感器分别采集变压器侧和充电桩侧电网的电压和电流来计算出这两侧电网的输出功率，通过功率计算实现功率分配并发出指令给外部充电桩控制设备，驱动外部充电桩控制设备控制充电桩投入使用状态，从而控制用电功率不会超负荷，确保用电安全及更大的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的充电桩用电行为分析的智能配电终端的系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的充电桩用电行为分析的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种充电桩用电行为分析的智能配电终端，用于同时接入变压器侧及充电桩侧电网中，所述智能配电终端包括CPU主控模块1、通信模块2、遥测模块3和遥控遥信模块4；其中，
CPU主控模块1与通信模块2、遥测模块3及遥控遥信模块4分别通过数据总线相连，且CPU主控模块1由一ARM芯片及其外围电路形成；
通信模块2集成有以太网芯片21、光纤通信子模块22和以太网子模块23；其中，光纤通信子模块22的一端及以太网子模块23的一端均通过以太网芯片21与CPU主控模块1相连，光纤通信子模块22的另一端或以太网子模块23的另一端与外部充电桩系统控制设备（未图示）相连；
遥测模块3包括相应接入变压器侧及充电桩侧电网中的两组电流互感器31和相应接入变压器侧及充电桩侧电网中的两组电压互感器32，以及AD转换芯片33和第一滤波电路34；其中，两组电流互感器31和两组电压互感器32均依次通过AD转换芯片33和第一滤波电路34与CPU主控模块1相连；
遥控遥信模块4集成有用于信号输出的遥控子模块41和用于信号输入的遥信子模块42；其中，所述遥控子模块上设有三级电子锁看门狗411；所述遥信子模块上设有用于防止信号干扰的第二滤波电路421和光电隔离电路422。
应当说明的是，外部充电桩系统控制设备上预装有充电桩管理平台，可以对充电桩侧的所有充电桩进行管理，包括启动、停止、自检等功能。每一组电流互感器31均包括三个电流互感器31分别接入任一电网的A、B和C三相线路，且每一组电压互感器32也同样包括三个电压互感器32分别接入任一电网的A、B和C三相线路中。
在本发明实施例中，ARM芯片的型号采用atmel的AT91SAM9X25，以太网芯片采用的型号为AX88772B，光纤通信子模块采用的型号为1X9 FIBER，以太网子模块采用的型号为IEM608，以及AD转换芯片采用的型号为8路同步数据采样的MAX125芯片。
本发明实施例中的充电桩用电行为分析的智能配电终端工作原理为：通过两组电流互感器31和两组电压互感器32分别采集变压器侧及充电桩侧电网的电压电流，计算出变压器侧电网的输出功率及充电桩侧电网的输出功率，再将变压器侧电网的输出功率及充电桩侧电网的输出功率之差与变压器侧电网的额定输出功率对比作为充电桩侧电网的最大投入功率，且进一步判断充电桩侧电网的最大投入功率和充电桩侧电网的额定输出功率之间形成的差值，并根据判断结果输出不同的指令来驱动外部充电桩系统控制设备控制充电桩启动充电的数量。
如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种充电桩用电行为分析的方法，其在前述的智能配电终端上实现，所述方法包括：
步骤S1、采集当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的电压和电流大小，并根据所述采集到的变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的电压和电流大小，计算出当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的输出功率；
步骤S2、获取所述计算出的当前充电桩侧电网输出功率与当前变压器侧电网输出功率之间差值的绝对值作为用户用电功率；
步骤S3、获取当前变压器侧电网的额定输出功率，并计算出所述当前变压器侧电网的额定输出功率与所述用户用电功率之间的差作为充电桩侧电网的最大可投入功率；
步骤S4、判断所述计算出的充电桩侧电网的最大可投入功率与所述计算出的当前充电桩侧电网的输出功率之间的差是否满足预定范围；如果否，则执行下一步骤S5；如果是，则跳转至步骤S6；
步骤S5、输出第一指令给外部充电桩控制设备并驱动所述外部充电桩控制设备开启一个或多个充电桩；
步骤S6、输出第二指令给所述外部充电桩控制设备并驱动所述外部充电桩控制设备停止充电桩的开启。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在本发明实施例中，由于智能配电终端可以通过遥测模块的两组电流互感器和两组电压互感器分别采集变压器侧和充电桩侧电网的电压和电流来计算出这两侧电网的输出功率，通过功率计算实现功率分配并发出指令给外部充电桩控制设备，驱动外部充电桩控制设备控制充电桩投入使用状态，从而控制用电功率不会超负荷，确保用电安全及更大的经济效益。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种充电桩用电行为分析的智能配电终端，用于同时接入变压器侧及充电桩侧电网中，其特征在于，所述智能配电终端包括CPU主控模块、通信模块、遥测模块和遥控遥信模块；其中，
所述CPU主控模块与所述通信模块、遥测模块及遥控遥信模块分别通过数据总线相连，且所述CPU主控模块由一ARM芯片及其外围电路形成；
所述通信模块集成有以太网芯片、光纤通信子模块和以太网子模块；其中，所述光纤通信子模块的一端及所述以太网子模块的一端均通过所述以太网芯片与所述CPU主控模块相连，所述光纤通信子模块的另一端或所述以太网子模块的另一端与外部充电桩系统控制设备相连；
所述遥测模块包括相应接入变压器侧及充电桩侧电网中的两组电流互感器和相应接入变压器侧及充电桩侧电网中的两组电压互感器，以及AD转换芯片和第一滤波电路；其中，所述两组电流互感器和所述两组电压互感器均依次通过所述AD转换芯片和所述第一滤波电路与所述CPU主控模块相连；
所述遥控遥信模块集成有用于信号输出的遥控子模块和用于信号输入的遥信子模块；其中，所述遥控子模块上设有三级电子锁看门狗；所述遥信子模块上设有用于防止信号干扰的第二滤波电路和光电隔离电路。
2.如权利要求1所述的智能配电终端，其特征在于，所述ARM芯片的型号采用atmel的AT91SAM9X25。
3.如权利要求2所述的智能配电终端，其特征在于，所述以太网芯片采用的型号为AX88772B。
4.如权利要求3所述的智能配电终端，其特征在于，所述光纤通信子模块采用的型号为1X9 FIBER。
5.如权利要求4所述的智能配电终端，其特征在于，所述以太网子模块采用的型号为IEM608。
6.如权利要求5所述的智能配电终端，其特征在于，所述AD转换芯片采用的型号为8路同步数据采样的MAX125芯片。
7.一种充电桩用电行为分析的方法，其特征在于，其在如权利要求1至6中任一项所述的智能配电终端上实现，所述方法包括：
采集当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的电压和电流大小，并根据所述采集到的当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的电压和电流大小，计算出当前变压器侧及当前充电桩侧电网分别对应的输出功率；
获取所述计算出的当前充电桩侧电网输出功率与当前变压器侧电网输出功率之间差值的绝对值作为用户用电功率；
获取当前变压器侧电网的额定输出功率，并计算出所述当前变压器侧电网的额定输出功率与所述用户用电功率之间的差作为充电桩侧电网的最大可投入功率；
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |