CN107144749A - 电动汽车充换电站电能质量评估方法 - Google Patents

电动汽车充换电站电能质量评估方法 Download PDF

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徐琳
李训
林瑞星
杨华
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充换电站电能质量评估方法，包括：采集充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流；根据充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流获得充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据；根据充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据建立电能质量特性指标矩阵；建立各项电能指标的权重向量；根据电能质量特性指标矩阵和各项电能指标的权重向量获得综合评估因子。本发明提供的电动汽车充换电站电能质量评估方法，根据现场实测数据全面评估电动汽车充换电站的电能质量存在问题，实现对电动汽车充换电站电能质量的全面评估。

Description

电动汽车充换电站电能质量评估方法
技术领域
本发明涉及电力系统分析技术领域，具体涉及一种电动汽车充换电站电能质量评估方法。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力、用电机驱动车轮行驶、符合道路交通安全法规各项要求的车辆。当前，在各种新能源汽车的技术路线中，以混合动力、纯电动汽车和燃料电池汽车为代表的电动汽车被普遍认为是未来汽车能源动力系统转型发展的主要方向，已经成为世界汽车强国和主要汽车制造商发展重点。
由于能源危机和环境污染问题日益严峻，各国都在大力推广电动汽车的应用，与电动汽车配套的电动汽车充换电站等充电设施也在大规模建设中。电动汽车充换电站对电网的电能质量、设备利用率等产生了不容小觑的影响，其接入电网的电能质量评估问题日益凸显。因此，有必要建立电动汽车充换电站的电能质量指标评价体系，为电动汽车充换电站的规范化和标准化提供依据。
发明内容
本发明所要解决的是无法对电动汽车充换电站接入电网后的电能质量相关数据进行综合评估的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种电动汽车充换电站电能质量评估方法，包括：采集充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流；根据充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流获得充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据；根据充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据建立电能质量特性指标矩阵其中，m为选取的工作点数量，n为电能指标的项数， 为充电机在第i个工作点下第j项电能指标对应的测试数据，为充电机在第i个工作点下第j项电能指标对应的标准限值；建立各项电能指标的权重向量W＝[w1 … wj … wn]T，其中，wj为第j项电能指标的权重；根据所述电能质量特性指标矩阵和所述各项电能指标的权重向量获得综合评估因子其中，[t1… ti … tm]T＝U*×W。通过获得的综合评估因子，可以实现对电动汽车充换电站电气性能指标的综合评判，得出考虑各个电气性能指标参数相互影响的最终评判结果。总体来说，综合评估因子越接近1，说明电动汽车充换电站的电气性能指标更优，这对于评价电动汽车充换电站的整体电气性能水平更直观。
本发明提供的电动汽车充换电站电能质量评估方法，根据现场实测数据全面评估电动汽车充换电站的电能质量现状及存在问题，实现对电动汽车充换电站电能质量的全面评估，有助于电动汽车充换电站的工作人员全面认知充电站的电气性能，确保电动汽车充换电站有序接入电网。
可选的，采用功率分析仪采集充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流。
可选的，所述电能指标包括谐波电流畸变率、功率因数、输出电流误差、输出电压误差、稳压精度、稳流精度、纹波有效值系数以及整机效率。
可选的，采用九分法对各项电能指标之间的关系进行打分形成专家意见以建立各项电能指标的权重向量。
可选的，所述电动汽车充换电站电能质量评估方法还包括：判断充电机在不同工作点下的各项电能指标对应的测试数据是否符合对应的标准限值要求以获得单项电能指标的测评结果。
可选的，所述电动汽车充换电站电能质量评估方法还包括：根据充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压、直流侧电流、各项电能指标对应的测试数据、综合评估因子以及单项电能指标的测评结果生成评估报告。通过出具评估报告，便于运维人员和厂家进行日常管理和技术升级。
可选的，所述评估报告的内容还包括电动汽车充换电站所处位置、充电机数量、充电机容量以及充电机与电网的连接状况。
可选的，所述评估报告的内容还包括针对不合格的单项电能指标的整改建议。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的电动汽车充换电站电能质量评估方法，可基于电动汽车充换电站的电能质量现场测试数据，获得综合评估因子，实现电动汽车充换电站电能质量的评估。并根据评估原则给出综合评价结果，并出具评估报告，对充电机谐波、电流纹波、电压纹波、充电机效率等电气指标超标的现象提出改进建议，确保电动汽车充换电站的有序接入，提高对电动汽车充换电站的运维和管理能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例的电动汽车充换电站电能质量评估方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的电动汽车充换电站电能质量现场实测的接线示意图；
图3是本发明实施例充电机直流侧输出电流为80A时交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流的实测波形图；
图4是本发明实施例充电机在不同工作点下各项指标的测试结果。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
图1是本实施例的电动汽车充换电站电能质量评估方法的流程示意图，所述电动汽车充换电站电能质量评估方法包括：
步骤S1，采集充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流。充电机的工作点根据直流侧输出功率与充电机额定输出功率的比值确定，本实施例根据Q/GDW 11178-2013《电动汽车充换电设施接入电网技术规范》中相关规定，分别在充电机直流侧接入30％充电机额定功率、50％充电机额定功率、80％充电机额定功率、90％充电机额定功率以及100％充电机额定功率的电动汽车作为负载，模拟充电机待机、启停以及带载过程开展充电机电气性能试验，包括待机功耗测试、功率因数测试、整机效率测试、谐波电流测试、输出电流误差测试、稳压精度测试、稳流精度测试、输出电压误差测试、纹波系数测试、冲击电流测试、输出响应测试。
具体地，待机功耗测试用于测试充电机在待机状态下其整机功耗，根据充电机交流侧在待机状态下的三相电压和三相电流计算有功功率损耗，并计算有功功率损耗占充电机额定输出功率的比重。
功率因数测试、整机效率测试、谐波电流测试、输出电流误差测试、稳压精度测试、稳流精度测试、输出电压误差测试、纹波系数测试用于测试充电机在不同输出有功功率工况下的相关电气性能，根据现场采集的数据计算充电机在各个工作点下的各项电气参数指标是否满足标准要求。进一步，功率因数等于充电机交流侧有功功率与充电机交流侧视在功率的比值；整机效率等于充电机直流侧输出功率与充电机交流侧有功功率的比值；谐波电流测试根据各种工况下所采集的充电机交流侧三相电流计算谐波电流含有率；输出电流误差为恒电流工作模式下充电机直流侧实际电流与直流侧设定输出电流的偏差；稳压精度为在各个工作点上充电机直流侧输出电压的最大值、最小值与平均值的偏差；稳流精度为在各个工作点上充电机直流侧输出电流的最大值、最小值与平均值的偏差；输出电压误差为恒电压工作模式下充电机直流侧实际电压与直流侧设定输出电压的偏差；输出电流误差为恒电流工作模式下充电机直流侧实际电流与直流侧设定输出电流的偏差；纹波系数测试主要为各个工作点上充电机直流侧输出电压的纹波有效值系数，其中，纹波有效值系数＝URR/UDC*100％，UDC为测量直流输出电压平均值，URR为直流电压交流分量最大有效值和最小有效值之差。
在本实施例中，采用功率分析仪采集充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流，其接线示意图如图2所示。图3是本实施例在充电机直流侧输出电流为80A时，交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流的实测波形图。
步骤S2，根据充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流获得充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据。在本实施例中，所述电能指标包括谐波电流畸变率、功率因数、输出电流误差、输出电压误差、稳压精度、稳流精度、纹波有效值系数以及整机效率。需要说明的是，所述电能指标的具体项目可根据实际需求进行增减，本实施例对此不作限定。图4是本实施例充电机直流侧接入30％充电机额定功率、50％充电机额定功率、80％充电机额定功率、90％充电机额定功率以及100％充电机额定功率的电动汽车作为负载时各项指标的测试结果。
步骤S3，根据充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据建立电能质量特性指标矩阵其中，m为选取的工作点数量，n为电能指标的项数， 为充电机在第i个工作点下第j项电能指标对应的测试数据，为充电机在第i个工作点下第j项电能指标对应的标准限值。由于各个电能指标量纲和数量级不一定相同，本实施例对数据进行了归一化处理，即充电机在第i个工作点下第j项电能指标对应的标准限值为Q/GDW11178-2013规范下的标准限值。图4的测试结果对应的电能质量特性指标矩阵
步骤S4，建立各项电能指标的权重向量W＝[w1 … wj … wn]T，其中，wj为第j项电能指标的权重。在本实施例中，采用九分法对各项电能指标之间的关系进行打分形成专家意见以建立各项电能指标的权重向量。图4的测试结果对应的各项电能指标的权重向量W＝[0.32 0.20 0.05 0.05 0.05 0.05 0.10 0.18]T。
步骤S5，根据所述电能质量特性指标矩阵和所述各项电能指标的权重向量获得综合评估因子其中，[t1 … ti … tm]T＝U*×W。在本实施例中，假设的每次工作点运行工况的参与因子相同。根据步骤S3和步骤S4的计算结果，获得的综合评估因子α＝0.91。通过获得的综合评估因子，可以实现对电动汽车充换电站电气性能指标的综合评判，得出考虑各个电气性能指标参数相互影响的最终评判结果。
本实施例提供的电动汽车充换电站电能质量评估方法，还可以判断充电机在不同工作点下的各项电能指标对应的测试数据是否符合对应的标准限值要求以获得单项电能指标的测评结果，所述标准限值根据Q/GDW11178-2013《电动汽车充换电设施接入电网技术规范》中的相关规定设置。为了便于运维人员和厂家进行日常管理和技术升级，还可以根据充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压、直流侧电流、各项电能指标对应的测试数据、综合评估因子以及单项电能指标的测评结果生成评估报告。
所述评估报告的内容还包括电动汽车充换电站所处位置、充电机数量、充电机容量、充电机与电网的连接状况以及针对不合格的单项电能指标的整改建议，确保电动汽车充换电站有序接入电网。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，包括：
采集充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流；
根据充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流获得充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据；
根据充电机在不同工作点下各项电能指标对应的测试数据建立电能质量特性指标矩阵其中，m为选取的工作点数量，n为电能指标的项数，为充电机在第i个工作点下第j项电能指标对应的测试数据，为充电机在第i个工作点下第j项电能指标对应的标准限值；
建立各项电能指标的权重向量W＝[w1 … wj … wn]T，其中，wj为第j项电能指标的权重；
根据所述电能质量特性指标矩阵和所述各项电能指标的权重向量获得综合评估因子其中，[t1 … ti …tm]T＝U*×W。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，采用功率分析仪采集充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压以及直流侧电流。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，所述电能指标包括谐波电流畸变率、功率因数、输出电流误差、输出电压误差、稳压精度、稳流精度、纹波有效值系数以及整机效率。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，采用九分法对各项电能指标之间的关系进行打分形成专家意见以建立各项电能指标的权重向量。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，还包括：
判断充电机在不同工作点下的各项电能指标对应的测试数据是否符合对应的标准限值要求以获得单项电能指标的测评结果。
6.根据权利要求5所述的电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，还包括：
根据充电机在不同工作点下的交流侧三相电压、交流侧三相电流、直流侧电压、直流侧电流、各项电能指标对应的测试数据、综合评估因子以及单项电能指标的测评结果生成评估报告。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，所述评估报告的内容还包括电动汽车充换电站所处位置、充电机数量、充电机容量以及充电机与电网的连接状况。
8.根据权利要求7所述的电动汽车充换电站电能质量评估方法，其特征在于，所述评估报告的内容还包括针对不合格的单项电能指标的整改建议。
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