CN112269039A - 一种交流充电桩虚负荷电能检定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,属于交流充电桩电能检定技术领域。现有的检定装置的检定结果不准确,存在较大误差,影响最终检定精度。本发明经过不断探索以及试验,设置与交流充电桩内交流电能表内部电压、电流线路连接的检定枪座;检定枪座的线路与交流电能表内部线路,构成供电回路,满足虚负荷检定条件;实现不开桩虚负荷检定,检定效率高,检定成本低。本发明在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致;达到了交流充电桩的实际计量点与检定装置的检定点保持完全一致的要求,提高了检定精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,属于交流充电桩电能检定技术领域。
背景技术
现有充电桩结构设计仅支持实负荷检定单一检定方式,无法采用虚负荷检定法。实负荷检定通过负载箱模拟电动汽车充电进行检定,检定过程能耗巨大,负载箱体积大、质量大,不便运输,人力和物力成本较高,且检定效率低下,无法支撑和满足未来不断增长的充电桩的建设需求和周期检定要求。
而虚负荷检定由于电压、电流回路独立,实际检定能耗极小。但交流充电桩部缺少电流短路点,无法构成虚负荷检定必备的电流回路,无法使用常规的虚负荷检定法检定。
同时,强制检定时,受现有的结构设计限制,检定装置只能在充电枪枪头处进行检定计量,但计量用的交流电能表装配在充电桩内,导致检定装置的计量点与交流电能表的计量点不统一,并且电能表的计量点和充电枪枪头计量点之间存在较大的充电枪线缆压降、接线处接触电阻以及长时间充电时线缆阻值变化等物理现象。导致检定装置的检定结果不准确,存在较大误差,影响最终检定精度。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种在在交流充电桩外部装配能够封印的检定枪座;构成交流充电桩内交流电能表的电压、电流和辅助电源供电回路;满足虚负荷检定要求,检定过程简单,能耗小,效率高;同时在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致,提高了检定精度的交流充电桩虚负荷电能检定方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,在交流充电桩外部装配能够封印的检定枪座;
所述检定枪座和交流电能表内部电压、电流等线路预先连接;
测试功率源通过检定枪座和辅助电源端子给交流充电桩内交流电能表的电压、电流和辅助电源回路供电;构成虚负荷检定必备的电流回路;
在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;
所述电压采样线与充电桩内的交流电能表处的电路相连接;
使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致。
本发明经过不断探索以及试验,设置与交流充电桩内交流电能表内部电压、电流线路连接的检定枪座;检定枪座的线路与交流电能表内部线路,构成供电回路,满足虚负荷检定条件;实现不开桩虚负荷检定,检定效率高,检定成本低。
本发明在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致;达到了交流充电桩的实际计量点与检定装置的检定点保持完全一致的要求,提高了检定精度。
作为优选技术措施:
将检定枪座的管脚A+、管脚A-与交流电能表的电压正端、负端分别连接。管脚DC+、管脚DC-与交流电能表的电流正端、负端分别连接。
作为优选技术措施:
检定枪座面板上辅助电源正端、负端管脚与交流电能表的辅助电源正端、负端分别连接;
检定枪座的管脚S+、管脚S-与交流电能表中一路RS485A端、RS485B端分别连接;
检定枪座的管脚CC1、管脚CC2与交流电能表的脉冲输出正端、负端分别连接,
检定枪座的管脚PE与交流充电桩接地线连接。
作为优选技术措施:
所述电压采样线一端与充电枪枪头内电缆压接处火线、零线分别并接;并将从枪头火线电压采样位置并接的电压采样线的另一端与单相交流电能表的电压正端连接,从枪头零线电压采样位置并接的电压采样线的另一端与单相交流电能表的电压负端连接。
作为优选技术措施:
在充电枪枪头内电缆压接处A、B、C三相电压和零线电压采样位置并接四根电压线,并将从A、B、C三相电压和零线电压采样位置并接的四根电压采样线的另一端分别与三相交流电能表的A、B、C、N电压端子连接。
作为优选技术措施:
电能检定方法在基本误差检验时采用标准高频脉冲数预置法,
所述标准高频脉冲数预置法具体包括以下内容:
检验时由检定装置和被检交流充电桩在同一负荷下同时工作,检定装置采用虚负荷法,即由检定装置(虚负荷源)实时输出测试电压、测试电流给相应表位上的被检的交流电能表,让被检的交流电能表转动;
检定装置通过可编程脉冲输出模块对基准频率进行预分频,将设定的功率值转换成标准高频脉冲数m输出,同时装置接收被检的交流电能表输入的N个低频脉冲,被检的交流电能表低频脉冲和标准高频脉冲都传输至误差计算模块,将m作为实测高频脉冲数,再与装置预先算定的脉冲数m0进行比较,得到被测的交流电能表的相对误差γ(%)。
作为优选技术措施:
所述被测的交流电能表的相对误差的计算公式为:
式中:CH0——检定装置预设高频脉冲常数,imp/kWh;
CL——被测交流电能表的低频脉冲常数,imp/kWh;
U、I:检定时标准源设定输出电压、电流满量程值。
由公式(3)可知,直接影响被检交流充电桩误差值大小的决定因素在于检定装置施加的电压U与电流I值和被检交流充电桩上所反馈的电压u和电流i之间的误差;
被检充电桩上的显示电压和电流的大小与真实值之间的误差越大,则整体检定的误差值则越大。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明经过不断探索以及试验,设置与交流充电桩内交流电能表内部电压、电流线路连接的检定枪座;检定枪座的线路与交流电能表内部线路,构成供电回路,满足虚负荷检定条件;实现不开桩虚负荷检定,检定效率高,检定成本低。
本发明在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致;达到了交流充电桩的实际计量点与检定装置的检定点保持完全一致的要求,提高了检定精度。
附图说明
图1本发明单相交流虚负荷检定枪座结构示图;
图2本发明三相交流虚负荷检定枪座A结构示图;
图3本发明三相交流虚负荷检定枪座B结构示图;
图4本发明的交流充电桩虚、实负荷比对实验室测试结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
相反,本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步,为了使公众对本发明有更好的了解,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
如图1-4所示,一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,在交流充电桩外部装配能够封印的检定枪座;所述检定枪座和交流电能表内部电压、电流等线路预先连接。
测试功率源通过检定枪座和辅助电源端子给交流充电桩内交流电能表的电压、电流和辅助电源回路供电;构成虚负荷检定必备的电流回路;
在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;
所述电压采样线与充电桩内的交流电能表处的电路相连接;
使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致。
本发明经过不断探索以及试验,设置与交流充电桩内交流电能表内部电压、电流线路连接的检定枪座;检定枪座的线路与交流电能表内部线路,构成供电回路,满足虚负荷检定条件;实现不开桩虚负荷检定,检定效率高,检定成本低。
本发明在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致;达到了交流充电桩的实际计量点与检定装置的检定点保持完全一致的要求,提高了检定精度。
本发明的工作原理:
虚负荷检定法是指利用外部功率源分别往交流充电桩的电压回路和电流回路输入规定负载值,模拟电动汽车的实际工作负荷。同时将检测标准表电压并联,电流串联分别接入电压、电流回路,比较标准电能表与桩内交流电能表的电能量,以标准电能表计量的电能值为准,确定充电设备计量是否准确。虚负荷的检定方法同样采用标准表法进行检定,具体计算参考式1,与实负荷标准表法检定的过程相同。
应用本发明时,将交流充电桩关闭;从交流充电桩外部将测试功率源插入检定枪座,测试功率源的接头与检定枪座面板的辅助电源端子相连接;测试功率源通过检定枪座给交流充电桩内交流电能表的电压、电流线路供电,形成电流回路;构成虚负荷检定条件;实现不开桩虚负荷检定。
本发明检定枪座线路连接的一种具体实施例:
将检定枪座的管脚A+、管脚A-与交流电能表的电压正端、负端分别连接。管脚DC+、管脚DC-与交流电能表的电流正端、负端分别连接。
检定枪座面板上辅助电源正端、负端管脚与交流电能表的辅助电源正端、负端分别连接;
检定枪座的管脚S+、管脚S-与交流电能表中一路RS485A端、RS485B端分别连接;
检定枪座的管脚CC1、管脚CC2与交流电能表的脉冲输出正端、负端分别连接,
检定枪座的管脚PE与交流充电桩接地线连接。
本发明电压采样线线路连接的一种具体实施例:
所述电压采样线一端与充电枪枪头内电缆压接处火线、零线分别并接;并将从枪头火线电压采样位置并接的电压采样线的另一端与单相交流电能表的电压正端连接,从枪头零线电压采样位置并接的电压采样线的另一端与单相交流电能表的电压负端连接。
在充电枪枪头内电缆压接处A、B、C三相电压和零线电压采样位置并接四根电压线,并将从A、B、C三相电压和零线电压采样位置并接的四根电压采样线的另一端分别与三相交流电能表的A、B、C、N电压端子连接。
本发明采用标准高频脉冲数预置法一种具体实施例:
电能检定方法在基本误差检验时采用标准高频脉冲数预置法,
所述标准高频脉冲数预置法具体包括以下内容:
检验时由检定装置和被检交流充电桩在同一负荷下同时工作,检定装置采用虚负荷法,即由检定装置(虚负荷源)实时输出测试电压、测试电流给相应表位上的被检的交流电能表,让被检的交流电能表转动;
检定装置通过可编程脉冲输出模块对基准频率进行预分频,将设定的功率值转换成标准高频脉冲数m输出,同时装置接收被检的交流电能表输入的N个低频脉冲,被检的交流电能表低频脉冲和标准高频脉冲都传输至误差计算模块,将m作为实测高频脉冲数,再与装置预先算定的脉冲数m0进行比较,得到被测的交流电能表的相对误差γ(%)。
本发明计算相对误差的一种具体实施例:
所述被测的交流电能表的相对误差的计算公式为:
式中:CH0——标准电能表预设高频脉冲常数,imp/kWh;
CL——被测交流电能表的低频脉冲常数,imp/kWh;
U、I:检定时标准源设定输出电压、电流满量程值。
由公式(3)可知,直接影响被检交流充电桩误差值大小的决定因素在于检定装置施加的电压U与电流I值和被检交流充电桩上所反馈的电压u和电流i之间的误差;
被检充电桩上的显示电压和电流的大小与真实值之间的误差越大,则整体检定的误差值则越大。
本发明计算检定过程误差的一种具体实施例:
所述充电枪枪头检定过程误差计算公式为:
U=U1+U1÷Ru*R1.............................................(4)
其中:
U、I为被检装置枪头检定点检测电压、电流值;
Ru、R1为检定过程中内置电能表电压采样内阻和电压采样接线的阻值;
U1为被检装置电能表采样的电压值。
根据公式(5)可知:电压采样线电阻R1的阻值越小,电压采样线对温度的敏感性越低,耐压性越高,则电压检测的误差越低,基本可以消除由于该误差因素的影响。
本发明采用脱钩单相交流电能表的实施例:
本发明计量装置为脱钩单相交流电能表(或计量模块,以下简称单相电能表),单相电能表应能单独封印。单相电能表应具备电能脉冲信号输出口、双路RS485通讯口。
虚负荷检定适用性设计
在充电桩箱体外部装设可单独封印的检定枪座(图1)。单相交流虚负荷检定枪座的管脚定义如表1所示。
参照表1定义将检定枪座和单相电能表内部电压、电流等线路预先连接。具体将L3、N管脚与单相电能表的电压正端、负端分别连接。L1、L2管脚与单相电能表的电流正端、负端分别连接。CC、CP管脚与单相电能表的脉冲输出正端、负端分别连接,PE管脚与交流充电桩接地线连接。
虚负荷检定时,将充电桩关闭,从桩外部将测试功率源插入检定枪座,即可通过虚负荷检定枪座给充电桩内的单相电能表的电压、电流回路供电,构成虚负荷检定条件,实现不开桩虚负荷检定。
表1单相交流虚负荷检定枪座管脚定义
标识符号 | 功能 |
L1 | 交流电流正端I<sub>H</sub> |
L2 | 交流电流负端I<sub>L</sub> |
L3 | 交流电压正端U<sub>H</sub> |
N | 交流电压负端U<sub>L</sub> |
PE | 保护接地 |
CC | 脉冲F<sub>H</sub> |
CP | 脉冲F<sub>L</sub> |
本发明采用三相交流电能表的实施例:
本发明的三相交流充电桩电能计量采用脱钩三相交流电能表(或计量模块,以下简称三相电能表)。三相电能表应具备电能脉冲信号输出口、双路RS485通讯口。
虚负荷检定适用性设计
在三相交流充电桩箱体外部装设两个可封印的检定枪座(图2、图3)。检定枪座A、检定枪座B的管脚定义分别如表2、表3所示。参照表2、表3定义将检定枪座A、检定枪座B和三相电能表内部电压、电流等线路预先连接。具体将检定枪座A的L2、L3管脚与三相电能表的A相、B相电压正端分别连接,检定枪座B的L2、L3管脚与交流电能表的C相电压正端、N相电压端分别连接。检定枪座A的L1、PE、N管脚与三相电能表的A相、B相、C相电流正端分别连接,检定枪座B的L1、PE、N管脚与三相电能表的A相、B相、C相电流负端分别连接。检定枪座A的CC、CP管脚与三相电能表中一路RS485A端、RS485B端分别连接,检定枪座B的CC、CP管脚与三相电能表的脉冲正端、负端分别连接。
虚负荷检定时,将充电桩关闭,从桩外部将测试功率源插入检定枪座A和检定枪座B,即可通过虚负荷检定枪座给充电桩内的三相电能表的电压、电流回路供电,构成虚负荷检定条件,实现不开桩虚负荷检定。
按照上述检定方案,对1台单相交流充电桩进行了改造处理。交流充电桩采用三相脱钩交流电能表。本发明依据JJG1148-2018《电动汽车交流充电桩》,按照交流充电桩检定的要求,分别用虚负荷检定方式、实负荷检定方式对交流充电桩的电能误差进行了比对验证测试。试验中保证虚负荷测试点与实负荷测试点一致,通过串接现场校验仪作为标准器保证两组实验标准器一致。交流充电桩测试结果见表4。
表4交流充电桩虚、实负荷比对测试结果
由表4、图4可知,交流充电桩测试误差最大点出现在(220V、3A)测量点,实负荷测试误差为0.10%,虚负荷测试误差为0.02%,修约前实、虚负荷平均误差差值为0.08%,修约后差值为0.1%,其余测量点差值修约后为0,对于一级桩来说最大0.1%的差值不影响测试结果。
此外,对比交流充电桩虚负荷检测和实负荷检测的现场测试设备尺寸、重量和测试时间,如表5所示:
表5交流充电桩虚负荷和实负荷检定设备对比
由表6可知,虚负荷检定方式在设备尺寸、重量及测试时间上均较实负荷检定方式均有明显的缩减,在设备便携性和检测效率上较实负荷检定方式均有较大提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,其特征在于,
在交流充电桩外部装配能够封印的检定枪座;
所述检定枪座和交流电能表内部电压、电流等线路预先连接;
测试功率源通过检定枪座和辅助电源端子给交流充电桩内交流电能表的电压、电流和辅助电源回路供电;构成虚负荷检定必备的电流回路;
在枪头内电缆中并接一用于对交流电能表电压采样的电压采样线;
所述电压采样线与充电桩内的交流电能表处的电路相连接;
使得交流充电桩的实际计量点与检定装置的计量点都位于充电枪枪头,从而保证计量点和检定点的一致。
2.如权利要求1所述的一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,其特征在于,
将检定枪座的管脚A+、管脚A-与交流电能表的电压正端、负端分别连接。管脚DC+、管脚DC-与交流电能表的电流正端、负端分别连接。
3.如权利要求1所述的一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,其特征在于,
检定枪座面板上辅助电源正端、负端管脚与交流电能表的辅助电源正端、负端分别连接;
检定枪座的管脚S+、管脚S-与交流电能表中一路RS485A端、RS485B端分别连接;
检定枪座的管脚CC1、管脚CC2与交流电能表的脉冲输出正端、负端分别连接,
检定枪座的管脚PE与交流充电桩接地线连接。
4.如权利要求1所述的一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,其特征在于,
所述电压采样线一端与充电枪枪头内电缆压接处火线、零线分别并接;并将从枪头火线电压采样位置并接的电压采样线的另一端与单相交流电能表的电压正端连接,从枪头零线电压采样位置并接的电压采样线的另一端与单相交流电能表的电压负端连接。
5.如权利要求1所述的一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,其特征在于,
在充电枪枪头内电缆压接处A、B、C三相电压和零线电压采样位置并接四根电压线,并将从A、B、C三相电压和零线电压采样位置并接的四根电压采样线的另一端分别与三相交流电能表的A、B、C、N电压端子连接。
6.如权利要求5所述的一种交流充电桩虚负荷电能检定方法,其特征在于,
电能检定方法在基本误差检验时采用标准高频脉冲数预置法,
所述标准高频脉冲数预置法具体包括以下内容:
检验时由检定装置和被检交流充电桩在同一负荷下同时工作,检定装置采用虚负荷法,即由检定装置实时输出测试电压、测试电流给相应表位上的被检的交流电能表,让被检的交流电能表转动;
检定装置通过可编程脉冲输出模块对基准频率进行预分频,将设定的功率值转换成标准高频脉冲数m输出,同时装置接收被检的交流电能表输入的N个低频脉冲,被检的交流电能表低频脉冲和标准高频脉冲都传输至误差计算模块,将m作为实测高频脉冲数,再与装置预先算定的脉冲数m0进行比较,得到被测的交流电能表的相对误差γ(%)。
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