CN112373345A - 一种电动汽车智能有序充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车智能有序充电系统，适用于小区配电变压器，包括数据采集单元和数据服务器，其中：数据采集单元，安装在小区配电变压器的关口上，用于实时采集小区配电变压器的电压和电流数据，然后发送给数据服务器；数据服务器，实时接收小区配电变压器的电压和电流数据，获得小区配电变压器的实时负载率，当小区配电变压器的实时负载率大于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时切断居民个人充电桩的充电回路；而当小于该阈值时，在预设低谷时段内控制导通居民个人充电桩的充电回路。本发明无需增加变电站，利用小区现有的配电变压器，即可安全、可靠地满足居民对电动汽车的充电需求，提高小区的配电变压器的经济运行效率。

Description

一种电动汽车智能有序充电系统
技术领域
本发明涉及新能源综合服务技术领域，特别是涉及一种电动汽车智能有序充电系统，适用于含居民个人充电桩较为集中的居民小区台区配电变压器。
背景技术
随着电动汽车市场占有率的增长，申请安装居民个人充电桩的车主与日俱增，于是在居民个人充电桩较为集中的小区存在了许多现实问题，其中之一的问题为：居民个人充电桩日益增长的接入需求与小区配电变压器的容量有限之间存在的矛盾，由于很多老旧小区的配电变压器容量不足，再新接入充电桩，小区的配电变压器负荷会有重过载风险，同时，电动汽车的充电时间较为集中且经常处在居民生活用电的高峰时段(例如8:00～21:00)，使得小区的配电变压器的峰值叠加，峰谷差率变大，这些因素，都影响了小区的配电变压器的经济运行效率。
对于目前现有的采取有序充电模式的有序充电桩，均为公用桩，在安装时，需要在居民小区内新增公共充电桩并增加配套的变电站，但是，对于老旧小区等场所已，受小区地理空间等因素影响，无法有效普及。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种电动汽车智能有序充电系统。
为此，本发明提供了一种电动汽车智能有序充电系统，适用于小区配电变压器，其特征在于，包括数据采集单元和数据服务器，其中：
数据采集单元，安装在小区配电变压器的关口上，用于实时采集小区配电变压器的电压和电流数据，然后发送给数据服务器；
数据服务器，与数据采集单元通过信号线相连接，用于预先存储预设小区配电变压器负载率阈值，以及实时接收所述数据采集单元发来的小区配电变压器的电压和电流数据，然后分析获得小区配电变压器的实时负载率，当小区配电变压器的实时负载率大于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时向多个交流接触器发送断开控制信号，控制交流接触器断开，从而及时切断居民个人充电桩的充电回路；而当小区配电变压器的实时负载率小于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时向多个交流接触器发送导通控制信号，在预设低谷时段内控制交流接触器导通，从而对应导通居民个人充电桩的充电回路；
其中，每个交流接触器安装在每个居民个人充电桩的充电回路上，通过信号线与数据服务器相连接，用于控制居民个人充电桩的充电回路的通断动作。
其中，数据采集单元与小区配电变压器的关口之间的连接线路上，安装有电流互感器和电压互感器。
其中，每个居民个人充电桩的充电回路，通过充电桩专用母线，与台变相连接。
其中，在每个居民个人充电桩的充电回路上，加装有互感器。
由以上本发明提供的技术方案可见，本发明与现有技术相比，本发明提供了一种电动汽车智能有序充电系统，其无需增加变电站，利用居民个人充电桩较为集中的小区(例如老旧小区)现有的配电变压器，即可安全、可靠地满足居民对电动汽车的充电需求，保证居民的安全正常用电，提高小区的配电变压器的经济运行效率，具有重要的实际应用意义。
附图说明
图1是本发明提供的一种电动汽车智能有序充电系统一种实施例的结构方框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种电动汽车智能有序充电系统，适用于含居民个人充电桩较为集中的小区配电变压器(即居民小区台区配电变压器)，该系统包括数据采集单元和数据服务器，其中：
数据采集单元，安装在小区配电变压器的关口上，用于实时采集小区配电变压器的电压和电流数据，然后发送给数据服务器；
数据服务器，与数据采集单元通过信号线相连接，用于预先存储预设小区配电变压器负载率阈值，以及实时接收所述数据采集单元发来的小区配电变压器的电压和电流数据，然后分析获得小区配电变压器的实时负载率，当小区配电变压器的实时负载率大于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时向多个交流接触器发送断开控制信号，控制交流接触器断开，从而及时切断居民个人充电桩的充电回路；而当小区配电变压器的实时负载率小于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时向多个交流接触器发送导通控制信号，在预设低谷时段内控制交流接触器导通，从而对应导通居民个人充电桩的充电回路，在预设低谷时段内恢复对居民个人充电桩所连接的电动汽车的充电功能；
其中，每个交流接触器安装在每个居民个人充电桩的充电回路上，通过信号线与数据服务器相连接，用于控制居民个人充电桩的充电回路的通断动作。
需要说明的是，每个居民个人充电桩，分别通过充电控制器连接到充电桩专用母线上，而充电桩专用母线与台变(即小区配电变压器)相连接。该台变(即小区配电变压器)还需要负责居民的生活用电。充电控制器和居民个人充电桩为现有的电动汽车用的充电设备，为现有技术，在此不再赘述。
需要说明的是，具体实现上，对于本发明提供的电动汽车智能有序充电系统，利用数据采集单元实时采集小区配电变压器的电流、电压，并传输至数据服务器和数据服务器上的树莓派嵌入式模块，处理形成小区配电变压器的实时负载率，在嵌入式模块中编写有序充电控制策略程序并设置小区配电变压器负载率阈值，当采集到的小区配电变压器实时负载率高于小区配电变压器负载率阈值时，启动有序充电策略，即暂时切断充电负荷，而当低于小区配电变压器实时负载率阈值时，投入充电负荷，通过有序充电策略，具体为：将对居民个人充电桩的充电负荷集中至预设低谷时段(例如23:00-7:00)，从而有效削峰填谷，降低小区配电变压器的重过载风险，提高小区配电变压器的经济运行效率。
在本发明中，具体实现上，对于本发明，关于分析获得小区配电变压器的实时负载率，具体的方式为：数据采集单元，安装在小区配电变压器的关口上，用于实时采集小区配电变压器的电压和电流数据，变压器负载率为当前变压器实时运行容量与变压器额定容量之比，其中，变压器实时运行容量通过数据采集单元采集的实时电流和电压值计算获得，除以变压器额定容量，从而获得实时负载率。
公式为：P＝√3*U*I*cosα，其中，P为变压器实时运行容量，U为实时采集的电压值，I为实时采集的电流值，cosα为变压器功率因数。
实时负载率＝P/P额*100％，P额为额定容量。
需要说明的是，小区配电变压器的实时负载率的计算方式为现有公知的技术，在此不再赘述。
在本发明中，具体实现上，对于数据数据服务器，预设小区配电变压器负载率阈值的具体选择和设置，可以根据实际生产要求灵活设置，无固定要求，以台区现场实际情况和运行要求为准，可以根据电力企业的要求进行设置。
在本发明中，具体实现上，数据采集单元与小区配电变压器的关口之间的连接线路上，安装有电流互感器和电压互感器。
在本发明中，具体实现上，每个居民个人充电桩的充电回路，通过充电桩专用母线，与台变(变压器，具有台变负荷控制单元)相连接。
需要说明的是，对于本发明，在小区配电变压器的关口安装数据采集器和数据服务器，连接上的树莓派嵌入式处理器，具体可以在居民个人充电桩的电表进线安装交流接触器，用于电气回路的通断动作，车主将充电枪插入充电桩即可，本发明的智能有序充电系统可以根据小区配电变压器的实时负载率，对应控制充电回路的通断，自动完成对电动汽车的充电过程。
具体实现上，台变(即小区配电变压器)的控制箱受总配电柜改造、硬件安装为：在台变控制箱受总配电柜的供电电压、负载电流线路上，加装互感器；以及在台变控制箱受总的各状态节点上布线(有线、无线或载波通信)，采集数据接入后台的数据服务器。
在各充电桩的回路改造，硬件安装为：在每个居民个人充电桩的充电回路(包括供电电压、负载电流线路)上，加装有互感器(例如电流互感器和电压互感器)。
在本发明中，具体实现上，数据采集单元可以采用现有的数据采集单元，例如可以采用保定钰鑫电气科技有限公司生产的型号为16型数据采集单元，可同时采集16路模拟量和8路开入量采集，具备IRIGB码校时、以太网接口。
对于本发明，数据采集单元安装在小区配电变压器的关口上，用于实时采集小区配电变压器的电压和电流数据，然后发送给数据服务器。
在本发明中，具体实现上，数据服务器可以采用现有的数据服务器，例如可以采用保定钰鑫电气科技有限公司生产的型号为YX-SE-20数据服务器，该服务器整机采用紧凑设计，适宜在狭小的空间进行安装，箱体底部及侧面的安装条，可使其很方便的安装在任何位置；坚固耐用的钢结构箱体及防震式驱动器架设计，使它能承受工业现场的冲击、振动。
对于本发明，数据服务器用于实时接收小区配电变压器的电压和电流数据，获得小区配电变压器的实时负载率，当小区配电变压器的实时负载率大于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时切断居民个人充电桩的充电回路；而当小于该阈值时，在预设低谷时段内控制导通居民个人充电桩的充电回路。
需要说明的是，对于本发明，主要通过采用保定钰鑫电气设备公司的数据采集单元、数据服务器，基于非侵入式负荷识别技术，利用树莓派嵌入式模块开发一套电动汽车智能有序充电系统，旨在提高变压器经济运行效率，无需增加变电站，利用居民个人充电桩较为集中的小区(例如老旧小区)现有的配电变压器，即可安全、可靠地满足居民对电动汽车的充电需求。
经实际测试，本发明的系统可精准采集小区的配电变压器运行数据，精确控制切断居民个人充电桩的充电回路、投入充电负荷，有效削峰填谷。
综上所述，本发明与现有技术相比，本发明提供了一种电动汽车智能有序充电系统，其无需增加变电站，利用居民个人充电桩较为集中的小区(例如老旧小区)现有的配电变压器，即可安全、可靠地满足居民对电动汽车的充电需求，保证居民的安全正常用电，提高小区的配电变压器的经济运行效率，具有重要的实际应用意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车智能有序充电系统，适用于小区配电变压器，其特征在于，包括数据采集单元和数据服务器，其中：
数据采集单元，安装在小区配电变压器的关口上，用于实时采集小区配电变压器的电压和电流数据，然后发送给数据服务器；
数据服务器，与数据采集单元通过信号线相连接，用于预先存储预设小区配电变压器负载率阈值，以及实时接收所述数据采集单元发来的小区配电变压器的电压和电流数据，然后分析获得小区配电变压器的实时负载率，当小区配电变压器的实时负载率大于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时向多个交流接触器发送断开控制信号，控制交流接触器断开，从而及时切断居民个人充电桩的充电回路；而当小区配电变压器的实时负载率小于预设小区配电变压器负载率阈值时，实时向多个交流接触器发送导通控制信号，在预设低谷时段内控制交流接触器导通，从而对应导通居民个人充电桩的充电回路；
其中，每个交流接触器安装在每个居民个人充电桩的充电回路上，通过信号线与数据服务器相连接，用于控制居民个人充电桩的充电回路的通断动作。
2.如权利要求1所述的电动汽车智能有序充电系统，其特征在于，数据采集单元与小区配电变压器的关口之间的连接线路上，安装有电流互感器和电压互感器。
3.如权利要求1所述的电动汽车智能有序充电系统，其特征在于，每个居民个人充电桩的充电回路，通过充电桩专用母线，与台变相连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动汽车智能有序充电系统，其特征在于，在每个居民个人充电桩的充电回路上，加装有互感器。
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