CN114594318A - 一种用于交流充电桩的计量误差监测方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于交流充电桩的计量误差监测方法存储介质，包括以下步骤：获取充电桩内电能表中的高频计量点数据；针对充电桩内由故障和违规操作产生的无效信息纪行剔除，并同时剔除冗余数据；获取用电量对应的用电时间区间，并根据预设的工作时间获得每个充电桩有效时间段数据，同时获取所有充电桩公共时段的有效数据；通过使用率高低将所有充电桩分为高使用率充电桩和低使用率充电桩，并构建低使用率样本数据库；分别针对高使用率样本数据库和低使用率样本数据库进行目标时段数据字段处理，并分别构建模型；利用构建的模型进行计量点的误差求解。本发明既能对充电站内低使用率的充电桩运行误差做出有效监测，又能解决人工检测耗时耗力的问题。
Description
技术领域
本发明属于计量误差监测技术领域，具体涉及一种用于交流充电桩的计量误差监测方法及存储介质。
背景技术
近年来，日益严峻的能源问题和环境污染问题，使得新能源汽车得到了广阔的发展空间。与此同时，充电桩大规模建设运营为新能源汽车的推广应用提供了重要支撑，通过对充电桩运行误差在线监测保证其正常可靠运行，也成为了电动汽车行业亟待解决的问题。
目前，国家计量检定规程对充电桩涉及用户结算的充电桩重要状态指标，即计量性能检定部分做了相关标准规定：《JJG1148-2018电动汽车交流充电桩检定规程第5部分：计量性能要求》，《JJG1149-2018电动汽车非车载充电机检定规程第5部分：计量性能要求》。但是当运用这些标准在实际工作中会产生一些问题：计量性能状态依赖于现场检定，难以及时发现异常。
关于充电桩计量性能的检定，规程根据标准表法测误差提出两种方式a)脉冲法b)示值法，两种方法均为通过标准表计量电能与充电桩计量电能误差对比测算充电桩工作误差，实际操作过程中，需要2至3人携带实际负载（检测车）开展多次测量，检定效率偏低、检定成本较高。
此外，即使按照国家计量检定规程要求实施周期检定，当前的检定方法也均为现场检定，缺乏实时在线的充电桩运行状态监管手段，难以及时发现各类充电桩状态异常，存在一定的安全风险、不利于维护消费者的公平权益。
在现有技术中，充电桩运行误差监测方法是人工检测，现场人工检测主要是对充电桩的外观、性能进行一些简单测试，测试项包括输出电压误差、输出电流误差等。然而，这种方式耗时耗力，且对专业人士业务水平的依赖程度过高，不适用大范围运维服务的开展。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于交流充电桩的计量误差监测方法，基于充电站内各充电桩的使用频率，分别构建高使用率样本数据库和低使用率样本数据库，基于能量守恒对充电站内充电桩运行历史数据进行分析，构建数学模型，进而实现对低使用率交流充电桩的计量误差进行监测。
本发明的技术方案如下所示：
一种用于交流充电桩的计量误差监测方法，包括以下步骤：
S100：从车联网平台和用电采集系统中获取充电桩内电能表中的高频计量点数据；
S200：针对充电桩内由故障和违规操作产生的无效信息纪行剔除，并同时剔除冗余数据；
S300：对个充电桩的高频计量点数据升序排列，然后进行一阶差分，获取用电量对应的用电时间区间，定义充电桩高频计量点数据的起始时间至结束时间为工作时间，充电桩高频计量点数据时间的交集为公共时段，并根据预设的工作时间获得每个充电桩有效时间段数据，同时获取所有充电桩公共时段的有效数据；
S400：通过使用率高低将所有充电桩分为高使用率充电桩和低使用率充电桩，并构建高使用率样本数据库和低使用率样本数据库；
S500：分别针对高使用率样本数据库和低使用率样本数据库进行目标时段数据字段处理，并分别构建模型；
S600：利用构建的模型进行计量点的误差求解。
优选的，所述步骤S100中的高频计量点数据包括充电过程中包含时间信息的输出电压、输出电流、输出功率和累计充电电量。
优选的，所述步骤S200中的故障和违规操作包括充电设备故障、TCU故障、BMS通信异常故障、异常掉电和违规拔枪操作。
优选的，所述故障和违规操作的检测方式为：通过调用异常检测算法，包括2sigma、IQR、孤立森林，对高频计量点数据的异常情况来进行检测。
优选的，所述步骤400中高使用率充电桩和低使用率充电桩的区分过程为：根据步骤S300中获取每个充电桩的有效时段数据，进而获得每个充电桩的有效数据点个数，并确定最高使用率充电桩的有效数据点个数，同时判断其他充电桩的有效数据点个数是否低于最高使用率充电桩有效数据点个数的20%，是则判定为低使用率充电桩，否则判定为高使用率充电桩。
优选的，所述步骤500中的高使用率样本数据库的目标时段数据字段处理过程为：针对高使用率样本数据库，针对高使用率样本数据库，定义高使用率样本数据库中充电站总表高频计量点数据以及各高使用率充电桩的高频计量点数据的重叠时间为高使用率公共时段，剔除高使用率样本数据库中在该高使用率公共时段中存在有效计量数据的低使用率充电桩的高频计量点数据。
优选的，所述步骤500中的低使用率样本数据库的目标时段数据字段处理过程为：针对低使用率样本数据库，判断是否存在一个以上的低使用率充电桩，是则进一步进行划分，获得只包含单个低使用率充电桩的若干个低使用率子样本数据库。
优选的，所述步骤500中的模型构建中，针对处理后高使用率样本数据库，构建能量守恒方程：
；通过求解方程获得各高使用率充电桩各计量点误差。
优选的，所述步骤500中的模型构建中，针对处理后低使用率样本数据库，构建能量守恒方程：
；通过求解方程获得各低使用率充电桩各计量点误差。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现用于交流充电桩的计量误差监测方法的步骤。
本发明有益效果：
本发明提供的技术方案基于能量守恒对充电站内充电桩运行历史数据进行分析，构建数学模型，求解充电桩内各电能表计量误差，同时考虑到充电站内各充电桩使用频次不同，针对低使用率的充电桩，采取单桩分离计算，构建能量守恒方程，本发明既能对充电站内低使用率的充电桩运行误差做出有效监测，又能解决人工检测耗时耗力的问题。
附图说明
图1为本发明提供的计量误差监测方法的流程图。
图2为充电站树形拓扑示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1和图2-所示，本发明提供了一种用于交流充电桩的计量误差监测方法，其步骤如下所示：
S100、获取数据：获取充电站总表中的历史数据，得到各电能表的高频计量点信息，其中的高频计量点信息的输出电压、输出电流、输出功率、累计充电电量、数据时间等。
S200、数据清洗：针对上述获得的数据，将由充电设备故障、TCU故障、违规拔枪、BMS通信异常故障、异常掉电等原因产生的无效数据进行简单剔除，并同时剔除冗余数据。
S300、有效数据的获取：处理清洗后的数据，按照数据时间对各充电桩的计量点数据升序排列，对排序后的数据做一阶差分，得到充电站里各充电桩的用电量以及对应的用电时间区间，针对每个充电桩，剔除不在工作时间的数据，获取每个充电桩有效时间段数据，同时得到充电站内所有充电桩公共时段的有效数据。
S400、区分高低使用率样本库：通过使用率高低将所有充电桩分为高使用率充电桩和低使用率充电桩，并构建高使用率样本数据库和低使用率样本数据库。
在步骤S300中已经获取的每个充电桩的有效时段数据，进而也就获得每个充电桩的有效数据点个数，从而能够确定最高使用率充电桩有效数据点个数。对于其余的充电桩，若是该充电桩有效数据点个数低于最高使用率充电桩有效数据点个数的20%，则认为该充电桩为低使用率充电桩，否则，则为高使用率充电桩。
S500、目标数据字段处理及模型构建：分别针对高使用率样本数据库和低使用率样本数据库进行目标时段数据字段处理，并分别构建模型。
针对高使用率样本数据库，获取公共时间段充电站总表计量点数据和各高使用率充电桩计量点数据，同时若低使用率充电桩在该时段存在有效计量数据，则剔除高使用率数据库中在该时段的计量数据，确保高使用率样本数据库不包含低使用率充电桩目标字段数据。
针对低使用率样本数据库，若是存在1个以上的低使用率充电桩，根据低使用率充电桩，划分得到的低使用率样本数据库，使得划分后的低使用率子样本数据库只包含单个低使用率充电桩，划分的子样本数据库个数就是低使用率充电桩个数。
S600、误差求解：利用构建的模型构建方程并求解获得计量点数据的误差。
其中模型构建过程中，针对步骤S500处理后高使用率样本数据库，构建能量守恒方程，形如：
其中：
表示充电站总表的供电量，
表示高使用率充电桩的个数，
表示第
个高使用率充电桩分表的用电量计量值，
表示充电站内固定损耗，
表示第
个高使用率充电桩分表的计量点误差。
记
，则有：
即：
求解上述方程，即可得到高使用率充电桩各计量点误差。
针对上述处理后低使用率样本数据库，针对每一个低使用率子样本数据库构，建能量守恒方程，形如：
其中：
表示充电站总表的供电量，
表示高使用率充电桩的个数，
表示低使用率充电桩分表的用电量计量值，
表示低使用率充电桩分表的计量点误差，
表示第
个高使用率充电桩分表的用电量计量值，
表示充电站内固定损耗，
表示第
个高使用率充电桩分表的计量点误差，其中，
已经在上一步中根据高使用率样本数据库构建的模型求得。
化简可得：
即得到各低使用率充电桩的各计量点误差。
针对上述过程，本发明的一个具体实施例如下所示：
实验原始数据如下：
由上表可知，共20条有效数据，其中充电桩8只在时间5、时间15、时间16这3个时间点有供电量，其余7个充电桩在20个时间点均有供电量。根据使用率判定充电桩8为低使用率充电桩，属于低使用率样本数据库，充电桩1至充电桩7为高使用率充电桩，属于高使用率样本数据库。
基于高使用率样本数据库，根据模型求解，结果如下：
基于低使用率样本数据库，根据模型求解，结果如下：
| 计量误差 | 充电桩8 | 0.0002 |
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：从车联网平台和用电采集系统中获取充电桩内电能表中的高频计量点数据；
S200：针对充电桩内由故障和违规操作产生的无效信息纪行剔除，并同时剔除冗余数据；
S300：基于时间维度，对个充电桩的高频计量点数据升序排列，然后进行一阶差分，获取用电量对应的用电时间区间，定义充电桩高频计量点数据的起始时间至结束时间为工作时间，充电桩高频计量点数据时间的交集为公共时段，并根据预设的工作时间获得每个充电桩有效时间段数据，同时获取所有充电桩公共时段的有效数据；
S400：通过使用率高低将所有充电桩分为高使用率充电桩和低使用率充电桩，并构建高使用率样本数据库和低使用率样本数据库；
S500：分别针对高使用率样本数据库和低使用率样本数据库进行目标时段数据字段处理，并分别构建模型；
S600：利用构建的模型进行计量点的误差求解。
2.根据权利要求1中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述步骤S100中的高频计量点数据包括充电过程中包含时间信息的输出电压、输出电流、输出功率和累计充电电量。
3.根据权利要求1中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述步骤S200中的故障和违规操作包括充电设备故障、TCU故障、BMS通信异常故障、异常掉电和违规拔枪操作。
4.根据权利要求1中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述故障和违规操作的检测方式为：通过调用异常检测算法，包括2sigma、IQR、孤立森林，对高频计量点数据的异常情况来进行检测。
5.根据权利要求1中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述步骤400中高使用率充电桩和低使用率充电桩的区分过程为：根据步骤S300中获取每个充电桩的有效时段数据，进而获得每个充电桩的有效数据点个数，并确定最高使用率充电桩的有效数据点个数，同时判断其他充电桩的有效数据点个数是否低于最高使用率充电桩有效数据点个数的20%，是则判定为低使用率充电桩，否则判定为高使用率充电桩。
6.根据权利要求1中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述步骤500中的高使用率样本数据库的目标时段数据字段处理过程为：针对高使用率样本数据库，定义高使用率样本数据库中充电站总表高频计量点数据以及各高使用率充电桩的高频计量点数据的重叠时间为高使用率公共时段，剔除高使用率样本数据库中在该高使用率公共时段中存在有效计量数据的低使用率充电桩的高频计量点数据。
7.根据权利要求1中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述步骤500中的低使用率样本数据库的目标时段数据字段处理过程为：针对低使用率样本数据库，判断是否存在一个以上的低使用率充电桩，是则进一步进行划分，获得只包含单个低使用率充电桩的若干个低使用率子样本数据库。
8.根据权利要求1中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述步骤500中的模型构建中，针对处理后高使用率样本数据库，构建能量守恒方程：
；通过求解方程获得各高使用率充电桩各计量点误差。
9.根据权利要求7中所述的用于交流充电桩的计量误差监测方法，其特征在于，所述步骤500中的模型构建中，针对处理后低使用率样本数据库，构建能量守恒方程：
；通过求解方程获得各低使用率充电桩各计量点误差。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述方法的步骤。
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| 侯云 等: "交流充电桩现场检测仪电能校准技术探讨", 《中国计量》, no. 01, 31 January 2020 (2020-01-31) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115575884A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-01-06 | 国网湖北省电力有限公司营销服务中心(计量中心) | 充电站内充电桩充电量对齐及计量误差计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114594318B (zh) | 2024-08-27 |
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