安科瑞 陳聰

摘要：現(xiàn)階段由于充電站內(nèi)的電費(fèi)計(jì)量模塊不能接入電網(wǎng)公司電表系統(tǒng)，電網(wǎng)公司需額外加裝電表獲取充電數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)了一種基于儲能電表的充電站，整合電表與充電站的重復(fù)功能模塊。利用STM32F103C8T6微控制器結(jié)合控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線完成充電站與儲能電表之間的電氣連接和交互控制，并進(jìn)行了樣機(jī)開發(fā)驗(yàn)證。結(jié)果表明相較于傳統(tǒng)充電站，基于儲能電表的充電站可以簡化充電站結(jié)構(gòu)，降低充電站制造、安裝成本，更好地實(shí)現(xiàn)電動汽車和電網(wǎng)間的互聯(lián)。

關(guān)鍵詞：電動汽車；儲能電表；充電站；樣機(jī)開發(fā)

0引言

近年來我國電動汽車(ElectricVehicle，EV)銷量持續(xù)猛增，根據(jù)預(yù)測2021年中國新能源汽車銷量或?qū)⒊^180萬輛，相較2020年銷量同比增長明顯。一方面持續(xù)增長的EV充電負(fù)荷會產(chǎn)生新的充電高峰，對電網(wǎng)運(yùn)行造成沖擊，另一方面，EV充電負(fù)荷有很強(qiáng)的時(shí)空靈活性和儲能特性，可作為電網(wǎng)的后備電源。這就對電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度和EV的配套充電設(shè)施性能提出了更高的要求。為充分發(fā)揮EV移動儲能特性，緩解EV充電對電網(wǎng)的不利影響，電網(wǎng)公司需要掌握EV的實(shí)時(shí)充電信息。

現(xiàn)有的充電站內(nèi)部雖然有獨(dú)立的電費(fèi)計(jì)量模塊，但是由于電網(wǎng)公司對其計(jì)量結(jié)果并不*認(rèn)可，因此未接入到電網(wǎng)公司電表系統(tǒng)，使得電網(wǎng)公司無法直接獲取準(zhǔn)確的EV充電數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的解決方案是在充電站端口額外加裝一塊電網(wǎng)公司電表。由于加裝電表和充電站在電費(fèi)計(jì)量功能的重復(fù)性，這種方案不僅增加了充電設(shè)施體積還增加了充電設(shè)施制造、安裝成本。

針對此問題，考慮到儲能電表以智能芯片為核心，具有電能計(jì)量、自動控制、信息交互等功能的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種基于儲能電表的充電站，對現(xiàn)有儲能電表進(jìn)行改裝，拓展充電站控制功能，完成充電站和電表的有機(jī)結(jié)合。首先在儲能電表中加入充電控制模塊，然后使用控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork，CAN)總線連接電表和充電槍等器件，通過儲能電表的控制模塊對充電過程進(jìn)行控制，并加裝漏電保護(hù)裝置、急停按鈕以及防護(hù)外殼等器件。將儲能電表拓展為一個(gè)完整的充電站。本文介紹了基于儲能電表的充電站硬件組成部分，隨后進(jìn)行樣機(jī)開發(fā)驗(yàn)證，之后總結(jié)現(xiàn)有方案的不足，展望了技術(shù)發(fā)展方向。

1基于儲能電表的充電站硬件設(shè)計(jì)

電動汽車要完整的實(shí)現(xiàn)充電流程，離不開電能輸送裝置和電能計(jì)量裝置?，F(xiàn)有的充電站和加裝在其端口的電網(wǎng)公司電表有很多相同功能模塊，具體如圖1所示。

相同的功能模塊不僅使充電設(shè)施整體結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，更增加了制造成本。在設(shè)計(jì)過程中考慮基于可接入電網(wǎng)公司系統(tǒng)的儲能電表進(jìn)行拓展，使其具備充電站控制功能，將充電站和電表進(jìn)行整合?；趦δ茈姳淼某潆娬局饕▋δ茈姳怼⒊潆娬竞颓岸藬嗦菲魅糠郑浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。從電網(wǎng)側(cè)引入的火線和零線依次接入儲能電表和充電站，以便儲能電表對于通過火線和零線輸入的電能進(jìn)行采樣和計(jì)量及充電站向EV輸出電能。

1.1儲能電表部分

基于DDSY1352型單相儲能智能電能表進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，儲能電表的主控單元采用STM32F103C8T6微控制器作為核心控制器件，控制RS485通信模塊、電源模塊、液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)、采樣模塊以及充電站完成相應(yīng)功能。主控單元組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。

電源模塊采用MC33063ADR2G電源芯片，經(jīng)過內(nèi)置降壓器降壓后，為其他各功能模塊提供電能，其主要電路如圖4所示。

通信模塊方面，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下為了設(shè)備間的通信，選用無線傳輸距離更遠(yuǎn)、傳輸速率更高、支持多站通信的RS485通信模塊。儲能電表中的采樣模塊經(jīng)過分壓電阻、采樣電阻、電流互感器獲得電壓信號、火線電流信號和零線電流信號用于電能計(jì)量。LCD屏可顯示充電費(fèi)用、充電時(shí)長、充電電量、充電狀態(tài)等內(nèi)容。時(shí)鐘復(fù)位電路用以保證時(shí)間的準(zhǔn)確性。對于電表和充電站之間的連接及控制問題，使用實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離較遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)的CAN總線連接實(shí)現(xiàn)。此外儲能電表內(nèi)部還設(shè)有一組繼電器，微控制單元(MicrocontrollerUnit，MCU)可通過控制繼電器的開合來控制充電站輸出電能。在實(shí)際應(yīng)用過程中，MCU根據(jù)卡片感應(yīng)信號、電能電量計(jì)量信號以及按鍵信號等信號，綜合判斷是否滿足設(shè)定的充電電量、充電時(shí)長、充電費(fèi)用等結(jié)束充電條件或者判斷充電站是否出現(xiàn)異常狀態(tài)。MCU根據(jù)判斷結(jié)果控制繼電器的開合。

1.2充電站部分

充電站主要包括充電槍、讀卡器、蜂鳴器以及數(shù)據(jù)傳輸單元(DataTransferUnit，DTU)四部分。儲能電表控制模塊中MCU通過相互獨(dú)立地電連接并控制充電槍和讀卡器進(jìn)而完成對充電站的控制。充電槍的輸入端通過線束連接儲能電表采樣模塊輸出端的火線和零線，充電槍的輸出端(槍頭)可插入EV的充電接口。讀卡器用于讀寫用戶卡片的卡片感應(yīng)信息，并且將卡片感應(yīng)信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的卡片感應(yīng)信號并傳輸至MCU控制器。充電站還設(shè)有一個(gè)蜂鳴器用于提示充電站運(yùn)行狀態(tài)?；趦δ茈姳淼某潆娬痉譃閱螜C(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版兩種版本，其中網(wǎng)絡(luò)版為了完成數(shù)據(jù)的無線傳輸，設(shè)有DTU轉(zhuǎn)換器，可插入SIM(SubscriberIdentityModule)卡進(jìn)而接入無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)充電站與客戶端、服務(wù)端的互聯(lián)。

1.3前端斷路器

為了用電的安全性，基于儲能電表的充電站設(shè)置一個(gè)前端斷路器?？紤]到直流充電站的應(yīng)用越來越廣泛，選擇對直流電和交流電都起保護(hù)作用，保護(hù)范圍更*的A型斷路器。

2樣機(jī)開發(fā)驗(yàn)證

2.1樣機(jī)介紹

基于儲能電表的充電站電表部分相較于普通電表，設(shè)置了雙層防護(hù)殼以及漏電保護(hù)器，進(jìn)一步提升了安全防護(hù)能力。其中*層防護(hù)殼帶有物理鎖，工作人員可使用鑰匙開鎖打開*層防護(hù)殼操作漏電保護(hù)器，*層防護(hù)殼使用螺絲固定。電表的LCD顯示屏具有兩種顯示模式，即自動循環(huán)顯示模式和按鍵觸發(fā)顯示模式。當(dāng)按鍵被觸發(fā)時(shí)，形成按鍵信號的同時(shí)背光燈自動啟動，便于操作人員進(jìn)行操作。在用戶操作時(shí)，蜂鳴器根據(jù)用戶不同的操作狀態(tài)、充電站運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)出不同的蜂鳴聲。在電表側(cè)面設(shè)置一個(gè)急停裝置，在緊急情況下可按下紅色按鈕直接斷開充電站與電網(wǎng)的連接，及時(shí)停止充電，保護(hù)用戶生命、財(cái)產(chǎn)安全，避免事故進(jìn)一步惡化。在上述經(jīng)過改裝的儲能電表基礎(chǔ)上采用CAN總線連接充電線槍等器件*終構(gòu)成完整的充電站，具體如圖5所示。

2.2樣機(jī)測試

在樣機(jī)開發(fā)后，為驗(yàn)證基于儲能電表的充電站安全性，對其進(jìn)行過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)等項(xiàng)目測試，具體測試要求如表1所示。測試結(jié)果顯示基于儲能電表的充電站具備良好的安全性能，可以穩(wěn)定地為EV充電。

3實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，單機(jī)版基于儲能電表的充電站為即插即用式。用戶將充電槍插入EV，充電站開始為EV充電直至電滿后自動斷開。用戶可在電表的LCD屏上查詢充電狀態(tài)、充電時(shí)間、充電電壓、充電電流等具體充電信息。網(wǎng)絡(luò)版基于儲能電表的充電站配備客戶端支持用戶設(shè)定充電需求、查看充電詳細(xì)信息，用戶在充電前需下載相應(yīng)APP(Application)，其使用流程如圖6所示。

用戶需要充電時(shí)，首先在客戶端查看附近可用充電站具體位置。用戶到達(dá)相應(yīng)位置后，首先將充電槍插入EV，然后使用APP掃描充電站身二維碼設(shè)定充電需求，充電APP界面如圖7所示，并將啟動命令發(fā)送至云端服務(wù)器。

具體操作界面如圖7a)所示。確認(rèn)信息后服務(wù)器將啟動命令發(fā)送到充電站DTU，充電站收到指令后啟動充電。在充電過程中用戶可以查看充電時(shí)間、充電電量、充電功率、充電電壓等詳細(xì)充電信息，具體界面如圖7b)所示。充電結(jié)束后，用戶會收到充電結(jié)算清單，包括具體充電電量、充電費(fèi)用等信息，具體如圖7c)所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，基于儲能電表的充電站在保證充電穩(wěn)定性和充電效率的情況下相較傳統(tǒng)充電站額外加裝電網(wǎng)公司電表的方式，制造、安裝成本可以降低約15%，并且基于儲能電表的充電站相較于普通充電站所需空間更小，可適應(yīng)空間相對狹小的環(huán)境。

4 Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1平臺概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

4.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層

*

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

5.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

5.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

5.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.1.6發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測界面

5.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

5.1.9實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實(shí)時(shí)告警

5.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖19歷史事件查詢

5.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.1.12遙控功能

應(yīng)可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

5.1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

5.1.14統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

5.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

5.1.16通信管理

可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

5.1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權(quán)限

5.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

5.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲事故*10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

6結(jié)束語

本文所提出的基于儲能電表的充電站可以有效減小充電站體積，減少充電站安裝、制造成本，促進(jìn)車網(wǎng)間有效互聯(lián)。此方案在應(yīng)用測試中取得了很好的示范作用，具有很大的推廣價(jià)值。電網(wǎng)可以通過基于儲能電表的充電站直接和EV建立通信獲取充電數(shù)據(jù)，為EV有序充電、V2G(Vehicle-toGrid)等技術(shù)的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。在未來的研究中，將進(jìn)一步優(yōu)化電路提高該新型充電站性能，研究一個(gè)電表連接多個(gè)充電站的形式改善結(jié)構(gòu)。

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