充电桩互动终端及充电桩接入电网的互动方法技术

本申请提供一种充电桩互动终端，包括：选相开关、电流检测模块、模拟数字转换调理采样单元、通讯模块和微处理单元；其中，选相开关具有三相输入端，三相输入端分别与配电变压器的三相电缆电连接，并且选相开关的输出端与充电桩电连接；电流检测模块的输入端与选相开关的输出端电连接，电流检测模块的输出端与充电桩的输入端电连接；模拟数字转换调理采样单元具有与三相输入端电连接的第一输入端和与电流检测模块电连接的第二输入端；微处理单元的输入端与模拟数字转换调理采样单元的输出端电连接；通讯模块的输入端与微处理单元的输出端电连接，并且通讯模块分别与配电台区控制中心和充电桩通信连接。本申请实现了柔性动态负荷调节。

【技术实现步骤摘要】
充电桩互动终端及充电桩接入电网的互动方法
本申请涉及输配电
，尤其涉及一种充电桩互动终端及充电桩接入电网的互动方法。
技术介绍
近年来，全球新能源汽车快速增长。伴随着电动汽车的发展，充电设施和配电网建设也得到广泛重视。我国《电动汽车充电基础设施发展指南》(2015-2020年)要求，到2020年，基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础设施体系，满足超过500万辆电动汽车的充电需求。因此，需要做好配电网规划与充换电设施规划的衔接，加强充换电设施配套电网建设与改造，保障充换电设施无障碍接入。加快建设电动汽车智能充换电服务网络，推广电动汽车有序充电、V2G及充放储一体化运营技术，实现城市及城际间充电设施的互联互通。2020年满足1.2万座充换电站、480万台充电桩接入需求，为500万辆电动汽车提供充换电服务。同时，充电设施离不开配电网的建设。能源局印发《配电网建设改造行动计划(2015～2020年)》，旨在加快配电网建设改造，推进转型升级，服务经济社会发展。行动计划明确行动目标，到2020年，中心城市(区)智能化建设和应用水平大幅提高，供电可靠率达到99.99％。推进配电自动化和智能用电信息采集系统建设，实现配电网可观可控。满足新能源、分布式电源及电动汽车等多元化负荷发展需求，推动智能电网建设与互联网深度融合。国家出台系列政策要求配电台区完全接纳电动汽车充电桩。但是，由于充电桩与配电网之间缺乏实时互动策略，使得电动汽车大功率无序充电增加了配电网负荷压力，严重时造成火灾等重大事故，而且影响供电质量。并且，现有充电桩分为慢充和快充，其中以220V单相交流慢充桩为主。充电桩单相接入会加重配电网台区三相不平衡程度。若不能及时解决三相不平衡的问题，可能会造成变压器过负荷，进一步损坏设备。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种充电桩互动终端及充电桩接入电网的互动方法，实现充电桩与配电网的实时互动，及时解决配电网三相不平衡的问题。为达到上述目的，本申请提供一种充电桩互动终端，包括：选相开关、电流检测模块、模拟数字转换调理采样单元、通讯模块和微处理单元；其中，选相开关具有三相输入端，三相输入端分别与配电变压器的三相电缆电连接，并且选相开关的输出端与充电桩电连接；电流检测模块的输入端与选相开关的输出端电连接，电流检测模块的输出端与充电桩的输入端电连接；模拟数字转换调理采样单元具有与三相输入端电连接的第一输入端和与电流检测模块电连接的第二输入端；微处理单元的输入端与模拟数字转换调理采样单元的输出端电连接；通讯模块的输入端与微处理单元的输出端电连接，并且通讯模块分别与配电台区控制中心和充电桩通信连接。如上的，其中，通讯模块包括具有无线通信协议或电力线载波通讯协议的第一通讯芯片和具有Rs485通讯协议的第二通讯芯片，第一通讯芯片与配电台区控制中心通讯连接，第二通讯芯片与充电桩通讯连接。如上的，其中，三相输入端包括相同的结构，均包括第一并联支路和第二并联支路，第一并联支路包括接触器，第二并联支路包括辅助继电器和二极管，二极管的负极与辅助继电器连接。如上的，其中，充电桩互动终端与居民小区的配电网连接。本申请还提供一种充电桩接入电网的互动方法，包括如下步骤：在充电桩的充电状态下，若接收到配电台区控制中心基于三相不平衡率超过阈值而发出的换相指令，则将换相指令转发给充电桩；接收充电桩对换相指令的反馈；若充电桩接收换相指令，则控制选相开关进行换相。如上的，其中，若充电桩对换相指令的反馈为结束充电或预约充电，则控制选相开关中断充电回路。如上的，其中，还包括如下步骤：接收充电桩的充电请求，并将充电请求转发给配电台区控制中心；接收配电台区控制中心的充电计划和接入相别并将充电计划和接入相别转发给充电桩；其中，充电计划是基于配电变压器的实时承载能力和充电请求计算获得的，配电变压器的实时承载能力包括实时负载率、实时三相不平衡率、实时电能质量；接收充电桩对充电计划的反馈；若充电桩接收充电计划，则控制选相开关按照接入相别将充电桩接入充电回路。如上的，其中，还包括：在充电桩的充电状态下，若接收到配电台区控制中心基于配电变压器的实时承载能力超标而发出的降功率充电指令，则将降功率充电指令转发给充电桩；接收充电桩对降功率充电指令的反馈；若充电桩接收降功率充电指令，则控制选相开关继续充电。如上的，其中，还包括：在充电桩的充电状态下，若检测到充电桩的充电电流超过电流保护阈值，则向充电桩发送断电指令，同时控制选相开关中断充电回路。如上的，其中，还包括：在充电桩的充电状态下，若在预定时间内未收到来自充电桩的充电状态信息，或在预定时间内未收到来自充电桩的充电状态信息的同时，充电桩的充电时间超出预定充电时间，则向充电桩发送断电指令，同时控制选相开关中断充电回路。本申请实现的有益效果如下：(1)本申请采用选相开关、通讯模块和MCU单元实现了通讯功能、选相功能和各种异常保护功能，实现双向互动，实现柔性动态负荷调节，使充电桩接入配电台区后根据双方信息实时调整充电策略，降低了用电成本也保障了电网的负荷稳定运行，具有良好的社会效益本。(2)本申请实现了充电桩根据实时状况更换接入相别，避免由于充电带来的三相不平衡问题，保障了配电台区的供电质量。(3)本申请通过过电流保护功能保护充电的可靠性。(4)本申请通过充电超时保护功能和充电异常保护功能保证充电桩能够安全可靠使用。(5)本申请的充电桩互动终端结构简单，控制难度低，降低了投入成本。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请提供的充电桩接入电网的互动系统的结构图；图2为本申请提供的充电桩互动终端中的选相开关的电路图；图3为本申请提供的用于居民小区的充电桩接入电网的互动系统的结构图；图4为本申请提供的充电桩接入电网的互动方法的流程图；图5为本申请提供的第一通讯芯片的电路图；图6为本申请提供的第二通讯芯片的电路图。具体实施方式下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。图1为本申请提供的充电桩接入电网的互动系统的结构图。如图1所示，本申请提供的充电桩接入电网的互动系统包括充电桩互动终端100、充电桩200、配电台区控制中心300以及配电变压器400。如图1所示，充电桩互动终端100包括选相开关101、电流检测(CT)模块102、模拟数字转换(AD)调理采样单元103、通讯模块105、电源模块106和微处理(MCU)单元104。电源模块106从选相开关101的三相四线制A、B、C、N电缆输入处获得电能，通常经过隔离变压器、降压整流电路等环节获得15V的直流电，为充电桩互动终端内部的芯片及器件提供稳定的工作电源。电源模块106为常规技术，市场上有多种成熟产品。选相开关101具有三相输入端(三相四线制电缆输入)，三相输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电桩互动终端，其特征在于，包括：选相开关、电流检测模块、模拟数字转换调理采样单元、通讯模块和微处理单元；其中，所述选相开关具有三相输入端，所述三相输入端分别与配电变压器的三相电缆电连接，并且所述选相开关的输出端与充电桩电连接；所述电流检测模块的输入端与所述选相开关的输出端电连接，所述电流检测模块的输出端与所述充电桩的输入端电连接；所述模拟数字转换调理采样单元具有与所述三相输入端电连接的第一输入端和与所述电流检测模块电连接的第二输入端；所述微处理单元的输入端与所述模拟数字转换调理采样单元的输出端电连接；所述通讯模块的输入端与所述微处理单元的输出端电连接，并且所述通讯模块分别与配电台区控制中心和所述充电桩通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种充电桩互动终端，其特征在于，包括：选相开关、电流检测模块、模拟数字转换调理采样单元、通讯模块和微处理单元；其中，所述选相开关具有三相输入端，所述三相输入端分别与配电变压器的三相电缆电连接，并且所述选相开关的输出端与充电桩电连接；所述电流检测模块的输入端与所述选相开关的输出端电连接，所述电流检测模块的输出端与所述充电桩的输入端电连接；所述模拟数字转换调理采样单元具有与所述三相输入端电连接的第一输入端和与所述电流检测模块电连接的第二输入端；所述微处理单元的输入端与所述模拟数字转换调理采样单元的输出端电连接；所述通讯模块的输入端与所述微处理单元的输出端电连接，并且所述通讯模块分别与配电台区控制中心和所述充电桩通信连接。2.根据权利要求1所述的充电桩互动终端，其特征在于，所述通讯模块包括具有无线通信协议或电力线载波通讯协议的第一通讯芯片和具有Rs485通讯协议的第二通讯芯片，所述第一通讯芯片与所述配电台区控制中心通讯连接，所述第二通讯芯片与所述充电桩通讯连接。3.根据权利要求1或2所述的充电桩互动终端，其特征在于，所述三相输入端包括相同的结构，均包括第一并联支路和第二并联支路，所述第一并联支路包括接触器，所述第二并联支路包括辅助继电器和二极管，所述二极管的负极与所述辅助继电器连接。4.根据权利要求1所述的充电桩互动终端，其特征在于，所述充电桩互动终端与居民小区的配电网连接。5.一种充电桩接入电网的互动方法，其特征在于，包括如下步骤：在充电桩的充电状态下，若接收到配电台区控制中心基于三相不平衡率超过阈值而发出的换相指令，则将所述换相指令转发给所述充电桩；接收所述充电桩对所述换相指令的反馈；若所述充电桩接收所述换相指令，则控制选相开关进行换相。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东元，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11