充电站电力自动化测控节能控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种充电站电力自动化测控节能控制系统，主要包括智能控制柜，包括柜体、设置于柜体内的控制器、低压总断路器、若干低压智能断路器；低压总断路器的输入端连接0.4kV电源、输出端通过分支铜母排分别与若干低压智能断路器的进线侧连接，每个低压智能断路器的出线侧连接交/直流充电桩；控制器的输入端连接配电房低压柜中变压器低压母线、输出端通过输出控制总线与若干个低压智能断路器连接。还公开了一种充电站电力自动化测控节能控制方法，包括充电站的智能测控与节能控制、扩充充电桩数量的备用充电、控制柜的安全运行控制。本发明专利技术既能够满足电动汽车安全、可靠的充电需求，又减少充电站的空载损耗，提升充电效率。

【技术实现步骤摘要】
充电站电力自动化测控节能控制系统及其方法
本专利技术涉及电力自动化
，特别是涉及一种充电站电力自动化测控节能控制系统及其方法。
技术介绍
当前，新能源汽车正加速发展，城市公用充电站、公交汽车专用充电站建设运营面临困局，特别是城市公用充电站和高速公路充电站经营公司每年面临亏损的局面，新建充电站投入大，资金回收周期长，盈利困难。充电站建设逐步萎缩，造成新能源汽车消费下降，反过来影响充电桩建设市场，形成悖论：“是先有车，还是先有桩？”。目前充电经营企业面临三大痛点：充电站电能耗损大、充电站能源利用效率低、运营成本高。公开数据显示，预计到2020年底，国内充电桩保有量将达到480万个，中国第一电动网公开的数据显示，电能损耗方面，2017年全国直流桩损耗就高达3.8亿度电，如果按照电动车发展计划，到2030年电动汽车整体保有量达到8000万辆，那么整体的充电损耗将达到250亿度电。目前全国公共桩平均使用率为4％，北京、上海更是低至1.3％，充电站内交/直流桩盈亏平衡点使用率应该为6.3—8.4％和3.1—4.2％。当每个直流桩的空载时间高达95％以上，充电站总损耗与总电量之间的占比将达到10％—20％之间，部分使用率低的充电站占比将达到40％左右，甚至更高。这就造成充电运营企业普遍亏损，电能损耗的关键点在于大功率直流充电桩和多台变压器空载损耗。1、充电站电能损耗大。充电站内供电设备和充电设备空载损耗分析：一是变压器本身的损耗(铁损和铜损)，铁损由变压器本身决定，铜损由充电负荷大小决定。多台大容量变压器其空载损耗就越大，以常规S13-1250kVA变为例，单台空载损耗为0.97千瓦，负载损耗为12千瓦。一个双变压器供电的充电站一年内固定的变压器空载为1.6994万千瓦时，可以为单台30千瓦时的电动汽车充电566次。另外由于充电客户随机选择充电桩，造成双变压器负载不平衡，两台变压器负荷有空载、满载运行的情况，满载变负荷越大，铜损越大。因满载和空载造成的变压器能量损耗占月度实际用电量的15.6％；二是充电桩的空载能耗。一个公共充电站每台充电桩一天真正的充电运行时间在2小时左右，平均充电利用率为8.3％，一天中有22个小时处于空载待机状态。依据充电桩生产规范，一台60kW的直流充电桩，其固定的空载损耗为92瓦(计算公式为：Ps≤0.12％Pn+20)。一座中大型充电站安装80台/60kW直流充电机，充电桩一年空载损耗电能将达到6.4473万千瓦时的电量(0.092*24*365*80＝64473)，这个电量折算电费36104元(电价0.56元/度计)，这个损耗可以为单台30千瓦时的电动汽车完成2149次充电。2、充电站能源利用效率低。目前在运行的公共充电站，变压器总容量≥充电桩总功率。想扩展充电桩就必须新增加变压器数量，造成投入加大。目前充电站内原有变压器容量空载率较高，依据变压器功率输出特性，其经济运行负载率区间为50％—70％。在全站充电桩都运行，单台直流充电桩对汽车充满电时间不大于30分钟，变压器负载率随着时间的推移而逐步下降，总体充电功率也同时逐步下降，充电功率呈现盈余状态。当有新的充电需求时，此时充电桩已经全部被占用，新进来的充电汽车需要等待一段时间(10—40分钟之间)，当站内充电桩有退出后才能进行充电，浪费充电时间和充电功率，使站内能源利用效率低。根本的缺陷就是没有配置电力自动化测控装置，不能智能管理变压器功率输出，充电站内不能扩展一定数量的充电桩作为备用充电设备以满足客户充电需求，从而丢失充电客户。3、运营成本高。除了能耗高外，土地租赁使用费、基础设施、配电设施、运营维护等成本居高不下，前期投入大，后期维护费用高，仅依靠售电价差和充电服务费，在短期内难以达到盈利的目标。需要通过一系列有效措施，包括人工智能、大数据挖掘、智能运维、能效提升、大功率充电、能源互联等一系列的技术，去探索并尝试解决充电站建设、运营的痛点。因此亟需提供一种新型的充电站电力自动化测控节能控制系统来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种充电站电力自动化测控节能控制系统及其方法，既能够满足电动汽车安全、可靠的充电需求，又减少充电站的空载损耗，提升充电效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种充电站电力自动化测控节能控制系统，主要包括智能控制柜，智能控制柜的输入侧与配电房低压柜母线对接，输出侧与若干交/直流充电桩连接；所述智能控制柜包括柜体、设置于柜体内的控制器、低压总断路器、若干低压智能断路器；低压总断路器的输入端连接0.4kV电源、输出端通过分支铜母排分别与若干低压智能断路器的进线侧连接，每个低压智能断路器的出线侧连接交/直流充电桩；控制器的输入端连接配电房低压柜中变压器低压母线、输出端通过输出控制总线与若干个低压智能断路器连接。在本专利技术一个较佳实施例中，所述控制器的输出端采用RS485端口，通过RS485通讯总线及接线端子与低压智能断路器的RS485端口对应连接。进一步的，所述接线端子布置于一输出控制电缆端口，输出控制电缆端口通过二次线铜导线束与控制器连接。在本专利技术一个较佳实施例中，所述低压智能断路器的出线侧通过0.4kV电力电缆与交/直流充电桩连接。进一步的，所述控制器通过无线网络与云端服务器连接。进一步的，所述智能控制柜内还设置有电量计量总表，用于计量控制柜内电量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种充电站电力自动化测控节能控制方法，包括充电站的智能测控与节能控制、扩充充电桩数量的备用充电、控制柜的安全运行控制；(1)充电站的智能测控：所述控制柜通过对变压器输出充电总负荷P1实时测量，与变压器额定容量Pe进行数学计算，得出该控制系统的盈余负荷容量Py；控制柜判断对应编号的充电桩额定功率Pc，当Py≥Pc且有手机APP扫码充电请求时，触发充电信号控制打开对应编号的低压智能断路器，对充电桩供电；充电站的节能控制：当充电站没有充电请求时，所有交/直流充电桩处于断电状态，利用应急电源为控制柜供电；当充电站有充电请求时，控制柜依次激活变压器、对应充电桩开启充电流程，没有充电请求的充电桩则处于断电状态；(2)扩充充电桩数量的备用充电：充电站安装控制柜后，充电站以不大于1:5的比例扩充充电桩，当充电站变压器出现100％满载率时，控制柜实时监测变压器总输出功率，采集到该控制系统盈余容量Py逐步上升时，新进入站内的充电客户有充电需求，则占用扩展的空闲未带电的充电桩，当Py＞Pc时，打开备用充电桩，对新进入站内的汽车充电；(3)控制柜的安全运行控制：当控制柜运行过程中本身发生故障时，自动重启该控制系统，完成系统控制程序初始化；当充电桩使用过程本身发生故障，控制柜断开相应的充电桩电源，并上报信息至云端服务器等待处理；当充电过程中发生通讯中断故障，控制柜将故障信息上报到云端和客户手机APP，推荐客户重新扫码，另开充电桩完成充电；当盈余容量Py不满足打开扩展的备用电桩需求，站内出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电站电力自动化测控节能控制系统，其特征在于，主要包括智能控制柜，智能控制柜的输入侧与配电房低压柜母线对接，输出侧与若干交/直流充电桩连接；/n所述智能控制柜包括柜体、设置于柜体内的控制器、低压总断路器、若干低压智能断路器；低压总断路器的输入端连接0.4kV电源、输出端通过分支铜母排分别与若干低压智能断路器的进线侧连接，每个低压智能断路器的出线侧连接交/直流充电桩；控制器的输入端连接配电房低压柜中变压器低压母线、输出端通过输出控制总线与若干个低压智能断路器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种充电站电力自动化测控节能控制系统，其特征在于，主要包括智能控制柜，智能控制柜的输入侧与配电房低压柜母线对接，输出侧与若干交/直流充电桩连接；
所述智能控制柜包括柜体、设置于柜体内的控制器、低压总断路器、若干低压智能断路器；低压总断路器的输入端连接0.4kV电源、输出端通过分支铜母排分别与若干低压智能断路器的进线侧连接，每个低压智能断路器的出线侧连接交/直流充电桩；控制器的输入端连接配电房低压柜中变压器低压母线、输出端通过输出控制总线与若干个低压智能断路器连接。


2.根据权利要求1所述的充电站电力自动化测控节能控制系统，其特征在于，所述控制器的输出端采用RS485端口，通过RS485通讯总线及接线端子与低压智能断路器的RS485端口对应连接。


3.根据权利要求2所述的充电站电力自动化测控节能控制系统，其特征在于，所述接线端子布置于一输出控制电缆端口，输出控制电缆端口通过二次线铜导线束与控制器连接。


4.根据权利要求1所述的充电站电力自动化测控节能控制系统，其特征在于，所述低压智能断路器的出线侧通过0.4kV电力电缆与交/直流充电桩连接。


5.根据权利要求1至3任一项所述的充电站电力自动化测控节能控制系统，其特征在于，所述控制器通过无线网络与云端服务器连接。


6.根据权利要求1至4任一项所述的充电站电力自动化测控节能控制系统，其特征在于，所述智能控制柜内还设置有电量计量总表，用于计量控制柜内电量。


7.一种充电站电力自动化测控节能控制方法，其特征在于，包括充电站的智能测控与节能控制、扩充充电桩数量的备用充电、控制柜的安全运行控制；
(1)充电站的智能测控：所述控制柜通过对变压器输出充电总负荷P1实时测量，与变压器额定容量Pe进行数学计算，得出该控制系统的盈余负荷容量Py；控制柜判断对应编号的充电桩额定功率Pc，当Py≥Pc且有手机APP扫码充电请求时，触发充电信号控制打开对应编号的低压智能断路器，对充电桩供电；
充电站的节能控制：当充电站没有充电请求时，所有交/直流充电桩处于断电状...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓华，
申请(专利权)人：宋晓华，
类型：发明
国别省市：安徽;34