【應(yīng)用案例】電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁接入對(duì)電網(wǎng)諧波的影響

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

    人們現(xiàn)在越來(lái)越重視能源和環(huán)境問(wèn)題，綠色生活、綠色出行、節(jié)能環(huán)保不再只是宣傳口號(hào)，被人們確確實(shí)實(shí)地運(yùn)用在生活上。因此，電動(dòng)車(chē)汽車(chē)行業(yè)得到良好的發(fā)展機(jī)會(huì)，電動(dòng)車(chē)汽車(chē)出行，減少環(huán)境污染，使人們出行便利。與此同時(shí)電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁接入對(duì)諧波的影響，需要引起相關(guān)部門(mén)的重視，做好數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，加大監(jiān)管力度，確保電網(wǎng)電能質(zhì)量。分析電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁介入對(duì)電網(wǎng)諧波的影響，可以更好地進(jìn)行變量調(diào)控，做出的治理措施，讓理論知識(shí)得到驗(yàn)證，在對(duì)電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁工作運(yùn)行時(shí)，對(duì)電網(wǎng)諧波影響可以得到的治理，讓電動(dòng)車(chē)汽車(chē)行業(yè)可以得到良好的發(fā)展，促*我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁諧波工作原理

   電動(dòng)車(chē)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展能夠的促*我國(guó)新能源的開(kāi)發(fā)，節(jié)約資源，提升我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平。電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電設(shè)備引入的開(kāi)展順利與否，關(guān)乎到電動(dòng)車(chē)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁的控制電路主要是嵌入式ARM處理器完成。充電樁在工作過(guò)程中，整體電流呈半波對(duì)稱(chēng)，只有奇次諧波，沒(méi)有偶次諧波。諧波的規(guī)律公式為：6k±1（k是正整數(shù)）。根據(jù)充電樁的工作原理可以進(jìn)行仿真模型實(shí)驗(yàn)研究，探尋充電樁在工作過(guò)程中，對(duì)諧波的影響，找出的減少諧波影響的措施，為人們的基本生活需求提供一個(gè)保障，使電動(dòng)車(chē)汽車(chē)行業(yè)與電力行業(yè)得到更好的發(fā)展。

2 電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁接入對(duì)電網(wǎng)諧波的影響

   大量電動(dòng)汽車(chē)充電樁一旦接入到電網(wǎng)之中，會(huì)導(dǎo)致用電端部分承擔(dān)更多負(fù)荷，三相之間供電會(huì)出現(xiàn)交替，這樣就會(huì)造成諧波影響。具體而言，諧波指的是在電壓傳播的過(guò)程中，在電壓信號(hào)中夾雜的雜波信號(hào)。諧波可對(duì)電網(wǎng)內(nèi)潮流計(jì)算性造成影響，促使網(wǎng)絡(luò)的消耗量增加。尤其是高壓設(shè)備會(huì)出現(xiàn)額外消耗。諧波給通信線(xiàn)路可以造成兩種影響，分別是靜電感應(yīng)影響、電磁干擾影響。而多輸電線(xiàn)路不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，則需對(duì)這兩種影響同時(shí)考慮。若輸電線(xiàn)路對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，只需對(duì)高次諧波靜電感應(yīng)效應(yīng)予以考慮。

   從側(cè)面而言，諧波影響可以反映用電端給電網(wǎng)造成的污染，而充電樁動(dòng)態(tài)污染，可對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成直接影響。電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁接入對(duì)電網(wǎng)諧波的影響還體現(xiàn)在以下兩方面：

（1）電動(dòng)汽車(chē)的充電樁一旦接入到電網(wǎng)，因不同電動(dòng)汽車(chē)的匯聚度不同、充電行為不同，一旦接入后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓水平造成影響。電壓改變會(huì)對(duì)電流造成影響，引發(fā)電流變化，而電網(wǎng)在低電壓狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)有功功率、無(wú)功功率*大，進(jìn)而導(dǎo)致成本增加。

（2）在電動(dòng)汽車(chē)集中充電時(shí)，由于電量分配存在的限制，可導(dǎo)致電網(wǎng)承受較大用電負(fù)荷，這會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)用電平衡造成影響。在分析充電樁對(duì)電網(wǎng)諧波造成的影響時(shí)，需建立仿真模型，展開(kāi)細(xì)致化分析。

3 電動(dòng)車(chē)汽車(chē)充電樁接入對(duì)電網(wǎng)諧波影響的解決措施

   在接入電動(dòng)汽車(chē)充電樁時(shí)，硬采取措施來(lái)減輕接入行為對(duì)電網(wǎng)諧波造成的影響，具體可從以下幾方面入手：

1）使用12脈波整流電路

2）使用PWM整流技術(shù)

3）添設(shè)無(wú)源濾波器

4）添設(shè)有源濾波器

5）對(duì)四種治理諧波效果進(jìn)行比較分析

4 安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

4.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢(xún)等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

  適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中*層和客戶(hù)端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)中*層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5）應(yīng)客戶(hù)端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

   小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

   智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2.實(shí)時(shí)監(jiān)控

   實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

   平臺(tái)管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對(duì)其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷(xiāo)等操作，可查看小區(qū)用戶(hù)每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4故障管理

   設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過(guò)運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

   通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

   在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶(hù)，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運(yùn)維APP

   面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送。

4.4.8充電小程序

   面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。