[发明专利]电动汽车充电站在线监测和分析评估系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车充电站在线监测和分析评估系统。

背景技术

随着电动汽车的推广和应用，与之相配套的充、换电站等充电设施也在逐步建设。然而，充电设施大规模接入电网，将给电网带来负荷冲击，并对电网的电能质量、网络损耗、设备利用率等产生不容忽视的影响。电动汽车充电特征数据，主要包括起始充电时间、初始荷电状态和日行车里程，对研究电动汽车充电过程对配电的影响十分重要，然而现有的电动汽车充电站监控系统主要从电能计量，电动汽车电池能量管理等方面对电动汽车及充电机进行监测分析，还没有专门针对电动汽车充电特征数据的统计分析，亦未对充电机、配电变压器的运行特性进行分析以及电动汽车状态的综合评估。

因此，有必要建立电动汽车充电站在线监测和分析评估系统，研究充电站中充电机、配电变压器的运行特性，有针对性的提出相应的改进措施以保证充电站可靠、稳定的运行。此外，其还有助于掌握电动汽车的充电规律，为分析电动汽车充电行为对配电网带来的不利影响提供大量可靠的数据。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种准确性更高、实时性更强、并能对电动汽车充电站全面、客观的分析与评估的电动汽车充电站在线监测和分析评估系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

电动汽车充电站在线监测和分析评估系统，包括采集终端单元、车载终端单元、FPGA和PCI接口单元和嵌入式工控机；多个采集终端单元和嵌入式工控机构成电动汽车充电站的在线监测平台，实现对电动汽车充电站公共连接点电气量和开关量的采集；所述采集终端单元由依次串联的信号调理模块、A/D采集模块和DSP处理模块构成；由过零触发电路和DSP处理模块的不可屏蔽中断NMI、捕获器CAP和定时器TIME实现同步交流采样，在高精度采样和同步传输的基础上，采用双峰谱线修正算法计算充电站的谐波及基波参数，然后在频域中分离谐波和间谐波，实现充电站间谐波的检测；所述车载终端单元主要由电动汽车的监控系统和GPRS数据传输模块构成，用于采集电动汽车速度、里程、电池状态、电池温度、电池电压、电池电流和电动汽车充电次数信息，并将信息发送给嵌入式工控机；所述FPGA和PCI接口单元用于嵌入式工控机PCI总线与多个采集终端的数据交换，在FPGA中设置双口RAM用于缓存数据；所述嵌入式工控机根据电动汽车充电站在线监测平台采集的各项电能质量数据对变压器、充电机的运行特性进行分析，利用电动汽车运行和充电信息对电动汽车的状态进行综合评估，采用对数正态分布、高斯分布方法对电动汽车充电特征数据进行统计分析，以得到各充电特征数据的概率密度分布表达式；所述电动汽车充电特征数据包括起始充电时间、初始荷电状态和日行车里程。

作为本发明的一种优选方案，所述A/D转换模块采用MAX1320数模转换芯片或者AD7606数模转换芯片。

作为本发明的另一种优选方案，所述DSP处理模块采用TMS320C6747芯片的DSP处理器。

与现有技术中的光伏并网发电监测设备相比，本发明具有如下优点：

1、灵活高效的数据采集方式：通过APN专线接入GPRS网络，实现车载终端与嵌入式工控机的数据传输；采用FPGA实现多DSP与PCI的连接，实现电能质量采集终端与嵌入式工控机的高速数据传输。

2、全面的电动汽车充电站在线监测：实时监测公共连接点和各充电机交流侧的谐波、频率偏差、不平衡度等电能质量指标，并通过远程终端采集电动汽车行驶状态数据，如行驶里程、车速等，充电信息，如充电机直流侧的电压、电流和蓄电池的荷电状态。

3、电动汽车与充电站主要设备的全方位评估：利用雷达图直观显示电动汽车电池及整车状态；直观地评估配电变压器效率、高压和低压侧的电压偏差、不平衡度和谐波与负载率的关系；直观地展示各充电机交流侧谐波、不平衡度和功率因数随充电功率变化规律。

4、快速的间谐波检测算法：采用基于频域滤波的间谐波在线检测算法，对采样信号进行一次FFT计算，在频域中消除基波和谐波分量后，再进行间谐波检测。既保证了测量精度，又显著减少了计算量，适合用于在线监测装置。

5、电动汽车充电时、空特征数据的统计分析：利用双峰正态分布或对数正态分布对电动汽车起始充电时间、日行驶里程等进行拟合，得到它们的概率密度表达式，以此作为监测区域充电负荷计算和分析电动汽车充电行为与配电网交互影响的基础。