浅谈电动汽车充电站监控系统

王燕玲

中国能源建设集团天津电力设计院有限公司 天津市河东区 300400

摘 要：随着电动汽车充电站建设的深入发展，充电站运行的安全性、对电能利用的合理性越来越得到重点关注。本文明确了监控系统建设的基本原则，详细阐述电动汽车充电站监控系统的总体架构及其实施方案，对充电站的建设具有借鉴和指导意义。

关键词：电动汽车充电站；监控系统；安全运行；经济运营

1.前言

2020年，充电桩的建设被纳入“新基建”，分散式充电桩和集中式公共充电站的建设必将进入蓬勃发展的阶段，也因此对充电桩的安全运行以及对电能的合理利用提出了更高的要求。本文所述的监控系统主要针对集中式公共充电站，充电站配套建设监控系统，对于充电站的安全性以及合理利用电能并实施有序充电具有非凡的意义。

2.系统方案

2.1基本概念

监控系统主要包括服务器、交换机、通信管理机、协调控制器等设备。通过协调控制器与充电系统、储能系统、光伏系统进行通信，实现整站能量管理和设备监控等功能。

监控系统对上可对接车联网平台和储能云平台，对下可管理站内充电、储能、光伏设备，管理整个站内能量调度及充电控制。

2.2系统方案

监控系统具有完善的电池管理功能和丰富的外部通信接口，可实现对储能系统、充电系统等智能设备的运行信息实时监控，包括对储能电站内电池单体、电池模组、电池簇、电池堆的信息采集、实时监视、优化管理、智能维护及信息查询功能。

监控系统考虑电池的使用寿命问题，尽可能避免储能系统的深度充放电。结合项目综合考虑，能量管理策略主要为最优经济运行。根据实时电价动态制定储能控制计划，使其电价低谷时充电，电价高峰时放电，实现充电站收入最大化。根据车辆需求和能量管理单元信息比较，控制DC/DC模块充电输出功率。通过能量协调管理，限制配电功率，实现经济性运行，提高服务能力，减小前级配电容量。

设计原则：

延长电池储能系统的寿命，原则上每天一个循环；

减小对电网的冲击，峰值功率不超过设定值；

通过电池储能系统的能量调度，可尽量用低谷电力给电动汽车充电，可减少充电设施充电成本，增加充电设施所有者的盈利能力；

策略和算法上，基于目前国内充电桩的运行情况，结合电池的特性、投资利用率等，制定充电站的运行策略和细节算法。

图1配电自动化系统构成图

3主要功能

3.1充电设备监控

序号	名称	备注
1	状态监测	运行状态：待机、故障、离线、在线、充电中、完成； 连接状态：枪线连接、未连接
2	充电监控	充电桩信息：充电桩输出电压、输出电流、已充电量、已充时长、充电进度、开始时间、开始SOC、输出功率等； 车辆信息：最高允许充电电压、最高允许充电电流、单体最高/最低电压、单体最高/最低温度等。
3	远程控制	单桩通过站控启停、预约； 批量启停、预约。
4	告警管理	告警信息展示：界面提示、语音提示； 告警统计
5	参数设置	计费模型设置 优惠策略设置 对时 程序升级

3.2储能模块、整流单元监控

序号	名称	备注
1	开关量信息	直流侧、交流侧接触器、断路器的状态；运行模式(并网、孤网、充电、放电、待机等)、就地操作把手的状态等
2	模拟量信息	直流侧电压、电流；交流侧三相电压、电流、有功、无功
3	非电量信息	IGBT模块温度、电抗器温度、隔离变温度等
4	运行信息	能量转换设备保护动作信号、事故告警信号等
5	储能信息总览	主接线图、储能电池组监视、单体运行信息监视、储能计划跟踪曲线等
6	参数设置	功率设定、运行参数整定

3.3 光伏系统监控

序号	名称	备注
1	状态量	运行、待机、故障
2	模拟量	输入输出电流电压、当日发电量、总发电量、功率、温度等

3.4配电监控

序号	名称	备注
1	状态量	配电开关状态、各设备工作状态等
2	模拟量	变压器输入输出电压、电流、功率、主二次电表电度值等

3.5运营管理

结合专用场站实际运营情况，便于管理，需对车辆、充电卡进行分类及分权限管理，主要如下表所示。

序号	名称	备注
1	车辆管理	实现即插即用，VIN录入、删除
2	充电卡管理	卡片发行 卡片权限管理：管理员卡、普通卡 卡车关系绑定 挂失、注销
3	站点信息维护	充电站名称、图片、位置、类型等 站点设备信息：设备个数、设备类型、功率、厂家
4	用户管理	菜单管理； 权限管理、分配； 用户信息维护、等级划分
5	运营维护	巡检计划 任务分发 计划跟踪
6	场站能量结构图	主能量拓扑图 各节点电表值及遥测量显示 各桩及整站能量转换效率
7	平面布局	1、直观展示整站平面布局图，显示各设备状态
8	运营统计	订单报表 历史充电量、历史发电量、储能出力 订单总数、告警总数、待解决数量

3.6通信

站内充电设备、安防设备等设备组成本地局域网，充电设备采用CAN或以太网的模式连站级管理机，站控系统通过光纤或者无线网络连接车联网平台。通信采用双通道。

监控系统与平台通信建议采用软加密的形式。

4.结束语

电动汽车充电站监控系统为安全运行、经济运营提高了保障。按照国家新能源政策，当全社会全部采用电动汽车时，完善的监控系统必定会成为标准配置。

参考文献：

[1] 《电动汽车充电站及电池更换站监控系统技术规范》Q/GDW488-2010

[2] 《电动汽车充电站设计规范》GB 50966

[3] 《国网电动汽车服务有限公司充换电站典型设计（2019版）》

[4] 《电动汽车充电设施建设技术导则》Q/GDW478-2010