CN117601695A - 一种区域用调配式管理*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种区域用调配式管理***，涉及充电桩技术领域，本申请包括区域负荷获取单元、负载均衡分配单元和充电控制单元；区域负荷获取单元用于获取设定区域内的用电总负荷；负载均衡分配单元用于根据用电总负荷信息和预设的最大用电功率计算可分配至充电控制单元的充电功率，并基于充电功率计算可供充电的充电桩数量，检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩，再控制对应的充电桩启动为电动汽车供电；充电控制单元包括多组充电控制装置，每充电控制装置用于控制充电桩为所连接的电动车辆进行充电，本发明可使得充电桩与社区负载实现动态均衡，对电动车辆进行自动充电调节。
Description
技术领域
本申请涉及充电桩技术领域，具体涉及一种区域用调配式管理***。
背景技术
随着新能源汽车的不断普及和发展，新能源汽车的充电设施也同步发展，在住宅区或办公区等社区逐渐增加了符合新能源汽车充电需求的充电设备。而大量的充电设备则会增加电网调度运行的难度。
大量的新能源汽车充电负荷与楼宇侧的用户用电负荷相叠加，会给社区的配电网造成压力，现有的充电分配策略一般是根据剩余功率规划社区充电桩，这样不能满足具有大量新能源用户社区的充电需求，也使得电力资源利用率低，并且一些老旧小区的供电网络电力负荷不足，不能为用户提供良好的充电服务，且不能解决间歇式能源供给具有的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种区域用调配式管理***，能够实现充电桩与社区负载实现动态均衡，对电动车辆进行自动充电调节，不影响社区用电的同时能够满足电车充电需求，以及实现电力网络的三相均衡，避免电力资源利用率低及不能为用户提供良好的充电服务的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
该区域用调配式管理***，包括：区域负荷获取单元、负载均衡分配单元和充电控制单元；
所述区域负荷获取单元用于获取设定区域内的用电总负荷，并将所述用电总负荷信息传输给所述负载均衡分配单元；
所述负载均衡分配单元用于根据用电总负荷信息和预设的最大用电功率计算可分配至所述充电控制单元的充电功率，并基于所述充电功率计算可供充电的充电桩数量，检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩，并输出控制信号至所述充电控制单元，由所述充电控制单元控制对应的充电桩启动为电动汽车供电；
所述充电控制单元包括多组充电控制装置，每组充电控制装置用于控制充电桩为所连接的电动车辆进行充电。
进一步地，所述区域负荷获取单元包括负荷预测模块和监测模块；
所述负荷预测模块用于基于电负荷预测模型和该区域历史时间段用电负荷数据进行对应时间段内的用电负荷预测；
所述监测模块用于监测该区域内变压器侧的电流信息，并依据电流信息计算对应时间段内的实际用电负荷变化数据。
进一步地，所述负载均衡分配单元包括差额负荷计算模块、均衡匹配模块、筛选输出模块；
所述差额负荷计算模块用于先根据对应时间段内预测的用电负荷和和预设的最大用电功率的差值计算可分配至所述充电控制单元的预充电功率，再根据对应时间段内的实际用电总负荷信息和预设的最大用电功率的差值计算可分配至所述充电控制单元的实际充电功率；
所述均衡匹配模块与所述差额负荷计算模块相连接，所述均衡匹配模块用于先基于所述预充电功率获取可供充电的预充电桩数量，并根据所述充电功率计算可供充电的充电桩数量，最后基于计算的充电桩数量对预充电桩数量进行微调；
所述筛选输出模块用于检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩，并输出控制信号至所述充电控制单元。
进一步地，所述检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩包括：
通过充电端口获取各个充电桩的状态信息；
根据所述状态信息得到与电动汽车相连接的充电桩编号；
检测当前用电负荷变化信息，计算可供充电的充电桩数量，基于所述可供充电的充电桩数量和用户优先级或者充电优先级对充电桩进行断电或者通电。
更进一步地，所述每组充电控制装置包括主控制模块、通断控制模块、无线通讯模块和智能计费模块，所述通断控制模块、所述无线通讯模块和所述智能计费模块均与所述主控制模块相连接；
所述主控制模块用于对充电控制装置进行控制管理，对充电参数进行显示，以及通过无线通讯模块和所述负载均衡分配单元进行数据通信；
所述通断控制模块包括输出模块和开关模块，所述输出模块用于将输入电源进行调整后输出至充电枪的端口，所述开关模块用于控制电压输入回路的通断和电压输出回路的通断；
所述智能计费模块用于对充电费用进行计算和交易管理。
更进一步地，所述每组充电控制装置还包括三相选通模块，所述三相选通模块用于通过数据采集模块采集输入市电的三相电源中每一相的电源负载数据，并对采集的每一相电源负载数据进行对比分析，比较三相电源每一相电源A、B、C的负载，得到最低的负载一相电源电路，通过三相电路选通开关选通三相电路中最低的负载的一相，形成单相电源与充电桩连接，所述三相电路选通开关与所述主控制模块电连接。
从上述的技术方案可以看出，本发明的优点是：
1.本申请中设有负载均衡管理单元和充电控制装置，用户可以输入预设参数，根据检测到的社区侧用电负荷信息、预设参数和充电检测信息对电动车辆进行自动充电调节，使得充电桩与社区负载实现动态均衡，对电动车辆进行自动充电调节，不影响社区用电的同时能够满足电车充电需求，以及实现电力网络的三相均衡保护电网。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本申请一种区域用调配式管理***的组成结构示意图。
图2为本实施例中负载均衡分配单元的组成结构示意图。
图3为本实施例中充电控制装置的组成结构示意图。
图4为本实施例中充电桩通断分析过程的过程步骤示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本申请做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。
电动汽车属于绿色低碳的交通工具，是未来汽车产业发展的重点，人们也越来越倾向于购买新能源汽车，而新能源汽车的增加也使得充电需求的增长。随着电动汽车充电负荷的增加，使得电网安全性降低，为了缓解小区充电负荷不均衡带来的小区电网安全隐患，需要对充电桩进行规划和负载均衡控制。现有充电桩管理平台大多缺少个性化充电桩调度策略，降低了充电桩利用率。
参考图1至图4，如图1所示,本实施例提供了一种区域用调配式管理***，既可以满足充电桩正常使用，又可以满足社区负载正常工作，该区域用调配式管理***包括：区域负荷获取单元、负载均衡分配单元和充电控制单元。
所述区域负荷获取单元用于获取设定区域内的用电总负荷，并将所述用电总负荷信息传输给所述负载均衡分配单元。
具体地，所述区域负荷获取单元包括负荷预测模块和监测模块；所述负荷预测模块用于基于电负荷预测模型和该区域历史时间段用电负荷数据进行对应时间段内的用电负荷预测；所述监测模块用于监测该区域内变压器侧的电流信息，并依据电流信息计算对应时间段内的实际用电负荷变化数据。
在本实施例中，用电负荷预测模型采用神经网络模型进行用电负荷预测，利用获取预设时间段内多个时刻的用电负荷的历史数据进行特征信息提取，并根据提取的特征信息进行训练预测，根据神经网络模型预测当前时间段的用电负荷，其中，该历史数据包括各时刻的用电负荷功率。
所述负载均衡分配单元用于根据用电总负荷信息和预设的最大用电功率计算可分配至所述充电控制单元的充电功率，并基于所述充电功率计算可供充电的充电桩数量，检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩，并输出控制信号至所述充电控制单元，由所述充电控制单元控制对应的充电桩启动为电动汽车供电。
具体地，所述负载均衡分配单元包括差额负荷计算模块、均衡匹配模块、筛选输出模块；所述差额负荷计算模块用于先根据对应时间段内预测的用电负荷和和预设的最大用电功率的差值计算可分配至所述充电控制单元的预充电功率，再根据对应时间段内的实际用电总负荷信息和预设的最大用电功率的差值计算可分配至所述充电控制单元的实际充电功率；所述均衡匹配模块与所述差额负荷计算模块相连接，所述均衡匹配模块用于先基于所述预充电功率获取可供充电的预充电桩数量，并根据所述充电功率计算可供充电的充电桩数量，最后基于计算的充电桩数量对预充电桩数量进行微调；所述筛选输出模块用于检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩，并输出控制信号至所述充电控制单元。
如图4所示，充电桩通断分析过程如下：
所述检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩包括：
步骤S1:通过充电端口获取各个充电桩的状态信息；
步骤S2:根据所述状态信息得到与电动汽车相连接的充电桩编号；
步骤S3:检测当前用电负荷变化信息，计算可供充电的充电桩数量，基于所述可供充电的充电桩数量和用户优先级或者充电优先级对充电桩进行断电或者通电。
在本实施例中，在进行配电容量计算的过程中，要对单个充电桩的输入容量进行计算，利用公式：S＝P/ηcosφ完成测定，其中，P表示单个充电桩的输出功率；S表示单个充电桩的输入容量；cosφ表示充电桩的功率因数，功率因数为0.96，η表示充电桩效率。例如，一个60kW的充电桩，其S为77.9kVA，快速充电桩的同时工作系数为0.9，则充电设备整体项目的配电容量就要控制在70.1kVA。
传统的区域电动汽车充电桩在进行用电量分配时，仅通过社区供电的楼宇用电的剩余用电进行利用规划，充电桩可分配到的容量只有这部分剩余容量，所以可建设的充电桩的数量较少，不能满足日益增长的新能源汽车的充电需求。本实施例采用动态预测以及微调策略对充电桩的用电容量进行自动调节，因为建筑社区的用电负荷会随着时间的不同在预留容量的上限值和可用容量的上限值之间变化，因此可以根据预测的社区用电负荷相应地分配部分或全部剩余容量给充电桩侧使用，提高了社区内电力资源利用率的同时可以规划建设更多的充电桩，满足充电需求。
本申请中，所述充电控制单元包括多组充电控制装置，每组充电控制装置用于控制充电桩为所连接的电动车辆进行充电。
所述每组充电控制装置包括主控制模块、通断控制模块、无线通讯模块和智能计费模块，所述通断控制模块、所述无线通讯模块和所述智能计费模块均与所述主控制模块相连接；所述主控制模块用于对充电控制装置进行控制管理，对充电参数进行显示，以及通过无线通讯模块和所述负载均衡分配单元进行数据通信；所述通断控制模块包括输出模块和开关模块，所述输出模块用于将输入电源进行调整后输出至充电枪的端口，所述开关模块用于控制电压输入回路的通断和电压输出回路的通断；所述智能计费模块用于对充电费用进行计算和交易管理。
每组充电控制装置设置在对应的充电桩外壳内，在另一实施例中，充电控制装置还包括显示模块，显示模块用于显示充电端口的充电状态、参数以及充电费用等。开关模块由多组设置在供电回路上的接触器和继电器组成，控制器通过继电器控制接触器的通断，达到控制供电回路通断的效果。
所述每组充电控制装置还包括三相选通模块，所述三相选通模块用于通过数据采集模块采集输入市电的三相电源中每一相的电源负载数据，并对采集的每一相电源负载数据进行对比分析，比较三相电源每一相电源A、B、C的负载，得到最低的负载一相电源电路，通过三相电路选通开关选通三相电路中最低的负载的一相，形成单相电源与充电桩连接，所述三相电路选通开关与所述主控制模块电连接。
在本实施例中，充电桩的供电电源采用三相四线制的市电，在每个充电桩和电源输出端口之间设置一个电量表装置，用于测量每个充电桩的用电情况，根据采集的三相电源中每一相的电源负载数据，对充电桩的供电电源相进行调整，使的电源三相平衡，降低对电网的影响。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种区域用调配式管理***，其特征在于，包括:区域负荷获取单元、负载均衡分配单元和充电控制单元；
所述区域负荷获取单元用于获取设定区域内的用电总负荷，并将所述用电总负荷信息传输给所述负载均衡分配单元；
所述负载均衡分配单元用于根据用电总负荷信息和预设的最大用电功率计算可分配至所述充电控制单元的充电功率，并基于所述充电功率计算可供充电的充电桩数量，检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩，并输出控制信号至所述充电控制单元，由所述充电控制单元控制对应的充电桩启动为电动汽车供电；
所述充电控制单元包括多组充电控制装置，每组充电控制装置用于控制充电桩为所连接的电动车辆进行充电。
2.根据权利要求1所述的区域用调配式管理***，其特征在于，所述区域负荷获取单元包括负荷预测模块和监测模块；
所述负荷预测模块用于基于电负荷预测模型和该区域历史时间段用电负荷数据进行对应时间段内的用电负荷预测；
所述监测模块用于监测该区域内变压器侧的电流信息，并依据电流信息计算对应时间段内的实际用电负荷变化数据。
3.根据权利要求1所述的区域用调配式管理***，其特征在于，所述负载均衡分配单元包括差额负荷计算模块、均衡匹配模块和筛选输出模块；
所述差额负荷计算模块用于先根据对应时间段内预测的用电负荷和和预设的最大用电功率的差值计算可分配至所述充电控制单元的预充电功率，再根据对应时间段内的实际用电总负荷信息和预设的最大用电功率的差值计算可分配至所述充电控制单元的实际充电功率；
所述均衡匹配模块与所述差额负荷计算模块相连接，所述均衡匹配模块用于先基于所述预充电功率获取可供充电的预充电桩数量，并根据所述充电功率计算可供充电的充电桩数量，最后基于计算的充电桩数量对预充电桩数量进行微调；
所述筛选输出模块用于检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩，并输出控制信号至所述充电控制单元。
4.根据权利要求1所述的区域用调配式管理***，其特征在于，所述检测各个充电桩的状态信息，通过优先级控制策略筛选出与电动汽车相连接的充电桩以及可供电的充电桩包括：
通过充电端口获取各个充电桩的状态信息；
根据所述状态信息得到与电动汽车相连接的充电桩编号；
检测当前用电负荷变化信息，计算可供充电的充电桩数量，基于所述可供充电的充电桩数量和用户优先级或者充电优先级对充电桩进行断电或者通电。
5.根据权利要求4所述的区域用调配式管理***，其特征在于，所述每组充电控制装置包括主控制模块、通断控制模块、无线通讯模块和智能计费模块，所述通断控制模块、所述无线通讯模块和所述智能计费模块均与所述主控制模块相连接；
所述主控制模块用于对充电控制装置进行控制管理，对充电参数进行显示，以及通过无线通讯模块和所述负载均衡分配单元进行数据通信；
所述通断控制模块包括输出模块和开关模块，所述输出模块用于将输入电源进行调整后输出至充电枪的端口，所述开关模块用于控制电压输入回路的通断和电压输出回路的通断；
所述智能计费模块用于对充电费用进行计算和交易管理。
6.根据权利要求4所述的区域用调配式管理***，其特征在于，所述每组充电控制装置还包括三相选通模块，所述三相选通模块用于通过数据采集模块采集输入市电的三相电源中每一相的电源负载数据，并对采集的每一相电源负载数据进行对比分析，比较三相电源每一相电源A、B、C的负载，得到最低的负载一相电源电路，通过三相电路选通开关选通三相电路中最低的负载的一相，形成单相电源与充电桩连接，所述三相电路选通开关与所述主控制模块电连接。
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