RU2608387C1 - Electric vehicles charging system controlling and monitoring system and method - Google Patents

Electric vehicles charging system controlling and monitoring system and method Download PDF

Info

Publication number
RU2608387C1
RU2608387C1 RU2016114190A RU2016114190A RU2608387C1 RU 2608387 C1 RU2608387 C1 RU 2608387C1 RU 2016114190 A RU2016114190 A RU 2016114190A RU 2016114190 A RU2016114190 A RU 2016114190A RU 2608387 C1 RU2608387 C1 RU 2608387C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
charging
electric vehicle
value
current
Prior art date
Application number
RU2016114190A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Пилюгин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "МРСК Центра"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "МРСК Центра" filed Critical Публичное акционерное общество "МРСК Центра"
Priority to RU2016114190A priority Critical patent/RU2608387C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608387C1 publication Critical patent/RU2608387C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: using in electrical engineering. According to invention, charging station is built-in into transformer substation with power transformer and connected to industrial logic controller unit, which performs following stages: a) in real time mode reads data on absolute values of phase currents in circuit at power transformer output; b) based on which calculates total power in circuit at power transformer output; c) compares calculated total power with preset maximum value of power, d) if during electric vehicle charging power at power transformer output exceeds preset maximum power value, then calculates power reduction value, consumed by electric vehicle, required to fulfill condition of not exceeding preset maximum power value; e) if during electric vehicle charging power at power transformer output does not exceed preset maximum power value, then repeats stages a)-c); f) calculates required reduction of charging current value taking into account predetermined number of connection phases for electric vehicle charging; g) transmits to charging station control signal on reduction of charging current value.
EFFECT: technical result is increase in charging station reliability and safety.
16 cl, 5 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к зарядной системе для зарядки электроэнергией электромобилей, реализованной на основе трехфазных комплектных распределительных устройств для электроснабжения промышленных предприятий, жилищно-коммунальных и общественных объектов.The invention relates to a charging system for charging electric vehicles with electric power, implemented on the basis of three-phase complete switchgears for power supply of industrial enterprises, housing and communal facilities and public facilities.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время с ростом популярности электромобилей возникает потребность в их периодической подзарядке и создании инфраструктуры зарядных станций. При этом создание отдельной инфраструктуры зарядных станций приводит к увеличению финансовых затрат на создание и размещение таких станций на определенной территории. Также для отдельной инфраструктуры зарядных станций их необходимо обеспечить преобразователями энергии с увеличенной мощностью, что требует использования различных охлаждающих средств, чтобы предотвратить их перегрев. Таким образом, такие зарядные станции имеют излишний шум при низкой энергетической эффективности и существует потребность в преодолении указанных проблем.Currently, with the increasing popularity of electric vehicles, there is a need for their periodic recharging and the creation of the infrastructure of charging stations. Moreover, the creation of a separate infrastructure of charging stations leads to an increase in financial costs for the creation and placement of such stations in a certain territory. Also, for a separate infrastructure of charging stations, they must be provided with energy converters with increased power, which requires the use of various cooling means to prevent their overheating. Thus, such charging stations have excessive noise with low energy efficiency and there is a need to overcome these problems.

Известны конструкции трансформаторных подстанций, монтируемые по типовым проектам, например, типа "киоск" (КТП), которые представляют собой электротехническое устройство для приема, преобразования по уровню напряжения при помощи силовых трансформаторов, передачи и распределения электрической энергии. КТП предназначена для обеспечения электроснабжения городских, коммунальных, сельскохозяйственных объектов, газовых и нефтяных месторождений. К оборудованию КТП предъявляются высокие качественные требования, в частности оно должно быть прочным и устойчивым к внешнему воздействию, обладать высокими техническими показателями, а также соответствовать экологическим, противопожарным нормам.Known designs of transformer substations mounted according to standard designs, for example, such as the "kiosk" (KTP), which are an electrical device for receiving, converting the voltage level using power transformers, transmission and distribution of electrical energy. KTP is designed to provide electricity to urban, municipal, agricultural facilities, gas and oil fields. High quality requirements are imposed on the KTP equipment, in particular, it must be durable and resistant to external influences, have high technical indicators, and also comply with environmental and fire safety standards.

Также из уровня техники, патент RU 130459 U1, известна зарядная станция, которая содержит: корпус, во внутренней полости которого расположены исполнительный и управляющий модуль, приемо-передающий модуль, устройство защитного отключения подачи электричества, средство для подключения зарядного кабеля электротранспорта, связанное с управляющим модулем, устройство идентификации пользователя, датчики перемещения и наклона корпуса станции для контроля и регистрации механического воздействия на корпус. Станция также содержит светодиодный модуль внешней индикации состояния станции, связанный с управляющим модулем, и световое табло на внешней поверхности корпуса. Исполнительный модуль соединен с управляющим модулем и с розеткой для подключения зарядного кабеля электротранспорта к зарядной станции. Управляющий модуль выполнен как блок управления и блок анализа поступающей информации. На корпусе станции расположено гнездо для индивидуальной карты пользователя с устройством идентификации пользователя. Счетчик измеряет показатели электроэнергии в процессе зарядки электротранспорта и передает полученные значения на управляющий модуль и далее на удаленный сервер для обработки, учета и принятия диспетчерских решений для обеспечения возможности автоматического технологического управления зарядной станцией на основе данных о состоянии питающей электросети: перекос потребления по фазам, превышение реактивной составляющей заданного порога.Also, from the prior art, patent RU 130459 U1, a charging station is known which comprises: a housing in which an executive and a control module are located in an internal cavity, a transceiver module, a power cut-off protection device, means for connecting an electric vehicle charging cable connected to the control module, user identification device, displacement and tilt sensors of the station body for monitoring and recording mechanical effects on the body. The station also contains a LED module for external indication of the station status associated with the control module, and a light board on the outer surface of the housing. The executive module is connected to the control module and to a socket for connecting the charging cable of electric transport to the charging station. The control module is designed as a control unit and a block for analyzing incoming information. On the station case there is a slot for an individual user card with a user identification device. The meter measures electric power during charging of electric vehicles and transfers the obtained values to the control module and then to a remote server for processing, accounting and making dispatch decisions to enable automatic technological control of the charging station based on data on the state of the power supply network: phase imbalance, excess reactive component of a given threshold.

Недостатками такой зарядной станции являются низкая эффективность и электробезопасность при эксплуатации.The disadvantages of such a charging station are low efficiency and electrical safety during operation.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является патент RU 2509667 C1, защищающий преобразовательную подстанцию электротранспорта, в которой зарядный терминал через канал связи дает запрос управляющему блоку на начало заряда. Управляющий блок через канал связи подает сигнал начала заряда блоку защиты и через канал связи источнику тока блока соответствующему зарядному терминалу. Напряжение, подаваемое на контактную сеть с выхода выпрямителя, попадает на рабочий вход источника тока через блок защиты. Инвертор источника тока преобразует постоянное напряжение в переменное с частотой, задаваемой сигналами на управляющем входе, подключенном по каналу связи к управляющему блоку, и на сигнальном входе, подключенном к датчику выходного тока. Переменное напряжение с выхода инвертора поступает на первичную обмотку развязывающего трансформатора и с его вторичной обмотки на вход выпрямителя, который преобразует переменное напряжение на входе в постоянное на выходе. Выход выпрямителя через датчик тока подключен к выходу источника тока. Уровень выходного постоянного напряжения на выходе источника тока задается сигналом на управляющем входе и сигналом от датчика тока на входе. Выход источника тока подключен к входу зарядного терминала. Зарядный ток задается управляющим блоком через управляющий вход и стабилизируется на заданном уровне по сигналу от датчика тока.The closest analogue of the proposed invention is patent RU 2509667 C1, which protects the converter substation of electric transport, in which the charging terminal through the communication channel makes a request to the control unit to start charging. The control unit through the communication channel provides a signal of the beginning of charge to the protection unit and through the communication channel to the current source of the unit to the corresponding charging terminal. The voltage supplied to the contact network from the output of the rectifier goes to the working input of the current source through the protection unit. The inverter of the current source converts the direct voltage into alternating voltage with a frequency set by the signals at the control input connected via a communication channel to the control unit and at the signal input connected to the output current sensor. The alternating voltage from the inverter output goes to the primary winding of the decoupling transformer and from its secondary winding to the input of the rectifier, which converts the alternating voltage at the input to a constant at the output. The rectifier output through the current sensor is connected to the output of the current source. The level of the output DC voltage at the output of the current source is set by the signal at the control input and the signal from the current sensor at the input. The output of the current source is connected to the input of the charging terminal. The charging current is set by the control unit through the control input and stabilizes at a given level by a signal from the current sensor.

Такая подстанция хотя и использует инфраструктуру контактной сети, но также имеет низкую эффективность и электробезопасность при эксплуатации.Although this substation uses the contact network infrastructure, it also has low efficiency and electrical safety during operation.

Соответственно, необходимо разработать способ и систему управления и контроля зарядным комплексом электромобилей, в частности, для комплектной трансформаторной подстанции киоскового типа с расширенными функциями зарядки для электромобилей на основе широко распространенной инфраструктуры распределительных электросетей. Это не требует создания инфраструктуры отдельно расположенных зарядных станций и позволяет повысить безопасность эксплуатации зарядной станции и предотвратить ее выхода из строя при возникновении недопустимых перегрузок и внештатной ситуации. Также обеспечивается высокий уровень качества электрической энергии, поскольку зарядная станция расположена максимально близко к преобразующему оборудованию электросети и не влияет на работу электрического оборудования потребителей. Таким образом, предложенное изобретение позволяет устранить недостатки предшествующего уровня техники, расширить функциональные возможности и повысить равномерность энергопотребления.Accordingly, it is necessary to develop a method and system for controlling and monitoring the charging complex of electric vehicles, in particular, for a complete kiosk-type transformer substation with advanced charging functions for electric vehicles based on the widespread infrastructure of distribution electric networks. This does not require the creation of the infrastructure of separately located charging stations and can improve the safety of the charging station and prevent its failure in the event of unacceptable overloads and an emergency. A high level of quality of electric energy is also provided, since the charging station is located as close as possible to the converting equipment of the electric network and does not affect the operation of the electrical equipment of consumers. Thus, the proposed invention eliminates the disadvantages of the prior art, expand the functionality and increase the uniformity of energy consumption.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Предложена система и способ управления и контроля по меньшей мере одной зарядной станцией для электромобиля. Система содержит трансформаторную подстанцию, например, киоскового типа, в которой расположены соединенные кабельными линиями: силовой трансформатор; блок распределительных устройств высшего напряжения; блок распределительных устройств низкого напряжения; и по меньшей мере одну зарядную станцию переменного или постоянного тока с терминалом подключения электромобиля к зарядной станции, при этом указанная по меньшей мере одна зарядная станция соединена с блоком промышленного логического контроллера для ограничения загрузки зарядной станции, причем блок промышленного логического контроллера выполнен с интерфейсом шины RS-485 и осуществляет этапы: а) в режиме реального времени считывает информацию об абсолютных значениях фазных токов в цепи на выходе силового трансформатора; б) на основе которой вычисляет суммарную мощность в цепи на выходе силового трансформатора; в) сравнивает вычисленную суммарную мощность с заранее заданным максимальным значением мощности, г) если при зарядке электромобиля мощность на выходе силового трансформатора превышает заранее заданное максимальное значение мощности, то вычисляет величину снижения мощности, потребляемой электромобилем, необходимую для выполнения условия не превышения заранее заданного максимального значения мощности; д) если при зарядке электромобиля мощность на выходе силового трансформатора не превышает заранее заданное максимальное значение мощности, то повторяют этапы а)-в); е) вычисляет необходимое снижение величины зарядного тока с учетом заранее определенного количества фаз подключения при зарядке электромобиля; ж) передает на по меньшей мере одну зарядную станцию управляющий сигнал о снижении величины зарядного тока.A system and method for controlling and monitoring at least one charging station for an electric vehicle is proposed. The system contains a transformer substation, for example, a kiosk type, in which are located connected by cable lines: power transformer; high voltage switchgear unit; low voltage switchgear unit; and at least one charging station AC or DC with a terminal connecting the electric vehicle to the charging station, wherein said at least one charging station is connected to the industrial logic controller unit to limit the loading of the charging station, the industrial logical controller unit being configured with an RS bus interface -485 and carries out the steps: a) in real time reads information about the absolute values of the phase currents in the circuit at the output of the power transformer; b) on the basis of which it calculates the total power in the circuit at the output of the power transformer; c) compares the calculated total power with a predetermined maximum power value, d) if, when charging an electric vehicle, the output power of the power transformer exceeds a predetermined maximum power value, then it calculates the amount of reduction in power consumed by the electric vehicle necessary to meet the condition of not exceeding a predetermined maximum value power; e) if when charging an electric vehicle the power at the output of the power transformer does not exceed a predetermined maximum power value, then repeat steps a) -c); f) calculates the necessary decrease in the value of the charging current, taking into account a predetermined number of connection phases when charging an electric vehicle; g) transmits to the at least one charging station a control signal to reduce the magnitude of the charging current.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является то, что блок промышленного логического контроллера считывает информацию об абсолютных значениях фазных токов в цепи на выходе силового трансформатора через шину RS-485 от датчиков фазных токов, посредством токовых трансформаторов;A preferred embodiment of the invention is that the industrial logic controller unit reads information about the absolute values of the phase currents in the circuit at the output of the power transformer via the RS-485 bus from the phase current sensors, using current transformers;

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является то, что блок промышленного логического контроллера передает, через шину RS-485, на по меньшей мере одну зарядную станцию управляющий сигнал о снижении величины зарядного тока, где снижение осуществляется заданными дискретными значениями.A preferred embodiment of the invention is that the industrial logic controller unit transmits, via the RS-485 bus, to the at least one charging station a control signal to reduce the charging current, where the reduction is carried out by predetermined discrete values.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является то, что зарядка электромобилей осуществляется в режиме mode 1, который использует «медленную» зарядку электромобилей с напряжением до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении и/или режиме mode 3, который использует «медленную» и/или «стандартную» зарядку с напряжением до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении и до 400 В и силой тока до 32 А при трехфазном подключении.A preferred embodiment of the invention is that electric vehicles are charged in mode 1, which uses “slow” charging of electric vehicles with voltages up to 230 V and current up to 16 A for single-phase connection and / or mode 3, which uses “slow” and / or “standard” charging with voltage up to 230 V and current up to 16 A with single-phase connection and up to 400 V and current up to 32 A with three-phase connection.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является то, что зарядная станция по сигнальному проводу зарядного кабеля, подключенному к электромобилю, передает управляющий сигнал с новой величиной зарядного тока, который может потребляться электромобилем, после чего зарядное устройство электромобиля настраивает свой рабочий цикл так, чтобы потребляемый ток не превышал новой величины зарядного тока.A preferred embodiment of the invention is that the charging station transmits a control signal with a new charge current that can be consumed by the electric vehicle via the signal cable of the charging cable connected to the electric vehicle, after which the electric vehicle's charger adjusts its duty cycle so that the current consumption does not exceed new value of the charging current.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является то, что, если после передачи упомянутого управляющего сигнала в зарядную станцию общая мощность на выходе силового трансформатора не уменьшается до или ниже величины заранее заданного максимального значения мощности, блок промышленного логического контроллера определяет, что был подключен, и заряжается еще один или более электромобилей и повторяет этапы а)-е).A preferred embodiment of the invention is that if, after the said control signal is transmitted to the charging station, the total power at the output of the power transformer does not decrease to or below the predetermined maximum power value, the industrial logic controller unit determines that it has been connected and one more is charged or more electric vehicles and repeats steps a) to e).

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является то, что если после этапов а)-е) или их повторения, суммарная мощность в цепи на выходе силового трансформатора не уменьшается и/или превышает величину заранее заданного максимального значения мощности, то такая ситуация считается аварийной, и блок промышленного логического контроллера передает управляющий сигнал на управляемый контактор, соединенный с указанной по меньшей мере одной зарядной станцией для ее аварийного отключения.A preferred embodiment of the invention is that if after steps a) to e) or repeating them, the total power in the circuit at the output of the power transformer does not decrease and / or exceeds the value of the predefined maximum power value, then this situation is considered emergency, and the industrial unit logic controller transmits a control signal to a controlled contactor connected to the specified at least one charging station for emergency shutdown.

Проведенный анализ уровня техники позволяет определить, что предложенное изобретение является новым и не очевидно специалисту из уровня техники, а возможность его использования в промышленности определяет его как промышленно применимым.The analysis of the prior art allows us to determine that the proposed invention is new and not obvious to a person skilled in the art, and the possibility of its use in industry defines it as industrially applicable.

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и будут объяснены со ссылками на чертежи и варианты осуществления, описанные в дальнейшем.These and other aspects of the invention will become apparent and will be explained with reference to the drawings and embodiments described hereinafter.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 и 2 показаны соответственно общий вид в разрезе спереди и сверху предложенной системы управления и контроля зарядным комплексом электромобилей на основе комплектной трансформаторной подстанции (КТП).In FIG. Figures 1 and 2 respectively show a general sectional view in front and from above of the proposed control and monitoring system for a charging complex of electric vehicles based on a complete transformer substation (KTP).

На фиг. 3 показана блок схема взаимосвязей модуля управления и контроля (МУиК).In FIG. 3 shows a block diagram of the relationship of the control and monitoring module (MUiK).

На фиг. 4 показана блок-схема алгоритма работы МУиК.In FIG. 4 shows a block diagram of the algorithm of the MUiK.

На фиг. 5 показана схема организации зарядки электроэнергией электромобиля.In FIG. 5 shows a diagram of an electric vehicle charging an electric vehicle.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Так фиг. 1 и 2 иллюстрируют общий вид предложенной КТП с возможностью зарядки электромобилей, в которой корпус состоит из крыши (1), боковых панелей (2), основания (3) и разделен на: отсек распределительных устройств (РУ) высшего напряжения (РУВН) РУ-10(6) кВ (4), отсек распределительных устройств низкого напряжения (РУНН) РУ-0,4 кВ (5), отсек силового трансформатора (6), отсек зарядных станций (ЗС) (7). Все отсеки изолированы друг от друга и разделены перегородками (8) из негорючего материала внутри корпуса и имеют отдельные входы, расположенные на соответствующей стороне корпуса. Корпус может быть выполнен из монолитного бетона или из сэндвич-панелей.So FIG. 1 and 2 illustrate a general view of the proposed transformer substation with the possibility of charging electric vehicles, in which the housing consists of a roof (1), side panels (2), a base (3) and is divided into: compartment of switchgears (RU) of high voltage (RUV) RU- 10 (6) kV (4), low-voltage switchgear compartment (LVRF) RU-0.4 kV (5), power transformer compartment (6), charging station compartment (ZS) (7). All compartments are isolated from each other and separated by partitions (8) of non-combustible material inside the housing and have separate entrances located on the corresponding side of the housing. The body can be made of cast concrete or sandwich panels.

В отсеке РУВН (4) расположено распределительное устройство 10(6) кВ, типа камеры сборной одностороннего обслуживания серии КСО-201.3 с верхним вводом шин от башни воздушного ввода, с боковым выводом шин для питания силового трансформатора. Внутри отсека располагаются предохранители, разъединитель.A switchgear of 10 (6) kV is located in the RUVN compartment (4), such as a chamber of a one-sided service team KSO-201.3 series with a top bus inlet from an air inlet tower, with a side bus outlet for power transformer supply. Inside the compartment are fuses, a disconnector.

В отсеке РУНН (5) расположено вводно-распределительное устройство РУ-0,4 кВ, в котором расположено оборудование низкого напряжения, блок учета потребляемой электрической энергии, блок питания собственных нужд КТП. В отсеке установлено рабочее освещение, розетки 220 В, розетки 12 В для подключения оборудования.In the RUNN compartment (5), there is a 0.4-kV RU-distribution and distribution device, in which low-voltage equipment, a metering unit for consumed electric energy, and an auxiliary power supply unit of KTP are located. The compartment has working lighting, 220 V sockets, 12 V sockets for connecting equipment.

Башня воздушного ввода (10) КТП выполнена со съемными листами, в ней расположены шины 10(6) кВ, например шины алюминиевые сечением 50×5 мм. В верхней части конструкции расположены проходные изоляторы 10(6) кВ для подключения к ВЛ-10(6) кВ. Ограничители перенапряжений (ΟΠΗ) располагаются в конструкции башни воздушного ввода, параллельно проходным изоляторам.The KTP air input tower (10) is made with removable sheets; 10 (6) kV buses are located in it, for example, aluminum busbars with a section of 50 × 5 mm. In the upper part of the structure there are 10 (6) kV bushing insulators for connection to the VL-10 (6) kV. Surge arresters (ΟΠΗ) are located in the design of the tower of the air inlet, parallel to the bushing.

В отсеке ЗС (7) расположено оборудование зарядной станции переменного тока (11) (шкаф ЗС), соединенное кабельными линиями (КЛ) с выводом КЛ-0,4 кВ от распределительной секции РУНН. Как вариант, показано на фиг. 2 пунктиром, имеется место для установки блока зарядной станции постоянного тока (12), который соединен кабельными линиями (КЛ) с выводом КЛ-0,4 кВ от распределительной секции РУНН.In the compartment ZS (7) is located the equipment of the charging station of alternating current (11) (cabinet ZS), connected by cable lines (KL) with the output of KL-0.4 kV from the distribution section of the RUNN. Alternatively, shown in FIG. 2 by a dotted line, there is a place for installation of a DC charging station block (12), which is connected by cable lines (CL) to the output of CL-0.4 kV from the distribution section of the RUNN.

В корпусе КТП устанавливаются РУ-10(6) кВ на базе ячейки КСО РУ 0,4 кВ и другие щиты 0,4 кВ. На заводе также выполняется: внутренний контур заземления с двумя выводами для присоединения к наружному контуру; высоковольтные шинные перемычки для соединения РУВН с силовым трансформатором; кабельные перемычки (КЛ) 0,4 кВ от силового трансформатора до вводного автоматического выключателя РУ 0,4 кВ; цепи освещения и вторичной коммутации. Перемычка ВН между РУ-10(6) кВ и силовым трансформатором выполняется, например, одножильными кабелями марки АПвПуг-10. Кабели прокладываются в клипах от РУ-10(6) кВ КТП до отсека силового трансформатора. Перемычка 0,4 кВ выполняется, например, одножильным кабелем ВВГнг-LS с креплением его в клицах по потолку трансформаторного отсека и отсека РУ-0,4 кВ.RU-10 (6) kV are installed in the KTP case on the basis of the KSO RU cell of 0.4 kV and other 0.4 kV switchboards. The factory also performs: an internal ground loop with two leads for connection to the outer loop; high-voltage bus jumpers for connecting the switchgear with a power transformer; cable jumpers (CL) 0.4 kV from the power transformer to the input circuit breaker RU 0.4 kV; lighting and secondary switching circuits. The VN jumper between the RU-10 (6) kV and the power transformer is performed, for example, by single-core cables of the APvPug-10 brand. Cables are laid in clips from RU-10 (6) kV KTP to the power transformer compartment. The 0.4 kV jumper is made, for example, by a single-core cable VVGNG-LS with its fastening in the cliques on the ceiling of the transformer compartment and the RU-0.4 kV compartment.

Внутренний контур заземления КТП также выполняется на заводе. В качестве внешнего защитного заземляющего устройства (ВЗЗУ) используется контур заземления, состоящий из 19-ти вертикальных заземлителей, глубинных электродов-металлический стержень, соединенных между собой горизонтальными заземлителями. ВЗЗУ обеспечивает нормируемое сопротивление растеканию тока Rh=4 Ом; 2 Ом; 1 Ом; 0,66 Ом (в зависимости от типа питающей сети). ВЗЗУ рассчитано для грунта с удельным сопротивлением 100 Ом*м и выполняется общим для КТП с устанавливаемой концевой опорой ВЛ-10(6) кВ с разъединителем. Защита от перенапряжений осуществляется ΟΠΗ 10(6) кВ в составе башни воздушного ввода. Принимая во внимание повышенные требования к электробезопасности, допустимое значение нормируемого сопротивления растеканию тока ВЗЗУ рассчитано, исходя из значения напряжения прикосновения Uпр=20 B (в соответствии ГОСТ 12.1.038-82 и ПУЭ). При изменении значения удельного сопротивления грунта необходимо откорректировать состав заземляющего устройства в части количества вертикальных заземлителей, для обеспечения нормируемого сопротивления растеканию тока Rн=4 Ом; 2 Ом; 1 Ом; 0,66 Ом.The KTP internal ground loop is also performed at the factory. As an external protective grounding device (VZZU), a ground loop is used, consisting of 19 vertical ground electrodes, deep electrodes and a metal rod interconnected by horizontal ground electrodes. VZZU provides a normalized resistance to current spreading Rh = 4 Ohms; 2 ohm; 1 ohm; 0.66 Ohm (depending on the type of mains supply). VZZU designed for soil with a resistivity of 100 Ohm * m and is common for KTP with installed end support VL-10 (6) kV with a disconnector. Surge protection is carried out ΟΠΗ 10 (6) kV as part of the tower air input. Taking into account the increased requirements for electrical safety, the permissible value of the normalized current spreading resistance of the VZZU is calculated based on the value of the contact voltage Upr = 20 V (in accordance with GOST 12.1.038-82 and PUE). When changing the value of resistivity of the soil, it is necessary to adjust the composition of the grounding device in terms of the number of vertical grounding conductors, to ensure a normalized current spreading resistance Rн = 4 Ohms; 2 ohm; 1 ohm; 0.66 ohm.

В электрической части КТП содержит следующее оборудование: РУВН, например КСО-201.3; двухобмоточный силовой трансформатор, например ТМГэ-160/10(6); РУНН; оборудование собственных нужд (СН); оборудование зарядной станции. Также могут использоваться дополнительные защитные средства, например комплект резиновых ковриков; инвентарная подставка; штанга оперативная до 10 кВ с крючком, тип ШО-10У1.In the electrical part of the KTP contains the following equipment: RUVN, for example KSO-201.3; two-winding power transformer, for example TMGE-160/10 (6); RUNN; equipment of own needs (SN); charging station equipment. Additional protective equipment may also be used, such as a set of rubber mats; inventory stand; operational rod up to 10 kV with a hook, type SHO-10U1.

Оборудование собственных нужд (СН) КТП состоит из: блока питания СН КТП, систем электроосвещения, отопления и вентиляции и учета электроэнергии в КТП.Equipment for auxiliary needs (CH) KTP consists of: power supply CH KTP, systems of electric lighting, heating and ventilation and electricity metering in KTP.

Блок питания собственных нужд КТП (СН-ЭСС) располагается в составе РУ-0,4 кВ КТП и осуществляет питание 220/380/12 В всех цепей собственных нужд подстанции, а также оборудования для осуществления пуско-наладочных работ (предусмотрена возможность присоединения внешних потребителей с номинальным током до 63А, подключаемых к лабораторным клеммам СН (клеммы выведены на фасад шкафа РУ-0,4 кВ). Для защиты подключаемых к блоку СН цепей от перегрузки и коротких замыканий установлены автоматические выключатели на номинальные токи 63, 25, 16 и 6А. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, розетка 220 В подключена через устройство защитного отключения. Питание блока СН осуществляется от автоматического выключателя, расположенного в РУ-0,4 кВ.The KTP auxiliary power supply unit (SN-ESS) is located as part of the 0.4 kV switchgear KTP and supplies 220/380/12 V to all substation's own auxiliary circuits, as well as equipment for commissioning (it is possible to connect external consumers with a rated current of up to 63A, connected to laboratory SN terminals (the terminals are placed on the front of the RU-0.4 kV cabinet). To protect the circuits connected to the CH unit against overload and short circuits, circuit breakers for rated currents 63, 25, 16 and 6A are installed For provided I personnel safety, socket 220 is connected through a breaker device. CH Power unit carried by the circuit breaker, located at 0.4 kV.

Электроосвещение в КТП выполняется по схеме: а) рабочее напряжение ~220 В, с настенными светильниками типа НПП03 со светодиодными лампами мощностью 6,5 Вт, типа 6,5W Е27; б) ремонтное и переносное напряжение ~12 В (предусмотрено наличие переносного светильника, типа РВО-42, со шнуром 10 м). Питание внутреннего освещения отсеков КТП осуществляется от блока питания СН в составе РУ-0,4 кВ.Electric lighting in KTP is carried out according to the scheme: a) operating voltage ~ 220 V, with wall lamps type NPP03 with LED lamps with a power of 6.5 W, type 6.5W E27; b) repair and portable voltage ~ 12 V (a portable lamp, type RVO-42, with a cord of 10 m is provided). The internal lighting of the KTP compartments is powered from the SN power supply unit as part of the 0.4 kV switchgear.

Отопление и вентиляция в отсеках КТП осуществляется печами, например, типа Etalon 05UB, управление которыми осуществляется в автоматическом режиме, посредством встроенных электронных термостатов или в ручном режиме обслуживающим персоналом. Печи устанавливаются в отсек РУНН и отсек зарядных станций (ЗС). Режим работы системы отопления должен обеспечивать температуру в отсеках не ниже 5°С. Вентиляция трансформаторной камеры выполнена естественная. Для этого на фасаде КТП имеются жалюзийные решетки для притока холодного и оттока горячего воздуха, которые обеспечивают требуемый температурный режим работы трансформатора.Heating and ventilation in the compartments of the KTP is carried out by furnaces, for example, of the Etalon 05UB type, which are controlled automatically, by means of built-in electronic thermostats or manually by maintenance personnel. The furnaces are installed in the RUNN compartment and the charging station compartment (ZS). The operating mode of the heating system must provide a temperature in the compartments of at least 5 ° C. The ventilation of the transformer chamber is made natural. For this, on the facade of the KTP there are louvres for the influx of cold and the outflow of hot air, which provide the required temperature regime of the transformer.

Учет электроэнергии в КТП производится на вводе в РУ 0,4 кВ, где устанавливаются сертифицированные и рекомендованные к применению энергосбытовыми организациями для учета трансформаторы тока. Вторичные выводы трансформаторов тока подключаются к счетчику электрической энергии, который установлен в отдельном шкафу учета (напольного исполнения ШУ), который устанавливается отсеке РУНН. Для подключения счетчика электрической энергии в шкафу учета установлена испытательная коробка. Также учет потребляемой электрической энергии производится на отходящих линиях к зарядным станциям, на отходящих линиях, питающих потребителей 0,4 кВ КТП, где устанавливаются сертифицированные и рекомендованные энергосбытовыми организациями для коммерческого учета трансформаторы тока. Вторичные выводы трансформаторов тока подключаются к счетчикам электрической энергии (счетчику ЗС переменного тока и к счетчику ЗС постоянного тока; к счетчику отходящей линии 1, 2, 3, которые установлены в шкафу учета (ШУ) напольного исполнения), совместно с прибором учета потребляемой электроэнергии на вводе КТП. Для подключения счетчиков в щите учета установлены испытательные коробки. Подвод электроэнергии к электротехническому оборудованию осуществляется через указанные кабели и системы сборных шин.Electricity metering in KTP is made at the input of 0.4 kV in the RU, where certified and recommended for use by energy sales organizations for metering current transformers are installed. The secondary terminals of current transformers are connected to an electric energy meter, which is installed in a separate metering cabinet (floor-mounted version ШУ), which is installed in the RUNN compartment. To connect an electric energy meter, a test box is installed in the metering cabinet. The metering of consumed electric energy is also carried out on the outgoing lines to charging stations, on the outgoing lines supplying consumers with 0.4 kV KTP, where current transformers certified and recommended by energy sales organizations for commercial metering are installed. The secondary terminals of current transformers are connected to electric energy meters (AC AC meter and DC DC meter; to the outgoing line meter 1, 2, 3, which are installed in the metering cabinet (SHU) of the floor-mounted version), together with the meter for electricity consumption on entering KTP. To connect the meters, test boxes are installed in the metering board. The supply of electricity to electrical equipment is carried out through these cables and busbar systems.

В качестве РУВН применяется камера сборная одностороннего обслуживания типа КСО-201.3, которая состоит из выключателя нагрузки ВНА-10(6)/630, предохранителя ПКТ-10(6)-20. В камере используются блокировки: от открывания двери при включенных главных ножах выключателя нагрузки (механическая); от включения заземляющих ножей при включенных главных ножах выключателя нагрузки, от включения главных ножей выключателя нагрузки при включенных заземляющих ножах (механическая).A single-sided service chamber type KSO-201.3 is used as a RUVN, which consists of a VNA-10 (6) / 630 load switch, a PKT-10 (6) -20 fuse. The camera uses locks: from opening the door when the main knives of the load switch are on (mechanical); from turning on the grounding knives when the main knives of the load switch are on, from turning on the main knives of the switch when the grounding knives are on (mechanical).

В КТП применяется силовой трансформатор 160 кВА; 250 кВА, например, серии ТМГэ (трехфазный, герметичный, с масляным охлаждением), схема соединения Y/Zн-11, что обеспечивает уменьшение потерь при несимметричном режиме работы трансформатора. Трансформатор предназначен для работы в электросетях 10(6) кВ в электроустановках в условиях умеренного климата и служит для понижения высокого напряжения питающей электросети до установленного уровня потребления.In KTP, a power transformer of 160 kVA is used; 250 kVA, for example, TMGE series (three-phase, hermetic, oil-cooled), Y / Zn-11 connection diagram, which ensures loss reduction during asymmetric operation of the transformer. The transformer is designed to operate in 10 (6) kV power grids in electrical installations in a temperate climate and serves to lower the high voltage of the power supply network to a specified level of consumption.

В качестве РУНН применяется сборка НН 380/220 В с вводом верхним КЛ-0,4 кВ от силового трансформатора и с выводом КЛ-0,4 кВ от распределительной секции как сверху, так и снизу шкафа. РУ-0,4 кВ комплектуется автоматическими выключателями типа ВА04-31Про; ВА04-35Про; ВА50-39Про, трансформаторами тока для учета потребляемой электрической энергии. Также в состав РУ-0,4 кВ входит оборудование блока собственных нужд СН-ЭСС.As LVLN, the LV 380/220 V assembly is used with the input of the upper KL-0.4 kV from the power transformer and with the output of KL-0.4 kV from the distribution section both above and below the cabinet. The 0.4 kV switchgear is equipped with VA04-31Pro type circuit breakers; VA04-35Pro; VA50-39Pro, current transformers for metering consumed electrical energy. Also, the 0.4 kV switchgear includes equipment of the auxiliary unit SN-ESS.

В КТП установлена зарядная станция переменного тока (11), оборудование которой размещается в отдельном металлическом шкафу. Питание оборудования зарядной станции производиться от шкафа питания зарядной станции (ШПЗС), который соединен кабельными линиями (КЛ) с выводом КЛ-0,4 кВ от распределительной секции РУНН. На фасаде КТП устанавливается терминал подключения электромобилей (9), представляющий из себя металлический щит, например, навесной с размещенным в нем оборудованием контроля и индикации и с выведенными на поверхность щита разъемами для подключения электромобилей. Зарядная станция предназначена для зарядки электромобилей через штепсельные разъемы под переменным напряжением до 240/400 В, силой тока до 32/80А, частотой 50 Гц. Штепсельные разъемы зарядной станции оснащены элементами защиты от поражения электрическим током и блокировками от ошибочных действий. При этом возможно применение зарядных станций с функцией внешнего проводного управления.An AC charging station (11) is installed in the KTP, the equipment of which is located in a separate metal cabinet. The power of the equipment of the charging station is made from the power cabinet of the charging station (ШПЗС), which is connected by cable lines (CL) to the output of CL-0.4 kV from the distribution section of the LVFH. On the facade of the KTP, an electric vehicle connection terminal (9) is installed, which is a metal shield, for example, a hinged one with the monitoring and indication equipment located in it and with connectors for connecting electric vehicles brought to the surface of the shield. The charging station is designed to charge electric vehicles through plug connectors under alternating voltage up to 240/400 V, current up to 32 / 80A, frequency 50 Hz. The plug connectors of the charging station are equipped with elements of protection against electric shock and interlocks from erroneous actions. In this case, it is possible to use charging stations with an external wired control function.

Зарядка электромобилей осуществляется предпочтительно: в режиме Mode 1, который использует «медленную» зарядку электромобилей (до 10 часов) посредством подключения через разъем к электросети переменного тока с напряжением до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении; и режиме Mode 3, который использует «медленную» или «стандартную» зарядку электромобилей в зависимости от способа подключения к электросети (до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении; до 400 В и силой тока до 32 А при трехфазном подключении). Контроль процесса зарядки электромобиля осуществляется модулем управления и контроля (МУиК), который предназначен для ограничения загрузки зарядной станции и регулирования потребляемой, подключенным к зарядной станции электромобилем мощности в зависимости от загрузки КТП. МУиК представляет собой широкоизвестный промышленный программируемый логический контроллер (ПЛК), например, см. https://www.maximintegrated.com/en/solutions/industrial/control-and-automation/plc.html/tb_ab2, который выполнен с возможностью подключения к компьютеру с помощью витой пары R-J45, при этом в настройках соединения указывается IP адрес как 10.10.10.179, Mask 255.255.255.0.Charging electric vehicles is preferably carried out: in Mode 1, which uses “slow” charging of electric vehicles (up to 10 hours) by connecting an AC voltage up to 230 V and current up to 16 A through a connector to a single-phase connection; and Mode 3 mode, which uses “slow” or “standard” charging of electric vehicles, depending on the method of connecting to the mains (up to 230 V and current up to 16 A for single-phase connection; up to 400 V and current up to 32 A for three-phase connection) . The process of charging the electric vehicle is controlled by the control and monitoring module (MUiK), which is designed to limit the loading of the charging station and regulate the power consumed by the electric vehicle connected to the charging station depending on the load of the transformer substation. MUiK is a well-known industrial programmable logic controller (PLC), for example, see https://www.maximintegrated.com/en/solutions/industrial/control-and-automation/plc.html/tb_ab2, which is configured to connect to computer using a twisted pair R-J45, while the connection settings indicate the IP address as 10.10.10.179, Mask 255.255.255.0.

На фиг. 3-4 показаны блок-схема и алгоритм работы МУиК. Настройка МУиК осуществляется путем задания параметров файла props.txt. Ограничение загрузки фидера, к которому подключены зарядные станции (ЗС1, ЗС2), происходит следующим образом: ПЛК в реальном времени получает информацию о фазных токах, протекающих в цепи на выходе силового трансформатора. ПЛК по входу соединен через автоматический выключатель (Q1.0) питающей кабельной линией с фазной линией (L1…L3), нулевой линией (N) и совмещенной нулевой защитной и нулевой рабочей линии (PEN). По выходу ПЛК соединен кабельной линией с управляемым контактором (КМ1), к которому подключены зарядные станции (ЗС1, ЗС2), при этом они также соединены по шине RS-485 с ПЛК, который соединен шиной RS-485 с устройством энергоанализатора (ЭА), измеряющего величины токов посредством токовых трансформаторов (ТА4…6). Автоматические выключатели (Q1.0, Q1.1, QF1(AB)), устройство защитного отключения (FA1(УЗО)), линия заземления (РЕ). ПЛК в реальном времени, например, каждые 50 мс считывает данные с шины RS-485, получает абсолютные значения фазных токов, вычисляет суммарную мощность в общей цепи и сравнивает ее с заранее заданным максимальным значением MUIK_P_MAX (устанавливается в конфигурационном файле props.txt). Если при зарядке электромобиля мощность на выходе трансформатора превышает заранее заданное максимальное значение, ПЛК вычисляет величину снижения мощности, потребляемой электромобилем, необходимую для выполнения условия не превышения величины MUIK_P_MAX, вычисляет необходимое снижение величины тока с учетом количества фаз подключения MUIK_PHASES (которое устанавливается в конфигурационном файле props.txt) и по цифровой шине RS-485 посылает на зарядные станции управляющий сигнал о снижении зарядного тока. Снижение осуществляется дискретными значениями вплоть до полного отключения станции, например 32А, 30А, 20А, 16А, 13А, 10А, 6А, 0A. В свою очередь зарядная станция по сигнальному проводу зарядного кабеля сообщает подключенному к ней электромобилю новую величину максимального тока, который может потребляться электромобилем, после чего зарядное устройство электромобиля, обеспечивающее зарядку его тяговых аккумуляторов, настраивает свой рабочий цикл так, чтобы потребляемый ток не превышал нового значения максимального тока. В случае если после передачи устройством управляющего сигнала в зарядную станцию общая мощность на выходе силового трансформатора не уменьшается до или ниже величины MUIK_P_MAX, то ПЛК предполагает, что за время исполнения команды был подключен и начал заряжаться еще один или более электромобилей. ПЛК производит еще одну итерацию снижения мощности. Если после второй итерации общая мощность на выходе силового трансформатора не уменьшается и превышает величину MUIK_P_MAX, то такая ситуация считается аварийной и ПЛК отправляет управляющий сигнал на управляемый контактор (КМ1) для аварийного отключения фидеров зарядных станций (ЗС1, ЗС2) от энергоснабжения.In FIG. 3-4 shows the block diagram and the algorithm of the MUiK. MUiK is configured by setting the parameters of the props.txt file. The loading limit of the feeder, to which the charging stations are connected (ЗС1, ЗС2), is as follows: the PLC receives real-time information about the phase currents flowing in the circuit at the output of the power transformer. The input PLC is connected via a circuit breaker (Q1.0) with a power cable line with a phase line (L1 ... L3), a neutral line (N) and a combined protective and zero operating line (PEN). At the output, the PLC is connected by a cable line to a controlled contactor (KM1), to which the charging stations are connected (ZS1, ZS2), while they are also connected via the RS-485 bus to the PLC, which is connected by the RS-485 bus to the energy analyzer (EA) device, measuring currents by means of current transformers (TA4 ... 6). Circuit breakers (Q1.0, Q1.1, QF1 (AB)), residual current circuit breaker (FA1 (RCD)), ground line (PE). A real-time PLC, for example, reads data from the RS-485 bus every 50 ms, obtains absolute values of phase currents, calculates the total power in the common circuit and compares it with a predetermined maximum value MUIK_P_MAX (set in the props.txt configuration file). If, when charging an electric vehicle, the power at the transformer output exceeds a predetermined maximum value, the PLC calculates the amount of decrease in power consumed by the electric vehicle necessary to meet the condition of not exceeding the value of MUIK_P_MAX, calculates the necessary decrease in current taking into account the number of connection phases MUIK_PHASES (which is set in the props configuration file .txt) and via the digital bus RS-485 sends to the charging stations a control signal indicating a decrease in the charging current. The reduction is carried out by discrete values until the station is completely turned off, for example 32A, 30A, 20A, 16A, 13A, 10A, 6A, 0A. The charging station, in turn, informs the electric vehicle connected to it of the new maximum current that can be consumed by the electric vehicle, after which the electric vehicle’s charger, which charges its traction batteries, adjusts its duty cycle so that the current consumption does not exceed the new value maximum current. If, after the device transfers the control signal to the charging station, the total power at the output of the power transformer does not decrease to or below the value of MUIK_P_MAX, then the PLC assumes that during the execution of the command one or more more electric vehicles were connected and started to charge. The PLC performs another iteration of power reduction. If, after the second iteration, the total power at the output of the power transformer does not decrease and exceeds the value MUIK_P_MAX, then this situation is considered emergency and the PLC sends a control signal to the controlled contactor (KM1) to emergencyly disconnect the feeders of the charging stations (ZS1, ZS2) from the power supply.

В целом алгоритм работы с зарядной станцией переменного тока для электромобиля можно охарактеризовать следующим образом. Водителю электромобиля (пользователю) необходимо припарковаться на выделенном парковочном месте возле КТП с зарядной станцией, как показано на фиг. 5. Необходимо проверить состояние работоспособности зарядной станции, если светодиодный индикатор зарядной станции горит красным, то зарядная станция находится на техническом обслуживании и зарядная сессия не возможна. При зеленом (горит постоянно) светодиодном индикаторе состояния пользователю необходимо приложить зарегистрированную RFID-карту к устройству считывания RFID и идентификации для идентификации данных о пользователе. Информация о пользователе с карты поступает на модуль управления и контроля, который проводит их проверку (регистрацию, наличие средств на счету для получения услуги) и формирует ответ процедуры идентификации. Если идентификация (на начало зарядки) положительна, то светодиодный индикатор начинает мигать как зеленый-синий, при этом напряжение 380 В на контакты розетки зарядной станции пока не подается. Далее пользователю необходимо вставить соответствующие разъемы зарядного кабеля в розетку зарядной станции и в розетку электромобиля в заданной последовательности. При этом сработает блокиратор розетки зарядной станции, что предотвратит отсоединение вилки и розетки до завершения зарядной сессии. При исправном зарядном кабеле напряжение 380 В на контакты розетки зарядной станции будет подано и начнется зарядная сессия, при этом светодиодный индикатор зарядной станции переключится в режим постоянного свечения синим цветом.In general, the algorithm for working with an AC charging station for an electric vehicle can be characterized as follows. The electric vehicle driver (user) needs to park in a dedicated parking space near the transformer substation with a charging station, as shown in FIG. 5. It is necessary to check the health status of the charging station, if the LED indicator of the charging station is lit in red, then the charging station is under maintenance and a charging session is not possible. With a green (steady on) LED status indicator, the user needs to attach a registered RFID card to the RFID reader and identification to identify user data. Information about the user from the card goes to the control and monitoring module, which checks them (registration, availability of funds in the account to receive the service) and generates an identification procedure response. If the identification (at the beginning of charging) is positive, then the LED indicator starts flashing as green-blue, while the voltage of 380 V is not yet supplied to the contacts of the outlet of the charging station. Next, the user must insert the corresponding connectors of the charging cable into the socket of the charging station and into the socket of the electric vehicle in the given sequence. At the same time, the plug of the outlet of the charging station will work, which will prevent the plug and outlet from being disconnected until the end of the charging session. With a working charging cable, a voltage of 380 V will be supplied to the contacts of the outlet of the charging station and the charging session will begin, while the LED indicator of the charging station will switch to a steady blue light.

Зарядная станция обеспечивает регулирование потребляемой электромобилем мощности в зависимости от загрузки КТП. Так ПЛК зарядной станции получает информацию о токах, протекающих в цепи на выходе силового трансформатора. Информация поступает в ПЛК от токовых трансформаторов, измеряющих величины этих токов. ПЛК вычисляет мощность в общей цепи и сравнивает ее с заранее заданным максимальным значением. Если при зарядке электромобиля мощность на выходе трансформатора превышает заранее заданное максимальное значение, ПЛК посылает в зарядную станцию управляющий сигнал о снижении зарядного тока на такую величину, чтобы мощность на выходе трансформатора была меньше или равна максимальному значению. При дальнейшем снижении мощности на выходе трансформатора из-за падения нагрузки на других фидерах ПЛК увеличит зарядный ток, но без превышения общей мощностью максимального значения. Для завершения зарядной сессии необходимо повторно приложить RFID-карту, использованную для начала зарядной сессии, к считывателю. При этом светодиодный индикатор может гореть синим (электромобиль еще заряжается) или мерцающим синим светом (зарядный ток менее 30 мА). При успешной авторизации RFID-карты блокиратор розетки зарядной станции разблокирует вилку зарядного кабеля, после чего его можно будет отсоединить от зарядной станции, при этом прекращена подача напряжения 380 В на контакты розетки зарядной станции.The charging station provides regulation of the power consumed by the electric vehicle depending on the load of the transformer substation. So the PLC of the charging station receives information about the currents flowing in the circuit at the output of the power transformer. Information is supplied to the PLC from current transformers that measure the magnitude of these currents. The PLC calculates the power in the common circuit and compares it with a predetermined maximum value. If, when charging an electric vehicle, the power at the transformer output exceeds a predetermined maximum value, the PLC sends a control signal to the charging station to reduce the charging current by such a value that the power at the transformer output is less than or equal to the maximum value. With a further decrease in power at the transformer output due to a load drop on other feeders, the PLC will increase the charging current, but without exceeding the maximum power by the total power. To complete the charging session, you must re-attach the RFID card used to start the charging session to the reader. In this case, the LED indicator may light up blue (the electric car is still charging) or a flickering blue light (charging current less than 30 mA). Upon successful authorization of the RFID card, the plug of the charging station outlet unlocks the plug of the charging cable, after which it can be disconnected from the charging station, while the supply of 380 V to the contacts of the outlet of the charging station is cut off.

Более подробно алгоритм, показанный на фиг. 4, прописывается следующим образом:In more detail, the algorithm shown in FIG. 4, is written as follows:

1. Запуск программы происходит автоматически при включении ПЛК, во время запуска происходят все основные инициализации.1. The program starts automatically when the PLC is turned on, during startup all the basic initializations occur.

2. Чтение параметров из файла props.txt, который хранится в папке /mnt/ufs/usr/.2. Reading the parameters from the props.txt file, which is stored in the / mnt / ufs / usr / folder.

3. Запуск основного цикла, инициализация соединений с устройствами.3. Starting the main loop, initializing connections to devices.

4. Задержка выполнения основного цикла.4. Delay in the execution of the main cycle.

5. Чтение требуемых значений с энергоанализаторов.5. Reading the required values from energy analyzers.

6. Если отключен контактор цепи питания электромобиля, то вычисляем необходимый ток для зарядки электромобиля и включаем контактор, если требуется изменение параметров, вычисляем необходимое значение тока и переходим на следующий шаг.6. If the contactor of the electric vehicle’s power circuit is disconnected, then we calculate the necessary current for charging the electric car and turn on the contactor, if you need to change the parameters, we calculate the necessary current value and go to the next step.

7. Подготовка значений.7. Preparation of values.

8. База данных представляет собой файл в формате csv (дата записи, значение понижения, ошибка ответа) с глубиной хранения информации в 4 дня.8. The database is a csv file (recording date, reduction value, response error) with information storage depth of 4 days.

9. Передача управления подпрограмме для отправки на контроллер зарядной станции.9. Transfer control subroutine to send to the controller of the charging station.

10. Если контроллер ответил положительно, то проверяем снижение потребления.10. If the controller responded positively, then we check the reduction in consumption.

11. Если снижение потребления произошло, то переходим к началу цикла.11. If a decrease in consumption has occurred, then go to the beginning of the cycle.

12. Иначе осуществляем отключения контактора цепи питания зарядной станции с целью предотвращения перегрузки трансформатора, при физическом выходе из строя зарядной цепи электромобиля (зарядного кабеля, встроенного зарядного устройства).12. Otherwise, we disable the contactor of the power circuit of the charging station in order to prevent overload of the transformer, in case of physical failure of the charging circuit of the electric vehicle (charging cable, built-in charging device).

13. Счетчик ошибочных ответов.13. Counter erroneous responses.

14. Проверка порогового значения.14. Checking the threshold value.

15. Если на шаге 10 контроллер ответил отрицательно, то отключаем при помощи управляемого контактора цепь энергоснабжения зарядной станции с целью предотвращения перегрузки трансформатора при физическом выходе из строя канала передачи данных в направлении ЗС или самой зарядной станции.15. If the controller responded negatively at step 10, then we turn off the power supply circuit of the charging station with the help of a controlled contactor in order to prevent transformer overload during a physical failure of the data transmission channel in the direction of the charger or the charging station itself.

16. Запись информации о происшествии в том же файле логов /mnt/ufs/usr/log/log.csv16. Recording information about the incident in the same log file /mnt/ufs/usr/log/log.csv

Зарядная станция обеспечивает: надежную измерительную систему потребления энергии для конечного пользователя; доступ к зарядке конечного потребителя осуществляется посредством идентификационной карточки RFID; программируемое время работы зарядной станции с учетом анализа пиковых нагрузок городской электросети; защиту от превышения максимально допустимого тока кабеля, что предохраняет электромобиль от перегрузки, определяя тип подключенного к ЗС электромобиля.The charging station provides: a reliable measuring system of energy consumption for the end user; access to end-user charging is through an RFID identification card; programmable operating time of the charging station, taking into account the analysis of peak loads of the urban power grid; protection against exceeding the maximum permissible cable current, which protects the electric vehicle from overload, determining the type of electric vehicle connected to the AP.

Вышеописанные различные варианты осуществления изобретения представлены только для понимания и в качестве примера, при этом не должны ограничиваться этими примерами. Специалисты в данной области техники способны создавать альтернативные варианты осуществления без отрыва от объема приложенной формулы, но в пределах сущности изобретения, отраженной в описании.The various embodiments described above are presented for understanding only and as an example, and should not be limited to these examples. Those of skill in the art are capable of creating alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims, but within the spirit of the invention reflected in the description.

Claims (31)

1. Система управления и контроля по меньшей мере одной зарядной станцией для электромобиля, отличающаяся тем, что содержит трансформаторную подстанцию для зарядки электромобиля, в которой расположены соединенные кабельными линиями: силовой трансформатор; блок распределительных устройств высшего напряжения; блок распределительных устройств низкого напряжения; и по меньшей мере одну зарядную станцию с терминалом подключения электромобиля к зарядной станции, при этом указанная по меньшей мере одна зарядная станция соединена с блоком промышленного логического контроллера для ограничения загрузки зарядной станции, причем блок промышленного логического контроллера осуществляет этапы:1. The control and monitoring system of at least one charging station for an electric vehicle, characterized in that it comprises a transformer substation for charging an electric vehicle, in which are located connected by cable lines: power transformer; high voltage switchgear unit; low voltage switchgear unit; and at least one charging station with a terminal for connecting the electric vehicle to the charging station, wherein said at least one charging station is connected to the industrial logic controller unit to limit the loading of the charging station, the industrial logical controller unit performing the steps: а) считывает информацию об абсолютных значениях фазных токов в цепи на выходе силового трансформатора;a) reads information about the absolute values of the phase currents in the circuit at the output of the power transformer; б) на основе указанной информации вычисляет суммарную мощность в цепи на выходе силового трансформатора;b) based on the specified information calculates the total power in the circuit at the output of the power transformer; в) сравнивает вычисленную суммарную мощность с заранее заданным максимальным значением мощности,c) compares the calculated total power with a predetermined maximum power value, г) если при зарядке электромобиля мощность на выходе силового трансформатора превышает заранее заданное максимальное значение мощности, то вычисляет величину снижения мощности, потребляемой электромобилем, необходимую для выполнения условия не превышения заранее заданного максимального значения мощности;d) if, when charging an electric vehicle, the power at the output of the power transformer exceeds a predetermined maximum power value, then it calculates the amount of decrease in power consumed by the electric vehicle necessary to meet the condition of not exceeding a predetermined maximum power value; д) если при зарядке электромобиля мощность на выходе силового трансформатора не превышает заранее заданное максимальное значение мощности, то повторяет этапы а)-в);e) if, when charging an electric vehicle, the power at the output of the power transformer does not exceed a predetermined maximum value of power, then it repeats steps a) -c); е) вычисляет необходимое снижение величины зарядного тока с учетом заранее определенного количества фаз подключения для зарядки электромобиля;e) calculates the necessary reduction in the magnitude of the charging current, taking into account a predetermined number of connection phases for charging an electric vehicle; ж) передает на по меньшей мере одну зарядную станцию управляющий сигнал о снижении величины зарядного тока.g) transmits to the at least one charging station a control signal to reduce the magnitude of the charging current. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок промышленного логического контроллера выполнен с интерфейсом шины RS-485 и считывает указанную информацию об абсолютных значениях фазных токов в цепи на выходе силового трансформатора через шину RS-485 от датчиков фазных токов, посредством токовых трансформаторов.2. The system according to claim 1, characterized in that the industrial logic controller unit is made with an RS-485 bus interface and reads the specified information about the absolute values of the phase currents in the circuit at the output of the power transformer through the RS-485 bus from the phase current sensors, through current transformers. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что зарядка электромобиля осуществляется в режиме, который использует «медленную» зарядку с напряжением до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении и/или альтернативном режиме, который использует «медленную» и/или «стандартную» зарядку с напряжением до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении и до 400 В и силой тока до 32 А при трехфазном подключении.3. The system according to claim 1, characterized in that the electric vehicle is charged in a mode that uses “slow” charging with a voltage of up to 230 V and a current of up to 16 A with a single-phase connection and / or an alternative mode that uses “slow” and / or “standard” charging with voltage up to 230 V and current up to 16 A with single-phase connection and up to 400 V and current up to 32 A with three-phase connection. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок промышленного логического контроллера передает на по меньшей мере одну зарядную станцию управляющий сигнал о снижении величины зарядного тока через шину RS-485.4. The system according to claim 1, characterized in that the industrial logic controller unit transmits to the at least one charging station a control signal to reduce the charging current through the RS-485 bus. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутое снижение зарядного тока осуществляется дискретными значениями.5. The system according to p. 1, characterized in that the said decrease in the charging current is carried out by discrete values. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что зарядная станция по сигнальному проводу зарядного кабеля, подключенному к электромобилю, передает управляющий сигнал с новой величиной зарядного тока с учетом указанного снижения величины зарядного тока, который может потребляться электромобилем, после чего зарядное устройство электромобиля, настраивает свой рабочий цикл так, чтобы потребляемый ток не превышал новой величины зарядного тока.6. The system according to claim 1, characterized in that the charging station transmits a control signal with a new value of the charging current via the signal cable of the charging cable connected to the electric vehicle, taking into account the indicated decrease in the magnitude of the charging current that can be consumed by the electric vehicle, after which the charger of the electric vehicle , adjusts its duty cycle so that the current consumption does not exceed the new value of the charging current. 7. Система по любому из пп. 1 или 6, отличающаяся тем, что, если после передачи упомянутого управляющего сигнала в по меньшей мере одну зарядную станцию, общая мощность на выходе силового трансформатора не уменьшается до или ниже величины заранее заданного максимального значения мощности, блок промышленного логического контроллера определяет, что был подключен и заряжается еще один или более электромобилей и производит повторение этапов а)-е).7. The system according to any one of paragraphs. 1 or 6, characterized in that if after transmitting said control signal to at least one charging station, the total output power of the power transformer does not decrease to or below a predetermined maximum power value, the industrial logic controller unit determines that and one or more electric vehicles is charged and repeats steps a) to e). 8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что если после повторения этапов а)-е) суммарная мощность в цепи на выходе силового трансформатора не уменьшается и/или превышает величину заранее заданного максимального значения мощности, то такая ситуация считается аварийной, и блок промышленного логического контроллера передает управляющий сигнал на управляемый контактор, соединенный с указанной по меньшей мере одной зарядной станцией для ее аварийного отключения.8. The system according to claim 7, characterized in that if, after repeating steps a) -f), the total power in the circuit at the output of the power transformer does not decrease and / or exceeds the value of the predetermined maximum power value, then this situation is considered emergency, and the unit industrial logic controller transmits a control signal to a controlled contactor connected to the specified at least one charging station for emergency shutdown. 9. Способ управления и контроля по меньшей мере одной зарядной станцией для электромобиля, размещенной в трансформаторной подстанции с силовым трансформатором, при котором осуществляют этапы:9. A method for controlling and monitoring at least one charging station for an electric vehicle located in a transformer substation with a power transformer, in which the steps are: а) в режиме реального времени считывают информацию об абсолютных значениях фазных токов в цепи на выходе силового трансформатора;a) in real time read information on the absolute values of the phase currents in the circuit at the output of the power transformer; б) на основе указанной информации вычисляют суммарную мощность в цепи на выходе силового трансформатора;b) based on the specified information calculate the total power in the circuit at the output of the power transformer; в) сравнивают вычисленную суммарную мощность с заранее заданным максимальным значением мощности,c) comparing the calculated total power with a predetermined maximum power value, г) если при зарядке электромобиля мощность на выходе силового трансформатора превышает заранее заданное максимальное значение мощности, то вычисляют величинуd) if when charging an electric vehicle the power at the output of the power transformer exceeds a predetermined maximum value of power, then calculate the value снижения мощности, потребляемой электромобилем, необходимую для выполнения условия не превышения заранее заданного максимального значения мощности;reducing the power consumed by the electric vehicle necessary to meet the condition of not exceeding a predetermined maximum power value; д) если при зарядке электромобиля мощность на выходе силового трансформатора не превышает заранее заданное максимальное значение мощности, то повторяют этапы а)-в);e) if when charging an electric vehicle the power at the output of the power transformer does not exceed a predetermined maximum power value, then repeat steps a) -c); е) вычисляют необходимое снижение величины зарядного тока с учетом заранее определенного количества фаз подключения для зарядки электромобиля;e) calculate the necessary decrease in the value of the charging current, taking into account a predetermined number of connection phases for charging an electric vehicle; ж) передают на по меньшей мере одну зарядную станцию управляющий сигнал о снижении величины зарядного тока.g) transmit to at least one charging station a control signal to reduce the value of the charging current. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что считывают указанную информацию об абсолютных значениях фазных токов в цепи на выходе силового трансформатора от датчиков фазных токов посредством токовых трансформаторов через шину RS-485.10. The method according to p. 9, characterized in that they read the specified information about the absolute values of the phase currents in the circuit at the output of the power transformer from the sensors of the phase currents by means of current transformers via the RS-485 bus. 11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что управляющий сигнал о снижении величины зарядного тока на по меньшей мере одну зарядную станцию передают через шину RS-485.11. The method according to p. 9, characterized in that the control signal to reduce the charging current to at least one charging station is transmitted via the RS-485 bus. 12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что зарядку электромобиля осуществляют в режиме, который использует «медленную» зарядку с напряжением до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении и/или альтернативном режиме, который использует «медленную» и/или «стандартную» зарядку с напряжением до 230 В и силой тока до 16 А при однофазном подключении и до 400 В и силой тока до 32 А при трехфазном подключении.12. The method according to p. 9, characterized in that the electric vehicle is charged in a mode that uses “slow” charging with a voltage of up to 230 V and a current of up to 16 A with a single-phase connection and / or an alternative mode that uses “slow” and / or “standard” charging with voltage up to 230 V and current up to 16 A with single-phase connection and up to 400 V and current up to 32 A with three-phase connection. 13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что упомянутое снижение зарядного тока осуществляют дискретными значениями.13. The method according to p. 9, characterized in that the said decrease in the charging current is carried out by discrete values. 14. Способ по п. 9, отличающийся тем, что зарядная станция передает электромобилю управляющий сигнал с новой величиной зарядного тока с учетом указанного снижения величины зарядного тока, который может потребляться электромобилем, после чего зарядное устройство электромобиля, настраивает свой рабочий цикл так, чтобы потребляемый ток не превышал новой величины зарядного тока.14. The method according to p. 9, characterized in that the charging station transmits to the electric vehicle a control signal with a new value of the charging current, taking into account the indicated decrease in the amount of charging current that can be consumed by the electric vehicle, after which the charger of the electric vehicle adjusts its duty cycle so that the consumed the current did not exceed the new value of the charging current. 15. Способ по любому из пп. 9 или 14, отличающийся тем, что если после передачи упомянутого управляющего сигнала в по меньшей мере одну зарядную станцию общая мощность на выходе силового трансформатора не уменьшается до или ниже величины заранее заданного максимального значения мощности, то определяют, что был подключен и заряжается еще один или более электромобилей и повторяют этапы а)-ж).15. The method according to any one of paragraphs. 9 or 14, characterized in that if after transmitting said control signal to at least one charging station, the total power at the output of the power transformer does not decrease to or below the value of the predetermined maximum power value, then it is determined that another or more electric vehicles and repeat steps a) to g). 16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что если после повторения этапов а)-ж) суммарная мощность в цепи на выходе силового трансформатора не уменьшается и/или превышает величину заранее заданного максимального значения мощности, то такая ситуация считается аварийной, и передают управляющий сигнал на по меньшей мере одну зарядную станцию для ее аварийного отключения.16. The method according to p. 15, characterized in that if, after repeating steps a) to g), the total power in the circuit at the output of the power transformer does not decrease and / or exceeds the value of the predetermined maximum power value, then this situation is considered emergency, and transmit control signal to at least one charging station for emergency shutdown.
RU2016114190A 2016-04-13 2016-04-13 Electric vehicles charging system controlling and monitoring system and method RU2608387C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016114190A RU2608387C1 (en) 2016-04-13 2016-04-13 Electric vehicles charging system controlling and monitoring system and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016114190A RU2608387C1 (en) 2016-04-13 2016-04-13 Electric vehicles charging system controlling and monitoring system and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608387C1 true RU2608387C1 (en) 2017-01-18

Family

ID=58455996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016114190A RU2608387C1 (en) 2016-04-13 2016-04-13 Electric vehicles charging system controlling and monitoring system and method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608387C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109188339A (en) * 2018-09-11 2019-01-11 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 A kind of non-on-board charger detection device circulation module control method and device
CN109849730A (en) * 2019-01-30 2019-06-07 南京国信能源有限公司 The simple and direct implementation method of team control charging station and device
RU214915U1 (en) * 2022-08-31 2022-11-21 Общество с ограниченной ответственностью "Сандракс" Charger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120086396A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Delta Electronics, Inc. Vehicle charging system with charging efficiency control and providing adaptive charging service
RU130459U1 (en) * 2012-12-13 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Московская объединенная электросетевая компания" CHARGING STATION FOR ELECTRIC TRANSPORT
RU2509667C1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Владимир Евдокимович Осипов Transformer substation of electric vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120086396A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Delta Electronics, Inc. Vehicle charging system with charging efficiency control and providing adaptive charging service
RU2509667C1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Владимир Евдокимович Осипов Transformer substation of electric vehicle
RU130459U1 (en) * 2012-12-13 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Московская объединенная электросетевая компания" CHARGING STATION FOR ELECTRIC TRANSPORT

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109188339A (en) * 2018-09-11 2019-01-11 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 A kind of non-on-board charger detection device circulation module control method and device
CN109188339B (en) * 2018-09-11 2023-12-05 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 Control method and device for circulation module of off-vehicle charger detection device
CN109849730A (en) * 2019-01-30 2019-06-07 南京国信能源有限公司 The simple and direct implementation method of team control charging station and device
RU214915U1 (en) * 2022-08-31 2022-11-21 Общество с ограниченной ответственностью "Сандракс" Charger
RU218982U1 (en) * 2023-04-21 2023-06-21 Акционерное общество "СпецАвтоИнжиниринг" Electric vehicle charging station controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230331089A1 (en) Annunciating or power vending circuit breaker for an electric load
US11552500B2 (en) Systems and methods for managing electrical loads
US11770006B2 (en) Integrated electrical panel
US20230080275A1 (en) Electrical Service Adapter for Supply Side Interconnect
US20120032636A1 (en) Power Share System for Electric Vehicle Service Equipment
US20080203826A1 (en) Distributing Board Embedded Panel Transformer
US20230344232A1 (en) Storage system configured for use with an energy management system
RU2608387C1 (en) Electric vehicles charging system controlling and monitoring system and method
CN201663381U (en) Intelligent high-voltage multi-path combined switch
RU165524U1 (en) COMPLETE TRANSFORMER SUBSTATION WITH ELECTRIC CAR CHARGING FUNCTION
RU109340U1 (en) BRPrT AC DISTRIBUTION UNIT
Mennell Low-voltage assemblies for electric vehicle charging applications
KR20220084171A (en) Method and apparatus comprising an energy management system
RU104392U1 (en) SWITCHBOARD
RU103244U1 (en) BLOCK OF COMMUTATION AND PROTECTION BKZ
Carmona Puertas Electrical installation and automation of a pumping substation
RU108228U1 (en) OUTDOOR POWER SHIELD (SCHP)
CN113889891A (en) Transformer substation in transformer area
Johannessen et al. Power Supply Requirements for ICT rooms

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20171110

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180417

Effective date: 20180417

PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner