電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)方法

王和忠 王慕將 曲鈺 鐘尚染 諸加榮

[摘? ? 要]電動(dòng)汽車具有的功能越來越豐富，直流快充裝置的需求變得越來越多元，直流電能計(jì)量裝置憑借自身具有的多元化優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在電動(dòng)汽車充電樁中被廣泛使用。本文通過對(duì)電動(dòng)汽車充電裝直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)整體構(gòu)架進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合實(shí)際情況將具有較高針對(duì)性和有效性的方法運(yùn)用其中，從而使遠(yuǎn)程校驗(yàn)工作具有的可靠性和安全性目標(biāo)得到充分實(shí)現(xiàn)，為大眾享受高品質(zhì)汽車服務(wù)提供積極幫助。

[關(guān)鍵詞]電動(dòng)汽車;充電樁;直流;設(shè)計(jì)裝置;遠(yuǎn)程校驗(yàn)

[中圖分類號(hào)]TM933.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）10–0–02

Remote Calibration Method for DC Metering Device of Electric Vehicle Charging Pile

Wang He-zhong，Wang Mu-jiang，Qu Yu，Zhong Shang-ran，Zhu Jia-rong

[Abstract]Electric vehicles have more and more rich functions， and the demand for DC fast charging devices has become more and more diversified. DC energy metering devices have been widely used in electric vehicle charging piles with their diversified advantages. Based on the detailed analysis of the overall framework of the remote calibration system of DC metering device for electric vehicle charging， this paper applies highly targeted and effective methods in combination with the actual situation， so as to fully realize the reliability and safety objectives of the remote calibration work， and provide positive help for the public to enjoy high-quality automobile services.

[Keywords]electric vehicle; charging pile; direct; design device; remote verification

通過對(duì)電動(dòng)汽車直流計(jì)量裝置的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，能夠明確了解電動(dòng)汽車用戶希望快速充電的需求。對(duì)于直流非車載充電系統(tǒng)，我國(guó)正式頒布了對(duì)應(yīng)的質(zhì)量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。作為核心計(jì)量依據(jù)，直流電能表是否具有較高性能，對(duì)電力企業(yè)、電動(dòng)車用戶、充電站運(yùn)營(yíng)商是否能夠獲得較高經(jīng)濟(jì)效益起到了決定性作用。因此，定期對(duì)電能計(jì)量裝置具有的誤差進(jìn)行嚴(yán)格校驗(yàn)，才能確保相關(guān)裝置計(jì)量結(jié)果具有較高準(zhǔn)確性。電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程校驗(yàn)方法，能夠?qū)鹘y(tǒng)由人工攜帶電能表在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查的方式徹底改變，不僅能夠使校驗(yàn)工作具有的準(zhǔn)確性得到有效提高，充分縮短校驗(yàn)時(shí)間，而且還能使校驗(yàn)成本大幅度降低，因此具有較高的實(shí)用價(jià)值。

1 電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程教校驗(yàn)系統(tǒng)的整體構(gòu)架

根據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)展開詳細(xì)分析能夠知道，相關(guān)系統(tǒng)主要是由在集中管理中心布置的遠(yuǎn)程校驗(yàn)管理主站以及在充電站場(chǎng)安裝的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置所組成。其中，遠(yuǎn)程校驗(yàn)管理主站包括管理工作站、服務(wù)器、其他客戶端。以二層式通信方式作為整個(gè)遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)架，具體如圖1所示。當(dāng)數(shù)量較多的充電樁站點(diǎn)接入時(shí)，能夠結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程校驗(yàn)管理子站的設(shè)置，從而在二層式通用型構(gòu)架的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展成為三層[1]。

通過對(duì)具體線路進(jìn)行有效切換，能夠使現(xiàn)場(chǎng)裝置在不同時(shí)刻對(duì)不同線路電路表進(jìn)行誤差檢測(cè)、分流器二次負(fù)荷測(cè)試的目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，具體如下所示。

（1）本地控制模塊。在落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置核心控制目標(biāo)的過程中，主要通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)。工控機(jī)主要是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置發(fā)揮作用，通過結(jié)合實(shí)際工作需求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置的工作邏輯進(jìn)行有效控制、管理本地通訊、與遠(yuǎn)程主站之間實(shí)現(xiàn)交互、操作本地人機(jī)界面等。脈沖通道切換模塊與采樣通道切換模塊還能在本地控制模塊的作用下，有效控制通道的切換。

（2）采樣通道切換模塊。通過對(duì)本地控制模塊下發(fā)的控制指令進(jìn)行有效接收，能夠控制并切換測(cè)試通道，并且在同一時(shí)間，對(duì)各通道的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行二次側(cè)采樣、調(diào)整，將最終得到的信號(hào)上傳到標(biāo)準(zhǔn)表中。

（3）脈沖通道切換模塊。通過對(duì)本地控制木塊下發(fā)的控制指令進(jìn)行有效接收，控制并切換每一個(gè)待測(cè)電能表中的脈沖信號(hào)通道，從而將得到的脈沖信號(hào)上傳到標(biāo)準(zhǔn)表中。

（4）標(biāo)準(zhǔn)表。標(biāo)準(zhǔn)表的主要作用是確保電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，提供具有較高準(zhǔn)確性的校驗(yàn)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)源。通常情況下，會(huì)采用精準(zhǔn)度在0.1級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)表，對(duì)頻率、相位、電流、電壓、電量等電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

2 電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)功能的有效實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 系統(tǒng)具有的功能

對(duì)于電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)而言，能夠憑借自身具有的多元化優(yōu)勢(shì)，在奠定汽車行業(yè)得到廣泛發(fā)展和普及，其具有的功能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）能夠?qū)χ绷饔?jì)量裝置具有的誤差進(jìn)行校驗(yàn)。通過使用實(shí)時(shí)脈沖比較法，對(duì)直流計(jì)量裝置具有的誤差進(jìn)行測(cè)試。不僅要計(jì)量裝置直流電能表的數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)具有的電能脈沖信號(hào)，而且還要對(duì)比分析檢測(cè)結(jié)果，從而準(zhǔn)確得到直流電能表具有的誤差數(shù)據(jù)。

（2）有效監(jiān)測(cè)分流器的二次負(fù)荷情況。之所以電能計(jì)量存在的誤差會(huì)不斷增加，是原因分流器二次回路采樣數(shù)據(jù)缺乏精準(zhǔn)性。通過對(duì)分流器的二次負(fù)荷情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)其是否超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行判斷，從而使計(jì)量校驗(yàn)工作具有的準(zhǔn)確性得到保障[2]。

（3）遠(yuǎn)程校驗(yàn)操作。通過對(duì)主站后臺(tái)管理軟件以及無線網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)操作，能夠有效實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)間遠(yuǎn)程校驗(yàn)多個(gè)不同充電樁具有的直流計(jì)量方式，徹底解決傳統(tǒng)校驗(yàn)方法需要工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單獨(dú)校驗(yàn)存在的眾多問題。

（4）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)異常狀態(tài)。通過對(duì)誤差數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄的有效保存，當(dāng)校驗(yàn)達(dá)到的誤差數(shù)據(jù)超過最高上限時(shí)，系統(tǒng)服務(wù)器會(huì)第一時(shí)間發(fā)出異常報(bào)警，并將相關(guān)內(nèi)容及時(shí)推送到客戶端[3]。

2.2 系統(tǒng)通信建模

對(duì)于電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)而言，其具有的軟件通信管理數(shù)據(jù)包不僅擁有固定數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包（如對(duì)直流計(jì)量裝置發(fā)出的校準(zhǔn)操作和指令），而且還有不固定數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包（如主站接收到設(shè)備端發(fā)送的直流計(jì)量裝置相關(guān)精度誤差數(shù)據(jù)）。為了能夠使通信兼容的目的在每一個(gè)遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)之間得到有效實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)通信進(jìn)行規(guī)范化管理。管理軟件應(yīng)該結(jié)合具體情況和實(shí)際要求，將IEC61850通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容結(jié)合其中，從而適當(dāng)擴(kuò)展現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)邏輯節(jié)點(diǎn)。

以IEC61850通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對(duì)電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行操作，需要對(duì)以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)建模：①IEC61850的客戶端需要由遠(yuǎn)程校驗(yàn)管理手段進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，對(duì)充分符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置具有的數(shù)據(jù)讀取操作和配置下裝操作給予積極支持。②IEC61850服務(wù)器相關(guān)需求要能被現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置有效滿足，不僅要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行建模，而且還要為各項(xiàng)目服務(wù)提供接口，對(duì)ICD文件的配置給予支持，具體如圖2所示[4]。

2.3 管理軟件功能的實(shí)現(xiàn)

操作人員在系統(tǒng)遠(yuǎn)程校驗(yàn)管理主站端口，可以根據(jù)相關(guān)的圖形對(duì)界面進(jìn)行操作，在校驗(yàn)充電樁側(cè)的直流計(jì)量裝置的過程中，通過對(duì)數(shù)據(jù)庫管理模塊的查詢，管理軟件可以率先得到該計(jì)量裝置具有的各項(xiàng)參數(shù)和屬性，然后在充電樁通信管理模塊的作用下，對(duì)該計(jì)量裝置具有的充電樁通信屬性請(qǐng)求準(zhǔn)確的掌握，并將對(duì)應(yīng)的通信Socket結(jié)構(gòu)體配置其中，從而使相應(yīng)通信連接在充電樁側(cè)形成的校驗(yàn)裝置和通信控制模塊進(jìn)行有效組合和建立[5]。

遠(yuǎn)程校驗(yàn)管理主站端口下發(fā)的各種遠(yuǎn)程教研操作指令被充電樁側(cè)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置接收之后，現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置能夠充分發(fā)揮采樣通道具有的切換模塊作用以及脈沖通道具有的切換模塊作用，針對(duì)目標(biāo)充電樁計(jì)量裝置進(jìn)行有效校驗(yàn)。校驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)裝置的主控模塊能夠?qū)Ρ恍ｒ?yàn)充電樁具有的直流電能表和標(biāo)準(zhǔn)電流表之間相同的計(jì)量脈沖信號(hào)和電氣參數(shù)進(jìn)行同時(shí)采集，從而準(zhǔn)確計(jì)算被校驗(yàn)充電樁電能表各項(xiàng)參數(shù)具有的誤差，然后根據(jù)IEC61850協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)幀格式，對(duì)最后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)將最后得到的數(shù)據(jù)傳回到遠(yuǎn)程校驗(yàn)主站端口，從而充分發(fā)揮出對(duì)各個(gè)遠(yuǎn)程充電樁計(jì)量表裝置進(jìn)行準(zhǔn)確校驗(yàn)的功能和價(jià)值[6]。

3 結(jié)束語

如今，電動(dòng)汽車行業(yè)整體發(fā)展水平逐年提升。然而，由于我國(guó)目前電動(dòng)汽車充電樁的分布位置比較零散，如果依然使用傳統(tǒng)校驗(yàn)方式，工作量較大、成本較高、周期較長(zhǎng)的問題就無法得到有效解決。通過對(duì)電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)方式的靈活運(yùn)用，能夠?qū)﹄娏鞅泶嬖诘恼`差進(jìn)行遠(yuǎn)程校驗(yàn)，遠(yuǎn)程監(jiān)控分流器具有的二次負(fù)荷情況和計(jì)量表裝置具有的異常情況。不僅能夠使充電樁具有的計(jì)量計(jì)費(fèi)精度更加準(zhǔn)確，還能使校驗(yàn)工作具有的勞動(dòng)強(qiáng)度得到大幅度降低，使工作效率全面提高的同時(shí)，提升電動(dòng)汽車充電收費(fèi)的公開水平。因此，電動(dòng)汽車行業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)方法的積極推廣和靈活使用，能夠在一定程度上為我國(guó)電動(dòng)汽車充電樁電能計(jì)量裝置管理工作朝著標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化方向發(fā)展提供積極幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 李愛民.淺談電動(dòng)汽車充電樁直流計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)方法[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（下），2019（5）：170.

[2] 陳文，趙玉祥，孫佳琪.電動(dòng)汽車充電樁遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法的研究[J].儀表技術(shù)，2020（4）：29-32.

[3] 王定富，毛卓越，毛勇，等.電動(dòng)汽車智能充放電控制及計(jì)量裝置、系統(tǒng)及方法：CN：201811148449.7[P].2018-09-29.

[4] 于海波，李賀龍，王興媛，等.一種確定電動(dòng)汽車充電樁電能計(jì)量裝置的計(jì)量誤差的方法和系統(tǒng)：CN201811037730.3[P].2019-09-06.

[5] 杜法剛，劉新，李毅.一種基于電動(dòng)汽車充電樁的直流電能表現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置：CN201811239749.6[P].2018-10-24.

[6] 陳金鷹，鄧鵬，卿琦，等.基于FPGA的電動(dòng)車充電樁手機(jī)遙控裝置及其控制方法：CN201811240831.0[P].2018-10-23.