一种基于远程费控智能电表的电动汽车充电桩供电控制系统及方法与流程

本发明属于电力系统及电动汽车充电桩管理技术领域，具体涉及一种基于远程费控智能电表的电动汽车充电桩供电控制系统及方法。

背景技术：

面对日趋严峻的能源和环境问题的挑战，大力发展新能源汽车，以电代油，是保证我国汽车工业可持续发展的必由之路。新能源汽车在治理污染物排放和环境保护方面有着先天优势，作为新能源汽车的重要组成部分，电动汽车(包括插电式混合动力汽车phev、纯电动ev)的正常使用离不开各种充电桩的支持。

由于受居民小区既有供电设施容量的限制，很难在用电高峰时段再额外为电动汽车充电提供大容量供电负荷，“供电能力不足”成为老旧小区拒绝安装电动汽车充电桩最常见的理由，严重制约了电动汽车私人专属充电桩的建设；而公共充电站的建设又受到城市规划用地等因素的制约；充电桩数量不足和分布不均衡，方便用户使用的充电桩数量不足，严重影响了电动汽车的发展和普及，已成为阻碍新能源汽车普及推广的“绊脚石”。

尽管有些型号的电动汽车或充电桩具有“预约充电”功能，可以实现在用户设定的时间段进行充电，但相当数量的电动汽车车主并没有使用预约充电的习惯，大部分用户停车就位后一旦插上充电枪充电过程就开始了，哪怕当时并不急需充电；即使某些用户使用“预约充电”功能，但这种由汽车用户自行设定的预约具有很大的随机性和不确定性，仍有可能在居民小区本来已经紧张的峰时供电时段又叠加了电动汽车充电大负荷，导致线路跳闸或供电设施损坏，影响居民的正常生活。

如果可以有效地“强制”用户错时充电，实现错缝用电，就可大大降低老旧小区大量安装新能源汽车充电桩面临的供电负荷不足的困境，有力推进新能源汽车私用充电桩的普及。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于远程费控智能电表的电动汽车充电桩供电控制系统及方法，以解决现有“充电桩全时供电”或供电企业或物业公司以容量不足为由“拒绝安装充电桩”存在的不足，本发明提高了现有供电设施的利用率，既避免大规模的增容改造，又能最大限度地满足电动汽车用户充电需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于远程费控智能电表的电动汽车充电桩供电控制系统，包括输配电线路，输配电线路上并联连接有若干远程费控智能电表，每个远程费控智能电表上依次连接有表控负荷开关、漏电保护开关、限流空气开关及电动汽车充电桩，或每个远程费控智能电表上依次连接有表控负荷开关、限流空气开关、漏电保护开关及电动汽车充电桩，还包括费控智能电表通讯及控制系统和有序充电控制模块，所述有序充电控制模块通过费控智能电表通讯及控制系统以供电企业定制的控制策略发送合分闸控制指令给远程费控智能电表进而控制表控负荷开关的通断来实现电动汽车充电桩的供电与否。

进一步地，所述漏电保护开关和限流空气开关为一体式或分体式设计。

进一步地，表控负荷开关采用智能电表内置式或采用外置式。

进一步地，输配电线路为220v单相交流输配电线路或380v三相交流输配电线路。

进一步地，远程费控智能电表采用有线或无线方式进行通讯。

进一步地，所述的有序充电控制模块为费控智能电表通讯及控制系统中的一个功能模块，或为通过费控智能电表通讯及控制系统下达合分闸控制指令并接收远程费控智能电表返回状态信息的独立模块。

一种基于远程费控智能电表的电动汽车充电桩供电控制方法，包括以下步骤：

(1)依据各供电小区不同季节的时间-负荷曲线和既有供电设施的闲余容量，在保证供电设施安全的前提下，视供电小区区域内的电动汽车充电桩负荷大小和数量，针对性地制定不同季节的电动汽车充电桩供电策略；

(2)根据不同季节的电动汽车充电桩供电策略，有序、错峰、分组下达合分闸指令；同时提供临时授权供电服务，根据用户的申请，下达合闸指令，为用户提供一次除上述供电策略外的临时应急供电服务。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

(1)在老旧小区实现有条件(仅谷段、低功率等)、可控(控制策略可定制)、有序(分类、分时段)为电动汽车专属的低功率充电桩提供供电服务，避免一刀切地拒绝提供供电服务，可大大推进新能源汽车私用充电桩的普及，既可以提高用户满意度，还可以提高供电企业的经济效益；

(2)不以对现有供电设施进行大规模增容改造为前提，成本低，可实施性强；

(3)特别适用于供电能力不足的居民小区；

(4)特别适用于电动汽车私人专属的低压交流充电桩；

(5)减少电网的峰谷负荷差，优化资源配置，提高电网的安全性和经济性；

(6)对于执行峰谷分时电价的地区，夜间错峰充电还具有良好的经济性；

(7)用户可根据紧急需要，通过电话、短信、互联网等手段向供电企业申请一次性的临时供电服务授权，满足临时非日常充电需求。

附图说明

图1是本发明系统框图；

图2是本发明有序充电控制模块流程图；

图中：1-输配电线路；2-费控智能电表通讯及控制系统；3-远程费控智能电表；4-表控负荷开关；5-漏电保护开关；6-限流空气开关：7-电动汽车充电桩：8-有序充电控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

新能源汽车根据使用性质的不同可分为以下三类：

(一)线路不固定的运营车辆——如出租车、快递车

(二)线路较固定的运营车辆——如公交车、通勤车、配送车

(三)非运营类车辆——如私家车、公务车(邮政、环卫、交通、公安〉

上述三类车辆中，除出租车、部分环卫车、部分配送车、公安外，其余大部分车辆在夜间并不使用，完全可以避开用电高峰期在夜间用电低谷时完成充电。这类车辆，对充电持续时长也往往并不敏感，换言之，并不需要太高的充电功率，使用3kw或7kw低功率充电桩即可在数个小时的谷段为电动汽车提供20～50kwh的电能，足以支持此类电动汽车行驶70、80～200、300km，满足此类车辆绝大部分的日常需求。

夜间错峰充电不仅不影响这些车辆的白天使用，还可以减少电网的峰谷负荷差，优化资源配置，提高电网的安全性和经济性。对于执行峰谷分时电价的地区，用户夜间错峰充电还具有良好的经济性。

参见图1和图2，本发明提供一种基于远程费控智能电表的电动汽车充电桩供电控制系统，包括输配电线路1、费控智能电表通讯及控制系统2、远程费控智能电表3、表控负荷开关4、漏电保护开关5、限流空气开关6、电动汽车私人专属的电动汽车充电桩7、有序充电控制模块8以及连接上述远程费控智能电表3、表控负荷开关4、漏电保护开关5、限流空气开关6和电动汽车充电桩7的连接导线；有序充电控制模块8通过费控智能电表通讯及控制系统2以供电企业定制的控制策略发送合分闸控制指令给充电桩专属的远程费控智能电表3进而控制表控负荷开关4的通断来实现电动汽车充电桩7的供电与否，从而达到有条件、可控、有序为电动汽车私人专属的电动汽车充电桩7提供供电服务的目的。

交流电经输配电线路1→远程费控智能电表3→表控负荷开关4→漏电保护开关5→限流空气开关6→电动汽车充电桩7；其中，上述漏电保护开关5和限流空气开关6的前后顺序可互换或二合一(合在一起称为：限流式空气开关或限流空气断路器)，表控负荷开关4优先采用采用智能电表内置式，也可采用外置式；费控智能电表通讯及控制系统2为既有设施，不需要新建；充电桩专属的远程费控智能电表3型号同居民入户智能电表，但充电桩专属的远程费控智能电表3及表控负荷开关4、漏电保护开关5、限流空气开关6需要为充电桩单独配置；为电动汽车私人专属的电动汽车充电桩7有条件(限时段、限负荷)提供的供电服务，既适用于220v单相交流供电系统，也适用于380v三相交流供电系统；供电企业根据供电服务对象充电桩的功率大小配置不同规格的限流空气开关6；远程费控智能电表3、表控负荷开关4、限流空气开关6安装在专属表箱内，用户无需打开表箱即可复位限流空气开关6；所述的远程费控智能电表3通讯可以采用载波、nb-iot等多种有线、无线方式，与所在居民小区入户智能电表相同；所述的有序充电控制模块8既可以作为费控智能电表通讯及控制系统2中的一个功能模块，也可设计为可通过费控智能电表通讯及控制系统2下达合分闸控制指令并接收智能电表返回状态信息的独立软件，本模块可循环处理多个策略，每个策略对应一个用户组，用户组中用户(用表号标识)的增加和删除通过公用程序模块实现；本模块根据预先设定的多种不同控制策略(如不同的谷段起止时间等)，对该策略对应的用户组中的不同用户逐一发出分合闸指令并确认，对不同居民小区的充电桩用户可根据本小区的负荷特点采取不同的分组控制策略；本模块还设有一个特殊的临时授权供电策略，对凡是添加到该策略用户组的用户，发出合闸指令并收到目标智能电表返回确认信息后把用户从用户列表删除；最大可用负荷通过供电企业安装在专属表箱中的可复位的限流空气开关6控制，限流空气开关的型号由供电企业指定。最大限制负荷可根据居民小区的供电能力富余程度和电动汽车的普及率确定，如220v16a、220v32a等；用户可根据紧急需要，通过电话、短信、互联网等手段在非谷段向供电企业申请一次性的临时供电服务授权。

(1)在局端，依据各供电小区不同季节的“时间～负荷曲线”和既有供电设施的闲余容量，在保证供电设施安全的前提下，视供电小区区域内的电动汽车充电桩负荷大小和数量，针对性地制定不同季节的电动汽车充电桩供电策略；(2)利用既有的智能电表远程费控系统，根据不同的供电策略，有序、错峰、分组下达合分闸指令，达到“安全”、“受控”、“最大限度满足用户用电需求”的目的；(3)提供临时授权供电服务，根据用户的申请，下达合闸指令，为用户提供一次除上述供电策略外的临时应急供电服务。

下面对本发明的操作过程做详细描述：

(1)根据充电桩用电用户的申请，在用户接受有条件提供充电桩供电服务的前提下，为用户安装费控电表及合适的限流空气开关(如工作电流16a、32a等)等其他硬件设施；

(2)把用户表号加入该供电区域中合适的用户组中，不同的用户组根据供电设施闲余容量差异采用不同的供电策略，如：仅在谷段供电，不同季节采用不同的谷段，谷段再分为多段，目的是最大限度的利用可利用的供电能力为尽可能多的用户提供错缝、错时供电服务；

(3)根据过程(2)中设定的控制策略，在预订的时间下达拉合闸操作指令，并根据负荷监控情况，对过程(2)中的供电策略进行定期或不定期修正，达到动态、弹性调整、充分利用的目的；

(4)根据充电桩用电用户的临时申请，在有闲余负荷可用的前提下，下达临时合闸供电指令。