一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112330142 A(43)申请公布日 2021.02.05

(21)申请号 202011210044.9(22)申请日 2020.11.03

(71)申请人 浙江华电器材检测研究所有限公司

地址 310015 浙江省杭州市拱宸桥台州路

217号

申请人 清华四川能源互联网研究院(72)发明人 刘志凯　潜力群　郑伟烁　李志伟　

吴钢　李海弘　刘华　(74)专利代理机构 成都时誉知识产权代理事务

所(普通合伙) 51250

代理人 王杰(51)Int.Cl.

G06Q 10/06(2012.01)G06Q 10/00(2012.01)G06Q 50/06(2012.01)

权利要求书3页 说明书6页 附图3页

G06F 16/2458(2019.01)G06F 16/25(2019.01)

CN 112330142 A()发明名称

一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台(57)摘要

本发明公开了一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，包括数据库模块、运维决策分析模块、用户管理模块、前端可视化模块。本发明结合大型充电站中多接入电动汽车充电桩在电能质量监测分析系统上的欠缺，基于充电桩电能质量问题的特点，开发了一种多接入电动

该平台适用汽车充电桩电能质量运维管理平台。

于充电站内，可以完成站内充电桩电能质量数据的汇集、存储和分析，平台具备后端数据库和前端界面，数据库依据时序数据库进行设计，前端界面具备电能质量展示和充电桩运维支撑两个部分，并集成如充电桩电能质量状态评价算法。

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1.一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，其特征在于，包括数据库模块、运维决策分析模块、用户管理模块、前端可视化模块；

所述数据库模块用于接收和存储电能质量数据，还用于根据所述用户管理模块和前端可视化模块的需求向所述前端可视化模块发送电能质量数据；

所述用户管理模块用于认证用户身份，进行用户登录操作，并根据用户身份对用户在所述多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台的权限管理；

所述运维决策分析模块用于根据所述用户管理模块和前端可视化模块的需求对电能质量数据进行权重计算，从而得到对充电桩运行状态的评价以及充电桩运维决策；

所述前端可视化模块根据所述用户管理模块的需求，进行电能质量数据的展示和查询，以及充电桩运维决策展示；

所述电能质量数据包括电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡；所述运维决策分析模块对电能质量数据进行权重计算具体为：对于电压偏差和频率偏差，采用下式进行处理；

式中，uj1为该指标的上偏差测量值，uj2为该指标的下偏差测量值；u+为国家标准中该指标的上偏差的限定值，u-为国家标准中该指标下偏差的限定值；

对于电压谐波、三相不平衡和电压波动，采用下式进行处理；

式中，u为相应指标的国标限值，uja、ujb、ujc分别为相应指标的三相测量值；对于电压闪变，采用下式进行处理；

式中，u为长时间闪变值在国标中的限值，uj为长时间闪变的实际测量值；通过以上方式可得到电能质量数据中电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡各自所占权重。

2.如权利要求1所述的一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，其特征在于，所述用户管理模块将用户分为管理员、充电站站长和运维人员；其中，

管理员为最高权限，可进行所有操作；

充电站站长可进行除注册用户以外的所有操作；运维人员仅可查询电能质量数据；运维人员对报警和充电桩运维决策具备知情权，但具体操作要得到充电站站长许可。

3.如权利要求1所述的一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，其特征在于，所述前端可视化模块包括站点名显示单元、台账信息显示单元、波形展示单元、电能质

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量特征展示单元、充电桩状态展示单元、充电桩运维决策展示单元；

所述站点名显示单元用于展示站点名；所述台账信息显示单元用于展示台账信息；

所述波形展示单元用于展示电压或电流波形谐波量；所述电能质量特征展示单元用于展示电能质量特征；所述充电桩状态展示单元用于展示充电桩状态；

所述充电桩运维决策展示单元用于展示充电桩运维决策。

4.如权利要求1所述的一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，其特征在于，所述数据库模块用于接收和存储电能质量数据时具体如下：

从历史电能质量数据中提取出电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡所特有的历史电能质量数据特征；

获取实时电能质量数据，提取出所述实时电能质量数据的实时电能质量数据特征；通过常用判断方式将所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征进行第一次特征匹配，

若第一次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征匹配；则将所述实时电能质量数据存储到数据库模块中；

若第一次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征不匹配；则将相同的所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征采用备用判断方式进行第二次特征匹配，

若第二次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征匹配；则将所述实时电能质量数据存储到数据库模块中；

若第二次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征不匹配；则舍弃当前所述实时电能质量数据；

其中，所述常用判断方式与所述备用判断方式均用于判断实时电能质量数据特征与历史电能质量数据特征是否匹配。

5.如权利要求4所述的一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，其特征在于，所述备用判断方式每隔一定时间间隔会进行维护调试。

6.如权利要求1所述的一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，其特征在于，还包括后端可视化结果检验模块，所述后端可视化结果检验模块预设有正常范围内电能质量数据所匹配的标准站点名、标准台账信息、标准电压或电流波形谐波量、标准电能质量特征、标准充电桩状态、标准充电桩运维决策；

所述后端可视化结果检验模块将所述前端可视化模块所展示的实时站点名、实时标准台账信息、实时标准电压或电流波形谐波量、实时标准电能质量特征、实时标准充电桩状态、实时标准充电桩运维决策分别与预设的标准站点名、标准台账信息、标准电压或电流波形谐波量、标准电能质量特征、标准充电桩状态、标准充电桩运维决策进行比对，若其中有任意一项或多项数据出现比对异常，所述后端可视化结果检验模块对该项或多项数据进行验证失败展示。

7.如权利要求6所述的一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，其特征在于，还包括验证失败报警模块，所述验证失败报警模块用于当所述后端可视化结果检验模

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块进行验证失败展示时发出异常报警。

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一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台

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技术领域

[0001]本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台。

背景技术

[0002]大型集中式充电站具备能够在不改变习惯的前提下较好地满足用户需求，减少用户投入和浪费，同时有利于维护管理，保证充电安全的优点，电网公司广泛推行集中式充电站建设。然后充电桩、充电站的电能质量问题突出，亟需对电能质量问题开展监测、分析，开展基于电能质量的充电桩运行状态评估，并对充电桩的运维提供策略支持。[0003]现有的电能质量监测系统多用于变电站内的电能质量监测系统，他通过引入母线PT的电压信号和各路CT的电流信号，完成电压和电流电能质量的监测和分析，通过本地的显示屏显示电能质量数据，数据的存储分析也仅在本地，不会提供电能质量监测的运维指导；同时，该套系统是本地化的，尚未有可以在充电站内运行的电能质量监测系统。[0004]目前充电桩的运维系统为充电桩的充电电能监测系统，直接展示该充电桩的输出电压、电流、充电功率等信息，其更大的作用是充电桩的计量，尚不具备电能质量数据存储、接入和分析功能，无法开展基于电能质量数据的充电桩运维。

[0005]因此,现阶段需设计一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台,来解决以上问题。

发明内容

[0006]本发明目的在于提供一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：目前充电桩的运维系统为充电桩的充电电能监测系统，直接展示该充电桩的输出电压、电流、充电功率等信息，其更大的作用是充电桩的计量，尚不具备电能质量数据存储、接入和分析功能，无法开展基于电能质量数据的充电桩运维。

[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0008]一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，包括数据库模块、运维决策分析模块、用户管理模块、前端可视化模块；

[0009]所述数据库模块用于接收和存储电能质量数据，还用于根据所述用户管理模块和前端可视化模块的需求向所述前端可视化模块发送电能质量数据；[0010]所述用户管理模块用于认证用户身份，进行用户登录操作，并根据用户身份对用户在所述多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台的权限管理；

[0011]所述运维决策分析模块用于根据所述用户管理模块和前端可视化模块的需求对电能质量数据进行权重计算，从而得到对充电桩运行状态的评价以及充电桩运维决策；[0012]所述前端可视化模块根据所述用户管理模块的需求，进行电能质量数据的展示和查询，以及充电桩运维决策展示；

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所述电能质量数据包括电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不所述运维决策分析模块对电能质量数据进行权重计算具体为：对于电压偏差和频率偏差，采用下式进行处理；

平衡；

[0014][0015]

[0016][0017]

式中，uj1为该指标的上偏差测量值，uj2为该指标的下偏差测量值；u+为国家标准中

该指标的上偏差的限定值，u-为国家标准中该指标下偏差的限定值；[0018]对于电压谐波、三相不平衡和电压波动，采用下式进行处理；

[0019]

[0020][0021]

式中，u为相应指标的国标限值，uja、ujb、ujc分别为相应指标的三相测量值；

对于电压闪变，采用下式进行处理；

[0022]

[0023]

式中，u为长时间闪变值在国标中的限值，uj为长时间闪变的实际测量值；

[0024]通过以上方式可得到电能质量数据中电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡各自所占权重。[0025]进一步的，所述用户管理模块将用户分为管理员、充电站站长和运维人员；其中，[0026]管理员为最高权限，可进行所有操作；

[0027]充电站站长可进行除注册用户以外的所有操作；[0028]运维人员仅可查询电能质量数据；运维人员对报警和充电桩运维决策具备知情权，但具体操作要得到充电站站长许可。[0029]进一步的，所述前端可视化模块包括站点名显示单元、台账信息显示单元、波形展示单元、电能质量特征展示单元、充电桩状态展示单元、充电桩运维决策展示单元；[0030]所述站点名显示单元用于展示站点名；[0031]所述台账信息显示单元用于展示台账信息；

[0032]所述波形展示单元用于展示电压或电流波形谐波量；[0033]所述电能质量特征展示单元用于展示电能质量特征；[0034]所述充电桩状态展示单元用于展示充电桩状态；

[0035]所述充电桩运维决策展示单元用于展示充电桩运维决策。[0036]进一步的，所述数据库模块用于接收和存储电能质量数据时具体如下：[0037]从历史电能质量数据中提取出电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡所特有的历史电能质量数据特征；[0038]获取实时电能质量数据，提取出所述实时电能质量数据的实时电能质量数据特征；

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通过常用判断方式将所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征

进行第一次特征匹配，

[0040]若第一次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征匹配；则将所述实时电能质量数据存储到数据库模块中；

[0041]若第一次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征不匹配；则将相同的所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征采用备用判断方式进行第二次特征匹配，

[0042]若第二次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征匹配；则将所述实时电能质量数据存储到数据库模块中；

[0043]若第二次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征不匹配；则舍弃当前所述实时电能质量数据；[0044]其中，所述常用判断方式与所述备用判断方式均用于判断实时电能质量数据特征与历史电能质量数据特征是否匹配。[0045]进一步的，所述备用判断方式每隔一定时间间隔会进行维护调试。[0046]进一步的，还包括后端可视化结果检验模块，所述后端可视化结果检验模块预设有正常范围内电能质量数据所匹配的标准站点名、标准台账信息、标准电压或电流波形谐波量、标准电能质量特征、标准充电桩状态、标准充电桩运维决策；

[0047]所述后端可视化结果检验模块将所述前端可视化模块所展示的实时站点名、实时标准台账信息、实时标准电压或电流波形谐波量、实时标准电能质量特征、实时标准充电桩状态、实时标准充电桩运维决策分别与预设的标准站点名、标准台账信息、标准电压或电流波形谐波量、标准电能质量特征、标准充电桩状态、标准充电桩运维决策进行比对，若其中有任意一项或多项数据出现比对异常，所述后端可视化结果检验模块对该项或多项数据进行验证失败展示。[0048]进一步的，还包括验证失败报警模块，所述验证失败报警模块用于当所述后端可视化结果检验模块进行验证失败展示时发出异常报警。[0049]与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：[0050]本方案的一个创新点在于，结合大型充电站中多接入电动汽车充电桩在电能质量监测分析系统上的欠缺，基于充电桩电能质量问题的特点，开发了一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台。该平台适用于充电站内，可以完成站内充电桩电能质量数据的汇集、存储和分析，平台具备后端数据库和前端界面，数据库依据时序数据库进行设计，前端界面具备电能质量展示和充电桩运维支撑两个部分，并集成如充电桩电能质量状态评价算法。

附图说明

[0051]图1是本发明具体实施方式的结构示意图。

[0052]图2是本发明具体实施方式的前端可视化模块结构示意图。[0053]图3是本发明具体实施方式的前端可视化模块功能示意图。[00]图4是本发明具体实施方式的权重计算示意图。

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具体实施方式

[0055]下面结合本发明的附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0056]实施例：

[0057]现有技术中，目前充电桩的运维系统为充电桩的充电电能监测系统，直接展示该充电桩的输出电压、电流、充电功率等信息，其更大的作用是充电桩的计量，尚不具备电能质量数据存储、接入和分析功能，无法开展基于电能质量数据的充电桩运维。[0058]如图1所示，因此提出一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台，包括数据库模块、运维决策分析模块、用户管理模块、前端可视化模块；[0059]所述数据库模块用于接收和存储电能质量数据，还用于根据所述用户管理模块和前端可视化模块的需求向所述前端可视化模块发送电能质量数据；[0060]所述用户管理模块用于认证用户身份，进行用户登录操作，并根据用户身份对用户在所述多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台的权限管理；

[0061]所述运维决策分析模块用于根据所述用户管理模块和前端可视化模块的需求对电能质量数据进行权重计算，从而得到对充电桩运行状态的评价以及充电桩运维决策；[0062]所述前端可视化模块根据所述用户管理模块的需求，进行电能质量数据的展示和查询，以及充电桩运维决策展示；

[0063]所述电能质量数据包括电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡；

[00]如图4所示，所述运维决策分析模块对电能质量数据进行权重计算具体为：[0065]对于电压偏差和频率偏差，采用下式进行处理；

[0066][0067]

式中，uj1为该指标的上偏差测量值，uj2为该指标的下偏差测量值；u+为国家标准中该指标的上偏差的限定值，u-为国家标准中该指标下偏差的限定值；[0068]对于电压谐波、三相不平衡和电压波动，采用下式进行处理；

[0069]

[0070][0071]

式中，u为相应指标的国标限值，uja、ujb、ujc分别为相应指标的三相测量值；

对于电压闪变，采用下式进行处理；

[0072][0073][0074]

式中，u为长时间闪变值在国标中的限值，uj为长时间闪变的实际测量值；通过以上方式可得到电能质量数据中电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率

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偏差和三相不平衡各自所占权重。[0075]上述方案中，结合大型充电站中多接入电动汽车充电桩在电能质量监测分析系统上的欠缺，基于充电桩电能质量问题的特点，开发了一种多接入电动汽车充电桩电能质量运维管理平台。该平台适用于充电站内，可以完成站内充电桩电能质量数据的汇集、存储和分析，平台具备后端数据库和前端界面，数据库依据时序数据库进行设计，前端界面具备电能质量展示和充电桩运维支撑两个部分，并集成如充电桩电能质量状态评价算法。[0076]进一步的，所述用户管理模块将用户分为管理员、充电站站长和运维人员；其中，[0077]管理员为最高权限，可进行所有操作；

[0078]充电站站长可进行除注册用户以外的所有操作；[0079]运维人员仅可查询电能质量数据；运维人员对报警和充电桩运维决策具备知情权，但具体操作要得到充电站站长许可。[0080]进一步的，如图2所述，所述前端可视化模块包括站点名显示单元、台账信息显示单元、波形展示单元、电能质量特征展示单元、充电桩状态展示单元、充电桩运维决策展示单元；

[0081]所述站点名显示单元用于展示站点名；[0082]所述台账信息显示单元用于展示台账信息；

[0083]所述波形展示单元用于展示电压或电流波形谐波量；[0084]所述电能质量特征展示单元用于展示电能质量特征；[0085]所述充电桩状态展示单元用于展示充电桩状态；

[0086]所述充电桩运维决策展示单元用于展示充电桩运维决策。[0087]并且，前端可视化模块采用BS架构，实现了前后端高度解耦和分离，并应用容器化技术实现了先进的微服务特性，具有弹性伸缩、高度可靠、协议友好、安全性强等优点。后端实现了强大的数据存储、数据处理、数据查询、数据分析等功能，基于Google开发语言Golang实现，具有高并发、内存安全、语言结构清晰等特性，前端提供了许多人性化功能，例如安全验证、实时波形展示、历史数据查询等，其整体功能结构图如图3所示。[0088]前端可视化模块展示功能如下表所示；

[00]

进一步的，所述数据库模块用于接收和存储电能质量数据时具体如下：

[0091]从历史电能质量数据中提取出电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡所特有的历史电能质量数据特征；[0092]获取实时电能质量数据，提取出所述实时电能质量数据的实时电能质量数据特

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通过常用判断方式将所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征

进行第一次特征匹配，

[0094]若第一次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征匹配；则将所述实时电能质量数据存储到数据库模块中；

[0095]若第一次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征不匹配；则将相同的所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征采用备用判断方式进行第二次特征匹配，

[0096]若第二次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征匹配；则将所述实时电能质量数据存储到数据库模块中；

[0097]若第二次特征匹配结果为所述实时电能质量数据特征与所述历史电能质量数据特征不匹配；则舍弃当前所述实时电能质量数据；[0098]其中，所述常用判断方式与所述备用判断方式均用于判断实时电能质量数据特征与历史电能质量数据特征是否匹配。[0099]上述方案中，通过从历史电能质量数据中提取出电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、频率偏差和三相不平衡所特有的历史电能质量数据特征，以及提取出所述实时电能质量数据的实时电能质量数据特征；通过二者的匹配，可筛选出本方案所需要的电能质量数据，将无用的数据过滤掉，有利于节省数据库模块的数据存储空间；同时，当第一次遇到不匹配的数据时，先将其暂时保留，并换一种判断方式进行二次判断，此时若仍不匹配才舍弃该数据，若此时匹配则存储该数据，避免因为判断算法的偶然误差，将本方案所需要的电能质量数据失误性丢弃，造成后续数据展示和运维决策出错。[0100]进一步的，所述备用判断方式每隔一定时间间隔会进行维护调试。可确保备用判断方式的功效性。[0101]进一步的，还包括后端可视化结果检验模块，所述后端可视化结果检验模块预设有正常范围内电能质量数据所匹配的标准站点名、标准台账信息、标准电压或电流波形谐波量、标准电能质量特征、标准充电桩状态、标准充电桩运维决策；

[0102]所述后端可视化结果检验模块将所述前端可视化模块所展示的实时站点名、实时标准台账信息、实时标准电压或电流波形谐波量、实时标准电能质量特征、实时标准充电桩状态、实时标准充电桩运维决策分别与预设的标准站点名、标准台账信息、标准电压或电流波形谐波量、标准电能质量特征、标准充电桩状态、标准充电桩运维决策进行比对，若其中有任意一项或多项数据出现比对异常，所述后端可视化结果检验模块对该项或多项数据进行验证失败展示。[0103]进一步的，还包括验证失败报警模块，所述验证失败报警模块用于当所述后端可视化结果检验模块进行验证失败展示时发出异常报警。[0104]上述方案中，可避免错误数据的展示对用户带来错误信息，导致后续用户产生其他较大损失。

[0105]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

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