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  • 電動公交充換電站監控系統應用案例



    一、系統概述


    汽車雖給國民經濟帶來了發展給人類帶來了方便,但也給人類帶來了巨大的災害,42%的環境污染是來源于燃油汽車的排放,80%的城市噪聲是由交通工具產生的,當今世界石油儲量日趨減少,而燃油汽車是消耗石油的大戶!因而當今汽車工業發展勢必尋求低噪聲、零排放、綜合利用能源的方向。

    目前在能源危機和環境保護的雙重制約下,國家積極發展電動汽車產業,而電動汽車充換電站是其中最關鍵的配套環節,電動新能源汽車作為未來汽車發展的方向,充電設施是否完善直接關系到它能否大規模推廣。

    充換電站監控系統是電動汽車充換電站的重要組成部分??梢詫π滦碗妱悠嚨某潆娗闆r進行實時的數據監控,實時得到各個充電箱的工作情況,實時檢測各個電池的狀態,對充電箱、電池組等狀態的異常進行報警。


    二、項目目標


    充電監控系統計劃完成對下屬充電站的充電機、蓄電池、換電機器人的數據采集及監控。系統完成功能如下:

    ● 各充電機、蓄電池、換電機器人相關參數的采集與存儲。

    ●各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數,主要工藝畫面的監視。

    ● 各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數的統計及分析。

    ● 各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數的趨勢圖,餅圖,棒圖展示。

    ● 各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數的日報,月報,季報,年報。

    ●各充電機、蓄電池、換電機器人的聯動控制。

    ● 各充電機、蓄電池、換電機器人充換電相關信息及事件記錄。

    ● 整個系統的WEB發布,滿足用戶在任何時間,任何地點都可通過用戶認證方式訪問此系統。

    ● 整個系統具有很好的擴展性,伸縮性。使得后期新增監控中心可以低成本無縫接入。

    ●整個系統具有批次管理功能,實現與SQL SERVER 關系數據庫的無縫掛接。


    三、系統設計


    為了實現對電動汽車充換電站的整體監控,力控科技在pSpace平臺的基礎上開發出大型電動汽車充換電站監控系統,并成功應用在北京某大型電動公交車充換電站。該系統主要分成充電系統、換電系統、配電系統三個部分。

    1、 充電系統

    實時數據采集:充電機通過CAN總線與電池箱內置的電池管理系統(BMS)通信獲取電池狀態、運行信息,通過CAN轉以太網模塊,將數據轉換為以太網方式與站級控制層設備進行通訊。采集充電機工作狀態、溫度故障信號、功率、電壓、電流、電量,電池組溫度、荷電狀態(SOC)、電壓、電流、電池故障信號等。

    充電系統運行監控:充電機、電池組群組配置,四個工位運行信息監控,一拖一、一拖二充電機運行監控,電池架運行監控,充電柜運行監控。

    ● 報表數據查詢:充電機充電信息查詢,電池組充電信息查詢,充電過程相關信息,充電機事件查詢,電池箱事件查詢。

    ● 曲線數據查詢:監控系統可以顯示充電過程數據實時/歷史曲線圖、棒圖等。

    ● 報警數據存儲及查詢:可以為充電機操作及其異常信息提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應的報警處理功能。系統運行信息的報警事件可在事件打印機上打印當前事件內容,系統自動推出相關聯的報警、事件畫面。

    事件記錄:可對充電機啟停操作、充電機故障、充電運行異常參數、電池組異常參數進行記錄??梢詫Τ潆姍C狀態變位、輸出電壓、電流越限、電池組故障、充電機啟停操作等事件按時間、類型、充電裝置等分類顯示,并給出相應的告警信息??梢园丛O定周期記錄實時工程值、相應的統計值、生成歷史數據庫。

    2、 換電系統

    ● 實時數據采集:換電系統針對所涉及的設備,如充電機、充電架、充電倉、電池箱、電池庫、電池倉、機器人以及更換軌道等進行實時狀態監控,對換電流程進行實時監控。設備通過以太網接口將相關信息上傳到后臺監控系統,并接收來自后臺監控系統的指令。后臺監控系統可采集更換設備的運行狀態信息、位置信息、故障信息。

    ● 換電系統運行監控:顯示打組后各個組內電池箱的狀態、充滿電完成時間、更換機器人的狀態及位置信息,運行維護人員可以下發更換電池命令。在手動設定過程中可顯示人工輸入信息。在出現故障時應有相應的提示信息。

    報表數據查詢:換電事件報表。

    報警數據存儲及查詢:可記錄換電系統更換電池操作及相關設備的異常信息,提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應的報警處理功能。系統運行信息的報警事件可在事件打印機上打印當前事件內容,系統自動推出相關聯的報警、事件畫面。

    3、 配電系統

    ● 實時數據采集:采集充電站/電池更換站供電系統的開關狀態、保護信號、電能計量信息等信息。采集10kV側母線線電壓,10kV進、出線及A、C相和零序電流,直流母線電壓、380V側母線電壓,380V進線三相電流,380V出線單相電流;配變有功功率、無功功率、功率因數、有功電量和配變負載率,380V出線有功電量等數據。

    ● 配電系統運行監控:本站主接線圖、實時數據表格、負荷曲線、電壓棒形圖、餅形圖及系統工況圖。

    ● 報警數據存儲及查詢:可以為配電系統遙控操作及相關設備的異常信息提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應的報警處理功能。系統運行信息的報警事件可在事件打印機上打印當前事件內容。系統自動推出相關聯的報警、事件畫面。


    四、系統架構


    系統網絡架構如下圖所示:



    后臺系統監控中心以軟冗余的服務器作為兩臺前置服務器,部署兩套力控pSpace標準網絡版軟件。主要用于各充換電設備實時數據的采集。兩臺硬冗余的服務器作為歷史服務器,部署兩套力控pSpace軟件。主要用于對前置服務器的實時數據二次處理(如統計計算等)以及數據的歷史存儲。數據服務器上的相關服務程序接收(主或備)前置機發送的實時數據,并進行相關處理后保存到本地的商用數據庫中,同時為監控工作站提供數據來源。

    監控工作站主要用于展示各充換電設備的實時運行狀態數據,值班監控人員還可以在本機上對某些充換電設備進行遙控操作。監控工作站實時向前置發送實時數據提供請求,并且在查詢歷史數據時,將查詢命令發送給數據服務器上的歷史數據服務程序,該程序再查詢存儲在數據服務器上商用數據庫中的歷史數據,并返回給監控工作站上的客戶端程序,客戶端程序負責查詢結果的展現。


    五、應用功能


    1、 實時數據采集。完成對全部充電機、電池箱、換電機器人、煙霧報警等設備的實時數據的采集。數據量達到10萬點。

    2、 歷史數據存儲。完成對充電機、電池箱、換電機器人等設備關鍵參數的歷史數據存儲。歷史數據點數達到4萬點。

    3、 充電機、電池箱分組設定。完成對充電機和電池箱分組任意配置功能,有效解決了由于個別充電機或電池箱硬件損壞導致整組充電設備不能使用的情況。提高了設備的利用率。在個別設備發生故障時可以及時的切換到備用設備上,提高了系統的運行效率。




    4、 充電機、電池箱數據顯示。完成數百臺充電機實時數據顯示功能。充分運用力控pspace系列軟件界面模板功能,通過變量替換的方式實現只組態一個界面即可瀏覽數百臺充電機數據的功能??s短了軟件開發周期,降低了監控主機的運行壓力。






         5、數據報表查詢。提供各種查詢及統計報表,比如:充電機充電查詢報表、電池箱充電查詢報表、充電機事件查詢報表、電池箱事件報表、換電事件報表等。




    6、 數據曲線查詢。線界面分成三組曲線,分別是充電機曲線:充電機電壓、充電機電流;第一箱電壓曲線:單體電壓;第二箱電壓曲線:單體電壓。電池箱電壓曲線要求所有曲線可任意組合(曲線條數,曲線編號可選)。






    六、項目總結 



    力控pSpace系列軟件在某大型公交車充換電站的應用,成功解決了充電機和電池箱分組無法自由配置問題,實現了充電機和電池箱分組的靈活配置。解決了由于單個充電機或電池箱故障導致整組設備無法使用的問題。當某個充電機后電池箱故障時通過軟件配置可以靈活切換到備用設備,縮短了設備維修時間,提高了設備的利用率。

    界面模板功能的運用解決了大量相同界面占用系統資源問題,通過pSpace界面模板功能實現了通過一個界面模板顯示不同充電機數據功能,畫面個數減少了80%。提高了系統運行效率。

    根據現場工作人員需求,針對性的制作了各種數據和事件報表。方便現場工作人員及時掌握充電機、電池箱和車輛的整體運行情況。

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