结合转供电的充电桩有序充电控制方法、系统及装置

1.本发明涉及电动车充电技术领域，尤其涉及一种结合转供电的充电桩有序充电控制方法、系统及装置。


背景技术：

2.在日常生活中，充电桩群由于偶尔会给多辆车同时进行充电，容易出现功率不够的情况，即其配网变压器给充电桩群提供的功率不足以使充电桩群以理想功率充电。
3.目前大部分充电桩群都是接入单一的低压输电线路，由一个配网变压器进行供电，而该输电线路上常常还会有其他负荷，即容易出现供电不足的情况，而如果要保证充电桩群能够以理想功率充电，则需要提供变压器容量或者将同线负荷转接到其他输电线路上，这样成本以及工程量较大。


技术实现要素：

4.为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种结合转供电的充电桩有序充电控制方法、系统及装置。
5.本发明所采用的技术方案是：
6.一种结合转供电的充电桩有序充电控制系统，包括：
7.线路主体，包括n条并联的输电线路，每条输电线路设置有多个分段开关k，所述分段开关k串联在所述输电线路中的两个相邻负载之间；
8.多个联络开关k，连接在两条所述输电线路之间，且任意两个所述联络开关k不能连接同一个分段开关k；
9.充电桩群连接在第i条输电线路上；周期性地检测所述充电桩群的负载以及各输电线路上的负载，在保证充电桩群在预设充电功率下运行的前提下，当检测到所述第i条输电线路的总负载需要的功率大于所述第i条输电线路提供的功率总量，通过控制所述分段开关k和所述联络开关k的关断情况，以使所述第i条输电线路的部分负载由其他输电线路进行供电。
10.进一步地，所述充电桩群连接在第1号输电线路上，所述第1号输电线路通过第一联络开关k1与第2号输电线路连接，所述第1号输电线路通过第二联络开关k2与第3号输电线路连接；所述所述第1号输电线路上，第一连接点和第二连接点之间的负载用s1表示，其中，所述第一连接点为所述第一联络开关k1与所述第1号输电线路的连接点，所述第二连接点为所述第一联络开关k2与所述第1号输电线路的连接点；
11.当所述第1号输电线路与n-1个联络开关k连接时，所述第1号输电线路上的负荷集合为s＝{s1，s2，
…
，sn}。
12.本发明所采用的另一技术方案是：
13.一种结合转供电的充电桩有序充电控制方法，应用于如上所述的一种结合转供电的充电桩有序充电控制系统，包括以下步骤：
14.获取充电桩群所需的总功率pn，根据总功率pn和第1号输电线路提供的功率总量pa1计算剩余功率pr；
15.获取第1号输电线路的负荷集合的总功率ps
总
，若pr≥ps
总
，无需进行联络开关的调度；若pr＜ps
总
，计算第1号输电线路上的各负载需要分配的负载功率psi，根据剩余功率pr和负载功率psi对第1号输电线路上的负荷集合进行分段，根据分段结构控制对应的分段开关和联络开关，以使所述第1号输电线路的部分负载由其他输电线路进行供电。
16.进一步地，所述充电桩群串联在线路的开始端；
17.所述计算第1号输电线路上的各负荷需要分配的负载功率psi，根据剩余功率pr和负载功率psi对第1号输电线路上的负荷集合进行分段，包括：
18.按照负载串联的顺序，计算第1号输电线路上负载的累加功率
19.当检测到小于剩余功率pr，且大于剩余功率pr，将第1号输电线路上的负荷集合分为第一负荷集合s＝{s1，s2，...，sj}和第二负荷集合s＝{s
j+1
，s
j+2
，...，sn}。
20.进一步地，所述根据分段结构控制对应的分段开关和联络开关，包括：
21.获取连接在负载sj和负载s
j+1
之间的分段开关k
j+1
和联络开关k
j+1
；
22.先合上联络开关k
j+1
，再断开第1号输电线路上的分段开关k
j+1
，使得从分段开关k
j+1
后续的第二负荷集合都断开与第1号输电线路的连接，接入第j+2号输电线路进行运行；
23.其中，第j+2号输电线路为第1号输电线路通过联络开关k
j+1
连接的线路。
24.进一步地，将第二负荷集合接入第j+2号输电线路的步骤，包括：
25.获取第j+2号输电线路的空余功率pl
j+2
；
26.计算第二负荷集合的总功率p2s
总
，若pl
j+2
≥p2s
总
，则由第j+2号输电线路为第二负荷集合供申。
27.进一步地，所述获取第j+2号输电线路的空余功率pl
j+2
，包括：
28.根据第j+2号输电线路提供的功率总量pa
j+2
以及第j+2号输电线路上所有负载所需的功率，计算获得第j+2号输电线路的空余功率pl
j+2
；
29.若pl
j+2
＜p2s
总
，还包括对第二负荷集合进行分段的步骤：
30.获取第j+2号输电线路至第n号输电线路的空余功率，根据第二负荷集合的累加功率和多条输电线路的空余功率将第二负荷集合分为多个负荷分集合，并控制对应的分段开关和联络开关，以使多条输电线路对第二负荷集合进行供电。
31.进一步地，若第j+2号输电线路的空余功率pl
j+2
无法满足负载s
j+1
的供电时，还包括以下步骤：
32.获取第2号输电线路至第n号输电线路的空余功率，根据第1号输电线路上的负荷集合和获得的多条输电线路空余功率进行分析，将负荷集合划分为多个负荷分集合，根据负荷集合划分的节点获取并控制对应的分段开关和联络开关，以使多条输电线路对负荷集合进行供电。
33.进一步地，还包括以下步骤：
34.当检测到无法通过转供电操作满足第1号输电线路上的负荷集合的供电时，不进行转供电操作；
35.定期监控线路主体中各输电线路的负荷情况，并在检测到输电线路中的负荷变动时，进行转供电操作的分析。
36.本发明所采用的另一技术方案是：
37.一种结合转供电的充电桩有序充电控制装置，包括：
38.至少一个处理器；
39.至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
40.当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
41.本发明的有益效果是：本发明通过应用转供电技术，将充电桩群同线部分负荷分配给其他配网变压器进行供电，无需提高变压器的容量，节约成本。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
43.图1是本发明实施例中一种结合转供电的充电桩有序充电控制系统的线路示意图；
44.图2是本发明实施例中功率计算流程图；
45.图3是本发明实施例中sj负荷部分结构图；
46.图4是本发明实施例中负荷计算流程图；
47.图5是本发明实施例中sm负荷部分结构图；
48.图6是本发明实施例中搜索步骤中负荷计算流程图。
具体实施方式
49.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
51.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
52.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所
属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
53.术语解释：
54.联络开关k：不同输电线路之间可进行联通的开关。
55.分段开关k：串联在输电线路上，可用于对同一输电线路上的负载进行分段。
56.空余功率：每条输电线路上除了提供给目前负荷所需功率外剩余的功率量。
57.转供电：通过联络开关以及线路上分段开关k的匹配，将某条线路上的部分负荷转移到另外一条线路，由另外一条线路承担其功率需求，对其供电。
58.如图1所示，本实施例提供一种结合转供电的充电桩有序充电控制系统，包括：
59.线路主体，包括n条并联的输电线路，每条输电线路设置有多个分段开关k，所述分段开关k串联在所述输电线路中的两个相邻负载之间；
60.多个联络开关k，连接在两条所述输电线路之间，且任意两个所述联络开关k不能连接同一个分段开关k；
61.充电桩群连接在第i条输电线路上；周期性地检测所述充电桩群的负载以及各输电线路上的负载，在保证充电桩群在预设充电功率下运行的前提下，当检测到所述第i条输电线路的总负载需要的功率大于所述第i条输电线路提供的功率总量，通过控制所述分段开关k和所述联络开关k的关断情况，以使所述第i条输电线路的部分负载由其他输电线路进行供电。
62.在本实施例中，可以先优先充电桩群以理想的功率进行充电，即不用在降低功率的情况下进行充电。
63.在一些可选的实施例中，充电桩群连接在第1号输电线路上，所述第1号输电线路通过第一联络开关k1与第2号输电线路连接，所述第1号输电线路通过第二联络开关k2与第3号输电线路连接；所述所述第1号输电线路上，第一连接点和第二连接点之间的负载用s1表示，其中，所述第一连接点为所述第一联络开关k1与所述第1号输电线路的连接点，所述第二连接点为所述第一联络开关k2与所述第1号输电线路的连接点；
64.当所述第1号输电线路与n-1个联络开关k连接时，所述第1号输电线路上的负荷集合为s＝{s1，s2，
…
，sn}。
65.这里需要注意的是，第1号输电线路并不是位置上特征的那条输电线路，而是指与充电桩群连接的输电线路。
66.现在假设充电桩群位于1号线上的前端位置(若位于其他位置也是相同计算方法，但充电桩群前的负荷不能进行转供电)，且目前充电桩群众已有数辆车在充电，每辆车都以其电池充电最大功率pd与其对应的充电桩最大输出功率po两者中的较小值作为充电桩的实际功率进行充电，则目前充电桩群所需的总功率为：
67.总共有n条线路，每条10kv输电线路之间都存在联络开关k，各联络开关的位置并不相同，对于1号线(即第1号输电线路)来说，可以按照与变压器的距离为依据，由近及远，分别命名为k1，k2，
…kn-1
，并将由k
i-1
联络的另外一条线路命名为i号线。
68.在1号线上，将相邻两个联络开关之间的所有负荷用一个总负荷来表示，即联络开关k1和k2之间的负荷用s1表示，k2和k3之间的负荷用s2表示等，每一个负荷s可以通过智能电
表读取目前所需功率，因此除充电桩群外，1号线上的负荷即可构成集合s＝{s1，s2，
…
，sn}。
69.设第i条线路可以提供的功率总量为pai，可由变压器副边的智能电表读取；设第i条线路所带负荷的总功率为psi(对于1号线来说是除了充电桩群以外的负荷)，即对于每一条输电线路来说，都可以定义“空余功率”的概念来描述目前该输电线路还能够为多少负荷供电，即pli＝pa
i-psi。
70.在日常运行中，1号线路除了提供其他负荷所需功率ps1外，剩下的空余功率pl1常常难以匹配充电桩所需总功率pn，即充电桩群常常无法以理想的功率进行充电。因此若pn＞pl1，此时则需要进行充电线路之间联络开关的调度配合，分配1号线的部分负荷给其他输电线，从而使充电桩群能够以理想的功率进行充电。由于输电线路上负荷并不是一成不变的，而是经常变化的，因此此计算方法应该每固定一个周期就进行计算，该周期可根据具体地区负荷的波动程度以及充电桩群的功率波动程度确定，设为t。
71.基于上述的充电桩有序充电控制系统，本实施例还提供了一种结合转供电的充电桩有序充电控制方法，包括以下步骤：
72.步骤一：先计算1号线除了提供给充电桩群理想的充电功率外，剩余的功率还能够依次提供给多少段负荷。假设1号线除了提供给充电桩群理想的充电功率外的剩余功率为pr，则pr＝pa
1-pn，其功率还能够提供给线路后端的负荷数按照图2所示方式进行计算，得到的输出j将会有以下几种情况：
73.(1)输出j＝n
74.即说明1号线除了提供给充电桩群理想的充电功率外，还有足够的功率提供给线路后端所有的负荷，此时则不需要进行联络开关的调度。
75.(2)输出j≠n
76.即1号线除了提供给充电桩群理想的充电功率以外，无法承担线路往后所有的负荷，因此则需要其他线路的连通来分担负荷。由于此时输出的j代表前j段负荷的功率总和由1号线路能够承担，因此目前需要考虑的是从s
j+1
到sn的功率应该由哪些线路进行承担。此时则需要往下继续进行。
77.步骤二：由于在1号线上负荷sj和s
j+1
之间的分段开关为k
j+1
，负荷sj和s
j+1
之间的联络开关为k
j+1
，由其联络的另外一条输电线路为j+2号线，如图3所示。因此接下来即判断j+2号线的空余功率能否承担负荷s
j+1
到sn的功率总和：如图3所示。
78.(1)pl
j+2
大于负荷s
j+1
到sn的功率总和：则此时仅由j+2号线的接入即可满足功率要求，因此为了保持负荷在运行过程中尽量时刻不断电，操作步骤为：先合上联通开关k
j+1
，然后在断开1号线上的开关k
j+1
，即可使得从开关k
j+1
后续的负荷s
j+1
到sn都断开与1号线的连接，接入j+2号线路正常运行，而1号线上的负荷s1到sj也正常运行，并且充电桩群也以理想功率运行。
79.另外，分段开关k和联络开关k的配合，可避免同一个负载由多条输电线路进行供电，减少电路的复杂程度。
80.(2)pl
j+2
小于负荷s
j+1
到sn的功率总和：则此时仅有j+2号线的接入没办法满足后续所有负荷的功率要求。在这种情况下，有几种技术方案可以选择，其中一种方式是：由j+2号线进行调节，比如将j+2号线上的部分负载分配给其他输电线路进行供电。其中另一种方式是：对1号线的上的溢出的负载进行分段，即由j+2号线承包一部分负载，再由其他的输电
线路承担另一部分负载。
81.对于另一种方式中，则要考虑对负荷s
j+1
到sn进行分段，由不同的线路来分担。此时则需要继续往下进行。
82.步骤三：首先是要判断j+2号线路的接入能够分担多少负荷，具体判断的流程图如下图4所示。
83.(1)输出h＝m(j+1＜m＜n)：则此时要将后续负荷分为两段，分别是：s
j+1
到sm和s
m+1
到sn，而前段负荷s
j+1
到sm即可由j+2号线路承担。接下来则是相同的计算方法，由于sm和s
m+1
之间的联络开关为k
m+1
，其另外联络的线路为m+2号线，则此时与前述方法一样，计算m+2号线的空余功率能否承担负荷s
m+1
到sn，如果可以则要进行合闸操作：此时先将联络开关k
j+1
和k
m+1
合上，再断开分段开关k
j+1
和k
m+1
，此时则可以将s
j+1
到sm由j+2号线路供电，将s
m+1
到sn由m+2号线路供电，如图5所示。
84.(2)输出h＝0：即说明这个时候j+2号线路本身已经接近满载，其空余功率连s
j+1
都无法承担，因此这时候就不能从sj和s
j+1
进行分段，即不能让j+2号线路加入，则此时要继续往下进行。
85.步骤四：受限于1号线路最多只能带动s1到sj的负载，因此则需要往前进行搜索，查看是否有哪条线路空余功率较多，能够在某段接入带动往后负荷，具体流程图如图6所示。
86.(1)输出h＝q(1＜q＜j)：则此时可以通过接入q+1号线来带动负荷sq到sn，而负荷s1到s
q-1
则由1号线承担，此时即可进行合闸：先合上联络开关kq，再断开分段开关kq即可。
87.(2)输出h＝0：一般来说较少出现这种每条输电线路都接近满载的情况，而出现这种情况时容易出现将1号线路的负荷切分成过多段进行转供电，可能会增加系统的不稳定性以及波动，因此可考虑暂时不进行转供电操作，1号输电线路短时间内满载运行，经过周期t后再重新进行上述计算。
88.综上所述，本发明实施例相对于现有技术，具有如下有益效果：
89.(1)本发明实施例通过应用转供电技术，将充电桩群的同线负荷进行分配，既可以使充电桩群运行在理想的功率要求下，也使得各投入转供的配网变压器运行在更高的效率，同时在转供电操作过程中能够保证各负荷都正常运行，不会出现断电情况，因此无需提高变压器的容量，节约了成本。
90.(2)本发明实施例根据各个配网电压器的负载情况以及空余功率的大小调整负荷分配的措施，能够使得各投入的配网变压器运行在较高的效率下，无需提高变压器容量。
91.(3)本发明实施例也可应用于输电线路上某段出现故障时的负荷转供，使得故障点的后续负荷也能够正常运行。
92.本实施例还提供了一种结合转供电的充电桩有序充电控制装置，包括：
93.至少一个处理器；
94.至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
95.当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
96.本实施例的一种结合转供电的充电桩有序充电控制装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种结合转供电的充电桩有序充电控制方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
97.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
98.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
99.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
100.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
101.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
102.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路
的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
103.在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
104.尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
105.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。