一种电动汽车配电网网架管理系统的制作方法

本实用新型一种电动汽车配电网网架管理系统，属于电动汽车配电网网架管理技术领域。

背景技术：

随着化石能源的消耗殆尽，当前配电网正处于从传统配电网向主动配电网转型的重要阶段；随着近年来电力汽车的普及，越来越多的电动汽车加入对配电网的规划和运行带来了新的不确定因素；如何协调电网拓扑结构、电动汽车之间的关系，从而得到有效的规划方案，来应对电动汽车给配电网所带来的问题，具有重要的现实意义。

配电网规划是电网安全运行的前提，通过对变电站的选址定容来决定供电区域内电源的位置，通过对配电线路的选型满足功率传输要求，通过对网架拓扑结构的优化来降低电网内的电能损耗，从而实现电能的传输，保障全社会用电；配电网规划结果将直接影响配电网投资、收益以及配电网运行的安全性、经济性和稳定性。

随着电动汽车的普及，在配电网中电动汽车的用电接入量持续增加，给配电网带来了一系列的问题，如谐波污染、接入点电压升高、网络损耗增加、短路电流升高等；在目前配电网中缺乏规划，不仅缺乏电动汽车用电管理与统计，并且电动汽车被当做了一种常规负荷进行通常的用电规划，网架规划时按照最大容量裕度来应对最严重的工况；此规划方法相对简单，使得电力资源无法得到充分利用，配置不灵活；因此，考虑电动汽车的配电网网架规划成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种可以针对电动汽车接入电网后，对配电网用电进行调整管理的网架管理系统；为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种电动汽车配电网网架管理系统，包括：电网常规负荷采集装置、电动汽车充电负荷采集装置、监控中心计算机和电网电源；

所述电网常规负荷采集装置和电动汽车充电负荷采集装置的信号输出端与监控中心计算机相连，所述电网电源接入变压器，所述变压器的输出端与电网常规负荷采集装置相连；

所述变压器的输出端还连接有电动汽车充电装置，所述电动汽车充电装置的信号输出端与电动汽车充电负荷采集装置相连；

所述电动汽车充电装置的电源输出端与电动汽车相连；

所述监控中心计算机还连接有显示屏和键盘；

所述变压器的输出端还接入常规负荷电网。

所述电网常规负荷采集装置的电路结构为：所述电网常规负荷采集装置使用的芯片为控制芯片U1，所述控制芯片U1的输入端1脚依次串接放大器U2和电阻R1后与电流互感器相连，所述控制芯片U1的输入端2脚依次串接放大器U3和电阻R2后与电压互感器相连；

所述控制芯片U1的电源输入端3脚依次并接电容C1的一端，三极管Q1的集电极后与蓄电池B1的正极相连，所述控制芯片U1的电源输入端4脚并接电容C1的另一端后与电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端并接三极管Q1的发射极后与电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与蓄电池B1的负极相连；

所述控制芯片U1的电源输入端5脚与三极管Q1的基极相连；

所述控制芯片U1的信号输出端6脚和7脚与数据通信模块相连，所述数据通信模块的信号输出端与监控中心计算机相连。

所述电动汽车充电负荷采集装置的电路结构为：所述电动汽车充电负荷采集装置使用的芯片为控制芯片U4；

所述控制芯片U4的1脚和2脚与触摸屏相连；

所述控制芯片U4的3脚与放大芯片U6的一个输入极相连；

所述控制芯片U4的4脚与放大芯片U5的一个输入极相连；

所述放大芯片U5的输出极与放大芯片U6的另一个输入极相连；

所述控制芯片U4的5脚与电阻R4的一端相连，所述控制芯片U4的6脚串接电阻R5后与放大芯片U5的另一个输入极相连，所述控制芯片U4的7脚与电阻R6的一端相连，所述电阻R4的另一端并接电阻R6的另一端后与电感L2的一端相连，所述电感L2的另一端接地；

所述放大芯片U6的输出极与三极管Q2的基极相连，所述三极管Q2的发射极并接电阻R7的一端后与电感L3的一端相连，所述电感L3的另一端并接电容C2的一端后与发光二极管D1的正极相连，所述发光二极管D1的负极与放大芯片U8的一个输入极相连；

所述电阻R7的另一端并接电阻R10的一端、电阻R9的一端后与电源B2的正极相连；

所述三极管Q2的集电极并接电容C2的另一端、放大芯片U8的另一个输入极后与电源B2的负极相连；

所述电阻R9的另一端串接电感L5后与放大芯片U11的一个输入极相连，所述电阻R10的另一端并接电阻R11的一端后与放大芯片U10的一个输入极相连，所述放大芯片U10的另一个输入极接地，所述放大芯片U10的输出极并接电阻R11的另一端后与电容C3的一端相连，所述电容C3的另一端与放大芯片U11的另一个输入极相连；

所述放大芯片U11的输出极与二极管D2的正极相连，所述二极管D2的负极并接电阻R8的一端后与放大芯片U9的输出极相连；

所述电阻R8的另一端并接电感L4的一端后与放大芯片U7的一个输入极相连，所述电感L4的另一端与控制芯片U4的8脚相连，所述放大芯片U7的输出极与控制芯片U4的9脚相连，所述放大芯片U7的另一个输入极接地。

所述控制芯片U1的型号为TMS320C2XX/C5X，所述控制芯片U4的型号为MC96002。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型提供一种电动汽车充电负荷模拟系统，通过在供电区域配电变压器上安装相应采集装置，并使用充电负荷模拟系统得到电动汽车充电负荷和常规负荷采集系统得到的区域负荷，利用相应算法求解规划模型，显示系统上展示网架方案，能够有效改善配电网投资成本过大，网络损耗过多，电力设备利用率不足的问题，并且在目前电动汽车大量发展的背景下为电动汽车充电站的接入提供参考和借鉴。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的电路结构示意图；

图2为本实用新型电网常规负荷采集装置的电路图；

图3为本实用新型电动汽车充电负荷采集装置的电路图；

图中：1为电网常规负荷采集装置、2为电动汽车充电负荷采集装置、3为监控中心计算机、4为电网电源、5为变压器、6为电动汽车充电装置、7为电动汽车、8为显示屏、9为键盘、10为常规负荷电网、11为数据通信模块、12为触摸屏。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型一种电动汽车配电网网架管理系统，包括：电网常规负荷采集装置1、电动汽车充电负荷采集装置2、监控中心计算机3和电网电源4；

所述电网常规负荷采集装置1和电动汽车充电负荷采集装置2的信号输出端与监控中心计算机3相连，所述电网电源4接入变压器5，所述变压器5的输出端与电网常规负荷采集装置1相连；

所述变压器5的输出端还连接有电动汽车充电装置6，所述电动汽车充电装置6的信号输出端与电动汽车充电负荷采集装置2相连；

所述电动汽车充电装置6的电源输出端与电动汽车7相连；

所述监控中心计算机3还连接有显示屏8和键盘9；

所述变压器5的输出端还接入常规负荷电网10。

所述电网常规负荷采集装置1的电路结构为：所述电网常规负荷采集装置1使用的芯片为控制芯片U1，所述控制芯片U1的输入端1脚依次串接放大器U2和电阻R1后与电流互感器相连，所述控制芯片U1的输入端2脚依次串接放大器U3和电阻R2后与电压互感器相连；

所述控制芯片U1的电源输入端3脚依次并接电容C1的一端，三极管Q1的集电极后与蓄电池B1的正极相连，所述控制芯片U1的电源输入端4脚并接电容C1的另一端后与电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端并接三极管Q1的发射极后与电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与蓄电池B1的负极相连；

所述控制芯片U1的电源输入端5脚与三极管Q1的基极相连；

所述控制芯片U1的信号输出端6脚和7脚与数据通信模块11相连，所述数据通信模块11的信号输出端与监控中心计算机3相连。

所述电动汽车充电负荷采集装置2的电路结构为：所述电动汽车充电负荷采集装置2使用的芯片为控制芯片U4；

所述控制芯片U4的1脚和2脚与触摸屏12相连；

所述控制芯片U4的3脚与放大芯片U6的一个输入极相连；

所述控制芯片U4的4脚与放大芯片U5的一个输入极相连；

所述放大芯片U5的输出极与放大芯片U6的另一个输入极相连；

所述控制芯片U4的5脚与电阻R4的一端相连，所述控制芯片U4的6脚串接电阻R5后与放大芯片U5的另一个输入极相连，所述控制芯片U4的7脚与电阻R6的一端相连，所述电阻R4的另一端并接电阻R6的另一端后与电感L2的一端相连，所述电感L2的另一端接地；

所述放大芯片U6的输出极与三极管Q2的基极相连，所述三极管Q2的发射极并接电阻R7的一端后与电感L3的一端相连，所述电感L3的另一端并接电容C2的一端后与发光二极管D1的正极相连，所述发光二极管D1的负极与放大芯片U8的一个输入极相连；

所述电阻R7的另一端并接电阻R10的一端、电阻R9的一端后与电源B2的正极相连；

所述三极管Q2的集电极并接电容C2的另一端、放大芯片U8的另一个输入极后与电源B2的负极相连；

所述电阻R9的另一端串接电感L5后与放大芯片U11的一个输入极相连，所述电阻R10的另一端并接电阻R11的一端后与放大芯片U10的一个输入极相连，所述放大芯片U10的另一个输入极接地，所述放大芯片U10的输出极并接电阻R11的另一端后与电容C3的一端相连，所述电容C3的另一端与放大芯片U11的另一个输入极相连；

所述放大芯片U11的输出极与二极管D2的正极相连，所述二极管D2的负极并接电阻R8的一端后与放大芯片U9的输出极相连；

所述电阻R8的另一端并接电感L4的一端后与放大芯片U7的一个输入极相连，所述电感L4的另一端与控制芯片U4的8脚相连，所述放大芯片U7的输出极与控制芯片U4的9脚相连，所述放大芯片U7的另一个输入极接地。

所述控制芯片U1的型号为TMS320C2XX/C5X，所述控制芯片U4的型号为MC96002。

所述电网常规负荷采集装置1架设在负荷侧配电变压器上，可以收集配电变压器5的工作数据，得到供电区域内常规负荷的用电情况，并上传至监控中心计算机3内设置的规划系统数据库，可以实现系统对现场用电的遥测功能；本实用新型使用的电动汽车充电负荷采集装置2可以依据收集的电动汽车行驶数据以及电动汽车充电行为习惯，模拟供电区域内电动汽车充电负荷需求，并得出相应的充电负荷曲线，实现负荷预测功能；

所述监控中心计算机3具备潮流计算功能，可以根据收集的常规负荷和模拟的电动汽车充电负荷进行多次潮流计算，为网架规划模型的求解提供数据支撑；然后通过监控中心计算机3的规划求解系统，考虑多种因素并构建配电网规划模型，从供电公司的角度出发，综合考虑电网投资成本、运行成本、维护成本以及电动汽车用户的使用感受，以供电公司综合利益最大为目标函数，通过对模型的求解，得到相应的配电调整数据，并将上述信息显示在显示屏8上；

所述电动汽车充电负荷采集装置2另外设置有人机交互接口触摸屏12，所述电动汽车充电负荷采集装置2内部还设置有信号调理单元、电源系统、通讯模块以及中央处理单元；使用时，通过对触摸屏12输入的电动汽车行驶数据和电动汽车充电行为特性进行处理，可以预测供电区域内电动汽车充电负荷需求，并得到充电负荷曲线。

所述电网常规负荷采集装置1安装在供电区域内的变压器上，内部设置有采集模块、电源模块、数据通信模块以及中央处理器，可以根据对配电变压器的使用数据得到用户的用电情况，从而获取供电区域内的常规负荷情况。

本实用新型在使用时，所述电网电源4通过配电变压器5向常规负荷电网10和电动汽车充电装置6进行电能供应，所述电网常规负荷采集装置1在供电区域负荷节点处的配电变压器5上安装和使用，通过对变压器5的监测得到用户的用电情况，从而获取供电区域内的常规负荷数据。

在获取常规负荷数据的同时，部分负荷节点处可以规划接入电动汽车充电装置6，并在此处安装电动汽车充电负荷采集装置2；用户通过触摸屏12输入电动汽车行驶数据以及电动汽车充电行为特性，经过控制芯片U4处理得到电动汽车充电负荷曲线数据，并将数据传送至监控中心计算机3。

所述电网常规负荷采集装置1包含由电流互感器和电压互感器组成的采集模块、处理器控制芯片U1、电源模块和数据通信模块11，所述采集模块通过电流电压互感器获取负荷节点处电能情况后通过逻辑电路向控制芯片U1输出数据，经过控制芯片U1处理后向数据通信模块11发出指令，对外进行数据传输。

所述监控中心计算机3接收负荷采集数据后，根据节点情况进行潮流计算，得到供电区域内各节点的电压、功率与潮流分布情况；监控中心计算机3内置负荷分析软件，可以根据预设规划求解系统，从供电公司的角度出发，构造规划目标函数，根据数据库中存储的数据进行优化求解，得到合适的网架规划方案。

综上所述，本实用新型通过充电负荷模拟系统预测得到电动汽车充电负荷数据，通过常规负荷采集系统得到供电区域内各个用户的负荷情况，通过潮流计算系统分析供电区域内潮流走向，最后通过规划求解系统得到较为合适的供电区域内网架规划方案，并在显示系统上进行人机交互。

本实用新型的考虑电动汽车的配电网网架规划系统既可以预测电动汽车充电负荷，又可以对供电区域内的常规负荷进行数据采集，通过配电网规划模型，利用新型算法对配电网网架进行优化，实现了配电网经济效益的提升，提高了供电可靠性提高和网架完善程度，降低停电时间，适于推广使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。