某大型电动公交充换电站监控系统

1、 项目背景

汽车虽给国民经济带来了发展给人类带来了方便，但也给人类带来了巨大的灾害，42%的环境污染是来源于燃油汽车的排放，80%的城市噪声是由交通工具产生的，当今世界石油储量日趋减少，而燃油汽车是消耗石油的大户！因而当今汽车工业发展势必寻求低噪声、零排放、综合利用能源的方向。

目前在能源危机和环境保护的双重制约下，国家积极发展电动汽车产业，而电动汽车充换电站是其中最关键的配套环节，电动新能源汽车作为未来汽车发展的方向，充电设施是否完善直接关系到它能否大规模推广。

充换电站监控系统是电动汽车充换电站的重要组成部分。可以对新型电动汽车的充电情况进行实时的数据监控，实时得到各个充电箱的工作情况，实时检测各个电池的状态，对充电箱、电池组等状态的异常进行报警。

2、 建设目标

充电监控系统计划完成对下属充电站的充电机、蓄电池、换电机器人的数据采集及监控。

系统完成功能如下：

各充电机、蓄电池、换电机器人相关参数的采集与存储。

各充电机、蓄电池、换电机器人主要参数，主要工艺画面的监视。

各充电机、蓄电池、换电机器人主要参数的统计及分析。

各充电机、蓄电池、换电机器人主要参数的趋势图，饼图，棒图展示。

各充电机、蓄电池、换电机器人主要参数的日报，月报，季报，年报。

各充电机、蓄电池、换电机器人的联动控制。

各充电机、蓄电池、换电机器人充换电相关信息及事件记录。

整个系统的WEB发布，满足用户在任何时间，任何地点都可通过用户认证方式访问此系统。

整个系统具有很好的扩展性，伸缩性。使得后期新增监控中心可以低成本无缝接入。

整个系统具有批次管理功能，实现与SQL SERVER 关系数据库的无缝挂接。

3、 技术难点

充电机设备属于新型设备，通讯协议没有统一标准，监控软件需要能够根据设备协议调整方便更新，便于系统维护；

各充电机及充电机器人独立工作，难以统一协调工作，造成浪费；

监控系统对设备操控的高度实时性、准确性与可靠性，对设备的操作需要有严格的限制；

监控系统需具备扩容能力，方便系统改造；

充电站运营管理系统数据量大，分析困难

二．系统设计

为了实现对电动汽车充换电站的整体监控，力控科技在pspace平台的基础上开发出大型电动汽车充换电站监控系统，并成功应用在北京某大型电动公交车充换电站。该系统主要分成充电系统、换电系统、配电系统三个部分。

1、 充电系统

实时数据采集：充电机通过CAN总线与电池箱内置的电池管理系统（BMS）通信获取电池状态、运行信息，通过CAN转以太网模块，将数据转换为以太网方式与站级控制层设备进行通讯。采集充电机工作状态、温度故障信号、功率、电压、电流、电量，电池组温度、荷电状态（SOC）、电压、电流、电池故障信号等。

充电系统运行监控：充电机、电池组群组配置，四个工位运行信息监控，一拖一、一拖二充电机运行监控，电池架运行监控，充电柜运行监控。

报表数据查询：充电机充电信息查询，电池组充电信息查询，充电过程相关信息，充电机事件查询，电池箱事件查询。

曲线数据查询：监控系统可以显示充电过程数据实时/历史曲线图、棒图等。

报警数据存储及查询：可以为充电机操作及其异常信息提供图形、文字、声音等报警方式与相应的报警处理功能。系统运行信息的报警事件可在事件打印机上打印当前事件内容，系统自动推出相关联的报警、事件画面。

事件记录：可对充电机启停操作、充电机故障、充电运行异常参数、电池组异常参数进行记录。可以对充电机状态变位、输出电压、电流越限、电池组故障、充电机启停操作等事件按时间、类型、充电装置等分类显示，并给出相应的告警信息。可以按设定周期记录实时工程值、相应的统计值、生成历史数据库。

2、 换电系统

实时数据采集：换电系统针对所涉及的设备，如充电机、充电架、充电仓、电池箱、电池库、电池仓、机器人以及更换轨道等进行实时状态监控，对换电流程进行实时监控。设备通过以太网接口将相关信息上传到后台监控系统，并接收来自后台监控系统的指令。后台监控系统可采集更换设备的运行状态信息、位置信息、故障信息。

换电系统运行监控：显示打组后各个组内电池箱的状态、充满电完成时间、更换机器人的状态及位置信息，运行维护人员可以下发更换电池命令。在手动设定过程中可显示人工输入信息。在出现故障时应有相应的提示信息。

报表数据查询：换电事件报表。

报警数据存储及查询：可记录换电系统更换电池操作及相关设备的异常信息，提供图形、文字、声音等报警方式与相应的报警处理功能。系统运行信息的报警事件可在事件打印机上打印当前事件内容，系统自动推出相关联的报警、事件画面。

3、 配电系统

实时数据采集：采集充电站/电池更换站供电系统的开关状态、保护信号、电能计量信息等信息。采集10kV侧母线线电压，10kV进、出线及A、C相和零序电流，直流母线电压、380V侧母线电压，380V进线三相电流，380V出线单相电流；配变有功功率、无功功率、功率因数、有功电量和配变负载率，380V出线有功电量等数据。

配电系统运行监控：本站主接线图、实时数据表格、负荷曲线、电压棒形图、饼形图及系统工况图。

报警数据存储及查询：可以为配电系统遥控操作及相关设备的异常信息提供图形、文字、声音等报警方式与相应的报警处理功能。系统运行信息的报警事件可在事件打印机上打印当前事件内容。系统自动推出相关联的报警、事件画面。

三．系统架构

后台系统监控中心以软冗余的服务器作为两台前置服务器，部署两套力控pspace标准网络版软件。主要用于各充换电设备实时数据的采集。两台硬冗余的服务器作为历史服务器，部署两套力控pspace软件。主要用于对前置服务器的实时数据二次处理（如统计计算等）以及数据的历史存储。数据服务器上的相关服务程序接收（主或备）前置机发送的实时数据，并进行相关处理后保存到本地的商用数据库中，同时为监控工作站提供数据来源。

监控工作站主要用于展示各充换电设备的实时运行状态数据，值班监控人员还可以在本机上对某些充换电设备进行遥控操作。监控工作站实时向前置发送实时数据提供请求，并且在查询历史数据时，将查询命令发送给数据服务器上的历史数据服务程序，该程序再查询存储在数据服务器上商用数据库中的历史数据，并返回给监控工作站上的客户端程序，客户端程序负责查询结果的展现。