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技術(shù)文章

安科瑞電氣為蔚來換電站數(shù)字化提供解決方案

更新時(shí)間:2024-04-10 瀏覽次數(shù):255

1.                      概述

2023年12月23日蔚來宣布了一項(xiàng)重要的計(jì)劃,表示蔚來將在2024年新建1000座換電站,這將使蔚來的換電站總數(shù)達(dá)到3310+座,2025年蔚來將建成全面覆蓋“九縱九橫城市群"的高速換電網(wǎng)絡(luò),并且全球換電站數(shù)量將超過4000座。此外,蔚來還計(jì)劃在2024年新增20000根充電樁,使充電樁總數(shù)達(dá)到41000+根。這一戰(zhàn)略規(guī)劃的主要目標(biāo)是為車主提供更加便捷的充電和換電服務(wù),與傳統(tǒng)的充電樁相比,蔚來換電站能夠在短時(shí)間內(nèi)完成電池充電和更換,提供更快捷、更高效的充能解決方案,這也成為了吸引新能源汽車消費(fèi)者的一大亮點(diǎn)。

蔚來自建充換電站的計(jì)劃堪比當(dāng)年京東自建物流,盡管當(dāng)年很多人不看好,但是現(xiàn)在的京東物流現(xiàn)在已經(jīng)成為京東電商生態(tài)的重要競(jìng)爭(zhēng)力之一。而重視用戶體驗(yàn)的蔚來為用戶建立起完善的充換電網(wǎng)絡(luò),不僅可以更好的服務(wù)于用戶,而且數(shù)以千計(jì)的充換電站構(gòu)建的虛擬電廠未來也可能是中國能源市場(chǎng)的重要參與者和獲益者。

盡管布局充換電站對(duì)蔚來的意義非常重大,但是同時(shí)也耗資龐大。根據(jù)蔚來2023年全年財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)來看,依舊處于虧損階段,而相比其他造車新勢(shì)力,蔚來為提高用戶體驗(yàn)而花了更多的錢來布局充換電站。充換電站屬于重資產(chǎn),建造和運(yùn)營前期都需要投入大量資金,通過數(shù)字化平臺(tái)來運(yùn)維管理顯然可以在提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)大幅降低充換電站的運(yùn)營成本。

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圖1-1 蔚來充換電站NIO House

2.                      充換電站的供配電系統(tǒng)及智能化要求

充換電站變配電系統(tǒng)通常采用箱式變電站,由高壓室、變壓器室和低壓室三個(gè)獨(dú)立小室組成,用電容量一般在630kVA~1250kVA之間,根據(jù)充換電站的規(guī)模而定,如圖2-1所示。

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圖2-1 充換電站箱變典型一次圖

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圖2-2 充換電站箱式變電站

蔚來對(duì)充換電站箱變智能化做了標(biāo)準(zhǔn)化要求,對(duì)箱式變電站電氣參數(shù)、接點(diǎn)溫度、變壓器室和高低壓室內(nèi)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)要求見表2-1。

序號(hào)

功能

位置

檢測(cè)模塊

驅(qū)動(dòng)模塊

1

環(huán)境溫濕度

高壓室變壓器室、低壓室

溫濕度檢測(cè)模塊

加熱器/風(fēng)機(jī)

2

接點(diǎn)溫度

變壓器本體高壓電纜頭處(高壓柜連接處)低壓框架斷路器上樁頭低壓塑殼斷路器下樁頭、低壓水平母排

無線測(cè)溫

風(fēng)機(jī)/報(bào)警/跳閘

3

電壓檢測(cè)

進(jìn)線高壓柜輸出線高壓柜輸出端低壓次總柜總開下端

繼保多功能電表

 

4

電流檢測(cè)

進(jìn)線高壓柜輸出端出線高壓柜輸出端、低壓次總開關(guān)上端、低壓出線塑殼上端出線高壓柜輸出端、低壓PE排

繼保、多功能電表

 

5

電能計(jì)量/功率因數(shù)

進(jìn)線高壓柜輸出線高壓柜輸出端、低壓次總開關(guān)上端低壓出線塑殼上端

多功能電表

 

6

諧波檢測(cè)

出線高壓柜輸出端

諧波檢測(cè)裝置

 

7

門禁檢測(cè)

高壓室外門、低壓室外門、變壓器室外門、變壓器室內(nèi)門

行程開關(guān)

報(bào)警

8

煙霧檢測(cè)

高壓室、變壓器室、低壓室

煙霧傳感器

 

9

水浸檢測(cè)

變壓器室箱變下部

水浸傳感器

 

10

浪涌狀態(tài)檢測(cè)/保護(hù)熔斷器檢測(cè)

低壓次總柜

帶通訊浪涌

 

11

高壓斷路器狀態(tài)檢測(cè)

高壓斷路器、高壓接地刀、高壓負(fù)荷開關(guān)高壓主熔斷器、低壓框架斷路器低壓塑殼、風(fēng)機(jī)開關(guān)

輔助觸點(diǎn)

 

12

遠(yuǎn)程補(bǔ)償控制/監(jiān)測(cè)

低壓電容柜

無功補(bǔ)償器

 

表2-1 箱式變電站數(shù)字化監(jiān)測(cè)要求

3.                      充換電站數(shù)字化監(jiān)控和運(yùn)維解決方案

3.1.                      設(shè)備配置及組網(wǎng)方案

根據(jù)需求現(xiàn)場(chǎng)箱式變電站配置安科瑞微機(jī)保護(hù)裝置、諧波檢測(cè)裝置、多功能儀表、無線測(cè)溫傳感器、無功補(bǔ)償控制器和智能電容補(bǔ)償裝置等,通過RS485總線接入設(shè)置在智慧測(cè)控柜內(nèi)的智能網(wǎng)關(guān)ANet-2E4SM,最后通過4G上傳至蔚來充換電站運(yùn)維管理平臺(tái),設(shè)備配置圖見圖3.1-1,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖建圖3.1-2。

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圖3.1-1 充換電站箱式變電站智能裝置配置

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圖3.1-2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3.2.                      設(shè)備選型表

名稱

圖片

型號(hào)

功能

應(yīng)用

微機(jī)保護(hù)

裝置

AM3 

AM3SE-I

具備三段式電流保護(hù)和反時(shí)限過流保護(hù),測(cè)量三相電流、電壓、有功/無功功率、電能、功率因數(shù)等等

10kV進(jìn)線保護(hù)測(cè)控

多功能電表(諧波檢測(cè))

APM520 

APM520

具有全電量測(cè)量,2-53次諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì),開關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出。

高低壓重要回路

諧波測(cè)量

多功能電表

XSX02943 

AMC72L-E4/KC

具有常規(guī)電氣參數(shù)測(cè)量,2-53次諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì),開關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出。

0.4kV進(jìn)/饋線回路

電流表

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AMC72-AI3

三相電流表,數(shù)碼管顯示

0.4kV進(jìn)線回路,就地顯示三相電流

無功補(bǔ)償控制器

XSX05611(1) 

ARC-28F/Z-USB-L

具備28組電容器分補(bǔ)、共補(bǔ)等方式的自動(dòng)投切控制,使功率因數(shù)達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值。

電容器補(bǔ)償柜

智能電容器

XSX06025(1) 

AZC-SP1/450

智能電容器,可選擇共補(bǔ)、分補(bǔ)方式,具備RJ45網(wǎng)絡(luò)通信線接口,可配合無功補(bǔ)償控制器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。

0.4kV無功補(bǔ)償

無線測(cè)溫接收器

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ATC450-C

通過無線接收無線測(cè)溫傳感器數(shù)據(jù),并通過RS485接口上傳給智能網(wǎng)關(guān)。

無線測(cè)溫

無線測(cè)溫傳感器

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ATE400

監(jiān)測(cè)高壓電纜頭處、低壓框架斷路器上樁頭、低壓塑殼斷路器下樁頭、低壓水平母排溫度。

無線測(cè)溫

開關(guān)量采集單元

XSX09551 

ARTU100

具備最多32路遙信信號(hào)采集,通過RS485通訊上傳網(wǎng)關(guān)。

遙信采集

智能網(wǎng)關(guān)

 

anet(2) 

ANet-2E4SM

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān),嵌入式linux系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式,支持XML格式壓縮上傳,提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳,支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議

電量、環(huán)境等數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和邏輯判斷

網(wǎng)關(guān)擴(kuò)展

模塊

M4G 

ANet-M4G/M485

可以配合ANet-2E4SM智能網(wǎng)關(guān)擴(kuò)展4G無線通訊或RS485接口。

網(wǎng)關(guān)擴(kuò)展模塊

溫濕度傳感器

/

/

采集高壓室、變壓器室和低壓室環(huán)境溫濕度,并通過RS485通訊上傳網(wǎng)關(guān)。

環(huán)境參數(shù)

門磁、水浸、煙霧、浪涌

/

/

通過開關(guān)量信號(hào)接入遙信采集單元

環(huán)境參數(shù)

表3.2-1 蔚來充換電站箱變智能化設(shè)備選型表

3.3.                      智能網(wǎng)關(guān)及平臺(tái)

由于蔚來已經(jīng)建設(shè)了充換電站運(yùn)維管理平臺(tái),本項(xiàng)目箱變數(shù)據(jù)通過ANet-2E4SM智能網(wǎng)關(guān)采集后,按照蔚來運(yùn)管平臺(tái)要求的數(shù)據(jù)格式上傳平臺(tái)。智能網(wǎng)關(guān)采用嵌入式系統(tǒng),具備本地?cái)?shù)據(jù)采集、邏輯判斷、協(xié)議轉(zhuǎn)換、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、協(xié)議定制等功能,可以無縫對(duì)接上級(jí)平臺(tái)。

安科瑞Acrelcloud-1000電力運(yùn)維平臺(tái)也可以滿足箱變運(yùn)維管理功能,平臺(tái)可同時(shí)接入數(shù)以千計(jì)的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺(tái)采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù),包括電流電壓功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息,有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號(hào)。平臺(tái)通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到工作人員手機(jī)上,并通過北斗定位跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán),提高運(yùn)維效率,及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并做消缺處理。

運(yùn)維云平臺(tái)全屏 

圖3.3-1 AcrelCloud-1000電力運(yùn)維平臺(tái)界面

3.3.1.                      電力監(jiān)測(cè)

運(yùn)維平臺(tái)通過4G網(wǎng)絡(luò)采集箱變配電系統(tǒng)數(shù)據(jù),包括電流電壓功率電能和開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù),掌握箱變實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。

3.3.2.                      電能統(tǒng)計(jì)

基于尖峰平谷分時(shí)電度統(tǒng)計(jì)不同時(shí)段的電能消耗和用電成本,并形成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)表,通過同比環(huán)比分析比較,便于用戶計(jì)算運(yùn)營成本。

3.3.3.                      異常報(bào)警

箱變電流、電壓、功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器負(fù)荷率和繞組溫度、電氣接點(diǎn)溫度、環(huán)境溫濕度、煙霧、浸水、視頻、門禁信息,發(fā)生異常情況會(huì)及時(shí)通過APP和短信向運(yùn)維人員發(fā)出報(bào)警信息。

3.3.4.                      運(yùn)維管理

可幫助用戶制定巡檢計(jì)劃,記錄巡檢發(fā)現(xiàn)的缺陷,并派發(fā)消缺工單,查看巡檢軌跡定位和消缺搶修進(jìn)度,反饋任務(wù)進(jìn)度等,閉環(huán)運(yùn)維管理流程。

3.3.5.                      用戶報(bào)告

運(yùn)維平臺(tái)自動(dòng)生成用戶用電及運(yùn)行診斷報(bào)告,對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行情況提供周期性診斷報(bào)告,總結(jié)配電系統(tǒng)存在的問題,提出改進(jìn)建議。

另外平臺(tái)還具備環(huán)境監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、電能質(zhì)量分析、需量分析、設(shè)備臺(tái)賬等管理功能,幫助用戶更高效的管理地理分散、數(shù)量眾多的箱變,提高供電可靠性和設(shè)備使用壽命,降低運(yùn)維成本和用電成本。

 


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