基于老化补偿的充电桩隐性损耗预警与管理系统的制作方法

本发明涉及充电设施能效管理，尤其涉及基于老化补偿的充电桩隐性损耗预警与管理系统。

背景技术：

1、现有充电桩能效管理技术主要存在以下缺陷：其一，仅依赖额定铭牌参数进行静态损耗核算，未考虑电缆接点氧化、整流器效率衰减、变压器铁芯老化等实时老化参数对线损与变损的动态影响，导致老旧站点隐性损耗持续累积而未被识别；其二，待机断电控制采用固定时长的简单跳闸逻辑或单一继电器断开策略，未建立基于枪插拔状态、车连接状态、功率流向及用户预约数据的冲突消解机制，导致有效充电预约被误切断或待机空耗长期运行；其三，预警阈值恒定，未根据老化补偿后的目标损耗管控方案与目标断电策略进行关联判定，导致隐性损耗演化至设备故障才触发报警，错失预先维护窗口。

2、公开号为cn223141583u的中国专利公开了一种降低充电桩模块待机功耗的电路，但仍然存在仅通过待机模式时断开三相输入功率继电器使emc滤波电路及pfc/dcdc变换电路脱离电网以降低无功功耗，未建立基于枪插拔状态、车连接状态、功率流向状态及持续空载时长的多状态比对机制，未根据用户预约数据对断电策略进行预约冲突消解，导致在车辆短暂离站或用户预约临近时有效充电预约被误切断、接触器频繁动作加速触头电蚀磨损的问题。

3、公开号为cn106990285a的中国专利公开了一种充电桩防偷电与损耗检测方法，但仍然存在仅通过检测充电桩输入电流、输出电流、输入电压及输出电压进行简单损耗计算与偷电判断，未建立基于多源静态参数的基础损耗评估方案，未根据实时老化参数对损耗评估过程进行老化补偿，未根据环境附加参数进行环境修正，亦未根据元件异常参数进行元件修正，更未根据目标损耗管控方案与断电策略进行六组合关联判定与分级预警输出，导致在高温、高湿及电网波动工况下损耗评估基准失真、隐性损耗演化至设备故障才触发报警的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供基于老化补偿的充电桩隐性损耗预警与管理系统，用以克服现有技术中静态损耗评估未考虑实时老化与环境参数耦合导致隐性损耗累积识别缺失、待机断电缺乏预约冲突消解机制导致节能管控与用户体验失衡，以及预警阈值固定未关联损耗率与断电状态导致响应滞后失效的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供基于老化补偿的充电桩隐性损耗预警与管理系统，包括：

3、损耗感知模块，用以对充电桩的多源静态参数、实时老化参数、环境附加参数、元件异常参数、端口状态数据及用户预约数据进行采集；

4、损耗评估模块，用以根据多源静态参数对损耗评估方案进行生成，用以根据实时老化参数对所述损耗评估方案的生成过程进行老化补偿，得到目标损耗管控方案，用以根据环境附加参数对所述老化补偿的过程进行环境修正，还用以根据元件异常参数对所述目标损耗管控方案进行元件修正；

5、待机管控模块，用以根据端口状态数据对断电策略进行生成，用以根据用户预约数据对所述断电策略的生成过程进行预约冲突消解；

6、预警执行模块，用以根据所述目标损耗管控方案与所述断电策略对隐性损耗等级进行判定，并根据判定结果对预警等级进行输出。

7、优选地，所述根据多源静态参数对损耗评估方案进行生成，包括：

8、根据所述多源静态参数中的额定功率pn、所述额定电压ue、所述电缆长度le、所述电缆截面ac和所述电缆材质电阻率ρe对线损基础分量zl进行计算，设定zl=(pn/ue)2×ρe×le/ac；

9、根据所述多源静态参数中的变压器空载损耗p0、所述变压器负载损耗pk、所述额定功率pn和所述变压器额定容量st对变损基础分量zv进行计算，设定zv=p0+pk×(pn/st)2；

10、根据所述多源静态参数中的额定功率pn和所述整流器额定效率ηr对转换损耗基础分量zd进行计算，设定zd=pn×(1-ηr)；

11、根据所述多源静态参数中的待机额定功耗ps对待机损耗基础分量zt进行计算，设定zt=ps；

12、根据所述线损基础分量zl、所述变损基础分量zv、所述转换损耗基础分量zd和所述待机损耗基础分量zt对损耗评估方案qb进行构建，设定qb=[zl,zv,zd,zt]t。

13、优选地，所述根据实时老化参数对所述损耗评估方案的生成过程进行老化补偿，包括：

14、将所述实时老化参数中的接点氧化率ox与氧化阈值o0进行比对，将所述实时老化参数中的绝缘老化率ag与绝缘阈值a0进行比对，将所述实时老化参数中的效率漂移量δη与漂移阈值d0进行比对，将所述实时老化参数中的变压器老化因子at与变压器老化阈值t0进行比对，根据比对结果对老化补偿触发状态进行判定，其中：

15、当ox≤o0且ag≤a0且δη≤d0且at≤t0时，判定老化补偿触发状态为免校对，不对所述损耗评估方案进行老化补偿，设定目标损耗管控方案qc=qb；

16、否则，判定老化补偿触发状态为需校对，对所述损耗评估方案进行老化补偿，得到目标损耗管控方案qc。

17、优选地，所述对所述损耗评估方案进行老化补偿，得到目标损耗管控方案，包括：

18、根据所述接点氧化率ox和所述氧化阈值o0对氧化补偿系数c1进行计算，当ox＞o0时设定c1=1+ox，当ox≤o0时设定c1=1；

19、根据所述绝缘老化率ag和所述绝缘阈值a0对绝缘补偿系数c2进行计算，当ag＞a0时设定c2=1+ag/a0，当ag≤a0时设定c2=1；

20、根据所述效率漂移量δη和所述漂移阈值d0对漂移补偿系数c3进行计算，当δη＞d0时设定c3=1+δη，当δη≤d0时设定c3=1；

21、根据所述变压器老化因子at和所述变压器老化阈值t0对变压器补偿系数c4进行计算，当at＞t0时设定c4=1+at/t0，当at≤t0时设定c4=1；

22、根据所述氧化补偿系数c1、所述绝缘补偿系数c2、所述漂移补偿系数c3和所述变压器补偿系数c4对老化补偿矩阵c进行构建，设定c=diag(c1,c2,c3,c4)；

23、根据所述老化补偿矩阵c和所述损耗评估方案qb对目标损耗管控方案qc进行计算，设定qc=c×qb，所述目标损耗管控方案qc包括线损目标分量ql、变损目标分量qv、转换损耗目标分量qd和待机损耗目标分量qt。

24、优选地，所述根据所述环境附加参数对所述老化补偿的过程进行环境修正，包括：

25、将所述环境附加参数中的环境温度te与基准温度tr的偏差绝对值|te-tr|与温度偏差阈值δt0进行比对，将所述环境附加参数中的相对湿度hr与湿度阈值h0进行比对，将所述环境附加参数中的电压畸变率vd与畸变阈值v0进行比对，将所述环境附加参数中的实时负载率lf与额定负载率lnom的偏差绝对值|lf-lnom|与负载偏离阈值l0进行比对，根据比对结果对环境修正触发状态进行判定，其中：

26、当|te-tr|≤δt0且hr≤h0且vd≤v0且|lf-lnom|≤l0时，判定环境修正触发状态为免修正，不对所述老化补偿的过程进行环境修正，设定目标损耗管控方案qg=qc；

27、否则，判定环境修正触发状态为需修正，对所述老化补偿的过程进行环境修正qg。

28、优选地，所述对所述老化补偿的过程进行环境修正，包括：

29、根据所述环境温度te、所述基准温度tr及导体温度系数α对环境温度修正系数m1进行计算，当|te-tr|＞δt0时设定m1=1+α×|te-tr|，当|te-tr|≤δt0时设定m1=1；

30、根据所述相对湿度hr、所述湿度阈值h0及湿度影响系数β对环境湿度修正系数m2进行计算，当hr＞h0时设定m2=1+β×(hr-h0)/h0，当hr≤h0时设定m2=1；

31、根据所述电压畸变率vd及电压影响系数γ对电压修正系数m3进行计算，当vd＞v0时设定m3=1+γ×vd，当vd≤v0时设定m3=1；

32、根据所述实时负载率lf、所述额定负载率lnom及负载影响系数δ对负载修正系数m4进行计算，当|lf-lnom|＞l0时设定m4=1+δ×|lf-lnom|，当|lf-lnom|≤l0时设定m4=1；

33、根据所述环境温度修正系数m1、所述环境湿度修正系数m2、所述电压修正系数m3和所述负载修正系数m4对环境修正矩阵m进行构建，设定m=diag(m1,m2,m3,m4)；

34、根据所述环境修正矩阵m和所述目标损耗管控方案qc对修正后损耗管控方案qg进行计算，设定qg=m×qc，并将目标损耗管控方案qc的数值替换为所述修正后损耗管控方案qg的数值。

35、优选地，所述根据所述元件异常参数对所述目标损耗管控方案进行元件修正，包括：

36、将所述元件异常参数中的开关管劣化标志fd与劣化阈值f0进行比对，将所述元件异常参数中的电容衰减率cd与电容阈值c0进行比对，将所述元件异常参数中的接触电阻增量率rr与电阻阈值r0进行比对，根据比对结果对元件修正触发状态进行判定，其中：

37、当fd≤f0且cd≤c0且rr≤r0时，判定元件修正触发状态为免元件修正，不对所述目标损耗管控方案进行元件修正，设定元件修正后目标损耗管控方案qm=qg；

38、否则，判定元件修正触发状态为需元件修正，对所述目标损耗管控方案进行元件修正。

39、优选地，所述根据所述端口状态数据对断电策略进行生成，包括：

40、将所述端口状态数据中的枪插拔状态gs与插拔阈值g0进行比对，将所述端口状态数据中的车连接状态cs与连接阈值c0进行比对，将所述端口状态数据中的功率状态pw与功率阈值p0进行比对，将所述空载时长ts与空载阈值t0进行比对，根据比对结果对待机状态机械能进行判定，并根据判定结果对断电策略db进行生成，其中：

41、当gs≤g0且cs≤c0且pw≤p0且ts≥t0时，判定待机状态为深度空载，设定断电策略db=1，生成断电指令；

42、当ts＜t0时，判定待机状态为过渡空载，设定断电策略db=0，生成延时等待指令；

43、否则，判定待机状态为活跃连接，设定断电策略db=0，生成保持指令。

44、优选地，所述根据所述用户预约数据对所述断电策略的生成过程进行预约冲突消解，包括：将所述预约有效标志ur与有效阈值u0进行比对，将所述预约到达时刻tp与所述当前时刻tc的差值(tp-tc)与预约窗口阈值tw进行比对，根据比对结果对预约冲突消解触发状态进行判定，其中：

45、当ur＞u0且(tp-tc)≤tw时，判定预约冲突消解触发状态为触发消解，对所述断电策略进行预约冲突消解，设定断电策略dg=0，生成保持通电指令；

46、否则，判定预约冲突消解触发状态为免消解，不对所述断电策略进行预约冲突消解。

47、优选地，所述根据所述目标损耗管控方案与所述断电策略对隐性损耗等级进行判定，并根据判定结果对预警等级进行输出，包括：

48、根据所述目标损耗管控方案qc所包括的线损目标分量ql、变损目标分量qv、转换损耗目标分量qd和待机损耗目标分量qt对总损耗率rq进行计算，设定rq=(ql+qv+qd+qt)/pn×100%；

49、将所述总损耗率rq与第一损耗阈值r1及第二损耗阈值r2进行比对，根据比对结果和断电策略对预警等级进行划分，其中：

50、当rq≥r1且dg=0时，判定预警等级为一级异常预警，输出强制断电指令至充电桩主控单元，切断交流输入接触器并将故障代码上报站级管理平台；

51、当rq≥r1且dg=1时，判定预警等级为二级老化预警，输出检修提示指令至运维终端，提示对电缆接点、整流器散热及变压器油样进行针对性排查；

52、当r2≤rq＜r1且dg=0时，判定预警等级为三级待机预警，输出节能确认指令至充电桩主控单元，确认断电动作已执行并将节能数据计入站级能效档案；

53、当r2≤rq＜r1且dg=1时，判定预警等级为三级能效预警，输出优化提示指令至站级能效管理平台，提示该桩存在待优化的老化损耗；

54、当rq＜r2且dg=0时，判定预警等级为四级正常预警，输出日志记录指令至数据记录单元，将当前损耗数据纳入常规巡检档案；

55、当rq＜r2且dg=1时，判定预警等级为四级正常预警，输出日志记录指令至数据记录单元，将当前损耗数据纳入常规巡检档案。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述系统通过损耗评估模块对多源静态参数进行基础损耗评估，并根据实时老化参数与环境附加参数的越限比对结果进行分层触发式补偿修正，解决静态损耗评估失准的问题，实现老化与环境耦合工况下的损耗精准管控；通过待机管控模块对端口状态数据进行多状态比对生成断电策略，并根据用户预约数据进行预约冲突消解，解决待机断电僵化的问题，实现空载节能与用户体验的协同保障；通过预警执行模块对目标损耗管控方案与断电策略进行六组合关联判定与分级预警输出，解决预警响应滞后的问题，实现隐性损耗萌芽阶段的风险等级匹配处置，完成充电桩能效管理的可靠性最优闭环控制。