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淺談電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測(cè)與智能有序充電策略研究
更新時(shí)間:2024-11-14   點(diǎn)擊次數(shù):46次


1.引言

隨著全球能源和環(huán)境問題的日益突出,電動(dòng)汽車作為一種清潔、有效的交通工具,正在逐步取代傳統(tǒng)的燃油車。中國政府為推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實(shí)施了一系列政策,包括購車補(bǔ)貼、充電設(shè)施建設(shè)等,使得電動(dòng)汽車在中國的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。然而,電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用也帶來了新的挑戰(zhàn),特別是大規(guī)模電動(dòng)汽車的無序充電對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行構(gòu)成了巨大威脅。因此,對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè),并研究智能有序充電策略,成為當(dāng)前亟待解決的問題。

2.電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測(cè)

電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測(cè)是制定有序充電策略的基礎(chǔ)。本文采用基于峰平谷電價(jià)動(dòng)態(tài)修正目標(biāo)荷電狀態(tài)(SOC)的方法,對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。首先,對(duì)影響充電負(fù)荷的主要因素進(jìn)行分析,包括起始充電時(shí)刻、起始SOC、日行駛里程等。然后,結(jié)合峰平谷電價(jià)的影響,利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立充電負(fù)荷預(yù)測(cè)模型。該模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同時(shí)間段內(nèi)電動(dòng)汽車的充電需求,為制定有序充電策略提供有力支持。

3.電動(dòng)汽車充電模式分析

在用戶進(jìn)行充電時(shí),會(huì)根據(jù)自己對(duì)充電的需求意愿和緊急程度,同時(shí)結(jié)合車輛類型,選擇適合自己的充電模式。目前,電動(dòng)汽車充電技術(shù)經(jīng)過不斷發(fā)展,已有三種類型的充電方式技術(shù)相對(duì)成熟且應(yīng)用范圍較為廣泛,分別是常規(guī)充電模式、快速充電模式以及充電站更換電池模式。

(1)常規(guī)充電模式

常規(guī)充電方式也稱為慢速充電方式,一般采用日常220V交流電壓,具有小電流低功率的特點(diǎn)。由于充電時(shí)間較長,一般需要5-10小時(shí),所以慢速充電樁一般安裝在居民小區(qū)、辦公場(chǎng)所等用戶停留時(shí)間較長的區(qū)域。常規(guī)充電在安裝以及成本等方面具有很大的優(yōu)勢(shì),如不需要架設(shè)額外的供電線路、對(duì)配電網(wǎng)和電池的沖擊較小、能夠延長電池的使用壽命等。因此,一般將慢充充電模式應(yīng)用在日行駛里程以及日行駛時(shí)長較短的私家車上。

(2)快速充電模式

快速充電具有充電電流大的特點(diǎn),能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電池進(jìn)行電能補(bǔ)充??焖俪潆姌对趯?duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行所需電能補(bǔ)充時(shí),一般需要1-2小時(shí)可以補(bǔ)充電池容量的80%左右??焖俪潆娔J骄哂谐潆姇r(shí)間短的明顯優(yōu)勢(shì),因此一般在人口流動(dòng)較大且擁有充電需求的場(chǎng)所采用快速充電,如大型商超、高速公路補(bǔ)給站等場(chǎng)景。然而,快速充電也會(huì)對(duì)電池和配電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊,影響電池的使用壽命和電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。因此,在一些緊急情況下會(huì)采取快速充電模式進(jìn)行電量補(bǔ)充。

(3)充電站更換電池模式

換電池模式既能夠在短時(shí)間內(nèi)滿足電動(dòng)汽車的電能需求,又不會(huì)對(duì)電網(wǎng)和電池造成巨大的沖擊。對(duì)于日行駛里程和時(shí)長都比較大且沒有合適的時(shí)段進(jìn)行電量補(bǔ)充的運(yùn)營類車輛,可以考慮采用換電池模式來滿足其正常的運(yùn)營需求。換電池模式經(jīng)過不斷的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模,技術(shù)得到了較為成熟的發(fā)展,通常情況下只需要十分鐘左右就能完成電池的更換工作。然而,換電池模式也存在一些問題,如需要經(jīng)常拆卸電池對(duì)電動(dòng)汽車的穩(wěn)定性和安全性要求較高、電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一限制其發(fā)展、換電站需要儲(chǔ)存大量電池投資成本和風(fēng)險(xiǎn)較大等。因此,換電池模式的推廣應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

4.智能有序充電策略

智能有序充電策略是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車有序充電的關(guān)鍵。本文提出的智能有序充電策略,基于充電負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果,結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷情況和用戶需求,動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率和充電時(shí)間。具體策略包括:在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段,鼓勵(lì)用戶進(jìn)行充電;在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段,限制或推遲充電行為。同時(shí),結(jié)合峰平谷電價(jià)政策,引導(dǎo)用戶合理選擇充電時(shí)段,降低充電成本。此外,通過引入智能算法,對(duì)充電策略進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化,提高充電效率和用戶滿意度。

5.安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)助力有序充電開展

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理,交易結(jié)算,資要管理、電能管理,明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓,欠壓,絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警;充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng),用戶通過微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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系統(tǒng)分為四層:

1)即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2)數(shù)據(jù)采集層:包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù),并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3)網(wǎng)絡(luò)傳輸層:通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4)數(shù)據(jù)層:包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站,數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5)應(yīng)客戶端層:系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP,充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況,對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示,同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁,查看設(shè)備使用率,合理分配資源。

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5.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況,主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流,充電樁告警信息等。

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5.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶,對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作,可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

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5.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息,平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理,同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送,運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

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5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái),從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度,查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

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5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶,運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施,維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng),同時(shí)可管

理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

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5.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用,可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況,進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置,同時(shí)可接收故障推送

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5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用,可查看附近空閑設(shè)備,主要包含掃碼充電、賬戶充值,充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

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5.5系統(tǒng)硬件配置

類型

型號(hào)

圖片

功能

安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)

AcrelCloud-9000

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安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號(hào)召,為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁,包含智能7kW交流充電樁,30kW壁掛式直流充電樁,智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營管理的市場(chǎng)需求,提供電動(dòng)汽車充電軟件解決方案,可以隨時(shí)隨地享受便捷安全的充電服務(wù),微信掃一掃、微信公眾號(hào)、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗,充電方式多樣化,為車主用戶提供便捷、安全的充電服務(wù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給,能計(jì)時(shí),計(jì)電度、計(jì)金額作為市民購電終端,同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性。

互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁

AEV-AC007D

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額定功率7kW,單相三線制,防護(hù)等級(jí)IP65,具備防雷

保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用。

通訊方:4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電可選配顯示屏

互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁

AEV-DC030D

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額定功率30kW,三相五線制,防護(hù)等級(jí)IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)

程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電

互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁

AEV-DC060S

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額定功率60kW,三相五線制,防護(hù)等級(jí)IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電

互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁

AEV-DC120S

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額定功率120kW,三相五線制,防護(hù)等級(jí)IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電

10路電瓶車智能充電樁

ACX10A系列

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10路承載電流25A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。

ACX10A-TYHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,掃碼、免費(fèi)充電

ACX10A-TYN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,免費(fèi)充電

ACX10A-YHW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電

ACX10A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電

ACX10A-YW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡、免費(fèi)充電

ACX10A-MW:防護(hù)等級(jí)IP65,僅支持免費(fèi)充電

2路智能插座

ACX2A系列

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2路承載電流20A,單路輸出電流10A,單回路功率2200W,總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別,報(bào)警上報(bào)。

ACX2A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡、掃碼充電

ACX2A-HN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持掃碼充電

ACX2A-YN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡充電

20路電瓶車智能充電樁

ACX20A系列

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20路承載電流50A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別,報(bào)警上報(bào)。

ACX20A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電

ACX20A-YN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,免費(fèi)充電

落地式電瓶車智能充電樁

ACX10B系列

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10路承載電流25A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。

ACX10B-YHW:戶外使用,落地式安裝,包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏

ACX10B-YHW-LL:戶外使用,落地式安裝,包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告

絕緣監(jiān)測(cè)儀

AIM-D100-ES

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AIM-D100-ES系列直流絕緣監(jiān)測(cè)儀可以應(yīng)用在15~1500V的直流系統(tǒng)中,用于在線監(jiān)測(cè)直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻,當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時(shí),發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)。

絕緣監(jiān)測(cè)儀

AIM-D100-T

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AIM-D100-T系列直流絕緣監(jiān)測(cè)儀可以應(yīng)用在10~1000V的直流系統(tǒng)中,用于在線監(jiān)測(cè)直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻,當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時(shí),發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)。

智能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)

ANet-2E4SM

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4路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模塊)輸入電源:DC12V~36V。支持4G擴(kuò)展模塊,485擴(kuò)展模塊。

擴(kuò)展模塊ANet-485

M485模塊:4路光耦隔離RS485

擴(kuò)展模塊ANet-M4G

M4G模塊:支持4G全網(wǎng)通

導(dǎo)軌式單相電表

ADL200

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單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,輸入電流:10(80)A;

電能精度:1級(jí)

支持Modbus和645協(xié)議

證書:MID/CE認(rèn)證

導(dǎo)軌式電能計(jì)量表

ADL400

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三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,分相總有功電能,總正反向有功電能統(tǒng)計(jì),總正反向無功電能統(tǒng)計(jì);紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功電能精度0.5S級(jí),無功電能精度2級(jí)

證書:MID/CE認(rèn)證

無線計(jì)量儀表

ADW300

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三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,有功電能計(jì)量(正、反向)、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量(2~31次);A、B、C、N四路測(cè)溫;1路剩余電流測(cè)量;支持RS485/LoRa/2G/4G/NB;LCD顯示;有功電能精度:0.5S級(jí)(改造項(xiàng)目)

證書:CPA/CE認(rèn)證

導(dǎo)軌式直流電表

DJSF1352-RN

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直流電壓、電流、功率測(cè)量,正反向電能計(jì)量,復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì),SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V,電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級(jí),1路485通訊,1路直流電能計(jì)量AC/DC85-265V供電

證書:MID/CE認(rèn)證

面板直流電表

PZ72L-DE

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直流電壓、電流、功率測(cè)量,正反向電能計(jì)量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V,電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級(jí)

證書:CE認(rèn)證

電氣防火限流式保護(hù)器

ASCP200-63D

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導(dǎo)軌式安裝,可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、線纜溫度監(jiān)測(cè)等功能;1路RS485通訊,1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A,額定電流菜單可設(shè)。

開口式電流互感器

AKH-0.66/K

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AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便,無須拆一次母線,亦可帶電操作,不影響客戶正常用電,可與繼電器保護(hù)、測(cè)量以及計(jì)量裝置配套使用。

霍爾傳感器

AHKC

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霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號(hào)的隔離轉(zhuǎn)換,通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號(hào)能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受,響應(yīng)時(shí)間快,電流測(cè)量范圍寬精度高,過載能力強(qiáng),線性好,抗干擾能力強(qiáng)。

智能剩余電流繼電器

ASJ

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該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器,主要適用于交流50Hz,額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路,防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故,也可用于對(duì)人身觸電危險(xiǎn)提供間接接觸保護(hù)。

6.結(jié)論

本文通過對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測(cè)與智能有序充電策略的研究,為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。未來,我們將繼續(xù)深化研究,探索更加精準(zhǔn)、高效的充電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法和智能有序充電策略。同時(shí),我們也將關(guān)注電動(dòng)汽車充電技術(shù)的最新進(jìn)展和用戶需求的變化,為電動(dòng)汽車充電的優(yōu)化和創(chuàng)新提供理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn):

[1]陳星.電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測(cè)及有序充電控制策略研究

[2]馬玲玲,楊軍,付聰?shù)?電動(dòng)汽車充放電對(duì)電網(wǎng)影響綜述

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

 


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