安(ān)科瑞為蔚(wèi)來充換(huàn)電站數字化(huà)運(yùn)維(wéi)提供解決(jué)方(fāng)案
2024-04-15
[1475]
安(ān)科瑞(ruì) 劉邁
1.概述
2023年(nián)12月(yuè)23日(rì)蔚來宣布了(liǎo)一(yī)項重(zhòng)要的計劃，表示(shì)蔚(wèi)來(lái)將(jiāng)在2024年(nián)新(xīn)建(jiàn)1000座換(huàn)電(diàn)站，這將(jiāng)使(shǐ)蔚來(lái)的換(huàn)電(diàn)站總(zǒng)數(shù)達到(dào)3310+座，2025年蔚(wèi)來將建(jiàn)成覆蓋(gài)“九縱九橫城市(shì)群(qún)"的(dí)高(gāo)速換電網絡(luò)，並(bìng)且全球(qiú)換(huàn)電(diàn)站(zhàn)數量將超過4000座(zuò)。此(cǐ)外(wài)，蔚來還計劃(huá)在(zài)2024年新增(zēng)20000根充電樁(zhuāng)，使(shǐ)充(chōng)電(diàn)樁總數達到41000+根。這一(yī)戰(zhàn)略規(guī)劃(huá)的主要目標(biāo)是(shì)為車主提(tí)供更加便(biàn)捷的(dí)充(chōng)電和(hé)換(huàn)電服(fú)務(wù)，與傳統(tǒng)的充(chōng)電樁相比，蔚來換電站(zhàn)能夠在短(duǎn)時(shí)間(jiān)內完(wán)成電池充電和(hé)更換(huàn)，提(tí)供更(gēng)快捷的充(chōng)能(néng)解決方案，這也(yě)成為(wéi)了(liǎo)吸(xī)引新(xīn)能(néng)源(yuán)汽車(chē)消費(fèi)者的一大亮點。
蔚(wèi)來自建充(chōng)換電(diàn)站(zhàn)的計(jì)劃堪比(bǐ)當(dāng)年(nián)京東自建(jiàn)物流(liú)，盡(jìn)管當年(nián)很多(duō)人不(bù)看好(hǎo)，但(dàn)是現在的京(jīng)東物(wù)流現在已經(jīng)成(chéng)為京(jīng)東(dōng)電商生(shēng)態的重要(yào)競爭(zhēng)力(lì)之(zhī)一(yī)。而重視用戶體驗的蔚來(lái)為用戶建立(lì)起*的充(chōng)換電(diàn)網絡(luò)，不(bù)僅(jǐn)可以更(gēng)好(hǎo)的服務於(yú)用戶，而(ér)且數以(yǐ)千計(jì)的充換(huàn)電(diàn)站構建(jiàn)的虛(xū)擬電(diàn)廠未(wèi)來(lái)也(yě)可(kě)能是(shì)中(zhōng)國(guó)能源(yuán)市(shì)場(cháng)的(dí)重要參與者和(hé)獲益(yì)者。
盡管布局充(chōng)換(huàn)電站(zhàn)對蔚來的(dí)意(yì)義(yì)非常重(zhòng)大，但是同時也耗(hào)資龐大(dà)。根據(jù)蔚(wèi)來(lái)2023年全(quán)年財報數(shù)據來(lái)看(kàn)，依舊(jiù)處於虧損(sǔn)階(jiē)段(duàn)，而相比(bǐ)其(qí)他造(zào)車新勢力(lì)，蔚(wèi)來(lái)為提高用戶體驗而花了更多(duō)的錢來(lái)布(bù)局充換電(diàn)站。充(chōng)換(huàn)電站屬於(yú)重(zhòng)資產，建造(zào)和(hé)運營(yíng)前(qián)期(qī)都需(xū)要(yào)投入(rù)大量資(zī)金，通(tōng)過(guò)數(shù)字(zì)化平(píng)台來運維(wéi)管(guǎn)理(lǐ)顯然(rán)可以在提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)大(dà)幅降低(dī)充(chōng)換電(diàn)站的運(yùn)營成本(běn)。
圖1-1 蔚來(lái)充(chōng)換電站NIO House
2.充(chōng)換電(diàn)站的供(gōng)配電(diàn)係統(tǒng)及(jí)智能(néng)化(huà)要求
充(chōng)換電站(zhàn)變配電(diàn)係統(tǒng)通常(cháng)采(cǎi)用(yòng)箱式變電站，由高(gāo)壓室，變(biàn)壓器室(shì)和低(dī)壓(yā)室(shì)三個獨(dú)立(lì)小(xiǎo)室(shì)組成，用電(diàn)容(róng)量(liáng)一般在(zài)630kVA~1250kVA之間(jiān)，根據充(chōng)換電站的規模而(ér)定，如圖2-1所(suǒ)示。
圖2-1 充換電(diàn)站箱(xiāng)變(biàn)典(diǎn)型一次(cì)圖
圖2-2 充(chōng)換(huàn)電站箱式變電站
蔚來對(duì)充換(huàn)電站箱變(biàn)智能化做(zuò)了(liǎo)標(biāo)準(zhǔn)化要求(qiú)，對(duì)箱式變電站電(diàn)氣(qì)參數(shù)，接點溫度(dù)，變(biàn)壓器室(shì)和高低(dī)壓室內環境參(cān)數監(jiān)測要求(qiú)見(jiàn)表2-1。
序號 | 功能(néng) | 位(wèi)置 | 檢(jiǎn)測(cè)模塊(kuài) | 驅動模塊 |
1 | 環(huán)境(jìng)溫濕度 | 高(gāo)壓室，變壓器室，低壓(yā)室 | 溫(wēn)濕度(dù)檢測模塊 | 加熱器(qì)/風機(jī) |
2 | 接點(diǎn)溫(wēn)度 | 變(biàn)壓器(qì)本(běn)體，高壓(yā)電纜頭(tóu)處(chǔ)（高(gāo)壓(yā)櫃(guì)連(lián)接(jiē)處），低(dī)壓框架(jià)斷路器(qì)上(shàng)樁(zhuāng)頭(tóu)，低壓塑(sù)殼斷(duàn)路器(qì)下(xià)樁頭(tóu)，低(dī)壓(yā)水(shuǐ)平母排(pái) | 無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn) | 風機/報(bào)警/跳閘(zhá) |
3 | 電(diàn)壓(yā)檢(jiǎn)測 | 進綫(xiàn)高壓(yā)櫃輸入(rù)端或出(chū)綫高壓櫃輸出(chū)端，低(dī)壓次總櫃(guì)總開下端(duān) | 繼保(bǎo)或多(duō)功能電表 |
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4 | 電流檢測 | 進綫(xiàn)高壓(yā)櫃(guì)輸(shū)出(chū)端或出(chū)綫(xiàn)高(gāo)壓(yā)櫃(guì)輸(shū)出端，低(dī)壓次總開關(guān)上端，低(dī)壓出綫(xiàn)塑殼(ké)上端，出綫(xiàn)高(gāo)壓(yā)櫃輸出(chū)端(duān)，低壓PE排 | 繼保，多(duō)功(gōng)能(néng)電表 |
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5 | 電能計量/功率因數 | 進綫高(gāo)壓櫃(guì)輸入端(duān)或(huò)出(chū)綫(xiàn)高壓櫃輸出(chū)端(duān)，低壓(yā)次總(zǒng)開關上端，低(dī)壓出綫塑(sù)殼(ké)上端 | 多(duō)功(gōng)能電(diàn)表(biǎo) |
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6 | 諧波檢測(cè) | 出綫(xiàn)高壓(yā)櫃輸(shū)出端 | 諧(xié)波檢測裝置 |
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7 | 門(mén)禁檢測(cè) | 高壓室外門，低壓(yā)室外(wài)門，變(biàn)壓(yā)器(qì)室(shì)外(wài)門，變壓器室(shì)內(nèi)門(mén) | 行程開關 | 報警 |
8 | 煙(yān)霧(wù)檢測 | 高壓室(shì)，變壓器室(shì)，低(dī)壓(yā)室 | 煙(yān)霧傳(chuán)感器 |
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9 | 水浸(jìn)檢測 | 變(biàn)壓(yā)器室(shì)箱變(biàn)下部(bù) | 水(shuǐ)浸(jìn)傳感(gǎn)器 |
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10 | 浪(làng)湧(yǒng)狀(zhuàng)態檢(jiǎn)測(cè)/保護(hù)熔(róng)斷器(qì)檢(jiǎn)測 | 低壓次總(zǒng)櫃(guì) | 帶通(tōng)訊浪(làng)湧 |
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11 | 高壓(yā)斷路(lù)器狀(zhuàng)態(tài)檢測 | 高(gāo)壓(yā)斷(duàn)路器，高壓(yā)接地刀(dāo)，高壓負荷開(kāi)關(guān)，高壓主熔斷器(qì)，低(dī)壓(yā)框(kuàng)架斷路器，低壓(yā)塑(sù)殼(ké)，風(fēng)機開(kāi)關(guān) | 輔(fǔ)助觸(chù)點 |
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12 | 遠程補償(cháng)控(kòng)製(zhì)/監測 | 低壓電(diàn)容(róng)櫃 | 無功(gōng)補(bǔ)償(cháng)器 |
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表(biǎo)2-1 箱式(shì)變(biàn)電(diàn)站數字化(huà)監測要求
3. 充(chōng)換電(diàn)站數字(zì)化監控和(hé)運(yùn)維(wéi)解決方案
3.1. 設備(bèi)配(pèi)置及(jí)組(zǔ)網方案
根據(jù)需求現場箱式變電站(zhàn)配置安科(kē)瑞微機保護裝置(zhì)，諧(xié)波(bō)檢(jiǎn)測裝置(zhì)，多功能(néng)儀(yí)表(biǎo)，無綫測(cè)溫傳(chuán)感(gǎn)器，無功補(bǔ)償控(kòng)製器(qì)和智能電(diàn)容補償裝置(zhì)等(děng)，通(tōng)過RS485總綫(xiàn)接入(rù)設置(zhì)在智(zhì)慧測(cè)控櫃(guì)內(nèi)的智(zhì)能網關(guān)ANet-2E4SM，最(zuì)後通(tōng)過4G上(shàng)傳(chuán)至蔚來充換電站運(yùn)維(wéi)管(guǎn)理平(píng)台(tái)，設(shè)備配置圖見(jiàn)圖3.1-1，現場設備組網(wǎng)結構圖(tú)建圖3.1-2。
圖3.1-1 充(chōng)換電(diàn)站箱式(shì)變電站智能裝置配置(zhì)
圖3.1-2 現場設備(bèi)組網結構圖
3.2. 設(shè)備選型(xíng)表(biǎo)
名稱 | 圖(tú)片 | 型號 | 功能 | 應用 |
微機保(bǎo)護 裝(zhuāng)置 |
| AM3SE-I | 具備三(sān)段(duàn)式電(diàn)流(liú)保(bǎo)護(hù)和反時限過(guò)流(liú)保護，測(cè)量三相電(diàn)流，電(diàn)壓(yā)，有功/無(wú)功功(gōng)率(shuài)，電(diàn)能(néng)，功率(shuài)因(yīn)數(shù)等(děng)等 | 10kV進(jìn)綫(xiàn)保(bǎo)護測(cè)控 |
多(duō)功能電表(諧波檢(jiǎn)測) |
| APM520 | 具有全電(diàn)量測量，2-53次諧波(bō)畸(jī)變(biàn)率，電壓合(hé)格率統計(jì)，分時電(diàn)能統計(jì)，開關量(liáng)輸(shū)入輸出(chū)，模(mó)擬量輸入輸出(chū)。 | 高(gāo)低壓(yā)重(zhòng)要(yào)回(huí)路 諧(xié)波測(cè)量(liáng) |
多功能電(diàn)表 |
| AMC72L-E4/KC | 具(jù)有(yǒu)常(cháng)規(guī)電(diàn)氣(qì)參數測(cè)量，2-53次諧波畸變率，電壓(yā)合格率(shuài)統(tǒng)計，分時電(diàn)能統計(jì)，開關量輸入(rù)輸出(chū)，模(mó)擬量輸(shū)入輸出。 | 0.4kV進(jìn)/饋(kuì)綫回(huí)路(lù) |
電流表 |
| AMC72-AI3 | 三(sān)相電流表，數碼管顯(xiǎn)示 | 0.4kV進(jìn)綫(xiàn)回(huí)路(lù)，就地(dì)顯示三相(xiāng)電流(liú) |
無功(gōng)補(bǔ)償(cháng)控(kòng)製器(qì) |
| ARC-28F/Z-USB-L | 具備28組(zǔ)電(diàn)容器分(fēn)補，共(gòng)補等方(fāng)式的自動(dòng)投(tóu)切(qiē)控製(zhì)，使(shǐ)功(gōng)率(shuài)因數(shù)達(dá)到(dào)設定目(mù)標(biāo)值(zhí)。 | 電(diàn)容器補償櫃(guì) |
智(zhì)能電容(róng)器 |
| AZC-SP1/450 | 智能電(diàn)容(róng)器(qì)，可選擇共補，分(fēn)補(bǔ)方式(shì)，具備(bèi)RJ45網絡通信綫接口，可配(pèi)合無功補(bǔ)償控製器實(shí)現無功(gōng)補償(cháng)。 | 0.4kV無功補(bǔ)償 |
無(wú)綫測溫(wēn)接(jiē)收器(qì) |
| ATC450-C | 通過(guò)無(wú)綫(xiàn)接收無綫(xiàn)測(cè)溫傳(chuán)感器數據，並通過(guò)RS485接口上(shàng)傳給智能(néng)網(wǎng)關。 | 無(wú)綫(xiàn)測溫 |
無(wú)綫測溫傳(chuán)感器 |
| ATE400 | 監測高(gāo)壓(yā)電纜(lǎn)頭處(chǔ)，低壓框(kuàng)架(jià)斷(duàn)路器上(shàng)樁(zhuāng)頭，低壓塑殼斷(duàn)路(lù)器下樁頭(tóu)，低(dī)壓(yā)水平母(mǔ)排(pái)溫度(dù)。 | 無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn) |
開(kāi)關量采(cǎi)集單元 |
| ARTU100 | 具備至(zhì)多32路(lù)遙(yáo)信(xìn)信(xìn)號采(cǎi)集(jí)，通(tōng)過RS485通(tōng)訊(xùn)上(shàng)傳網(wǎng)關(guān)。 | 遙信采集 |
智能(néng)網(wǎng)關 |
| ANet-2E4SM | 邊緣計(jì)算網關(guān)，嵌入式linux係統(tǒng)，網絡通訊(xùn)方(fāng)式具備(bèi)Socket方式，支持(chí)XML格(gé)式壓(yā)縮上(shàng)傳(chuán)，提供AES加(jiā)密及(jí)MD5身(shēn)份認證等(děng)安全(quán)需求(qiú)，支(zhī)持斷點(diǎn)續傳，支持Modbus，ModbusTCP，DL/T645-1997，DL/T645-2007，101，103，104協議 | 電量，環(huán)境等(děng)數據采(cǎi)集，轉(zhuǎn)換(huàn)和(hé)邏輯判(pàn)斷 |
網關(guān)擴(kuò)展 模(mó)塊 |
| ANet-M4G/M485 | 可以配(pèi)合ANet-2E4SM智能網(wǎng)關(guān)擴(kuò)展4G無綫(xiàn)通(tōng)訊(xùn)或(huò)RS485接口(kǒu)。 | 網關擴(kuò)展(zhǎn)模塊(kuài) |
溫(wēn)濕度傳感器 | / | / | 采集高壓室，變(biàn)壓器室(shì)和(hé)低壓室(shì)環境(jìng)溫濕度，並通過(guò)RS485通訊(xùn)上(shàng)傳網(wǎng)關。 | 環(huán)境(jìng)參數 |
門磁，水(shuǐ)浸(jìn)，煙霧，浪(làng)湧 | / | / | 通(tōng)過開關量信號接入遙信(xìn)采集單元 | 環境(jìng)參(cān)數(shù) |
表3.2-1 蔚來充(chōng)換電(diàn)站箱(xiāng)變(biàn)智能(néng)化(huà)設(shè)備(bèi)選(xuǎn)型表(biǎo)
3.3. 智能網(wǎng)關(guān)及(jí)平台
由於(yú)蔚來已經建設了充(chōng)換電站運(yùn)維管理(lǐ)平(píng)台(tái)，本項目箱變數據通過ANet-2E4SM智能網關采集後，按(àn)照(zhào)蔚來運管平台(tái)要(yào)求(qiú)的數據格(gé)式(shì)上傳(chuán)平台(tái)。智(zhì)能網(wǎng)關采(cǎi)用嵌入(rù)式(shì)係(xì)統(tǒng)，具備(bèi)本地數(shù)據采(cǎi)集，邏(luó)輯判斷(duàn)，協議(yì)轉換，斷點(diǎn)續傳(chuán)，數據加(jiā)密，協(xié)議(yì)定製等功能(néng)，可以(yǐ)無縫(féng)對接上級平台(tái)。
安(ān)科瑞Acrelcloud-1000電力(lì)運維平(píng)台也(yě)可以滿(mǎn)足箱變運(yùn)維管理(lǐ)功(gōng)能，平台可同(tóng)時(shí)接(jiē)入數以(yǐ)千(qiān)計(jì)的用戶(hù)變電(diàn)站(zhàn)數據。平台采集的數據包(bāo)括變(biàn)電(diàn)所電(diàn)氣(qì)參數和環(huán)境數(shù)據(jù)，包(bāo)括電流(liú)電壓功(gōng)率，開(kāi)關狀(zhuàng)態，變(biàn)壓器溫(wēn)度，環(huán)境溫濕度(dù)，浸水(shuǐ)，煙(yān)霧，視頻，門禁等信息(xī)，有異(yì)常發(fā)生10S內通過短信(xìn)和APP發(fā)出(chū)告警信號。平台通過(guò)手(shǒu)機APP下發(fā)運(yùn)維(wéi)任(rèn)務到(dào)人員(yuán)手機(jī)上，並通過北鬥(dǒu)定位跟蹤運(yùn)維(wéi)執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高(gāo)運維(wéi)效(xiào)率，及(jí)時發(fā)現(xiàn)缺陷並(bìng)做消(xiāo)缺(quē)處理。
圖3.3-1 AcrelCloud-1000電(diàn)力運(yùn)維平台界麵
3.3.1. 電力(lì)監(jiān)測
運維平(píng)台通(tōng)過4G網絡(luò)采集箱變(biàn)配電係統數(shù)據(jù)，包括(kuò)電流電(diàn)壓(yā)功率(shuài)電能和(hé)開關狀態等數據(jù)，掌(zhǎng)握箱變(biàn)實時和歷(lì)史數據。
3.3.2.電能(néng)統計(jì)
基於尖峰平穀分時電(diàn)度統(tǒng)計不同(tóng)時段(duàn)的(dí)電能(néng)消耗(hào)和用電(diàn)成本，並(bìng)形(xíng)成日報，月報(bào)，年報(bào)表(biǎo)，通過同(tóng)比環(huán)比分析比較，便於用戶計算運營成本。
3.3.3.異(yì)常報警
箱(xiāng)變(biàn)電流，電壓(yā)，功(gōng)率，開(kāi)關狀(zhuàng)態(tài)，變壓器負荷率和(hé)繞組溫(wēn)度，電氣接(jiē)點(diǎn)溫度(dù)，環境(jìng)溫濕(shī)度(dù)，煙霧，浸水(shuǐ)，視(shì)頻(pín)，門禁信(xìn)息(xī)，發(fā)生異常(cháng)情(qíng)況(kuàng)會(huì)及(jí)時(shí)通過APP和(hé)短信向(xiàng)運(yùn)維(wéi)人(rén)員(yuán)發(fā)出報警(jǐng)信(xìn)息。
3.3.4.運(yùn)維(wéi)管理(lǐ)
可(kě)幫助用戶(hù)製定巡(xún)檢(jiǎn)計劃(huá)，記(jì)錄巡檢發(fā)現(xiàn)的缺陷，並(bìng)派(pài)發消缺(quē)工單(dān)，查看巡(xún)檢(jiǎn)軌跡定位和消缺搶修進度(dù)，反饋任務進度(dù)等(děng)，閉環運維(wéi)管理(lǐ)流程(chéng)。
3.3.5.用戶報告(gào)
運維平台自動(dòng)生成(chéng)用戶用電及(jí)運(yùn)行(háng)診斷報(bào)告，對配電(diàn)係統(tǒng)運(yùn)行(háng)情(qíng)況(kuàng)提(tí)供周(zhōu)期性(xìng)診斷報告，總結配電係統存在的問題，提(tí)出(chū)改(gǎi)進(jìn)建議(yì)。
另(lìng)外平台(tái)還(huán)具(jù)備(bèi)環境(jìng)監測，視頻監控(kòng)，電能(néng)質(zhì)量(liáng)分(fēn)析(xī)，需(xū)量分析，設(shè)備(bèi)台(tái)賬等(děng)管理(lǐ)功能，幫助用戶(hù)管(guǎn)理(lǐ)地(dì)理分散，數量(liáng)眾多的(dí)箱變(biàn)，提高供電可靠(kào)性(xìng)和(hé)設備使用(yòng)壽命，降低運(yùn)維成本和用電成(chéng)本。
