李宁1 李志敏2 马磊2 袁辉3 李婉青3 曾沛炎4
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摘要：伴随我国经济水平的不断发展，交通运输行业也取得了非常大的进步，电动汽车产业也取得了显著的成就，电动汽车的充换电设施的用电功能具有冲击性与非线性两大特点。以往的电能表已经很难达到准确计量的负荷标准，并且也缺少与之符合的检定溯源方法。因此，在本文中提出了全新的无级放大的宽量程冲击性质的负荷电能计算方式，并且研制了全新的计量设备，全面解决了电动汽车的充换电设施电能计量的方式与溯源方法，并且在电压变化的状况下找到直流电能的溯源状况，文章是结合实际的应用状况，对电动汽车充换电设施电能计量和追溯的方式进行全方位多角度的探析，并做以简单的论述，为相关人员提供参考意见。
关键词：电动汽车；充换电设施；电能计量；溯源方法
电动汽车的充电方式有两种，分别是交流充电、直流充电。充换电设备的整流器是极具代表性的非线性的设备。所以，充换电设备出现的谐波，会影响电网安全的正常运行，也会致使电能计量装置出现非常大的误差，使电力部门的经济效益与社会效益受到不可限量的损害。因此，电力供需双方要共同提升对计量谐波电能的测量。确保全国电能量值更具准确性与全面性的方式是，成熟健全的电能计量和溯源方法。电动汽车充换电设备电能计量与溯源的方式是全面探析电动汽车对电网造成影响的根本，并且也是研究电动汽车运营方式的根本。以下是对电动汽车的充换电设施电能计量和溯源的方式进行全面的探究。
一、对电动汽车的直流充电以及交流充电进行的探究
就当前的发展来看，在对有功功率计量的探究中，我国的研究专家主要是针对电子式电能表中的谐波的影响进行的探究。在很早阶段，把采样得到的电流波形、电压展开傅里叶变换，获取自身的谐波的分量的幅值和频率，以此计算的出每次谐波的功率，并且定好功率的流动方向。但是，针对非稳态与动态的谐波、暂态分量或者是间谐波，傅里叶变换的分析都不具备全面性与准确性。之后使用全新的谐波检测方式，譬如：改进的傅里叶变化算法，战胜了傅里叶变化算法受到频率限制的影响，但是以上的算法都是仿真研究阶段与理论探析阶段，并且需要实验进行检测。
直流充电是运用车载充电机来完成的，电动汽车和充电设施的接线口在直流侧。针对直流充电的电动汽车，交流计量收费包含充电站生产成本的充电机本身的损耗，所以直流计量的收费更加的符合标准。参照电费结算的标准，在电动汽车的直流充电时会使用直流测量的方式，具体是指，要安装直流电能计量的配置，并且要使用直流计费的方式。在我国当前的电力发展中，电力系统电量结算的方式是交流计费方式，电动汽车直流充电使用的直流计量方式，如果应用在结算时，会缺少与之相关的文件、政府政策，车载蓄电池针对充电实施电能计算装置的适应力标准非常高，并且缺少对应的直流电能计量装备，没有专门的直流电能表可以检测装置。为保证电动汽车和充电设备能够得到大范围的推广，在充电的过程中，要确保电量的结算更具公平性、准确性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，电动汽车直流充电计量特征展开深入的探究，并且要找到与之相符的直流电能计量装置，以此更好的促进电动汽车的快速发展。
二、充换电设施电能准确计量和溯源方法的具体探析
（一）电流冲击环境下的电能计量方式
根据负荷变化非常大的状况，电流波形变化幅度也会非常的大，因此把电流量程的设计规划成1A，对电能表来说，则是2500:1的动态范围，在额定电流是In=1A的状况下，规划的传感电路转换的传感信号是25mV，在电流降低到1%In=10mA的时候，与之相应的传感信号是250?V时，假设这时依然使用平常的16bit的模式转换器，但是不依照别的方式，在经过仿真的测试之后，由于采样出现的电能计量的错误数值在3.6%之间。
对宽动态范畴的信号处理方式，一般有两个设计措施，一是直接运用高宽度范畴的24bit的ADC无良程的切换方式；二是考虑到成本的问题，使用“一般16bit的ADC加上量程切换”的方式。不管是针对波形的有效数值展开全面的判定，还是对采样点数值展开系统的分析，量程切换都必须引用反馈控制步骤，并且具有时间迟滞的作用。介于冲击负荷存在频繁变化的特征，会出现由于反馈延迟，使量程切换的控制受到不良的影响，引发计量数据出现错误。如果不用量程切换体制，而直接使用24bit高精度的ADC,动态规模和采样的精确度都会得到大幅度的提升，在经过全方位多角度的探析后，在1%In电流点中，由于采样引发的电能计量误差减少到0.015%，其主要适用于高准确度的计量场所。
（二）谐波环境下的电能计量方式
1、谐波能量计量线性插值的算法
在谐波分析中，最长使用的是傅里叶变化方式。这种方式的要求波形的周期采样数值N要符合N=2n,这样才可以确保分析的精度更具准确性。所以硬件实现系统整周期采样是确保谐波能量计量精度与谐波分析的基本保证。但是在具体的使用过程中，冲击负荷表中存在的采样模块是用固定的采样率进行采样，负荷的具体频率的变化会致使不同步的采样出现不同的结果。在实际的频率与理想的工频频率出现不一样的状况时，要使用软件插值的方式，以此到达准同步或者是同步的成果。
2、谐波电流与谐波电压的检测方式
在电网中的谐波是一特定数次的谐波，与此同时包含少许的少于治理标准的非整数次的谐波时，介于以往ip-iq算法检查非整数次的谐波出现失误时，在这种状况下，采取的办法是，在瞬时无功功率理论的影响下，对特定整数次的谐波进行检测，为防止非整数次谐波出现负面的影响。
三、充换电设施电能计量技术的具体应用
（一）直流电能计量技术的具体应用
在电动汽车充电站运行中，笔者发现，电动汽车充电车辆的相关信息和充电的状态的起伏变化，都会对电流形成一定的影响，并且会对电能计量的准确性造成一定的影响。电动汽车的充换电设备在是使用直流电压充电的过程中，主要是采用直流计量的方式，换言之，需要配置直流电能计量设备，还要进行直流收费。但是在当前的电动汽车充换电设施中，电力系统的电量结算方式是运用交流计算费用的方式。假设不对充电机损耗的状况进行考虑的话，交流电能表和直流电能表计量的电量是一样的。如果不考虑充电机消耗的电能，那么交流计量中的充电电量要大于直流计量的充电数值。
（二）交流电能计量技术的具体应用
考虑到谐波电能的计算方式以及谐波分量的检测中，动态电能检测的装置是参照相关规定的。在谐波的影响之下，充电站的计量数值的反方向的谐波电量占据全波电量中的最小数值是0.11%，全波电能的计量方法不可以准确反映出非线性客户消耗的具体电能量。所以在谐波环境的影响下，要适应畸变符合电能的计量措施。
结语：
综上所述，笔者针对电动汽车充电站电能准确计量方式以及溯源方式进行了全方位多角度的探究，提出了波形畸变状况下谐波检测的实用性，也提出了无限扩大的宽量程具有冲击性质的负荷电能计量措施等等，使电压变化状况下的直流电能量的检测溯源问题得到有效的解决。
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论文作者:李宁1,李志敏2,马磊2,袁辉3,李婉青3,曾沛炎
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/6/30
标签：电能论文; 谐波论文; 电动汽车论文; 方式论文; 量程论文; 设施论文; 电量论文; 《电力设备》2016年第9期论文;