一種基于iec61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電站的監(jiān)控系統(tǒng)，具體為一種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)。一種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控后臺(tái)、充電樁、配電系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、寫入有電力標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的通信管理機(jī)以及短信服務(wù)系統(tǒng)，本發(fā)明能夠智能化給電動(dòng)車的蓄電池充電，滿足現(xiàn)在對(duì)電動(dòng)車充電站的智能化要求，本發(fā)明還基于電力標(biāo)準(zhǔn)IEC61850來建立充電站的通信標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到充電站監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，通信管理機(jī)中裝有IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換軟件，并且具有充電站所有設(shè)備的基于SCL的文件庫，并且有所有設(shè)備兼容的基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信以太網(wǎng)接口，因此該系統(tǒng)能具有較高的兼容性，容易擴(kuò)展其他的硬件設(shè)施，降低的充電站的成本。
【專利說明】—種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電站的監(jiān)控系統(tǒng)，具體為一種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動(dòng)汽車的逐漸普及，人們對(duì)電動(dòng)車的性能要求越來越高，電動(dòng)車中途沒電行駛難，特別是電池后期，續(xù)行里程短，因此光靠充一次電是不夠的，并且隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高以及國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的日益重視，建設(shè)充電站可很好地解決這個(gè)問題，然而在建設(shè)充電站中很多設(shè)備不兼容，因此在建設(shè)的充電站監(jiān)控通信系統(tǒng)擴(kuò)展性差，而且成本增加，耗時(shí)耗力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)在建設(shè)的充電站兼容性差、成本高的問題，提供了一種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是米用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控后臺(tái)、充電樁、配電系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、寫入有電力標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的通信管理機(jī)以及短信服務(wù)系統(tǒng)；
監(jiān)控后臺(tái)包括服務(wù)器、工作臺(tái)主機(jī)、工作臺(tái)副機(jī)和交換器，服務(wù)器通過交換器分別和工作臺(tái)主機(jī)和工作臺(tái)副機(jī)連接；
充電樁包括充電控制系統(tǒng)、充電計(jì)量系統(tǒng)、基于CAN總線的充電插口和觸摸顯示屏，充電控制系統(tǒng)包括內(nèi)部寫有監(jiān)控程序的第一單片機(jī)AT89C51，充電計(jì)量系統(tǒng)包括內(nèi)部寫入有電量計(jì)算程序的單片機(jī)CS5461A，第一單片機(jī)AT89C51和單片機(jī)CS5461A的信號(hào)采集端口都和電壓傳感器與電流傳感器的輸出端連接，電壓傳感器與電流傳感器的輸入端和充電樁上的充電插口連接，充電插口的通信接口和第一單片機(jī)AT89C51連接，單片機(jī)CS5461A的信號(hào)輸出端和第二單片機(jī)AT89C51的數(shù)據(jù)輸入端連接，第一單片機(jī)AT89C51的網(wǎng)絡(luò)接口和通信管理機(jī)連接；
配電系統(tǒng)包括變壓器和配電監(jiān)控系統(tǒng)，變壓器的輸入端通過第一智能斷路器和市電連接，變壓器的輸出端連接有整流橋，整流橋通過第二智能斷路器和充電樁上的充電插口連接，配電監(jiān)控系統(tǒng)包括智能開關(guān)柜，智能開關(guān)柜內(nèi)的信號(hào)采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關(guān)柜內(nèi)的中央處理器的控制信號(hào)輸出端和變壓器輸入線路上的第一智能斷路器的控制端連接，第一單片機(jī)AT89C51的控制信號(hào)輸出端和第二智能斷路器的控制端連接,智能開關(guān)柜的網(wǎng)絡(luò)通訊接口和通訊管理機(jī)連接；
安防系統(tǒng)包括分布在充電站內(nèi)的攝像頭、固定在充電樁上的溫度傳感器、煙感傳感器和報(bào)警終端，報(bào)警終端包括內(nèi)部寫有溫度監(jiān)測(cè)程序和煙濃度監(jiān)測(cè)程序的單片機(jī)W925E240和與單片機(jī)W925E240連接的警報(bào)器，溫度傳感器與煙感傳感器的輸出端和單片機(jī)W925E240連接，單片機(jī)W925E240的網(wǎng)絡(luò)接口通過CAN總線和通訊管理機(jī)連接，攝像頭通過CAN總線和通訊管理機(jī)連接；
短信服務(wù)系統(tǒng)包括第二單片機(jī)AT89C51、型號(hào)為GR64的GSM通信模塊和刷卡機(jī)，刷卡機(jī)的輸出端和第二單片機(jī)AT89C51的信號(hào)輸入端連接，第二單片機(jī)AT89C51還和觸摸顯示屏連接，第二單片機(jī)AT89C51還和和第一單片機(jī)AT89C51連接，第二單片機(jī)AT89C51和GSM通信模塊通過串行接口連接。
[0005]首先客戶將電動(dòng)車的蓄電池和充電樁上的充電插口連接，電動(dòng)車內(nèi)的車載電池系統(tǒng)通過充電接口上傳蓄電池的電量信息到第一單片機(jī)AT89C51，第一單片機(jī)AT89C51將信息傳輸?shù)降诙纹瑱C(jī)AT89C51，最后在觸摸顯示屏上顯示出蓄電池的電量信息，然后點(diǎn)擊觸摸顯示屏上的開始充電按鈕，第二單片機(jī)AT89C51得到充電指令，第二單片機(jī)AT89C51輸出充電控制指令到第一單片機(jī)AT89C51，第一單片機(jī)AT89C51根據(jù)充電指令控制變壓器輸出線路上的第二智能斷路器閉合，充電樁給蓄電池充電；同時(shí)客戶可在充電樁上的觸摸屏上輸入手機(jī)號(hào)碼，等到蓄電池充滿電時(shí)，GSM通信模塊會(huì)給客戶發(fā)送充電完成的短信；配電系統(tǒng)中的變壓器將市電變壓為充電電壓并傳輸?shù)匠潆姌兜某潆姴蹇谔帲潆娍刂葡到y(tǒng)中的智能開關(guān)柜的信號(hào)采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關(guān)柜能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)充電站的總功率、總電壓、功率因數(shù)的監(jiān)控，若變壓器的輸出電壓不穩(wěn)定，或者輸出電壓過高，智能開關(guān)柜將控制變壓器輸入線路上的第一智能斷路器斷開；充電樁內(nèi)的第一單片機(jī)AT89C51通過傳感器能測(cè)給蓄電池充電的充電電壓和充電電流，若測(cè)得的充電電壓和充電電流在監(jiān)控程序的安全閾值外，第一單片機(jī)AT89C51控制第二智能斷路器斷開，蓄電池的充電線路斷開，第一單片機(jī)AT89C51可獲得車載電池系統(tǒng)上傳的蓄電池的電能狀況，并將蓄電池的充電狀態(tài)的信息傳遞給第二單片機(jī)AT89C51，第二單片機(jī)AT89C51控制GSM通信模塊給客戶發(fā)送充電完成短信，單片機(jī)CS5461A由傳感器測(cè)得的充電電壓和電流可推算出充電費(fèi)用，并實(shí)時(shí)地輸出到充電樁上的觸摸顯示屏上，客戶在刷卡機(jī)上刷卡并完成付費(fèi)，第一單片機(jī)AT89C51控制變壓器輸出線路上的第二智能斷路器斷開，完成蓄電池的充電，固定在充電樁上的溫度傳感器和煙感傳感器能測(cè)得充電樁上的溫度和煙濃度，并將溫度和煙霧濃度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀?bào)警終端內(nèi)的單片機(jī)W925E240上，在單片機(jī)W925E240內(nèi)將測(cè)得的數(shù)據(jù)和溫度監(jiān)測(cè)程序和煙濃度監(jiān)測(cè)程序中設(shè)定的安全閾值比較，若大于安全閾值，則單片機(jī)控制警報(bào)器報(bào)警，同時(shí)安防系統(tǒng)中單片機(jī)W925E240將測(cè)得的數(shù)據(jù)和攝像頭測(cè)得的充電站內(nèi)視屏信息實(shí)時(shí)地傳輸?shù)酵ㄓ嵐芾頇C(jī)上，第一單片機(jī)AT89C51測(cè)得的數(shù)據(jù)、智能開關(guān)柜上測(cè)得的數(shù)據(jù)和安防系統(tǒng)中測(cè)得的數(shù)據(jù)都通過通訊管理機(jī)傳輸?shù)奖O(jiān)控后臺(tái)的工作臺(tái)主機(jī)上，便于對(duì)充電站的管理，服務(wù)器監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并負(fù)責(zé)工作臺(tái)主機(jī)和工作臺(tái)副機(jī)的調(diào)度工作，當(dāng)工作臺(tái)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，服務(wù)器調(diào)度工作臺(tái)副機(jī)工作；
本發(fā)明基于電力標(biāo)準(zhǔn)IEC61850來建立充電站的通信標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到充電站監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，通信管理機(jī)中裝有IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換軟件，并且具有充電站所有設(shè)備的基于SCL的文件庫，并且有所有設(shè)備兼容的基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信以太網(wǎng)接口 ；通信管理機(jī)通過基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的太網(wǎng)接口接入工業(yè)以太網(wǎng)，通信管理機(jī)首先基于IEC61850對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行建模，通過配置建立與邏輯節(jié)點(diǎn)的邏輯映射關(guān)系，建立設(shè)備的信息模型，其首先建立智能電子設(shè)備(IED)的信息模型，繼續(xù)將智能電子設(shè)備按子功能分為邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)(可采用IEC61850-7-3和IEC61850-7-4中文件中的邏輯節(jié)點(diǎn))，邏輯節(jié)點(diǎn)是通信交換數(shù)據(jù)的最小部分，其代表物理裝置內(nèi)的某項(xiàng)功能，再繼續(xù)將邏輯節(jié)點(diǎn)的通信數(shù)據(jù)分解為各類通信信息片(PICOM)，通信信息片(PICOM)包括傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值(DV)和數(shù)據(jù)屬性(DA)，PICOM通信信息片描述兩個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)間、給定邏輯連接且具有給定通信屬性的信息交換。通信管理機(jī)通過裝置配置軟件將對(duì)IED能力的描述配置成ICD文件。系統(tǒng)配置工具將描述充電站系統(tǒng)功能及通信設(shè)置的數(shù)據(jù)配置為SSD文件，最后將ICD與SSD文件進(jìn)行信息模型匹配，并進(jìn)行充電站的通信參數(shù)配置，最后系統(tǒng)配置工具輸出一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)定義的充電站的整體配置SCD文件，這個(gè)文件描述全站所有IED的實(shí)例配置和通信參數(shù)信息、IED之間的聯(lián)系信息以及充電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，裝置配置工具接受系統(tǒng)配置工具傳送過來的SCD文件，將SCD文件中相關(guān)的IED配置信息提取出來，并生成適合IED設(shè)備實(shí)例化CID文件，CID文件描述IED的功能配置。
[0006]通過建立信息模型完成了功能服務(wù)的抽象后，特殊通信服務(wù)映射(SCSM)將IEC61850里抽象的服務(wù)映射到具體的通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議上，服務(wù)借助通信得以實(shí)現(xiàn)。這一方案采用麗S+TCP/IP+以太網(wǎng)的通信模型架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)麗S通信。抽象通信服務(wù)除了在IEC61850- 7-2中GOOSE和SMV (采樣值傳輸)外，其余抽象通信服務(wù)均利用IEC61850-8-1中的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)到MMS的特定通信服務(wù)映射(SCSM)規(guī)范進(jìn)行相關(guān)映射，并生成MMS報(bào)文。然后通過兩組通信服務(wù)來實(shí)現(xiàn)通信:a客戶/服務(wù)器(C/S)模式，如控制或讀取服務(wù)，b對(duì)等(peer — topeer)模式，如GOOSE和SMV)。最后在底層TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，采用以太網(wǎng)，并利用MMS報(bào)文實(shí)現(xiàn)智能電子設(shè)備之間的通信。
[0007]寫入第一單片機(jī)AT89C51中的充電電壓和充電電流的監(jiān)控程序、單片機(jī)CS5461A中的電量計(jì)算程序、單片機(jī)W925E240中的溫度監(jiān)測(cè)程序和煙濃度監(jiān)測(cè)程序是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的程序；電動(dòng)車內(nèi)的車載電池系統(tǒng)為電動(dòng)車自帶的蓄電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能將電動(dòng)車的蓄電池的電量信息上傳到充電站監(jiān)控系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明提供了一種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能滿足現(xiàn)在對(duì)電動(dòng)車充電站的智能化要求，同時(shí)具有較高的兼容性，容易擴(kuò)展其他的硬件設(shè)施，降低的充電站的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為監(jiān)控后臺(tái)的示意圖。
[0011]圖3為充電控制系統(tǒng)的示意圖。
[0012]圖4為安防系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖5為通信管理系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]—種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng),包括監(jiān)控后臺(tái)、充電樁、配電系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、寫入有電力標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的通信管理機(jī)以及短信服務(wù)系統(tǒng)；
監(jiān)控后臺(tái)包括服務(wù)器、工作臺(tái)主機(jī)、工作臺(tái)副機(jī)和交換器，服務(wù)器通過交換器分別和工作臺(tái)主機(jī)和工作臺(tái)副機(jī)連接；
充電樁包括充電控制系統(tǒng)、充電計(jì)量系統(tǒng)、基于CAN總線的充電插口和觸摸顯示屏，充電控制系統(tǒng)包括內(nèi)部寫有監(jiān)控程序的第一單片機(jī)AT89C51，充電計(jì)量系統(tǒng)包括內(nèi)部寫入有電量計(jì)算程序的單片機(jī)CS5461A，第一單片機(jī)AT89C51和單片機(jī)CS5461A的信號(hào)采集端口都和電壓傳感器與電流傳感器的輸出端連接，電壓傳感器與電流傳感器的輸入端和充電樁上的充電插口連接，充電插口的通信接口和第一單片機(jī)AT89C51連接，單片機(jī)CS5461A的信號(hào)輸出端和第二單片機(jī)AT89C51的數(shù)據(jù)輸入端連接，第一單片機(jī)AT89C51的網(wǎng)絡(luò)接口和通信管理機(jī)連接；
配電系統(tǒng)包括變壓器和配電監(jiān)控系統(tǒng)，變壓器的輸入端通過第一智能斷路器和市電連接，變壓器的輸出端連接有整流橋，整流橋通過第二智能斷路器和充電樁上的充電插口連接，配電監(jiān)控系統(tǒng)包括智能開關(guān)柜，智能開關(guān)柜內(nèi)的信號(hào)采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關(guān)柜內(nèi)的中央處理器的控制信號(hào)輸出端和變壓器輸入線路上的第一智能斷路器的控制端連接，第一單片機(jī)AT89C51的控制信號(hào)輸出端和第二智能斷路器的控制端連接,智能開關(guān)柜的網(wǎng)絡(luò)通訊接口和通訊管理機(jī)連接；
安防系統(tǒng)包括分布在充電站內(nèi)的攝像頭、固定在充電樁上的溫度傳感器、煙感傳感器和報(bào)警終端，報(bào)警終端包括內(nèi)部寫有溫度監(jiān)測(cè)程序和煙濃度監(jiān)測(cè)程序的單片機(jī)W925E240和與單片機(jī)W925E240連接的警報(bào)器，溫度傳感器與煙感傳感器的輸出端和單片機(jī)W925E240連接，單片機(jī)W925E240的網(wǎng)絡(luò)接口通過CAN總線和通訊管理機(jī)連接，攝像頭通過CAN總線和通訊管理機(jī)連接；
短信服務(wù)系統(tǒng)包括第二單片機(jī)AT89C51、型號(hào)為GR64的GSM通信模塊和刷卡機(jī)，刷卡機(jī)的輸出端和第二單片機(jī)AT89C51的信號(hào)輸入端連接，第二單片機(jī)AT89C51還和觸摸顯示屏連接，第二單片機(jī)AT89C51還和和第一單片機(jī)AT89C51連接，第二單片機(jī)AT89C51和GSM通信模塊通過串行接口連接。
【權(quán)利要求】
1.一種基于IEC61850的電動(dòng)車充電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)控后臺(tái)、充電樁、配電系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、寫入有電力標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的通信管理機(jī)以及短信服務(wù)系統(tǒng)； 監(jiān)控后臺(tái)包括服務(wù)器、工作臺(tái)主機(jī)、工作臺(tái)副機(jī)和交換器，服務(wù)器通過交換器分別和工作臺(tái)主機(jī)和工作臺(tái)副機(jī)連接； 充電樁包括充電控制系統(tǒng)、充電計(jì)量系統(tǒng)、基于CAN總線的充電插口和觸摸顯示屏，充電控制系統(tǒng)包括內(nèi)部寫有監(jiān)控程序的第一單片機(jī)AT89C51，充電計(jì)量系統(tǒng)包括內(nèi)部寫入有電量計(jì)算程序的單片機(jī)CS5461A，第一單片機(jī)AT89C51和單片機(jī)CS5461A的信號(hào)采集端口都和電壓傳感器與電流傳感器的輸出端連接，電壓傳感器與電流傳感器的輸入端和充電樁上的充電插口連接，充電插口的通信接口和第一單片機(jī)AT89C51連接，單片機(jī)CS5461A的信號(hào)輸出端和第二單片機(jī)AT89C51的數(shù)據(jù)輸入端連接，第一單片機(jī)AT89C51的網(wǎng)絡(luò)接口和通信管理機(jī)連接； 配電系統(tǒng)包括變壓器和配電監(jiān)控系統(tǒng)，變壓器的輸入端通過第一智能斷路器和市電連接，變壓器的輸出端連接有整流橋，整流橋通過第二智能斷路器和充電樁上的充電插口連接，配電監(jiān)控系統(tǒng)包括智能開關(guān)柜，智能開關(guān)柜內(nèi)的信號(hào)采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關(guān)柜內(nèi)的中央處理器的控制信號(hào)輸出端和變壓器輸入線路上的第一智能斷路器的控制端連接，第一單片機(jī)AT89C51的控制信號(hào)輸出端和第二智能斷路器的控制端連接,智能開關(guān)柜的網(wǎng)絡(luò)通訊接口和通訊管理機(jī)連接； 安防系統(tǒng)包括分布在充電站內(nèi)的攝像頭、固定在充電樁上的溫度傳感器、煙感傳感器和報(bào)警終端，報(bào)警終端包括內(nèi)部寫有溫度監(jiān)測(cè)程序和煙濃度監(jiān)測(cè)程序的單片機(jī)W925E240和與單片機(jī)W925E240連接的警報(bào)器，溫度傳感器與煙感傳感器的輸出端和單片機(jī)W925E240連接，單片機(jī)W925E240的網(wǎng)絡(luò)接口通過CAN總線和通訊管理機(jī)連接，攝像頭通過CAN總線和通訊管理機(jī)連接； 短信服務(wù)系統(tǒng)包括第二單片機(jī)AT89C51、型號(hào)為GR64的GSM通信模塊和刷卡機(jī)，刷卡機(jī)的輸出端和第二單片機(jī)AT89C51的信號(hào)輸入端連接，第二單片機(jī)AT89C51還和觸摸顯示屏連接，第二單片機(jī)AT89C51還和和第一單片機(jī)AT89C51連接，第二單片機(jī)AT89C51和GSM通信模塊通過串行接口連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104037916SQ201410317060
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】李燈熬, 郝海龍, 趙菊敏 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)