电动汽车充电桩监控系统.docx

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电动汽车充电桩监控系统

IMBstandardizationoffice【IMB5AB-IMBK08-IMB2C】

电动汽车充电桩监控系统

广东电网公司发布

电动汽车充电站监控系统技术规范

TechnicalspecificationforsupervisorsystemofElectricVehiclechargingstation

目次

前言

为贯彻落实国家节能环保政策，促进电动汽车推广应用，延伸供电服务价值链，指导和规范广东电网电动汽车配套充电设施建设，特制定本标准。

本标准是广东省电动汽车配套充电设施系列标准之一。

该标准系列共有4项：

分别为：

DB44/TXXX—2011广东省电动汽车充电技术通用要求

DB44/TXXX—2011广东省电动汽车非车载充电机技术规范

DB44/TXXX—2011广东省电动汽车交（直）流充电桩技术规范

DB44/TXXX—2011广东省电动汽车充电站监控系统技术规范

本规范由广东省质量技术监督局提出并归口。

本规范由广东广东电网公司电力科学研究院组织起草。

主要起草人：

。

本规范自2011年xx月xx日起实施。

电动汽车充电站监控系统技术规范

11范围

本规范规定了电动汽车充电站监控系统的结构、功能要求和技术要求。

本规范适用于广东省电动汽车充电站监控系统。

12规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

IEC801抗电磁干扰

GB/T19596-2004电动汽车术语

GB/T2887-2000电子计算机场地通用规范

GB/T9813-2000微型数字电子计算机通用技术条件

GB/T13729-2002远动终端设备

GB/T13730-2002地区电网调度自动化系统

GB/T17626电磁兼容试验和测量技术

DL/T5149-2001220kV~500kV变电所计算机监控系统设计技术规程

DL/T860变电站通信网络和系统

DL/T814-2002配电自动化功能规范

DB44/TXXX—2011广东省电动汽车充电技术通用要求

DB44/TXXX—2011广东省电动汽车非车载充电机技术规范

DB44/TXXX—2011广东省电动汽车交（直）流充电桩技术规范

13名词术语

3.1充电站EVchargingstation

具有特定控制功能和通信功能，将直流电能量传送到电动汽车上的设施总称。

充电站监控系统chargingstationsupervisorsystem

将充电站的充电机、配电设备、视频监视、火灾自动报警及站内其他设备的状态信息、参数配置信息、充电过程实时信息等进行集成，应用微机及网络通信技术，构成完整的自动化及管理系统，实现站内设备的监视、控制和管理。

分层式hierarchical

一种将元素按不同级别组织起来的方式。

其中，较上级的元素对较下级的元素具有控制关系。

分布式distributed

指充电站监控系统的构成在资源逻辑或拓扑结构上的分布（未强调地理分布），强调从系统结构的角度来研究处理功能上的分布问题。

间隔层baylevel

由监控装置、继电保护装置、间隔层网络设备以及站控层网络的接口设备等构成，面向单元设备的就地监测控制层。

站控层stationlevel

由主机或/和操作员站、远动装置及其他功能站构成，面向充电站进行运行管理的中心控制层。

VPN（VirtualPrivateNetwork）

虚拟专用网（VPN）为通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。

14总则

充电站监控系统应遵循如下原则：

作为运行管理基础设施，有利于实现运行管理职责的区分与配置；有利于全系统的安全、信号采集、监视及控制、事故/故障处理，提高运行的可靠性、经济性，进一步确保充电的安全性。

简化监控系统的硬件配置，避免重复，实现资源共享。

充电站监控系统的建设除执行本规范外，还应执行现行有关标准、规范、规程和规定。

15系统构成

系统结构

充电站监控系统宜由站控层、间隔层两部分组成，并用分层、分布、开放式网络系统实现连接。

站控层设备发生故障而停运时，不能影响其他层的正常运行。

站控层由计算机网络连接的系统主机或/和操作员站、电能计费工作站、远动装置等设备构成，提供站内运行的人机界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站的监控、管理中心，并可与各级监控中心通信。

站控层设备宜集中布置于站内监控室内。

间隔层由站内充电机监控单元、配电自动化终端、间隔层网络设备和各种网络、通信接口设备等构成，完成面向单元设备的监测控制等功能。

网络结构

站控层宜采用基于TCP/IP协议的10M/100M高速以太网作为通信网络。

间隔层宜采用实时、可靠、抗干扰性能好的现场总线或以太网通信网络。

应具备合理网络架构和信息处理机制，保证在正常运行状态及事故状态下均不应出现因为网络负荷过重而导致系统死机或严重影响系统运行速度的情况。

充电站的网络安全应遵守国家经济贸易委员会下发的《电网与电厂自动化系统及调度数据网络安全防护规定》和国家电力监管委员会颁布的《电力二次系统安全防护规定》。

16硬件构成

总体要求

硬件设备应采用模块化结构，选用标准化、系列化产品，便于扩展、配套、运行维护，并具有较强的适应能力。

硬件设备必须具备抗强电场、强磁场、静电干扰的能力，并应有防止雷电冲击和系统过电压措施。

硬件系统宜配有必要的备品备件及专用维修仪器和工具。

自动化设备应有明确标识以表明其运行状态。

站控层设备

主机/操作员站

是站内监控系统的主要人机界面，应具有主处理器及服务器的功能，为站控层数据收集、处理、存储及发送的中心，管理和显示有关的运行信息，供运行人员对充电站的运行情况进行监视和控制。

电能计费工作站

电能计费工作站是一个相对独立的系统，也可与站内监控系统相互独立设置。

应能完成电能数据的采集和处理等工作，并确保电能数据的准确、完整与可靠。

宜设置与营销系统连接的通信接口。

远动设备

满足直采直送要求，收集全站各监控装置的数据，将信息通过专线或网络通道传至各级监控中心。

对采用的计算机系统，应选用符合国际标准的、通用的、先进可靠的计算机设备。

间隔层设备

就地监控装置应面向对像设计、采用统一的硬件平台、软件平台和数据库管理。

应配备诊断、维护、编程接口。

应选用强电I/O模块，能在静电、高频、强磁场干扰的环境中正常工作而不降低精度和处理能力，抗干扰能力应满足站内运行环境的要求。

应保证在接点抖动（单点防抖时间可设置）和存在外部干扰的情况下不误发信号。

应能记录各种操作命令的源地址、时间。

在进行遥控操作或传动试验时，必须进行密码确认，不允许密码缺省。

网络设备

网络设备应包括站控层和间隔层网络的通信介质、通信接口、网络交换机等。

监控室内网络通信介质宜采用超五类屏蔽双绞线。

通往户外的通信介质应采用铠装光纤或铠装屏蔽双绞线。

网络交换机应满足如下技术要求：

1）应采用工业以太网交换机，采用无风扇设计，有较宽的工作温度范围（-25℃~55℃）。

2）满足充电站电磁兼容标准。

3）端口应支持100M，采用RJ45接口或光纤，端口数量不少于16个。

4）应采用无阻塞配置的结构设计，保证满配置时能以线速接收帧，并能无延迟地处理。

5）应支持网络风暴抑制和网络流量控制功能。

6）应采用分布式交换处理结构，所有接口模块均具有本地自主交换的能力。

17软件要求

总体要求

操作系统应采用符合国际标准的系统软件（Windows、Linux或Unix）。

建立一种面向用户的、灵活丰富的应用软件设计环境，以利于用户根据应用的需要安全地对应用软件进行补充、修改、移植、生成或剪裁。

运行应用软件时应合理使用系统资源，避免不断消耗系统资源而导致系统死机。

采用方便用户使用和维护的数据库，不应因人为或程序原因造成数据的不正当修改。

软件组成

应由系统软件、支持软件和应用软件组成。

系统软件包括：

成熟的实时操作系统、完整的设备诊断程序、完善的整定、调试软件和实时数据库。

支持软件包括：

通用和专用的编译软件及其编程环境，管理软件（如汉化的文字处理软件、通用的制表软件和画面生成软件等），人机接口软件，通信软件等。

应用软件应满足本系统所配置的全部功能要求，采用结构式模块化设计，功能模块或任务模块应具有一定的完整性、独立性和良好的实时响应速度。

18系统功能要求

站控层功能要求

数据库的建立

监控系统后台数据库内容包括系统所采集的实时数据；配电设备、充电机的状态参数；作为历史资料长期保存的历史数据；经程序处理和修改的数据等。

应建立实时数据库和历史数据库。

1实时数据库：

载入系统采集的实时数据，其数值应根据运行工况的实时变化而不断更新，记录设备的当前状态。

应提供数据库维护工具和图形界面，以便用户在线监视、查询、排序和属性修改等。

每个实时数据库和应用软件数据库中的数据点都可按可设定的间隔时间进行周期性保存。

系统应可提供访问历史数据库的接口，进行历史数据的查询和处理。

历史数据库中的数据类型包括：

测量实时数据和状态数据、电能计量及统计数据、各类累加（包括积分）数据、统计计算数据、状态数据、事件/告警信息、事件顺序（SOE）信息等。

应能自动根据存储空间发出历史数据整理提醒。

所有的历史数据应根据用户要求存放到指定的存储介质上作为长期保存，保存时限应不小于2年，系统应周期性的提示用户进行数据的存档；具备自动和人工进行数据备份功能。

提供至少10天的历史数据缓存，并可恢复至历史数据库。

当已用存储容量达到总容量的80%时发出告警信息。

监视和报警

1监视

通过显示器对站内主要设备运行参数和设备状态进行监视，应能监视各设备的通信状态和通信报文，并实时显示。

信息应能分层、分级、分类显示，可以人工定义画面显示内容。

所有静态和动态画面应存储在画面数据库内，用户可方便和直观地完成实时画面的在线编辑、修改、定义、生成、删除、调用和实时数据库连接等功能。

画面应采用符合Window标准的窗口管理系统，窗口颜色、大小、生成、撤除、移动、缩放及选择等可进行设置和修改。

图形管理系统应具有汉字生成和输入功能，支持多种汉字输入法，支持矢量汉字字库。

应具有动态棒型图、动态曲线、历史曲线制作功能。

应显示的主要画面至少如下：

a）系统结构图

b）参数显示

c）实时数据显示

d）趋势曲线图

e）遥测最大/最小值曲线

f）棒状图

g）运行工况图

h）统计及功能报表，包括电能表、各种限值表、运行计划表、系统配置表、系统运行状况统计表、运行参数表等

i）定时报表、日报表、月报表

j）控制操作过程记录

k）事故追忆记录报告或曲线

l）事件顺序记录

m）操作指导及操作票、典型事故处理流程

n）遥测、遥信、遥控信息量表等

2报警

采集的模拟量发生越限、突变、数字量变位及计算机系统自诊断故障时能进行报警处理。

事故发生时，事故报警装置立即发出音响报警，主机/操作员站的画面显示上应有相应设备的颜色发生改变并闪烁，同时显示报警条文。

报警方式分为两种：

事故报警和预告报警。

事故报警可通过手动或自动方式进行确认，事故、预告报警信号经确认后，在规定的时间内（可人工设定）其异常仍未消除，系统应再次启动相应报警，重复提示运行值班人员。

报警应能分层、分级、分类处理，起到事件的过滤作用，能现场灵活配置报警的处理方式。

事故报警和预告告警应采用不同颜色，不同音响予以区别，并自动启动事件记录打印。

人机界面

1应能通过工作站为运行人员提供灵活方便的人机联系手段，实现整个系统的监视和控制。

2能按要求对各种参数进行设置，具备按一定权限对设备参数、模拟量限值及开关量状态进行修改的功能，并予以记录。

3能按要求对充电、配电及其他就地监控设备的各种功能进行投退以及对信号进行远方确认和复归。

控制与操作

a）应能控制站内所有充电机、配电设备断路器及与控制运行相关的其他重要设备。

b）应具有手动控制和自动控制两种控制方式，操作遵守唯一性原则。

自动控制应由站内设定是否采用。

c）应能为操作人员提供灵活方便的人机交互手段，实现整个系统的监测和控制。

d）应能按要求对各种参数进行设置，具备按一定权限对设备参数、模拟量限值及开关量状态进行修改的功能，并予以记录。

a）设置操作权限：

依据操作员权限的大小，规定操作员对系统及各种业务活动的范围，操作员应事先登陆，并应有密码措施，操作时应有完善的监护措施。

b）操作的唯一性：

在同一时间只允许一种控制操作方式有效。

c）对运行人员的任何操作，计算机都将做命令合法性检查和闭锁条件检查。

d）操作必须在具有控制权限的工作站上才能进行。

e）提供详细的记录文件记录操作人员和监护人员姓名、操作对象、操作内容、操作时间、操作结果等，可供调阅和打印。

f）应具备在一台操作员站操作时在另一台操作员站进行监护的功能。

远动功能

1此功能针对站内监控系统需接入各级监控中心而设置。

2远动设备应具备同时与各级监控中心进行数据通信的能力，并且与不同监控中心通信的实时数据库具有相对独立性，不相互影响数据的刷新。

3应能实现远动信息的直采直送，远动设备和站控层主机的运行互不影响。

远动设备能同时支持网络通道和专线通道两种方式与监控中心连接，并可根据实际需要灵活配置,应支持IEC60870-5-101规约和IEC60870-5-104规约。

5远动设备应能将站内各设备的通讯状态通过遥信方式上送各级监控中心。

具备SOE顺序事件记录功能。

具备遥信、遥测转发数据手动模拟设置并转发功能。

同步对时

1监控系统宜配置同一时钟源的卫星时钟，以接收GPS的标准授时信号，对站控层各工作站及间隔层各单元等有关设备的时钟进行对时，系统对时误差应不大于1ms。

2授时方式应灵活方便，可采用硬对时、软对时或软硬对时组合方式。

事件顺序记录

1站内重要设备的状态变化应列为事件顺序记录（SOE），主要包括：

a）充电机、蓄电池等设备的各种状态信号。

b）配电一次设备断路器、隔离开关动作信号及其操作机构各种监视信号。

c）配电二次保护设备及其他监控装置等的动作信号、故障信号。

2事件顺序记录的任何信息都不可被修改，但可对多次事件中的某些记录信息进行选择、组合，以利于事后分析。

3事件顺序记录的分辨率应不大于2ms。

4SOE的时标为事件发生时刻各装置本身的时标。

电能量处理及计费功能

1应对采集到的电能量进行处理。

2应能对电能量进行分时段的统计分析处理。

3应能适应运行方式的改变而自动改变计算方法。

4根据充电站规模不同，可设置一台或多台电能计费工作站，完成客户用电量的统计、收费，打印收据等营运功能。

视频监控

1应对采集到的视频信号进行处理。

2应能实现实时视频监控：

a）事件触发实时监控，多路视频实时显示同时实时录像。

b）用户可自定义不同监测点、不同监测预置点可按自定义时间间隔来轮流巡视，并支持时间触发及录像。

c）1~16个画面任意分割方式。

d）设置、切换预置点。

e）操作简便，支持多种设备：

键盘、鼠标、摇杆、控制键盘。

3在站控层的任何一台操作员工作站上，应能安装视频系统客户端程序模块，实现下述主要功能：

a）云台控制、画面选择等功能；

b）事故报警、开关跳闸等事件的推镜头画面；

c）对某些必要的设备进行可视化校验，其图像还可方便地存入图像数据库中，作为历史资料保存。

对充电机、蓄电池等设备的数据进行统计分析。

对电能量分时段和方向进行累计。

对配电一次设备的负荷率、损耗及经济运行进行分析。

对采集的谐波实时数据进行统计分析。

对其他纳入监控系统范围的监控设备的正常操作、事故跳闸次数、设备的投退、通道异常、设备的运行时间及各种操作进行分类自动记录和统计。

安全运行天数累计并显示。

应能按要求定时打印值报表、日报表、月报表及年报表。

能召唤打印月内任意一天的值报表、日报表和年内任意一月的月报表。

事故时能自动打印报警记录、测量值越限记录、开关量变位记录、事件顺序记录和事故追忆记录等，并能实现画面打印功能。

应能根据运行要求，实现各种管理功能。

宜包括：

运行操作指导、事故分析检索、在线设备管理、其他日常管理等。

a）快速访问常驻内存数据和硬盘数据，在并发操作下能满足实时功能要求。

b）允许不同程序对数据库内的同一数据集进行并发访问，保证在并发方式下数据库的完整性和一致性。

c）具有良好的扩展性和适应性，满足数据规模的扩充及应用程序的修改。

d）可在线生成、修改数据库，对任一数据库中的数据进行修改时，数据库管理系统应对所有工作站上的相关数据同时进行修改，保证数据的一致性。

e）在系统死机、硬件出错或电源掉电时，系统应能自动保护实时和历史数据库，在故障排除重新启动时，能自动恢复至故障前状态。

f）可以生成多种数据集，用作培训、研究、计算等。

应实现对屏幕画面、制表打印等维护功能。

系统在线运行时，应对本系统的软硬件定时进行自诊断，当诊断出故障时应能自动闭锁或退出故障单元及设备，并发出告警信号。

应提供应用软件和数据库的备份与恢复工具。

间隔层功能要求

对间隔层充电机监控单元、配电自动化终端、视频监视及处理单元、火灾自动报警等监控装置，其功能要求应遵循各不同类型设备的相关专业技术规范，具备就地数据采集、控制、显示、传输等功能。

数据采集和处理

数据采集包括模拟量、开关量以及通过数据通信方式的数据采集。

数据处理应包含以下内容：

模拟量输入信号处理应包括数据有效性、正确性判别、越限判断及越限报警、误差补偿、信号抗干扰等功能。

2开关量输入信号处理应包括接点防抖动处理、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性、正确性判别等功能。

3SOE事件顺序记录的相关内容。

4通信数据：

其他监控装置的数据通过通信方式进入站控层，经统一处理后进入数据库。

充电机监控单元

上送给监控系统的数据主要包括2类：

充电机状态信息（包括电能信息）；电池状态信息。

2对充电机的控制功能主要包括：

充电机充电开始、停止、紧急停止的控制；充电机充电模式的调整；向充电机及其连接的电池管理系统下发对时命令。

3与充电站监控系统通信宜采用RS485、CAN或以太网通讯接口。

通讯规约采用modbus、网络103、IEC61850规约。

充电机监控单元的技术要求见DB44/TXXX—2011<广东省电动汽车非车载充电机技术规范>。

配电自动化终端

1应能采集配电变压器运行数据、开关状态；监控装置动作及故障信息；负荷电流，电压、谐波电压、电流等数据。

上传至监控系统实现对站内供配电设备的监控。

与充电站监控系统通信宜采用以太网通讯接口。

通讯规约应支持DL/T634-5-104、网络103、IEC61850规约。

视频监视及处理单元

1就地监视设备包括各种功能摄像机、红外对射报警探测器等，与站控层后台设备配合，实现对环境进行防盗、防火、防人为事故的监控，对充电站设备如充电机、蓄电池、配电设备等监视。

2视频处理单元可按硬盘录像视频服务器设置，通过通信网络通道，将被监视的目标动态图像以IP单播、组播方式上传至监控主机，并能实现一对多，多对一的监控功能。

3视频压缩采用MPEG2或MPEG4数字编码，支持TCP/IP协议的网络系统。

4布置在户外的摄像设备应为全天候使用设备，红外对射报警器也应为全天候使用设备。

其他设备监控

1火灾自动报警装置

对配备火灾自动报警装置的充电站，各传感器、探测器等设备采用现场总线方式接入站内火灾自动报警装置，由规约转换器接入站内监控系统。

站内其他规约的监控装置通过规约转换器接入监控系统。

19性能指标

系统性能指标

模拟量测量综合误差≤%

遥测信息响应时间（从I/O输入端至操作员工作站出口）≤2s

遥信变化响应时间（从I/O输入端至操作员工作站出口）≤2s

控制命令从生成到输出的时间≤

画面实时数据更新周期（模拟量）≤3s

画面实时数据更新周期（开关量）≤2s

遥控动作成功率≥%

遥测合格率≥98%

事故时遥信年正确动作率≥99%

系统可用率≥%

系统平均故障间隔时间（MTBF）≥20000h

间隔层智能装置平均故障间隔时间≥30000h

各工作站CPU平均负荷率

正常时（任意30min内）≤30%

事故时（10s内）≤50%

历史曲线日报、月报储存时间≥2年

热备用计算机的切换时间≤10s

双机故障切换时间（人工）≤5s

全系统最长恢复时间≤5min

GPS对时精度≤1ms

同时监控充电机的数量≥16台

数据库性能：

磁盘历史查询平均速度不宜低于2000条/秒。

数据并发访问指标应大于2。

具备管理海量数据的能力。

具备数据库服务恢复功能。

具备数据备份和恢复功能。

电能计量单元性能

具有冗余的数据备份，确保电能数据不丢失；

宜使用独立的网络。

抗干扰能力：

静电放电抗扰度符合GB/T17626-4-24级

辐射电磁场抗扰度符合GB/T17626-4-33级

快速瞬变脉冲群抗扰度符合GB/T17626-4-44级

浪涌（冲击）抗扰度符合GB/T17626-4-54级

射频场感应的传导骚扰抗扰度符合GB/T17626-4-63级

工频磁场抗扰度符合GB/T17626-4-84级

脉冲磁场抗扰度符合GB/T17626-4-95级

阻尼振荡磁场抗扰度符合GB/T17626-4-105级

振荡波抗扰度试验符合GB/T17626-4-122级（信号端口）

110工作电源

监控系统设备应由站内UPS提供AC220V/50Hz交流电源，确保监控系统设备的不间断工作。

UPS电源容量宜按2×3kVA冗余配置，宜配置独立的蓄电池，全站事故停电按2小时考虑。

111系统建设与系统验收

系统建设要求

应进行软硬件、网络环境建设，系统拓扑图可参照附录A及附录B，并应符合本规范第6章的要求。

应组织工作人员培训。

应进行系统试运行，并根据试运行状况对系统进行调整。

系统验收

系统验收应包括技术资料核查、功能验收、性能验收等。

附录A

（规范性附录）

本规范用词说明

表示很严格，非这样做不可的用词：

正面词采用“必须”；

反面词采用“严禁”。

表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：

正面词采用“应”；

反面词采用“不应”或“不得”。

表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：

正面词采用“宜”；

反面词采用“不宜”。

表示有选择，在一定条件下可这样做的用词：

采用“可”。

附录B

（资料性附录）

充电站监控系统典型结构图

单网结构（适用于中、小型充电站）

双网结构（适用于大型充电站）

附录C

（资料性附录）

模拟量输入信号

序号

设备

名称

模拟量名称

站内监控系统

监控中心

配电自动化主站

1.

充电机

监控单元

蓄电池组电压

√