一種基于iec61850的電動車充電站監控系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及電動汽車充電站的監控系統，具體為一種基于IEC61850的電動車充電站監控系統。一種基于IEC61850的電動車充電站監控系統，包括監控后臺、充電樁、配電系統、安防系統、寫入有電力標準IEC61850的通信管理機以及短信服務系統，本發明能夠智能化給電動車的蓄電池充電，滿足現在對電動車充電站的智能化要求，本發明還基于電力標準IEC61850來建立充電站的通信標準，達到充電站監控系統的統一的通信標準，通信管理機中裝有IEC61850規約轉換軟件，并且具有充電站所有設備的基于SCL的文件庫，并且有所有設備兼容的基于IEC61850標準的通信以太網接口，因此該系統能具有較高的兼容性，容易擴展其他的硬件設施，降低的充電站的成本。
【專利說明】—種基于IEC61850的電動車充電站監控系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動汽車充電站的監控系統，具體為一種基于IEC61850的電動車充電站監控系統。
【背景技術】
[0002]隨著電動汽車的逐漸普及，人們對電動車的性能要求越來越高，電動車中途沒電行駛難，特別是電池后期，續行里程短，因此光靠充一次電是不夠的，并且隨著人們環保意識的提高以及國家對環保工作的日益重視，建設充電站可很好地解決這個問題，然而在建設充電站中很多設備不兼容，因此在建設的充電站監控通信系統擴展性差，而且成本增加，耗時耗力。
【發明內容】
[0003]本發明為了解決現在建設的充電站兼容性差、成本高的問題，提供了一種基于IEC61850的電動車充電站監控系統。
[0004]本發明是米用如下的技術方案實現的:一種基于IEC61850的電動車充電站監控系統，包括監控后臺、充電樁、配電系統、安防系統、寫入有電力標準IEC61850的通信管理機以及短信服務系統；
監控后臺包括服務器、工作臺主機、工作臺副機和交換器，服務器通過交換器分別和工作臺主機和工作臺副機連接；
充電樁包括充電控制系統、充電計量系統、基于CAN總線的充電插口和觸摸顯示屏，充電控制系統包括內部寫有監控程序的第一單片機AT89C51，充電計量系統包括內部寫入有電量計算程序的單片機CS5461A，第一單片機AT89C51和單片機CS5461A的信號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AT89C51連接，單片機CS5461A的信號輸出端和第二單片機AT89C51的數據輸入端連接，第一單片機AT89C51的網絡接口和通信管理機連接；
配電系統包括變壓器和配電監控系統，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，配電監控系統包括智能開關柜，智能開關柜內的信號采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關柜內的中央處理器的控制信號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AT89C51的控制信號輸出端和第二智能斷路器的控制端連接,智能開關柜的網絡通訊接口和通訊管理機連接；
安防系統包括分布在充電站內的攝像頭、固定在充電樁上的溫度傳感器、煙感傳感器和報警終端，報警終端包括內部寫有溫度監測程序和煙濃度監測程序的單片機W925E240和與單片機W925E240連接的警報器，溫度傳感器與煙感傳感器的輸出端和單片機W925E240連接，單片機W925E240的網絡接口通過CAN總線和通訊管理機連接，攝像頭通過CAN總線和通訊管理機連接；
短信服務系統包括第二單片機AT89C51、型號為GR64的GSM通信模塊和刷卡機，刷卡機的輸出端和第二單片機AT89C51的信號輸入端連接，第二單片機AT89C51還和觸摸顯示屏連接，第二單片機AT89C51還和和第一單片機AT89C51連接，第二單片機AT89C51和GSM通信模塊通過串行接口連接。
[0005]首先客戶將電動車的蓄電池和充電樁上的充電插口連接，電動車內的車載電池系統通過充電接口上傳蓄電池的電量信息到第一單片機AT89C51，第一單片機AT89C51將信息傳輸到第二單片機AT89C51，最后在觸摸顯示屏上顯示出蓄電池的電量信息，然后點擊觸摸顯示屏上的開始充電按鈕，第二單片機AT89C51得到充電指令，第二單片機AT89C51輸出充電控制指令到第一單片機AT89C51，第一單片機AT89C51根據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；同時客戶可在充電樁上的觸摸屏上輸入手機號碼，等到蓄電池充滿電時，GSM通信模塊會給客戶發送充電完成的短信；配電系統中的變壓器將市電變壓為充電電壓并傳輸到充電樁的充電插口處，配電控制系統中的智能開關柜的信號采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關柜能實現對整個充電站的總功率、總電壓、功率因數的監控，若變壓器的輸出電壓不穩定，或者輸出電壓過高，智能開關柜將控制變壓器輸入線路上的第一智能斷路器斷開；充電樁內的第一單片機AT89C51通過傳感器能測給蓄電池充電的充電電壓和充電電流，若測得的充電電壓和充電電流在監控程序的安全閾值外，第一單片機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AT89C51可獲得車載電池系統上傳的蓄電池的電能狀況，并將蓄電池的充電狀態的信息傳遞給第二單片機AT89C51，第二單片機AT89C51控制GSM通信模塊給客戶發送充電完成短信，單片機CS5461A由傳感器測得的充電電壓和電流可推算出充電費用，并實時地輸出到充電樁上的觸摸顯示屏上，客戶在刷卡機上刷卡并完成付費，第一單片機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得充電樁上的溫度和煙濃度，并將溫度和煙霧濃度數據傳輸到報警終端內的單片機W925E240上，在單片機W925E240內將測得的數據和溫度監測程序和煙濃度監測程序中設定的安全閾值比較，若大于安全閾值，則單片機控制警報器報警，同時安防系統中單片機W925E240將測得的數據和攝像頭測得的充電站內視屏信息實時地傳輸到通訊管理機上，第一單片機AT89C51測得的數據、智能開關柜上測得的數據和安防系統中測得的數據都通過通訊管理機傳輸到監控后臺的工作臺主機上，便于對充電站的管理，服務器監控整個網絡，并負責工作臺主機和工作臺副機的調度工作，當工作臺主機出現故障時，服務器調度工作臺副機工作；
本發明基于電力標準IEC61850來建立充電站的通信標準，達到充電站監控系統的統一的通信標準，通信管理機中裝有IEC61850規約轉換軟件，并且具有充電站所有設備的基于SCL的文件庫，并且有所有設備兼容的基于IEC61850標準的通信以太網接口 ；通信管理機通過基于IEC61850標準的太網接口接入工業以太網，通信管理機首先基于IEC61850對各個設備進行建模，通過配置建立與邏輯節點的邏輯映射關系，建立設備的信息模型，其首先建立智能電子設備(IED)的信息模型，繼續將智能電子設備按子功能分為邏輯節點(LN)(可采用IEC61850-7-3和IEC61850-7-4中文件中的邏輯節點)，邏輯節點是通信交換數據的最小部分，其代表物理裝置內的某項功能，再繼續將邏輯節點的通信數據分解為各類通信信息片(PICOM)，通信信息片(PICOM)包括傳輸的數據值(DV)和數據屬性(DA)，PICOM通信信息片描述兩個邏輯節點間、給定邏輯連接且具有給定通信屬性的信息交換。通信管理機通過裝置配置軟件將對IED能力的描述配置成ICD文件。系統配置工具將描述充電站系統功能及通信設置的數據配置為SSD文件，最后將ICD與SSD文件進行信息模型匹配，并進行充電站的通信參數配置，最后系統配置工具輸出一個符合標準定義的充電站的整體配置SCD文件，這個文件描述全站所有IED的實例配置和通信參數信息、IED之間的聯系信息以及充電站一次系統結構，裝置配置工具接受系統配置工具傳送過來的SCD文件，將SCD文件中相關的IED配置信息提取出來，并生成適合IED設備實例化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的抽象后，特殊通信服務映射(SCSM)將IEC61850里抽象的服務映射到具體的通信網絡及協議上，服務借助通信得以實現。這一方案采用麗S+TCP/IP+以太網的通信模型架構來實現麗S通信。抽象通信服務除了在IEC61850- 7-2中GOOSE和SMV (采樣值傳輸)外，其余抽象通信服務均利用IEC61850-8-1中的抽象通信服務接口(ACSI)到MMS的特定通信服務映射(SCSM)規范進行相關映射，并生成MMS報文。然后通過兩組通信服務來實現通信:a客戶/服務器(C/S)模式，如控制或讀取服務，b對等(peer — topeer)模式，如GOOSE和SMV)。最后在底層TCP/IP協議的基礎上，采用以太網，并利用MMS報文實現智能電子設備之間的通信。
[0007]寫入第一單片機AT89C51中的充電電壓和充電電流的監控程序、單片機CS5461A中的電量計算程序、單片機W925E240中的溫度監測程序和煙濃度監測程序是本領域的技術人員所公知的程序；電動車內的車載電池系統為電動車自帶的蓄電池管理系統，該系統能將電動車的蓄電池的電量信息上傳到充電站監控系統。
[0008]本發明提供了一種基于IEC61850的電動車充電站監控系統，該系統能滿足現在對電動車充電站的智能化要求，同時具有較高的兼容性，容易擴展其他的硬件設施，降低的充電站的成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖。
[0010]圖2為監控后臺的示意圖。
[0011]圖3為充電控制系統的示意圖。
[0012]圖4為安防系統的示意圖。
[0013]圖5為通信管理系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]—種基于IEC61850的電動車充電站監控系統,包括監控后臺、充電樁、配電系統、安防系統、寫入有電力標準IEC61850的通信管理機以及短信服務系統；
監控后臺包括服務器、工作臺主機、工作臺副機和交換器，服務器通過交換器分別和工作臺主機和工作臺副機連接；
充電樁包括充電控制系統、充電計量系統、基于CAN總線的充電插口和觸摸顯示屏，充電控制系統包括內部寫有監控程序的第一單片機AT89C51，充電計量系統包括內部寫入有電量計算程序的單片機CS5461A，第一單片機AT89C51和單片機CS5461A的信號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AT89C51連接，單片機CS5461A的信號輸出端和第二單片機AT89C51的數據輸入端連接，第一單片機AT89C51的網絡接口和通信管理機連接；
配電系統包括變壓器和配電監控系統，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，配電監控系統包括智能開關柜，智能開關柜內的信號采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關柜內的中央處理器的控制信號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AT89C51的控制信號輸出端和第二智能斷路器的控制端連接,智能開關柜的網絡通訊接口和通訊管理機連接；
安防系統包括分布在充電站內的攝像頭、固定在充電樁上的溫度傳感器、煙感傳感器和報警終端，報警終端包括內部寫有溫度監測程序和煙濃度監測程序的單片機W925E240和與單片機W925E240連接的警報器，溫度傳感器與煙感傳感器的輸出端和單片機W925E240連接，單片機W925E240的網絡接口通過CAN總線和通訊管理機連接，攝像頭通過CAN總線和通訊管理機連接；
短信服務系統包括第二單片機AT89C51、型號為GR64的GSM通信模塊和刷卡機，刷卡機的輸出端和第二單片機AT89C51的信號輸入端連接，第二單片機AT89C51還和觸摸顯示屏連接，第二單片機AT89C51還和和第一單片機AT89C51連接，第二單片機AT89C51和GSM通信模塊通過串行接口連接。
【權利要求】
1.一種基于IEC61850的電動車充電站監控系統，其特征在于包括監控后臺、充電樁、配電系統、安防系統、寫入有電力標準IEC61850的通信管理機以及短信服務系統； 監控后臺包括服務器、工作臺主機、工作臺副機和交換器，服務器通過交換器分別和工作臺主機和工作臺副機連接； 充電樁包括充電控制系統、充電計量系統、基于CAN總線的充電插口和觸摸顯示屏，充電控制系統包括內部寫有監控程序的第一單片機AT89C51，充電計量系統包括內部寫入有電量計算程序的單片機CS5461A，第一單片機AT89C51和單片機CS5461A的信號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AT89C51連接，單片機CS5461A的信號輸出端和第二單片機AT89C51的數據輸入端連接，第一單片機AT89C51的網絡接口和通信管理機連接； 配電系統包括變壓器和配電監控系統，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，配電監控系統包括智能開關柜，智能開關柜內的信號采集端和變壓器的輸出端連接，智能開關柜內的中央處理器的控制信號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AT89C51的控制信號輸出端和第二智能斷路器的控制端連接,智能開關柜的網絡通訊接口和通訊管理機連接； 安防系統包括分布在充電站內的攝像頭、固定在充電樁上的溫度傳感器、煙感傳感器和報警終端，報警終端包括內部寫有溫度監測程序和煙濃度監測程序的單片機W925E240和與單片機W925E240連接的警報器，溫度傳感器與煙感傳感器的輸出端和單片機W925E240連接，單片機W925E240的網絡接口通過CAN總線和通訊管理機連接，攝像頭通過CAN總線和通訊管理機連接； 短信服務系統包括第二單片機AT89C51、型號為GR64的GSM通信模塊和刷卡機，刷卡機的輸出端和第二單片機AT89C51的信號輸入端連接，第二單片機AT89C51還和觸摸顯示屏連接，第二單片機AT89C51還和和第一單片機AT89C51連接，第二單片機AT89C51和GSM通信模塊通過串行接口連接。
【文檔編號】H02J7/00GK104037916SQ201410317060
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】李燈熬, 郝海龍, 趙菊敏 申請人:太原理工大學