1 概述
随着新能源汽车保有量上升，新能源汽车充换电设施需求量同步增加。由于我国土地、电力资源相对紧张，随着车辆保有量继续增加，换电模式有望成为对充电模式的良好补充，具备广阔的中长期发展前景。蔚来已经在全国建成3000多家换电站，如今动力电池供应商宁德时代也杀入换电领域，宁德时代在换电站方面的规划目标是要达到1万座。短期来看，2027年的目标是3000座。相信随着各类技术和标准的日益成熟，进入换电领域的企业也会越来越多。
2 充换电站的配电系统及智能化要求
充换电站变配电系统通常采用箱式变电站，由高压室、变压器室和低压室三个独立小室组成，用电容量一般在630kVA~1250kVA之间，根据充换电站的规模而定，如图2-1所示。
图2-1 充换电站箱变典型一次图
图2-2 充换电站箱式变电站
客户对充换电站箱变智能化做了标准化要求，对箱式变电站电气参数、接点温度、变压器室和高低压室内环境参数监测要求见表2-1。
表2-1 箱式变电站数字化监测要求
3 充换电站的数字化监控与运维解决方案
3.1. 设备配置及组网方案
根据需求现场箱式变电站配置安科瑞微机保护装置、谐波检测装置、多功能仪表、无线测温传感器、无功补偿控制器和智能电容补偿装置等，通过RS485总线接入设置在智慧测控柜内的智能网关ANet-2E4SM，然后通过4G上传至蔚来充换电站运维管理平台，设备配置图见图3.1-1，现场设备组网结构图建图3.1-2。
图3.1-1 充换电站箱式变电站智能装置配置
图3.1-2 现场设备组网结构图
3.2. 设备选型表
3.3. 智能网关及平台
由于建设了充换电站运维管理平台，本项目箱变数据通过ANet-2E4SM智能网关采集后，按照蔚来运管平台要求的数据格式上传平台。智能网关采用嵌入式系统，具备本地数据采集、逻辑判断、协议转换、断点续传、数据加密、协议定制等功能，可以无缝对接上级平台。
安科瑞Acrelcloud-1000电力运维平台也可以满足箱变运维管理功能，平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据，包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到人员手机上，并通过北斗定位跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，及时发现缺陷并做消缺处理。
图3.3-1 AcrelCloud-1000电力运维平台界面
3.3.1. 电力监测
运维平台通过4G网络采集箱变配电系统数据，包括电流电压功率电能和开关状态等数据，掌握箱变实时和历史数据。
3.3.2. 电能统计
基于尖峰平谷分时电度统计不同时段的电能消耗和用电成本，并形成日报、月报、年报表，通过同比环比分析比较，便于用户计算运营成本。
3.3.3. 异常报警
箱变电流、电压、功率、开关状态、变压器负荷率和绕组温度、电气接点温度、环境温湿度、烟雾、浸水、视频、门禁信息，发生异常情况会及时通过APP和短信向运维人员发出报警信息。
3.3.4. 运维管理
可帮助用户制定巡检计划，记录巡检发现的缺陷，并派发消缺工单，查看巡检轨迹定位和消缺抢修进度，反馈任务进度等，闭环运维管理流程。
3.3.5. 用户报告
运维平台自动生成用户用电及运行诊断报告，对配电系统运行情况提供周期性诊断报告，总结配电系统存在的问题，提出改进建议。
另外平台还具备环境监测、视频监控、电能质量分析、需量分析、设备台账等管理功能，帮助用户管理地理分散、数量众多的箱变，提高供电可靠性和设备使用寿命，降低运维成本和用电成本。
