电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法及系统与流程

本发明涉及负荷测量以及负荷分析平衡，具体为电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法及系统。

背景技术：

1、随着电动汽车的普及，集中式充电站越来越多，随之而来的是充电站电费怀疑收多了，不同测点的电量不一致等问题频繁出现。而电网公司对这类新型复杂负荷的电压电流波形无法知晓，具体有哪些工作状况无法知晓，相关互感器和电能表准不准无法知晓。

2、面对新型复杂负荷，互感器及电能表难以实现基于现场真实工况的测试，缺乏相关可信的全面的电压电流波形数据，相关研究难以开展。

3、电动汽车充电站的现场工况，用现有的示波器、故障录波装置、常规测控装置、电能质量分析装置等，都难以准确全面获知。

4、电动汽车充电站的负荷宽频记录数据，时间长，数据量大，工况多而杂，如果缺乏负荷数据的有效存储，缺乏负荷特性的定量定性分析，记录数据将难以使用，无法发挥价值。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：如何实现对电动汽车充电站的全面监控和分析，以优化充电站的性能和提升用户体验。现有的技术手段无法精准采集和分析充电站的各种关键数据，导致无法全面了解充电站的工况，从而无法有效地优化充电站的性能和提升用户体验。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法，其包括如下步骤，对电动汽车充电站开展三大类的数据精准采集；对采集数据进行数据预处理完成各类工况数据的录存；针对各类工况数据进行多为特征标定。

4、作为本发明所述的电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的一种优选方案，其中：所述三大类的数据精准采集包括充电负荷的电压电流采集、环境变量的采集以及充电桩的工作状态数据采集；

5、所述数据预处理是将收集到的状态数据去噪，去掉缺失值，异常值，以及错误格式的无效数据，把原始格式数据转换为需求分析的格式，将数据归一化完成数据预处理。

6、作为本发明所述的电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的一种优选方案，其中：所述充电负荷的电压电流采集是使用电阻分压与电隔离的宽频传感方式采集三相电压，使用霍尔原理的宽频传感方式采集三相电流，电压和电流对应的差分电压使用过有源抗混叠低通滤波后进入模数转换。

7、所述环境变量的采集是采用rs485通信方式，以1秒1次的频率，从测温模块中读取充电站当前环境温度值，每一次读取均将当前时刻值与值关联标定，对电压和电流波形采集处的环境电场和环境磁场进行采集，每一次采样，均将当前时刻值与采样值关联标定。

8、所述充电桩的工作状态数据采集是通过以太网通信，将充电站中的m个充电桩的启动充电、停止充电等状态进行收集，每一次收集到的数据，均判断充电桩当前时刻是否有效，若无效则将当前时刻值与收集的值关联标定。

9、作为本发明所述的电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的一种优选方案，其中：所述各类工况数据的录存是将任意充电桩进入启动充电状态，或者指定的未来某一个时刻，开始录波将收到启动信号之前一秒的数据一并录存，针对三大类数据的不同速率、不同采样时刻、不同格式以及不同信息量构建存储表格完成统一存储，以时间标签与数据值的格式完成依次存储，使用预设录存总时长、指定某一时刻或手动的形式停止录存。

10、作为本发明所述的电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的一种优选方案，其中：所述多为特征标定是对录存的工况数据进行宽频特性检测、畸变特性检测以及强电磁场特性检测并行进行。

11、所述宽频特性检测是对三相电流取0.1秒时间窗的离散采样值进行fft转换，构建幅值序列s1：[id，ih1，ih2，……，ih1279]。

12、其中id是直流分量幅值、ih1、ih2、ih1279]分别代表10hz分量幅值、20hz分量幅值以及12.79khz分量幅值。

13、若某个频率分量的幅值大于幅值阈值参数与三相的额定电流的乘积，则保留当前幅值，若某个频率分量的幅值小于等于幅值阈值参数与三相的额定电流的乘积则舍弃当前幅值。

14、将保留的幅值组成新序列s2：[ip，……，iq]，ip对应保留幅值的频率最小值，iq对应保留幅值的频率最大值，计算输出保留信号的频谱分布范围，表达式为：

15、f＝fmax-fmin

16、其中，fmax为iq对应保留幅值的频率最大值，fmin为对应保留幅值的频率最小值。

17、若保留信号的频谱分布范围大于频率分布范围参数，则判定为宽频特性成立，否则判定为宽频特性不成立。

18、对三相电流离散采样值逐点向后推进，当宽频特性出现成立与不成立变化时，将对应的首点采样时刻值进行记录，则完成对全部记录负荷的宽频特性检测与标定。

19、作为本发明所述的电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的一种优选方案，其中：所述畸变特性检测是完成fft计算后计算总谐波畸变率thd，若总谐波畸变率大于畸变率阈值参数，则判定为畸变特性成立，否则判定为畸变特性不成立；

20、对三相电流离散采样值逐点向后推进，当畸变特性出现成立与不成立变化时，将对应的首点采样时刻值进行记录，则可以完成对全部记录负荷的畸变特性检测与标定。

21、作为本发明所述的电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的一种优选方案，其中：所述强电磁场特性检测是针对采集到的电场数据e(n)和磁场强度数据b(n)进行对比判断；

22、若e(n)大于电场阈值参数eset，则启动计时器timer的计时，否则计时器立即返回0，若启动计时器timer的计时值δt大于计时阈值参数tset，则判定为强电场特性成立，否则不成立；

23、当强电场特性或强磁场特性出现成立与不成立变化时，将对应的采样时刻值进行记录，则可以完成对全部记录数据的强电磁特性检测与标定。

24、本发明的另外一个目的是提供电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定系统，其能通过先进的数据采集、预处理、存储和分析技术，实现对充电站的全面监控和分析。这样，不仅能精准采集和分析充电站的各种关键数据，还能提取关键的特征信息，从而全面了解充电站的工况。这样，就能有效地优化充电站的性能和提升用户体验，解决了现有技术无法精准采集和分析充电站数据的问题。

25、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定系统，包括：数据采集模块、数据预处理模块、录存模块、特征标定模块以及通信模块。

26、所述数据采集模块是捕捉电动汽车充电站的各种关键信息，实时监测充电负荷的电压电流、环境变量以及充电桩的工作状态。

27、所述数据预处理模块是将采集模块传来的原始数据进行清洗和整理，过去除噪声、填补缺失值、剔除异常值和错误格式的数据，完成数据的质量和完整性，将数据转换成统一的格式。

28、所述录存模块是负责将预处理过的数据按照特定的结构和格式进行存储。

29、所述特征标定模块是对存储的数据进行深入分析，提取关键的特征信息，对数据进行宽频特性检测、畸变特性检测和强电磁场特性检测，全面了解充电站的工况。

30、所述通信模块是负责实现各个模块之间的数据传输和通信，使用稳定的通信协议和网络技术，确保数据的准确传递和实时更新。

31、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的步骤。

32、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述电动汽车充电站工况宽频录存及多维特征标定方法的步骤。

33、本发明的有益效果：本发明对电动汽车充电站的负荷电压电流波形、环境温度和电磁场、各充电桩的工作状态，进行不同方式不同速率不同数据类型的同步采集与记录，实现充电站的实际工况的全面记录，宽频、宽量程、高精度采集记录增强了数据可信度。本发明还对工况录存数据进行多个特征的并行检测及标定，特征结果也是基于同一的时间标签进行精确标定，提升了录存数据的利用价值。