0引言

近年来，电动汽车市场增长迅速，电动汽车充电技术也得到了广泛的关注和发展。电动汽车充电技术的发展可以分为以下几个阶段：

（1）初期阶段：传统的普通充电技术。电动汽车只能使用低功率充电器，需要较长时间才能充满电。

（2）中期阶段：快速充电技术的出现。快速充电技术可以使用高功率充电器，可以在较短的时间内将电动汽车充满电。

（3）当前阶段：智能化充电技术的发展。智能化充电技术可以将充电器与配电网等其他系统进行连接，实现电能的*效转移和管理。电动汽车充电技术的不断进步，为电动汽车行业的不断发展和壮大提供了强有力的支撑。

1配电网谐波问题分析

1.1充配电网谐波问题的来源和形式

配电网谐波问题的来源主要包括电力电子设备、不对称电力负载和自然电源等因素，形式主要包括电压谐波、电流谐波和功率谐波等。

1.2配电网谐波问题的影响和危害

配电网谐波问题的影响和危害有以下几个方面：

（1）引起设备故障。配电网中的变压器、开关和继电器等设备，可能会因频繁、长时间的谐波信号而出现故障。此外，谐波等影响设备的操作和数据处理能力。

（2）降低设备寿命。谐波信号中的高频成分会加剧设备中的热膨胀和振动等现象，导致设备寿命缩短，影响电力系统的可靠性和稳定性。

（3）增加无功功率。谐波信号中的反复变化导致电路中出现无功功率。这会增加输电和配电线路的电流，造成线路过载，影响电能质量。

（4）造成干扰。谐波信号会对传感器、信号灯和通讯系统等设备造成干扰，导致它们不能正常运作，从而影响电网的运行安全和效率。综上所述，配电网谐波问题的影响和危害是多方面的，需要采取措施进行解决。

1.3配电网谐波问题的解决方法

（1）采用滤波器。在配电网上安装滤波器可以减少谐波。滤波器是一种能够减缓谐波波形的元件，在特定频率范围内实现对谐波的高阻抗。

（2）选择合适的电源设备。使用具有低谐波输出的电源设备，如交流直流变换器、变频器等，可以减少谐波的产生。

（3）接地。接地是减少谐波的另一种方法，通过将系统接地，可以更有效地减轻谐波的影响。

2电动汽车充电站接入配电网的谐波特性分析

2.1电动汽车充电站接入配电网的组成和类型

电动汽车充电站接入配电网的组成主要包括：

（1）充电设备。包括充电桩、充电机、连接器等，为电动汽车提供充电服务。

（2）电源设备。包括变压器、电容器等，用于保证电动汽车充电设备的稳定运行。

（3）监控和控制设备。用于对充电设备、电源设备进行实时监控和控制，确保充电过程的稳定进行。

2.2电动汽车充电站接入配电网的谐波危害分析

电动汽车充电站接入配电网会产生大量的谐波，会对配电网产生危害和影响，主要包括以下方面：

（1）降低功率因数，增加无功功率。谐波电流会增加配电网中电压总谐波畸变，导致谐波电压变化，从而产生额外的无功功率。

（2）增加电力系统损耗。配电网中电缆、变压器等元件对高频谐波电流阻抗较大，因此，随着谐波电流的增加，这些元件的交流电阻将会*大，进一步增加电力系统的损耗。

（3）损坏电力设备。谐波电流会导致电路中产生高温和高压，导致电力设备加速老化，降低电力设备寿命，并且容易引起设备故障和损坏。

（4）干扰其他设备。谐波电流还会对其他设备产生电磁干扰，干扰到其他电子设备的工作正常。因此，如何有效降低电动汽车充电站接入配电网产生的谐波危害，保障配电网的运行安全和设备寿命，是当前需要解决的重要问题。

2.3电动汽车充电站接入配电网的谐波监测与分析方法

（1）电动汽车充电站接入配电网的谐波监测。电动汽车充电站接入配电网，其谐波电流是时变的脉冲波形，因此，应用数字采样、处理技术就能有效分类和分析其谐波成分。①基于数学方法的谐波监测。基于数学方法的谐波监测主要通过功率谐波计分析充电站谐波情况。功率谐波计通过测量电路中的电压和电流并对其进行谐波分析，计算得出每一个谐波分量的功率、电量等参数。这种方法具有计算速度快、分析准确等特点，但需要充分考虑其适用性和误差分析。②基于模型方法的谐波监测。基于模型方法的谐波监测利用DSP等电力计算机模拟电路，从而得出电路中的各个参数并进行谐波分析。该方法计算精度高，但是需要通过模型仿真才能得到分析结论，计算速度较慢。

（2）电动汽车充电站谐波分析方法。①谐波向量图分析法。谐波向量图分析法是一种谐波分析方法，通过绘制电路谐波量的向量图，可以清晰地表明谐波数量、大小和相位关系。这种方法明确直观，能够*面反映谐波成分以及基波的变化状况。②谐波分解法。谐波分解法是通过对原始信号进行数字滤波分解，得到谐波信号和基波信号，然后将谐波信号进行FFT变换，分别得到各个谐波分量的幅度和相位信息，进而分析谐波成分的变化。③谐波扫描法。谐波扫描法也称为频点扫描法，是一种比较经典的谐波分析方法。通过对接收到的信号进行谐波分析，可以得到谐波频率、幅值信息等。谐波扫描法的缺点是对谐波频率及数量限制较大。

总之，针对电动汽车充电站接入配电网使配电网谐波污染问题，进行谐波监测和分析是解决谐波污染问题的基础，通过合理分析各种谐波监测与分析方法，才能更有效地评估和预防谐波污染问题。

3电动汽车充电站有序接入配电网的谐波控制技术

3.1电动汽车充电站有序接入配电网的控制策略

电动汽车充电站接入配电网的控制策略主要包括电动汽车充电功率控制策略、谐波*制控制策略、功率因数控制策略、电压控制策略等。

（1）电动汽车充电功率控制策略。主要包括动态功率调节和静态功率调节。动态功率调节实现了电动汽车充电功率的实时调节，节省了电能的使用。静态功率调节实现电动汽车充电功率的固定设置，方便充电站的管理。

（2）谐波*制控制策略。主要采用滤波器进行谐波*制。滤波器可以有效地消除由逆变器等电子设备所引起的谐波。在选择滤波器时，需要考虑其对系统的负载和功率损耗。在进行滤波器的设计和选型时，应该综合考虑。

（3）功率因数控制策略。电动汽车充电站的功率因数直接关系到系统的运行效率。在选择变压器等电气设备时，应该特别关注其功率因数的影响。能够控制功率因数，可以降低能源消耗，提高电网的电能利用率。

3.2电动汽车充电站有序接入配电网的谐波*制技术

电动汽车充电站接入配电网会引起谐波问题，对电网稳定性和输电设备的运行产生负面影响。因此，需要采取一系列措施来*制谐波的产生和传输。下面介绍几种谐波*制技术。

（1）无源滤波技术。无源滤波器是一种基于谐振电路的谐波*制技术。它是通过将一个谐振电路连接到电路上，以滤去*定频率的谐波。无源滤波器具有较低的成本、体积小、效率高等优点。但是，它只能针对单一谐波，无法同时*制多个谐波，并且其谐振频率需要调节。

（2）有源滤波技术。有源滤波器是一种利用半导体器件实现的可控电路，能够消除多种谐波。与无源滤波器相比，它的性能更为*越，但需要较高的成本和控制精度。目前，有源滤波器主要应用于高压交流输电线路和配电变电站等场合。

（3）谐波*制变压器技术。谐波*制变压器是一种特殊的变压器，它能够在电网负载中产生谐波电压，加入与电网故障电压相反的电压，从而*制谐波电压。谐波*制变压器的成本较高，但其谐波*制效果好，并且具有强大的承载能力和*制范围。

总之，电动汽车充电站接入配电网需采取多种谐波*制技术来保证供电的稳定性和可靠性。其中，无源滤波技术和有源滤波技术、谐波*制变压器技术、多电平变流器技术等是常用的谐波*制技术。

3.3电动汽车充电站有序接入配电网的谐波控制方案

电动汽车充电站接入配电网会引起谐波问题，对电网稳定性和输电设备的运行产生负面影响。因此，需要采取一系列措施来*制谐波的产生和传输。下面介绍几种谐波*制技术。

（1）无源滤波技术。无源滤波器是一种基于谐振电路的谐波*制技术。它是通过将一个谐振电路连接到电路上，以滤去*定频率的谐波。无源滤波器具有较低的成本、体积小、效率高等优点。但是，它只能针对单一谐波，无法同时*制多个谐波，并且其谐振频率需要调节。

（2）有源滤波技术。有源滤波器是一种利用半导体器件实现的可控电路，能够消除多种谐波。与无源滤波器相比，它的性能更为*越，但需要较高的成本和控制精度。目前，有源滤波器主要应用于高压交流输电线路和配电变电站等场合。

（3）谐波*制变压器技术。谐波*制变压器是一种特殊的变压器，它能够在电网负载中产生谐波电压，加入与电网故障电压相反的电压，从而*制谐波电压。谐波*制变压器的成本较高，但其谐波*制效果好，并且具有强大的承载能力和*制范围。

总之，电动汽车充电站接入配电网需采取多种谐波*制技术来保证供电的稳定性和可靠性。其中，无源滤波技术和有源滤波技术、谐波*制变压器技术、多电平变流器技术等是常用的谐波*制技术。各种技术应根据实际情况进行选择和组合应用来达到*佳的谐波*制效果。

4Acrel-2000MG充电站微电网能量管理系统

4.1平台概述

Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的*进经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电站的接入，进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电站运行状态及健康状况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。

微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统在物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

4.2平台适用场合

系统可应用于城市、高速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。

4.3系统架构

本平台采用分层分布式结构进行设计，即站控层、网络层和设备层，详细拓扑结构如下：

图1典型微电网能量管理系统组网方式

5充电站微电网能量管理系统解决方案

5.1实时监测

微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测光伏、风电、储能、充电站等各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。

系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。

系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。

微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电站及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

图1系统主界面

子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电站信息、通讯状况及一些统计列表等。

5.1.1光伏界面

图2光伏系统界面

本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

5.1.2储能界面

图3储能系统界面

本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线。

图4储能系统PCS参数设置界面

本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。

图5储能系统BMS参数设置界面

本界面用来展示对BMS的参数进行设置，主要包括电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。

图6储能系统PCS电网侧数据界面

本界面用来展示对PCS电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

图7储能系统PCS交流侧数据界面

本界面用来展示对PCS交流侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。

图8储能系统PCS直流侧数据界面

本界面用来展示对PCS直流侧数据，主要包括电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。

图9储能系统PCS状态界面

本界面用来展示对PCS状态信息，主要包括通讯状态、运行状态、STS运行状态及STS故障告警等。

图10储能电池状态界面

本界面用来展示对BMS状态信息，主要包括储能电池的运行状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。

图11储能电池簇运行数据界面

本界面用来展示对电池簇信息，主要包括储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的电压、温度值及所对应的位置。

5.1.3风电界面

图12风电系统界面

本界面用来展示对风电系统信息，主要包括逆变控制一体机直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

5.1.4充电站界面

图13充电站界面

本界面用来展示对充电站系统信息，主要包括充电站用电总功率、交直流充电站的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电站的运行数据等。

5.1.5视频监控界面

图14微电网视频监控界面

本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。

5.1.6发电预测

系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据，对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划，便于用户对该系统新能源发电的集中管控。

图15光伏预测界面

5.1.7策略配置

系统应可以根据发电数据、储能系统容量、负荷需求及分时电价信息，进行系统运行模式的设置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期计划、需量控制、防逆流、有序充电、动态扩容等。

具体策略根据项目实际情况（如储能柜数量、负载功率、光伏系统能力等）进行接口适配和策略调整，同时支持定制化需求。

图16策略配置界面

5.1.8运行报表

应能查询各子系统、回路或设备*时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能、尖峰平谷时段电量等。

图17运行报表

5.1.9实时报警

应具有实时报警功能，系统能够对各子系统中的逆变器、双向变流器的启动和关闭等遥信变位，及设备内部的保护动作或事故跳闸时应能发出告警，应能实时显示告警事件或跳闸事件，包括保护事件名称、保护动作时刻；并应能以弹窗、声音、短信和电话等形式通知相关人员。

图18实时告警

5.1.10历史事件查询

应能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数、电芯温度（锂离子电池）、压力（液流电池）、光照、风速、气压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

图19历史事件查询

5.1.11电能质量监测

应可以对整个微电网系统的电能质量包括稳态状态和暂态状态进行持续监测，使管理人员实时掌握供电系统电能质量情况，以便及时发现和消除供电不稳定因素。

1）在供电系统主界面上应能实时显示各电能质量监测点的监测装置通信状态、各监测点的A/B/C相电压总畸变率、三相电压不平衡度*和正序/负序/零序电压值、三相电流不平衡度*和正序/负序/零序电流值；

2）谐波分析功能：系统应能实时显示A/B/C三相电压总谐波畸变率、A/B/C三相电流总谐波畸变率、奇次谐波电压总畸变率、奇次谐波电流总畸变率、偶次谐波电压总畸变率、偶次谐波电流总畸变率；应能以柱状图展示2-63次谐波电压含有率、2-63次谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电流含有率；

3）电压波动与闪变：系统应能显示A/B/C三相电压波动值、A/B/C三相电压短闪变值、A/B/C三相电压长闪变值；应能提供A/B/C三相电压波动曲线、短闪变曲线和长闪变曲线；应能显示电压偏差与频率偏差；

4）功率与电能计量：系统应能显示A/B/C三相有功功率、无功功率和视在功率；应能显示三相总有功功率、总无功功率、总视在功率和总功率因素；应能提供有功负荷曲线，包括日有功负荷曲线（折线型）和年有功负荷曲线（折线型）；

5）电压暂态监测：在电能质量暂态事件如电压暂升、电压暂降、短时中断发生时，系统应能产生告警，事件能以弹窗、闪烁、声音、短信、电话等形式通知相关人员；系统应能查看相应暂态事件发生前后的波形。

6）电能质量数据统计：系统应能显示1min统计整2h存储的统计数据，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件记录查看功能：事件记录应包含事件名称、状态（动作或返回）、波形号、越限值、故障持续时间、事件发生的时间。

图20微电网系统电能质量界面

5.1.12遥控功能

应可以对整个微电网系统范围内的设备进行远程遥控操作。系统维护人员可以通过管理系统的主界面完成遥控操作，并遵循遥控预置、遥控返校、遥控执行的操作顺序，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

图21遥控功能

5.1.13曲线查询

应可在曲线查询界面，可以直接查看各电参量曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、SOC、SOH、充放电量变化等曲线。

图22曲线查询

5.1.14统计报表

具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的发电、用电、充放电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。对微电网与外部系统间电能量交换进行统计分析；对系统运行的节能、收益等分析；具备对微电网供电可靠性分析，包括年停电时间、年停电次数等分析；具备对并网型微电网的并网点进行电能质量分析。

图23统计报表

5.1.15网络拓扑图

系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

图24微电网系统拓扑界面

本界面主要展示微电网系统拓扑，包括系统的组成内容、电网连接方式、断路器、表计等信息。

5.1.16通信管理

可以对整个微电网系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。系统维护人员可以通过管理系统的主程序右键打开通信管理程序，然后选择通信控制启动所有端口或某个端口，快速查看某设备的通信和数据情况。通信应支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

图25通信管理

5.1.17用户权限管理

应具备设置用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控操作，运行参数修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

图26用户权限

5.1.18故障录波

应可以在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各相关电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。其中故障录波共可记录16条，每条录波可触发6段录波，每次录波可记录故障前8个周波、故障后4个周波波形，总录波时间共计46s。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。

图27故障录波

5.1.19事故追忆

可以自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时扫描数据，包括开关位置、保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。

用户可自定义事故追忆的启动事件，当每个事件发生时，存储事故前面10个扫描周期及事故后10个扫描周期的有关点数据。启动事件和监视的数据点可由用户随意修改。

5.2硬件及其配套产品

6结束语

通过对电动汽车充电站有序接入配电网的谐波特性进行分析可以得出以下结论：

（1）当电动汽车充电站接入配电网时，谐波会对配电网的电压、电流、功率因数等参数产生影响，甚至会导致设备损坏和电能质量下降。

（2）采取合理的控制策略可以有效减小电动汽车充电站对配电网的谐波污染程度，同时保证电动汽车的充电效率和电能质量。

（3）目前，常用的谐波*制技术包括谐波滤波器、高阻抗受控谐波消除器、主动滤波器等，这些技术可以有效地减小谐波对配电网的影响。

（4）在电动汽车充电站接入配电网的过程中，需要对谐波进行实时监测和分析，及时调整控制策略，以达到*优的谐波*制效果。

据此可以得出，电动汽车充电站接入配电网的谐波控制是一项必要的技术，应该采取科学合理的控制策略和*制技术，以保证电能质量和电网的稳定运行。

【参考文献】

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【2】赵顺利,杨立峰,蒲瑞生等.电动汽车充电站对配电网影响分析[J].能源技术,2011(4):21-24.

【3】杨劭文.电动汽车充电站有序接入配电网谐波特性分析.

【4】安科瑞高校综合能效解决方案2022.5版.

【5】安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.