1 概述

蔚來計劃在2024年新增1000座換電站，總數(shù)達到3310座以上，并在2025年建成覆蓋主要城市的高速換電網(wǎng)絡(luò)，全球換電站數(shù)量超過4000座。同時，計劃新增20000根充電樁，總數(shù)達到41000根以上。這些舉措旨在提供快速的充電和換電服務(wù)，增強用戶體驗。蔚來自建充換電站的策略類似于京東自建物流，盡管初期投資巨大，但長期來看可能成為公司競爭力和能源市場的重要部分。盡管蔚來目前仍虧損，但其在充換電站方面的投資有助于提升用戶體驗并可能降低運營成本。

2 換電站的供配電系統(tǒng)及智能化要求

充換電站的變配電系統(tǒng)普遍采用箱式變電站設(shè)計，它由三個獨立的小室構(gòu)成：高壓室、變壓器室以及低壓室。該系統(tǒng)的用電容量通常介于630kVA至1250kVA之間，具體數(shù)值依據(jù)充換電站的規(guī)模而定，詳情可參見圖2-1。

圖2-1 充換電站箱變典型一次圖

圖2-2 充換電站箱式變電站

蔚來已對充換電站的箱式變壓器智能化實施了標準化規(guī)范，詳細規(guī)定了箱式變電站的電氣參數(shù)、接點溫度以及變壓器室和高低壓室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測標準，具體要求請參見表2-1。

表2-1 箱式變電站數(shù)字化監(jiān)測要求

3 充換電站數(shù)字化監(jiān)控和運維解決方案

3.1.設(shè)備配置及組網(wǎng)方案

現(xiàn)場箱式變電站配備安科瑞微機保護、諧波檢測、多功能儀表、無線測溫、無功補償控制器及智能電容補償裝置。這些設(shè)備通過RS485總線連接至智能網(wǎng)關(guān)ANet-2E4SM，并通過4G網(wǎng)絡(luò)上傳至蔚來充換電站運維管理平臺。具體設(shè)備配置和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)分別見圖3.1-1和圖3.1-2。

圖3.1-1 充換電站箱式變電站智能裝置配置

圖3.1-2 現(xiàn)場設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3.2. 設(shè)備選型表

3.3. 智能網(wǎng)關(guān)及平臺

鑒于蔚來已經(jīng)建立了充換電站運維管理平臺，本項目中的箱變數(shù)據(jù)通過ANet-2E4SM智能網(wǎng)關(guān)進行采集，并依照蔚來運管平臺所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式上傳至該平臺。該智能網(wǎng)關(guān)內(nèi)置嵌入式系統(tǒng)，集成了本地數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、協(xié)議轉(zhuǎn)換、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密以及協(xié)議定制等多項功能，確保了與上級平臺的無縫對接。

安科瑞Acrelcloud-1000電力運維平臺同樣能夠滿足箱式變壓器的運維管理需求。該平臺能夠接入成千上萬的用戶變電站數(shù)據(jù)。它收集的數(shù)據(jù)涵蓋了變電站的電氣參數(shù)和環(huán)境信息，例如電流、電壓、功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水情況、煙霧濃度、視頻監(jiān)控以及門禁系統(tǒng)等。一旦出現(xiàn)異常情況，平臺能在10秒內(nèi)通過短信和移動應(yīng)用發(fā)出警報信號。此外，平臺還支持通過移動應(yīng)用向運維人員下發(fā)任務(wù)，并利用北斗定位系統(tǒng)跟蹤任務(wù)執(zhí)行情況，實現(xiàn)閉環(huán)管理，從而提升運維效率，確保及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在缺陷。

圖3.3-1 AcrelCloud-1000電力運維平臺界面

3.3.1. 電力監(jiān)測

運維平臺利用4G網(wǎng)絡(luò)收集來自箱式變壓器配電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，涵蓋電流、電壓、功率、電能以及開關(guān)狀態(tài)等關(guān)鍵指標，確保對箱變的實時和歷史數(shù)據(jù)了如指掌。

3.3.2. 電能統(tǒng)計

依據(jù)尖峰、平谷時段的電能消耗數(shù)據(jù)，我們可以精確統(tǒng)計不同時間段的用電成本，并據(jù)此生成日報、月報以及年報表。通過進行同比和環(huán)比分析，用戶能夠更加便捷地計算出運營成本。

3.3.3. 異常報警

箱式變壓器的電流、電壓、功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器負荷率以及繞組溫度和電氣接點溫度、環(huán)境溫濕度、煙霧、浸水情況、視頻監(jiān)控和門禁信息，一旦出現(xiàn)異常，將通過APP和短信迅速向運維人員發(fā)出報警通知。

3.3.4. 運維管理

能夠協(xié)助用戶規(guī)劃巡檢日程，記錄巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷，并分發(fā)相應(yīng)的修復任務(wù)單。同時，用戶可以追蹤巡檢路徑，監(jiān)控缺陷修復的進度，并及時反饋任務(wù)完成情況，從而實現(xiàn)運維管理流程的閉環(huán)。

3.3.5. 用戶報告

運維平臺能夠自動生成用戶的用電報告和運行診斷報告，為配電系統(tǒng)的運行狀況提供定期的診斷分析。它能夠歸納出配電系統(tǒng)面臨的問題，并據(jù)此提出相應(yīng)的改進建議。

此外，該平臺還集成了環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控、電能質(zhì)量分析、需量分析以及設(shè)備臺賬管理等多項功能。這些功能有助于用戶高效管理分布廣泛、數(shù)量龐大的箱式變壓器，從而提升供電的可靠性與設(shè)備的使用壽命，同時降低運維和用電成本。