摘要：在我国加快实施“新基建”的背景下，电动汽车充电桩数量日益增多。充电桩实施准确计量，才能保障公平公正的电能交易，良好满足人们的电动汽车充电需求，推动绿色低碳出行。本文浅析了电动汽车充电桩电能计量相关问题，在充电桩运行过程中，分别对工频交流输入侧与直流输出侧各自电压与电流相应的实时波形曲线进行了采集，并通过matlab软边，结合FFT运算，详细分析波形数据，结果显示符合国家相关标准的现有交流电能表或者直流电能表均能良好满足充电桩电能计量的相关要求。
关键词：电动汽车充电桩;电能计量;负荷波形分析
前言：近年来，我国对能源实施绿色转型，大力发展绿色的低碳交通。我国新能源汽车的数量日益增多，为充分满足新能源汽车的充电需求，必须大力建设充电桩，保障能源安全，并推动绿色低碳出行。要确保充电桩对电能的准确计量，增强电能交易的公正性和公平性。对此，有必要研究现有的交/直流电能表能否实现对电能的准确计量。
一、负荷波形采集环境搭建
现场以波形记录仪为主要的采集仪器，该仪器采样的最高频率为500kHz，可同时对电压信号和电流信号进行采集，能实现相位同步，还能对电压与电流各自的各次谐波相应的幅值与相位的精确测量，能实现对测试需求的良好满足[1]。在现场采集过程中，对波形记录仪进行利用，利用外接电压探头9322对电压数据进行采集，利用钳式电流互感器CT9692对电流数据进行采集。在现场采集过程中，以三相四线制的方式，对电能计量点进行接线。波形记录仪完成对电压数据和电流数据的采集后，以MEM格式在SD卡中存储，利用设备自带相关软件，对数据进行准确读取和清晰显示。后期，对MEM格式的存储数据进行转换，形成CSV格式或者TXT格式，通过matlab软件对数据进行分析。其中，CSV格式读取速度较慢，可显示数据范围有限，大约在105万点，对数据进行处理时，需先将Matlab导入，不便于编辑，具有较大的文件容量。TXT格式读取速度慢，可显示数据范围有限。Matlab数据文件格式则具有较快的读取速度，可显示数据量大，便于编辑和数据处理。
二、负荷波形特性分析
选取常见的多款典型的电动汽车直流充电桩，要求其符合国家标准，并契合国家电网的相关技术要求。针对充电桩运行的全过程，分别对工频交流输入侧与直流输出侧各自的电压与电流相应的实时波形曲线进行采集，并通过Matlab软件分析所采集的数据。对各时段电压和电流各自的幅值进行采集，对各充电阶段相应的电压与电流呈现的波动情况进行分析总结，并通过FFT运算，分别对单周波与32周波各自的电压与电流幅值进行计算，并对各时段电压与电压呈现出的状态进行记录，对各时段相应的谐波含量进行记录。根据谐波含量，判断交流电能表或者直流电能表相应的工作环境能否良好契合静态计量的相关要求，能否保障计量的准确性[2]。
一、交流输入侧负荷波形特性分析
利用Matlab软件，对负荷波形开展数据分析，同时，对电参量暂态细节和长时全局呈现出的特征进行分析，分析时间窗主要有两种模式，一是单周波模式，二是32周波模式。对各电参量相应的时变图进行分析，可知电流电压均保持较为平稳的信号。在待机状态下，形成的电流较小，大约为7A。在20s启动充电状态下，电流呈现出持续增大的态势，在启动过程中，未出现冲击现象，在充电状态下，运行恢复平稳，电流保持在（97±1）A。充电终止后，在1到2s的时间内，电流会降低为7A，恢复平时状态，呈现出运行状态较为平稳。系统不断处于两个平衡状态间的转换。对各周波相应的电压、电流实施FFT分析，并对32周波平均进行采用，确定电压波形以及电流波形各自的谐波含量。电压总谐波含量呈现为0，电流总谐波含量最高呈现为33%，在启动时刻和停止时刻发生的电流变化点。在充电状态下，运行平稳，电流总谐波含量大致保持在2%到4%。
二、直流输出侧负荷波形特性分析
直流输出侧相应的电压与电流各自的实时波形曲线类似与交流输入侧，在启动过程中，电流与电流均保持较为平稳的状态，电压与电流均呈现出较小的波形纹波，电压相应的波形纹波保持在0.5%内，电流相应的波形纹波保持在3%内。对电动汽车充电桩运行全过程涵盖的谐波、电流幅值与电压幅值等电参量相应的时变图进行分析，可知充电桩主要呈现出如下负荷特性：（1）在充电状态下，呈现出较大的负荷电流，大约为100A。（2）在启动时刻和停止时刻，交流输入侧的谐波电流含量较高，可达33%。（3）在待机状态下，呈现出较小的功率因素，最低为0.02。（4）对直流输出侧而言，在全过程中，呈现出较小的谐波含量，几乎不存在影响。
三、结论
通过上述分析，可知电动汽车充电桩在负荷运行状态下呈现出的交流特性，全部涵盖在GB/T 17215.321、GB/T 17215.322等交流电能表相应的国家标准具体规定的准确度试验相关工况之内，因此，满足国标相关要求的交流电能表，能良好契合交流输入侧相应的电能计量各项要求。GB/T 33708--2017直流电能表相关标准涉及的准确度试验同样涵盖纹波发生改变时相应的准确度试验项目，电动汽车充电桩在负荷运行状态下呈现出的直流特性，全部涵盖在国家标准具体规定的准确度试验相关工况之内，因此，满足国标相关要求的直流电能表，能良好契合交流输入侧相应的电能计量各项要求[3]。
结语
综上所述，满足国家相关标准具体要求的现有的交流电能表或者直流电能表均能良好契合电动汽车充电桩对电能进行准确计量的实际需求，能保障公平公正的电能交易，并为“新基建”建设提供强有力的支撐，促进我国经济社会实现良好的高质量发展，推动新能源汽车相关产业实现良好发展，并保障能源安全新战略的良好实施，满足社会绿色低碳出行的发展需求。
参考文献
[1]韩迪，姜振宇，刘科学，谭志强，巨汉基，郭皎.电动汽车充电桩电能计量相关问题研究[J].交通节能与环保，2021，17（01）：14-17.
[2]王兴贵，李项，高敬更，郭群.电动汽车充电接入点不同对电能计量影响[J].自动化与仪表，2019，34（06）：15-20.
[3]彭鑫霞，袁瑞铭，丁恒春.谐波条件下电能计量装置运行误差自动检测方法[J].自动化与仪器仪表，2019（06）：127-130.