国家电网公司电动汽车充电设施

典型设计

国网电力科学研究院

二00九年十二月

一．设计综述

根据《国家电网公司电动汽车充放电站建设指导意见》，为促进电动汽车充电站的建设，按照“统一标准、统一规范、统一标识、安全可靠、适度超前”的原则，本方案对电动汽车充电站进行了典型设计。

设计主要目标是提供电动汽车充电站的典型设计方案，提供充电站设计和建设过程中的设备选型、配置方法，为充电站的建设提供具体的设计参考。

本方案主要设计内容包括电动汽车充电站的配电系统设计、充电系统设计、监控系统设计、标识系统设计、以及建筑、结构、给排水等其它辅助专业的设计，在实现充电站的基本功能的同时，提高充电站的智能化、自动化水平，实现充电站无人或少人值守运行，达到充电站经济、安全、高效运行，展示国网公司良好社会形象的目的。

大型充电站设计方案中，占地约1700~2000平方米（不同布置方法占地面积稍有不同），设置一幢综合办公楼和其它相关辅助设施，配备12台充电机（2台DC700V/300A（后来改为：500V/400A）大型充电机，4台DC500V/200A中型充电机，2台DC350V/100A小型充电机和4台交流充电机），并预留换电池方式的设备安置和运行空间；配电系统采用10kV双路常供，单母线接线方式，配变采用干式非晶合金变压器，0.4kV侧采用单母线分段接线方式，两段母线之间设分段联络柜，并设有源滤波无功补偿设备，减少充电站对电网的污染。配备计量计费系统，配备完善的充电站监控系统，设置配电监控、充电机监控和安防监控系统，实现大型充电站的无人或少人值守运行。具体设计参见附件《电动汽车大型充电站典型设计方案图》。

中型充电站设计方案中，占地约1000平方米，设置一幢综合办公楼和其它相关辅助设施，配备8台充电机（2台DC500V/200A中型充电机，2台DC350V/100A小型充电机和4台交流充电机）；配电系统采用10kV单路常供，单母线接线方式，配变采用干式非晶合金变压器，0.4kV侧采用双路进线（一主一备），单母线接线方式，并设有源滤波无功补偿设备，减少充电站对电网的污染。配备计量计费系统，配备完善的充电站监控系统，设置配电监控、充电机监控和安防监控系统，实现中型充电站的无人或少人值守运行。具体设计参见附件《电动汽车中型充电站典型设计方案图》。

小型充电站设计共提供占地面积50平方米和100平方米两种方案，根据面积大小设置1~2台小型充电机（DC350V/100A）和2~3台交流充电机，根据因地制宜原则进行场地布置，采用0.4kV供电，可根据需要选配充电站监控系统和安防监控系统，就近布置于附近建筑中。具体设计参见附件《电动汽车小型充电站典型设计方案图》。

二．设计依据

本设计主要参照以下国家，行业，公司标准、规范和指导意见等进行设计。

2.1 电动汽车相关技术标准

GB/T 18487.1-2001《电动车辆传导充电系统 一般要求》

GB/T 18487.2-2001《电动车辆传导充电系统 电动车辆与交流/直流电源的连接要求》

GB/T 18487.3-2001《电动车辆传导充电系统 电动车辆与交流/直流充电机（站）》

GB/T 19596-2004 《电动汽车术语》

GB/T 20234-2006 《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》

GB 50156-2002 《汽车加油加气站设计与施工规范》

QC/T 743-2006 《电动汽车用锂离子蓄电池》

YD/T 1436-2006 《室外型通信电源系统》

Q/GDW233-2009《电动汽车非车载充电机通用技术要求》

Q/GDW234-2009《电动汽车非车载充电机电气接口规范》

Q/GDW235-2009《电动汽车非车载充电机通信规约》

Q/GDW236-2009《电动汽车充电站通用要求》

Q/GDW237-2009《电动汽车充电站布置设计导则》

Q/GDW238-2009《电动汽车充电站供电系统规范》

《国家电网公司电动汽车充放电站建设指导意见》（送审稿）

2.2 电气技术标准

GB/T 14549-1993 《电能质量 公用电网谐波》

GB/T 17215.211-2006《交流电测量设备通用要求、试验和试验条件》

GB/T 17215.322-2008《静止式有功电能表0.2S级和0.5S级》

GB 12326-2000《电能质量电压波动和闪变》

GB 50052-1995《供配电系统设计规范》

GB 50053-1994《10kV以下变电所设计规范》

GB 50054-1995 《低压配电设计规范》；

GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》

SDJ 6-83《继电保护和安全自动装置技术规程》

《电力系统继电保护规定汇编》（第二版）

DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》

DL/T 856-2004 《电力用直流电源监控装置》

JB/T 5777.4-2000 《电力系统直流电源设备通用技术条件及安全要求》

DGJ32/J14-2007《35kV及以下客户端变电所建设标准》

2.3 土建技术规范

GB 50003-2001《砌体结构设计规范》

GB 50007-2002《地基基础设计规范》

GB 50009-2001《建筑结构荷载规范》(2006 年版)

GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》

GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》(2008年版)

GB 50016-2006《建筑设计防火规范》

GB 50037-1996《建筑地面设计规范》

GB 50345-2004《屋面工程技术规范》

GB 50057-94（2000年版）《建筑物防雷设计规范》

GB 50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》

GB 50300-2001《建筑工程施工质量验收统一标准》

GB 50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》

GB 50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》

GB 50017-2003《钢结构设计规范》

JGJ 100-98《汽车库建筑设计规范》

GB 50067-97《汽车库，修车库，停车场设计防火规范》

JGJ 50-2001《城市道路和建筑物无障碍设计规范》

GB 50034-2004《建筑照明设计标准》

2.4 给排水设计规范

GB 50015-2003《建筑给水排水设计规范》

GB 50013-2006《室外给水设计规范》

GB 50014-2006《室外排水设计规范》

GB 50084-2001（2005年版）《自动喷水灭火系统设计规范》

GB 50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》

GB/T 50106-2001《给水排水制图标准》

2.5配电一次系统

JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》

GB 50052-95《供配电系统设计规范》

GB 50053-94《10kV及以下变电所设计规范》

GB 50054-95《低压配电设计规范》

GB 50055-93《通用用电设备配电设计规范》

2.6 监控系统

《配电系统自动化规划设计导则》（试行）

《配电自动化及管理系统功能规范》

IEC870《远动设备及系统》

GB/T 13729《远动终端通用技术条件》

GB/T 13730《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

IEC61850《变电站通信网络和系统》

GB 2887《计算机场地技术条件》

DL451《循环式远动规约》

IEC61968《配网管理系统接口》

2.7 视频监控系统

GB 12322《通用性应用电视设备可靠性试验方法》

GB 12663《防盗报警控制器通用技术条件》

GBJ 115《工业电视系统工程设计规范》

ITU-T H.323《网络电视电话系统和终端设备标准》

三．条文名词说明

充电机控制器：是充电机的控制核心，监控充电机的运行过程，并与其它设备进行通讯，提供双向数据传输功能。

一体式充电机：指整流 (或功率控制) 部分、充电机控制器、人机界面以及辅助设备紧密结合成一体的充电机；

分体式充电机：指整流（或功率控制）部分、充电机控制器和人机界面由两个分立部分组成的充电机，它们之间通过电缆连接组成一完整的充电机。

整流柜：指分体式充电机中完成整流及充电控制功能的设备，它一般以标准机柜形式提供。

直流充电桩：是充电机的一部分，固定安装在地面，提供人机操作界面及直流充电接口的设备。

交流充电桩：指固定安装在地面，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供交流电源，并提供人机操作界面及交流充电接口的设备。

四．配电系统

4.1 配电系统10kV配置原则

根据《国家电网公司电动汽车充电站建设指导意见》的要求，大型充电站进线电源采用10kV双路供电，10kV侧采用单母线接线方式，不设分段开关。高压柜采用真空断路器中置式开关柜，设进线计量柜、PT及避雷器柜、出线柜。

图4.1 大型充电站配电系统图

中型充电站进线电源采用10kV单路供电，10kV侧采用单母线接线方式。高压柜采用真空断路器中置式开关柜，当负荷容量小于400kVA时，也可使用负荷开关以减少投资。设进线计量柜、PT及避雷器柜、出线柜。

图4.2 中型充电站配电系统图

4.2配电10kV主要设备选定原则

4.2.1 配电变压器类型选择

根据目前电动汽车充电站负荷变化大，空载时间长的特点，建议选用干式非晶合金变压器。与GB/T10228-1997《干式电力变压器技术参数和要求》相比，其空载损耗仅为规定值的25％~30%，负载损耗为规定值的85%。因此可以大大降低变压器损耗。

4.2.2 配电变压器容量选择

配电变压器容量（word/media/image3.gif）选择主要根据充电站充电机输出功率（P）折算的输入容量（S）、充电机数量（N）、充电机同时系数（word/media/image4.gif）及变压器最佳负荷率（word/media/image5.gif），功率因数（word/media/image6.gif）决定。

考虑到充电站配电系统安装了有源滤波无功补偿装置，word/media/image6.gif可以达到0.95，充电机容量折算采用简易算法。

word/media/image7.gif （4.1）

式（4.1）中，word/media/image8.gif为充电机工作效率，高频整流充电机取0.95，相控整流充电机为0.85。

配电容量为：

word/media/image9.gif （4.2）

充电机同时系数（word/media/image4.gif）由充电机数量决定，取值范围0.5-0.8。

word/media/image5.gif为变压器最佳负荷率，取0.8。

word/media/image10.gif为除去充电机外其它充电站用总负荷容量，包括照明、办公用电负荷等。

4.2.3 高压开关选择

10kV开关柜采用中置式开关柜，内配真空断路器；如需降低造价成本，小于400kVA配电容量时可考虑选用负荷开关。

4.3 0.4kV系统设计

根据《国家电网公司电动汽车充放电站建设指导意见》，对于大型站0.4kV侧采用单母线分段接线方式，设进线柜、有源滤波无功补偿柜、出线柜，两段母线之间设分断联络柜。

中型站0.4kV侧采用采用双路进线（一主一备），单母线接线方式，设进线柜（带计量）、有源滤波无功补偿柜、出线柜，备用电源进线柜（带计量）。

开关柜：根据出线断路器的容量，出线柜采用抽屉柜或固定式开关柜。额定工作电流500A以下的断路器，采用普通塑壳断路器，并采用抽屉式安装；额定工作电流500A及以上的断路器，采用框架断路器，固定式安装。

断路器数量选择：每台直流充电机独立设置一路出线断路器，4～6台交流充电机设置一路出线断路器，充电站内用电路设置一路出线断路器，通过站内交流配电箱分别给站内照明、空调、风机、插座等设备供电。

断路器配置辅助触点和报警开关，以便和综自系统配合工作。

低压配电线路敷设：低压配电柜、整流柜、充电桩之间采用YJV系列电力电缆在电缆沟内敷设；综合办公室内采用BV导线穿可扰金属管暗敷。

接地系统：采用变压器中性点直接接地系统，采用TN-S接地方式，接地电阻不应大于4欧姆。

4.4 有源滤波及无功补偿系统设计

4.4.1 设计中考虑和解决的问题

1）无功补偿和滤波必须兼顾，在抑制和改善谐波的基础上，必须保证总功率因数在电网公司要求的范围内；因此设计中必须考虑所选用的无功补偿和滤波的技术及容量匹配。

2) 必须保证无功补偿和滤波装置运行中不发生串并联谐振，避免造成对负载、电源及无功补偿和滤波装置本身的危害。

3) 充电站谐波次数主要为5，7，11，13，其中5次谐波电流含有率最高，7次次之。有源滤波装置需要具有很好的补偿这些典型次数谐波的能力。

4）当多台充电机一起工作时，由一组充电机产生的电网谐波电流远小于各个充电机单独工作时产生的谐波电流的总和。

4.4.2 常用设备类型

国电南瑞科技股份有限公司的NES5311系列有源滤波装置有如下几种常用类型：

NES5311-1：容量50kVA，额定电流75A（有效值）。

NES5311-2：容量80kVA，额定电流120A（有效值）。

NES5311-3：容量120kVA，额定电流180A（有效值）。

可以实现任意型号和数量的自由组合，形成满足不同使用要求的滤波装置。

谐波补偿率大于80%，补偿范围包括2~25次谐波。补偿后功率因数≥99%。

4.4.3 使用选型方法

1) 确定补偿容量

补偿容量计算方法为：

word/media/image11.gif （4.3）

式（4.3）中，word/media/image12.gif表示需要补偿的容量，word/media/image13.gif为整体修正系数，需根据计算分析结果和实际测定情况综合决定，一般选择0.5~0.8。word/media/image14.gif分别表示大、中、小型充电机可靠系数，一般取1.05~1.20；word/media/image15.gif分别表示大、中、小型充电机的充电效率；word/media/image16.gif分别表示大、中、小型充电机在交流电源输入端产生的谐波电流含有率（取输出电压范围内的最大值）；word/media/image17.gif分别表示大、中、小型单台充电机功率。

2) 进行有源滤波模块的选配

根据确定的补偿容量，兼顾经济性和实用性的前提下，选择有源滤波模块的容量和数量。

3) 确定功率因数补偿参数

按功率因数补偿到0.95的目标，计算需要的无功补偿容量，确定电容器的容量和组数。
举例如下：

某个充电站有2台100kW的中型充电机，2台35kW的小型充电机，根据仿真结果，谐波电流含有率取0.3，谐波电流含有率补偿目标取0.05，整体修正系数取0.8，则根据式（4.3）得到补偿容量为：40kVA。因此选配50kVA的有源滤波装置。

五. 充电系统

5.1整车充电

5.1.1 充电机容量设计

充电机参数由车用蓄电池参数决定，国内电动汽车用蓄电池主要是磷酸铁（钒）锂电池和锰酸锂电池，磷酸铁（钒）锂电池的主要生产厂家有深圳雷天新能源公司、天空能源（洛阳）有限公司、湖北保康青山能源研究所、长春锂源新能源科技有限公司，而锰酸锂电池主要的生产厂家为北京国安盟固利、万向集团。国内电动汽车用蓄电池基本是这些厂家生产，根据对国内大、中、小型电动汽车的调研，主流电动汽车的电池参数共有如下几种：

第一类：电池容量：200~800Ah， 电池数量120~180只；

第二类：电池容量：100~200Ah， 电池数量100~120只；

第三类：电池容量：100Ah以下， 电池数量60~100只；

根据蓄电池的应用情况，并考虑车载式充电机的充电需求，考虑充电机的输出电压/电流范围涵盖常用电动汽车蓄电池充电要求，并采用可行的技术路线，设计如下四种充电机：

第一：大型充电机，输出电压范围：450~700V，输出最大电流：300A；

第二：中型充电机，输出电压范围：300~500V，输出最大电流：200A；

第三：小型充电机，输出电压范围：150~350V，输出最大电流：100A；

第四：交流充电机，提供交流功率10kW（AC220）。

5.1.2 充电机类型选择

根据整流方式的不同，目前共采用相控整流和高频开关整流两种技术模式。

相控整流模式，单机功率大，易于实现大电流、高电压充电，可靠性高，技术成熟，性价比高，易于维修，适用于大功率充电机。

高频开关整流模式，系统效率高，体积小，谐波干扰小，可采用多模块并机工作模式，多模块自主均流，在线插拔，多机热备份工作，体积小，系统可靠性高，适用与中小型功率充电机。

5.1.3 充电机模块配置

充电机共有如下几种基本型号：

大型充电机单台最大功率210kW，输出电压DC700V，输出电流DC300A，占用两个800×800mm的标准机柜位置；

中型充电机单台最大功率100kW，输出电压DC500V，输出电流DC100A，占用一个800×800mm的标准机柜位置；

小型充电机由高频开关电源模块组成，单台电源模块最大输出功率8.75kW，输出电压DC350V，输出电流DC25A，两台占用一个800×800mm的标准机柜位置；

设计选用时，根据充电机的输出参数要求，同型号充电机可以多个并联工作，提高输出功率。例如：

两个大型充电机并联工作，形成输出功率420kW，输出电压范围DC450~700V，输出电流600A的设备。

四个高频开关电源模块并联工作，形成一个输出功率35kW，输出电压范围DC150~350V，输出电流100A的小型充电机。

5.1.4 充电机通信接口

充电机是充电站的核心设备，其分别与电动车BMS系统，电能计量表，充电站监控系统和配电通信管理装置进行通信。充电机与BMS以CAN总线方式通信，以485总线方式和电量计量表通信，同时通过以太网将数据传输给充电站监控系统和配电通信装置，并接受充电站监控系统的控制命令。

对用户已有的充电机，只要能以通信的方式与本设计中的充电机监控器进行通信，接受充电机监控器发出的指令（例如开机，停机，限流，稳压等）就可以融合到本系统中，完成正常的充电功能。

5.2 换电池方式

为满足电动车电池的快速更换，减少电动车在充电站内等待时间，可采取更换电池的方式。在充电站内设置电池充电间并配置电池更换设备如叉车等。电池组模块需标准化配置。充电站配置以12节电池组成的标准电池单元为对象的多通道标准模块立体充电架。

充电架置于充电间内，分六层，每层可放5组标准电池组串行连接，根据国内现有可拆卸标准电池组的参数（参见表5.1），由充电站内小型充电机的充电桩控制小型充电机经接触器与每层充电架上的充电端子连接对5组标准电池组进行充电，此种方式可无需为电池组单元充电配备专门的充电机。充电机与电池组单元内BMS管理系统通信将电压、温度、电流等参数在充电站监控后台显示并接受其控制。

表5.1 标准可拆卸电池组参数

六．监控系统

6.1 系统概述

充电站监控系统作为充电站自动化系统的核心主要包括充电站监控后台、充电机控制系统、配电系统监控及通信管理机。其结构如图6.1所示：

word/media/image18.gif图6.1 监控系统结构示意图

充电站监控后台主要完成采集、处理、存储来自充电机及配电系统监控的数据；提供图形化人机界面及语音报警功能，完成系统的数据展现及下发控制命令，用以监控充电机及配电系统的运行；除配电站监控SCADA功能外，还提供针对充电站系统的诸如智能负荷调控等高级应用功能，为充电站安全、可靠、经济运行提供手段。

充电机控制系统是充电机的一部分，是充电机的控制中心和通信枢纽。负责与充电站后台系统交换数据；完成充电机的充电控制；与BMS系统通信获取电池信息；获取计量直流表信息完成充电计费及充电过程的联动；将计量计费、充电机工作信息传送给直流充电桩并获取直流充电桩上送的控制等。

配电系统监控负责针对充电站配电系统的监控及保护功能的实现。通过通信管理机与充电站后台系统实现双向数据交换。

通信管理机是充电站监控系统的通信核心，负责配电系统监控、充电站监控后台及充电机之间的数据交换；负责向安防系统转发报警信号实现视频监控联动；同时还负责向充电站上级监控系统转发本站相关信息。

安防系统完成充电站的视频监控、消防门禁及周界安全的监控，安防系统通过通信管理机获取配电系统监控及充电机的相关告警信息用以完成视频联动监控。

word/media/image19.gif

图6.2 监控系统结构详图

6.2 充电站监控后台

6.2.1后台构成

充电站监控后台通常由一台服务器与两台工作站组成，也可根据需要增加监控工作站与服务器数量，系统内这些计算机通过以太网络互联。

6.2.2 系统功能

数据采集功能

◆ 采集充电机工作状态、温度、故障信号、功率、电压、电流等；

◆ 采集电池组温度、SOC、端电压、电流、电池连接状态、电池故障信号等；

◆ 采集充电站配电系统监控上传的开关状态、保护信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等。

控制调节功能

◆ 向充电机下发控制命令，遥控充电机起停、校时、紧急停机、远方设定充电参数等；

◆ 控制配电系统断路器及开关的合分。

数据处理与存储

◆ 具备充电机或配电系统的越限报警、故障统计等数据处理功能；

◆ 系统对站内数据根据性质、重要性进行分类，当数据量大时，可以根据预定策略，有选择或自动屏蔽信息，保证重要信息的实时上送；

◆ 系统具备对配电系统、充电机和电池组遥测、遥信、报警事件等实时数据和历史数据的集中存储和查询功能。

事件记录

◆ 具备操作记录、系统故障记录、充电运行参数异常记录、电池组参数异常记录等功能；

◆ 可以对遥信变位、遥测越限、遥控操作、系统核心组件启停等事件按时间、类型、装置等分类显示。

人机操作与图形编辑

◆ 系统提供实用灵活、功能强大的画面编辑工具；用户可在线编辑、修改任意画面，如接线图、曲线图、棒形图等；支持光影、多种格式的图形文件、可定义运动轨迹的动画并提供多层多平面支持；

◆ 系统可以显示主接线图、曲线图(电压、负荷曲线)、遥测棒图、系统运行工况图(包括充电机运行状态、通道状态)、实时数据表格等不同种类的画面；

◆ 图形界面支持多窗口显示，画面可进行无级缩放、平滑移动，具备导航功能；

◆ 系统提供专用图形插件完成充电机及电池组的监控功能；

◆ 系统提供图形化操作完成充电机的各种遥控操作。

报警处理

◆ 提供图形、文字、语音等报警方式以及相应的报警处理功能。

通信功能

◆ 系统采用CAN、RS232、RS485或工业以太网方式与充电机通信；

◆ 系统能够通过以太网、串口、GPRS等通信方式与监控中心等上级系统通信。

充电站智能负荷调控

◆ 系统根据充电站的最大容量，当站内容量超过设定定值时告警，并可依据预定策略闭锁充电机，降低充电机功率，确保充电站的安全运行；

◆ 当充电站用电负荷达到单台配变容量时，自动下发闭锁命令，闭锁备自投，当负荷下降至解锁门槛时，撤销闭锁。

用户管理和权限管理

◆ 系统根据需要规定操作员对各种业务活动的使用范围、操作权限等。权限表中对操作员的操作权限以及用户要求的实时事项信息/报警选择进行实际定义。

报表管理与打印功能

◆ 使用控件的方式定义数据库和报表系统的接口函数库，用户可以方便的定义各类日报、月报及年报，并具有定时／召唤打印等功能。

系统维护与系统自检

◆ 具备方便的数据库、图形界面、系统参数等维护工具；

◆ 系统核心进程的运行状态监控和自动重启等系统自诊断功能。

可扩展性

◆ 系统具备较强的扩展能力，可以很好地完成不同类型充电机的接入；

◆ 系统强大的可伸缩性，可以满足充电站规模的不断扩容的要求；

◆ 支持与计费系统接口，可以与营销系统连接，获取并为计量计费提供实时电价等信息。

GPS对时

◆ 系统可以接受GPS同步时钟对时，也可对站内各个充电机及智能装置对时，保证系统时间的一致性。

6.2.3 系统技术指标

系统容量指标

◆ 可监控保护测控装置数量≥100

◆ 可监控充电机数量≥100

系统可靠性指标

◆ 模拟量测量综合误差≤1%

◆ 遥信正确率≥99%

◆ 遥控正确率≥99.99%

◆ 平均无故障时间（MTBF）≥8760小时

系统实时性指标

◆ 数据采样扫描周期：1秒～10秒

◆ 系统控制操作响应时间：（从按执行键到充（放）电机执行）<10秒

◆ 画面调用时间：<3秒

◆ 画面实时数据刷新时间：5秒～30秒

◆ 实时数据查询响应时间<3秒

◆ 历史数据查询响应时间<10秒

◆ 正常情况下CPU负载≤30%（1 min平均值）

◆ 事故情况下CPU负载≤70%（1 min平均值）

6.3配电系统监控

6.3.1 配电系统监控配置方案

配电系统监控分为保护和测控两个部分。根据配电系统一次方案的不同和对配电系统自动化程度要求的不同，提供两个方案的典型配置。

方案一：主要用于10kV侧开关为真空断路器且自动化程度要求较高的充电站采用。

1）保护部分：进线变配微机保护，具备三段式过流保护、过负荷保护、低压侧零序电流保护、超温告警或跳闸、低压保护等保护功能；0.4kV开关采用开关自带的过流保护功能。

2）测控部分：具备配电系统各间隔的电流电压等电气参数的遥测功能，开关位置的遥信功能以及重要开关（10kV开关、0.4kV进线开关和联络线开关）的遥控功能。

另外，为了提高配电系统的自动化程度，实现配电站无人或少人值班，在0.4kV侧配置分段备自投装置。在其中一路电源失电的情况下，备自投装置可以快速将联络开关合上，提高充电站供电的可靠性。

具体配置：10kV进线变配置微机保护测控一体化的装置，具备进线变的保护、测量和进线变开关的遥控功能，就地安装在开关柜上，可通过现场总线接入通讯管理装置，上传保护和测控信息。充电站内配置一面监控屏，屏上安装通讯管理装置、公用测控装置和分段备自投装置。通讯管理装置负责信息的中转，管理及远传，是全站的通讯枢纽；公用测控装置完成充电站配电系统的测控任务，主要负责采集0.4kV母线电压，出线开关的位置信号和负荷电流并具备低压进线开关和联络开关的遥控功能；分段备自投装置实现分段开关自投功能。

方案二：主要用于10kV侧开关为负荷开关，造价较低的充电站采用。

1）保护部分：进线变开关用熔断器保护；0.4kV开关采用开关自带的过流保护功能。

2）测控部分：具备配电系统各间隔的电流电压等电气参数的遥测功能，开关位置的遥信功能以及重要开关（10kV开关、0.4kV进线开关和联络线开关）的遥控功能。

0.4kV不配置分段备自投装置。在其中一路电源失电的情况下，需要人工将联络开关合上。

具体配置：充电站内配置一面监控屏，屏上安装通讯管理装置、公用测控装置。通讯管理装置负责信息的中转，管理及远传，是全站的通讯枢纽；公用测控装置完成充电站配电系统的测控任务，主要负责采集0.4kV母线电压，出线开关的位置信号和负荷电流并具备低压进线开关和联络开关的遥控功能；

6.3.2 配电系统监控设备配置

根据前述配电系统监控的要求，配电系统监控部分（含保护）推荐以下配置：

推荐配置国电南瑞科技股份有限公司保护测控一体化装置DSA2116或DSA3116C型号产品完成变压器的保护测控（该项配置只适用于方案一）；DSA2116变压器保护测控一体化装置主要含以下功能：

三段式复合电压闭锁过流保护（低压，负序电压和方向可单独投退），低压侧零序电流保护；反时限过电流；超温告警或跳闸（告警和跳闸可单独投退）；过负荷告警；低频低压减载；

1路交流遥测：Uab、Ubc、Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、3U0、F、P、Q、COSф；16路遥信；24路保护转遥信；1路遥控（遥跳、遥合）；

双以太网、RS485/CAN网；

DSA3116C变压器保护测控一体化装置主要含以下功能：

三段式复合电压闭锁过流保护（低压，负序电压和方向可单独投退）；过负荷告警；反时限过流保护；两段零序过流保护；非电量保护；低频低压解列；

1路交流遥测：Uab、Ucb、Ia、Ic、Ua、Ub、Uc、3U0、F、P、Q、COSф；16路遥信；24路保护转遥信；1路遥控（遥跳、遥合）；

1路RS485/1路CAN网。

推荐配置国电南瑞股份有限公司通讯管理装置DSA208产品用于全站通讯枢纽。该装置可提供包括5个232，2个CAN，5个422/485，2个以太网口共14个通讯口，实现强大的通讯管理功能，通过与其它系统通讯完成数据的共享，并具备向远方控制中心上传信号的功能与接口。

推荐配置国电南瑞股份有限公司DSA208CK完成0.4kV负荷侧电流、电压和相关信号的采集及进线和联络开关的遥控功能。DSA208CK测控装置可提供64路遥信量采集功能，24路（可扩展）交流模拟量采集功能， 4路-8路遥控输出。

推荐配置国电南瑞股份有限公司DSA2363完成0.4kV分段备自投功能（该项配置只适用于方案一）。该装置含分段开关备用自投；I、II母PT断线告警；I、II段母线接地告警；全所无压告警；开关拒动告警等功能。

6.3.3 计量计费

网供计量：高供高计，在10kV侧设置计量装置，电度表准确度等级为有功0.5s和无功2.0级，电压互感器等级为0.2级，电流互感器等级为0.2s级。

直流充电机和电动汽车之间的计量：采用直流计量，设置多功能直流电能表，利用直流电能表对充电过程进行计量，并通过充电机监控器下发给充电桩人机接口，同时将充电计量信息进行显示和保存。

在交流充电机上设置智能交流电度表，准确度等级为有功0.5S级。通过RS485/CAN通讯方式将计量信息传递给充电机监控器，并通过充电机监控器下发给充电桩人机接口，同时将充电计量信息进行显示和保存。

在直流充电机交流侧设置智能交流电度表，并通过RS485/CAN通讯方式将计量信息传递给充电机监控器，并通过充电机监控器上传给充电站监控系统，在数据库中保存每个充电机的计量数据。

充电计量和充电过程控制关联，通过充电桩人机接口中可选择“即到即充”，“定时充电”，“按容量充电”等充电方式。

6.4安防（视频）监控系统设计

6.4.1 系统建设目标

⏹ 监视电动汽车充电站室外区域内场景情况；

⏹ 监视电动汽车充电站出入口汽车的进出情况；

⏹ 监视电动汽车充电站内主要室内（值班室、设备室、配电室、休息室等）场景情况；

⏹ 实现电动汽车充电站防盗自动监控，可进行周界、室内、门禁的报警及安全布、撤防；

⏹ 实现站内消防系统报警联动，并对消防系统运行状态进行监视；

⏹ 实现对门禁、空调、排风扇等设备的远方状态监视和控制；

⏹ 能灵活适应监控中心的设置；

⏹ 电动汽车充放电站端视频监控系统应有告警硬接点接至电动汽车充电站监控系统，提供消防、防盗的远动报警信息。

6.4.2 系统结构

系统由充放电站视频监控和监控中心组成。充放电站视频监控由图像监控系统、安防报警系统、门禁系统组成。

监控中心由视频管理服务器和统一平台监控软件组成，实现所有管辖区域内前端充放电站的图像监控、安防报警、门禁等设备。

充放电站图像监控系统由RVU、摄像机、连接电缆、联动控制设备、供电设备、站端监控终端等组成。

充放电站安防报警系统由报警主机、红外对射报警器、烟感报警器、连接电缆等组成。

充放电站门禁系统由门禁控制器、读卡器、开门按钮、电磁力锁、连接电缆等组成。

6.4.3 充电站视频监控系统功能

实时视频监控

监视设备运行状态；与充放电站监视区的智能设备配合，实现防盗、防火功能；对设备、场地、休息室、值班室、营业窗口等监视。

报警功能

⏹ 报警类别：站端智能设备状态变化及故障报警、消防报警、消防主机通信故障报警、防盗报警、温湿度报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警、图像设备故障报警等；

⏹ 当发生报警时，能自动切换至相应摄像机，有预置位的应自动切换至指定预置位，充放电站视频处理单元或数字录像机能自动进行存盘录像，同时传送报警信息和相关图像，并自动在地理图上提示报警位置及类型；并联动相关设备，如启动现场照明、警笛等，相关设备启动后，应在设定的时间内自动关闭；支持一点报警多个摄像机联动和多点设备联动。视频处理单元应能对站内摄像机进行自检和故障报警；

⏹ 画面异动报警的变化率可设置；

⏹ 充放电站内同时发生多点报警时，按报警级别高低优先和时间优先的原则显示存贮，先上传严重报警点的图像，同等级别的报警按时间优先，其它报警点的报警信息不得丢失和误报；报警信息应有时标，精确到秒级；

⏹ 报警信息应该和录像数据相结合，可由报警信息检索回放相应的图像录像。

控制功能

⏹ 操作人员能对任一摄像机进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距调整；对于带预置位云台，操作人员能直接进行云台的预置和操作，光圈、景深应为自动调整；

⏹ 具有可控制设备的机械保护措施，在控制云台等设备时（自动状态），系统应具有定时功能；

⏹ 保证控制的唯一性，同一时刻只允许一个操作人员控制同一控制对象；

⏹ 接入门禁系统，可以在监控中心由具有权限的人员遥控开启门锁，也能在站内刷卡开门；

⏹ 复归消防主机及其它智能设备。

图像录像管理

站端的视频处理单元或数字硬盘录像机可对非重要区域的监控点（即摄像机）实现报警前（至少15秒钟）、报警后（至少5分钟）录像存贮，对重要区域的监控点可设定长时间（至少10天）的自动循环录像存贮，所有监控点级别可设定。站端RVU必须具备同时对至少16路视频信号的实时录像功能。

系统对时功能

从站端标准时间源或监控中心获取标准时间，进行系统对时。

6.4.4 系统技术指标

环境要求

（1）海拔高度：≤3000 m

（2）环境温度 -25 ℃～40 ℃

（3）抗地震能力：地面水平加速度0.3g，垂直加速度0.15g同时作用，分析计算的安全系数不小于1.6

（4）相对湿度：5%～95%

（5）设备设计最大风速：35m/s

系统主要性能指标要求

⏹ 系统可用率 > 99%

⏹ 同屏同时可监看的变电站个数应≥4个

⏹ 监控中心的监控终端（工作站）图像控制切换响应时间< 1秒

⏹ 图像传输帧速率 12～25帧/秒可调

⏹ 图像分辨率达到CIF格式（352×288）以上（包括CIF格式）

⏹ 计算机显示分辨率≥800×600

⏹ 系统时钟精度 <1秒

⏹ 系统平均无故障工作时间MTBF > 30000小时

⏹ 系统平均维护时间MTTR<0.5小时

⏹ 计算机CPU负荷率平均<30%

⏹ 监控画面显示与实际事件发生时间差 < 0.5秒

⏹ 事件报警到系统自动记录相应画面时间差 < 1秒

⏹ 各报警探头报警到后台信息显示时间差 < 1秒

⏹ 各报警探头报警到监控中心显示时间差 < 3秒

⏹ 系统配置一般准则及示例

⏹ 系统配置一般准则

⏹ 系统一般由摄像机、红外报警器、烟感报警器、门禁系统、辅助灯光、声光报警器、连接电缆、监控屏柜、嵌入式硬盘录像机、液晶显示器、报警主机、综合电源、网络交换机、监控终端等设备组成。

⏹ 摄像机配置准则

⏹ 室外一般配置2~3个室外高速球机，主要监控出入口、场地、充放电设备；

⏹ 室内高压室、低压室配置4~5个中速球机，主要监控室内场景和设备状态；

⏹ 室内值班室、休息室、营业窗口配置4~5个室内高清半球形摄像机，主要监控室内场景和工作状态；

⏹ 烟感报警器配置原则

⏹ 室内每12平方米配置一个烟感报警器；

⏹ 门禁配置原则

⏹ 每个充放电站配置一套门禁系统（可控4门）；

⏹ 辅助灯光配置原则

⏹ 在夜间照度不够的地方配置辅助灯光；尽量利用已有的照明系统。

七．标识系统设计

7.1 设计目标

国网公司充电站标识系统采用国网绿为颜色基调，应用醒目简洁的设计突出环保性、宣传性、未来性的设计理念。

7.2 设计方案

依据设置标识的目的，以及其所依附的建筑物或构筑物，标识系统设计分为三个层次。

7.2.1 远距离标识

图7.1 紧凑型布置效果图

图7.2 宽松型布置效果图

大雨篷由于其体量最大，比较醒目，其周边的标识的主要目的是使得充电站从城市建筑的背景中剥离出来，使充电站具有明确的可识别性。从很远的地方通过标识系统的色彩，文字及建筑的体量，可以意识到此处的充电站的存在，吸引人的注意力。在大中型充电站中雨棚高度为7.8米。

7.2.2 中距离标识

充电站入口处的三角形平面的标识柱，可以在中距离的位置以及各个角度都可以清楚识别，根据预算及宣传营运的要求，可在标识柱上除以醒目字体标注充电站名称等外，还可以LED显示屏等方式显示充放电站使用情况及价格变动等动态的内容。标识柱设计高度为8.8米。

7.2.3 近距离标识

近距离标识位于建筑的入口处，采用灯箱牌、小型标识柱、围栏广告等方式，显示国网标识或其它宣传广告。

图7.3 小型标识柱

图7.4 灯箱牌

7.3 标识选用原则

占地面积大等于1500平方米的大中型充电站，可选用大型停车雨棚、门口设标识柱、综合办公室灯箱牌及穿孔铝板围栏广告牌结合的方式建立完整的标识体系。

占地面积500平方米以上的中型充电站可考虑设置中小型雨棚、小型标识柱及灯箱牌的方式建立标识体系。

小型充电站可简单采用灯箱牌和小型标识柱的方式建立标识体系。

八. 其它相关专业设计

8.1 总平面设计

充电工作区布置遵循《国家电网公司电动汽车充电站建设指导意见》8.1.2平面布置要求的基础上同时需要考虑大型车辆靠近设备间，尽量减少大型车辆与整流设备间之间距离，以降低大电流充电电缆损耗。

采用U型布置，中部留有开阔空间。此种布置节省用地、有利于提供展示空间、有利于监控系统安装及工作巡视。缺点是车辆进出充电车位时需要倒车驶入，不方便使用。如图8.1所示：

图8.1 总平面布置图（紧凑型）

当停车场地面积较大时，可采用横向分行布置，行间留车道。此种布置有利于大型车辆顺行出入，无需倒车。缺点是占地面积大，建筑成本也相应提高。如图8.2所示：

图8.2 总平面布置图（宽松型）

8.2建筑设计

平面部分：

办公楼考虑到功能比较简单和通用性强的特点，建筑宜沿场地的短边布置，位于场地一侧，呈“一”字型平面，以两米为模数进行布置，进深方向为2.4米，在入口处设置功能为休息室、值班室等，中间部分为配电间等功能用房，后半部分为卫生间等。

停车区设置大雨蓬，主要考虑可以遮风避雨，要求顶棚的覆盖面要尽可能的大，顶棚建议短边为17米宽，长边为36米长，为双排柱，柱开间间距为25米，进深间距为11米，以方便停车。

入口的垂直塔为等腰三角形平面，边长为2米。

剖面部分：

办公楼的层高为4米，大雨蓬的层高为7.8米，入口的三角形平面的标志物部分的高度为8.8米。

造型部分：

办公楼造型简洁大方，体型规整。外部覆以穿孔铝板。

办公楼的色彩采用国网标识的白、绿两色的主色调，建筑下部为绿色，渐变到上部的白色，简洁而又富于变化。以国网绿的标准色为主色调，白色为辅，显得活力而不失庄重，体现了电力是绿色能源，电动车是绿色交通工具这一特点。渐进的颜色体现电动汽车的速度感。

大雨篷体量大，造型简洁。其顶部为阳光板和穿孔板，为半透明，阳光可以穿透而下，光影丰富，富于动感。雨棚周边覆盖有国网的标识，具有可识别性高和引人注目的优点。

8.3 结构设计

结构设计要求

建筑结构的安全等级为二级；设计使用年限为50年；建筑抗震设防类别为标准设防类；结构抗震设防烈度为六度，第一组，设计基本地震加速度为0.05g。

工程所在场地50年一遇的基本风压值为0.45word/media/image27.gif，基本雪压值0.45word/media/image27.gif。

工程所在场地100年一遇的基本风压值为0.55word/media/image27.gif。

本工程办公楼结构方案采用框架或砖混结构，采用天然地基，大雨篷采用钢结构，采用天然地基或桩基，具体形式待地质勘察报告提供后再确定，以确保安全。

8.4 给排水设计

8.4.1 给排水设计要求

给水设计：

水源

采用城市自来水，从市政给水管网上接入，引入管径DN200。

用水量

最高日生活用水量为10word/media/image28.gif，包括生活饮用水、绿化用水。

给水系统

市政给水管网直接供水，采用下行上给供水方式。

排水设计

污水量

最高日污水量约10word/media/image28.gif。

室内排水系统

采用分流制排水系统。雨水和污水分开排放。雨水采用外落水及部分内落水排水。污水采用伸顶通气管及专用立管排水系统。

室外排水系统

采用分流制排水系统。雨水用管道收集后排入，生活污水经化粪池处理后排入市政污水管中，最后排入市政污水处理站处理。

屋面采用内落水的排水形式。

卫生洁具选用合资企业产品。

消防给水设计

本组团内建筑物使用性质为充电站，需设置室内外消火栓消防给水系统、自动喷水灭火系统。

消防用水量

消火栓系统：室内30word/media/image29.gif，室外20word/media/image29.gif；

自动喷水灭火系统：40word/media/image29.gif。

消火栓给水系统采用临时高压消防给水系统，自动喷水灭火系统采用临时高压给水系统。复核市政水压是否满足本建筑消火栓及自动喷水灭火系统的水量及水压的要求。

在建筑物的四周设置室外消火栓作为室外消防给水或水泵接合器的供水装置。在室内消火栓给水系统及自动喷水给水系统上设置消防水泵接合器。

8.5 其它电气设计

8.5.1 照明设计

(1)主要场所照度值如下:

门厅 100~150lx

值班室，监控室 300lx

休息室 200~300lx

设备间，配电室 100lx

卫生间 50lx

(2) 光源：

本工程照明光源以高效节能灯、细管三基色荧光灯为主，局部按装修需求使用选用其它类型的电光源。

(3) 应急照明

各大空间场所及疏散通道设置疏散照明，疏散通道及出入口设置疏散指示标志灯。设备间、整流室设置备用照明、休息室、值班室、监控室设置备用照明及安全照明，其照度按规范要求确定，平时作为正常照明的一部分。疏散照明非持续运行。

（4）室外照明

停车场设计道路及庭园照明灯，建筑物外立面可设计泛光照明。泛光照明由专业公司完成设计，本设计仅预留电源。

（5）照明控制

一般场所的灯光由现场配电箱及就地的墙壁开关控制，应急照明由消防联动控制系统联动控制。

（6）照明线路

一般照明线路采用低烟无卤阻燃型铜芯导线。应急照明线路采用低烟无卤耐火型铜芯导线。所有导线均用金属管或金属线槽保护，在顶板、地坪、墙内暗敷设或在吊顶内明敷设。

8.5.2 建筑物防雷设计

1)本工程按第二类防雷建筑物要求设计防雷装置。

2)按规范要求设置防直击雷、防雷电感应及防雷电波侵入措施。

8.5.3 接地与安全

1）低压配电系统接地型式为TN-S。凡不带电的金属设备外壳及配电线线路保护管等均应按规范要求接PE线。

2）电力系统接地、弱电系统接地、防雷接地等共用钢筋混凝土基础接地体，接地电阻不大于1欧姆。

3）本建筑做总等电位联结，卫生间做局部等电位联结。

8.5.4 有线电视、电话和计算机网络

电视信号来自市政有线电视网，终端数约1个。

设置8门电话，采用虚拟网技术接入市电话网，计算机网络采用千兆位或百兆位以太网。上述两个系统拟采用综合布线系统。

在有条件的地区可考虑利用电力光纤通信等技术实现电力网、电视网、电话网和计算机网络四网合一。

8.5.5 火灾自动报警系统

本工程设置火灾自动报警系统，初估约10个报警点。

建筑所需的电缆沟等到施工图阶段由相关的技术专业提出要求，土建等各个专业予以配合。休息室等房间采用空调。各个专业在施工图阶段详细设计。

九．主要设备选型

9.1 充电机选型及配置方法

9.1.1 单台充电机选型方法

根据5.1节所述充电机选型方法，根据已有充电机的性能参数，其选型见下表：

表9.1 单台充电机选型表

9.1.2 多台充电机并联工作方式的选型

如果单台充电机不能满足电动汽车对充电时间/充电电流的要求，则可按多台同型号充电机并联工作方式组成更大容量的充电机，并机后的充电机系统输出电压范围与单台充电机的输出电压范围相同，输出电流为单台充电机输出电流的累加，充电机占地面积是多台充电机占地面积的累加。

9.2 有源滤波无功补偿装置选型

根据对我公司已有大、中、小型充电机的仿真分析和对充电站运行情况的估算，根据4.4.3节所述计算方法，对其简化如下：

1）大中小型充电机的充电效率和谐波电流含有率相同，分别取0.85和0.3；

2）综合考虑充电站内充电机的同时运行情况和谐波电流的相互抵消情况，取整体修正系数为0.75，在此基础上做出有源滤波装置选型表如下：

表9.2 有源滤波无功补偿装置选型表

如果单台有源滤波装置不能满足补偿要求，可根据上述选型表进行任意组合，形成更大容量的有源滤波装置，补偿容量简单累加。

用户可根据充电机性能参数以及充电站的运行状况，修正计算参数，按4.4.3节的方法进行重新估算。

功率因数根据4.4.3节的方法进行计算，确定补偿电容容量。

十．附件

《电动汽车大型充电站典型设计方案图》 一套

《电动汽车中型充电站典型设计方案图》 一套

《电动汽车小型充电站典型设计方案图》 一套

《电动汽车大型充电站典型设计概算表》 一套

《电动汽车中型充电站典型设计概算表》 一套

《电动汽车小型充电站典型设计概算表》 一套

电动汽车充电设施典型设计（送审稿）