电动汽车充电桩对电能质量和电磁环境的影响 曾宗环

摘要：现阶段，所使用的电动汽车充电桩，在电动装置中产生直流、电压、以及谐波等等，会对电能质量和电磁环境带来影响，会降低电能计量能力，致使电网运行不稳定，不及时采取措施解决，难以保证电动汽车行驶安全，为了尽快消除造成的影响，以下文章详细阐释了全面监测和相应的优化措施，为推广充电桩和促进电网发展奠定坚实的基础。

关键词：电动汽车充电桩；电网；监测 前言

为了确保电动交通工具安全、可靠，必须加强监测，从而针对不同型号不同性能的电动汽车充电桩进行监测，充分了解影响电能质量和因素之后，按照规格电动汽车充电装置的内容，接入比例合适的充电桩，便可稳定电压、功率，消除安全隐患，避免出现无法启动的现象，通过增多电桩数量，可以调节电能计量表，全面掌握启动频数，有效提高电网的稳定性。

1电动汽车充电桩对电能质量和电磁环境的影响

据《电动汽车科技发展十二五专项规划》，到2015年底建成40万个充电桩、2000个充换电站。可截至2014年底，全国仅建成了2.8万个充电桩和723座充电站，新能源汽车与充电桩两者之比约为4：1，远未达到1：1的标配。国家制定的“十三五”规划，又加大了充电桩和充电站的建设规模，到2020年，充电桩要达到450万个，充换电站要发展到1.2万座。然而，在电动汽车充电桩以及电站发展的过程中，却也对电能质量和电磁环境构成一定的影响，具体分析如下。 1.1对谐波电能的准确性造成影响

当前，针对电动汽车所生产的谐波进行详细分析，逐渐总结得出，电动汽车充电桩对谐波电能的准确性会造成影响，当对各种装置提出较高的要求时，就会在电动设备中安装电能表，以此计量电流数值以及测量输出的电力，进而忽视监测电动汽车充电桩输出和输入过程中产生的谐波，没有做到加强监测，致使电能计量有较大的误差，不能得出精准度较高的数值，直接降低精准度，结合不准确的数据传输电压和电流，就会导致谐波发生改变，不能与其他线性数据成正比，当充电时，谐波所产生的负荷，无法与功率波动保持一致，电能表的准确性也难以保证。归根到底就在于电动汽车充电桩生成的谐波，没有与基波保持一致，在计量过程中全面考虑到电能装置带来的影响，没有意识到谐波会影响电能计量的精准度，不利于稳定电网运行，甚至会降低电力系统的时效性。电动汽车蓄电池成产过程中一般采用可控硅构成的三相桥式整流装置作为化成设备，但这些设备对电网造成了大功率电力电子非线性负载，从而引发电网产生大量的谐波污染，所以充电桩重要的电能质量问题就是谐波污染。 1.2电动汽车充电桩直接影响电能计量

在以往运用的电表功率较低，接入充电桩之后，电动汽车充电桩的位置，就会影响电能计量设备的性能，充电过程中所产生的电流，在充电桩启动下传输谐波，不利于稳定电网运行，还会降低设电动汽车运转效率。由此可知，电动汽车充电桩对电能计量所带来的影响，不仅仅生产谐波，还导致计量功能不能发挥出来，致使电动汽车内部的设备，在启动时，会消耗过多的电量，虽然充电时间较短，但是在实际应用中电负荷、电能计量，就会受到电动汽车充电桩的影响，不能持续云用户较长的时间，逐渐造成电力资源严重浪费。 1.3对电网运行带来影响

通过综合分析得知，电动汽车充电桩对电网运行带来影响，主要因素就在于充电桩所产生的负荷较高，已经超出标准的范围，致使电压和电流不稳定，直接降低电网的运行效率，在不平稳的状态下，所产生的等级电压、功率波动较大，当接入电动汽车充电桩时，负荷持续增加，导致电量损耗逐渐提升，就会降低电能质量，甚至会破坏电磁环境，整个电网就会失去稳定性和安全性，不及时解决存在的问题，在这种情况下，充电桩的启停频数始终得不到控制，电力调度也会受到影响，进而发现负荷曲线波动发生改变，严重冲击电网运行，使曲线误差越来越大，在启动电动汽车时，客户反映起步较慢，行驶过程中供电突然停止，表明电动汽车充电桩对电网和电动车，带来严重的影响，对此，应予以高度重视，从而针对性地解决，方可避免及频繁出现类似的问题，体现出消除影响因素的重要性[1]。

1.4对电能负载计量能力的影响

通过实践证明电动汽车充电桩不仅对电磁环境带来影响，还会影响电能负载计量能力。主要体现在以下几个方面，第一，电桩充电时，会对电网产生较大的冲击，致使负荷逐渐增加，各处的回路中的电流，难以得到控制，当负载电流超出标准之后，必然会降低电能质量，进而难以发挥出良好的性能，势必会削弱电能负载计量能力，渐渐地缩短使用寿命。第二，电桩充电时，不注重监测，对于电能表显示的数据不了解，无法得出计量范围是否超标，在没有掌握负荷电流总量的情况下，就确定电力系统的负荷，难以输出稳定的电流，便会输出不稳定的电压，导致电能表受到冲击，各种装置容易变形、凹陷，电力系统和电动汽车充电桩，就会经常发生闪变，从而破坏电能质量，无法启动电动汽车[2]。 2电动汽车充电桩充电过程对电能质量进行监测

电动汽车充电桩主要包括交流充电桩和直流充电桩，例如以下某厂电动汽车充电桩的两种充电桩原理（如图1、图2所示）。

图2直流充电桩原理图

2.1随机监测，全面排查出质量问题

目前，针所有的电动汽车的性能进行了随机监测，得出监测结果表明，电动汽车充电桩对电能质量和电磁环境造成影响。因此，必须先了解这些因素产生的原因，从而全面地监测，充分掌握电压、电流的有效值，便可全面排查出质量问题，针对充电车不能正常输入电能的现象，采取相应的措施解决，需按照先关规定和标准，接入稳定的电压，确保功率稳定，不超出一定的范围，使电压波动稳定，有效提高对电力的调节能力和载荷能力，有利于电网在平稳运行，使分布的电流，集中在电网中心点，为电动汽车提供稳定的电流，便可保证在充电过程中电能质量不被破坏，各处的电压数值达标，杜绝出现电压较低的现象。因此，为了消除诸多的影响因素，需高度重视随机监测，这样才能明确存在的问题，立即落实有效的解决方法，达到稳定电网的目的，有利于提高电动汽车的性能和电能质量[3]。

2.2加强谐波的监管和监测

对于谐波造成的污染以及带来的影响，应对谐波加强监管和监测，从而充分了解电网是否存在谐波，一旦发现需及时放大监测得出的图像，全面掌握电动汽车内部存在故障，进而引发周围的装置和设备，不能发挥出良好的性能，造成谐波较高。由此可知，应尽快采取措施解决，从而起到稳定功率的作用，逐渐谐波在标准的区间内，这样才能确保电能表所显示的数据，精准度较高，可以依据得

出的计量数值，确定输入和输出的电流和电压，促使充电桩不会产生谐波，进而无法影响计量的准确性，以此确保所得出的监测结果和计量数值具准确，便可作为参考数据。此外，还应严格监管电力系统，如果发现不稳定现象，或者谐波功率与标准功率不一致，立即汇报，尽快应用针对性的措施，消除故障和影响因素，有利于控制好负荷电流量，使电能表的计量能力不被降低，进一步提高电动汽车行驶的安全性[4]。

2.3监测电网系统的运行效率

在新时期，为了推动电动汽车行业稳定发展，需改变和创新设备的系统，并加强监测，从而运用先进的技术，构建监测电网系统，实时掌握电动汽车运行效率，及时发现电能质量存在问题，自动化、标准化的电网系统显示出故障点以及波动浮动较大的现象，全面掌握闪变的位置，便可根

据发现的问题和带来的影响，尽快制定出解决方案，进而落实有效的安全防护措施，在设备中安装电子装置，一旦电动汽车直流不稳定，或者充电中对电能造成影响，电子装置会自动调节，以此保障充电功能正常，有利于保护好设备，体现出在安全方面进行监测非常重要，这样才能消除隐患，确保电动汽车安全行驶，促进电动汽车行业持续发展。

2.4按照规定监测电桩，确定具有电能计量能力

现如今，电动汽车行业在发展的过程中要注重按照规定监测电桩，从而明确电路有无故障和接触不良的问题，清楚设备和装置的功能是否正确，充分体现全面地监测，可以及时发现影响因素，进而针对存在的问题，落实相应安全防护措施，有效杜绝频繁发生故障，而且，避免发生设备烧坏现象，对于保护使用者的安全非常重要。因此，电动汽车在投入市场之前，应先结合相关规定提出的要求和标准，对所有的电动设备进行监测，依据监测得出的结果，判断分析充电桩对电网造成的消极影响，便可在充电过程中控制好设备，以此确定电子设备具有电能计量能力，有利于稳定电负荷，避免电动汽车内部功率过大，致使电能质量遭到破坏。由此得知，应针对不同型号的电桩进行监测，明确影响因素之后，在指定的位置安装交直流接口，使充电更快速，充电桩更稳定，有效提高电动汽车的计量能力和安全性。 2.5其他长效建议

除了以上所提到的几方面改进策略之外，还可以根据电动汽车的实际使用情况实施几种长效机制，降低对电磁环境的影响，进而保证电动汽车电能质量。例如，应增加动态无功补偿装置，在电动汽车使用的过程中可以提高供电系统所承受谐波的能力，保证电能质量；加装滤波装置，如，有源滤波装置、无源滤波装置等，具体的使用结合实际需求而选用；应统一电动汽车充电桩的标准，并选用适当的抗干扰能力的核心控制模块，降低或避免对控制模块的影响；严格按照国家标准加强电动汽车充电桩的谐波管理，并适当加装在线式电能质量检测装置，及时对电动汽车充电桩使用的电能质量进行监测，做到及时发现问题、分析问题、解决问题。例如，ZLG致远电子生产的E8000系列的在线式电能质量监测装置，该装置意境通过了开普实验室型试验认证，符合IEC61850规范标准，对电能质量的监测精度符合IEC61000-4-30A级的标准，能够实现对电动汽车电能质量中常见的谐波、不平衡、波动、闪变等问题进行更全面的监测。当然，在科学技术飞速发展下，对电动车电能质量的研究不能满与现状，应加强科技研究，不断提升电动车电能质量水平。 总结

综上所述，针对电动汽车充电桩对电网、电能质量、电磁环境造成的影响，为了消除这些影响因素，应全面地监测和监管电网系统和谐波频率，充分了解容易引发的故障和问题，便可找出出造成电力资源耗损和电网负荷较大的原因，就可以按照不同的型号安装电桩，还应做好定期监测，尽快发现问题，尽早加以解决，有效改善电动汽车充电桩对电网的影响，从而提高电网运行的效率和安全性。 参考文献：

[1]马志强.电动汽车直流充电计量研究及计量模块设计[D].重庆大学，2017. [2]赵传立.电动汽车充电站对配电网电能质量影响研究[D].沈阳工程学院，2017.

[3]王龙.电动汽车充放电对电网的影响及其优化策略研究[D].天津大学，2014. [4]赵瑞.电动汽车交流充电桩的设计与研究[D].苏州大学，2013.