電動(dòng)汽車充換電設(shè)施信息互操作技術(shù)研究

劉海波，李建祥，袁 弘，韓元?jiǎng)P，王 崗

(1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.山東魯能智能技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南250101)

電動(dòng)汽車充換電設(shè)施信息互操作技術(shù)研究

劉海波1.2，李建祥1.2，袁 弘1.2，韓元?jiǎng)P1.2，王 崗1.2

(1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.山東魯能智能技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南250101)

為了促進(jìn)不同廠家間電動(dòng)汽車充換電設(shè)施的交互，需開展電動(dòng)汽車充換電設(shè)施的信息互操作研究，首先介紹了一致性和互操作的概念，分析了一致性測(cè)試和互操作測(cè)試的必要性和測(cè)試方法、測(cè)試平臺(tái)、測(cè)試原則以及在電力行業(yè)尤其是智能電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，在近年得到大力發(fā)展，對(duì)信息互操作的研究可有效推動(dòng)其標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化發(fā)展，通過一種充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作框架的提出，為后續(xù)的實(shí)用化研究提供參考。

電動(dòng)汽車；充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)；信息；互操作；框架

現(xiàn)代社會(huì)中，信息交換、信息共享已經(jīng)是人們?nèi)找骊P(guān)注的問題，在一些信息密集型的行業(yè)，包括金融行業(yè)、通信行業(yè)、新聞媒體等，在對(duì)信息的標(biāo)準(zhǔn)化制定、處理及信息交換的兼容方面，已經(jīng)具備了較高的信息化水平。同樣，電力行業(yè)尤其是智能電網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)各系統(tǒng)之間信息的互操作提出了更高的要求,目前智能變電站和調(diào)度中心互操作模型的研究與應(yīng)用已取得較大進(jìn)展[1－2]。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)擬定了一個(gè)初步的標(biāo)準(zhǔn)列表[3]，對(duì)我國(guó)智能電網(wǎng)的信息化建設(shè)提供了有效的參考。

電動(dòng)汽車采用電力取代石油作為動(dòng)力來源，有清潔、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展空間，發(fā)展電動(dòng)汽車也是中國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)政策，是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展和新能源戰(zhàn)略的戰(zhàn)略決策[4]。電動(dòng)汽車充換電設(shè)施作為智能電網(wǎng)的重要組成部分和電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐，在近年得到快速的發(fā)展，電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)包括電動(dòng)汽車充電設(shè)施、換電設(shè)施、相關(guān)的配電設(shè)施、安防設(shè)施、電動(dòng)汽車、蓄電池等，對(duì)其運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，有助于為電動(dòng)汽車的發(fā)展提供技術(shù)支持，保障其安全可靠運(yùn)行。

電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是一種新生事物，目前相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)尤其是信息化方面并不完善，各廠家在進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn)和研發(fā)時(shí)，往往按照自己定義的信息標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，造成充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類多樣且信息交換方式和內(nèi)容的多樣性，為各廠家設(shè)備的相互接入制造了很多障礙，也不利于電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，雖然目前有基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在電動(dòng)汽車充電樁監(jiān)控信息模型方面的研究開展[5]，但I(xiàn)EC61850標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性在充換電領(lǐng)域應(yīng)用具有較高難度。因此，開展適用于電動(dòng)汽車充換電設(shè)施信息一致性和互操作的研究，不僅是一項(xiàng)必要的工作，也是為促進(jìn)電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展所必需的工作，并為后續(xù)電動(dòng)汽車與風(fēng)電、光伏等可再生能源的協(xié)同調(diào)度的研究提供信息基礎(chǔ)[6－8]。

1 一致性與互操作介紹

1.1 一致性

一致性是指設(shè)備、系統(tǒng)的通信接口、通訊內(nèi)容是否符合通訊協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的要求，通訊鏈路上的數(shù)據(jù)流與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是否一致，比如通訊方式及參數(shù)、數(shù)據(jù)幀的格式、數(shù)據(jù)交換原則、通訊錯(cuò)誤的處理等。

1.2 互操作

美國(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì) (IEEE)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)關(guān)于互操作進(jìn)行了定義：是指兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)，并相互使用所交換數(shù)據(jù)的能力。進(jìn)一步的，我們可以將互操作理解為通過標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的約束，在不同的設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間、應(yīng)用之間實(shí)現(xiàn)信息的交換、理解、解釋及信息共享的能力。

目前我們認(rèn)識(shí)的互操作，包含兩個(gè)層面上的互操作，即語法互操作和語義互操作。語法互操作保證系統(tǒng)或設(shè)備之間通訊傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式的一致，而語義互操作保證系統(tǒng)或設(shè)備之間對(duì)信息內(nèi)容理解的一致。此外，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通還會(huì)涉及安全性、完整性、訪問控制、審計(jì)等很多方面的問題，也是互操作規(guī)范研究和解決的課題。

2 一致性與互操作測(cè)試

實(shí)現(xiàn)不同廠家之間設(shè)備或系統(tǒng)之間的互通互連，必須包括至少兩方面的測(cè)試：一致性測(cè)試和互操作性測(cè)試。一致性測(cè)試是互操作測(cè)試的基礎(chǔ)，只有通過一致性測(cè)試的設(shè)備或系統(tǒng)，才具備互操作測(cè)試的條件和必要。

2.1 一致性測(cè)試

一致性測(cè)試主要是確定設(shè)備或系統(tǒng)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)是否與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定相符，是否滿足協(xié)議說明的要求，一致性測(cè)試的方法，通常是采用黑盒測(cè)試，搭建黑盒測(cè)試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過預(yù)先制定的測(cè)試序列，比較被測(cè)設(shè)備或系統(tǒng)的輸出結(jié)果與預(yù)期結(jié)果，判定設(shè)備或系統(tǒng)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。這項(xiàng)工作通常是由各廠家的測(cè)試人員甚至開發(fā)人員完成，但由于測(cè)試環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、時(shí)間等因素的限制，很難對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行完全測(cè)試，而且很多的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為了能在更多的場(chǎng)合應(yīng)用，留出了一些自定義的通訊條目，各廠家對(duì)此部分的應(yīng)用有自己的理解，造成即使通過一致性測(cè)試的設(shè)備或系統(tǒng)也不一定能實(shí)現(xiàn)互操作。

2.2 互操作測(cè)試

互操作性測(cè)試是指在特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，評(píng)價(jià)兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)之間的協(xié)議實(shí)現(xiàn)是否能夠正確的進(jìn)行交互并完成協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的功能。

互操作測(cè)試一般適用于廠家新研發(fā)的設(shè)備或系統(tǒng)，通過內(nèi)部或外部的一致性測(cè)試，投入市場(chǎng)之前的正式測(cè)試，或運(yùn)營(yíng)商設(shè)備選型的必要測(cè)試。目前常用的互操作測(cè)試形式為選擇具有資質(zhì)的第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)，采用經(jīng)認(rèn)可的軟件平臺(tái)、終端設(shè)備，有專業(yè)人員來完成，并提供測(cè)試報(bào)告。

2.3 一致性測(cè)試和互操作測(cè)試的應(yīng)用

作為測(cè)試協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)重要且有效方法的一致性測(cè)試和互操作測(cè)試，是相輔相成的關(guān)系，二者既緊密連接，又有所不同。一致性測(cè)主要是測(cè)試設(shè)備或系統(tǒng)在協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)上是否滿足規(guī)定，而互操作測(cè)試則是設(shè)備或系統(tǒng)之間是否具備互聯(lián)互通的功能。

下面將以在智能電網(wǎng)通訊中較為常用的IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)來介紹一致性測(cè)試和互操作測(cè)試方面的應(yīng)用。在電力通信領(lǐng)域，通信傳輸規(guī)約眾多，各廠家對(duì)規(guī)約的應(yīng)用尤其是自定義部分有自己的理解和應(yīng)用，并缺少一致性測(cè)試和互操作測(cè)試的條件，各廠家設(shè)備或系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，一切只能現(xiàn)場(chǎng)見或事先在實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)，這些問題造成產(chǎn)品互操作性問題日益突出，并直接使得工程費(fèi)用增加，成為變電站自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展的巨大障礙。IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，為這一問題提供了良好的解決方案，它采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，面向未來通訊的可擴(kuò)展架構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)“一個(gè)世界，一種技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)，提供變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)總體要求、系統(tǒng)和工程管理、一致性測(cè)試，為不同廠家的設(shè)備互聯(lián)提供互操作性。

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的主要目的之一是實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)廠家設(shè)備的一致性和互操作性，IEC61850的一致性測(cè)試部分使得各生產(chǎn)廠家和用戶能客觀評(píng)價(jià)所測(cè)試的設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的支持情況，數(shù)據(jù)分析表明，在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的KEMA公司進(jìn)行的規(guī)約兼容測(cè)試的設(shè)備及系統(tǒng)，一次通過率僅達(dá)到60%，必須進(jìn)行第二次測(cè)試。由此可見，規(guī)約的一致性測(cè)試將是電力自動(dòng)化產(chǎn)品投入使用前的必經(jīng)階段[9]。

IEC61850的測(cè)試，國(guó)內(nèi)外都經(jīng)過了幾個(gè)階段，是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，國(guó)外前期進(jìn)行的幾次試驗(yàn)，主要是研究和探索性的。一方面驗(yàn)證了IEC61850草案的正確性，另一方面各大電氣廠家也進(jìn)行了樣機(jī)的研發(fā)、技術(shù)的累積，及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的相互磨合。為各大電氣廠家的設(shè)備在IEC61850上的互操作應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。國(guó)外后期進(jìn)行的幾次試驗(yàn)，是在前期所累積的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，面向?qū)嶋H工程應(yīng)用，進(jìn)行了比較詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，至此各廠家基于IEC61850的產(chǎn)品和系統(tǒng)達(dá)到了可商業(yè)應(yīng)用的水平[10]。

國(guó)內(nèi)相關(guān)廠家的實(shí)驗(yàn)，首先確定互操作的試驗(yàn)應(yīng)分階段、多次進(jìn)行的方式來開展，第一次互操作試驗(yàn)主要進(jìn)行基本功能的互聯(lián)互通測(cè)試，各廠家設(shè)備之間鏈路層互聯(lián)的實(shí)現(xiàn)，基于ACSI服務(wù)互操作功能的實(shí)現(xiàn)；第二次進(jìn)行數(shù)據(jù)模型配置、模型的描述和交換及特定服務(wù)的互操作；第三次測(cè)試配置文件驗(yàn)證、文件操作、替代、歷史記錄和對(duì)時(shí)；第四次進(jìn)行g(shù)oose和采樣值傳輸及產(chǎn)品功能測(cè)試；第五次電科院檢測(cè)中心對(duì)各廠家的裝置進(jìn)行產(chǎn)品功能測(cè)試，主要內(nèi)容包括關(guān)聯(lián)、報(bào)告、遙測(cè)、遙信、遙控、定值；第六次進(jìn)行了后臺(tái)和保護(hù)測(cè)控裝置的功能測(cè)試。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)IEC61850的應(yīng)用已有很多的成功案例，尤其是在智能變電站領(lǐng)域已有大規(guī)模的應(yīng)用，下一步更將探索其在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的通信、分布式能源的通訊系統(tǒng)、水電廠的監(jiān)視和控制系統(tǒng)通信、變電站到控制中心的應(yīng)用，IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)的成功也將為電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的互操作研究提供借鑒作用。

3 充換電設(shè)施互操作研究

電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其主要包括電動(dòng)汽車充電站、電動(dòng)汽車電池更換站、離散充電設(shè)施、電動(dòng)汽車、運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)等，充換電站內(nèi)包含交流充電設(shè)施、整車直流充電設(shè)施、分箱式直流充電設(shè)施、換電設(shè)施、安防監(jiān)控、配電設(shè)施、車輛BMS等，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，網(wǎng)絡(luò)中各部分分別通過串口、CAN網(wǎng)、以太網(wǎng)等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并且不同廠家之間采用的通訊方式各不相同，造成各廠家設(shè)備之間進(jìn)行通訊時(shí)，需進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換和調(diào)試，增加大量的工作量。

IEC61850相關(guān)規(guī)約雖在智能變電站領(lǐng)域取得較多的應(yīng)用，但其在充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用卻有較多的限制，一方面IEC61850系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)比較復(fù)雜，學(xué)習(xí)及應(yīng)用難度較大，若將其應(yīng)用于電動(dòng)汽車充換電領(lǐng)域，需要較長(zhǎng)時(shí)間的理解、應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)過程；第二方面，目前電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)的離散充電設(shè)施、電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)的采集大部分采用無線通訊方式，而IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通訊交互數(shù)據(jù)流較多，將使用較多的數(shù)據(jù)流量，勢(shì)必增加大量通訊費(fèi)用。因此，建立適用于電動(dòng)汽車充換電領(lǐng)域的通訊系列標(biāo)準(zhǔn)，開展相關(guān)的一致性測(cè)試和互操作測(cè)試，對(duì)促進(jìn)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義和必要性。

圖1所示為電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)圖。由圖1可見，充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多，設(shè)計(jì)的通訊交互多樣，在實(shí)際工程中，不同廠家設(shè)備之間通訊調(diào)試復(fù)雜，給實(shí)際工作帶來較大難度，因此對(duì)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一建模，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和抽象服務(wù)通信接口，增強(qiáng)設(shè)備間的互操作性，實(shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備或系統(tǒng)之間的無縫連接，使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備或系統(tǒng)具備互操作性，可有效降低設(shè)備調(diào)試、部署的工作量和難度。

圖1 充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)圖

3.1 充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作框架

充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作的實(shí)現(xiàn)首先需制定一個(gè)支撐信息管理的協(xié)議和模型的框架，用來保證充換電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和系統(tǒng)的互操作性。Grid Wise將互操作從層次上分為技術(shù)層、信息層和組織層，各層次相互依賴又相對(duì)獨(dú)立，如圖2所示。

互操作的關(guān)鍵在于信息交換及所交換信息的正確利用，在電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)，除設(shè)備之間通訊多樣之外，對(duì)一些鑒權(quán)信息通訊的安全性更加關(guān)注，針對(duì)這些實(shí)際應(yīng)用的需求，結(jié)合Grid Wise架構(gòu)委員會(huì)8層互操作框架和張子仲在智能電網(wǎng)互操作框架及其在配用電環(huán)節(jié)的應(yīng)用最新進(jìn)展一文中的介紹，提出電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作框架如圖3所示。

圖2 Grid Wise架構(gòu)委員會(huì)8層互操作框架

圖3 互操作框架

(1)明確互操作業(yè)務(wù)需求

作為充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的核心環(huán)節(jié)，充換電業(yè)務(wù)的信息標(biāo)準(zhǔn)化是充換電網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的縮影。其他還包括車輛運(yùn)行、運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)等，眾多的設(shè)備、廠商，采用不同的信息標(biāo)準(zhǔn)，甚至是私有標(biāo)準(zhǔn)。雖然可通過協(xié)議轉(zhuǎn)換的方式實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，但遠(yuǎn)不能滿足智能充換電網(wǎng)絡(luò)的要求。開展充換電網(wǎng)絡(luò)一致性和互操作性的研究，是電動(dòng)汽車充換電事業(yè)發(fā)展的有效推動(dòng)。

(2)概念模型

充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可分為四個(gè)大的領(lǐng)域，分別為充電、換電、用電、運(yùn)營(yíng)管理，概念模型的建立主要包括三個(gè)方面：不同領(lǐng)域之間的接口，以及不同領(lǐng)域之間需要交換的信息；各領(lǐng)域中所包含的系統(tǒng)或設(shè)備，以及這些系統(tǒng)或設(shè)備之間需要交換的信息；不同領(lǐng)域之間及各領(lǐng)域中的系統(tǒng)或設(shè)備之間信息交換的標(biāo)準(zhǔn)。

(3)安全架構(gòu)

充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化運(yùn)行，會(huì)有用戶鑒權(quán)信息、計(jì)量計(jì)費(fèi)信息等安全性要求較高的通訊要求，互操作架構(gòu)必須具備足夠的安全保障，保護(hù)設(shè)備之間報(bào)文交互的安全性和提供數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。

充換電網(wǎng)絡(luò)互操作框架安全架構(gòu)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：身份校驗(yàn)、加密保護(hù)、有效性驗(yàn)證及訪問控制。

身份校驗(yàn)是為確保充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中接入的設(shè)備是確定要接入的，設(shè)備配置表單中自帶身份認(rèn)證信息，通過身份認(rèn)證信息的比對(duì)認(rèn)證，確定接入設(shè)備的身份，達(dá)到身份校驗(yàn)的目的。

加密保護(hù)是將通訊過程中的敏感信息和報(bào)文通過加密方式傳輸，只有特定的接收者具有解密的秘鑰，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的安全傳輸。

有效性驗(yàn)證是指充換電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，首先進(jìn)行信息的互相確認(rèn)，包括設(shè)備類型、設(shè)備編碼、通訊協(xié)議及版本號(hào)、通訊配置表單等，只有通過確認(rèn)后，才能確保設(shè)備之間具有互操作的能力。充換電網(wǎng)絡(luò)的互操作框架還應(yīng)包括對(duì)不同設(shè)備或系統(tǒng)的訪問控制權(quán)限，進(jìn)行不同等級(jí)的劃分，使得充換電網(wǎng)絡(luò)訪問層次清晰，增強(qiáng)其安全性。

(4)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

充換電網(wǎng)絡(luò)不同領(lǐng)域之間、同領(lǐng)域內(nèi)不同設(shè)備之間的互操作和信息交互是通過報(bào)文的傳輸來實(shí)現(xiàn)的，而各領(lǐng)域和設(shè)備間內(nèi)容和方式存在較大不同，難以用同一種標(biāo)準(zhǔn)來約束，因此在互操作框架的標(biāo)準(zhǔn)層面可采用多個(gè)部分來進(jìn)行規(guī)范，具體可包括：充換電系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、電動(dòng)汽車車載電池管理系統(tǒng)(BMS)與充換電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車與運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)等。

由于Ethernet、PPP等基礎(chǔ)鏈接標(biāo)準(zhǔn)的建立和TCP、UDP等網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用，電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)層面的重點(diǎn)將是信息互通的語義和語法方面。

(5)測(cè)試與驗(yàn)證

充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作框架的測(cè)試與驗(yàn)證也包括兩個(gè)方面：一致性測(cè)試和互操作測(cè)試。其中一致性測(cè)試的主要內(nèi)容為配置文件、數(shù)據(jù)模型和標(biāo)準(zhǔn)映射，一致性測(cè)試是充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作的基礎(chǔ)，必須貫徹執(zhí)行。通過一致性測(cè)試設(shè)備或系統(tǒng)可進(jìn)行互操作性測(cè)試，互操作測(cè)試的范圍除配置文件、數(shù)據(jù)模型和標(biāo)準(zhǔn)映射外，還包括時(shí)間同步測(cè)試、性能測(cè)試等，以及測(cè)試過程的監(jiān)視及測(cè)試結(jié)果的分析。

圖4和圖5分別為一致性測(cè)試和互操作測(cè)試結(jié)構(gòu)的示意圖，測(cè)試仿真設(shè)備或系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的測(cè)試序列發(fā)出測(cè)試指令；通訊網(wǎng)絡(luò)可為以太網(wǎng)、CAN網(wǎng)、串行網(wǎng)絡(luò)等；測(cè)試分析儀將記錄測(cè)試過程并分析測(cè)試中出現(xiàn)的問題；測(cè)試仿真終端接收被測(cè)設(shè)備的指令控制，并將結(jié)果反饋到測(cè)試仿真設(shè)備或系統(tǒng)。

圖4 一致性測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 互操作技術(shù)應(yīng)用

對(duì)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)一致性與互操作的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用應(yīng)分階段進(jìn)行，考慮到充換電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性及設(shè)備的多樣性，前期以國(guó)內(nèi)各個(gè)廠家的充換電產(chǎn)品為基礎(chǔ)，主要是對(duì)安全架構(gòu)及通訊標(biāo)準(zhǔn)的理解和實(shí)現(xiàn)，保證其一致性，并發(fā)現(xiàn)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作框架的問題，進(jìn)一步進(jìn)行完善，為實(shí)現(xiàn)互操作奠定條件。后期以實(shí)際工程為基礎(chǔ)，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，進(jìn)行互操作的深入理解和驗(yàn)證。更進(jìn)一步地成立充換電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和系統(tǒng)的互操作檢測(cè)中心，檢測(cè)結(jié)果作為充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的入網(wǎng)條件。

圖5 互操作測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語

充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互操作技術(shù)的研究是基于信息標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究工作，第一步的工作主要包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信息標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)部分，通過對(duì)設(shè)備統(tǒng)一的建模和通信，所有產(chǎn)品均通過互操作試驗(yàn)最大限度地保證系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性，提高通信性能，減少中間環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換，減少調(diào)試工作量。同時(shí)組織完善的入網(wǎng)互操作測(cè)試是將來大規(guī)模推廣電動(dòng)汽車充換電業(yè)務(wù)發(fā)展必須進(jìn)行的工作，既保證設(shè)備的一致性、規(guī)范性，大大減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、維護(hù)的工作量，又能減少設(shè)備出現(xiàn)異常的概率。

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Information interoperability technology research for electric vehicle charging/battery swap infrastructure

In order to facilitate interaction for electric vehicle charging/battery swap infrastructure from different manufacturers, information interoperability research for electric vehicle charging/battery swap infrastructure was carried out.Firstly,the concept of consistency and interoperability,analysis of the necessity of consistency and interoperability testing and test methods,test platform,and test principle,etc.,and in the power industry especially in the field of smart grid applications were introduced.Service network for Electric Vehicle Charging/Battery Swap was an important part of smart grid,and got developing in recent years.The study of information interoperability could effectively promote the development of standardization.A interoperable framework of Service network for Electric Vehicle Charging/Battery Swap was proposed,and the reference was provided for the subsequent practical study.

electric vehicle;service network for charging/battery swap;information;interoperability;framework

TM711

A

1002-087X(2016)12-2449-04

2016-05-06

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目

劉海波(1982—)，男，山東省人，本科，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡妱?dòng)汽車充換電技術(shù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化。