Acrel fornece soluções para NIO para O&M digital de estações de troca de baterias

Em 23 de dezembro de 2023, a NIO anunciou um importante plano para construir 1.000 estações de troca de baterias em 2024, elevando o número total de estações de troca NIO para mais de 3.310. Em 2025, a NIO pretende completar uma rede de troca de baterias de alta velocidade cobrindo “nove rotas norte-sul, nove rotas leste-oeste e 19 grandes aglomerados urbanos”, com o número global de estações de troca excedendo 4.000. O principal objetivo deste plano estratégico é fornecer aos proprietários de automóveis serviços de carregamento e troca de baterias mais convenientes. Em comparação com as estações de carregamento tradicionais, as estações de troca de baterias da NIO podem completar o carregamento e a troca da bateria em um curto espaço de tempo, oferecendo uma solução de reposição de energia mais rápida, que se tornou um grande destaque para atrair novos consumidores de veículos energéticos.

As estações de troca de baterias são ativos de capital intensivo que requerem investimento financeiro significativo durante as fases de construção e operação inicial. Gerenciá-los e operá-los por meio de uma plataforma digital pode evidentemente melhorar a experiência do usuário e, ao mesmo tempo, reduzir substancialmente os custos operacionais para as estações de troca.

Localização do projeto: China

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Visão Geral do Projeto

Necessidades do cliente

Os sistemas de distribuição de energia de estações de troca de baterias geralmente usam subestações do tipo contêiner. Eles consistem em três compartimentos separados: alta tensão, transformador e baixa tensão. Sua capacidade elétrica varia de 630kVA a 1250kVA, variando de acordo com o porte da estação, conforme mostra a figura.

A NIO estabeleceu requisitos padronizados para o gerenciamento inteligente de subestações tipo contêiner de estação de troca de baterias, especificando requisitos de monitoramento para parâmetros elétricos, temperaturas de pontos de contato e parâmetros ambientais na sala de transformadores, bem como nos compartimentos de alta e baixa tensão.

1	Temperatura e umidade ambiental	Sala de alta tensão, sala de transformadores, sala de baixa tensão	Módulo de detecção de temperatura e umidade	Aquecedor/ventilador
2	Temperatura conjunta	Corpo do transformador, cabeça do cabo de alta tensão (ponto de conexão do gabinete de alta tensão), terminal superior do disjuntor de baixa tensão, terminal inferior do disjuntor em caixa moldada de baixa tensão, barramento de baixa tensão	Medição de temperatura sem fio	Ventilador/Alarmee/Desarme
3	Detecção de tensão	Extremidade de entrada do gabinete de alta tensão de alimentação ou extremidade de saída do gabinete de alta tensão de saída, extremidade inferior do interruptor principal da placa de subdistribuição de baixa tensão	Relé ou medidor elétrico multifuncional	-
4	Detecção atual	Extremidade de saída do gabinete de alta tensão de alimentação ou extremidade de saída do gabinete de alta tensão de saída, extremidade superior do interruptor principal da placa de subdistribuição de baixa tensão, extremidade superior do disjuntor de caixa moldada de baixa tensão de saída, extremidade de saída do gabinete de alta tensão de saída, barramento PE de baixa tensão	Relé, medidor elétrico multifuncional	-
5	Medição de energia/fator de potência	Extremidade de entrada do gabinete de alta tensão de alimentação ou extremidade de saída do gabinete de alta tensão de saída, extremidade superior da chave principal da placa de subdistribuição de baixa tensão, extremidade superior do disjuntor de caixa moldada de baixa tensão de saída	Medidor elétrico multifuncional	-
6	Detecção Harmônica	Extremidade de saída do gabinete de alta tensão de saída	Detecção Harmônica Device	-
7	Detecção de acesso à porta	Portas externas da sala de alta tensão, sala de baixa tensão, sala de transformadores, porta interna da sala de transformadores	Interruptor de limite	Alarm
8	Detecção de fumaça	Sala de alta tensão, sala de transformadores, sala de baixa tensão	Sensor de fumaça	-
9	Detecção de imersão em água	Parte Inferior da Subestação Tipo Caixa da Sala de Transformadores	Sensor de imersão em água	-
10	Detecção de estado de surto/detecção de fusível de proteção	Quadro de subdistribuição de baixa tensão	Protetor contra surtos com comunicação	-
11	Detecção do estado do disjuntor de alta tensão	Disjuntor de alta tensão, interruptor de aterramento de alta tensão, interruptor de carga de alta tensão, fusível principal de alta tensão, disjuntor de estrutura de baixa tensão, disjuntor em caixa moldada de baixa tensão, interruptor de ventilador	Contato Auxiliar	-
12	Controle/Monitoramento Remoto de Compensação	Gabinete de capacitor de baixa tensão	Dispositivo de compensação de capacitor de potência	-

Solução Acrel

Configuração de equipamentos e esquema de rede

De acordo com os requisitos locais, a subestação tipo caixa está equipada com dispositivos de proteção baseados em microprocessadores Acrel, dispositivos de detecção de harmônicos, medidores multifuncionais, sensores de temperatura sem fio, controladores de compensação de potência reativa e dispositivos inteligentes de compensação de capacitores. Esses dispositivos são conectados através de um barramento RS485 ao gateway inteligente ANet-2E4SM localizado no gabinete inteligente de medição e controle. Finalmente, os dados são carregados na plataforma de gerenciamento de operação e manutenção da estação de troca de baterias NIO via 4G.

	Produto	Modelo Acrel	Função	Notas
1	Medidor de energia	AMC73-AI3	Medidor de corrente trifásico	Circuitos de linha de entrada de 0,4kV, exibem corrente trifásica
2	Controlador de compensação de energia	ARC-28F/Z-USB-L	Equipado com 28 grupos de capacitores para compensação separada e combinada, controle de comutação automática para atingir o fator de potência alvo.	Gabinete de compensação de capacitor de potência
3	Capacitor Inteligente	AZC-SP1/450	Capacitor inteligente, compensação selecionável separada ou combinada, equipado com interface de comunicação de rede RJ45, compatível com controlador de compensação de potência para compensação de potência reativa.	Compensação de potência de 0,4kV
4	Receptor de sensor de temperatura sem fio	ATC450-C	Recebe dados de sensores de temperatura sem fio e os envia para o gateway inteligente via interface RS485.	Medição de temperatura sem fio
5	Sensor de temperatura sem fio	ATE400	Monitora a temperatura das juntas dos cabos de alta tensão, dos terminais superiores dos disjuntores de baixa tensão, dos terminais inferiores dos disjuntores em caixa moldada de baixa tensão e dos barramentos de baixa tensão.	Medição de temperatura sem fio
6	Trocar unidade de coleta de quantidade	ARTU100	Equipado com até 32 canais para coleta de sinais de telecomunicações, carrega dados para o gateway via comunicação RS485.	Coleta de telecomunicações
7	Portal Inteligente	ANet-2E4SM	Gateway de computação de borda, sistema Linux incorporado, suporta comunicação de soquete, fornece criptografia AES e autenticação de identidade MD5, suporta transmissão contínua de dados, suporta protocolos Modbus, Modbus TCP, DL/T645-1997, DL/T645-2007, 101, 103 e 104.	Coleta, converte e julga logicamente dados como eletricidade, meio ambiente, etc.
8	Módulo de expansão de gateway	ANet-M4G/M485	Pode ser usado com gateway inteligente ANet-2E4SM para expandir a comunicação sem fio 4G ou interface RS485.	Módulo de expansão de gateway
9	Sensor de temperatura e umidade	/	Coleta a temperatura e a umidade da sala de alta tensão, sala de transformadores e ambientes de sala de baixa tensão e carrega dados para o gateway via comunicação RS485.	Parâmetros ambientais
10	Acesso à porta, imersão em água, fumaça, sobretensão	/	Conecta-se à unidade de coleta de quantidade de comutação por meio de sinais de quantidade de comutação.	Parâmetros ambientais

Plataforma

Como a NIO estabeleceu uma plataforma de operação e manutenção de estação de troca de baterias, os dados da subestação tipo contêiner deste projeto são coletados pelo gateway inteligente ANet-2E4SM e carregados na plataforma no formato necessário. O gateway, com sistema embarcado, oferece coleta local de dados, julgamento lógico, conversão de protocolo, retomada de ponto de interrupção, criptografia de dados e protocolos customizáveis, garantindo integração perfeita com plataformas de nível superior.

Plataforma de operação e manutenção elétrica Acrel EMS também é suficiente para operação e manutenção da subestação. Ele pode se conectar a dados de milhares de subestações de usuários, incluindo parâmetros elétricos e dados ambientais como corrente, tensão, potência, status da chave, temperatura do transformador, temperatura e umidade ambiental, imersão em água, fumaça, vídeo e controle de acesso. Em caso de anormalidades, envia sinais de alerta via SMS e APP em até 10 segundos. A plataforma atribui tarefas de operação e manutenção ao pessoal por meio do APP móvel e rastreia a execução de tarefas usando o posicionamento BeiDou para formar um processo de circuito fechado, aumentando a eficiência e permitindo a detecção e retificação oportuna de defeitos.

Sites de demonstração: http://cloud.acrel.cn
Conta: acrel
Senha: 123456

Resultados e benefícios do projeto

Monitoramento de energia

A plataforma de operação e manutenção (O&M) coleta dados do sistema de distribuição de energia da subestação tipo contêiner por meio de uma rede 4G. Os dados incluem corrente, tensão, potência, energia e status da chave, fornecendo dados históricos e em tempo real sobre a subestação.

Estatísticas Energéticas

A plataforma oferece estatísticas de energia no tempo de uso, analisando o consumo e os custos de energia durante os períodos de pico, ombro e fora de pico. Ele gera relatórios diários, mensais e anuais e compara dados por meio de análises ano a ano e mês a mês. Isso ajuda os usuários a calcular os custos operacionais.

Alarme de anomalia

A plataforma monitora diversos parâmetros da subestação tipo contêiner, como corrente, tensão, potência, status da chave, taxa de carga do transformador e temperatura do enrolamento, temperatura da junta elétrica, temperatura e umidade ambiental, fumaça, imersão em água, vídeo e informações de controle de acesso. Em caso de anomalia, envia prontamente mensagens de alarme ao pessoal de manutenção via APP e SMS.

Gestão de Operação e Manutenção

A plataforma ajuda os usuários a criar planos de inspeção, registrar defeitos encontrados durante as inspeções, emitir ordens de serviço para eliminação de defeitos e rastrear rotas de inspeção e progresso na eliminação de defeitos. Os usuários também podem fornecer feedback sobre o progresso da tarefa, permitindo um processo de gerenciamento de O&M de ciclo fechado.

Relatórios de usuários

A plataforma O&M gera automaticamente relatórios de usuário sobre uso de energia e diagnósticos operacionais. Fornece relatórios periódicos de diagnóstico do sistema de distribuição de energia, resume os problemas existentes e oferece sugestões de melhorias.

Além disso, a plataforma oferece funções de monitoramento ambiental, vigilância por vídeo, análise de qualidade de energia, análise de demanda e gerenciamento de inventário de equipamentos. Esses recursos auxiliam os usuários no gerenciamento de numerosas subestações do tipo contêiner geograficamente dispersas, aumentando a confiabilidade da fonte de alimentação e a vida útil do equipamento, além de reduzir os custos de O&M e de uso de energia.