淺聊用于充電樁的B型剩余電流保護(hù)器的設(shè)計(jì)

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

摘要： 隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，充電樁的需求日益增長(zhǎng)。為了確保充電樁的安全運(yùn)行，B 型剩余電流保護(hù)器的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文詳細(xì)探討了用于充電樁的 B 型剩余電流保護(hù)器的設(shè)計(jì)，包括其工作原理、關(guān)鍵技術(shù)、性能要求以及未來發(fā)展趨勢(shì)，旨在為提高充電樁的安全性和可靠性提供參考。

四、解決方案

圖1平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

充電運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊(duì)等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺(tái)可對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電，避免對(duì)電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。

五、安科瑞充電樁云平臺(tái)具體的功能

平臺(tái)除了對(duì)充電樁的監(jiān)控外，還對(duì)充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高充電站的運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)營(yíng)成本，平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖2充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示：展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。

圖3大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。

圖4站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖5設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)：顯示運(yùn)營(yíng)信息查詢、站點(diǎn)對(duì)比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對(duì)比列表等功能。

圖6運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)界面

收益查詢：提供收益匯總、實(shí)際收益報(bào)表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖7收益查詢界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢(shì)分析、故障類型餅圖等功能。

圖8故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營(yíng)商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

圖9訂單查詢界面

六、產(chǎn)品選型

安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營(yíng)管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性，具有有智能監(jiān)測(cè)：充電樁智能控制器對(duì)充電樁具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能；智能計(jì)量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計(jì)量，具備完善的通信功能；云平臺(tái)：具備連接云平臺(tái)的功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等；遠(yuǎn)程升級(jí)：具備完善的通訊功能，可遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備軟件進(jìn)行升級(jí)；保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)，漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能；適配車型：滿足國(guó)標(biāo)充電接口，適配所有符合國(guó)標(biāo)的電動(dòng)汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)。

七、現(xiàn)場(chǎng)圖片

八、結(jié)論

本文給出了用于汽車充電樁的B型剩余電流保護(hù)器的一種設(shè)計(jì)方案，對(duì)其原理與磁芯材料進(jìn)行了分析，結(jié)合仿真結(jié)果，得到了以下結(jié)論：

（1）B型剩余電流保護(hù)器是雙磁芯結(jié)構(gòu)，上磁芯及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅對(duì)1000Hz以下正弦交流剩余電流、脈動(dòng)直流剩余電流的脈動(dòng)部分以及它們的復(fù)合電流作出反應(yīng)，磁芯在原邊剩余電流有直流成分時(shí)不能飽和，宜選擇磁滯回線扁平、高磁導(dǎo)率的材料；下磁芯及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅對(duì)直流剩余電流作出反應(yīng)，磁芯宜選擇具有高剩磁的非晶或納米晶材料，它們發(fā)出的脫扣命令之間是“或”的邏輯關(guān)系。

（2）對(duì)于反映具有復(fù)雜波形的剩余電流，采用整流的方法，避免了對(duì)波形的實(shí)時(shí)識(shí)別，通過判斷整流后的電流是否在重疊區(qū)內(nèi)，確定是否發(fā)出脫扣信號(hào)。

（3）直流剩余電流的檢測(cè)采用磁調(diào)制技術(shù)，將原邊的直流以直流分量的形式反映到副邊激磁電流當(dāng)中。仿真結(jié)果表明，采用高剩磁的非晶磁芯材料，能正確檢測(cè)原邊直流剩余電流，提取激磁電流的直流分量與原邊電流換算到副邊的相反數(shù)數(shù)值相近。

綜上所述，用于汽車充電樁的B型剩余電流保護(hù)器的設(shè)計(jì)就現(xiàn)有技術(shù)手段可以實(shí)現(xiàn)，但是由于我國(guó)在材料研究上稍落后于國(guó)際水平，加之部分材料限制對(duì)我國(guó)的出口，相應(yīng)的磁芯材料的獲取成為B型剩余電流保護(hù)器國(guó)產(chǎn)自主化的瓶頸；其次，對(duì)磁芯的布線與磁屏蔽方案對(duì)B型剩余電流保護(hù)器性能的影響也待進(jìn)一步探究。

參考文獻(xiàn)

［1］胡成奕，嚴(yán)方彬，謝琉欣.柔性互聯(lián)新型配電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展探索［J］.湖北電力

［2］李斯吾，周小兵，陳熙，等.湖北省電能替代現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究［J］.湖北電力

［3］曾博，白婧萌，張玉瑩，等.基于價(jià)值鏈分析的電動(dòng)汽車充電商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式綜合評(píng)價(jià)電力自動(dòng)化設(shè)備

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

[5]樂零陵，沈瑞昕，葉磊,用于充電樁的B型剩余電流保護(hù)器的設(shè)計(jì)

作者介紹：

張繼冬，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。