淺聊用于充電樁的B型剩余電流保護器的設計

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

摘要： 隨著電動汽車的快速發(fā)展，充電樁的需求日益增長。為了確保充電樁的安全運行，B 型剩余電流保護器的設計至關重要。本文詳細探討了用于充電樁的 B 型剩余電流保護器的設計，包括其工作原理、關鍵技術、性能要求以及未來發(fā)展趨勢，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平臺結構圖

充電運營管理平臺是基于物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)技術的充電設施管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網造成過大的負荷。

五、安科瑞充電樁云平臺具體的功能

平臺除了對充電樁的監(jiān)控外，還對充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平臺系統(tǒng)架構如圖3所示。

圖2充電樁運營管理平臺系統(tǒng)架構

大屏顯示：展示充電站設備統(tǒng)計、使用率排行、運營統(tǒng)計圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計等數(shù)據(jù)。

圖3大屏展示界面

站點監(jiān)控：顯示設備實時狀態(tài)、設備列表、設備日志、設備狀態(tài)統(tǒng)計等功能。

圖4站點監(jiān)控界面

設備監(jiān)控：顯示設備實時信息、配套設備狀態(tài)、設備實時曲線、關聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖5設備監(jiān)控界面

運營趨勢統(tǒng)計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

圖6運營趨勢界面

收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、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：提供實時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營商應收信息、充電明細、交易流水查詢、充值余額明細等功能。

圖9訂單查詢界面

六、產品選型

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、經濟、智能運營管理的市場需求。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時為提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。下面是具體產品的型號和技術參數(shù)。

七、現(xiàn)場圖片

八、結論

本文給出了用于汽車充電樁的B型剩余電流保護器的一種設計方案，對其原理與磁芯材料進行了分析，結合仿真結果，得到了以下結論：

（1）B型剩余電流保護器是雙磁芯結構，上磁芯及其拓撲結構僅對1000Hz以下正弦交流剩余電流、脈動直流剩余電流的脈動部分以及它們的復合電流作出反應，磁芯在原邊剩余電流有直流成分時不能飽和，宜選擇磁滯回線扁平、高磁導率的材料；下磁芯及其拓撲結構僅對直流剩余電流作出反應，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”的邏輯關系。

（2）對于反映具有復雜波形的剩余電流，采用整流的方法，避免了對波形的實時識別，通過判斷整流后的電流是否在重疊區(qū)內，確定是否發(fā)出脫扣信號。

（3）直流剩余電流的檢測采用磁調制技術，將原邊的直流以直流分量的形式反映到副邊激磁電流當中。仿真結果表明，采用高剩磁的非晶磁芯材料，能正確檢測原邊直流剩余電流，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型剩余電流保護器的設計就現(xiàn)有技術手段可以實現(xiàn)，但是由于我國在材料研究上稍落后于國際水平，加之部分材料限制對我國的出口，相應的磁芯材料的獲取成為B型剩余電流保護器國產自主化的瓶頸；其次，對磁芯的布線與磁屏蔽方案對B型剩余電流保護器性能的影響也待進一步探究。

參考文獻

［1］胡成奕，嚴方彬，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)展趨勢研究［J］.湖北電力

［3］曾博，白婧萌，張玉瑩，等.基于價值鏈分析的電動汽車充電商業(yè)運營模式綜合評價電力自動化設備

[4]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版

[5]樂零陵，沈瑞昕，葉磊,用于充電樁的B型剩余電流保護器的設計

作者介紹：

張繼冬，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。