劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：首先對(duì)電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)的基本分類情況進(jìn)行了總結(jié)研究，并結(jié)合當(dāng)前大型公交充電的實(shí)際需要，制定了提升立體車庫(kù)之中電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)質(zhì)量的具體策略。該策略對(duì)于提升電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)綜合質(zhì)量，具有十分重要的意義。
關(guān)鍵詞：大型公交；立體車庫(kù)；充電樁；配電設(shè)計(jì)
一、大型公交立體車庫(kù)電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題
1、電動(dòng)汽車充電樁分類管理存在不足
電動(dòng)汽車充電樁的配電設(shè)計(jì)工作如果可以在分類管理策略的設(shè)計(jì)方面取得進(jìn)展，則可以較為有效地適應(yīng)電動(dòng)汽車的優(yōu)化應(yīng)用需要。但是，一些大型公交立體車庫(kù)在進(jìn)行具體建設(shè)的過(guò)程中，對(duì)于充電樁的應(yīng)用特征分析不夠，尤其在制定電池充電管理策略的過(guò)程中，難以充分適應(yīng)大型公交立體車庫(kù)建設(shè)的實(shí)際需要，較終導(dǎo)致充電樁無(wú)法在分類設(shè)置方面取得進(jìn)展。還有一些充電樁在制定具體的分類管理策略過(guò)程中，對(duì)于分類條件的研究存在不足，尤其對(duì)于立式充電樁和壁掛式充電樁的總數(shù)量考察不夠，導(dǎo)致電動(dòng)汽車充電樁的分類難以在關(guān)鍵性充電設(shè)施得到正確配置的情況下實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處置。還有一些充電樁在制定分類方案的過(guò)程中，對(duì)于充電樁的使用需求考察不夠完整，對(duì)于公共充電樁以及具備性質(zhì)的充電樁總結(jié)考察不夠完整，在制定配電設(shè)計(jì)具體方案的過(guò)程中，無(wú)法有效地結(jié)合充電資源的總量特點(diǎn)進(jìn)行充電樁硬件配置方案的構(gòu)建，難以為大型公交立體車庫(kù)憑借資源分類優(yōu)化配電設(shè)計(jì)提供幫助。還有一些電動(dòng)汽車在配電設(shè)計(jì)方面，對(duì)于汽車的充電類型總結(jié)存在不足，使得交流電和直流電的供給無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)比例劃分，難以為電動(dòng)汽車充電樁應(yīng)用便捷性的優(yōu)化提供幫助。
2、充電樁的基礎(chǔ)性配置方案設(shè)計(jì)不夠合理
一些充電樁在制定基礎(chǔ)性配置策略的過(guò)程中，缺乏對(duì)大型車庫(kù)之中電力資源綜合性供給方案的關(guān)注，尤其對(duì)于充電站能否充分適應(yīng)電力線路的構(gòu)建和使用需要缺乏足夠的關(guān)注。這就使得充電樁的設(shè)計(jì)難以與其他類型電力設(shè)備的配置情況相適應(yīng)，無(wú)法在基礎(chǔ)性配電樁配置的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)計(jì)基本方案的調(diào)整優(yōu)化。還有一些充電樁的配電設(shè)計(jì)策略在制定的過(guò)程中，對(duì)于充電站現(xiàn)有的配電系統(tǒng)價(jià)值分析不夠，尤其對(duì)于各類線路配置的可靠性總結(jié)不夠充分。這就使得充電系統(tǒng)在進(jìn)行具體操作應(yīng)用的過(guò)程中，難以在電壓控制、電路優(yōu)化配置等方面取得進(jìn)展，無(wú)法為充電樁進(jìn)一步優(yōu)化電力資源供給質(zhì)量提供幫助。還有一些充電樁在進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程中，對(duì)于斷路器的安裝情況重視程度不足，缺乏對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的研究。這就使得隔離電路的構(gòu)建存在技術(shù)性不足，無(wú)法為電動(dòng)公交車充分適應(yīng)應(yīng)用需要提供幫助。一些充電樁的設(shè)計(jì)對(duì)于電壓的基本情況考察存在不足，缺乏對(duì)電壓過(guò)載情況的重視。這就使得電路設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些短路問(wèn)題無(wú)法得到完整有效的控制，很難為充電樁充分適應(yīng)電動(dòng)車的充電需要提供支持。還有部分充電樁的設(shè)置對(duì)于自身方位的性了解存在不足，導(dǎo)致技術(shù)性問(wèn)題產(chǎn)生的情況下，充電樁的部件難以有效地避免傷害，無(wú)法保證為電動(dòng)汽車長(zhǎng)時(shí)間提供穩(wěn)定的充電服務(wù)。
二、大型公交立體車庫(kù)電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)優(yōu)化策略
1、提高電動(dòng)汽車充電樁分類管理水平
在充電樁配電設(shè)計(jì)方案制定的過(guò)程中，需要強(qiáng)化對(duì)充電樁分類價(jià)值的研究，尤其要對(duì)提升電力資源供給針對(duì)性的重要價(jià)值進(jìn)行的分析，使電動(dòng)汽車在制定充電樁實(shí)際應(yīng)用方案的過(guò)程中，能夠成熟地憑借充電樁的分類實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源供給質(zhì)量的提高。在制定電動(dòng)汽車充電樁的細(xì)化分類方案過(guò)程中，需要具體地結(jié)合電力資源供給的特點(diǎn)，對(duì)充電樁的安裝條件予以研究，并將安裝條件作為劃分充電樁類別的重要參考條件。可以按照立體車庫(kù)中，電動(dòng)汽車電力資源供給的實(shí)際需要，對(duì)充電樁的分類策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證電動(dòng)汽車可以成熟有效地適應(yīng)充電樁應(yīng)用方案的設(shè)計(jì)需要，更好地提升充電樁的技術(shù)應(yīng)用需求。要強(qiáng)化對(duì)充電樁服務(wù)對(duì)象的重視，雖然大型公交車的基本狀況較為相似，但也需要對(duì)其公共屬性加以研究，使充電樁硬件資源的配置可以更加有效地適應(yīng)公交車應(yīng)用的具體需要。
2、提高充電樁基礎(chǔ)性配置方案設(shè)計(jì)合理性
在制定充電樁配置的基本方案過(guò)程中，要強(qiáng)化對(duì)配電設(shè)計(jì)工作關(guān)聯(lián)性因素的研究。尤其在進(jìn)行配電方案制定的過(guò)程中，需要對(duì)充電樁相關(guān)的基礎(chǔ)性硬件資源的價(jià)值進(jìn)行有效的總結(jié)分析，為配電設(shè)計(jì)方案更好地適應(yīng)充電樁應(yīng)用需要提供幫助。在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)措施制定的過(guò)程中，要從關(guān)鍵性硬件資源配置應(yīng)用的角度進(jìn)行配置方案的調(diào)整。可以嘗試從主控箱的角度出發(fā)，制定電力資源供給的基本方案。尤其要強(qiáng)化對(duì)配電系統(tǒng)建設(shè)情況的關(guān)注，以保證充電系統(tǒng)可以成熟完整地適應(yīng)電壓控制工作的開(kāi)展需要，為充電樁成熟地適應(yīng)電車充電的實(shí)際需求提供幫助。在制定充電樁故障管理的具體策略過(guò)程中，要強(qiáng)化對(duì)隔離線路價(jià)值的關(guān)注。尤其要對(duì)供電系統(tǒng)的存在不足的情況下，充電樁的質(zhì)量維護(hù)要求進(jìn)行研究，使隔離電路在進(jìn)行具體應(yīng)用的過(guò)程中，能夠更加地適應(yīng)電路之中各類部件的質(zhì)量控制需要，為充電樁具備更高質(zhì)量的性提供完整的支持。要從電路中各類部件配置的實(shí)際狀態(tài)出發(fā)，對(duì)充電樁相關(guān)的硬件資源配置方位進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。尤其要強(qiáng)化對(duì)充電站具體構(gòu)建情況的關(guān)注，以保證充電樁可以有效地順應(yīng)配電方案的具體構(gòu)建需求，為充電樁充分適應(yīng)電動(dòng)汽車對(duì)電力資源的實(shí)際需要提供幫助。
三、安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)
1、系統(tǒng)架構(gòu)
安科瑞Acrelcloud-充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警；和用戶通過(guò)微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求，控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車的充電過(guò)程。
充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，具體功能如下：
資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運(yùn)行監(jiān)測(cè)，充電樁異常交易監(jiān)測(cè)。
交易結(jié)算：充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表
用戶管理：用戶注冊(cè)，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理
充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等
微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能
數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和解析
變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個(gè)充電站配備一塊ARCM300T無(wú)線表，超負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理，即當(dāng)負(fù)荷超過(guò)百分之五十時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過(guò)百分之八十時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開(kāi)始充電，直到負(fù)荷下降為止。
2、平臺(tái)功能
2.1平臺(tái)登錄
在瀏覽器打開(kāi)云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。
2.2平臺(tái)首頁(yè)
平臺(tái)首頁(yè)總覽每天的開(kāi)戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，累計(jì)的開(kāi)戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，以及相應(yīng)的環(huán)比增長(zhǎng)和同比增長(zhǎng)以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。
2.3實(shí)時(shí)監(jiān)控
充電站監(jiān)控
充電站監(jiān)控頁(yè)面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時(shí)長(zhǎng)，進(jìn)行負(fù)荷限制、故障查詢。
2.4微信小程序
微信小程序可以通過(guò)掃描二維碼和微信文字搜索找到，點(diǎn)擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示
用戶通過(guò)搜索或者掃碼等途徑初次打開(kāi)小程序時(shí)，會(huì)進(jìn)入這個(gè)頁(yè)面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁(yè)面，如圖所示：
初次進(jìn)入主功能頁(yè)時(shí)需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進(jìn)行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等。
掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁(yè)面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價(jià)和預(yù)計(jì)可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時(shí)間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
個(gè)人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號(hào)的昵稱和余額，同時(shí)包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能
3、硬件配置
3.1平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方配置購(gòu)買，或者客戶自己租用阿里云資源。
硬件配置清單：（如申請(qǐng)阿里云可忽略）
若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點(diǎn)數(shù)的不同，分別如下：
3.2現(xiàn)場(chǎng)硬件配置清單：
四、安科瑞限流式保護(hù)器的介紹與選型
1、限流式保護(hù)器的設(shè)計(jì)
電氣防火限流式保護(hù)器可有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開(kāi)關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時(shí)間長(zhǎng)、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當(dāng)弊端，發(fā)生短路故障時(shí)，能以微秒級(jí)速度快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場(chǎng)所人員和財(cái)產(chǎn)的。
安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護(hù)器的主要元件是固態(tài)開(kāi)關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開(kāi)關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分?jǐn)鄷r(shí)間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負(fù)載斷開(kāi)時(shí)通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，分?jǐn)鄷r(shí)間微秒級(jí)，速度快，無(wú)電弧產(chǎn)生。
如圖1所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，傳統(tǒng)空氣開(kāi)關(guān)在電流升至C點(diǎn)時(shí)才能動(dòng)作，且無(wú)法瞬時(shí)切斷電流，而固態(tài)開(kāi)關(guān)則可以在電流升至B點(diǎn)時(shí)即瞬間切斷短路電流。
圖1短路故障前后電流與時(shí)間關(guān)系圖
從流過(guò)電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統(tǒng)空氣開(kāi)關(guān)與固態(tài)開(kāi)關(guān)在短路時(shí)所釋放的能量差別可以達(dá)到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配限流式保護(hù)器的回路發(fā)生短路故障時(shí)，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災(zāi)。
2、ASCP200-1功能特點(diǎn)
ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器是單相限流式保護(hù)器，較大額定電流為63A。主要功能如下：
A）短路保護(hù)功能，線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)；
B）過(guò)載保護(hù)功能，線路持續(xù)過(guò)載時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；
C）表內(nèi)超溫保護(hù)功能，保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；
D）過(guò)/欠壓保護(hù)功能，線路欠壓或過(guò)壓時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；
E）電纜溫度監(jiān)測(cè)功能，被測(cè)線纜溫度超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；
F）漏電流監(jiān)測(cè)功能，線路漏電超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；
G）通訊功能，保護(hù)器配置1路RS485接口，1路2G無(wú)線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000云平臺(tái)，或第三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
3、ASCP200-1技術(shù)參數(shù)
4、應(yīng)用方案圖示
ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器建議安裝在入戶開(kāi)關(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開(kāi)關(guān)的具體規(guī)格進(jìn)行設(shè)置，典型應(yīng)用示意圖如圖2所示：
圖2ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖
5、使用注意事項(xiàng)
在選用限流式保護(hù)器時(shí)，限流式保護(hù)器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前上級(jí)的斷路器的額定電流保持一致。例如，當(dāng)限流式保護(hù)器輸入端斷路器的額定電流為32A時(shí)，應(yīng)將限流式保護(hù)器的額定電流設(shè)置為32A。為保障限流式保護(hù)器的正常使用，嚴(yán)禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。
ASCP200系列采用限流式保護(hù)器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內(nèi)，應(yīng)確保安裝場(chǎng)所無(wú)滴水、腐蝕性化學(xué)氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱。
為確保可靠連接，接線時(shí)應(yīng)按接線圖進(jìn)行，同時(shí)為了防止接頭處接觸電阻過(guò)大而導(dǎo)致局部過(guò)熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致保護(hù)器工作不正常，線頭應(yīng)采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護(hù)器相應(yīng)端子上并將螺釘擰緊壓實(shí)。
保護(hù)器內(nèi)部帶有交流電，嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開(kāi)產(chǎn)品外殼。保護(hù)器在使用期間，若被保護(hù)線路發(fā)生短路或過(guò)載故障而被限流保護(hù)時(shí)，保護(hù)器仍處于帶電狀態(tài)，不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路，并排除故障后，長(zhǎng)按保護(hù)器的復(fù)位按鍵約2秒鐘，使保護(hù)器恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)。
當(dāng)保護(hù)器因超溫而發(fā)生限流保護(hù)時(shí)，則可能是因?yàn)樨?fù)載電流過(guò)大，環(huán)境溫度過(guò)高或通風(fēng)散熱不良等原因?qū)е拢赏ㄟ^(guò)加強(qiáng)通風(fēng)等措施，等保護(hù)器溫度降下來(lái)后，再長(zhǎng)按復(fù)位鍵，使保護(hù)器復(fù)位，恢復(fù)正常運(yùn)行。
五、結(jié)束語(yǔ)
大型公交立體車庫(kù)的配電設(shè)計(jì)是保證公交車的供電得到優(yōu)化處置的關(guān)鍵。在當(dāng)前社會(huì)各界對(duì)大型公交充電樁的配電設(shè)計(jì)具備較高關(guān)注的情況下，加強(qiáng)對(duì)立體車庫(kù)建設(shè)情況的關(guān)注，并制定符合大型公交實(shí)際應(yīng)用需要的具體策略，對(duì)于提升大型公交充電樁配電設(shè)計(jì)的綜合質(zhì)量，具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版
作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車充電樁的研發(fā)和應(yīng)用
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