电瓶车充电桩收费平台在福建某学院的应用
简婷
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：全国各地电瓶车充电引发火灾的事故时有发生，对人民群众的生命财产安全造成了很大的威胁，本文介绍的电瓶车充电桩收费平台，采用无线通信技术、物联网技术和电气火灾探测及防护技术，对电瓶车充电桩的状态及充电过程进行监控，及时对充电桩过压、欠压、空载、绝缘检测故障、漏电、过温、短路等一系列故障进行预警和保护。
关键词： 电瓶车充电桩；学校；托管；云平台
1 项目概述
福建大学城某学院是福建省人民举办的省属公学院，学校占地面积1388亩，设有13个二级学院和2个教学部，现有专任教师总数771人，全日制本科在校生近1.5万人。
学院为了满足校园与日俱增的充电需求，同时为了规范校园电动车管理，避免乱停乱放、私拉电线充电的安全事故发生，计划安装一批10路电瓶车智能充电桩。
2 项目需求
基于高校对审计的要求，校方提出使用学校现有微信独立商户进行收款，统一管理资金，同时要以独立小程序进行运营，系统需求主要包括：
● 托管模式下，支持直接使用校方独立商户进行收款
● 托管模式下，支持使用校方独立小程序进行运营
● 托管模式下，支持小程序充电档位和充值档位可配置
3 系统结构
现场采用10路电瓶车智能充电桩，对充电回路进行采集，通过RS485接口与无线通信终端进行通讯，实现电力参数的监测、预警与保护，再由无线通信终端，通过以太网将数据上传至搭建在数据中心的电瓶车充电桩收费平台。
平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：
系统分为四层：即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。
数据采集层：电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护
网络传输层：包含无线通信终端。无线通信终端主动采集数据采集层的数据，通过以太网将数据上传至搭建好的数据库服务器。
数据中心层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。应用服务器和数据服务器部署在局域网内，与外网隔离。
客户端层：系统管理员通过局域网，在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡的方式启动充电。
电瓶车充电桩及收费运营云平台
1、概述
每天约1000万次的故障和隐患，每年发生的电动车火灾至少2000起，每天高达1亿的充电次数，安委会出台《电动自行车集中停放和充电治理方案》国家三令五申各种政策。
很多小区充电流程不规范，电流、电池不匹配。充电设备简陋，难监控，灾情响应不及时。乱停放，私拉电线现象严重。无计费标准；无具体账单。
小区电动车充电桩解决了业主电动车充电难的问题，业主只需要把车停在充电区，按照指示操作充电，就能充上电，而且由于电动车集中停放，易于管理，更好的防止了被盗现象的发生，解决了电动车管理中的老大难问题。
电瓶车充电站通过GPRS模块与云端进行通信和数据交互。系统能够对电瓶车充电桩的日常状态、充电过程进行监控；实现支付对接：能够支持投币、刷卡、微信等多种支付方式；必须保证支付过程交易的完整性，对充电过程中的异常情况进行有效处理；实现对下游站级平台的清算、对账功能。
2、应用场所
（一）商场、小区等物业环境；
（二）学校，医院等公建；
（三）各类企事业单位；
（四）公交枢纽，公路充电站。
3、平台结构
4、平台主要功能
（一）资源管理
充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩异常交易监测
（二）交易结算
充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表
（三）用户管理
用户注册，用户登录，用户帐户管理
（四）充电服务
充电设施搜索，充电设施查看，地图寻址，在线自助支付充电，充电结算，导航等
（五）微信小程序
扫码充电，账单查询、充电信息监测等功能
（六）数据服务
数据采集，数据存储和解析
（七）收益隔天结转到帐
客户只需通过商户小程序绑定自己的微信,支付宝账号即可结转收益
5、现场硬件配置
6、电瓶车智能充电桩功能
1.可同时充 10 辆电瓶车。
2.尺寸空间大，内部空间充裕，具备充足的电气安全性。
3.实体按键设计，手感实在，使用寿命长。
4.显示IC 刷卡次数、IC 卡余额，卡内余额语音播报。
5.每次扣费和充电时间可调，可多次刷卡扫码，充电时间自动累计。
6.可根据客户需求开通免费充电功能。
7.可使用微信、支付宝扫码，投币、刷卡支付充电。
8.自动识别出现故障的线路，并伴有字母和语音提示。
9.具有断电记忆功能，当出现断电，来电后可以继续使用剩余的时间充电。
10.具有拔掉断电功能，当用户拔掉充电器，及时自动断电。
11.具有充满自停功能，自动检测电瓶车充电状态，如充满则停止供电，计费时间清零。
12.具有过载保护功能，能识别大功率电器，自动暂停供电，防止用户私接插线板给多台
电瓶车充电。
13.具有短路保护功能，当出现短路，保险丝熔断确保安全。
14.具有按功率给时间功能，根据检测到的功率，按照设定时间开启充电。
16.过温保护功能，当检测机箱温度过高，停止充电。
17.夜间断电功能，可设定夜间整机断电黑屏，禁止夜间充电。
18.远程抄表，485 电表数据采集上报。
7、充电桩布线示意
8、充电桩现场应用展示
1 概述
电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大，以及使用寿命短等弊端，发生短路故障时，能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能显著减少电气火灾事故，保障使用场所人员和财产的安全。
ASCP200-1 型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器，大额定电流为 63A。可广泛应用于学校、医院、商场、宾馆、娱乐场所、寺庙、文物建筑、会展、住宅、仓库、幼儿园、老年人建筑、集体宿舍、电动车充电站及租赁式商场商铺、批发市场、集贸市场、甲乙丙类危险品库房等各种用电场所末端干、支路的线路保护。
2、限流式保护器的设计
电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大，以及使用寿命短等当弊端，发生短路故障时，能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能显著减少电气火灾事故，保障使用场所人员和财产的安全。
安科瑞ASCP200-1电气防火限流式保护器的主要元件是固态开关，不同于传统家用的空气开关（微断）。我们知道，传统空气开关的断开是一种机械运动过程，分断时间需要几十毫秒(一般30～50ms)，带负载断开时通常伴随有电弧的产生。而固态开关的断开则是依靠半导体内部的载流子运动实现，分断时间微秒级，速度快，无电弧产生。
如图1所示，当发生短路故障时，传统空气开关在电流升至C点时才能动作，且无法瞬时切断电流，而固态开关则可以在电流升至B点时即瞬间切断短路电流。
图1短路故障前后电流与时间关系图
从流过电阻的电流热量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，传统空气开关与固态开关在短路时所释放的能量差别可以达到数千倍之多。因此当装配限流式保护器的回路发生短路故障时，就可以避免电弧的产生，从而有效降低了电气火灾。
3、ASCP200-1功能特点
ASCP200-1型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器，较大额定电流为63A。主要功能如下：
A）短路保护功能，线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护；
B）过载保护功能，线路持续过载时，保护器限流保护；
C）表内超温保护功能，保护器内部器件工作温度过高时，保护器限流保护；
D）过/欠压保护功能，线路欠压或过压时，保护器告警或限流保护（可设）；
E）电缆温度监测功能，被测线缆温度超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；
F）漏电流监测功能，线路漏电超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；
G）通讯功能，保护器配置1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到安科瑞Acrel-6000安全云平台，或三方监控软件或平台，从而实现远程监控。
4、ASCP200-1技术参数
5、应用方案图示
ASCP200-1型电气防火限流式保护器建议安装在入户开关下端，额定电流值根据入户开关的具体规格进行设置，典型应用示意图如图2所示：
图2ASCP200-1家用防火解决方案安装示意图
6、使用注意事项
在选用限流式保护器时，限流式保护器的设定的额定电流应该与其前上级的断路器的额定电流保持一致。例如，当限流式保护器输入端断路器的额定电流为32A时，应将限流式保护器的额定电流设置为32A。为保障限流式保护器的正常使用，严禁将其使用于与其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路中。
ASCP200系列采用限流式保护器采用壁挂式安装，可以挂墙安装，也可以安装在箱体内，应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质，并注意环境温度和通风散热。
为确保可靠连接，接线时应按接线图进行，同时为了防止接头处接触电阻过大而导致部过热，也避免因接触不良而导致保护器工作不正常，线头应采用合适大小的U形冷压头压接后，再插入保护器相应端子上并将螺钉拧紧压实。
保护器内部带有交流电，严禁非专业人士擅自打开产品外壳。保护器在使用期间，若被保护线路发生短路或过载故障而被限流保护时，保护器仍处于带电状态，不允许随意碰触用电线路的金属部分。待检查线路，并排除故障后，长按保护器的复位按键约2秒钟，使保护器恢复正常运行时。
当保护器因超温而发生限流保护时，则可能是因为负载电流过大，环境温度过高或通风散热不良等原因导致，可通过加强通风等措施，等保护器温度降下来后，再长按复位键，使保护器复位，恢复正常运行。