浅聊用于充电桩的B型剩余电流保护器的设计
张继冬
安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801
摘要： 随着电动汽车的快速发展，充电桩的需求日益增长。为了确保充电桩的安全运行，B 型剩余电流保护器的设计至关重要。本文详细探讨了用于充电桩的 B 型剩余电流保护器的设计，包括其工作原理、关键技术、性能要求以及未来发展趋势，旨在为提高充电桩的安全性和可靠性提供参考。
四、解决方案
图1平台结构图
充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。
五、安科瑞充电桩云平台具体的功能
平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图3所示。
图2充电桩运营管理平台系统架构
大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。
图3大屏展示界面
站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。
图4站点监控界面
设备监控：显示设备实时信息、配套设备状态、设备实时曲线、关联订单信息、充电功率曲线等。
图5设备监控界面
运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。
图6运营趋势界面
收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。
图7收益查询界面
故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。
图8故障分析界面
订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。
图9订单查询界面
六、产品选型
安科瑞为广大用户提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw/21kw交流充电桩，30kw直流充电桩，60kw/80kw/120kw/180kw直流一体式充电桩来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。
七、现场图片
八、结论
本文给出了用于汽车充电桩的B型剩余电流保护器的一种设计方案，对其原理与磁芯材料进行了分析，结合仿真结果，得到了以下结论：
（1）B型剩余电流保护器是双磁芯结构，上磁芯及其拓扑结构仅对1000Hz以下正弦交流剩余电流、脉动直流剩余电流的脉动部分以及它们的复合电流作出反应，磁芯在原边剩余电流有直流成分时不能饱和，宜选择磁滞回线扁平、高磁导率的材料；下磁芯及其拓扑结构仅对直流剩余电流作出反应，磁芯宜选择具有高剩磁的非晶或纳米晶材料，它们发出的脱扣命令之间是“或”的逻辑关系。
（2）对于反映具有复杂波形的剩余电流，采用整流的方法，避免了对波形的实时识别，通过判断整流后的电流是否在重叠区内，确定是否发出脱扣信号。
（3）直流剩余电流的检测采用磁调制技术，将原边的直流以直流分量的形式反映到副边激磁电流当中。仿真结果表明，采用高剩磁的非晶磁芯材料，能正确检测原边直流剩余电流，提取激磁电流的直流分量与原边电流换算到副边的相反数数值相近。
综上所述，用于汽车充电桩的B型剩余电流保护器的设计就现有技术手段可以实现，但是由于我国在材料研究上稍落后于国际水平，加之部分材料限制对我国的出口，相应的磁芯材料的获取成为B型剩余电流保护器国产自主化的瓶颈；其次，对磁芯的布线与磁屏蔽方案对B型剩余电流保护器性能的影响也待进一步探究。
参考文献
［1］胡成奕，严方彬，谢琉欣.柔性互联新型配电系统研究现状及发展探索［J］.湖北电力
［2］李斯吾，周小兵，陈熙，等.湖北省电能替代现状及发展趋势研究［J］.湖北电力
［3］曾博，白婧萌，张玉莹，等.基于价值链分析的电动汽车充电商业运营模式综合评价电力自动化设备
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版
[5]乐零陵，沈瑞昕，叶磊,用于充电桩的B型剩余电流保护器的设计
作者介绍：
张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司。