關于某大型公交立體車庫 電動汽車充電樁配電設計探討

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要：首先對電動汽車充電樁配電設計的基本分類情況進行了總結研究，并結合當前大型公交充電的實際需要，制定了提升立體車庫之中電動汽車充電樁配電設計質(zhì)量的具體策略。該策略對于提升電動汽車充電樁配電設計綜合質(zhì)量，具有十分重要的意義。

關鍵詞：大型公交；立體車庫；充電樁；配電設計

一、大型公交立體車庫電動汽車充電樁配電設計存在的問題

1、電動汽車充電樁分類管理存在不足

電動汽車充電樁的配電設計工作如果可以在分類管理策略的設計方面取得進展，則可以較為地適應電動汽車的優(yōu)化應用需要。但是，一些大型公交立體車庫在進行具體建設的過程中，對于充電樁的應用特征分析不夠，尤其在制定電池充電管理策略的過程中，難以充分適應大型公交立體車庫建設的實際需要，較終導致充電樁無法在分類設置方面取得進展。還有一些充電樁在制定具體的分類管理策略過程中，對于分類條件的研究存在不足，尤其對于立式充電樁和壁掛式充電樁的總數(shù)量考察不夠，導致電動汽車充電樁的分類難以在關鍵性充電設施得到正確配置的情況下實現(xiàn)優(yōu)化處置。還有一些充電樁在制定分類方案的過程中，對于充電樁的使用需求考察不夠完整，對于公共充電樁以及具備專用性質(zhì)的充電樁總結考察不夠完整，在制定配電設計具體方案的過程中，無法地結合充電資源的總量特點進行充電樁硬件配置方案的構建，難以為大型公交立體車庫憑借資源分類優(yōu)化配電設計提供幫助。還有一些電動汽車在配電設計方面，對于汽車的充電類型總結存在不足，使得交流電和直流電的供給無法地實現(xiàn)比例劃分，難以為電動汽車充電樁應用便捷性的優(yōu)化提供幫助。

2、充電樁的基礎性配置方案設計不夠合理

一些充電樁在制定基礎性配置策略的過程中，缺乏對大型車庫之中電力資源綜合性供給方案的關注，尤其對于充電站能否充分適應電力線路的構建和使用需要缺乏足夠的關注。這就使得充電樁的設計難以與其他類型電力設備的配置情況相適應，無法在基礎性配電樁配置的過程中實現(xiàn)對配電設計基本方案的調(diào)整優(yōu)化。還有一些充電樁的配電設計策略在制定的過程中，對于充電站現(xiàn)有的配電系統(tǒng)價值分析不夠，尤其對于各類線路配置的可靠性總結不夠充分。這就使得充電系統(tǒng)在進行具體操作應用的過程中，難以在電壓控制、電路優(yōu)化配置等方面取得進展，無法為充電樁進一步優(yōu)化電力資源供給質(zhì)量提供幫助。還有一些充電樁在進行設置的過程中，對于斷路器的安裝情況重視程度不足，缺乏對系統(tǒng)運行可靠性的研究。這就使得隔離電路的構建存在技術性不足，無法為電動公交車充分適應應用需要提供幫助。一些充電樁的設計對于電壓的基本情況考察存在不足，缺乏對電壓過載情況的重視。這就使得電路設計過程中的一些短路問題無法得到完整的控制，很難為充電樁充分適應電動車的充電需要提供支持。還有部分充電樁的設置對于自身方位的安全性了解存在不足，導致技術性問題產(chǎn)生的情況下，充電樁的部件難以地避免傷害，無法保證為電動汽車長時間提供穩(wěn)定的充電服務。

二、大型公交立體車庫電動汽車充電樁配電設計優(yōu)化策略

1、提高電動汽車充電樁分類管理水平

在充電樁配電設計方案制定的過程中，需要強化對充電樁分類價值的研究，尤其要對提升電力資源供給針對性的重要價值進行的分析，使電動汽車在制定充電樁實際應用方案的過程中，能夠成熟地憑借充電樁的分類實現(xiàn)對電力資源供給質(zhì)量的提高。在制定電動汽車充電樁的細化分類方案過程中，需要具體地結合電力資源供給的特點，對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?？梢园凑樟Ⅲw車庫中，電動汽車電力資源供給的實際需要，對充電樁的分類策略進行設計，以保證電動汽車可以成熟地適應充電樁應用方案的設計需要，更好地提升充電樁的技術應用需求。要強化對充電樁服務對象的重視，雖然大型公交車的基本狀況較為相似，但也需要對其公共屬性加以研究，使充電樁硬件資源的配置可以更加地適應公交車應用的具體需要。

2、提高充電樁基礎性配置方案設計合理性

在制定充電樁配置的基本方案過程中，要強化對配電設計工作關聯(lián)性因素的研究。尤其在進行配電方案制定的過程中，需要對充電樁相關的基礎性硬件資源的價值進行的總結分析，為配電設計方案更好地適應充電樁應用需要提供幫助。在進行配電設計措施制定的過程中，要從關鍵性硬件資源配置應用的角度進行配置方案的調(diào)整?？梢試L試從主控箱的角度出發(fā)，制定電力資源供給的基本方案。尤其要強化對配電系統(tǒng)建設情況的關注，以保證充電系統(tǒng)可以成熟完整地適應電壓控制工作的開展需要，為充電樁成熟地適應電車充電的實際需求提供幫助。在制定充電樁故障管理的具體策略過程中，要強化對隔離線路價值的關注。尤其要對供電系統(tǒng)的安全存在不足的情況下，充電樁的質(zhì)量維護要求進行研究，使隔離電路在進行具體應用的過程中，能夠更加地適應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)量的安全性提供完整的支持。要從電路中各類部件配置的實際狀態(tài)出發(fā)，對充電樁相關的硬件資源配置方位進行合理化設計。尤其要強化對充電站具體構建情況的關注，以保證充電樁可以地順應配電方案的具體構建需求，為充電樁充分適應電動汽車對電力資源的實際需要提供幫助。

三、安科瑞充電樁運營管理平臺

 1、系統(tǒng)架構

 

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。

充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，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，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

交易結算：充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表

用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

充電服務：充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等

微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

數(shù)據(jù)服務：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進行調(diào)度管理，即當負荷超過百分之五十時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當變壓器負荷超過百分之八十時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。

2、平臺功能

2.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

2.2平臺首頁

平臺首頁總覽每天的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統(tǒng)計。

2.3實時監(jiān)控

• 充電站監(jiān)控

充電站監(jiān)控頁面監(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日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

• 充電槍監(jiān)控

充電樁監(jiān)控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數(shù)、累計充電時長等、充電電壓電流等參數(shù)。

2.4微信小程序

• 搜索與使用

微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

 

• 授權登錄界面

用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進入這個頁面，需要用戶授權登錄才可以進入小程序主功能頁面，如圖所示：

• 主功能頁

初次進入主功能頁時需要授權定位才可以使用地圖相關功能，在地圖上查看到當前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進行掃碼充電操作，地圖導航等。

• 充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當前的賬戶余額，電價和預計可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結束可以進進行評價。

• 個人信息

個人信息可以顯示當前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設置支付密碼等功能

3、硬件配置

3.1平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

若客戶自己租用阿里云服務器，服務器配置根據(jù)充電槍點數(shù)的不同，分別如下：

3.2現(xiàn)場推薦硬件配置清單：

四、安科瑞限流式保護器的介紹與選型

1、限流式保護器的設計

電氣防火限流式保護器可克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關和監(jiān)控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當弊端，發(fā)生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的安全。

安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態(tài)開關，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關的斷開是一種機械運動過程，分斷時間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開關的斷開則是依靠半導體內(nèi)部的載流子運動實現(xiàn)，分斷時間微秒級，速度快，無電弧產(chǎn)生。

如圖1所示，當發(fā)生短路故障時，傳統(tǒng)空氣開關在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態(tài)開關則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。

圖1短路故障前后電流與時間關系圖

從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統(tǒng)空氣開關與固態(tài)開關在短路時所釋放的能量差別可以達到數(shù)千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發(fā)生短路故障時，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而降低了電氣火災。

2、ASCP200-1功能特點

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為63A。主要功能如下：

A）短路保護功能，線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護；

B）過載保護功能，線路持續(xù)過載時，保護器限流保護；

C）表內(nèi)超溫保護功能，保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器限流保護；

D）過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器告警或限流保護（可設）；

E）電纜溫度監(jiān)測功能，被測線纜溫度超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；

F）漏電流監(jiān)測功能，線路漏電超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；

G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監(jiān)控軟件或平臺，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

3、ASCP200-1技術參數(shù)

4、應用方案圖示

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關下端，額定電流值根據(jù)入戶開關的具體規(guī)格進行設置，典型應用示意圖如圖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

在選用限流式保護器時，限流式保護器的設定的額定電流應該與其前上級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應將限流式保護器的額定電流設置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴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)，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風散熱。

為確?？煽窟B接，接線時應按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常，線頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應端子上并將螺釘擰緊壓實。

保護器內(nèi)部帶有交流電，嚴禁非人士擅自打開產(chǎn)品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發(fā)生短路或過載故障而被限流保護時，保護器仍處于帶電狀態(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，長按保護器的復位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復正常運行時。

當保護器因超溫而發(fā)生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風散熱不良等原因?qū)е?，可通過加強通風等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。

五、結束語

大型公交立體車庫的配電設計是保證公交車的供電得到優(yōu)化處置的關鍵。在當前社會各界對大型公交充電樁的配電設計具備較高關注的情況下，加強對立體車庫建設情況的關注，并制定符合大型公交實際應用需要的具體策略，對于提升大型公交充電樁配電設計的綜合質(zhì)量，具有十分重要的意義。

參考文獻

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[2]巴全龍.某大型公交立體車庫電動汽車充電樁配電設計探討

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版