摘要：随着全球能源结构转型和环境保护意识增强，电动汽车作为绿色交通的代表正迎来爆发式增长。作为电动汽车能源供给的基础设施鼎茂策略，充电桩的安全性与可靠性直接关系到用户生命财产安全和行业发展前景。本文将深入探讨安科瑞ASJ系列智能电力继电器在充电桩系统中的关键应用，分析其技术原理、功能特点以及在提升充电安全、实现智能管理方面的突出价值。文章首先介绍研究背景与意义，随后详细解析ASJ继电器的技术特性，阐述其在充电桩漏电保护、系统稳定性提升和智能化运维中的具体应用方案，并通过实际案例分析验证其效果，最后展望未来技术发展趋势，为充电桩安全设计提供理论参考和实践指导。
关键词：智能电力继电器；汽车充电桩；漏电保护；智能化运维；充电安全
引言：研究背景与意义
在全球碳中和目标推动下，电动汽车产业正经历的快速发展。据统计，2024年中国新能源汽车销量已突破1000万辆，占全球市场份额超过60%。作为电动汽车能源补给的核心基础设施，充电桩的建设规模同步扩大，截至2025年6月，全国公共充电桩数量已超过300万台。然而，随着充电桩数量的激增和使用场景的多样化，电气安全问题日益凸显，尤其是漏电保护、过载保护和系统稳定性等方面面临严峻挑战。
充电桩作为高功率电力电子设备，其工作环境复杂多变，可能面临潮湿、高温、振动等多种不利因素。传统机械式继电器在响应速度、保护精度和智能化程度方面已无法满足现代充电桩的安全需求。根据国家能源局发布的报告，2024年因电气故障引发的充电桩事故中，约35%与保护装置失效或响应不及时直接相关。这些问题不仅威胁用户安全，也制约了行业健康发展。
展开剩余94%安科瑞ASJ系列智能电力继电器正是在此背景下应运而生的创新解决方案。作为集成了微处理器技术、物联网通信和先进算法的高性能保护装置，ASJ继电器在充电桩领域展现出显著优势。该产品采用32位高性能CPU，能够实时采样三相交流电流、电压信号，通过有效值计算方法实现高精度测量，集成多种保护功能，仅需简单配置即可实现报警或跳闸。与传统继电器相比，ASJ系列具有精度高、功耗低、动作快、返回系数高等特点，特别适合充电桩这种对安全性和可靠性要求的应用场景。
研究ASJ智能电力继电器在充电桩中的应用具有多重意义：从技术层面看，它代表了继电保护装置从机械式向数字化、智能化方向的演进；从安全层面看，它为充电过程提供了更、更快速的安全保障；从管理层面看，其数据采集和远程通信能力为充电桩的智能化运维提供了基础。随着《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》等国家标准的实施，对充电桩安全性能的要求不断提高，这使得对ASJ继电器的深入研究更具现实意义。
1 ASJ智能电力继电器的技术特性
安科瑞ASJ系列智能电力继电器代表了继电保护技术的发展成果，其创新设计理念和先进技术架构使其在充电桩应用中展现出性能。该系列产品采用模块化设计，可根据不同应用场景灵活配置，满足从简单保护到复杂监测的各种需求。深入了解ASJ继电器的技术特性，对于正确选择和应用该产品至关重要。
1.1硬件架构与核心组件
ASJ系列智能电力继电器的硬件核心是基于32位高性能CPU构建的数字处理系统，这一架构使其具备了强大的实时计算能力和复杂的算法处理能力。处理器通过高速ADC（模数转换器）实时采集三相交流电流和电压信号，采样频率达到每周期128点以上，确保了测量数据的高精度和实时性。与传统模拟式继电器相比，这种全数字化处理方式消除了机械部件带来的误差和延迟，大幅提升了保护动作的准确性和速度。
在信号输入方面，ASJ继电器支持多种规格的电流电压输入。电流输入范围覆盖二次侧1A、5A标准信号，可直接连接常规电流互感器；电压输入支持AC100V、220V、380V等多种规格，适应不同电压等级的配电系统。产品采用宽范围电源设计，辅助电源支持AC85～270V或DC100～350V，功耗仅5VA，具有的能效比。这种宽电压输入范围确保了继电器在各种电网条件下的稳定工作，特别适合电压波动较大的充电站环境。
保护功能的实现依赖于的传感器网络和快速响应的执行机构。ASJ继电器内置高精度剩余电流互感器，能够检测mA级的漏电电流，响应时间可短至0.06秒。输出部分配置多组高容量继电器触点（AC250V3A或DC30V3A），可直接驱动断路器或接触器的脱扣线圈，实现快速断电保护。继电器输出数量可根据型号选择，最多可达3常开或2常开1常闭配置，满足不同控制逻辑需求。
1.2软件算法与保护功能
ASJ智能电力继电器的软件系统是其智能化程度的核心体现。设备内置多种保护算法，包括定时限、反时限、启动超时、欠载、短路等多种保护模式，用户可通过简单设置选择需要的保护功能。其中，反时限保护特性尤其适合电动机类负载，可根据过载程度自动调整动作时间，在保证设备安全的同时减少误动作。
在剩余电流保护方面，ASJ系列提供AC型和A型两种规格选择。AC型剩余电流继电器专门针对正弦交流漏电电流设计，而A型则能够同时检测正弦交流电流和脉动直流电流，适用于含有整流电路的现代充电设备。额定剩余动作电流可设定范围宽广，从30mA到30A连续可调，满足从人身安全保护到设备接地故障保护的不同需求。极限不驱动时间也可在0-10秒范围内灵活设置，确保与上级保护装置的协调配合。
测量与监测功能是ASJ系列的另一大亮点。继电器可实时测量线路中的电流、电压、频率、功率等参数，测量精度达到0.5级。对于三相系统，还能检测不平衡度、断相、相序错误等异常状态。这些数据不仅用于保护判断，还可通过通信接口上传至监控系统，为运维管理提供依据。部分型号（如ASJ10L-LD1A）还具备事件记录功能，可存储多达50条历史事件，包括动作时间、故障类型和参数值等详细信息。
1.3通信与系统集成能力
现代智能电力设备的互联互通能力至关重要，ASJ系列在这方面表现。产品标配RS485接口，支持Modbus-RTU协议，可轻松接入各类SCADA系统或能源管理平台。部分型号还支持以太网、4G或WiFi无线通信，适应不同现场环境下的联网需求。这种开放的通信架构使ASJ继电器不再是孤立的保护装置，而成为智能配电网络的重要节点。
通过通信接口，ASJ继电器可实现远程监控与控制功能。运维人员可以在控制实时查看各充电桩的电气参数和继电器状态，接收故障报警信息，甚至远程执行测试、复位等操作。这种能力大大提高了充电站的运维效率，减少了现场巡检的工作量。在大型充电场站中，多台ASJ继电器采集的数据可汇总分析，用于负荷预测、能效优化和预防性维护，充分发挥数据的价值。
环境适应性是充电桩设备的重要考量因素。ASJ继电器设计工作温度范围为-20℃～+55℃，存储温度范围-30℃～+70℃，可适应我国绝大多数地区的气候条件。产品防护等级达到IP20，满足室内安装要求；对于户外应用，可配合防护箱使用。此外，继电器具有良好的抗干扰性能，通过工频耐压AC2kV/1min测试，输入输出端对机壳绝缘电阻>100MΩ，确保在复杂的电磁环境中稳定工作。
表：ASJ系列智能电力继电器主要技术参数对比
ASJ智能电力继电器通过上述技术创新，实现了保护功能的化、快速化和智能化，为充电桩安全运行提供了有力保障。其模块化设计和灵活配置特性，使其能够适应从家用慢充桩到大功率快充站的不同应用场景，展现出广泛的适用性和的性能表现。
2 充电桩电气系统的主要安全风险
电动汽车充电桩作为连接电网与车辆的高功率电力电子设备，其工作过程中面临着多种电气安全隐患。这些风险不仅可能损坏昂贵的充电设备和车辆电池系统，更可能危及用户人身安全。深入分析这些风险来源和特征，是设计有效保护方案的前提，也是理解ASJ智能电力继电器应用价值的基础。
2.1漏电与接地故障风险
剩余电流危险是充电桩系统的安全问题之一。根据基尔霍夫电流定律，正常电路中流入和流出的电流应当相等，当出现绝缘损坏、设备老化或潮湿环境影响时，部分电流会通过非预期路径（如人体或设备外壳）流向大地，形成危险的漏电电流。充电桩因其特殊的使用环境——常安装在户外停车场、地下车库等潮湿场所，漏电风险尤为显著。研究表明，在潮湿条件下，人体接触50mA的电流持续1秒就可能引发心室颤动，而充电桩工作电压通常为220V或380V，远高于安全电压限值。
充电桩系统中的漏电电流可分为交流漏电和直流漏电两种类型。传统AC型剩余电流保护器只能检测正弦交流漏电，而现代充电桩大量使用整流和逆变电路，可能产生含有直流分量的脉动漏电电流，这对保护装置提出了更高要求。安科瑞ASJ系列中的A型继电器正是为解决这一问题而设计，能够同时检测交流正弦和脉动直流剩余电流，提供更的保护。
接地故障是另一类常见危险。在TT或TN配电系统中，设备金属外壳通常需要保护接地。当绝缘损坏导致相线与外壳短路时，若无有效接地或保护装置失效，外壳可能长期带电，成为隐蔽的触电隐患。ASJ继电器通过与低压断路器或接触器组合，可在接地故障电流达到设定值时迅速切断电源，防止事故扩大。
2.2过电压与欠电压危害
电压波动问题在充电桩运行中频繁发生。电网本身存在正常的电压波动，而大功率充电桩的启停更会引发电网电压的瞬时变化。过电压可能导致充电设备绝缘老化加速、电子元件损坏；欠电压则可能引起控制电路工作异常、接触器吸合不牢等问题。ASJ系列中的ASJ10-GQ自复式过欠压保护器专门针对这一问题设计，当检测到相电压超过275V±5V或低于160V±5V时自动切断电路，待电压恢复正常后延时30s±5s自动复位，无需人工干预。
特别值得关注的是由中性线故障引发的电压异常。在三相四线制系统中，中性线断线或接触不良会导致三相负载电压严重不平衡，某些相电压可能升高至线电压（380V），直接威胁连接的单相设备安全。ASJ10-GQ能够检测这种异常并迅速动作，保护充电桩及其连接的电动汽车免受损害。
2.3过载与短路故障
电流异常是充电桩另一大类安全隐患。过载可能是由于充电设备故障、车辆电池管理系统异常或用户私自改装充电电缆等原因造成。持续过载会导致导线发热、绝缘老化，最终可能引发火灾。短路则更具破坏性，巨大的短路电流可能瞬间损坏设备，甚至引发电弧爆炸。
ASJ智能电力继电器提供多级过流保护，包括定时限和反时限两种特性。定时限保护在电流超过设定值后经固定延时动作，适用于需要确定切断时间的场合；反时限保护则根据过载程度自动调整动作时间，过载越严重动作越快，既能有效保护设备，又尽可能避免不必要的停电。产品可承受持续1.2倍额定电流和瞬时10倍额定电流（持续5秒）的过载能力，确保在暂态过程中不误动作。
2.4系统失稳与电能质量问题
电能质量异常在现代充电桩系统中日益凸显。大功率快速充电桩实质上是非线性负载，工作时会产生谐波、电压闪变等电能质量问题，反过来又可能影响充电设备本身的稳定运行。频率偏差是另一潜在风险，在微电网或离网应用中，发电设备故障可能导致系统频率超出正常范围，影响充电控制电路的时序准确性。
ASJ系列集成了频率保护功能，能够监测线路频率（范围20-70Hz），当频率低于或高于设定阈值时发出报警或跳闸信号。此外，产品还能检测三相不平衡（阈值可调）和断相故障，及时发现潜在的电源质量问题。这些功能共同构成了充电桩电源质量的监测网络，为系统稳定运行提供保障。
2.5环境与操作风险因素
外部环境条件对充电桩安全有着重要影响。温度变化可能影响电子元件性能，高湿度环境加剧绝缘劣化，盐雾腐蚀则会破坏导电部件的接触可靠性。ASJ继电器设计工作温度范围-20℃～+55℃，存储温度-30℃～+70℃，相对湿度≤95%不结露，能够适应大多数恶劣环境。
人为操作失误也是不容忽视的风险源。错误接线、违规操作或维护不当都可能导致安全事故。ASJ继电器提供相序检测功能，可在电源相序错误时发出报警，防止因接线错误导致的设备损坏。此外，其远程监控能力减少了现场操作需求，降低了人为失误概率。
充电桩电气风险的多样性和复杂性，要求保护装置具有多功能集成、快速响应和高可靠性的特点。安科瑞ASJ智能电力继电器通过先进的设计理念和技术手段，有效应对这些挑战，为充电桩安全运行构筑了坚实屏障。在实际应用中，需要根据具体场景合理配置各项保护参数，确保保护的选择性和灵敏性，既不错杀也不漏杀，达到保护效果。
3 ASJ继电器在充电桩中的具体应用方案
安科瑞ASJ系列智能电力继电器凭借其多功能集成和高可靠性特点，在电动汽车充电桩系统中发挥着关键保护作用。根据充电桩功率等级、应用场景和保护需求的差异，ASJ继电器可采用不同的配置方案，实现从基础保护到智能监测的多种功能。本节将详细探讨ASJ继电器在充电桩中的典型应用方式，为工程设计和实施提供参考。
3.1剩余电流保护应用
漏电保护是ASJ继电器在充电桩中的核心的应用。根据充电桩功率和类型的不同，漏电保护方案有所差异。对于7kW-22kW的交流慢充桩，通常采用单相或三相供电鼎茂策略，ASJ10-LD1A或ASJ20-LD1A型剩余电流继电器是理想选择。这些型号提供1路A型剩余电流监测，额定动作电流可在10mA-30A范围内设定，满足从人身安全防护（30mA）到设备接地保护的不同需求。
安装时，剩余电流互感器应环绕所有带电导体（包括相线和中性线），确保准确检测不平衡电流。继电器的报警输出可接入充电桩控制系统，实现预警；跳闸输出则直接连接接触器或断路器的脱扣线圈，在漏电超标时迅速切断电源。实际应用中，建议将额定剩余动作电流设置为正常泄漏电流的2-4倍：分支线路取4倍，支线取2.5倍，干线取2倍，以避免误动作。
对于大功率直流快充桩（如60kW-350kW），由于其工作电压高（200-1000VDC）、功率大，漏电危险更为显著。这类充电桩内部通常包含多级变换电路，可能产生含有直流分量的漏电电流。ASJ系列中的A型继电器能够准确检测这类脉动直流漏电，提供保护。考虑到直流快充桩的复杂性，可在AC输入端和DC输出端分别安装剩余电流继电器，构建多级防护体系。
3.2智能化监测与远程管理
现代充电桩运营越来越依赖数据驱动的运维模式，ASJ继电器的智能化功能为此提供了强大支持。通过RS485接口和Modbus-RTU协议，ASJ继电器可将实时监测数据上传至充电桩控制器或直接传输至云端监控平台。采集的数据包括：
-三相电压、电流有效值
-系统频率、功率因数
-剩余电流值及报警状态
-保护装置自检状态
-历史事件记录（型号支持）
在安科瑞AcrelCloud-9000充电桩收费运营云平台中，ASJ继电器采集的数据与其他运行参数结合，形成完整的充电桩健康画像。运维人员可通过平台实时查看各充电桩的电气状态，接收过压、欠压、漏电等异常报警，实现运维。平台还能分析历史数据，预测绝缘老化趋势，提前安排维护，避免突发故障。
对于大型充电站，多台ASJ继电器的数据可汇总分析，优化负载分配策略。例如，在用电高峰时段，平台可根据变压器负载率动态调整各充电桩的输出功率，避免过载；当检测到某线路泄漏电流逐渐时，可自动降低该线路充电功率，延长设备寿命。这种智能化的电能管理方式，显著提高了充电站运营效率和安全性。
3.3特殊环境适应性设计
充电桩的安装环境多样，ASJ继电器需要针对特殊场景进行适应性配置。对于户外安装的充电桩，虽然继电器本身防护等级为IP20，但可配合防护等级达IP65的专用剩余电流互感器使用，满足防尘防水要求。在腐蚀性环境（如海边、化工厂）中，应选用全密封型互感器和防腐继电器，延长设备寿命。
低温环境下的应用需要特别注意。普通电子设备在低温下可能工作异常，ASJ继电器采用宽温设计（-20℃～+55℃），确保寒冷地区可靠运行。对于低温环境，可在配电箱内加装小型加热器，维持箱内温度在允许范围内。
多尘、潮湿的地下停车场充电桩，绝缘监测尤为重要。ASJ60-LD16A剩余电流监测仪可同时监测16路回路的绝缘状况，非常适合这类场景。当某回路绝缘电阻下降时，系统可提前预警，避免绝缘完全击穿造成事故。该型号还具备自动重合闸功能，可设定重合闸次数和时间间隔，对于瞬时性接地故障非常实用。
3.4与充电控制系统的集成
ASJ继电器与充电桩主控系统的协同工作是确保保护的关键。继电器的状态信号（正常/报警/跳闸）应接入控制器IO模块，作为充电启停的必要条件。同时，继电器的事件记录（如动作时间、故障类型）可通过通信接口上传，丰富充电桩的故障诊断信息。
在PLC控制的充电桩中，ASJ继电器通过以下方式提升系统安全性：
1.实时监测：PLC持续读取继电器测量的电压、电流、漏电值，进行二次分析和记录
2.联动控制：当继电器报警时，PLC可启动降功率运行或主动停止充电，避免保护跳闸
3.数据记录：PLC存储继电器提供的详细故障数据，支持事后分析和责任认定
4.远程管理：通过PLC的联网能力，实现继电器参数的远程设置和状态监控
这种深度集成模式充分发挥了ASJ继电器的智能化优势，使保护装置从被动跳闸发展为主动预防，大大提升了充电系统的可靠性和用户体验。
4安科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展
4.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。
4.2应用场所
适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。
4.3系统结构
系统分为四层：
1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。
2）数据采集层：包括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。
3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。
4）数据层：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。
5）应客户端层：系统管理员可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扫码的方式启动充电。
小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。
4.4安科瑞充电桩云平台系统功能
4.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。
4.4.2实时监控
实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。
4.4.3交易管理
平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。
4.4.4故障管理
设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。
4.4.5统计分析
通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。
4.4.6基础数据管理
在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。
4.4.7运维APP
面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送
4.4.8充电小程序
面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。
4.5系统硬件配置
5 总结
通过对安科瑞ASJ系列智能电力继电器在电动汽车充电桩中应用的研究，可以清晰地看到这一技术解决方案在保障充电安全、提升系统可靠性和实现智能管理方面的突出价值。本文从理论分析到实践验证，系统性地探讨了ASJ继电器的技术特性、应用方案和发展趋势，为充电桩安全设计提供了重要参考。以下将总结主要研究成果，评估技术经济性。
技术创新性方面，ASJ智能电力继电器展现了多项突出优势。产品采用32位高性能CPU和全数字化处理技术，实现了电流、电压等参数的高精度测量（精度达0.5级）和快速保护（最快响应时间60ms）。A型剩余电流检测功能可同时捕捉交流正弦和脉动直流漏电，解决了传统AC型继电器在电力电子设备应用中灵敏度不足的问题。多功能集成设计将过压、欠压、过流、频率保护等多项功能集于一体，大幅简化了充电桩保护系统结构。
安全性能方面，研究证实ASJ继电器为充电桩提供了有效的保护。在漏电保护方面，动作电流可精确设置（30mA-30A连续可调），配合可调延时（0.06-10s），实现了与上级保护的选择性配合。过欠压保护功能有效防止了电网波动对充电设备的损害，自复式设计提高了系统可用性。多案例证明，采用ASJ继电器的充电桩系统显著降低了触电、火灾等安全事故风险，在潮湿等恶劣环境下表现尤为突出。
智能化应用是ASJ系列的又一亮点。通过RS485、4G等通信方式，继电器可接入充电桩控制系统或云端管理平台，实现远程监控、数据分析和预测性维护。ASJ60-LD16A等多回路监测仪进一步提高了监测密度，降低了大规模部署成本。在实际项目中，这些智能化功能不仅提升了运维效率，还为负荷管理、能效优化提供了数据支撑，创造了附加价值。
适应性设计方面，ASJ继电器展现了良好的环境耐受性。宽工作温度范围（-20℃～+55℃）、高抗干扰性能（工频耐压AC2kV/1min）和模块化结构，使其能够适应从家用慢充桩到大功率快充站的各种应用场景。产品符合GB/T22387-2016等国家标准，并通过多种行业认证，确保了合规性和可靠性。
技术经济性评估
从成本效益角度分析，ASJ智能电力继电器在充电桩应用中具有显著优势。虽然单台继电器价格高于传统机械式保护装置，但综合考虑以下因素，全生命周期成本实际上更具竞争力：
1.集成节省：多功能集成减少了保护元件数量，降低了安装成本和空间需求
2.运维节约：自动重合闸、远程监控等功能减少了现场维护频次和停电损失
3.安全价值：有效预防事故，避免人身伤害赔偿和设备损坏更换的高额费用
4.数据价值：运行数据可用于优化充电策略，降低用电成本和提高设备利用率
从社会效益看，ASJ继电器的推广应用有助于：
-提升公众对电动汽车安全的信心，加速交通电气化进程
-减少电气火灾等安全事故，降低社会救援和医疗成本
-通过有序充电支持电网稳定，促进可再生能源消纳
-推动保护设备产业升级，形成技术优势
这些社会效益虽然难以直接量化鼎茂策略，但对实现"双碳"目标和构建安全的能源体系具有重要意义。
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