電氣故障電弧防護(hù)產(chǎn)品的階段發(fā)展趨勢(shì)

從21世紀(jì)初北美商戶在中國(guó)尋求來(lái)料代加工開(kāi)始，電弧故障防護(hù)產(chǎn)品(AFD)這個(gè)名稱也進(jìn)入我國(guó)，特別是伴隨著由北美國(guó)家提案推動(dòng)，IEC的各類標(biāo)準(zhǔn)中也逐步引入了AFD的概念，AFD更是在我國(guó)的各類電氣圈引起了熱議，似乎找到了降低各類電氣火災(zāi)的鑰匙，于是乎我國(guó)的各類電氣標(biāo)準(zhǔn)中也開(kāi)始涉及了AFD，吸引了眾多的電器工程師和資金投入研究電弧故障防護(hù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的行列。也為電弧故障防護(hù)產(chǎn)品未來(lái)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1、現(xiàn)有電弧故障防護(hù)產(chǎn)品（AFD）的基本要素電弧本身是一個(gè)高頻粒子流，不同性質(zhì)的電弧在燃燒過(guò)程中有著各自特有的電弧頻率，這些頻率疊加存在配電線路中，因此目前市場(chǎng)上的各類AFD產(chǎn)品電弧檢測(cè)原理均采用同一的基本要素：分析被監(jiān)視(保護(hù))線路的電流頻率。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)基本原理AFD產(chǎn)品均包括下列幾個(gè)環(huán)節(jié)：——被保護(hù)線路中頻率及相關(guān)電氣量的采集：通過(guò)高頻互感器及其他電流采集元件將線路中存在的混合頻率以及電流幅值。——電弧頻率篩選：將線路的電流頻率分析篩選出具有故障電弧風(fēng)險(xiǎn)的頻率?！娀」收吓袛啵壕C合線路中其他電流變化信息對(duì)具有電弧風(fēng)險(xiǎn)的電流頻率分析判斷確定故障電弧。圖1AFD基本工作原理2、現(xiàn)有電弧故障防護(hù)產(chǎn)品（AFD）的技術(shù)難點(diǎn)電弧故障防護(hù)產(chǎn)品(AFD)從出世到今天的近30年間，硬件經(jīng)歷從模擬元件加低速通用芯片到專用模擬+高速數(shù)字集合專用芯片的發(fā)展，軟件架構(gòu)也從頻率閾值內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)發(fā)展到神經(jīng)元算法，但面對(duì)被保護(hù)線路中不同類型的高頻信號(hào)的不斷變化，電弧故障防護(hù)產(chǎn)品（AFD）運(yùn)行過(guò)程中的誤動(dòng)作或不動(dòng)作仍是困惑電氣人員的難題，如同一個(gè)習(xí)慣于鄉(xiāng)村公路和賽車場(chǎng)賽道的專業(yè)賽車手，一下進(jìn)入車流滿滿并每人駕駛習(xí)慣和水平不同的大都市混合道路，也不免會(huì)操作失誤或直接發(fā)生事故。簡(jiǎn)單總結(jié)目前的AFD產(chǎn)品在使用上有以下兩點(diǎn)不適：——不適用于有多用電線路存在的支干線的電弧故障防護(hù)；——末端用電負(fù)荷的變化和更新?tīng)顩r下的電弧判斷難度。綜上所述基于目前技術(shù)水平的通用電弧故障防護(hù)產(chǎn)品，很難達(dá)到人們對(duì)其可靠性的期待。電弧故障防護(hù)產(chǎn)品最初研發(fā)初衷也是為了適應(yīng)北美木制住宅建筑中，降低因供電線路絕緣損壞而釀成火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)北美住宅建筑中根據(jù)負(fù)載功率不同提供120(110)V/240(220)V三線(不含PE)供電系統(tǒng),除了中央空調(diào)、烘干機(jī)等固定接線安裝的電器采用240(220)V供電以外，多數(shù)用電設(shè)備均采用120(110)V供電，目前北美地區(qū)的安全法規(guī)中也僅要求了在住宅建筑中的客廳、臥室等場(chǎng)所的插座回路中安裝額定電流在16-25A的電弧故障防護(hù)產(chǎn)品(AFCI)。其目的也是將AFD的保護(hù)控制范圍約束在盡可能小的范圍。但這樣也不可避免出現(xiàn)如近期北美發(fā)生對(duì)AFDD產(chǎn)品廠家集體訴訟和其他地區(qū)AFDD產(chǎn)品使用推廣困難的現(xiàn)狀。3、電弧故障防護(hù)產(chǎn)品的階段發(fā)展趨勢(shì)相對(duì)于供電線路易損的木制北美住宅建筑而言，我國(guó)當(dāng)今采用電線管布線的城鄉(xiāng)住宅中發(fā)生故障電弧的幾率不大，相比而言一些戶外電氣設(shè)備用于風(fēng)吹日曬、運(yùn)行時(shí)震動(dòng)等原因，造成設(shè)備內(nèi)及外部供電線路室外部分絕緣損壞，繼而在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生故障電弧的風(fēng)險(xiǎn)更高一些。此類狀況也會(huì)出現(xiàn)在各類新能源車輛上。上述單一設(shè)備負(fù)載工作時(shí)在供電線路上疊加的高頻信號(hào)相對(duì)單一，有利于AFD的分析判斷故障電弧并從供電電源處切斷供電電源。因此研發(fā)針對(duì)不同特定設(shè)備的電弧防護(hù)產(chǎn)品是現(xiàn)階段產(chǎn)品研發(fā)和推廣的趨勢(shì)之一，目前已經(jīng)在國(guó)際范圍內(nèi)較為成熟的技術(shù)并已開(kāi)始推廣的領(lǐng)域是PV電弧故障檢測(cè)及保護(hù)。同時(shí)其他針對(duì)一些市場(chǎng)用量大且負(fù)載性質(zhì)較為單一的電弧故障檢測(cè)及保護(hù)產(chǎn)品也在加緊研發(fā)中。對(duì)于誕生最早的通用型交流電弧檢測(cè)產(chǎn)品，也會(huì)在高速大存儲(chǔ)數(shù)字芯片不斷推出的基礎(chǔ)上，引入AI、自學(xué)習(xí)和模糊綜合評(píng)價(jià)等要素構(gòu)建新型分析模型等措施，提高其電弧故障的判斷準(zhǔn)確性和保護(hù)動(dòng)作的可靠性。4、總結(jié)

故障電弧是配電線路中引發(fā)火災(zāi)的主要原因之一，在建筑內(nèi)外各類用電設(shè)備輩出的今天，探討以針對(duì)