AFDD电弧故障探测器装置的使命

电气火灾的防治是火灾危害***大的，预防火灾比不"燃烧"更重要。应实施电弧故障断路器 （AFCI/afdd），这是一种***初防止电气火灾的电弧保护开关装置。

线路接触不良或绝缘损坏(主要是老化引起的碳化)引起的“串联电弧”或“并联电弧”短路，线路对地绝缘损坏引起的接地(电弧)故障，线路接触不良、电气设备布置不当和过载引起的温升异常。其中，电弧短路隐藏作为电气火灾的一级预防措施不易发现。当电弧温度超过5500 ° c 时，高强度热电弧发出的热粒子很容易点燃线路周围的绝缘层，引起电火灾。串联故障电弧的电流值小于电路的额定电流，并联故障电弧的电流值可能大于额定电流，家用电器的起动涌流大于额定电流。传统的热磁系统(如终端过电流保护或漏电保护装置)不能检测故障电弧电流和识别电弧故障，不能达到防止电气火灾的要求。据统计，2005年***2009年，电弧故障引起的火灾占电气火灾总量的51% ，直接经济损失占火灾总量的36% 。随着配电智能技术的发展和应用，afci/afdd 能够实现电弧检测和故障信号识别，满足电弧故障保护的要求，避免电气火灾。***电气规程(nec)将其定义为当检测到电弧时，通过识别电弧特性提供电弧故障断路器的装置。飞行任务的 afci/afdd 包括操作机构、触点系统、释放机构、测试按钮、终端、机壳等一般结构，其特征结构还包括电弧检测电路、电弧故障电子识别电路(包括微处理器)、基于 pcb 硬件的预置保护算法以实现智能电弧检测、故障电弧识别。

AFCI/AFDD实施环境保护的流程：

(1)电弧检测。通过学习先进的电子信息技术环境监测电路中的电弧。

(2)电弧特征识别。

（3）保护功能匹配分析。保护功能符合 UL1699 标准：在交流电源线上，当 AFCI/AFDD 检测到 0.5s 内 8 个半周波的故障弧时，AFCI/AFDD 执行捕捉时间小于 0.2s 的捕捉电路。

(4)切断线路，实现故障保护。

使命的“什么”技术 afci/afdd 使用电子技术来识别电弧状态。电弧故障检测是电弧故障保护的关键环节。美国对电弧和断层电弧探测的研究始于1980年代末和1990年代初。根据电弧放电的光、热、声、电磁学等特性，电弧检测和故障识别的主要方法如下:

(1)根据电弧波形特征:通过判断电流波形导数和累计电弧周期是否都超过设定阈值来识别电弧故障。

(2)依据进行电弧高频能量突变：通过分析检测工作电流控制信号高频部分的能量突变可以识别电弧，并通过技术检测电弧次数来识别电弧故障。

(3)利用高频小波变换：对负载电流进行高频采样，计算出不过零的离散小波系数，与低频电流过零信号一起判断是否达到阈值。

（4）采用富变换：利用短期傅尔变换分析采样信号基波分量、奇数谐波和偶谐波分量的变化，提取和判断系列电弧的故障特性。

(5)采用时频分析：基于学生反映一个电流进行突变的高低脉冲经延时衰减时间的差异，以高于和低于阈值的时域数据作为一种判断企业依据。

(6)高频信号比较: 确定周期性高频电流是否不同于正常开关电弧，并检测其频谱范围是否不同于电力电子器件及其它应用产生的一般高频谐波。

(7)使用弧光波长切换:将接收到的弧光中的紫外光转换成可见光，通过光电转换器转换成触发信号。行业竞争AFCI/AFDD作为一种有效防止电弧故障引发电气火灾的终端保护电器，在北美得到了迅速推广和推广。但AFCI/AFDD在国内的研究和应用还处于起步阶段，重要的创新课题有:泰西电气、贺锐电子、伊顿、西门子、通用电气、施耐德等。2011年，上海电气职业技术学院起草的机械行业标准《电弧故障检测装置(AFDD)》和沈阳消防学院起草的GB 14287.4《故障电弧检测装置》标准均进入审批阶段。在建筑电气防火领域，电弧故障保护技术将具有广阔的市场前景和发展潜力。

使命之“WHERE”基于电弧放电过程中产生的各种理化特性，以及电弧波形特征，各种新的检测数据技术可以应用于电弧的检测和电弧故障的识别，将进一步发展提升电弧防护管理水平。完善电弧动态系统模型，模拟电弧特性，采用新算法能够提高工作故障信息安全处理速度，是电弧故障保护教育领域提供一个非常重要的研究设计课题。

主要研究成果如下：(1)将成熟的智能控制理论和模式识别技术应用于电弧检测和故障识别，将大大提高电弧故障识别的速度和准确率。

（2）多保护集成与协调，解决AFI/AFDD配电系统中交换机的协调，为电路提供全面的故障保护。集成过载、短路、接地故障、电弧故障等多保护复合断路器，优化和完善了保护功能的协调性。

(3)充分发挥光伏清洁能源在光伏系统电弧故障保护中的作用，开发DC光伏系统专用AFCI/AFDD，涉及光伏逆变器、母线箱、光伏电池模块的DC系列电弧故障保护。

(4)为了满足智能电网对交换设备的新要求，实现 afci/afdd 的通信和组网，智能化和总线技术，所涉及的通信和组网技术将发挥更大的作用。

(5)AFCI/AFDD产品的系列化和标准化，以及配件的模块化，将大大提高其在终端配电中的应用范围。结论作为低压配电系统特别是建筑供配电的重要终端消防设备，我国与国外AFCI/AFDD技术发展和产品应用仍有较大差距。外资企业已经开始在中国进行AFCI/AFDD战略布局，中国专利申请数量逐年增加。中国高校应注重促进AFCI/AFDD专利技术的转让，从专利技术中获取利润；本土企业需要加强AFCI/AFDD的技术研发和专利申请，储备长期发展所需的战略资产，借鉴外资企业的市场战略，努力培育核心竞争力。随着人们对家庭消防安全产品需求的增加和AFCI/AFDD技术标准在我国的实施，AFCI/AFDD技术的研究和应用将会深化，并产生巨大的社会和经济效益。

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