AI開始參與設(shè)計AFCI，大幅提升設(shè)備穩(wěn)定性與可靠性

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）電弧故障分?jǐn)嗥鳎ˋFCI）是一種特殊的電路保護(hù)裝置，用于識別和中斷電路中的電弧故障，以防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)檢測到異常電弧時，它會在電弧故障發(fā)展成為火災(zāi)或電路短路之前迅速斷開電源。

電弧是電流通過空氣或其他絕緣介質(zhì)產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，通常表現(xiàn)為高熱和強(qiáng)光。這種故障電弧可能發(fā)生在電線損壞、接觸不良等地方。相比傳統(tǒng)的斷路器和漏電保護(hù)器，AFCI能更精確地識別電弧故障，避免誤報，并及時切斷電源。

在儲能系統(tǒng)中，AFCI的作用主要體現(xiàn)在提升電器安全和防火能力上。儲能系統(tǒng)通常需要配置多種保護(hù)裝置以確保安全和可靠運(yùn)行。根據(jù)《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》GB51048-2014，儲能電站直流側(cè)的保護(hù)可以由功率變換系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)完成，其中電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)和直流絕緣監(jiān)測等功能。

雖然AFCI 不能取代傳統(tǒng)的漏電、過載和短路保護(hù)，但它提供了額外的安全層，特別是在檢測和中斷由故障電弧引起的火災(zāi)風(fēng)險方面。

在儲能系統(tǒng)中，除了基本的過流、過載和短路保護(hù)外，還需要考慮逆功率保護(hù)。逆功率保護(hù)裝置用于防止儲能系統(tǒng)向電網(wǎng)送電，確保儲能系統(tǒng)安全高效運(yùn)行，特別是在自發(fā)自用的光伏系統(tǒng)中，安裝了帶防逆流的光伏系統(tǒng)后，光伏發(fā)的電僅供給就地負(fù)載使用，防止逆流發(fā)生。

AI正在參與設(shè)計AFCI

傳統(tǒng)AFCI設(shè)備依賴于預(yù)設(shè)的閾值和模式匹配來識別電弧故障，但這種方法可能會遇到誤報或漏報的問題，因?yàn)殡娀√卣骺赡芤颦h(huán)境條件而異，而且電弧信號與正常電氣噪聲之間的區(qū)別有時并不明顯。

AI技術(shù)，特別是機(jī)器學(xué)習(xí)（ML），可以顯著改善AFCI的性能，提高電弧檢測的準(zhǔn)確性，減少誤報，從而為電站提供更高級的安全保護(hù)。

例如通過華為開發(fā)AI加持分布式智能光伏解決方案，采用了AFCI拉弧檢測技術(shù)，能在2秒內(nèi)快速自動切斷電路，通過自學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練電弧檢測模型，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測。

據(jù)北京鑒衡認(rèn)證中心對華為帶AFCI功能的逆變器進(jìn)行了全面的技術(shù)評估和性能驗(yàn)證，結(jié)果表明該技術(shù)滿足UL 1699B-2018《光伏直流電弧故障電路保護(hù)安全標(biāo)準(zhǔn)》的要求，達(dá)到CGC/GF 175：2020《電弧檢測及快速關(guān)斷性能等級評價技術(shù)規(guī)范》中的最高等級“L4”水平。

ADI公司也探討了將電弧檢測集成到光伏逆變器設(shè)備中的可能性，其中提到使用AI算法的智能IV診斷技術(shù)，能夠遠(yuǎn)程100%組件健康檢查，精準(zhǔn)識別組串故障類型，大幅提升運(yùn)維效率。

此外，通過在STM32上運(yùn)行的AI算法，AFCI能夠更精確地識別電弧故障的特征信號，與傳統(tǒng)機(jī)理算法相比，顯著提升了檢測的準(zhǔn)確性。

AI算法具備自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，能夠在各種電流波形不規(guī)則的情況下正確區(qū)分正常電弧和故障電弧，有效避免了誤跳閘。并且基于AI的AFCI能夠適應(yīng)不同的使用環(huán)境和電氣條件，確保在各種復(fù)雜情況下均能穩(wěn)定工作。將過流或漏電保護(hù)等功能集成到AI-AFCI中，提供更全面的電路保護(hù)方案，符合UL1699等國際標(biāo)準(zhǔn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，AFCI技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)包括電弧噪音微弱難以偵測、外界干擾信號多導(dǎo)致易誤報等問題。而AI技術(shù)的引入，通過自學(xué)習(xí)和算法優(yōu)化，可以有效提升噪聲適應(yīng)性，區(qū)分噪聲和電弧特征，實(shí)現(xiàn)電弧及故障的精準(zhǔn)定位。

小結(jié)

AI技術(shù)在AFCI設(shè)計中的應(yīng)用，不僅提高了電弧檢測的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度，還增強(qiáng)了系統(tǒng)的自適應(yīng)性和可靠性，為光伏電站的安全運(yùn)行提供了有力保障。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，AI在AFCI中的應(yīng)用將變得更加成熟，進(jìn)一步提升電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性。