高火灾危害排在***位的电气火灾的预防变得越来越重要，防止火灾的发生被推迟变得越来越受到重视。***初阻止电气火灾发生的电弧保护开关装置——
电弧故障断路器(AFCI/
afdd)诞生了。
使命的“WHY”
电气火灾主要是由于以下原因引起的：
由电气线路接触不良或绝缘损坏(主要是电路老化形成碳化)引起的“串联电弧”或“并联电弧”段落
接地绝缘损坏引起的接地(电弧)故障的电气电路；
电气线路接触不良、电气设备布置不当、超载导致的温度异常上升。
其中，隐瞒电弧性短路不容易成为电气防火的首要任务。每次电弧温度超过5500时，高强度热电弧发出的热粒子都很容易经过时间点燃轨道周围的绝缘物质，从而引起电气火灾。
故障电弧保护器
串联故障电弧的电流值小于电路额定电流，并联故障电弧的电流值可以大于额定电流，家用电器的启动励磁涌流可以大于额定电流。需要保护两个电弧故障并绕过设备启动励磁电流的传统热磁系统(如终端过电流保护或漏电保护装置)无法检测到故障电弧电流，不符合电气火灾预防的要求。据统计，中国2005 ~ 2009年电弧故障引起的火灾占总电气火灾的51%，直接经济损失占总火灾的36%。
随着电力分配智能技术的发展和应用，AFCI/AFDD实现了电弧检测、错误信号识别，为防止电气火灾的发生，AFCI***电气规则(NEC)定义为检测到电弧后，识别电弧特性并切断电路以提供电弧故障保护的装置。
使命的“展示”
AFCI/AFDD包括工作机制、接触系统、跳闸机制、测试按钮、接线端子、外壳框架等一般结构，特性结构还包括基于PCB硬件和预置保护算法的电弧检测电路、电弧故障电子识别电路(包括微处理器)。智能电弧检测、故障电弧识别
实施AFCI/AFDD保护过程：(1)电弧检测。通过先进的电子技术监控电路的电弧。(2)电弧特性识别。分析检测到的电弧特性，确定是否是误差电弧。在AFCI/AFDD制造中，需要对电弧特性过滤器进行编程，以测试数百种可能的操作状态，并识别“正常”和“危险”电弧。(3)保护特性匹配分析。保护功能符合UL1699标准要求。在交流电源电路中，如果AFCI/AFDD在0.5s内检测到8个半波误差电弧，AFCI/AFDD将执行跳闸拦截电路，跳闸时间必须小于0.2s。(4)切断电路以保护故障。一旦弧故障保护特性得到满足，就会发出跳闸信号，切断电路。
AFCI/AFDD检测故障电弧，分析保护算法，在满足保护特性时触发跳闸。一般方法：检测负载电流，放大电流信号，传递到电弧特性滤波器，确认电流信号频率大于供电频率，小于电力线通信频率。滤波输出信号与设定的电弧电流阈值进行比较，如果大于该电流阈值，则将添加累加器。AFCI/AFDD定期检查累加器的输出，并在超过阈值时触发扣除。
AFCI/AFDD与GFCI(或RCCB)配合使用，可提供同时具有电弧和漏电故障保护(通常采用AFCI/AFDD-GFCI插座方法)的家用电气故障保护。美国EATON公司开发了一种终端产品，将接地故障(漏电)保护集成到AFCI/AFDD外壳中。
使命的“假设”
技术现状
AFCI/AFDD利用电气技术识别电弧状态，故障电弧检测是电弧故障保护的关键部分。电弧及故障电弧检测的研究始于20世纪80年代末和90年代初的美国。电弧放电的光、热、声和电磁特性、主要电弧检测和故障识别方法：
(1)根据电弧波形特性：通过确定电流波形推导和累计电弧周期是否超过设定阈值来识别电弧误差。
(2)电弧高频能量突变：在电流信号的高频部分检测能量突变，识别电弧，检测电弧次数，识别电弧故障。
(3)使用高频小波变换：负载电流高频采样，计算非零离散小波系数，与低频电流零超标信号一起决定是否满足阈值。
(4)采用傅式变换：利用短时间傅利叶变换，分析采样信号基本分量、奇数波形和偶数波形分量的变化，提取和判断串联电弧误差特性。
(5)使用时频分析：根据反映电流突变的高低脉冲延迟衰减时间的差异，判断高于或低于阈值的时间段。
(6)高频信号对比度使用：判断周期性产生的高频电流是否与正常开关电弧不同，检测频谱范围是否与电力、电子设备等应用产生的常规高频谐波不同。
(7)使用电弧波长转换：将接收到的电弧光的紫外线转换为可见光，并由光电转换器转换为触发信号。
行业竞争
AFCI/AFDD作为有效防止电弧故障引起电气火灾的终端保护器，在北美迅速普及和普及，国内对AFCI/AFDD的研究和应用还处于起步阶段，重要的创新主体有泰西电气、西电、伊顿、西门子、通用电气、施耐德等。上海电气科学研究院起草的2011年机械行业标准《电弧故障检测器装置(AFDD)》和沈阳消防局起草的GB14287.4 《故障电弧探测装置》标准均进入批准阶段。在建筑电气防火领域，电弧故障保护技术将具有广阔的市长/市场前景和发展潜力。
使命的“WHERE”
基于电弧放电产生的各种物理和化学特性以及电弧波形特性，将各种新的检测技术应用于电弧检测和电弧故障识别，进一步提高了电弧保护。
水平。完善电弧动态模型，模拟电弧特性，采用新算法提高故障信息处理速度，是电弧故障保护领域一个重要的研究课题。
(1)电弧检测及故障识别方面
将成熟的智能控制理论及模式识别技术，应用于电弧检测和故障识别判定，将大大提高电弧故障识别速度和准确性。
(2)多保护集成配合方面
解决AFCI/AFDD所在配电系统中各节点开关的协调配合，为电路提供全面故障保护。集成过载、短路、接地故障、电弧故障等多保护为一个复合型断路器，并优化完善各保护功能的协调配合。
(3)光伏系统电弧故障保护方面
充分发挥光伏清洁能源的作用，针对性研发用于光伏直流系统的特种AFCI/AFDD，涉及光伏逆变器、汇流箱、光伏电池模块的串联直流电弧故障保护。
(4)满足智能电网对开关电器的新要求
实现AFCI/AFDD的可通信、网络化，智能化及其涉及的总线技术、可通信网络化等技术将发挥更大效用。
(5)AFCI/AFDD产品系列化标准化方面
AFCI/AFDD的系列化、标准化，以及附件模块化，将大大提高其在终端配电中的应用范围。
结语
作为低压配电系统尤其是建筑供配电的重要终端防火设备，我国与国外的AFCI/AFDD技术发展及产品应用相比还有很大差距。外资企业已开始了在国内的AFCI/AFDD战略布局，在中国专利申请量逐年递增。中国高校应注重推动AFCI/AFDD专利技术转移，寻求专有技术获利;本土企业需加强AFCI/AFDD的技术研发及专利化，储备好长远发展所需的战略资产，并借鉴外资企业的市场战略，努力培育核心竞争力。随着人们对家居防火安全保护产品的需求增长及国内AFCI/AFDD技术标准实施，AFCI/AFDD技术的研究及应用普及将会深入并产生巨大社会和经济效益。
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