改变低压电气行业格局的黑科技：故障电弧芯片技术！
-
01
- 新闻详情
根据《2018中国消防年鉴》统计，全国电气火灾比例从2014年的28%上升到2017年的35.6%，并逐年攀升！经济发达的浙江省和广东省，电气火灾占比均超过50%。全国每年发生的电气火灾超10万起，全国70%的重特大火灾是电气火灾！电气火灾中80%以上是由故障电弧引起。
然而故障电弧为何物，在老百姓甚至部分消防专业人士眼中，也并不了解。大家普遍认为电气火灾基本是因为漏电，短路，或是电加热器等引起的。
揭秘：它是电气火灾幕后大BOSS
在断路器保护等早已普及的今天，为何还发生如此高比例的电气火灾呢？有人不得不发出这样的世纪之问。其实，仔细想想，也许会找到答案。每个家庭或是公共建筑中均装有断路器或是漏电保护器，主要预防的就是漏电，短路，过载，这说明还有一种引发电气火灾的因子尚未得到保护，或者说现有的断路器不具备该种保护功能。这种因子实际就是引发电气火灾的第四大诱因——故障电弧。
故障电弧是一种气体游离放电现象，俗称“打火”。当线路老化、电器插头松动，家用电器的电源线、内部线束或零部件绝缘破损时都会发生故障电弧。其实，故障电弧隐患早已隐藏在我们身边。故障电弧的最主要危害是引发火灾，当故障电弧产生时，其中心温度高达3000℃~4000℃，甚至超过5000℃，并且伴有金属熔化物喷溅出来。故障电弧产生的高温高热，极易引燃线路绝缘层导致线路起火，如果在故障点附近存在有可燃物时，也极易引燃可燃物而导致火灾的发生。
据美国州消防署署长全国协会（NASFM）分析：故障电弧在电气火灾中占比65%；在韩国，所有发生的电气火灾中，73.5%为故障电弧引起。
攻坚：他12年潜心钻研技术对策
20世纪90年代，美国就开始研究AFCI技术(Arc-Fault Circuit-Interrupter)即电弧故障分断器，并制定的UL1699标准。自AFCI在美国普及以来，其电气火灾大幅度降低。2003年，美国消防协会(NFPA)得出结论，AFCI可防范75%~80%的电气线路火灾。现在美国90%以上的家庭安装了AFCI。
2014年，公安部沈阳消防科学研究所负责起草、审核并发布了GB14287.4《电气火灾监控系统(第4部分:故障电弧探测装置)》，上海电气科学研究院负责起草、审核并发布了GBT 31143-2014 《电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求》两套故障电弧相关标准。
这两套标准的发布，也极大地推进了中国故障电弧的发展。虽有发展，但脚步很慢。关键一方面在于国外的技术不适合国内的现实环境，中国国情不同于欧美，国内电能质量问题；另一方面该技术的难度超过了一般人的想象，简单的特征判断法会带来大量误报，无法大面积应用，只有具备持续学习能力的神经网络算法才能从根本上解决问题。
中国高校，部分大型企业集团纷纷投入到该技术的研发中，成功者少，失败者众多，因此很多人中途放弃。然而中国有个大学教授却潜心钻研，坚持不懈，一头扎进，就是12年。他就是浙江大学微电子学院、信息电子工程学院竺红卫教授。
创新：实现故障电弧探测技术“芯”突破
竺教授在中国《家电科技》年会上演讲
竺教授自2008年接触到故障电弧，就开始研究文献。12年来，有人反对，有人不理解，创新技术的研发是个漫长的过程。但竺
教授不为所动，秉承初心，他认为故障电弧引发电气火灾如此严重，每年造成巨额损失和人员伤亡，必须克服困难，攻克技术。同时，竺教授也是GBT 31143-2014 《电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求》标准的起草人之一。
据竺教授介绍，在这12年里，曾经开会时会碰到很多同行可以交流，但慢慢的，很多企业或是老师都放弃了这项研究。因为，这项研究实在是太难了。
功夫不负有心人，竺教授运用独特的持续学习能力的人工智能神经网络算法，终于在2015年，首款AFD/AFDD专用模拟信号处理芯片量产；2017年年末，AFD成为首家通过沈阳消防所功能测试；2019年7月，AFD/AFDD专用数字处理芯片量产；2019年8月底，已有10余家客户通过沈阳消防所AFD国标功能委托或认证测试。2019年8月底，完成二代产品升级换代。
历经技术的不断迭代和市场的推进，对故障电弧探测要求也越来越高，不能仅限于标准要求。国家标准对AFDD的最低电流是3A,但是很多电器在待机状态或是工作状态时，电流远不到3A,如果按照标准来研发，现实中很多故障电弧是判断不出来的。
这也是为何经常有媒体报道，我家的空调根本没开，怎么外机会着火。其实，只要空调插电了，即使没开，外机的主控板等仍然有小电流，低至0.2A。当外机发生故障电弧时，同样会引发火灾。
技术创新的脚步永不停止，故障电弧探测技术持续迭代中
为何发生电气火灾，普通百姓也许不太关注。AFD/AFDD相关故障电弧产品，老百姓更是不了解。如何推进故障电弧探测技术的应用，是一大难题。
竺教授认为宣传是一方面，唤起大家对故障电弧引发火灾危害的重视，更重要的是建议政府相关职能部门在建筑规范中要将故障电弧产品列入其中，强制使用。
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。创新的路是漫长的
而一个高度细分，难度极高的领域，创新注定是孤独的
-
02
- 技术变革
90年代之前出生的人也许还记得，每个家里都装的保险丝。家里一旦出现线路故障，保险丝会烧掉，后面再换一根。但随着断路器的出现，保险丝成为了历史。现在市面上常见的低压器有开关、熔断器、接触器、漏电保护器和继电器等。
日常使用中的断路器，漏电保护器等只能保护漏电，短路，过载，过压等现象，但不能保护线路老化等引发的故障电弧。面对如此高比例，高数量的电气火灾，传统的低压电器企业，将如何选择，相信已经有了答案。况且，中国的低压电器已经进入了白热化的竞争阶段，产品已经到了必须升级迭代的时候。故障电弧探测芯片和低压电器行业，有着天然的耦合。
据竺教授介绍，温州已经有断路器企业和他合作，开展故障电弧断路器和故障电弧智能断路器的研究开发工作，并且产品已经研发好了。
为了满足市场的需要和技术的产业化运营，竺教授于2018年6月，成立了杭州凌石信息技术有限公司。公司通过了中国人工智能小镇和杭州未来科技城（海创园）的项目评审，也获得了“智汇温州”全球精英创新创业大赛一等奖。
竺教授说杭州凌石将不忘初心，始终坚持“消灭电气火灾”的使命，专注故障电弧芯片和算法研究，积极赋能中国广大低压电器企业，以及智慧消防、智慧用电、家电、智慧家居、新能源汽车等行业，共同推进故障电弧探测技术的应用。
据竺教授介绍，截止2019年底，杭州凌石信息的故障电弧探测芯片已经广泛应用到港珠澳大桥、北京大兴机场、杭州亚运会主场馆、上海养老院、颐和园、西安鼓楼、西部部分高铁站等国家、省市重大工程中。
变革已来，故障电弧探测技术，正在改变传统低压电器行业。
