一. 定義

電流指紋是電力指紋的重要組成部分，指電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，其電流信號(hào)所呈現(xiàn)出的獨(dú)特特征組合。這些特征可用于區(qū)分不同類型的設(shè)備，或同一類型設(shè)備在不同工作狀態(tài)下的情況。

二. 特征細(xì)節(jié)

1. 幅值特征

不同的電氣設(shè)備具有不同的額定電流。例如，小型桌面風(fēng)扇的額定電流可能在 0.1 - 0.3A 之間，而大型工業(yè)空調(diào)壓縮機(jī)的額定電流可能高達(dá)幾十安培。設(shè)備工作時(shí)的實(shí)際電流幅值會(huì)隨負(fù)載變化而改變，這種幅值變化規(guī)律也是電流指紋的重要組成部分。比如，電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，電流幅值較小；隨著負(fù)載增加，電流幅值相應(yīng)增大。

2. 頻率特征

在理想的交流電網(wǎng)中，電流頻率是固定的（如我國(guó)工頻為 50Hz）。然而，許多電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同于工頻的電流成分，這些成分被稱為諧波。例如，電子設(shè)備中的整流電路會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流。像計(jì)算機(jī)電源中的開關(guān)電源，會(huì)在基頻（50Hz）的基礎(chǔ)上產(chǎn)生 3 次、5 次、7 次等諧波電流，這些諧波的頻率和幅值分布構(gòu)成了設(shè)備電流指紋的一部分。

3. 相位特征

電流與電壓之間存在相位差，不同設(shè)備的相位差各不相同。對(duì)于純電阻性設(shè)備，電流和電壓同相，相位差為 0°；對(duì)于感性設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)），電流滯后電壓一定角度，該角度大小與設(shè)備的電感等參數(shù)有關(guān)。例如，一個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)，其電流可能滯后電壓 30° - 60° 左右，這種相位關(guān)系特征也是電流指紋的關(guān)鍵要素之一。

4. 波形特征

不同設(shè)備的電流波形存在明顯差異。例如，線性電阻負(fù)載的電流波形是正弦波，且與電壓波形同相（假設(shè)在交流電路中）。而一些非線性負(fù)載，如熒光燈的電子鎮(zhèn)流器，其電流波形會(huì)發(fā)生畸變，不再是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，可能含有尖峰、凹陷等特征。這種電流波形的形狀和變化規(guī)律也是電流指紋的重要內(nèi)容。

5. 暫態(tài)特征

設(shè)備在啟動(dòng)、停止或者負(fù)載突變時(shí)的電流變化情況是電流指紋的另一個(gè)重要方面。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比額定電流大數(shù)倍的啟動(dòng)電流，這個(gè)啟動(dòng)電流的上升時(shí)間、峰值大小和持續(xù)時(shí)間等特征都具有設(shè)備特異性。例如，三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流可能達(dá)到額定電流的 4 - 7 倍，啟動(dòng)電流持續(xù)時(shí)間一般在幾秒鐘以內(nèi)，這些暫態(tài)電流特征有助于識(shí)別電機(jī)的類型和規(guī)格。

3.應(yīng)用場(chǎng)景：預(yù)防電動(dòng)車違規(guī)充電引起的火災(zāi)

【1】、項(xiàng)目背景

電瓶車充電監(jiān)測(cè)模塊

近年來(lái)，電動(dòng)車起火自燃事件頻繁發(fā)生，電氣故障成為造成電動(dòng)車火災(zāi)的首要原因。為從用電源頭解決電瓶車入戶充電管理難題，深圳市云控新技術(shù)有限公司研發(fā)了電瓶車充電監(jiān)測(cè)模塊，利用電流指紋 AI 技術(shù)，可在一秒內(nèi)識(shí)別電動(dòng)車電池入戶充電隱患并立即斷開，有效治理這一隱患。

[2]、工作內(nèi)容

1. 設(shè)備識(shí)別與分類

在智能電表和能源管理系統(tǒng)中，可通過(guò)分析電流指紋來(lái)識(shí)別接入電網(wǎng)的不同設(shè)備。例如，在家庭能源管理系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)電流指紋能夠區(qū)分冰箱、電視、空調(diào)等不同電器設(shè)備的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備用電情況的精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)與分析。對(duì)于電動(dòng)車充電監(jiān)測(cè)模塊而言，準(zhǔn)確識(shí)別電動(dòng)車充電設(shè)備是實(shí)現(xiàn)有效管理的基礎(chǔ)。

2. 故障檢測(cè)與診斷

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，電流指紋會(huì)發(fā)生變化。例如，電機(jī)繞組短路會(huì)導(dǎo)致電流幅值突然增大，且可能伴隨諧波成分的改變。在電動(dòng)車充電過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流指紋，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)充電設(shè)備故障的早期跡象，為故障診斷和維修提供依據(jù)。同時(shí)，也能快速識(shí)別可能存在的安全隱患，如電池過(guò)熱、充電器故障等。

3. 電網(wǎng)安全與電能質(zhì)量分析

在電網(wǎng)中，異常的電流指紋可能意味著存在干擾源或者非法接入的設(shè)備。對(duì)于電動(dòng)車充電監(jiān)測(cè)模塊，大量諧波電流的注入會(huì)影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。通過(guò)監(jiān)測(cè)電流指紋可以定位產(chǎn)生諧波的設(shè)備，并采取措施加以控制。同時(shí)，在確保分布式能源資源（如太陽(yáng)能逆變器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等）接入電網(wǎng)時(shí)，也可通過(guò)電流指紋來(lái)確保其正常運(yùn)行并符合電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，為電動(dòng)車充電提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

審核編輯 黃宇