一. 定義

電流指紋是電力指紋的重要組成部分，指電氣設備在運行過程中，其電流信號所呈現出的獨特特征組合。這些特征可用于區分不同類型的設備，或同一類型設備在不同工作狀態下的情況。

二. 特征細節

1. 幅值特征

不同的電氣設備具有不同的額定電流。例如，小型桌面風扇的額定電流可能在 0.1 - 0.3A 之間，而大型工業空調壓縮機的額定電流可能高達幾十安培。設備工作時的實際電流幅值會隨負載變化而改變，這種幅值變化規律也是電流指紋的重要組成部分。比如，電機空載運行時，電流幅值較小；隨著負載增加，電流幅值相應增大。

2. 頻率特征

在理想的交流電網中，電流頻率是固定的（如我國工頻為 50Hz）。然而，許多電氣設備在運行過程中會產生不同于工頻的電流成分，這些成分被稱為諧波。例如，電子設備中的整流電路會產生大量諧波電流。像計算機電源中的開關電源，會在基頻（50Hz）的基礎上產生 3 次、5 次、7 次等諧波電流，這些諧波的頻率和幅值分布構成了設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，不同設備的相位差各不相同。對于純電阻性設備，電流和電壓同相，相位差為 0°；對于感性設備（如電動機），電流滯后電壓一定角度，該角度大小與設備的電感等參數有關。例如，一個典型的電動機，其電流可能滯后電壓 30° - 60° 左右，這種相位關系特征也是電流指紋的關鍵要素之一。

4. 波形特征

不同設備的電流波形存在明顯差異。例如，線性電阻負載的電流波形是正弦波，且與電壓波形同相（假設在交流電路中）。而一些非線性負載，如熒光燈的電子鎮流器，其電流波形會發生畸變，不再是標準的正弦波，可能含有尖峰、凹陷等特征。這種電流波形的形狀和變化規律也是電流指紋的重要內容。

5. 暫態特征

設備在啟動、停止或者負載突變時的電流變化情況是電流指紋的另一個重要方面。當電機啟動時，會產生一個比額定電流大數倍的啟動電流，這個啟動電流的上升時間、峰值大小和持續時間等特征都具有設備特異性。例如，三相異步電動機直接啟動時，啟動電流可能達到額定電流的 4 - 7 倍，啟動電流持續時間一般在幾秒鐘以內，這些暫態電流特征有助于識別電機的類型和規格。

3.應用場景：預防電動車違規充電引起的火災

【1】、項目背景

電瓶車充電監測模塊

近年來，電動車起火自燃事件頻繁發生，電氣故障成為造成電動車火災的首要原因。為從用電源頭解決電瓶車入戶充電管理難題，深圳市云控新技術有限公司研發了電瓶車充電監測模塊，利用電流指紋 AI 技術，可在一秒內識別電動車電池入戶充電隱患并立即斷開，有效治理這一隱患。

[2]、工作內容

1. 設備識別與分類

在智能電表和能源管理系統中，可通過分析電流指紋來識別接入電網的不同設備。例如，在家庭能源管理系統中，監測電流指紋能夠區分冰箱、電視、空調等不同電器設備的工作狀態，從而實現對各設備用電情況的精準統計與分析。對于電動車充電監測模塊而言，準確識別電動車充電設備是實現有效管理的基礎。

2. 故障檢測與診斷

當設備出現故障時，電流指紋會發生變化。例如，電機繞組短路會導致電流幅值突然增大，且可能伴隨諧波成分的改變。在電動車充電過程中，通過實時監測電流指紋，能夠及時發現充電設備故障的早期跡象，為故障診斷和維修提供依據。同時，也能快速識別可能存在的安全隱患，如電池過熱、充電器故障等。

3. 電網安全與電能質量分析

在電網中，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備。對于電動車充電監測模塊，大量諧波電流的注入會影響電網的電能質量。通過監測電流指紋可以定位產生諧波的設備，并采取措施加以控制。同時，在確保分布式能源資源（如太陽能逆變器、風力發電機等）接入電網時，也可通過電流指紋來確保其正常運行并符合電網接入標準，為電動車充電提供穩定的電力供應。

審核編輯 黃宇