边缘 AI：电弧故障（AFCI/AFDD）与局部放电（PD）自采 SOP（可执行）

日期：约 2026-10-25（Asia/Shanghai）
定位：公开电弧/局放金标准不足（见 edge-ai-arc-pd-timeseries-catalog.md）。本文以试验台/柜内可执行自采为主，公开集仅作预训练与算法 sanity check。
本文不是型式试验、型式认证、现场并网或安规合规文件；不替代 UL 1699 / UL 1699B / IEC 62606 / IEC 63027 / IEC 60270 等正式试验规程，也不替代业主《电力安全工作规程》与试验室作业指导书。
衔接：event.code=ARC_PROXY_ALARM（及可选 PD_PRPD_ABNORMAL）、统一 MQTT Schema、edge-ai-scada-104-pointlist-template.md（电弧代理独立点号、人工复归、禁止并入保护跳闸）。

0. 一句话结论

• 电弧：用公开集（Fraunhofer / Siemens 16 kHz / IAED）冷启动；量产与误报抑制必须自采本逆变器/本负载族的负样本与操作瞬态。边缘只发诊断事件 ARC_PROXY_ALARM。
• 局放：UHF/超声/HFCT 以本站探头与干扰指纹为准；MCU 只做触发与峰/能量特征，PRPD/分类放网关。事件码建议 PD_PRPD_ABNORMAL（与电弧分点）。
• 硬规则：AI 代理告警不得接入保护跳闸、GOOSE 联锁或 AFCI 脱扣线圈；与保护级光弧/AFCI 分 LD、分点号、分 VLAN。

1. DC / AC 电弧试验台自采

1.1 安全与合规边界（必须写进作业指导书）

1. 试验仅在有资质试验室或已批复的光伏/低压试验台进行；带电拆接、拉开电极、碳化路径法须持证人员操作并专人监护。
2. 串/并联电弧会产生高温、紫外、金属喷溅与有毒烟雾：护目、通风、灭火器、急停与隔离变压器按台架规程配置。
3. 禁止在运行变电站一次回路上「故意起弧」采正样本；现场只允许采正常工况与操作瞬态负样本（分合闸、投切、逆变器启停）。
4. 试验电压/电流、电极间隙、拉开速度若声称对标 UL 1699B / IEC 63027，必须按正式规程与计量器具执行——本 SOP 只给边缘 AI 数据集采集清单，不代替认证试验记录。
5. 数据分级：波形可含逆变器指纹，外发须脱敏站名/序列号；禁止把未授权现场波形上传公共平台。
6. 试验前后核对隔离、放电与接地；示波器/DAQ 探头接地方式避免地环引入假高频。
7. 碳化路径法产生粉尘与刺激性气体，结束后按试验室危废与通风规程清理，未清理不得开放参观。

1.2 推荐采样率、窗长与通道

经验法则（与目录一致）：有效信息多在数 kHz～百 kHz；盲目 MHz 流不利于 MCU Flash/功耗。公开集参考：Siemens 16 kHz、Fraunhofer 原始 500 kS/s 可再下采、IAED 10/64 kHz。

1.3 正负样本矩阵（最低门槛）

按「单逆变器型号 × 单电流档」计：

元数据必填：fs_hz、win_ms、label、electrode、gap_mm、I_dc/V_dc、inverter_model、filter_cap、ts_utc、std_ref（如 ul1699b_like / iec63027_like / site_neg_only）。

1.4 标注与切窗

1. 起弧/熄弧用时间戳或样本索引；过渡段单独类，勿一律标 arc。
2. 训练窗建议重叠 25%～50%；评估用无重叠、按实验日划分，禁止同一次起弧切窗泄漏到训练集与测试集。
3. MCU 导出：int16 原始或 float32 归一化电流；附 scaler.json（均值/方差或满量程）。
4. 仿真噪声（如纯高斯注入）只允许 sanity check，禁止计入金标准比例。

1.5 逆变器噪声专项（必做）

公开 DC 弧库多为「干净台架」；量产误报主因是逆变器开关谐波与 MPPT。自采清单：

• 同一电流档：滤波电容有/无、线缆长度两档、阴影突变启停。
• 录「无弧但频谱像弧」的难例，专库 hard_neg，用于难例挖掘与阈值校准。
• 边缘策略：连续 N=3～5 窗一致且排除 switch_transient 掩码后，才升 ARC_PROXY_ALARM。
• 若同一串有多台逆变器并联，分别采「单机 / 并联」噪声；模型或阈值按拓扑分档，避免一把阈值打天下。
• 与公开集联合训练时：公开正样本可占预训练 50%～70%，微调与验收集必须以自采为主（尤其 inverter_noise 与 switch_transient）。

2. 柜内 / 电缆接头局放自采（UHF / 超声 / HFCT）

2.1 范围与安全

• 对象：开关柜气室/电缆室、电缆终端与接头、GIS 间隔（有探头接口时）。
• 带电检测遵守安规距离与监护；探头安装优先利用厂家预留传感器孔或地电波/超声窗外测；打开柜门、近距离接触一次导体须停电办票。
• 本 SOP 产出的是诊断代理数据，不是 IEC 60270 表观电荷量值溯源报告；若需 pC 计量，走正式局放试验体系。

2.2 传感与采样建议

2.3 标签体系（可给专家）

最低规模（单间隔/单探头）：背景 2 小时等效窗；干扰 ≥50 段；专家确认 PD ≥30 段（少样本用公开 PRPD 作源域再校正）。电缆接头优先 HFCT+超声 双模态同次记录（哪怕 20 次对齐，也优于再下一万单模态窗）。

2.4 文件与同步

• 一次会话一个目录：meta.json + prpd/*.png + pulses/*.bin + audio/*.wav（若有）。
• meta 含：间隔编码、探头型号/安装点、增益、触发阈、负荷电流、温湿度、操作事件时间线。
• 相位参考：用 PT/开口三角或钳表工频同步；无同步则只发能量告警，不强行画 PRPD。
• 标签争议仲裁：两人独立判型不一致时标 unknown_suspect，进入难例池，禁止为凑正样本强行归类。
• 与目录公开集衔接：GIS UHF 干扰对、Mendeley/OIP 的 PRPD 图可作源域；目标间隔仍须本探头背景与干扰指纹，否则边缘误报会明显高于实验室论文数字。

3. MCU vs 网关数据切分；禁止接入跳闸

3.1 切分原则

流水线建议：MCU 实时拒识明显 normal/switch_transient → 可疑窗上传网关 → 网关二次确认 → 才发 ARC_PROXY_ALARM / PD_PRPD_ABNORMAL。

存储配额：MCU 本地环形缓冲建议保留最近 30～120 s 可疑原始窗（循环覆盖）；网关对象存储按事件保留波形/PRPD ≥90 天（或按业主审计期），便于误报回溯，但默认不向主站灌原始流。

3.2 禁止接入跳闸（检查单）

• [ ] AI 输出无硬接线至脱扣线圈 / 保护出口继电器
• [ ] 与保护 GOOSE 网不通；AI 在辅控 VLAN
• [ ] 104/61850 点表中 ARC_PROXY_* 为诊断点，独立 IOA，复归=latch_manual
• [ ] 告警文案含「AI 代理 / 须人工确认」；不得与光弧跳闸同名同色
• [ ] 断 MQTT / 探头故障 → 品质无效，不得保持「已确认电弧」
• [ ] 验收脚本含：模拟持续高 score，确认保护出口无动作

4. 与统一 Schema / 点表衔接示例

Topic：edgeai/{org}/{site}/{device_id}/events
task 建议：arc_proxy / pd_proxy（与视觉 ppe 并列）。时序事件用 series 替代视觉 objects（见事件 Schema 扩展约定）。

4.1 ARC_PROXY_ALARM

{
  "schema_ver": "1.0.0",
  "ts_utc": "2026-10-25T02:15:00.100Z",
  "org": "grid-east",
  "site": "SS-220-01",
  "bay": "bay-3",
  "cam": "cubicle-A",
  "device_id": "edge-box-01",
  "task": "arc_proxy",
  "model": { "name": "afci-cnn-lite", "ver": "2026.10.20-int8", "backend": "mcu-cmsis" },
  "series": {
    "fs_hz": 16000,
    "win_ms": 10,
    "n_win": 5,
    "channels": ["i_string"],
    "feat": { "score_arc": 0.91, "score_transient": 0.08, "rms_a": 8.2 },
    "waveform_ref": "s3://edge-snap/.../arc_win.bin"
  },
  "event": {
    "type": "alarm",
    "code": "ARC_PROXY_ALARM",
    "severity": "high",
    "quality": "suspect",
    "debounce_ms": 2000,
    "note": "proxy_only_no_trip"
  },
  "health": { "temp_c": 42.0, "mqtt_q": 1 }
}

网关映射点表 D 列 ARC_PROXY_ALARM（示例 IOA 占位 10009）：YX、级别 high（诊断）、人工复归、防抖 2000 ms、抑制 60 s；61850 思路参考 SARC 但落在辅控 LD（如 AIAUX），与保护光弧分点。

4.2 PD_PRPD_ABNORMAL（可选，与电弧分点）

{
  "schema_ver": "1.0.0",
  "ts_utc": "2026-10-25T03:00:00Z",
  "site": "SS-220-01",
  "bay": "bay-3",
  "cam": "pd-uhf-1",
  "device_id": "edge-box-01",
  "task": "pd_proxy",
  "series": {
    "modality": "uhf_prpd",
    "fs_hz": null,
    "phase_sync": true,
    "feat": { "cls": "pd_surface", "score": 0.76, "pulse_rate_hz": 12.4 }
  },
  "event": {
    "code": "PD_PRPD_ABNORMAL",
    "severity": "medium",
    "quality": "suspect",
    "snapshot": { "uri": "s3://.../prpd.png" }
  },
  "model": { "name": "prpd-cnn", "ver": "0.3.1", "backend": "rknn" }
}

4.3 对齐检查

• [ ] event.code 与 Excel D 列逐字一致（含 ARC_PROXY_ALARM）
• [ ] 带 schema_ver / model.ver；波形用 URI 不塞 MQTT
• [ ] quality=suspect 时主站显示「AI 推断」
• [ ] 点表备注含「禁止并保护跳闸」

5. 两周落地清单（试验室 + 一柜试点）

出口标准：有本逆变器噪声负库；事件码与点表一致；文档标明「代理诊断、非认证」；无跳闸通路；公开集仅作冷启动引用（目录链接可追溯）。

首月运维建议：ARC_PROXY_ALARM 只进运维 APP / 辅控画面，不进调度紧急推送；误报率与漏报抽检达标后再提高主站可见级别，阈值与 N 窗参数变更须记入标定记录并升 model.ver。

6. 来源与边界

• 公开资源与缺口结论：同目录 edge-ai-arc-pd-timeseries-catalog.md（Fraunhofer CC BY、Siemens 16 kHz、IAED、GIS UHF 干扰对、PRPD 图等；开关电弧与现场金标准几乎空白）。
• 事件与验收：edge-ai-event-schema-acceptance.md；映射与点表：edge-ai-iec61850-cim-mapping.md、edge-ai-scada-104-pointlist-template.md。
• 标准名（UL/IEC 等）仅作试验台对齐参考，本文件不构成合规认证证据。具体安全距离、试验限值、缺陷分级以业主现行安规与正式试验规程为准。
• 编写与检索日约 2026-10-25。