### 過欠壓保護器異常事件追溯系統設計：基于故障記憶功能的實現方案

#### **一、系統核心目標**
1. **實時監測與精準記錄**
系統需持續監測輸入電壓，當電壓超出預設閾值（如過壓≥270V、欠壓≤170V）時，立即觸發保護機制并記錄異常事件。
2. **事件追溯與數據分析**
通過時間戳、電壓波動曲線、保護動作類型等數據，還原異常發生過程，輔助定位故障原因（如電網波動、設備老化或線路短路）。
3. **自動化報告生成**
支持按時間范圍、事件類型篩選數據，生成可視化報告（如電壓波動趨勢圖、保護動作統計表），便于運維人員快速分析。

#### **二、硬件層設計**
1. **電壓檢測模塊**
- **傳感器選擇**：采用高精度電壓互感器（如PT系列），將220V市電按比例降壓至安全范圍（如0-5V），供后續電路處理。
- **信號調理電路**：通過RC濾波消除高頻噪聲，確保檢測信號穩定。

2. **保護執行模塊**
- **磁保持繼電器**：作為主開關，在過壓/欠壓時快速切斷電路（動作時間≤15s），電壓恢復后自動延時閉合（延時20-60s可調）。
- **驅動電路**：采用光耦隔離（如TLP521）控制繼電器線圈，避免高壓干擾。

3. **數據存儲模塊**
- **非易失性存儲器**：選用FRAM（鐵電隨機存取存儲器）或EEPROM，存儲最近1000次事件記錄（含時間、電壓值、動作類型）。
- **實時時鐘芯片**：集成DS3231等高精度時鐘，為事件打上精確時間戳（誤差≤±2s/月）。

#### **三、軟件層設計**
1. **嵌入式控制程序**
- **主循環邏輯**：
- 定時讀取電壓檢測值，與閾值比較。
- 若異常，觸發繼電器動作，同時記錄事件到存儲器。
- 電壓恢復后，延時閉合繼電器并更新狀態。
- **中斷服務程序**：處理緊急事件（如電壓驟升/驟降），優先響應保護動作。

2. **數據管理算法**
- **環形緩沖區**：采用固定大小的循環隊列存儲事件，避免存儲溢出。
- **壓縮存儲**：對連續相同事件（如持續欠壓）進行合并記錄，節省空間。

3. **通信接口**
- **UART/RS485**：支持與上位機（如PC或運維終端）通信，上傳事件記錄。
- **無線模塊（可選）**：集成LoRa或NB-IoT，實現遠程數據傳輸（適用于分布式部署場景）。

#### **四、異常事件追溯流程**
1. **事件觸發條件**
- 過壓：電壓≥275V（相對中性線電壓）持續超過設定時間（如5s）。
- 欠壓：電壓≤0.7Un（Un為額定電壓）持續超過設定時間（如0.6s）。

2. **數據記錄內容**
- **事件類型**：過壓/欠壓/恢復。
- **時間戳**：精確到秒（如2025-09-23 11:42:47）。
- **電壓值**：異常發生時的瞬時電壓（如280V）。
- **保護動作**：繼電器斷開/閉合狀態。

3. **追溯分析方法**
- **單次事件分析**：查看特定時間點的事件詳情，判斷是否為瞬時干擾或持續故障。
- **趨勢分析**：統計一段時間內過壓/欠壓發生頻率，評估電網質量或設備健康度。
- **關聯分析**：結合其他傳感器數據（如溫度、電流），判斷是否為復合故障（如過載導致電壓驟降）。

#### **五、系統優勢與應用場景**
1. **優勢**
- **高可靠性**：硬件看門狗+軟件冗余設計，確保系統在極端條件下穩定運行。
- **易用性**：支持通過手機APP或Web端遠程查看事件記錄，無需現場操作。
- **可擴展性**：模塊化設計，可輕松集成到智能電表或能源管理系統中。

2. **應用場景**
- **家庭用電安全**：保護空調、冰箱等大功率電器免受電壓波動損害。
- **工業設備保護**：為變頻器、伺服驅動器等敏感設備提供穩定電源環境。
- **電網質量監測**：協助電力公司定位電網薄弱環節，優化供電質量。

#### **六、設計驗證與優化**
1. **實驗室測試**
- 模擬過壓/欠壓場景，驗證保護動作時間（≤15s）和恢復延時（20-60s）是否符合標準。
- 測試數據存儲容量，確保可記錄至少1000次事件。

2. **現場試點**
- 在居民小區或工廠部署樣機，收集實際運行數據，優化閾值設定和報警策略。

3. **持續改進**
- 根據用戶反饋，增加事件分類統計功能（如按日/周/月匯總）。
- 開發AI預測模型，基于歷史數據預測電壓波動風險。