近幾年，隨著電氣技術(shù)在航空領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，飛機(jī)配電系統(tǒng)的容量不斷增加，隨之而來(lái)的是電纜數(shù)量上的增加以及結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜化。相關(guān)報(bào)告表明，許多空難事故和飛行器故障都直接或間接與電氣系統(tǒng)的供電線路表面產(chǎn)生的持續(xù)電弧有關(guān)。航空電氣安全問(wèn)題變得更為嚴(yán)峻，研究航空交流故障電弧檢測(cè)技術(shù)對(duì)于保證配電線路的安全性和可靠性具有重要意義。

串聯(lián)故障電弧特征具有較強(qiáng)的隱蔽性，易被負(fù)載電流湮沒(méi)，再加上電氣負(fù)載種類繁多以及故障電弧的產(chǎn)生具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，使得故障的準(zhǔn)確判別存在較大困難。

串聯(lián)故障電弧診斷研究主要分為三類：基于電弧數(shù)學(xué)模型診斷故障電弧，目前主要停留在仿真分析階段；依據(jù)電弧的物理特性檢測(cè)故障電弧；根據(jù)線路電壓和電流信號(hào)的波形特征識(shí)別電弧。

有學(xué)者運(yùn)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能算法，識(shí)別率高，但需大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，算法較為復(fù)雜。有學(xué)者基于電弧電流波形畸變性，通過(guò)小波變換的細(xì)節(jié)系數(shù)檢測(cè)電弧電流的畸變點(diǎn)，進(jìn)而檢測(cè)出故障電弧。

然而在某些非線性負(fù)載正常工作時(shí)也存在相似的畸變點(diǎn)，如何有效區(qū)分成為一個(gè)問(wèn)題。發(fā)生在航空交流系統(tǒng)中的故障電弧復(fù)雜度更高，通過(guò)融合多維特征量，尋找一種魯棒性較高的識(shí)別方法是航空故障電弧檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

突變理論用數(shù)學(xué)算法描述系統(tǒng)狀態(tài)的飛躍，給出系統(tǒng)處于穩(wěn)定態(tài)的參數(shù)區(qū)域，參數(shù)變化時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)也隨之變化，當(dāng)參數(shù)通過(guò)某些特定位置時(shí)，狀態(tài)就會(huì)發(fā)生突變，從而定量描述形態(tài)的一種形式到另一種形式的突變。線路由正常運(yùn)行到電弧產(chǎn)生是一個(gè)突變的非連續(xù)過(guò)程，而突變理論便是一種研究各種臨界點(diǎn)附近非連續(xù)狀態(tài)特征的模型。

因此，本文將突變理論應(yīng)用到故障電弧檢測(cè)研究中，通過(guò)脈寬百分比、變異系數(shù)、間諧波均值以及小波奇異熵四個(gè)特征量對(duì)電流時(shí)域、頻域和時(shí)頻域突變信息進(jìn)行提取，建立基于突變理論的故障電弧評(píng)價(jià)模型。通過(guò)運(yùn)算和分析，最后得出了典型負(fù)載在正常和電弧兩種情況下的故障電弧評(píng)價(jià)指標(biāo)值。依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)值對(duì)線路電流進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷是否存在故障電弧。

圖1 故障電弧試驗(yàn)原理

總結(jié)

本文針對(duì)單一特征識(shí)別方法診斷效果較差的問(wèn)題，提出采用脈寬百分比、變異系數(shù)、間諧波均值和小波奇異熵提取故障原始特征；依據(jù)突變理論構(gòu)建故障電弧識(shí)別模型，對(duì)多特征量信息融合求得故障電弧評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)而判斷的方法。

結(jié)果表明：故障電弧識(shí)別模型所得評(píng)價(jià)指標(biāo)區(qū)分度明顯，易于設(shè)定統(tǒng)一閾值，且不受負(fù)載類型電流大小的影響。該方法在檢測(cè)故障電弧時(shí)將特征量各自擁有的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，克服了現(xiàn)有故障電弧檢測(cè)方法魯棒性差的缺陷，將會(huì)是一種有理想應(yīng)用前景的航空線路串聯(lián)故障電弧識(shí)別方法。