电流强度小电弧波形复杂电弧电源频率为。针对这些特性我们知道，对航空故障电弧故障点的检测，即对故障电弧电流零点的检测，这是信号的间断奇异性变化。因此我们要找到种可以检测这种局部变化的工具，来检测信号奇异点，即电流零点。故障电弧具有随机性，这使得传统的时域和频域方法都难以有效地对故障电弧信号进行分析。小波变换适合对小信号和突变信号进行分析，将其应用于故障电弧检测，可以有效提取电弧特征，准确判断故障电弧的发生。小波变换是时间和频率的局域变换，能有效地从信号中提取瞬态突变信息，通过伸缩和平移等运算功能对信号进行多尺度细化分析，解决了傅里叶变换不能解决的许多困难。将小波变换运用于故障电弧检测能有效地捕捉故障电弧的特征，作出正确的判断。小波理论是在傅立叶级数的基础上发展起来的。小波分析方法是种窗口大小固定但形状可变，时间窗和频率窗都可改变的时频的局域化分析方法，即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，所以被称为数学显微镜。正是这种特性，使小波变换具有对信号的自适应性。因此，掌握小波函数的特性的情况下，首先根据分解信号的特点选择合适的小波基函数。本文对各种常用小波函数的参数性质，包括正交性，正则性，支撑长度，消失矩等进行了比较，我们选择应用广泛，性质好的小波作为小波基。在此基础上，结合故障电弧的特点，及实际的分析结果，确定选用。在利用小波进行的各个层次的分解中，通过分解结果的比较，我们获得层分解效果较好。因此，我们确定了对故障电弧用小波进行层分解，以此准确找出故障电弧的电流零点。另外，还以小波包为工具对故障电弧的电压和电流波形进行了分析，加强对离散小波变换分析的肯定。二〇〇九年六月四日星期四航空电气系统的故障电弧航空电气系统概述航空电气系统是由供电系统用电设备和输配电系统组二〇〇九年六月四日星期四摘要随着航空工业的发展，航空电气系统的复杂性逐渐提高，这使得对系统的可靠性有了更高的要求。因此，及时发现故障并采取相应的措施，尽量减小故障对飞机性能的影响，是提高飞机可靠性的重要条件。其中，故障电弧的存在就是影响航空电力设备稳定运行的个潜在因素，所以检测故障电弧是必要的。航空故障电弧作为种低压故障电弧，具有般故障电弧的特征，每半个周期都存在电流零区。但也具有自身的特殊性，即持续时间短电流强度小电弧波形复杂电弧电源频率为等特点。从而使得以此为基础，来讨论电弧电流零点的检测情况。故障电弧的随机性，使得很难用传统的方法进行检测。长期以来，傅立叶变换是研究函数奇异性的主要工具，但是它缺乏空间局部性，只能确定函数奇异性的整体特性，不能确定奇异点在空间的位置和分布情况。而小波变换具有空间局部化性质，可利用它来分析信号的奇异性以及奇异性的位置和奇异度的大小。本文首先利用航空故障电弧的电压电流波形，并对故障电弧基本特征经行了理论分析。然后选取合适的小波基函数，运用软件中的小波分析，将故障电弧电流信号分解，从分解后的数据中提取出特征参量。关键词航空故障电弧小波分析二〇〇九年六月四日星期四二〇〇九年六月四日星期四目录摘要引言航空电气系统的故障电弧航空电气系统概述航空电气系统故障电弧的分类故障电弧的形成电弧的形成直流电弧及熄灭交流电弧及熄灭航空故障电弧的仿真航空故障电弧特性分析故障电弧检测的难点本章小结小波分析理论小波变换的由来小波变换与傅里叶变换的比较小波变换的分类连续小波变换离散小波变换多分辨率分析小波包几种常用的小波本章小结基于小波变换的航空故障电弧的分析信号的小波变换模极大值原理及奇异性检测原理基于小波变换的航空故障电弧检测整体思路小波基的选取离散小波变换分解故障电弧小波包变换分解故障电弧故障电弧特征提取二〇〇九年六月四日星期四故障电弧仿真分析仿真结果分析本章小结结论参考文献致谢,二〇〇九年六月四日星期四引言基于的航空故障电弧的仿真分析，是在了解航空电气系统中故障电弧的种类和特点基础上，用对航空故障电弧进行处理分析。首先，通过电弧理论中电弧的产生原理，燃弧和熄灭过程，及对航空故障电弧的电压电流波形的研究，我们知道航空故障电弧，弧电流信号的熄灭和复燃，及其电弧电压燃弧熄弧的尖峰点。这种方法需要具备灵活的特点，而且还二〇〇九年六月四日星期四能分辨出正常运行时稳定状态以及瞬态负载特征，以与故障电弧区别开来，避免断路器发生误动作。为了更好的判断航空故障电弧电压电流特性，我们将故障电弧特征用以下公式表示代表分解后故障电弧的值代表与相对应的故障点的值。代表两者的比值。辨别电弧故障与非电弧故障就是由这个比值实现的。对于这个比值，我们可以设定个值。在电弧故障时，大于，而在非电弧故障时，小于。这样，我们就可以准确地区分出电弧故障了。对于不同类型的故障电弧，区分方法相似，只是设置不同的值就可以了。因为为最高频信号，跟能反应故障点信息，通过编程命令，对信号特征参量提取，来更好的区分电弧电压电流信号特性。下面我们分别对正常信号，阻性负载感性负载电弧信号进行分解处理，所得图形如下。从图可以看出，理想正常信号为正弦波，为，即没有高频信号，对其特征参量提取信号不存在。从上图可以看出在纯阻性负载条件下，在电源信号峰值区有模最大值，经过分析，可以看出清楚显示电弧电压燃弧和熄弧时刻电弧电流信号处理后明显反应电流过零点区。从图可以看出在感性负载稳定状态时，由于电感作用，电流过零点不明显，接近于正弦波，在频段小波系数非常小，但通过其特征参量提取，值明显反应感性负载下电流过零点。在熄弧电压到燃弧电压变化剧烈，所以，从可以看出，电弧熄弧到燃弧的过程时间。仿真结果分析利用小波变换，对正常信号和故障电弧在阻性，感性负载情况下进行分析，通过设定小波系数参数对信号进行处理并提取故障特征参量，其结果可以看出通过小波变换，对信号进行多尺度细化分析，更清楚得获得高频信号下故障信号二〇〇九年六月四日星期四在阻性条件下，电弧电压电流信号分解后，频段系数明显反映故障点相比阻性负载条件，在感性条件下，频段系数小，电压尖峰值小电弧电流零休区不明显，电流变化平缓通过设定小波参的选择及其对图像滤波性能的影响计算机应用杨晓楠，姜绍飞，唐和生等小波函数对结构损伤识别的影响沈阳建筑大学学报尹同庆，陈洪亮基于小波变换的故障电弧检测技术研究实验室研究与探索张德丰，马莉，梁忠宏小波变换用于奇异性检测与小波类型选择仿真系统仿真学报杨立树航空电气系统绝缘故障的研究硕士学位论文大连大连理工大学电气系，周小勇小波分析在故障诊断中的应用硕士学位论文上海上海海运学院电力电子与电力传动专业，郝云虎，王福明小波变换在信号处理中的应用机械管理开发古金国，徐国政，钱家骊故障电弧特性高压电器，陈娟在小波分析中的程序设计湖南工业职业技术学院报吴军基，吴秋伟，杨伟电力系统故障时刻提取的小波分析继电器黄绍平，杨青，李靖基于的电弧模型仿真电力系统及其自动化学报彭秀艳，于秀萍，王显峰基于小波分析的电力系统故障检测应用科技闻明，吉海彦小波分析消噪及其在中的实现现代电子科技任震，黄雯莹小波分析及其在电力系统中的应用电力系统自动化二〇〇九年六月四日星期四肖尚辉，黄邦菊基于小波分析的信号突变点探测及其仿真宜宾学院学报，卢玉和，萧宝瑾基于小波分析的微弱信号检测及其在中的仿真雁北师范学院学报淮文军，王明芳，汪梅基于小波分析的电缆故障特征提取方法研究计算机技术与发展任震，黄雯莹小波分析及其在电力系统中的应用北京中国电力出版社，郑阿奇实用教程北京电子工业出版社，夏天伟，丁明道电器学北京机械工业出版社，高成小波分析与应用北京国防工业出版社，数，对信号提取特征参量，可以更清楚看出故障点产生时刻。本章小结小波分析的出现，是因为傅里叶分析只能获得信号整体特性，而不能获得信号的局部特性，及实际中对突变信号非平稳信号的处理需求。小波分析理论，可以将任信号分解成时间和频率的独立情况，同时又不失原有信号所包含的信息。因此，小波变换广泛应用到各个领域。本章首先结合仿真所得电压电流波形的特点及小波变换小波的特性进行了小波基的选择其次在所选小波基的基础上对电弧电压电流波形进行了分解，以此来确定故障点的位置即电弧电流的零休点最后，对故障电弧和非故障电弧信号进行了比较，即对故障电弧的特征进行了提取。其中，以小波包为工具对故障电弧的电压和电流波形进行了分析，加强对离散小波变换分析的肯定。二〇〇九年六月四日星期四结论本文的主要是对航空电气系统中的故障电弧进行研究，在航空故障电弧进行仿真后得到电压和电流波形，并对故障电弧的特征参数进行了提取。针对故障电弧的特点，温度高，持续时间短，旦出现击穿点，则会形成碳化路径并频繁出现，并使故障迅速扩大，直至点燃附近可燃物而引起火灾，我们需要及时检测到故障电弧。虽然故障引起的瞬态很微弱，但是可以被小波变换检测到，小波变换适合对小信号和突变信号进行分析，将其应用于故障电弧检测，可以有效提取电弧特征，准确判断故障电弧的发生。熄灭和重燃的相关小波变换系数在个频段内