本發(fā)明涉及一種電弧檢測方法，具體地說是一種基于小波系數(shù)均差值的故障電弧檢測方法。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，人們對居住、辦公以及公共環(huán)境的安全性要求越來越高，而頻頻發(fā)生的電氣火災(zāi)事故給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大的安全隱患。由于電路短路、線路老化、接觸不良、電器產(chǎn)品故障等原因產(chǎn)生的故障電弧而引發(fā)的電氣火災(zāi)事故在電氣火災(zāi)事故中占有很大的比例。在建筑物低壓配電系統(tǒng)中，一方面，由于阻抗的限制，當(dāng)故障電弧發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的故障電流小，不足以使過流保護(hù)裝置動作，故障電弧持續(xù)發(fā)生，頻繁的打火和拉弧，可直接引燃電氣線路或設(shè)備鄰近的可燃物，是特別危險(xiǎn)的引火源，其起火危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于金屬性短路；另一方面，電路中存在于故障電弧波形特征相似的負(fù)載，這使得故障電弧的檢測誤判率較高。

小波變換檢測故障電弧的方法能夠檢測到故障電弧信號，但是，由于計(jì)算機(jī)這類特殊負(fù)載在正常工作時(shí)的電流信號同樣能檢測到具有故障電弧的特征，因此傳統(tǒng)的小波變換檢測方法不能夠有效地區(qū)分故障電弧和特殊負(fù)載產(chǎn)生的相似電弧。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于小波系數(shù)均差值的故障電弧檢測方法，其能夠?qū)υ谕娀芈分械碾娀」收线M(jìn)行有效檢測。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：一種基于小波系數(shù)均差值的故障電弧檢測方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1：檢測A個(gè)相鄰周期的等間隔采樣點(diǎn)電流數(shù)據(jù)，設(shè)每個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)為B，利用Mallat算法對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解與重構(gòu)處理，得到單支重構(gòu)后的小波高頻系數(shù)cd_x，x＝1,2,3,…，x表示分解的層數(shù)，并取小波高頻系數(shù)的絕對值；

步驟2：根據(jù)式(1)和式(2)分別對第m個(gè)半周波和第n個(gè)周波的cd_x絕對值求平均，所得均值Mm和Nn，Mm和Nn分別為第m個(gè)半周波的M值和第n個(gè)周波的N值，m＝1,2,…,2A；n＝1,2,…,A；A為正整數(shù)；

式中：i為第i個(gè)采樣點(diǎn)，i＝1,2,…,B；B為正整數(shù)；

步驟3：根據(jù)式(3)和式(4)分別求相鄰兩個(gè)M值的一次差值和相鄰兩個(gè)M值的一次差值，

式中：為M值的一次差值，為N值的一次差值，以此類推可以得到A個(gè)周期內(nèi)所有相鄰兩個(gè)M值的一次差值和所有相鄰兩個(gè)N值的一次差值；

步驟4：根據(jù)式(5)和式(6)分別求相鄰兩個(gè)M值的二次差值和相鄰兩個(gè)N值的二次差值，

式中：D⁽²⁾為D⁽¹⁾的逐差值(即：為M值的一次差值，為N值的一次差值)，以此類推可以得到A個(gè)周期內(nèi)所有相鄰兩個(gè)M值的二次差值和所有相鄰兩個(gè)N值的二次差值；

步驟5：根據(jù)式(7)至式(10)分別計(jì)算M值一次、二次差值的變化率和N值一次、二次差值的變化率，

式中：σ⁽¹⁾表示M值和N值的一次差值變化率，σ⁽²⁾表示M值和N值的二次差值變化率(即：表示M值一次差值變化率，表示N值的一次差值變化率，表示M值的二次差值變化率，表示N值的二次差值變化率)；

步驟6：以M值、N值、D值和σ值的大小作為判斷依據(jù)來判定電弧是否發(fā)生，M值、N值、D值和σ值超過所設(shè)閾值T_M、T_N、T_D和T_σ后，相應(yīng)的計(jì)數(shù)變量C加1；

步驟7：連續(xù)檢測A個(gè)相鄰周期的M值、N值和D值，并計(jì)算變化率，當(dāng)在設(shè)定的多個(gè)連續(xù)周期內(nèi)，計(jì)數(shù)變量C超過所設(shè)定的閾值后，可判斷發(fā)生了故障電弧。

在步驟5中，對式(7)至式(10)中的分母分別加上一個(gè)約等于零的數(shù)值δ，δ>0，對各個(gè)公式中的分母進(jìn)行非零處理，用以避免式(7)至式(10)中分母為零。

在步驟6中，計(jì)數(shù)變量C從第一次M值、N值、D值和σ值超過其對應(yīng)所設(shè)閾值T_M、T_N、T_D和T_σ時(shí)開始計(jì)數(shù)，在下一次M值、N值、D值和σ值超過其對應(yīng)所設(shè)閾值T_M、T_N、T_D和T_σ時(shí)再加1，以此類推。

所述利用Mallat算法對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解與重構(gòu)處理的過程包括對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的過程和對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的過程，所述對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的過程為對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的逆過程。

所述對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的過程包括以下步驟：

(1)將原始信號序列與高通濾波器系數(shù)序列{g_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算后再隔二取樣得到第一級高頻系數(shù)序列

(2)將原始信號序列與低通濾波器系數(shù)序列{h_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算后再隔二取樣得到第一級低頻系數(shù)序列

(3)重復(fù)步驟(1)和(2)對得到的低頻系數(shù)序列依次進(jìn)行分解得到第j級高頻系數(shù)序列和第j級低頻系數(shù)序列j＝0,1,…,N-1，N為濾波器長度。

對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的遞推公式為：

式中：和分別為離散信號f(n)的第j級低頻系數(shù)和第j級高頻系數(shù)，k＝0,1,…,N-1，N為濾波器長度，h、g為小波分解過程中的低通濾波器系數(shù)與高通濾波器系數(shù)，f(n)＝c₀(n)為原始信號序列。

所述對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的過程具體為：

(1)對采樣數(shù)據(jù)分解得到的第j級低頻系數(shù)序列進(jìn)行隔二插值后與低通濾波器系數(shù)序列{h_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算；

(2)將對采樣數(shù)據(jù)分解得到的第j級高頻系數(shù)序列進(jìn)行隔二插值后與高通濾波器系數(shù)序列{g_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算；

(3)將步驟(1)和(2)的卷積運(yùn)算結(jié)果作和得到第j-1級低頻系數(shù)序列

(4)重復(fù)步驟(1)至(3)對得到的第j-1級低頻系數(shù)序列和第j-1級高頻系數(shù)序列進(jìn)行重構(gòu)且使重構(gòu)后的低頻系數(shù)序列與原始信號序列的長度相等。

對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的重構(gòu)公式為：

式中：和分別為離散信號f(n)的第j級低頻系數(shù)和高頻系數(shù)，k＝1,…,N，N為濾波器長度，h、g為小波分解過程中的低通濾波器系數(shù)與高通濾波器系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在故障電弧的隨機(jī)性、間歇性等特征的基礎(chǔ)上，利用小波變換可準(zhǔn)確檢測故障電弧的優(yōu)點(diǎn)，對連續(xù)多周期采集的電流數(shù)據(jù)分析計(jì)算，運(yùn)用Mallat算法分解重構(gòu)小波高頻系數(shù)，進(jìn)而求得均差值，最后進(jìn)行差值運(yùn)算，將所得均差值用于檢測故障電弧，能彌補(bǔ)小波變換不能有效區(qū)分故障電弧和特殊負(fù)載產(chǎn)生的相似電弧這一缺陷。本發(fā)明不僅能夠有效地檢測出故障電弧，而且還能夠區(qū)分故障電弧和特殊負(fù)載產(chǎn)生的相似電弧，防止因特殊負(fù)載產(chǎn)生的相似電弧對故障電弧檢測的干擾。

本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1、利用小波變換可準(zhǔn)確檢測故障電弧，并運(yùn)用Mallat算法分解重構(gòu)小波高頻系數(shù)進(jìn)行差值運(yùn)算，將所得均差值用于檢測故障電弧，可以有效區(qū)分干擾負(fù)載并診斷是否有故障電弧的發(fā)生。

2、本發(fā)明求取連續(xù)多個(gè)周期電流波形的小波高頻系數(shù)變化的相對值，無需判斷所接負(fù)載的類型，從而簡化了判定條件。

3、本發(fā)明對故障電弧的判定分多層對故障進(jìn)行判斷，若當(dāng)前診斷可判斷故障發(fā)生，則無需后續(xù)計(jì)算，可節(jié)約運(yùn)算時(shí)間，減輕處理器負(fù)擔(dān)。

4、本發(fā)明可以準(zhǔn)確地辨識插拔插座、正常開關(guān)動作產(chǎn)生的一兩個(gè)周期的正常電弧，也可以準(zhǔn)確地辨識特殊負(fù)載產(chǎn)生的具有周期性的非故障電弧，以準(zhǔn)確區(qū)別故障電弧和非故障電弧。

5、與采用采樣電流均值、波形斜率等檢測方法相比，本發(fā)明既 克服了單判據(jù)診斷電弧故障的局限性，又避免了多判據(jù)融合的復(fù)雜運(yùn)算，更加簡單可靠，實(shí)用性較強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為Mallat塔式分解原理示意圖；

圖3為Mallat塔式重構(gòu)原理示意圖；

圖4(a)為負(fù)載為電水壺的小波高頻系數(shù)cd2、M值及N值的電流波形特征示意圖；

圖4(b)為負(fù)載為電水壺時(shí)對小波高頻系數(shù)cd2的M值及N值的處理結(jié)果比較示意圖；

圖5(a)為負(fù)載為電焊機(jī)的小波高頻系數(shù)cd2、M值及N值的電流波形特征示意圖；

圖5(b)為負(fù)載為電焊機(jī)時(shí)對小波高頻系數(shù)cd2的M值及N值的處理結(jié)果比較示意圖；

圖6(a)為負(fù)載為計(jì)算機(jī)的小波高頻系數(shù)cd2、M值及N值的電流波形特征示意圖；

圖6(b)為負(fù)載為計(jì)算機(jī)時(shí)對小波高頻系數(shù)cd2的M值及N值的處理結(jié)果比較示意圖；

圖7(a)為負(fù)載為套絲機(jī)的小波高頻系數(shù)cd2、M值及N值的電流波形特征示意圖；

圖7(b)為負(fù)載為套絲機(jī)時(shí)對小波高頻系數(shù)cd2的M值及N值的處理結(jié)果比較示意圖。

具體實(shí)施方式

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過具體實(shí)施方式，并 結(jié)合其附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于小波系數(shù)均差值的故障電弧檢測方法，它包括以下步驟：

步驟1：檢測A個(gè)相鄰周期的等間隔采樣點(diǎn)電流數(shù)據(jù)，設(shè)每個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)為B，利用Mallat算法對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解與重構(gòu)處理，得到單支重構(gòu)后的小波高頻系數(shù)cd_x，x＝1,2,3,…，x表示分解的層數(shù)，并取小波高頻系數(shù)的絕對值。

所述利用Mallat算法對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解與重構(gòu)處理的過程包括對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的過程和對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的過程，所述對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的過程為對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的逆過程。設(shè)c₀(n)＝f(n)為原始序列，在多分辨率分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Mallat快速算法對信號進(jìn)行分解與重構(gòu)。

如圖2所示，所述對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的過程包括以下步驟：

(1)將原始信號序列與高通濾波器系數(shù)序列{g_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算后再隔二取樣得到第一級高頻系數(shù)序列

(2)將原始信號序列與低通濾波器系數(shù)序列{h_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算后再隔二取樣得到第一級低頻系數(shù)序列

(3)重復(fù)步驟(1)和(2)對得到的低頻系數(shù)序列依次進(jìn)行分解得到第 j級高頻系數(shù)序列和第j級低頻系數(shù)序列j＝0,1,…,N-1，N為濾波器長度。

對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理的遞推公式為：

式中：和分別為離散信號f(n)的第j級低頻系數(shù)和高頻系數(shù)，k＝0,1,…,N-1，N為濾波器長度，h、g為小波分解過程中的低通濾波器系數(shù)與高通濾波器系數(shù)，f(n)＝c₀(n)為原始信號序列。

如圖3所示，所述對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的過程包括以下步驟：

(1)對采樣數(shù)據(jù)分解得到的第j級低頻系數(shù)序列進(jìn)行隔二插值后與低通濾波器系數(shù)序列{h_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算；

(2)將對采樣數(shù)據(jù)分解得到的第j級高頻系數(shù)序列進(jìn)行隔二插值后與高通濾波器系數(shù)序列{g_n}進(jìn)行卷積運(yùn)算；

(3)將步驟(1)和(2)的卷積運(yùn)算結(jié)果作和得到第j-1級低頻系數(shù)序列

(4)重復(fù)步驟(1)至(3)對得到的第j-1級低頻系數(shù)序列和第j-1級高頻系數(shù)序列進(jìn)行重構(gòu)且使重構(gòu)后的低頻系數(shù)序列與原始信號序列的長度相等。

對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理的重構(gòu)公式為：

式中：和分別為離散信號f(n)的第j級低頻系數(shù)和第j級高頻系數(shù)，k＝1,…,N，N為濾波器長度，h、g為小波分解過程中的低通濾波器系數(shù)與高通濾波器系數(shù)。

步驟2：根據(jù)式(1)和式(2)分別對第m個(gè)半周波和第n個(gè)周波的cd_x絕對值求平均，所得均值Mm和Nn，Mm和Nn分別為第m個(gè)半周波的M值和第n個(gè)周波的N值，m＝1,2,…,2A；n＝1,2,…,A；A為正整數(shù)；

式中：i為第i個(gè)采樣點(diǎn)，i＝1,2,…,B；B為正整數(shù)。

步驟3：根據(jù)式(3)和式(4)分別求相鄰兩個(gè)M值的一次差值和相鄰兩個(gè)M值的一次差值，

式中：為M值的一次差值，為N值的一次差值，以此類推可以得到A個(gè)周期內(nèi)所有相鄰兩個(gè)M值的一次差值和所有相鄰兩個(gè)N值的一次差值。

步驟4：根據(jù)式(5)和式(6)分別求相鄰兩個(gè)M值的二次差值和相鄰兩個(gè)N值的二次差值，

式中：D⁽²⁾為D⁽¹⁾的逐差值，以此類推可以得到A個(gè)周期內(nèi)所有相鄰兩個(gè)M值的二次差值和所有相鄰兩個(gè)N值的二次差值。

步驟5：根據(jù)式(7)至式(10)分別計(jì)算M值一次、二次差值的變化率和N值一次、二次差值的變化率，

式中：σ⁽¹⁾表示M值和N值的一次差值變化率，σ⁽²⁾表示M值和N值的二次差值變化率。對式(7)至式(10)中的分母分別加上一個(gè)約等于零的數(shù)值δ，δ>0， 對各個(gè)公式中的分母進(jìn)行非零處理，用以避免式(7)至式(10)中分母為零。

步驟6：以M值、N值、D值和σ值的大小作為判斷依據(jù)來判定電弧是否發(fā)生，M值、N值、D值和σ值超過所設(shè)閾值T_M、T_N、T_D和T_σ后，相應(yīng)的計(jì)數(shù)變量C加1。計(jì)數(shù)變量C從第一次M值、N值、D值和σ值超過其對應(yīng)所設(shè)閾值T_M、T_N、T_D和T_σ時(shí)開始計(jì)數(shù)，在下一次M值、N值、D值和σ值超過其對應(yīng)所設(shè)閾值T_M、T_N、T_D和T_σ時(shí)再加1，以此類推。

因小波分析能夠準(zhǔn)確檢測到故障電弧，所得的小波高頻系數(shù)不易受噪聲影響，故對于普通負(fù)載，小波高頻系數(shù)cdx的理論值應(yīng)為0，一般通過檢測M值、N值或一次差值D⁽¹⁾即可判斷是否發(fā)生電弧。但是為了避免故障電弧能量大小不規(guī)律，通過一次差值分析不準(zhǔn)確，故增加二次差值和變化率的判斷，發(fā)生電弧時(shí)的變化率一般大于不發(fā)生電弧時(shí)的變化率。

步驟7：連續(xù)檢測A個(gè)相鄰周期的M值、N值和D值，并計(jì)算變化率，當(dāng)在設(shè)定的多個(gè)連續(xù)周期內(nèi)，計(jì)數(shù)變量C超過所設(shè)定的閾值后，可判斷發(fā)生了故障電弧。

本發(fā)明可以排除插拔插座、正常開關(guān)等僅在一兩個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的正常電弧和周期性產(chǎn)生與故障電弧電流相似的干擾負(fù)載。在實(shí)際故障電弧的檢測過程中，受故障電弧的檢測與負(fù)載的類型有關(guān)系，并且故障電弧具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際的情況對閾值的設(shè)定和檢測到幾個(gè)故障而動作可以做相應(yīng)的調(diào)整。閾值的設(shè)定一般在零左右取一個(gè)比較小的數(shù)值，具體設(shè)定值據(jù)實(shí)際情況而定。計(jì)數(shù)變量C所設(shè)定的閾值參照UL1699標(biāo)準(zhǔn)，具體設(shè)定值也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。

根據(jù)電弧特征分辨故障電弧相對容易，但是多種干擾負(fù)載的存在使得區(qū)分電弧故障變得復(fù)雜。小波系數(shù)均差值法能彌補(bǔ)小波變換不能有效區(qū)分故障電弧和特殊負(fù)載產(chǎn)生的相似電弧這一缺陷，即能夠區(qū)分干擾負(fù)載。為驗(yàn)證小波系數(shù)均差值法的可靠性，將檢測負(fù)載分四種情況：(1)一般負(fù)載正常工作出現(xiàn)故障電弧，如電水壺；(2)干擾負(fù)載正常使用，如電焊機(jī)和計(jì)算機(jī)；(3)沒有明顯電弧特征但 波形復(fù)雜的負(fù)載，如套絲機(jī)；(4)不同負(fù)載切換。其中，小波變換能準(zhǔn)確辨識故障電弧和電阻性負(fù)載值改變的情況，不同負(fù)載切換和開關(guān)的開閉僅有一兩個(gè)相似波形不影響檢測結(jié)果，故僅研究前三種情況。實(shí)驗(yàn)分別截取電水壺、電焊機(jī)、計(jì)算機(jī)及套絲機(jī)等負(fù)載電流的一段波形進(jìn)行分析，驗(yàn)證小波系數(shù)均差值法的準(zhǔn)確性。

目前，我國對故障電弧檢測設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)還在制定中，依據(jù)美國UL1699標(biāo)準(zhǔn)：在交流電路上，AFCI每0.5s內(nèi)檢測出8個(gè)半周波的故障電弧，即被認(rèn)為是發(fā)生電弧故障，應(yīng)執(zhí)行脫扣動作。同時(shí)UL1699要求AFCI不得對電流具有電弧特性的干擾性負(fù)載(如真空吸塵器、壓縮機(jī)、調(diào)光燈等)有誤動作。

將0.5s內(nèi)M值大于設(shè)定閾值的次數(shù)TM作為電弧故障發(fā)生的判斷標(biāo)準(zhǔn)，對WCMDA法作進(jìn)一步說明，可分兩種情況：(1)采用逐差法對0.5s內(nèi)的M值處理，其處理流程如圖1所示；(2)采用逐差法對0.5s內(nèi)的N值依(1)中所述過程處理。通過對兩種情況的研究，可以比較利用M值、N值分別檢測不同負(fù)載的效果。

下面以四種典型負(fù)載為例，驗(yàn)證基于小波系數(shù)均差值的故障電弧檢測方法的可靠性。實(shí)驗(yàn)分別截取電水壺、電焊機(jī)、計(jì)算機(jī)及套絲機(jī)等負(fù)載電流的一段波形進(jìn)行波形特征分析。

結(jié)合電弧信號的基本特征，將Db4作為故障電弧檢測的小波基。運(yùn)用Mallat算法對信號分解重構(gòu)所得的第二層小波高頻系數(shù)cd2能準(zhǔn)確地反應(yīng)故障電弧電流的局部特征，包括故障位置和持續(xù)時(shí)間，用于檢測故障電弧效果較好。為便于不同負(fù)載電流的分析以及算法處理結(jié)果的比較，特將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。

1、普通負(fù)載電流特征分析

如圖4(a)和圖4(b)所示，是電水壺正常工作時(shí)線路上發(fā)生串聯(lián)電弧的情況，其中Iuf表示電流數(shù)據(jù)歸一化值。

由圖4(a)可知，電水壺正常工作時(shí)，cd2、M和N值均為零，當(dāng)發(fā)生電弧故障時(shí)，小波細(xì)節(jié)cd2能夠準(zhǔn)確跟蹤電弧故障發(fā)生點(diǎn)，M、N值能更準(zhǔn)確對應(yīng)故障電弧發(fā)生點(diǎn)所在的位置。由圖4(b)可知發(fā)生故障電弧時(shí)，對應(yīng)位置的M值的一次差值M(1)及N值的一次差值N(1)均迅速偏離橫軸，M與N各自的二次差值M(2)、N(2)與一次差值相比，總體變化趨勢沒有改變，充分說明電流數(shù)據(jù)存在異常。通過將M值、N值及各自差值與所設(shè)閾值分別比較，可判斷電水壺是否發(fā)生電弧故障。由以上分析可知，小波變換均差值法能識別出因線路故障導(dǎo)致的“壞弧”。

2、特殊負(fù)載電流特征分析

以下有兩個(gè)實(shí)例，分別是以電焊機(jī)和計(jì)算機(jī)為實(shí)例的特殊負(fù)載在正常工作下產(chǎn)生的相似波形，采用本發(fā)明中小波系數(shù)均差值法對兩種特殊負(fù)載的波形做處理，所得到的半周波均差值和周波均差值的一次差值和二次插值都接近于零，說明雖然電焊機(jī)、計(jì)算機(jī)這類特殊負(fù)載雖然產(chǎn)生的波形和故障電弧的波形相似，但是故障電弧具有隨機(jī)性，特殊負(fù)載的電流波形具有周期性，特殊負(fù)載是正常工作的情況并沒有發(fā)生故障電弧。

(1)電焊機(jī)電流特征分析

如圖5(a)和圖5(b)所示，波形為電焊機(jī)正常工作時(shí)的歸一化電流波形，可知電焊弧是周期性的電弧電流，滿足平肩部等故障電弧的特征。由圖5(a)可知，cd2及M值曲線均呈規(guī)律性變化，N值曲線基本呈一條直線。由圖5(b)知，M值的一次差值M(1)大小 基本不變，二次差值M(2)大小接近零，N值的一次差值N(1)及二次差值N(2)均接近零，分析結(jié)果充分說明電焊機(jī)電流具有周期性。

(2)計(jì)算機(jī)電流特征分析

由圖6(a)和圖6(b)觀察可知，WCMDA法能夠克服小波變換的局限性，可很容易將計(jì)算機(jī)電流與故障電弧區(qū)分開。

通過對電焊機(jī)和計(jì)算機(jī)的小波系數(shù)cd2處理可知，電焊機(jī)及計(jì)算機(jī)的電流是周期性變化，與故障電弧具有隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)相違背，所以此WCMDA法可以準(zhǔn)確區(qū)分“相似弧”和故障電弧。通過數(shù)據(jù)分析可知，二者M(jìn)值均呈周期性變化，說明電焊弧與計(jì)算機(jī)電流存在半波不對稱性，由N值基本呈一條直線說明N值處理方式對辨別“相似弧”更直接，效果更好。

3、波形復(fù)雜負(fù)載電流特征分析

為防止電流波形復(fù)雜的負(fù)載對電弧故障檢測造成干擾，對加工管道安裝螺紋接口的套絲機(jī)進(jìn)行研究。

圖7(a)和圖7(b)為套絲機(jī)正常工作時(shí)線路上的電流波形示意圖，可見其波形比較復(fù)雜，有許多高頻鋸齒，且在峰值處有凹陷情況出現(xiàn)；cd2、M值及N值基本為零，僅在個(gè)別位置出現(xiàn)輕微波動，M值及N值的一、二次差值均接近零。對比M值和N值的處理結(jié)果可知，通過直接處理N值來辨別套絲機(jī)電流的效果更佳。由圖7(a)和圖7(b)分析可以說明小波系數(shù)均差值法對波形雜亂的套絲機(jī)電流能夠很容易區(qū)分開，不受復(fù)雜波形的影響。

以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也被視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。