[发明专利]基于改进Levene检验与JS散度的航空串联电弧故障检测方法

说明书

本发明公开了一种基于改进Levene检验与JS散度的航空串联电弧故障检测方法，该方法提出对原levene检验过程中转换变量的计算方法进行改进，解决了负载在单相串话干扰情况下与电弧故障情况下P特征值的交叠问题，同时为了避免单一特征量在识别电弧故障时存在偶然性又提出将Jensen‑Shannon散度与改进Levene检验P值特征共同应用于航空交流电弧故障的检测，通过分析后给出两种特征的统一阈值，实现了航空电器系统电弧故障诊断过程。本发明的有益效果是，对航空电气系统的电弧故障检测准确率均达到了97.5％以上，具有较高的识别准确率。

技术领域

本发明涉及航空电气系统故障电弧检测技术领域，特别是一种基于改进Levene检验与JS散度的航空串联电弧故障检测方法。

背景技术

由于飞机线束长期处于振动、高温、潮湿等严酷的环境，其绝缘层会加速分解老化同时电缆表面之间的磨损也随之增加，极易诱发间歇性的电弧故障。航空电气系统采用115V/400Hz的电源，导致电弧故障具有持续时间短及隐蔽性强等特点，并且由于航空电气系统采用的导线集中捆绑放置在框架内，当某一线路发生电弧故障时极易对其它线路产生串话干扰，如果采用测量弧光、弧声、弧温和电磁辐射等物理量变化进行电弧故障检测，传感器的安装会受到空间的限制，对于电弧故障的识别造成不利影响。

为了解决上述问题，本领域技术人员通过研究航空电弧故障电流或电压信号的时域、频域、时频域特征来检测航空线路的电弧故障。其中，频域方法主要使用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)计算电弧电流信号的谐波含量，通过测量谐波含量的改变，判断电弧故障。频域特征能够有效反映出电弧电流信号谐波含量的变化，而当线路中出现谐波干扰时，被干扰电路中的电流信号也会有谐波的改变，往往造成误判。相比于频域方法，时频域方法能够分析信号的时域和频域的信息，主要的分析方法有小波变换、小波包变换及经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)等，但在不同负载下小波变换能够反映电弧故障特征的有效频段不同，造成选取合适的小波基比较困难。相较于频域和时频域方法，时域统计量特征便于工程实现且更容易满足航空电源400Hz高频率下实时性检测的要求。此类方法通过将信号看成统计样本，利用统计算法量化电弧故障信号的数值特征，例如峭度、变异系数和偏态指标等，这些统计量特征对线性负载有较好的识别效果，但对航空非线性负载的电弧故障诊断还不能完全适用。目前常见的电弧故障诊断特征在发生串联电弧故障与串话干扰(包括单相与三相)的情况下极为相似，易产生误判，而在SAEAS5692中明确规定了对三相和单相串话干扰中的被干扰线路不能判定为电弧故障的要求。

为了解决上述技术问题，本领域技术人员提出了一种基于Levene检验的航空交流串联电弧故障检测方法(崔芮华,佟德栓.基于Levene检验的航空交流串联电弧故障检测[J].电工技术学报,2021,36(14):3034-3042.)，该方法中提出了一种基于Levene检验的分析方法，提取检验过程中的显著性水平P值作为识别特征，对串联电弧故障具有良好的识别效果，并在三相串话干扰的情况下不发生误判，但电弧故障电流的P值特征与线路发生单相串话干扰时被干扰支路电流信号的P值特征有交叠，会产生误判。因此，本领域技术人员需要一种能够满足检测航空线路的电弧故障的新方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于改进Levene检验与JS散度的航空串联电弧故障检测方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种基于改进Levene检验与JS散度的航空串联电弧故障检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，采集航空电气系统中的若干电流信号周期，每个电流信号周期内包含若干电流信号样本，从若干电流信号周期中提取一个正常电流信号周期数据样本作为其他电流信号周期的对比周期并作为作为检验样本一；