飛機電弧故障檢測技術論述

陳輝 張建

摘 要：隨著社會的進步和發展，飛機逐漸成為人們工作和生活中必須的交通工具，而電弧故障作為影響其飛行安全最為重要的因素之一，所以加強對電弧故障檢測就顯得尤為重要了。基于此，本文通過對飛機電弧機械檢測以及電氣檢測兩種方式進行了相關闡述，并提出了為了電弧故障檢測技術的發展方向。

關鍵詞：飛機電弧 檢測技術 發展方向

1、引言

作為影響飛機飛行安全的因素之一，電弧故障檢測吸引了越來越多科研工作者的目光。由于電弧故障可以直接引發電氣裝置損壞、供電中斷甚至發生火災等情況，所以，近年來特別是對于老舊飛機而言，電弧故障被認定為空難的主要原因。目前幾乎所有的飛機均是依靠電力來完成飛行、環境、計算機通信、發動機以及乘客娛樂服務等多種功能的，尤其也導致電弧故障所涉及的范圍逐漸加大。為此，不僅是對于飛機的配電系統來說，還是人們的生命財產安全，研究有效的電弧故障檢測技術顯得尤為重要。

簡單來說，電弧故障主要是高導電性電離氣體在無意識的情況下所發生的一種自持放電現象，是一種以特殊形式存在的高阻抗故障。由于此故障的出現會對電路形成較高的阻抗，從而有效的阻止電路通過保護裝置來進行自我保護，導致一些傳統的保護裝置，如保險絲、斷路器等設備無法發揮作用。一般情況下，電弧故障主要是因為線路夾住、電線剪短、連接器松動或者線路絕緣老化等原因造成的。電弧間歇故障顧名思義，就是在特定環境下才會發生，并且在地面上幾乎不會復現，所以必須要在飛行過程中對電弧故障進行檢測和消除，否則當飛機返回陸地后，其根源將無法再次查找。飛機上的間歇電弧故障也主要是因為在長期的飛行過程中導致絕緣受損的線路與機身發生接觸，或者連接器松動等情況引起的。

2、機械電弧故障檢測

機械電弧故障檢測技術主要是依靠溫度和壓力的變化作為故障指示，紫外傳感器或者光學傳感器等均可以作為檢測設備。基于此，相關學者從此方面入手，通過壓力區傳聲器以及環形天線、光敏三極管分別檢測出了電弧的聲音、電磁輻射、紅外。另外，由于電弧具有獨有的聲音特征，所以也可以通過檢測聲音來完成故障檢測，并且在電弧故障發生時會產生寬帶的電磁信號被簡單的調幅無線電或者拾取線圈而檢測出來。據相關研究發現，有學者提出了一種檢測直流電弧故障的檢測方式及電磁輻射信號檢測技術，該技術主要是通過電弧故障時激發的電磁場與剩余電流互感器所產生耦合反應，然后通過對收集的信號與標準進行比對來識別相應的電弧故障。或者有的學者通過超聲輻射以及敏感電磁波前沿研究出了一種新型的斷路器即電弧故障電路斷路器，此設備通過對電弧獨特的特征來完成檢測。

3、電氣電弧故障檢測

3.1時域法

時域法電弧故障檢測主要是通過對異常電流、電壓以及參數等的檢測來確定其電弧故障。在初期時域法的應用過程中，其主要通過監控RMS 電流以及平均電流來進行過載保護，然后在檢測峰值電流來用于過流報警。隨著科技的進步，時域法逐漸向著新的領域進行了研究，譬如三相電流的不平衡、電流和電壓測量值的比率、電壓微分、電流微分、沿一條饋線的電壓不平衡以及電弧故障能量、電弧電流和電壓的混沌特性等的研究來提升對電弧故障的有效檢測。

3.2頻域法

將傅里葉變換來定義為時域信號向頻域信號的映射逐漸被越來越多的學者所認可。簡單而言，離散傅里葉變換可以將故障信號有效的分解到列譜成分上，而快速傅里葉變換則為離散傅里葉變換提供了精準的計算解，進而提升了信號處理能力。該檢測方法主要是將故障發生的相線和中線電流的諧波成分與在正常情況下的進行對比，并對波形失真的某些系數進行有效監測，計算方式如下（1）所示：

其中，Kdis 則代表的是失真系數，hi則表示第i 次諧波;

3.3時頻域法

時頻域法主要是通過確定信號的頻率隨時間所發生的規律而進行檢測的技術，該方法可以有效的分析電弧故障在某一瞬間的變化行為。小波變換與傅里葉變換存在一定的差異，其具有頻率以及時間信息，所以，被廣泛的應用在電弧故障信號的處理方面。雖然小波變換在一定程度上較為復雜，但是其可靠性以及可信賴度均要高于其他信號處理技術。

4、故障電弧檢測的發展方向

隨著科技的進步，電弧故障引發了越來越多的學者關注，但是由于各方面因素的制約導致一些檢測技術仍主要停留在理論層面。而隨著信息技術的發展，飛機配電系統中固態功率控制器以及智能接觸器的智能技術應用，為電弧故障的研究以及飛行線路問題帶來新地發展機遇。為了有效提升電弧故障檢測技術，SSPC 單元將可以獲取負載的電流和電壓，并具備一定的數據采集處理功能。接下來，為了更好的滿足電飛機的電弧故障檢測要求，應加強對智能電弧故障檢測算法的研究。另外，由于機械電弧故障檢測技術主要是依靠壓力、電磁、熱等物力特征來進行檢測，不僅成本高而且檢測范圍小，所以，可以依靠傳感器技術來提升檢測質量。飛機線路系統是一種動態系統且受多方面因素的至于，譬如，起飛、開光操作、著陸等，所以，在進行飛機間歇電弧故障檢測時可以通過其自適應變量閾值技術來進行檢測。

綜上所述，作為影響飛機飛行安全的因素之一，電弧故障檢測吸引了越來越多科研工作者的目光。目前幾乎所有的飛機均是依靠電力來完成飛行、環境、計算機通信、發動機以及乘客娛樂服務等多種功能的，尤其也導致電弧故障所涉及的范圍逐漸加大。雖然電弧故障檢測研究已經取得了一些成績，但相關研發人員仍需不斷與時俱進，不斷創新，從而提升檢測質量，確保飛機的安全飛行。

參考文獻

[1]張興斌.電弧故障檢測裝置功能指標測試系統研究[D].泉州：華僑大學，2016.

[2]劉振國，孫鵬，由廣祥.數學形態學在串聯型故障電弧診斷中的應用[J].高壓電器，2016，52（9）：190-195.