飛機(jī)電弧故障檢測技術(shù)論述

陳輝 張建

摘 要：隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，飛機(jī)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(qiáng)對電弧故障檢測就顯得尤為重要了?；诖?，本文通過對飛機(jī)電弧機(jī)械檢測以及電氣檢測兩種方式進(jìn)行了相關(guān)闡述，并提出了為了電弧故障檢測技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)電弧 檢測技術(shù) 發(fā)展方向

1、引言

作為影響飛機(jī)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(fā)電氣裝置損壞、供電中斷甚至發(fā)生火災(zāi)等情況，所以，近年來特別是對于老舊飛機(jī)而言，電弧故障被認(rèn)定為空難的主要原因。目前幾乎所有的飛機(jī)均是依靠電力來完成飛行、環(huán)境、計(jì)算機(jī)通信、發(fā)動機(jī)以及乘客娛樂服務(wù)等多種功能的，尤其也導(dǎo)致電弧故障所涉及的范圍逐漸加大。為此，不僅是對于飛機(jī)的配電系統(tǒng)來說，還是人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，研究有效的電弧故障檢測技術(shù)顯得尤為重要。

簡單來說，電弧故障主要是高導(dǎo)電性電離氣體在無意識的情況下所發(fā)生的一種自持放電現(xiàn)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(xiàn)會對電路形成較高的阻抗，從而有效的阻止電路通過保護(hù)裝置來進(jìn)行自我保護(hù)，導(dǎo)致一些傳統(tǒng)的保護(hù)裝置，如保險(xiǎn)絲、斷路器等設(shè)備無法發(fā)揮作用。一般情況下，電弧故障主要是因?yàn)榫€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(huán)境下才會發(fā)生，并且在地面上幾乎不會復(fù)現(xiàn)，所以必須要在飛行過程中對電弧故障進(jìn)行檢測和消除，否則當(dāng)飛機(jī)返回陸地后，其根源將無法再次查找。飛機(jī)上的間歇電弧故障也主要是因?yàn)樵陂L期的飛行過程中導(dǎo)致絕緣受損的線路與機(jī)身發(fā)生接觸，或者連接器松動等情況引起的。

2、機(jī)械電弧故障檢測

機(jī)械電弧故障檢測技術(shù)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(xué)傳感器等均可以作為檢測設(shè)備?；诖?，相關(guān)學(xué)者從此方面入手，通過壓力區(qū)傳聲器以及環(huán)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(dú)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(fā)生時會產(chǎn)生寬帶的電磁信號被簡單的調(diào)幅無線電或者拾取線圈而檢測出來。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，有學(xué)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(shù)，該技術(shù)主要是通過電弧故障時激發(fā)的電磁場與剩余電流互感器所產(chǎn)生耦合反應(yīng)，然后通過對收集的信號與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對來識別相應(yīng)的電弧故障。或者有的學(xué)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(shè)備通過對電弧獨(dú)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(shù)等的檢測來確定其電弧故障。在初期時域法的應(yīng)用過程中，其主要通過監(jiān)控RMS 電流以及平均電流來進(jìn)行過載保護(hù)，然后在檢測峰值電流來用于過流報(bào)警。隨著科技的進(jìn)步，時域法逐漸向著新的領(lǐng)域進(jìn)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(xué)者所認(rèn)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(zhǔn)的計(jì)算解，進(jìn)而提升了信號處理能力。該檢測方法主要是將故障發(fā)生的相線和中線電流的諧波成分與在正常情況下的進(jìn)行對比，并對波形失真的某些系數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測，計(jì)算方式如下（1）所示：

其中，Kdis 則代表的是失真系數(shù)，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(fā)生的規(guī)律而進(jìn)行檢測的技術(shù)，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(yīng)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(fù)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(shù)。

4、故障電弧檢測的發(fā)展方向

隨著科技的進(jìn)步，電弧故障引發(fā)了越來越多的學(xué)者關(guān)注，但是由于各方面因素的制約導(dǎo)致一些檢測技術(shù)仍主要停留在理論層面。而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)配電系統(tǒng)中固態(tài)功率控制器以及智能接觸器的智能技術(shù)應(yīng)用，為電弧故障的研究以及飛行線路問題帶來新地發(fā)展機(jī)遇。為了有效提升電弧故障檢測技術(shù)，SSPC 單元將可以獲取負(fù)載的電流和電壓，并具備一定的數(shù)據(jù)采集處理功能。接下來，為了更好的滿足電飛機(jī)的電弧故障檢測要求，應(yīng)加強(qiáng)對智能電弧故障檢測算法的研究。另外，由于機(jī)械電弧故障檢測技術(shù)主要是依靠壓力、電磁、熱等物力特征來進(jìn)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(shù)來提升檢測質(zhì)量。飛機(jī)線路系統(tǒng)是一種動態(tài)系統(tǒng)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(jìn)行飛機(jī)間歇電弧故障檢測時可以通過其自適應(yīng)變量閾值技術(shù)來進(jìn)行檢測。

綜上所述，作為影響飛機(jī)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(jī)均是依靠電力來完成飛行、環(huán)境、計(jì)算機(jī)通信、發(fā)動機(jī)以及乘客娛樂服務(wù)等多種功能的，尤其也導(dǎo)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(jīng)取得了一些成績，但相關(guān)研發(fā)人員仍需不斷與時俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，從而提升檢測質(zhì)量，確保飛機(jī)的安全飛行。

參考文獻(xiàn)

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

[2]劉振國，孫鵬，由廣祥.數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在串聯(lián)型故障電弧診斷中的應(yīng)用[J].高壓電器，2016，52（9）：190-195.