[发明专利]一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法

权利要求书

1.一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述方法对电弧产生到熄灭的过程进行表征，包括以下步骤：

步骤S1、通过电系统测量模块（1）获取电弧电压数据，同时通过光系统测量模块（2）获得电弧等离子体在时域上的连续电弧谱线数据；

步骤S2、通过对电弧电压数据进行小波能量谱变换得到电弧电压波形特征值及电压小波能量谱波形；

步骤S3、对电弧谱线的Stark计算得到弧隙间电弧电子密度；

步骤S4、选取与电子密度变化趋势具有一致性的电压小波能量谱波形，并根据所选取的电压小波能量谱波形来选取对应的电弧电压波形特征值来表征电弧的燃弧状态和趋势。

2.根据权利要求1所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述步骤S4中，当弧隙间电弧电子密度保持在预设数量级时；所述电弧电压波形特征值为对处于稳定燃弧状态的电弧进行表征的电弧电压波形特征值，电压小波能量谱特征值稳定在由采样率和电压等级决定的稳定燃弧阈值；此时的电弧电子密度处于稳定燃弧数量级。

3.根据权利要求2所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述步骤S4中，当弧隙间电弧电子密度出现不稳定的剧烈变化，且电压小波能量谱特征值增大至稳定燃弧阈值的2.5倍时，所述电弧电压波形特征值为对处于趋于熄灭状态的电弧进行表征的电弧电压波形特征值。

4.根据权利要求3所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述步骤S4中，当弧隙间电弧电子密度出现不稳定的剧烈变化，且当电压小波能量谱特征值增大至稳定燃弧阈值的三倍以上时，可判定电弧已熄灭。

5.根据权利要求4所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述步骤S4中，当弧隙间电弧电子密度出现不稳定的剧烈变化，且当电压小波能量谱特征值小于稳定燃弧阈值时，所述电弧电压波形特征值为对处于趋向更猛烈重燃阶段的电弧进行表征的电弧电压波形特征值。

6.根据权利要求5所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：当低压交流电弧熄灭过程中，介质恢复强度逐渐增加时，所述电压小波能量谱特征值表征介质恢复强度与电压恢复强度的竞争关系；

当电压小波能量谱特征值越大，则介质恢复强度越大，电弧趋向于熄灭；

当电压小波能量谱特征值越小，则介质恢复强度越小，电弧趋向于重燃。

7.根据权利要求1所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述电系统测量模块（1）包括模块A1、模块C1；所述光系统测量模块（2）包括模块A2、模块C2；

所述模块A1和模块A2对电弧进行实时检测，得到电弧的电压信号的电压波形B1，以及可与B1进行比对的电弧等离子光谱的光谱波形B2；

所述模块C1对电弧电压信号进行小波能量谱变换得到小波能量谱值D1及其在时域上的轨迹变化；

所述模块C2对电弧等离子光谱进行Stark计算及Boltzmann图法处理，得到与D1具有内在关联性的电弧等离子体电子密度D2及其在时域上的轨迹变化。

8.根据权利要求7所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述电系统测量模块（1）为实时采集电弧电压波形的交流电弧检测系统，其嵌入有可提取电压波形的小波能量谱算法模块；所述小波能量谱算法模块根据实际采样的结果设定波形特征值的阈值。

9.根据权利要求7所述的一种低压交流电弧微观状态的宏观表征方法，其特征在于：所述光系统测量模块以光谱检测方法对低压交流电电弧进行时域上的连续测量，以得到其光谱变化曲线，并按光谱曲线以及电极材料种类选取合适的元素波长，查询得到对应的光谱参数来计算出电弧等离子体的电子温度变化轨迹，再根据温度计算得到所需的电子密度变化轨迹。