电弧信号小波去噪分析
利用小波去噪方法分析电弧信号是小波分析应用于实际工程的重要方面。波变换具有多分辨率的特点，在时域和频域都具有表征信号局部特征的能力，适合分析非平稳信号，可以由粗及精地逐步观察信号。
国网天水供电公司的研究人员米正英、王瑜、王立东、张婷婷，在2020年第3期《电气技术》杂志上撰文，利用铜电极放电产生电弧，采用外加风源模拟气流横向吹弧，观察横向气流干扰作用下的电弧波形，并采用小波去噪法对电弧电压和电流信号进行分析，探寻气流对电弧的影响，以期为开关电器灭弧技术及电器设备电弧检测方法提供参考。
1984年，法国地球物理学家Morlet首次采用小波的局部特性分析了地震波，自此开启了小波应用和研究发展的新时代。小波变换的基本思想是将原始信号经过伸缩、平移之后分解为一系列子带信号，这些子带信号具有不同的频率特性、不同的空间分辨率和方向特性，能够在时域和频域表达原始信号的局部特征，进一步体现分析信号的时、频局部化特征。
小波分析具有多分辨率特性，且在时域和频域均能表征信号的局部特性，尤其对非平稳信号的分析具有良好的效果，目前已得到了快速的发展和广泛的应用。包括信号分析、图像处理，数学数值分析，医学诊断、成像，军事领域设备智能化，电气设备故障检测、定位、测距分析等方面。
例如：①在信号分析方面，通过对信号的分解和重构提取特征信号、对原始信号进行滤波、去噪、压缩和传递等；②在图像处理领域，小波分析展示出独特的优势，尤其在图像压缩、诊断、识别和分类等方面取得巨大成效；③在数学领域，小波分析可以快速有效地求解微积分方程、构造曲线曲面等；④在医学成像方面，小波分析的应用极大地缩短了B超、核磁共振以及CT的成像时间，并提高了分辨率。
由于电气设备中存在电气连接不良、设备绝缘老化以及过载等问题，易引起故障电弧，所以故障电弧是引起火灾的重要因素。电弧信号是一种非平稳信号，一般包含大量噪声和干扰，因此需通过一定的数据处理手段对电弧信号进行分析，提取故障电弧特征信号，进一步研究电弧的电气特性。
国网天水供电公司的研究人员利用铜电极放电产生电弧，采用外加风源模拟气流横向吹弧，观察横向气流干扰作用下的电弧波形，并采用小波去噪法对电弧电压和电流信号进行分析，探寻气流对电弧的影响，以期为开关电器灭弧技术及电器设备电弧检测方法提供指导。
图1 实验原理图
研究人员最后得出结论如下：
1）计算了不同小波长度下电弧电压信号的一层、三层分解重构误差。当使用db1小波时，一层和三层的小波分解重构误差最小；而当使用db3小波时，重构误差较大。整体来看，信号三层分解重构的误差比一层分解重构的误差大，可以推断当分解层数越多时，重构误差也将越大，说明信号丢失越严重。
2）分别采用了不同的小波去噪法对电弧电压和电流信号进行分析，对比不同小波去噪方法对信号的处理效果。粗略去噪法使信号丢失较严重，阈值去噪和分解重构去噪法效果较好，但是实际应用中阈值的选择对去噪效果至关重要。小波分解和重构去噪方法均很好地提取了含噪信号中的突变信号和噪声，不仅可以去除含噪信号中的噪声，还便于研究噪声信号，为电弧的检测和开关电器灭弧技术提供指导。