随着电气技术的飞速发展,人们对用电需求日益增长,近几年电气火灾发生数呈逐年上升趋势,电气火灾防范刻不容缓。而线路中的故障电弧是引发电气火灾的主要原因之一,超过半数的电气火灾均是由故障电弧引起的,由于故障电弧而引发的火灾事故的严重性问题已引起了国内外学者的关注。低压配电系统中的串联故障电弧具有燃烧随机、能量集中、持续时间长、不易发现等特点,而当前常规断路器主要起过流、漏电等故障的保护,无法有效、准确地识别线路中的串联故障电弧,及时切断故障线路,进而导致电气火灾发生。在我国,由于对串联故障电弧的研究起步较晚,相关的学术成果与国外相比有较大差距,故障电弧断路器的相关产品在国内也尚属空白,因此研究串联故障电弧的特性,对减少我国电气火灾的发生,保证人民财产安全具有重要意义。本文首先对国内外研究现状进行了分析与解读,总结了当前学者们对故障电弧特性的研究成果,并指出传统断路器在防治串联故障电弧方面的不足。同时本文推测,国外的大部分研究成果并不完全适用于我国的用电情况与安全用电需求,负载的类型与功率的大小会对故障电弧的特性造成影响。其次,结合相关文献与国外标准,本文自行设计、搭建了串联电弧试验平台,模拟线路中发生串联故障电弧的情况,并对常见的负载类型及代表性负载进行了总结与分类。通过采集不同情况下的电流数据,分别获得了获得了纯阻性、带火花、感性、开关电源等各类型负载下,正常与故障两种状态下的线路电流数据。之后利用MATLAB及Simulink中的Powergui组件计算出电流的各时域与频域指标,如电流的“零休”时间、平均值、有效值、电流上升率等,以及各奇、偶次谐波因数等,并在此基础上进行了对比与分析。证明了串联故障电弧的各时域指标与频域指标均会受到负载功率与负载类型的影响,其中时域指标受到的影响更大,单纯利用各时域与频域指标的数值无法有效检测出线路中的串联故障电弧。针对故障电弧的各指标易受负载类型与负载功率影响这一问题,本文利用统计学知识对各时域与频域指标进行了平均值与波动率(方差)方面的统计与对比,总结出了能够可靠表征串联故障电弧的各时域、频域指标的统计量。最后,设计出一种基于各指标统计量的串联故障电弧检测算法,为串联故障电弧的检测提供新的理论依据。