随着成套开关柜在中低压配电系统中越来越广泛的应用，由于设备原因、运行环境等各种因素影响，中低压母线出现弧光故障的事故频发。中低压母线发生的弧光故障具有发展迅速、无法预测、破坏力大等特点，可以造成开关柜烧毁甚至爆炸等严重后果，而至今依然没有专门针对中低压开关柜的母线保护，因此，高速有效的电弧故障保护系统的研制迫在眉睫。目前国内外已经研制出了一些弧光保护系统的成品，但大多是以发生燃弧以后产生的弧光信号和短路电流信号中的一种或两种作为保护动作的依据，这种方法比较被动，虽然能够较快的切除故障，但是往往已经造成了一定的损失。因此，探寻弧光保护的早期预警系统具有重大意义。本文首先针对强噪声环境下的特征量提取问题，研究了小波和小波包分析理论、特征提取技术以及模式识别技术，将如何用小波包变换和模糊c均值聚类算法来提取信号的特征量并进行模式识别作为研究重点。接着，用电弧放电发生装置、传感器、信号调理装置和计算机构成了能够模拟多种类型电弧放电的故障电弧探测系统，采集不同实验条件下的弧光、弧声和过流信号，从时域和频域两个方面进行分析，找到这三种信号的内在联系以及在放电过程中的变化规律，从而确定将弧声信号作为产生故障电弧的预警信号，将弧光和电流信号作为产生故障电弧的报警保护信号。然后，基于小波包分析具有优异的时频域局部化能力，且可以在全频带范围内进一步对信号进行多尺度划分，采用对信号进行三层小波包分解的方法，提取出能够表征弧声信号本质变化的特征量，并建立基于模糊c均值聚类算法的模式识别系统对弧声信号的特征量进行训练和测试。最后，设计了基于DSP的弧光保护预报警系统，对其进行硬件和软件设计，验证了系统的可行性。