一种民机变频供电系统电能质量检测分析系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种民机变频供电系统电能质量检测分析系统及方法，采用数字滤波技术实现变频条件下的基波滤除，并通过FFT算法分析计算出畸变频谱；通过多块不同类型板卡间同步采集技术，使得不同板卡间的所有采集通道实现同步采集；利用开关信号状态变换实时存储技术，可以真实的反应某一时间电网中所有接触器的通断情况，为电能质量分析提供参考依据；基于生产者/消费者结构的大数据量分析技术，解决了在高速采集情况下可能出现的数据溢出问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于民机变频供电系统
，具体涉及一种民机变频供电系统电能质量分析系统及方法。
技术介绍
目前现有的商业民机其交流电源系统共有3种，分为恒速恒频电源系统(CSCF)、变速恒频交流电源系统(VSCF)以及变速变频交流电源系统(VSVF)。与其它两种电源系统相比，变频交流电源系统省去了恒速恒频交流电源系统中的恒速传动装置(CSD)以及变速恒频交流电源系统中的大功率变频器，且其只有一次能源变换过程，因此具有体积小，重量轻，效率高，结构简单以及可靠性高的优点。变频电源系统弥补了恒装和变频器带来的缺点和不足，提高了民机电源系统的可靠性及效率，同时减轻电源系统重量，因而被空客、波音等众多航空公司所采用，并作为世界先进民机A380和B787的供电系统。我国对民机的研究刚刚起步，对于变频交流电源的理解仍存在不足，因而在变频交流供电系统特性参数的测试上，国内目前还属空白。开展变频条件下供电系统特性参数的测试原理与测量方法研究，并且设计一套适用于变频交流供电系统特性参数测试的自动测试系统，可以为多电民机的设计、生产、装配调试过程中及早发现问题解决问题提供有效的依据，并且可以突破国外的技术封锁，为我国的民机发展提供参考。同时，变频供电系统作为民机机载设备正常运行的重要保障，十分需要对其进行快速而有效的电能质量测试，因而针对变频交流供电系统展开电能质量检测的研究对我国民机的发展具有重要性和迫切性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种民机变频供电系统电能质量检测分析系统，所述系统用于变频系统下的大数据的同步采集、实时存储和电能质量分析,所述系统包括板卡同步采集模块、变频滤波模块、并行循环模块和电网接触器检测模块，所述变频滤波模块一端连接板卡同步采集模块，另一端通过并行循环模块连接电网接触器检测模块；其中，板卡同步采集模块，所述板卡同步采集模块用于实现多孔板卡间的实现同步测量；变频滤波模块，所述变频滤波模块用于变频供电系统中进行基波滤除和畸变频谱的计算；并行循环模块，所述并行循环模块用于同时执行数据采集和数据处理，进行大数据量分析；电网接触器检测模块，所述电网接触器检测模块用于通过开关信号状态变换实时存储技术，反应某一时间电网中所有接触器的通断情况，为电能质量分析提供参考依据；进一步地，所述电网接触器检测模块包括信息采集单元、TDMS信息保存单元和离线分析单元，所述通断信息采集单元通过TDMS信息保存单元连接离线分析单元，所述离线分析单元包括Excel表格形式的1/0形式记录；进一步地，所述变频滤波模块包括基波滤除单元和畸变频谱计算单元，所述基波滤除单元连接畸变频谱计算单元，所述基波滤除单元通过数据滤波方法进行基波滤除，所述畸变频谱计算单元通过FFT算法分析计算畸变频谱；进一步地，所述板卡同步采集模块包括波形同步标准单元和波形同步跟随单元，所述波形同步跟随单元一端连接波形同步标准单元，另一端连接基波滤除单元，所述波形同步标准单元包括一张主板卡，所述主板卡提供波形同步的标准，所述波形同步跟随单元包括多块从板卡，所述多块从卡板均跟随主板卡同步波形；进一步地，所述基波滤除单元具体为编程调用“数字IIR滤波器”函数，设置IIR滤波器参数：拓扑结构为“Butterworth”，类型为“Bandstop”，阶数为4阶，预设滤波器的低截止频率和高截止频率，所述低截止频率为基频为中心频率减去预设合适的带宽范围的一半，所述高截止频率为基频为中心频率加上预设合适的带宽范围一半；进一步地，所述并行循环模块包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元和数据处理单元为两个循环单元，并且只相交于队列存储缓冲单元，所述数据采集单元一端连接畸变频谱计算单元，另一端通过数据处理单元连接信息采集单元；一种民机变频供电系统电能质量检测分析方法，所述方法用于变频系统下的大数据的同步采集、实时存储和电能质量分析,所述方法包括：S1：对变频民机电源系统中通过板卡同步采集模块进行大量通达数据采集；S2：对S1变频民机电源系统中采集到的数据通过变频滤波模块进行基波测量；S3：对S2变频民机电源系统中大量通达数据通过并行循环模块进行同步处理；S4：对S3中处理过的复杂电网接触器状态变化信息通过电网接触器检测模块进行实时存储和离线分析；进一步地，所述S1具体步骤如下：a)从所有采集板卡中选择一块主卡，其余为从卡；b)从卡的时钟设为主卡的输出采样时钟“ai/sampleclock”；c)开始触发信号选择“ai/startTrigger”；d)利用平铺顺序结构，设置从卡的“开始任务”要先于主卡准备好，民机变频供电系统的电压信号经调理电路衰减后，利用板卡同步采集模块进行数据采集；进一步地，所述S3基于生产者/消费者模板，通过并行循环模块的并行循环将数据采集单元和数据处理单元分开执行，大量的数据存储到数据采集单元和数据处理单元相交的队列存储缓冲单元，处理时再从队列存储缓冲单元中提取；进一步地，所述S4为在电网接触器检测模块中，信息采集单元进行信息采集，TDMS信息保存单元对采集到数据记录的路径、方式等进行设置保存，最后通过离线分析单元进行整理分析，所述离线分析单元以Excel表格形式进行1/0形式记录接触器状态变化情况，并保存变化时刻，完成离线分析；本专利技术的有益效果如下：1)本专利技术首次将多设备间的同步测量用于民机供电系统电能质量分析中，实现了各通道采集时钟共用，精确定时，确保各通道数据采集的实时性，多板卡间的同步测量以利于各类数据间的对比分析,实现多板卡同步，同时可以为三相电压电流的各个参数分析提供一个准确的数据来源，避免因为板卡不同步而造成的参数误差；2)本专利技术提出一种数字滤波方式，设计数字滤波器各项参数，解决了变频情况下的滤波问题，节约了硬件资源，克服了下面三点困难a.基波频率不固定导致不能确保在采样时间内采样个数为整数，从而造成均方根值计算的误差；b交流电压畸变频谱的测量需要通过带阻滤波器滤除基波；c当采样时间内截取的波形周期不是整数个时，会造成栅栏效应从而产生频谱泄露；3)同时首次将生产者/消费者设计模式的数据处理方式应用在畸变频谱的处理方式上，解决了大数据量分析时常易产生的数据溢出；4)本专利技术针对宽体民机电网接触器检测，采用一种实时采集存储方式，首次提出在民机电能质量检测中利用TDMS数据保存模式，结合办公软件Excel，搭建两者之间的传输桥梁，解决了接触器状态变化的快速性与准确性记录，达到了实验时实时记录和实验后离线分析的功能，为民机电能质量检测时的异常情况原因排查提供了可靠依据。附图说明图1为本专利技术系统的硬件整体结构图；图2为本专利技术系统中不同板卡同步程序框图；图3为本专利技术系统中不同数据采集设备未加同步波形的波形图；图4为本专利技术系统中不同数据采集设备加同步波形的波形图；图5为本专利技术系统中电压信号滤波前的幅频特性曲线；图6为本专利技术系统中电压信号滤波后的幅频特性曲线；图7为本专利技术系统中生产者/消费者结构模式图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种民机变频供电系统电能质量检测分析系统，所述系统用于变频系统下的大数据的同步采集、实时存储和电能质量分析,其特征在于，所述系统包括板卡同步采集模块、变频滤波模块、并行循环模块和电网接触器检测模块，所述变频滤波模块一端连接板卡同步采集模块，另一端通过并行循环模块连接电网接触器检测模块；其中，板卡同步采集模块，所述板卡同步采集模块用于实现多孔板卡间的实现同步测量；变频滤波模块，所述变频滤波模块用于变频供电系统中进行基波滤除和畸变频谱的计算；并行循环模块，所述并行循环模块用于同时执行数据采集和数据处理，进行大数据量分析；电网接触器检测模块，所述电网接触器检测模块用于通过开关信号状态变换实时存储技术，反应某一时间电网中所有接触器的通断情况，为电能质量分析提供参考依据。

【技术特征摘要】
1.一种民机变频供电系统电能质量检测分析系统，所述系统用于变频系统下的大数据的同步采集、实时存储和电能质量分析,其特征在于，所述系统包括板卡同步采集模块、变频滤波模块、并行循环模块和电网接触器检测模块，所述变频滤波模块一端连接板卡同步采集模块，另一端通过并行循环模块连接电网接触器检测模块；其中，板卡同步采集模块，所述板卡同步采集模块用于实现多孔板卡间的实现同步测量；变频滤波模块，所述变频滤波模块用于变频供电系统中进行基波滤除和畸变频谱的计算；并行循环模块，所述并行循环模块用于同时执行数据采集和数据处理，进行大数据量分析；电网接触器检测模块，所述电网接触器检测模块用于通过开关信号状态变换实时存储技术，反应某一时间电网中所有接触器的通断情况，为电能质量分析提供参考依据。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电网接触器检测模块包括信息采集单元、TDMS信息保存单元和离线分析单元，所述通断信息采集单元通过TDMS信息保存单元连接离线分析单元，所述离线分析单元包括Excel表格形式的1/0形式记录。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述变频滤波模块包括基波滤除单元和畸变频谱计算单元，所述基波滤除单元连接畸变频谱计算单元，所述基波滤除单元通过数据滤波方法进行基波滤除，所述畸变频谱计算单元通过FFT算法分析计算畸变频谱。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述板卡同步采集模块包括波形同步标准单元和波形同步跟随单元，所述波形同步跟随单元一端连接波形同步标准单元，另一端连接基波滤除单元，所述波形同步标准单元包括一张主板卡，所述主板卡提供波形同步的标准，所述波形同步跟随单元包括多块从板卡，所述多块从卡板均跟随主板卡同步波形。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基波滤除单元具体为编程调用“数字IIR滤波器”函数，设置IIR滤波器参数：拓扑结构为“Butterworth”，类型为“Bandstop”，阶数为4阶，预设滤波器的低截止频率和高截止频率，所述低截止频率为基频为中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫芳，回彦年，刘力，杨善水，王莉，付大丰，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11