针对飞行器上的高电压电力线的保护和故障检测制造技术

公开了一种针对飞行器上的高电压电力线的保护和故障检测。提供了一种用于传输高电压的高电压导体(100)。该高电压导体包括电力线(140)、故障检测单元(160)以及监测单元(170)。电力线(140)被配置用于传输电能。故障检测单元(160)被配置用于检测由电力线发出的电磁场，并且监测单元(170)被配置用于检测高电压导体的隔离退化。监测单元连接至故障检测单元并且被配置成接收在故障检测单元中引起的电信号，该电信号是由于高电压导体的隔离退化而引起的。因此，可以在早期阶段识别高电压导体的隔离退化。

Protection and fault detection for high-voltage power lines on aircraft

A protection and fault detection for high-voltage power lines on aircraft is disclosed. A high voltage conductor (100) for transmitting high voltage is provided. The high voltage conductor includes a power line (140), a fault detection unit (160), and a monitoring unit (170). Power lines (140) are configured for transmission of electric energy. A fault detection unit (160) is configured to detect an electromagnetic field emitted by a power line, and a monitoring unit (170) is configured to detect isolation degradation of a high-voltage conductor. The monitoring unit is connected to the fault detection unit and configured to receive an electrical signal caused in the fault detection unit due to the isolation degradation of the high voltage conductor. Therefore, isolation and degradation of high voltage conductors can be identified at an early stage.

【技术实现步骤摘要】
针对飞行器上的高电压电力线的保护和故障检测
本专利技术涉及用于传输高电压的高电压导体、具有这样的高电压导体的用于飞行器的推进系统，并且涉及包括这样的推进系统的飞行器。
技术介绍
通常，商用飞行器例如公务机或客机是由需要某种可燃燃料的涡轮机或发动机来驱动的。近来，已经付出了努力来提供电驱动发动机并且在飞行器中使用这样的发动机。然而，在未来飞行器中，电力推进可能扮演主要角色。为了传输所需的电力量，可能需要远超现今的电压电平的电压电平。为此，可能需要特定的导体或线。DE102011105880A1和US9,162,770B2总体上描述了一种具有存储电能的电池和驱动推进器的电动马达的用于飞行器的电驱动装置。
技术实现思路
本专利技术的目的可以是提供对高电压导体中的退化的早期检测，尤其针对在飞行器的推进系统中使用的高电压导体。该目的由独立权利要求的主题来解决。本专利技术的进一步发展可以根据从属权利要求并且根据以下描述来得出。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于传输高电压的高电压导体。该高电压导体包括至少一个电力线、故障检测单元和监测单元。电力线被配置用于电能传输。故障检测单元被配置用于检测由电力线发出的电磁场。监测单元被配置用于检测高电压导体的隔离退化。此外，监测单元连接至故障检测单元并且被配置成接收在故障检测单元中引起的电信号，该电信号是由于高电压导体的隔离退化而引起的。本文描述的高电压导体提出了用于飞行器上的高电压供应线的保护和故障检测系统，使得能够引入更高的电压电平，并且因此实现了电力推进所需的高电力电平的传输和使用。例如，用于电力推进的电压电平可以是1000伏特或者甚至更高，例如高达数千伏特。已经认识到，电弧和火花可能影响和/或可能导致与用于飞行器中的推进系统的电力线的安装有关的约束。本文描述的高电压导体和推进系统提出使用隔离状况监测系统，该隔离状况监测系统可以在早期阶段检测出高电压导体的隔离故障或退化。即使不存在故障电流，也可以检测出退化。因此，可以避免进入飞行器的金属的和其他导电结构的元件中的故障电流。例如，电力线是包括由隔离覆盖物所包围的导电芯的导电线。该导电芯可以是由例如铜、铝、钛或者包括这些材料中的一个或更多个的合金或适用于在飞行器中传输电能的其他材料制成的长的金属元件。该隔离覆盖物可以由例如塑料制成，并且可以被布置成将导电芯与其周围环境电绝缘。故障检测单元也可以被称为电磁天线，该电磁天线被特别地嵌入在高电压导体内部并且靠近电力线，使得从电力线发出的电磁场在故障检测单元内引起电信号，该电信号可以被监测单元检测到并且该电信号可以指示高电压导体的隔离退化。注意，即使高电压导体的隔离处于合适的状况下，也可以在故障检测单元中引起电信号。然而，监测单元可以被配置成使得其基于电信号的特征来识别和辨别高电压导体的隔离是否退化，其中电信号的特征尤其可以包括电信号的幅度或电压、电流和/或信号图案。根据本专利技术的实施方式，故障检测单元包括在高电压导体的纵向方向上延伸的导电检测器。特别地，导电检测器可以是电磁天线。在一个实施方式中，导电检测器是金属元件，例如线。根据本专利技术的另一实施方式，高电压导体包括包围电力线和故障检测单元的电屏蔽件。电屏蔽件可以是圆周包围电力线和故障检测单元的网线。电屏蔽件被布置为将可能发生的故障电流传导至预定的连接点。例如，电屏蔽件可以连接至地。根据本专利技术的另一实施方式，监测单元连接至电屏蔽件并且被配置成检测由于高电压导体的隔离退化而流经电屏蔽件的故障电流。换句话说，监测单元被配置成控制或观察电屏蔽件并且识别正施加至电屏蔽件的电流或电位。在电屏蔽件处检测到电流或电位的情况下，可以得出以下结论：高电压导体的隔离被退化或者至少部分地处于使得故障电流从电力线流至电屏蔽件的不当状况下。根据本专利技术的另一实施方式，监测单元被配置成接收并存储由于电力线的放电而导致的在故障检测单元上的电信号的至少一个信号图案特征，其中，监测单元还被配置成将从故障检测单元接收的电信号与至少一个信号图案进行比较。例如，可以捕获由退化的隔离所导致的典型信号图案并且可以将典型信号图案提供给监测单元，使得可以通过将所接收的信号图案与已知的信号图案进行比较来识别从故障检测单元接收的相似或完全相同的信号图案，从而识别隔离的退化。为了接收并存储已知的信号图案，监测单元可以包括存储器。特别地，该存储器可以是持久性存储器。根据本专利技术的另一实施方式，监测单元被配置成：如果所接收的电信号与所存储的至少一个信号图案中的至少一个信号图案匹配，则生成警报信号。警报信号可以由监测单元输出并且可以经由信号线被传输至显示器或用于向人工操作员显示信息的另一装置。警报信号可以包括与从故障检测单元接收的信号图案有关的信息，并且还可以包括与隔离退化有关的附加信息——特别是在后者信息可以从存在于监测单元的存储器中的已知信号图案导出的情况下。根据本专利技术的另一实施方式，监测单元连接至故障检测单元的第一端并且连接至故障检测单元的第二端。换句话说，监测单元连接至故障检测单元的两端，使得在两端处接收的信号可以被彼此比较。在故障检测单元的两端处接收的信号的这种比较可以有助于确定退化的隔离的位置。根据本专利技术的另一实施方式，监测单元被配置成：生成周期性重复信号，并且将该周期性重复信号提供给第一端，并且在第二端处接收周期性重复信号，并且将所提供的周期性重复信号与所接收的周期性重复信号进行比较，并且如果所接收的周期性重复信号与所提供的周期性重复信号不匹配则生成警报信号。在该实施方式中，故障检测单元用于将周期性重复信号从一端传输到另一端。通过将输出信号与输入信号进行比较，可以确定故障检测单元的传输特性并且可以根据传输特性得出有关高电压导体的状况的结论。例如，高电压导体的机械损伤还可能损伤故障检测单元并且因此可能对传输特性有影响。注意，监测单元还可以接收并存储针对高电压导体的若干不同类型的机械损伤的典型传输特性，使得可以基于故障检测单元的传输特性来识别损伤的类型。根据本专利技术的另一实施方式，故障检测单元还包括光传导检测器。该光传导检测器连接至监测单元并且被配置成接收由高电压导体的隔离退化引起的电弧产生的光信号并且光传导检测器还被配置成将所接收的光信号传输至监测单元。换句话说，监测单元被配置成接收电信号和光信号并且分析这些信号以确定故障检测单云的状况，并且因此确定高电压导体的状况或状态，尤其是高电压导体的隔离的状况或状态。注意，光传导检测器还可以在故障检测单元的两端处连接至监测单元，使得参照导电检测器所提供的信息以相似的方式应用于光传导检测器。根据本专利技术的另一实施方式，高电压导体还包括隔离材料，隔离材料至少包围电力线和故障检测单元，使得电力线和故障检测单元彼此间隔开。隔离材料被定位于高电压导体的电屏蔽件内部。电力线和故障检测单元即导电检测器和光传导检测器被嵌入在隔离材料内并且在高电压导体的纵向方向上延伸。可以提供隔离材料以确保高电压导体的高电压绝缘。除了电力线的隔离层之外，还可以提供隔离材料。然而，电力线可以不包括隔离层，使得电力线仅是嵌入在隔离材料内的导电芯。根据本专利技术的另一实施方式，隔离材料由光学半透明(translucent)材料制成。因此，从电力线发出的电弧或火花产生穿过光学半透明隔离材料馈送到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于传输高电压的高电压导体(100)，包括：电力线(140)，其被配置用于电能传输；故障检测单元(160)，其被配置用于检测由所述电力线发出的电磁场；监测单元(170)，其被配置用于检测所述高电压导体的隔离退化；其中，所述监测单元连接至所述故障检测单元并且所述监测单元被配置成接收在所述故障检测单元中引起的电信号，所述电信号是由于所述高电压导体的隔离退化而引起的。

【技术特征摘要】
2017.02.10 EP 17155519.61.一种用于传输高电压的高电压导体(100)，包括：电力线(140)，其被配置用于电能传输；故障检测单元(160)，其被配置用于检测由所述电力线发出的电磁场；监测单元(170)，其被配置用于检测所述高电压导体的隔离退化；其中，所述监测单元连接至所述故障检测单元并且所述监测单元被配置成接收在所述故障检测单元中引起的电信号，所述电信号是由于所述高电压导体的隔离退化而引起的。2.根据权利要求1所述的高电压导体(100)，其中，所述故障检测单元包括在所述高电压导体的纵向方向上延伸的导电检测器(162)。3.根据权利要求1或2所述的高电压导体(100)，还包括：电屏蔽件(120)，其包围所述电力线和所述故障检测单元。4.根据权利要求3所述的高电压导体(100)，其中，所述监测单元连接至所述电屏蔽件并且所述监测单元被配置成检测由于所述高电压导体的隔离退化而流经所述电屏蔽件的故障电流。5.根据前述权利要求中任一项所述的高电压导体(100)，其中，所述监测单元被配置成接收并存储由于所述电力线的放电而导致的在所述故障检测单元上的电信号的至少一个信号图案特征；其中，所述监测单元被配置成将从所述故障检测单元接收的电信号与所述至少一个信号图案进行比较。6.根据权利要求5所述的高电压导体(100)，其中，所述监测单元被配置成：如果所接收的电信号与所存储的至少一个信号图案中的至少一个信号图案匹配，则生成警报信号。7.根据前述权利要求中任一项所述的高电压导体(100)，其中，所述监测单元连接至所述故障检测单元的第一端并且连接至所述故障检测单元的第二端。8.根据权利要求7所述的高电压导体(100)，其中，所述监测单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：约根·万格曼，延斯·舒尔特，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，空中客车防务和空间有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE