對飛行器中的電網(wǎng)進行完整性測試的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了測試飛行器供電網(wǎng)絡完整性的系統(tǒng)和方法。網(wǎng)絡包括為相線供電的多相發(fā)電機，每個相線包括輸電纜線組且設有輸入側的輸入電流測量探測器，每個輸電纜線設有輸出側的輸出電流測量探測器，系統(tǒng)包括：連接至至少一個相線的輸出點以由此形成具有發(fā)電機的測試電路的電流注入器，其被配置成通過發(fā)電機將測試信號注入測試電路中；安裝在測試電路中以測量所注入測試信號的電流強度的電流測量測試探測器；和連接至電流測量測試探測器和與至少一個相線關聯(lián)的輸入和輸出電流測量探測器組的處理單元，其被配置成獲取由電流測量測試探測器和輸入和輸出電流測量探測器組輸出的電流強度測量信號并基于電流強度測量而確定表示供電網(wǎng)絡完整性的電指標。
【專利說明】對飛行器中的電網(wǎng)進行完整性測試的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢查飛行器中的供電網(wǎng)絡并且更具體地檢查網(wǎng)絡完整性的一般方式。
【背景技術】
[0002] 飛行器對電能的需求日益增加，從而向許多機載致動器和電力設備供電。因此， 飛行器包括至少一個供電網(wǎng)，該至少一個供電網(wǎng)包括為多個相線供電的至少一個多相發(fā)電 機。
[0003] 例如，飛行器可以包括兩個完全獨立的AC電網(wǎng)和兩個DC電網(wǎng)。每個AC網(wǎng)是多相 的（例如三相），其具有由耦接至對應發(fā)動機的配件箱的至少一個發(fā)電機所提供的可變或 固定頻率。
[0004] 通過許多長纜線而將由集成在飛行器發(fā)動機中的發(fā)電機輸出的電能轉(zhuǎn)發(fā)至航空 電子設備艙。在若干傳輸纜線之間共享每個相線，以滿足特別嚴格的安全性、可靠性和冗余 性約束所日益增長地規(guī)定的航空需求。為每個傳輸纜線提供電流互感器，以測量該傳輸纜 線所承載的電流強度。不同的電流強度測量結果被發(fā)送至管理供電網(wǎng)的機載計算機。
[0005] 此時，使用專用工具的單元測試作為飛行器組裝過程而被執(zhí)行，以測試纜線的安 裝。這些測試在執(zhí)行時非常復雜，并且通常包括順次地分段測量纜線電阻并且需要大量時 間。因此，該測試確認布線的連續(xù)性和不同電流強度測量結果之間的一致性，但是無法測試 不同電流互感器的線路分配和組裝定向。此外，在安裝在飛行器中的網(wǎng)絡能夠被測試之前， 必須斷開發(fā)電機，并且必須移除至少一部分布線。
[0006] 因此，本發(fā)明的目的是通過公開一種用于測試飛行器中的供電網(wǎng)的完整性的系統(tǒng) 來修正上述缺點，該系統(tǒng)易于使用、可靠并且是非入侵式的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 通過一種適于確定與飛行器中的供電網(wǎng)絡的完整性有關的電特性的完整性測試 系統(tǒng)來實現(xiàn)該目的，所述網(wǎng)絡包括向多個相線提供電力的至少一個多相發(fā)電機，其中每個 相線包括在輸出點與輸出點之間的一組輸電纜線，每個相線在其輸入側配備有輸入電流測 量探測器，并且每個輸電纜線在其輸出側配備有輸出電流測量探測器，所述系統(tǒng)包括：
[0008] -電流注入器，其適于連接至所述相線中的至少一個相線的輸出點，從而形成具有 發(fā)電機的測試電路，所述電流注入器被配置成通過所述發(fā)電機來將測試信號注入所述測試 電路中；
[0009] -電流測量測試探測器，其適于被安裝在所述測試電路中以測量所注入的測試信 號的電流強度；以及
[0010] -處理單元，其適于首先連接至所述電流測量測試探測器，且其次連接至與所述至 少一個相線相關聯(lián)的輸入和輸出電流測量探測器組，所述處理單元被配置成獲取由所述電 流測量測試探測器和所述輸入和輸出電流測量探測器組所輸出的電流強度測量信號并且 基于所述電流強度測量結果而確定表示所述供電網(wǎng)的完整性的電指標。 toon] 因此，所述系統(tǒng)能夠被用來快速地、全局地和非入侵式地檢查飛行器中的供電網(wǎng) 的完整性。
[0012] 有利地，所述電流注入器適于連接至一組相線的輸出點，并且所述處理單元適于 連接至與該組相線相關聯(lián)的輸入和輸出電流測量探測器，以同時從該組相線獲取電流強度 測量信號。
[0013] 這提供了 一種檢測不同相之間的任何干擾的手段。
[0014] 有利地，所述處理單元通過計算關于所述輸入和輸出測量探測器以及所述測量測 試探測器的傳遞函數(shù)來確定所述電指標。
[0015] 所述電指標包括來自如下指標中的指標：電連續(xù)性指標；針對所述輸入和輸出探 測器和所述測試探測器中的每一個的變比和通帶指標；針對所述輸入和輸出探測器和所述 測試探測器中的每一個的極性反轉(zhuǎn)指標；測試電路阻抗指標；以及不同相線之間的串擾指 標。
[0016] 有利地，所述處理單元被配置成使得其能夠被安裝成代替機載飛行器電網(wǎng)發(fā)電機 控制單元。
[0017] 因此，所述處理單元能夠容易地連接至不同的探測器，而無需重做任何布線并且 沒有布線錯誤的風險。
[0018] 所述輸入和輸出探測器和所述測試探測器是電流互感器，每個所述電流互感器都 包括初級電路和次級電路，與所述輸入和輸出探測器相對應的主電路適于耦接至所述供電 網(wǎng)，與所述測試探測器相對應的初級電路適于耦接至所述測試電路，并且所述輸入和輸出 探測器和所述測試探測器的次級電路適于連接至所述處理單元。
[0019] 本發(fā)明的目的也在于一種用于測試飛行器中的供電網(wǎng)的完整性的方法，所述方法 包括至少一個多相發(fā)電機向多個相線提供電力，其中，每個相線都包括在輸入點與輸出點 之間的一組輸電纜線，每個相線在輸入側配備有輸入電流測量探測器，并且每個輸電纜線 在輸出側配備有輸出電流測量探測器，所述方法包括以下步驟：
[0020] -通過發(fā)電機將測試信號注入所述相線中的至少一個相線的輸出點；
[0021] -測量所注入的測試信號的電流強度；
[0022] -獲取所注入的測試信號的被測試電流強度以及由與所述至少一個相線相關聯(lián)的 輸入和輸出電流測量探測器組所輸出的電流強度的測量結果；以及
[0023] -基于所述電流強度測量結果而確定表示所述供電網(wǎng)的完整性的電指標。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 在參照附圖閱讀本發(fā)明的作為非限制性示例給出的優(yōu)選實施方式后，本發(fā)明的其 他特征和優(yōu)點將變得明顯，其中：
[0025] 圖1以圖解的方式示出了飛行器中的供電網(wǎng)；
[0026] 圖2以圖解的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于測試飛行器中的供 電網(wǎng)的完整性的系統(tǒng)；
[0027] 圖3以圖解的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的、不同的探測器到完整性 測試系統(tǒng)的處理單元的連接；和
[0028] 圖4以圖解的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于測試飛行器中的供 電網(wǎng)的完整性的方法。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明的基本思想是通過發(fā)電機非侵入式地注入測試電流，以確定關于網(wǎng)絡完整 性的電特性。
[0030] 圖1以圖解的方式示出了飛行器中的供電網(wǎng)。
[0031] 供電網(wǎng)1包括為多個相線5a、5b和5c供電的多相發(fā)電機3。圖1中的示例示出了 三相發(fā)電機3,該發(fā)電機3的繞組首先向三個相線5a至5c星形耦合地供電，其次向連接至 飛行器的結構9的中性線（即地線）星形耦合地供電。每個相線5a至5c都包括在位于發(fā) 電機3的端部的輸入點lla、llb、llc與位于供電航空電子設備艙的輸出點13a、13b和13c 之間的一組輸電纜線15a、15b和15c。每組纜線15a、15b和15c都包括至少一個纜線151a 至153a、151b至153b和151c至153c (在圖1的示例中示出了三個纜線）。出于溫度安全 和分隔的原因，每個相線5a至5c在若干纜線151a至153a、151b至153b和151c至153c 中的共享劃分了電流強度。例如，如果纜線是有缺陷的，則總是能夠通過其他纜線來供電。
[0032] 更確切地說，輸出點13a至13c位于由虛線17a界定的也稱為"飛行器的電芯"17 的PEroc(主電源配電中央系統(tǒng)）中。來自發(fā)電機的所有纜線聚集在這個電芯17中，該電 芯17針對傳統(tǒng)飛行器位于距發(fā)電機所處的發(fā)動機吊艙幾十米（40m至70m)的位置。在輸 出點13a至13c處重組每個組15a、15b和15c中的纜線151a至153a、151b至153b和151c 至153c，以重新形成相對應的相線5a、5b、5c，所述相線在發(fā)電機線路接觸器19a、19b和19c 的控制下將供電轉(zhuǎn)發(fā)至配電箱（未示出）。然后，配電箱將能量分配給飛行器上機載的電控 致動器和不同的電設備（屏幕、供暖等）。
[0033] 此外，每個相線5a至5c在其11a至11c的輸入點端上配備有輸入電流測量探測 器21a至21c。更具體地，圖1中的示例示出了發(fā)電機3的每個繞組或相在中性線端配備 有輸入測量探測器21a至21c。此外，每個輸電纜線151a至153a、151b至153b和151c至 153c在其13a至13c的輸出點端上配備有輸出電流測量探測器231a至233a、231b至233b 和231c至233c。輸入或輸出電流測量探測器通常包括將測量相線或輸電纜線中的AC電流 強度的電流互感器。
[0034] 通常，電流互感器是環(huán)形體形式，其包括：初級電路或繞組，該初級電路或繞組連 接至待測量電流在其中流通的纜線；以及次級測量電路或繞組，該次級測量電路或繞組將 待測量電流的值除以常量因子。有利地，可以簡單地將環(huán)形體放置成在導線（輸電纜線或 相線）周圍，并且在此情況下，該導線形成初級電路。在所有情況下，電流互感器的特征在 于在初級電流的強度與次級電流的強度之間的變比，例如以1000A/1A的形式來表示。
[0035] 此外，供電網(wǎng)1包括位于航空電子設備艙中靠近電芯17的機載發(fā)電機控制單元 (GCU) 25。GCU (發(fā)電機控制單元）25連接至所有的電流測量探測器21a至21c，231a至233c 來獲取不同的測量結果，從而控制、調(diào)節(jié)和保護發(fā)電機3。更一般地，除了所有電測量結果 以外，發(fā)電機控制單元25在其工作時還獲取若干物理參數(shù)（例如溫度），從而控制發(fā)電機3 并保護供電網(wǎng)1。
[0036] 圖2以圖解的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于測試飛行器中的供 電網(wǎng)的完整性的系統(tǒng)（或方法）。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，完整性測試系統(tǒng)包括電流注入器27、電流測量測試探測器29以及處 理單元31。
[0038] 電流注入器27適于通過例如夾子（從而不需要拆卸、擰緊和旋開螺釘）連接至相 線5a至5c中的至少一個相線的輸出點19a至19c。更具體地，電流注入器27通過線33而 連接在首先是相線5a至5c之一中的一個或多個輸出點19a至19c與其次是發(fā)電機3的中 性線之間，或者通過飛行器的用作地面的結構9,從而形成具有發(fā)電機3的測試電路35,線 路的GLC接觸器19a至19c明顯是開路。
[0039] 例如，電流注入器27可以是被配置成通過發(fā)電機3將測試信號注入測試電路35 中的電流發(fā)生器或電流放大器。所注入的電流強度相對較低，約為發(fā)電機3的標稱電流強 度的5%的量級。該電流能夠充分變化，以便在不引入歸因于溫度或其他破壞性風險的任 意破壞風險的情況下做出準確的診斷。測試信號的電流強度為低電平，但是另一方面，該測 試信號具有與由工作中的發(fā)電機3輸出的高強度工作信號相同的頻率形狀。該測試信號檢 查電網(wǎng)1的架構和完整性，并且測試從發(fā)電機3直至不同的測試探測器21a至21c，231a至 233c和29的整個系統(tǒng)。
[0040] 例如，針對400A至450A的標稱工作電流強度，測試信號約為20A，并且頻率在0Hz 至20kHz之間。有利地，以非常低的電壓（少于50V)并且優(yōu)選地以約20V的電壓執(zhí)行完整 性測試，以便以完全安全的方式來完成工作。
[0041] 電流測量測試探測器29被適配成能夠被安裝在測試電路35中以測量所注入的測 試信號的電流強度。測量測試探測器35例如是電流互感器的類型，該電流互感器的初級電 路連接或耦接至待測量的測試信號在其中流通的測試電路35,且該電流互感器的次級電路 使待測量的測試信號的強度除以常量因子（例如因子為1000)。
[0042] 處理單元31被適配成能夠首先連接至電流測量測試探測器29且其次連接至與至 少一個相線5a至5c相關聯(lián)的一組輸入21a至21c和輸出231a至233c電流測量探測器組 (在圖2的示例中，處理單元31連接至與相線5c相關聯(lián)的輸入探測器21c和輸出探測器 233a至233c)。更確切地說，與輸入和輸出探測器21a至21c、231a至233c和測試探測器 29相對應的電流互感器的次級電路連接至處理單元31。
[0043] 此外，處理單元31適于連接至電流注入器27以控制所注入信號的幅度和頻率。更 具體地，處理單元31被配置成通過控制鏈路37來控制電流注入器27,以例如應用電流強度 的正弦掃描和被注入測試電路35中的測試信號的頻率。因此，在已知電流注入器27的響 應不一定是線性的情況下，處理單元31調(diào)節(jié)所注入電流的強度。
[0044] 此外，處理單元31包括獲取模塊311，其被配置成獲取由連接至處理單元31的輸 入和輸出電流測量探測器組21a至21c，231a至233c和電流測量測試探測器29所輸出的 電流強度測量信號。處理單元31還包括計算模塊313,其被配置成基于電流強度測量結果 來進行信號處理以確定表示供電網(wǎng)1的完整性的電指標。
[0045] 本質(zhì)上，供電網(wǎng)的完整性的特征在于節(jié)點法（nodes law)的有效性。因此，針對η 相發(fā)電機，根據(jù)以下表達式，通過相線i e {1，2，... η}中的輸入探測器所測量的復電流強 度Igen_i必須等于與相線i相對應的包括m個輸電纜線的組p e {1，2,. . .m}中的（由輸 入探測器測量的）復電流強度Iline_i_m之和：
[0046]
【權利要求】
1. 一種完整性測試系統(tǒng)，其適于確定與飛行器中的供電網(wǎng)絡（1)的完整性有關的電特 性，所述網(wǎng)絡包括為多個相線（5a至5c)供電的至少一個多相發(fā)電機（3)，其中，每個相線都 包括在輸入點（11a至11c)與輸出點（13a至13c)之間的輸電纜線組（15a至15c)，每個相 線在其輸入側（11a至11c)都配備有輸入電流測量探測器（21a至21c)，并且每個輸電纜線 (151a至153c)都在其輸出側（13a至13c)配備有輸出電流測量探測器（231a至233c)，所 述系統(tǒng)的特征在于，包括： -電流注入器（27)，其適于連接至所述相線（5a至5c)中的至少一個相線的輸出點 (13a至13c)，從而形成具有所述發(fā)電機（3)的測試電路（35)，所述電流注入器被配置成通 過所述發(fā)電機來將測試信號注入所述測試電路中； -電流測量測試探測器（29)，其適于被安裝在所述測試電路中以測量所注入的測試信 號的電流強度；以及 -處理單元（31)，其適于首先連接至所述電流測量測試探測器（29)，并且其次連接至 與所述至少一個相線相關聯(lián)的輸入和輸出電流測量探測器組（21a至21c，231a至233c)，所 述處理單元被配置成獲取由所述電流測量測試探測器和所述輸入和輸出電流測量探測器 組所輸出的電流強度測量信號，并且通過基于電流強度測量結果而執(zhí)行信號處理來確定表 示所述供電網(wǎng)絡的完整性的電指標。
2. 根據(jù)權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電流注入器（27)適于連接至相 線組（5a至5c)的輸出點（13a至13c)，并且所述處理單元（31)適于連接至與所述相線組 相關聯(lián)的所述輸入和輸出電流測量探測器（21a至21c，231a至233c)以同時從所述相線組 獲取電流強度測量信號。
3. 根據(jù)權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元（31)通過計算關于所 述輸入和輸出測量探測器和關于所述測量測試探測器的傳遞函數(shù)來確定所述電指標。
4. 根據(jù)權利要求3所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電指標包括來自如下指標中的 指標：電連續(xù)性指標；針對所述輸入和輸出探測器以及所述測試探測器中的每一個的變比 和通帶指標；針對所述輸入和輸出探測器以及所述測試探測器中的每一個的極性反轉(zhuǎn)指 標；測試電路阻抗指標；以及不同相線之間的串擾指標。
5. 根據(jù)權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元（31)被配置成使得其 能夠被安裝成代替機載飛行器電網(wǎng)發(fā)電機控制單元（25)。
6. 根據(jù)權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入和輸出探測器（21a至21c， 231a至233c)和所述測試探測器（29)是電流互感器，每個所述電流互感器都包括初級電路 和次級電路，與所述輸入和輸出探測器相對應的初級電路適于耦接至所述供電網(wǎng)絡，與所 述測試探測器相對應的初級電路適于耦接至所述測試電路，并且所述輸入和輸出探測器以 及所述測試探測器的次級電路適于連接至所述處理單元。
7. -種用于測試飛行器中的供電網(wǎng)絡的完整性的方法，所述網(wǎng)絡包括為多個相線供電 的至少一個多相發(fā)電機，其中，每個相線包括在輸入點與輸出點之間的輸電纜線組，每個相 線在輸入側都配備有輸入電流測量探測器，并且每個輸電纜線在其輸出側都配備有輸出電 流測量探測器，所述方法包括以下步驟： -通過所述發(fā)電機將測試信號注入所述相線中的至少一個相線的所述輸出點； -測量所注入的測試信號的電流強度； -獲取所注入的測試信號的被測量電流強度以及由與所述至少一個相線相關聯(lián)的輸入 和輸出電流測量探測器組所輸出的電流強度的測量結果；以及 -通過基于所述電流強度測量結果而執(zhí)行信號處理來確定表示所述供電網(wǎng)絡的完整性 的電指標。
【文檔編號】G01R31/00GK104155536SQ201410203268
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2013年5月14日
【發(fā)明者】埃爾韋·梅卡達爾, 塞爾日·布瓦耶, 亨利·特雷伊 申請人:空中客車營運有限公司