一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析系統(tǒng)及方法，采用數(shù)字濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)變頻條件下的基波濾除，并通過(guò)FFT算法分析計(jì)算出畸變頻譜；通過(guò)多塊不同類型板卡間同步采集技術(shù)，使得不同板卡間的所有采集通道實(shí)現(xiàn)同步采集；利用開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)變換實(shí)時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)，可以真實(shí)的反應(yīng)某一時(shí)間電網(wǎng)中所有接觸器的通斷情況，為電能質(zhì)量分析提供參考依據(jù)；基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者結(jié)構(gòu)的大數(shù)據(jù)量分析技術(shù)，解決了在高速采集情況下可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)溢出問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于民機(jī)變頻供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì) 量分析系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前現(xiàn)有的商業(yè)民機(jī)其交流電源系統(tǒng)共有3種，分為恒速恒頻電源系統(tǒng)(CSCF)、變 速恒頻交流電源系統(tǒng)(VSCF)以及變速變頻交流電源系統(tǒng)(VSVF)。與其它兩種電源系統(tǒng)相 比，變頻交流電源系統(tǒng)省去了恒速恒頻交流電源系統(tǒng)中的恒速傳動(dòng)裝置(CSD)以及變速恒 頻交流電源系統(tǒng)中的大功率變頻器，且其只有一次能源變換過(guò)程，因此具有體積小，重量 輕，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。變頻電源系統(tǒng)彌補(bǔ)了恒裝和變頻器帶來(lái)的缺點(diǎn) 和不足，提高了民機(jī)電源系統(tǒng)的可靠性及效率，同時(shí)減輕電源系統(tǒng)重量，因而被空客、波音 等眾多航空公司所采用，并作為世界先進(jìn)民機(jī)A380和B787的供電系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)民機(jī)的研究 剛剛起步，對(duì)于變頻交流電源的理解仍存在不足，因而在變頻交流供電系統(tǒng)特性參數(shù)的測(cè) 試上，國(guó)內(nèi)目前還屬空白。開(kāi)展變頻條件下供電系統(tǒng)特性參數(shù)的測(cè)試原理與測(cè)量方法研究， 并且設(shè)計(jì)一套適用于變頻交流供電系統(tǒng)特性參數(shù)測(cè)試的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，可以為多電民機(jī)的 設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配調(diào)試過(guò)程中及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題提供有效的依據(jù)，并且可以突破國(guó)外的 技術(shù)封鎖，為我國(guó)的民機(jī)發(fā)展提供參考。同時(shí)，變頻供電系統(tǒng)作為民機(jī)機(jī)載設(shè)備正常運(yùn)行的 重要保障，十分需要對(duì)其進(jìn)行快速而有效的電能質(zhì)量測(cè)試，因而針對(duì)變頻交流供電系統(tǒng)展 開(kāi)電能質(zhì)量檢測(cè)的研究對(duì)我國(guó)民機(jī)的發(fā)展具有重要性和迫切性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)用于變頻系統(tǒng)下的大數(shù)據(jù)的同步采集、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和電能質(zhì)量分析，所述系統(tǒng)包括 板卡同步采集模塊、變頻濾波模塊、并行循環(huán)模塊和電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊，所述變頻濾波模 塊一端連接板卡同步采集模塊，另一端通過(guò)并行循環(huán)模塊連接電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊；
[0004] 其中，
[0005] 板卡同步采集模塊，所述板卡同步采集模塊用于實(shí)現(xiàn)多孔板卡間的實(shí)現(xiàn)同步測(cè) 量；
[0006] 變頻濾波模塊，所述變頻濾波模塊用于變頻供電系統(tǒng)中進(jìn)行基波濾除和畸變頻譜 的計(jì)算；
[0007] 并行循環(huán)模塊，所述并行循環(huán)模塊用于同時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行大數(shù) 據(jù)量分析；
[0008] 電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊，所述電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊用于通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)變換實(shí)時(shí) 存儲(chǔ)技術(shù)，反應(yīng)某一時(shí)間電網(wǎng)中所有接觸器的通斷情況，為電能質(zhì)量分析提供參考依據(jù)；
[0009] 進(jìn)一步地，所述電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊包括信息采集單元、TDMS信息保存單元和離 線分析單元，所述通斷信息采集單元通過(guò)TDMS信息保存單元連接離線分析單元，所述離線 分析單元包括Excel表格形式的1/0形式記錄；
[0010] 進(jìn)一步地，所述變頻濾波模塊包括基波濾除單元和畸變頻譜計(jì)算單元，所述基波 濾除單元連接畸變頻譜計(jì)算單元，所述基波濾除單元通過(guò)數(shù)據(jù)濾波方法進(jìn)行基波濾除，所 述畸變頻譜計(jì)算單元通過(guò)FFT算法分析計(jì)算畸變頻譜；
[0011] 進(jìn)一步地，所述板卡同步采集模塊包括波形同步標(biāo)準(zhǔn)單元和波形同步跟隨單元， 所述波形同步跟隨單元一端連接波形同步標(biāo)準(zhǔn)單元，另一端連接基波濾除單元，所述波形 同步標(biāo)準(zhǔn)單元包括一張主板卡，所述主板卡提供波形同步的標(biāo)準(zhǔn)，所述波形同步跟隨單元 包括多塊從板卡，所述多塊從卡板均跟隨主板卡同步波形；
[0012] 進(jìn)一步地，所述基波濾除單元具體為編程調(diào)用"數(shù)字IIR濾波器"函數(shù)，設(shè)置IIR濾 波器參數(shù):拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為"Butterworth"，類型為"Bandstop"，階數(shù)為4階，預(yù)設(shè)濾波器的低截 止頻率和高截止頻率，所述低截止頻率為基頻為中心頻率減去預(yù)設(shè)合適的帶寬范圍的一 半，所述高截止頻率為基頻為中心頻率加上預(yù)設(shè)合適的帶寬范圍一半；
[0013] 進(jìn)一步地，所述并行循環(huán)模塊包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集 單元和數(shù)據(jù)處理單元為兩個(gè)循環(huán)單元，并且只相交于隊(duì)列存儲(chǔ)緩沖單元，所述數(shù)據(jù)采集單 元一端連接畸變頻譜計(jì)算單元，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元連接信息采集單元；
[0014] -種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析方法，所述方法用于變頻系統(tǒng)下的大數(shù) 據(jù)的同步采集、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和電能質(zhì)量分析，所述方法包括：
[0015] S1:對(duì)變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中通過(guò)板卡同步采集模塊進(jìn)行大量通達(dá)數(shù)據(jù)采集；
[0016] S2:對(duì)S1變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)變頻濾波模塊進(jìn)行基波測(cè)量；
[0017] S3:對(duì)S2變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中大量通達(dá)數(shù)據(jù)通過(guò)并行循環(huán)模塊進(jìn)行同步處理；
[0018] S4:對(duì)S3中處理過(guò)的復(fù)雜電網(wǎng)接觸器狀態(tài)變化信息通過(guò)電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊進(jìn)行 實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和離線分析；
[0019] 進(jìn)一步地，所述S1具體步驟如下：
[0020] a)從所有采集板卡中選擇一塊主卡，其余為從卡；
[0021] b)從卡的時(shí)鐘設(shè)為主卡的輸出米樣時(shí)鐘"ai/sampleclock" ；
[0022] c)開(kāi)始觸發(fā)信號(hào)選擇"ai/startTrigger" ；
[0023] d)利用平鋪?lái)樞蚪Y(jié)構(gòu)，設(shè)置從卡的"開(kāi)始任務(wù)"要先于主卡準(zhǔn)備好，民機(jī)變頻供電 系統(tǒng)的電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路衰減后，利用板卡同步采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0024] 進(jìn)一步地，所述S3基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者模板，通過(guò)并行循環(huán)模塊的并行循環(huán)將數(shù)據(jù) 采集單元和數(shù)據(jù)處理單元分開(kāi)執(zhí)行，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元相交 的隊(duì)列存儲(chǔ)緩沖單元，處理時(shí)再?gòu)年?duì)列存儲(chǔ)緩沖單元中提?。?br>[0025]進(jìn)一步地，所述S4為在電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊中，彳目息米集單兀進(jìn)彳丁彳目息米集，TDMS 信息保存單元對(duì)采集到數(shù)據(jù)記錄的路徑、方式等進(jìn)行設(shè)置保存，最后通過(guò)離線分析單元進(jìn) 行整理分析，所述離線分析單元以Excel表格形式進(jìn)行1/0形式記錄接觸器狀態(tài)變化情況， 并保存變化時(shí)刻，完成離線分析；
[0026] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0027] 1)本發(fā)明首次將多設(shè)備間的同步測(cè)量用于民機(jī)供電系統(tǒng)電能質(zhì)量分析中，實(shí)現(xiàn)了 各通道采集時(shí)鐘共用，精確定時(shí)，確保各通道數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，多板卡間的同步測(cè)量以利 于各類數(shù)據(jù)間的對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)多板卡同步，同時(shí)可以為三相電壓電流的各個(gè)參數(shù)分析提 供一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)源，避免因?yàn)榘蹇ú煌蕉斐傻膮?shù)誤差；
[0028] 2)本發(fā)明提出一種數(shù)字濾波方式，設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器各項(xiàng)參數(shù)，解決了變頻情況下 的濾波問(wèn)題，節(jié)約了硬件資源，克服了下面三點(diǎn)困難a.基波頻率不固定導(dǎo)致不能確保在采 樣時(shí)間內(nèi)采樣個(gè)數(shù)為整數(shù)，從而造成均方根值計(jì)算的誤差;b交流電壓畸變頻譜的測(cè)量需要 通過(guò)帶阻濾波器濾除基波;c當(dāng)采樣時(shí)間內(nèi)截取的波形周期不是整數(shù)個(gè)時(shí)，會(huì)造成柵欄效應(yīng) 從而產(chǎn)生頻譜泄露；
[0029] 3)同時(shí)首次將生產(chǎn)者/消費(fèi)者設(shè)計(jì)模式的數(shù)據(jù)處理方式應(yīng)用在畸變頻譜的處理方 式上，解決了大數(shù)據(jù)量分析時(shí)常易產(chǎn)生的數(shù)據(jù)溢出；
[0030] 4)本發(fā)明針對(duì)寬體民機(jī)電網(wǎng)接觸器檢測(cè)，采用一種實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)方式，首次提出 在民機(jī)電能質(zhì)量檢測(cè)中利用TDMS數(shù)據(jù)保存模式，結(jié)合辦公軟件Excel，搭建兩者之間的傳輸 橋梁，解決了接觸器狀態(tài)變化的快速性與準(zhǔn)確性記錄，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)記錄和實(shí)驗(yàn)后離 線分析的功能，為民機(jī)電能質(zhì)量檢測(cè)時(shí)的異常情況原因排查提供了可靠依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的硬件整體結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)中不同板卡同步程序框圖；
[0033]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)中不同數(shù)據(jù)采集設(shè)備未加同步波形的波形圖；
[0034]圖4為本發(fā)明系統(tǒng)中不同數(shù)據(jù)采集設(shè)備加同步波形的波形圖；
[0035]圖5為本發(fā)明系統(tǒng)中電壓信號(hào)濾波前的幅頻特性曲線；
[0036]圖6為本發(fā)明系統(tǒng)中電壓信號(hào)濾波后的幅頻特性曲線；
[0037]圖7為本發(fā)明系統(tǒng)中生產(chǎn)者/消費(fèi)者結(jié)構(gòu)模式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做 的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本 發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì) 節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0039]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。 下面為本發(fā)明的舉出最佳實(shí)施例：
[0040] 如圖1-圖7所示，本發(fā)明提供一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括板卡同步采集模塊、變頻濾波模塊、并行循環(huán)模塊和電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊，所述變 頻濾波模塊一端連接板卡同步采集模塊，另一端通過(guò)并行循環(huán)模塊連接電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模 塊。
[0041] 所述板卡同步采集模塊包括波形同步標(biāo)準(zhǔn)單元和波形同步跟隨單元，所述波形同 步標(biāo)準(zhǔn)單元和波形同步跟隨單元連接，所述波形同步標(biāo)準(zhǔn)單元通過(guò)一塊主板卡實(shí)現(xiàn)，選擇 一塊板卡為主板卡，提供波形同步的標(biāo)準(zhǔn)，所述波形同步跟隨單元通過(guò)多塊從板卡實(shí)現(xiàn)，所 述從卡板跟隨主板卡同步波形。
[0042]所述變頻濾波模塊，所述變頻濾波模塊包括基波濾除單元和畸變頻譜計(jì)算單元， 所述基波濾除單元連接畸變頻譜計(jì)算單元，所述基波濾除單元通過(guò)數(shù)據(jù)濾波方法進(jìn)行基波 濾除，具體包括編程調(diào)用"數(shù)字IIR濾波器"函數(shù)，設(shè)置IIR濾波器參數(shù)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為 "Butterworth"，類型為"Bandstop"，階數(shù)為4階。所述畸變頻譜計(jì)算單元通過(guò)FFT算法分析 計(jì)算畸變頻譜。
[0043]所述并行循環(huán)模塊包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù) 處理單元為兩個(gè)循環(huán)單元，并且只相交于隊(duì)列存儲(chǔ)緩沖單元。
[0044]所述電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊包括信息采集單元、TDMS信息保存單元和離線分析單 元，所述通斷信息采集單元通過(guò)TDMS信息保存單元連接離線分析單元。
[0045] 一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析方法，述方法包括：
[0046] S1:對(duì)變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中通過(guò)板卡同步采集模塊進(jìn)行大量通達(dá)數(shù)據(jù)采集；
[0047] 所述S1具體步驟如下：
[0048] a)從所有采集板卡中選擇一塊主卡，其余為從卡；
[0049] b)從卡的時(shí)鐘設(shè)為主卡的輸出米樣時(shí)鐘"ai/sampleclock" ；
[0050] c)開(kāi)始觸發(fā)信號(hào)選擇 "ai/startTrigger" ；
[0051] d)利用平鋪?lái)樞蚪Y(jié)構(gòu)，設(shè)置從卡的"開(kāi)始任務(wù)"要先于主卡準(zhǔn)備好，民機(jī)變頻供電 系統(tǒng)的電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路衰減后，利用板卡同步采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0052] S2:對(duì)S1變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)變頻濾波模塊進(jìn)行基波測(cè)量，所 述S2編程調(diào)用"數(shù)字IIR濾波器"函數(shù)，設(shè)置IIR濾波器參數(shù):拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為"Butterworth"，類 型為"Bandstop"，階數(shù)為4階。因?yàn)樽冾l交流供電系統(tǒng)的電壓基頻在360Hz~800Hz可變，因 此濾波器的低截止頻率和高截止頻率也隨基頻變化而變化。預(yù)設(shè)合適的帶寬范圍，以基頻 為中心頻率減去帶寬的一半作為低截止頻率，以基頻為中心頻率加上帶寬的一半作為高截 止頻率
[0053] S3:對(duì)S2變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中大量通達(dá)數(shù)據(jù)通過(guò)并行循環(huán)模塊進(jìn)行同步處理，所 述S3基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者模板，通過(guò)并行循環(huán)模塊的并行循環(huán)將數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理 單元分開(kāi)執(zhí)行，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元相交的隊(duì)列存儲(chǔ)緩沖單 元，處理時(shí)再?gòu)年?duì)列存儲(chǔ)緩沖單元中提??；
[0054] S4:對(duì)S3中處理過(guò)的復(fù)雜電網(wǎng)接觸器狀態(tài)變化信息通過(guò)電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊進(jìn)行 實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和離線分析，所述S4為在電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊中，信息采集單元進(jìn)行信息采集， TDMS信息保存單元對(duì)采集到數(shù)據(jù)記錄的路徑、方式等進(jìn)行設(shè)置保存，最后通過(guò)離線分析單 元進(jìn)行整理分析，所述離線分析單元以Excel表格形式進(jìn)行1/0形式記錄接觸器狀態(tài)變化情 況，并保存變化時(shí)刻，完成離線分析。
[0055]本系統(tǒng)硬件部分如圖1所示，包括信號(hào)調(diào)理箱、PXI機(jī)箱和人機(jī)交互設(shè)備，所述信號(hào) 調(diào)理箱一端連接被測(cè)系統(tǒng)，另一端通過(guò)PXI機(jī)箱連接人機(jī)交互設(shè)備，所述信號(hào)調(diào)理箱將被測(cè) 系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換發(fā)送給PXI機(jī)箱，所述PXI機(jī)箱在對(duì)民機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)行電能質(zhì)量檢 測(cè)時(shí)，面臨的首要問(wèn)題便是電網(wǎng)中電壓等級(jí)較多，不同等級(jí)電壓又涉及多個(gè)部件和匯流條 的檢測(cè)，同時(shí)還需兼顧各類交直電流檢測(cè)，因而在同一時(shí)刻，需要大量通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集， 單塊板卡無(wú)法完成如此龐大工作。因此需要多孔實(shí)現(xiàn)板卡間的實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量，以利于各類 數(shù)據(jù)間的對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)多板卡同步，可以為三相電壓電流的各個(gè)參數(shù)分析提供一個(gè)準(zhǔn)確 的數(shù)據(jù)來(lái)源，避免因?yàn)榘蹇ú煌蕉斐傻膮?shù)誤差。本發(fā)明提出的板卡同步采集模塊在 同步模擬數(shù)據(jù)采樣時(shí)，將各類板卡分為主從兩大類，選擇一塊板卡作為主板卡，提供波形同 步的標(biāo)準(zhǔn)，其余板卡為從板卡，跟隨主板卡同步波形。具體步驟如下：
[0056] a)從所有采集板卡中選擇一塊主卡，其余為從卡；
[0057] b)從卡的時(shí)鐘設(shè)為主卡的輸出米樣時(shí)鐘"ai/sampleclock" ；
[0058] c)開(kāi)始觸發(fā)信號(hào)選擇 "ai/startTrigger" ；
[0059] d)利用平鋪?lái)樞蚪Y(jié)構(gòu)，設(shè)置從卡的"開(kāi)始任務(wù)"要先于主卡準(zhǔn)備好，民機(jī)變頻供電 系統(tǒng)的電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路衰減后，利用板卡同步采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0060] 傳統(tǒng)的恒頻供電系統(tǒng)基波頻率恒定，一般采用有源濾波器濾除基波，而民機(jī)變頻 供電系統(tǒng)基波頻率在360Hz~800Hz內(nèi)變化，本發(fā)明變頻濾波模塊對(duì)變頻系統(tǒng)進(jìn)行濾波處 理，所述基波濾除單元通過(guò)編程調(diào)用"數(shù)字IIR濾波器"函數(shù)，設(shè)置IIR濾波器參數(shù)進(jìn)行基波 濾除，具體包括:設(shè)置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為"Butterworth"，類型為"Bandstop"，階數(shù)為4階。因?yàn)樽冾l 交流供電系統(tǒng)的電壓基頻在360Hz~800Hz可變，因此濾波器的低截止頻率和高截止頻率也 隨基頻變化而變化。預(yù)設(shè)合適的帶寬范圍，以基頻為中心頻率減去帶寬的一半作為低截止 頻率，以基頻為中心頻率加上帶寬的一半作為高截止頻率，解決了因基波頻率不固定導(dǎo)致 不能確保在采樣時(shí)間內(nèi)采樣個(gè)數(shù)為整數(shù)，從而造成均方根值計(jì)算的誤差的問(wèn)題，圖5為未經(jīng) 數(shù)字濾波前電壓信號(hào)的幅頻特性曲線，經(jīng)數(shù)字濾波后得到電壓信號(hào)的幅頻特性曲線如圖6， 讀取數(shù)值比較可見(jiàn)濾波器阻帶內(nèi)衰減增益為60dB。因?yàn)榻涣麟妷夯冾l譜的測(cè)量需要通過(guò) 帶阻濾波器濾除基波，所以所述畸變頻譜計(jì)算單元通過(guò)FFT算法分析計(jì)算出畸變頻譜;避免 了當(dāng)采樣時(shí)間內(nèi)截取的波形周期不是整數(shù)個(gè)時(shí)，會(huì)造成柵欄效應(yīng)從而產(chǎn)生頻譜泄露的問(wèn) 題。
[0061] 傳統(tǒng)分析在數(shù)據(jù)的數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量分析的數(shù)據(jù)量，所 以不存在使用生產(chǎn)者消費(fèi)者模式將數(shù)據(jù)存入隊(duì)列的情況，而本發(fā)明所述系統(tǒng)涉及大量的數(shù) 據(jù)采集和分析，為了提高數(shù)據(jù)處理的效率，本發(fā)明將基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者模板的并行循環(huán)模 塊運(yùn)用在民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量分析上，采用隊(duì)列的并行循環(huán)將數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù) 處理單元分開(kāi)執(zhí)行。這樣當(dāng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的速度比處理數(shù)據(jù)的速度快，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù) 據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元相交的隊(duì)列存儲(chǔ)緩沖單元，處理時(shí)再?gòu)年?duì)列存儲(chǔ)緩沖單元中提 取，避免了數(shù)據(jù)溢出等問(wèn)題。圖7所示為生產(chǎn)者/消費(fèi)者結(jié)構(gòu)模式，其中一個(gè)循環(huán)通過(guò)采集數(shù) 據(jù)方式產(chǎn)生數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存放如隊(duì)列，同時(shí)另一個(gè)循環(huán)一直等待到隊(duì)列中有數(shù)據(jù)，然后取 出隊(duì)列的第一個(gè)數(shù)據(jù)并處理。
[0062]民機(jī)變頻供電系統(tǒng)中涉及到大量的接觸器，在對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行電能質(zhì)量檢測(cè)的過(guò) 程中，民機(jī)電網(wǎng)的各類接觸器可能會(huì)在不同狀態(tài)間的切換，即會(huì)產(chǎn)生大量的接通與關(guān)斷信 息。當(dāng)電能質(zhì)量發(fā)生異常時(shí)，故障接觸器的位置定位與時(shí)刻定位的快速性與準(zhǔn)確性將直接 影響實(shí)驗(yàn)人員對(duì)故障原因的分析與判斷。為解決此問(wèn)題，本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)接觸器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 記錄問(wèn)題上，構(gòu)建了電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊，所述電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊包括信息采集單元、 TDMS信息保存單元和離線分析單元，所述通斷信息采集單元通過(guò)TDMS信息保存單元連接離 線分析單元。具體使用方法是在測(cè)試過(guò)程中通過(guò)信息采集單元進(jìn)行信息采集，利用TDMS信 息保存單元對(duì)采集到數(shù)據(jù)記錄的路徑、方式等進(jìn)行設(shè)置保存，最終將上述信息通過(guò)離線分 析單元進(jìn)行整理分析，所述離線分析單元通過(guò)常用辦公軟件Excel打開(kāi)并查閱具體數(shù)據(jù)。實(shí) 現(xiàn)了在接觸器狀態(tài)變化情況下以Excel表格形式進(jìn)行1/0形式記錄，并保存變化時(shí)刻，以達(dá) 到離線分析效果。表1為某次實(shí)驗(yàn)Excel表格所記錄的數(shù)據(jù)，閱讀表格可知接觸器狀態(tài)發(fā)生 變化的時(shí)間與各類發(fā)生變化的接觸器的編號(hào)。一旦民機(jī)電能質(zhì)量檢測(cè)時(shí)發(fā)生異常情況，技 術(shù)人員在事后可以通過(guò)保存的具體數(shù)據(jù)排查到故障發(fā)生的時(shí)間、接觸器種類，以此來(lái)分析 故障原因。
[0063] 表1 Excel表格數(shù)據(jù)
[0064]
[0065] 以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于變頻系統(tǒng)下的大數(shù)據(jù) 的同步采集、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和電能質(zhì)量分析，其特征在于，所述系統(tǒng)包括板卡同步采集模塊、變 頻濾波模塊、并行循環(huán)模塊和電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊，所述變頻濾波模塊一端連接板卡同步 采集模塊，另一端通過(guò)并行循環(huán)模塊連接電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊； 其中， 板卡同步采集模塊，所述板卡同步采集模塊用于實(shí)現(xiàn)多孔板卡間的實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量； 變頻濾波模塊，所述變頻濾波模塊用于變頻供電系統(tǒng)中進(jìn)行基波濾除和畸變頻譜的計(jì) 算； 并行循環(huán)模塊，所述并行循環(huán)模塊用于同時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行大數(shù)據(jù)量 分析； 電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊，所述電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊用于通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)變換實(shí)時(shí)存儲(chǔ) 技術(shù)，反應(yīng)某一時(shí)間電網(wǎng)中所有接觸器的通斷情況，為電能質(zhì)量分析提供參考依據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊包括信息采集單 元、TDMS信息保存單元和離線分析單元，所述通斷信息采集單元通過(guò)TDMS信息保存單元連 接離線分析單元，所述離線分析單元包括Excel表格形式的1/0形式記錄。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻濾波模塊包括基波濾除單元和畸 變頻譜計(jì)算單元，所述基波濾除單元連接畸變頻譜計(jì)算單元，所述基波濾除單元通過(guò)數(shù)據(jù) 濾波方法進(jìn)行基波濾除，所述畸變頻譜計(jì)算單元通過(guò)FFT算法分析計(jì)算畸變頻譜。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述板卡同步采集模塊包括波形同步標(biāo)準(zhǔn) 單元和波形同步跟隨單元，所述波形同步跟隨單元一端連接波形同步標(biāo)準(zhǔn)單元，另一端連 接基波濾除單元，所述波形同步標(biāo)準(zhǔn)單元包括一張主板卡，所述主板卡提供波形同步的標(biāo) 準(zhǔn)，所述波形同步跟隨單元包括多塊從板卡，所述多塊從卡板均跟隨主板卡同步波形。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基波濾除單元具體為編程調(diào)用"數(shù)字 IIR濾波器"函數(shù)，設(shè)置IIR濾波器參數(shù):拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為"Butterworth"，類型為"Bandstop"，階 數(shù)為4階，預(yù)設(shè)濾波器的低截止頻率和高截止頻率，所述低截止頻率為基頻為中心頻率減去 預(yù)設(shè)合適的帶寬范圍的一半，所述高截止頻率為基頻為中心頻率加上預(yù)設(shè)合適的帶寬范圍 一半。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述并行循環(huán)模塊包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù) 據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元為兩個(gè)循環(huán)單元，并且只相交于隊(duì)列存儲(chǔ) 緩沖單元，所述數(shù)據(jù)采集單元一端連接畸變頻譜計(jì)算單元，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元連接 ?目息米集單兀。7. -種民機(jī)變頻供電系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)分析方法，所述方法用于變頻系統(tǒng)下的大數(shù)據(jù) 的同步采集、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和電能質(zhì)量分析，其特征在于，所述方法包括： S1:對(duì)變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中通過(guò)板卡同步采集模塊進(jìn)行大量通達(dá)數(shù)據(jù)采集； S2:對(duì)S1變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)變頻濾波模塊進(jìn)行基波測(cè)量； S3:對(duì)S2變頻民機(jī)電源系統(tǒng)中大量通達(dá)數(shù)據(jù)通過(guò)并行循環(huán)模塊進(jìn)行同步處理； S4:對(duì)S3中處理過(guò)的復(fù)雜電網(wǎng)接觸器狀態(tài)變化信息通過(guò)電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí) 存儲(chǔ)和離線分析。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述S1具體步驟如下： a) 從所有采集板卡中選擇一塊主卡，其余為從卡； b) 從卡的時(shí)鐘設(shè)為主卡的輸出采樣時(shí)鐘"ai/sampleclock" ； c) 開(kāi)始觸發(fā)信號(hào)選擇"ai/startTrigger" ； d) 利用平鋪?lái)樞蚪Y(jié)構(gòu)，設(shè)置從卡的"開(kāi)始任務(wù)"要先于主卡準(zhǔn)備好，民機(jī)變頻供電系統(tǒng) 的電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路衰減后，利用板卡同步采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述S3基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者模板，通過(guò)并行 循環(huán)模塊的并行循環(huán)將數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元分開(kāi)執(zhí)行，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采 集單元和數(shù)據(jù)處理單元相交的隊(duì)列存儲(chǔ)緩沖單元，處理時(shí)再?gòu)年?duì)列存儲(chǔ)緩沖單元中提取。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述S4為在電網(wǎng)接觸器檢測(cè)模塊中，信息 采集單元進(jìn)行信息采集，TDMS信息保存單元對(duì)采集到數(shù)據(jù)記錄的路徑、方式等進(jìn)行設(shè)置保 存，最后通過(guò)離線分析單元進(jìn)行整理分析，所述離線分析單元以Excel表格形式進(jìn)行1/0形 式記錄接觸器狀態(tài)變化情況，并保存變化時(shí)刻，完成離線分析。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK106053976SQ201610245506
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】劉衛(wèi)芳, 回彥年, 劉力, 楊善水, 王莉, 付大豐
【申請(qǐng)人】中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司