CN108400587B - 一种民机多电系统的负载管理方法和系统 - Google Patents

一种民机多电系统的负载管理方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种民机多电系统的负载管理方法和系统，属于民机机电系统综合管理技术领域。其中，该负载管理方法包括：S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；S2，基于当前电网允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；S3，基于各个负载的优先级，以及所述接入负载组中第一个负载的原始启动时间，获取各个负载的次优启动时间。本发明能够有效地减少负载启动对电网的冲击影响，从而提高了民机电网的稳定性。

Description

一种民机多电系统的负载管理方法和系统
技术领域
本发明实施例涉及民机机电系统综合管理技术领域，特别涉及一种民机多电系统的负载管理方法和系统。
背景技术
现有多电系统的负载管理技术研究状况如下：
1、国外研究现状
目前，国外针对飞机负载管理技术的工作主要是为解决负载管理应用中的各种问题。例如，B777和B787的飞机电气负载管理系统(ELMS)，能够对负载进行控制管理，实现外部电源和发电机过载保护，负载自动复位，以及负载交错启动等负载管理功能。通过查阅相关文献可发现，目前国外典型应用的电气负载管理方法大多局限在通过定优先级来进行负载控制，仅能避免发电机过载，却无法实现根据不同飞行阶段改变负载优先级，实现基于动态优先级的负载智能管理。
2、国内研究现状
目前，我国针对飞机电气负载管理系统的研究大多是基于传统飞机的电气系统，针对多电飞机的负载管理系统研究还较少。另外，针对负载管理方法的研究主要集中在负载稳态管理方法上，没有考虑大负载加载对电网的冲击影响。在飞机负载动态管理方法研究方面，仅分析了大负载启动特性，并没有据此进行多负载启动动态管理方法的研究。
在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：
目前，国内的研究工作大多是针对负载稳态时的管理方法，没有考虑大负载加载时对电网的冲击影响。在飞机负载动态管理方法研究方面，仅分析了大负载启动特性，并没有据此进行多负载启动动态管理方法的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效减少负载启动对电网的冲击影响，从而提高民机电网稳定性的负载管理方法和系统。
根据本发明实施例的一个方面，提供一种民机多电系统的负载管理方法，包括：S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；S2，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；S3，基于各个负载的优先级，以及接入负载组中第一个负载的原始启动时间，获取各个负载的次优启动时间。
进一步地，该负载管理方法还包括：S4，在次优启动时间的基础上获取接入负载组的最优启动时间。
进一步地，步骤S3包括：S31，确定接入负载组中每个负载的约束时间，约束时间为最大启动时间或前一个负载的次优启动时间，最大启动时间是接入负载组中各个负载按照优先级顺序依次在上一优先级负载稳定后启动的时间，其中，第一个负载的次优启动时间为零；S32，确定接入负载组中每个负载启动时间的约束条件，约束条件包括当前优先级负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及接入负载组中负载按优先级顺序依次启动；S33，以设定的时间单位为遍历单位，采用两两叠加法以最大启动时间或前一负载的次优启动时间为时间起点进行遍历，得到满足约束条件的启动时间，作为该负载的次优启动时间，其中，第一个负载的次优启动时间为零。
进一步地，步骤S33包括：S331，以第i个负载的最大启动时间为起点，沿时间轴往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，或者以第i-1个负载的次优启动时间为起点，沿时间轴往后移动第i个负载的瞬时功率曲线，i≥2；S332，判断当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值是否不大于电网允许的功率限额；S333，若是，继续往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，并执行步骤S332；否则，将上一次移动的该负载的瞬时功率曲线对应的时间作为该负载的次优启动时间；S334，判断是否遍历完所有负载；S335，若是，则结束流程，得到每个负载的次优启动时间；否则，将i+1赋值给i返回步骤S331。
进一步地，步骤S4包括如下步骤：S401，确定当前待优化的第i个负载的约束时间范围，约束时间范围为与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间至第i+1个负载的次优启动时间，2≤i≤N-1，N为负载编号；S402，以与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间为起点，将第i个负载延迟一个时间单位；S403，以第i+1个负载的次优启动时间为起点，将第i+1个负载的瞬时功率曲线沿时间轴提前一个时间单位；S404，判断前i+1个负载的叠加瞬时总功率是否不大于功率限额；S405，若是，返回S403；否则，将上一次移动后的第i+1个负载的功率曲线对应的启动时间作为第i+1个负载的优化启动时间；S406，判断是否遍历完第i个负载的约束时间范围；S407，若是，则将第i+1个负载多个优化启动时间中的最小值对应的第i个负载的移动时间作为第i个负载的最优启动时间，执行步骤S408,；否则，返回步骤S402；S408，判断是否遍历完所有负载，若是，则结束流程；否则，将i+1赋值给i，返回步骤S401。
进一步地，该负载管理方法还包括：第N个负载的最优启动时间为与第i-1个负载的最优启动时间对应的优化启动时间。
进一步地，步骤S2包括：S20，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；S21，判断每一次叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；S22，若超过，则跳过当前负载继续叠加下一负载，若未超过，则返回步骤S20，直至叠加完所有负载；S23，将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。
进一步地，当同一优先级包括多个负载时，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加的步骤包括：按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种民机多电系统的负载管理系统，包括：优先级确定模块，用于确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；接入负载确定模块，用于基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；优化模块，用于基于各个负载的优先级，以及接入负载组中第一个负载的原始启动时间，获取各个负载的次优启动时间。
进一步地，该负载管理系统还包括：最优启动时间获取模块，用于基于叠加优化的遍历方法，在次优启动时间的基础上获取负载组的最优启动时间。
进一步地，优化模块包括：约束时间确定子模块，用于确定接入负载组中每个负载的约束时间，约束时间为最大启动时间或前一个负载的次优启动时间，最大启动时间是接入负载组中各个负载按照优先级顺序依次在上一优先级负载稳定后启动的时间，其中，第一个负载的次优启动时间为零；约束条件确定子模块，用于确定接入负载组中每个负载启动时间的约束条件，约束条件包括当前优先级负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及接入负载组中负载按优先级顺序启动；遍历子模块，用于以设定的时间单位为遍历单位，采用两两叠加法以最大启动时间或前一个负载的次优启动时间为时间起点进行遍历，得到满足约束条件的启动时间，作为该负载的次优启动时间。
进一步地，遍历子模块包括：移动单元，用于以第i个负载的最大启动时间为起点，沿时间轴往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，或者以第i-1个负载的次优启动时间为起点，沿时间轴往后移动第i个负载的瞬时功率曲线，i≥2；第一判断单元，用于判断当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值是否不大于电网允许的功率限额；在当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值不大于电网允许的功率限额时，继续往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，并由移动单元继续执行相应操作；在当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值大于电网允许的功率限额时，将上一次移动的该负载的瞬时功率曲线对应的时间作为该负载的次优启动时间；第二判断单元，用于判断是否遍历完所有负载；若遍历完，则结束流程，得到每个负载的次优启动时间；若未遍历完，将i+1赋值给i返回移动单元继续执行相应操作。
进一步地，最优启动时间获取模块包括：约束时间范围确定子模块，用于确定当前待优化的第i个负载的约束时间范围，约束时间范围为与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间至第i+1个负载的次优启动时间，2≤i≤N-1，N为负载编号；第一移动子模块，用于在约束时间范围内，以与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间为起点，将第i个负载延迟一个时间单位；第二移动子模块，用于以第i+1个负载的次优启动时间为起点，将第i+1个负载的瞬时功率曲线沿时间轴提前一个时间单位；第一判断子模块，用于判断前i+1个负载的叠加瞬时总功率是否不大于功率限额，若前i+1个负载的叠加瞬时总功率不大于功率限额，返回第二移动子模块继续执行相应步骤，若前i+1个负载的叠加瞬时总功率大于功率限额，将上一次移动后的第i+1个负载的功率曲线对应的启动时间作为第i+1个负载的优化启动时间，第二判断子模块，用于判断是否遍历完第i个负载的约束时间范围；若遍历完，将第i+1个负载多个优化启动时间中的最小值对应的第i个负载的移动时间作为第i个负载的最优启动时间；否则，返回第一移动子模块继续执行相应操作；第三判断子模块，用于判断是否遍历完所有负载，若是，则结束；否则，将i+1赋值给i，返回约束时间范围确定子模块继续执行相应步骤。
进一步地，最优启动时间获取模块还用于，确定第N个负载的最优启动时间为与第i-1个负载的最优启动时间对应的优化启动时间。
进一步地，接入负载确定模块包括：叠加子模块，用于按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；功率限额判断子模块，用于判断每一次叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；若超过，则跳过当前负载继续叠加下一负载，若未超过，则返回叠加子模块继续叠加，直至叠加完所有负载；确定子模块，用于将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。
进一步地，叠加子模块还用于：当同一优先级包括多个负载时，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加的步骤包括：按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。
本发明实施例提供的一种民机多电系统的负载管理方法具有如下优点：
1、按照不同的飞行任务和不同的飞行阶段，对多电系统负载的动态优先级划分方法能够准确描述负载的重要程度；
2、基于叠加优化的遍历方法能够有效地找到指定负载顺序下的最小启动总时间和启动序列，按此方法依次启动负载能够减少对飞机电网的冲击，提高了飞机电网的稳定性。
附图说明
图1是接入负载组中全部负载同时启动的示意图；
图2是本发明实施例一的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；
图3是本发明实施例二的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；
图4是本发明实施例三的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；
图5是三个负载的情况下每个负载在上一负载稳定后启动的示意图；
图6是本发明实施例四的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；
图7是两个负载通过两两叠加寻找次优启动时间的示意图；
图8是三个负载通过两两叠加寻找次优启动时间的示意图；
图9是本发明实施例五的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；
图10通过三个负载通过叠加优化遍历法寻找最优启动时间的示意图；
图11是本发明实施例六的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；
图12是本发明实施例六中步骤S20的一种实施方式的流程示意图；
图13是本发明实施例六中步骤S20的另一种实施方式的流程示意图；
图14是本发明实施例七的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图；
图15是本发明实施例八的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图；
图16是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图；
图17是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图；
图18是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图；
图19是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在飞机负载管理系统中，民机对启动时间没有严格要求，但由于负载数量众多、操作复杂，以及电网容量固定，需考虑到飞机电气系统健康管理等因素，往往对负载加载时的瞬时总功率进行限制，在功率限额内加卸载以保证其他负载的可靠供电和电网稳定性。但这样会存在一个问题，就是没办法保证最大数目负载的接通。另外，由于负载同时加载对电网冲击较大，如图1所示，当所有负载同一时刻起动，此时的启动总时间为最小值，等于负载加载最长稳定时间，但是这样会引起大电流涌动拉低电网电压，同时瞬时电功率可达稳定状态的多倍，因此需要进行各个负载加载时间的优化。具体地，可通过负载的交错起动实现减小叠加瞬时功率、降低电网冲击影响的目标，通过精准控制负载的加载时间实现交错起动，满足动态加载管理要求。本发明在限定电网当前允许的功率限额的情况下，对负载加载时间进行两次优化，以达到在满足功率限额下，负载的起动时间最小。因此，多电负载加载时间优化的约束条件为基于电网当前允许的功率限额，将多电负载交错起动，以实现负载完全启动总时间最小的负载管理目标。在本发明实施例中，如无特别说明，功率限额均是指电网当前允许的功率限额，记为Plimit。
图2是本发明实施例一的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。
如图2所示，该负载管理方法包括如下步骤：
S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；
本发明中负载优先级是根据飞机所处不同飞行阶段来确定的，由于飞机在不同飞行阶段，对同一负载的供电需求不同，因此，各个负载优先级在飞机的不同飞行阶段会发生变化，在介绍负载优先级划分之前，请允许先介绍一下飞机负载类型和各个类型负载对于飞机的作用：
飞机上的多电系统可以划分为飞行关键负载、任务关键负载和一般负载，飞行关键负载是指为保证飞机飞行安全所必需的用电设备；任务关键负载是指为完成特定的飞行任务所需的用电设备；一般负载是指除去飞行关键负载和任务关键负载之外的其他用电设备，例如：照明设备。在一般情况下，三种类型负载的重要程度依次降低。即，当飞机供电系统正常时，飞机全部负载都能正常供电；电源系统发生故障无法保证正常供电时，卸载一般负载，尽量保证任务关键负载的供电；当主电源全部失效时，卸载一般负载和任务关键负载，由应急电源向飞行关键负载供电。
而民用飞机的飞行阶段又可划分为地面、滑行、起飞、爬行、巡航、下降、进场、着陆、滑跑和应急返航。因此，对负载进行优先级划分，需根据其所处的飞行阶段和飞行任务进行动态划分。
在每一飞行阶段下，飞机可能会执行不同的任务，比如飞机的载客任务，在该任务下，需要舒适的客舱环境，因此，在此任务下环控系统的调温、调压功能具有较高的优先级，而照明任务相对优先级最低。
下面以典型机电负载电环控系统、电防除冰系统、电作动系统及电刹车系统为例，给出在全飞行包线下多电负载的优先级。其中，负载的优先级定义为：1代表一般负载，2代表任务关键负载，3代表飞行关键负载，表1给出了民机多电系统负载动态优先级设置的一个示例。
表1全飞行包线下民机多电系统负载的动态优先级设置
飞行状态 电环控 电防除冰 电作动 电刹车
预热 1 2 2 3
滑出 2 2 2 3
起飞 2 3 3 1
爬升 2 3 3 1
巡航 2 2 2 1
下降 2 3 3 1
进近 2 3 3 1
降落 2 1 3 1
滑入 1 1 2 3
S2，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；
其中，步骤S2包括如下子步骤：
S21，确定电网当前允许的功率限额；
S22，获取飞机当前所处飞行阶段所需启动负载；
飞机当前所处飞行阶段所需启动负载是指飞机完成当前飞行阶段飞行任务及保证飞行安全以及在其他需要用电地方所需启动的所有负载。这些负载包括飞行关键负载、任务关键负载和/或一般负载。
S23，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，在飞机当前所处飞行阶段所需启动负载中确定能够满足供电需求的负载，作为接入负载组。
其中，电网的功率限额是根据飞机电源系统工作状态和供电容量，以及飞机飞行阶段和状态设定供电系统过载系数计算得到的供电系统可用电能功率限额，具体计算方法为：电网的功率限额＝电网的额定功率×电网允许的过载系数，其中，过载系数按照时间来确定，比如5分钟的过载系数为1.25倍，5秒的过载系数为1.75倍。
S3，基于各个负载的优先级，以及接入负载组中第一个负载的原始启动时间，获取各个负载的次优启动时间，其中，最大启动时间是接入负载组中各个负载按照优先级顺序依次在上一优先级负载稳定后启动的时间其中；且第一个负载的次优启动时间为零。
在优化时，可以采用将第i个负载的瞬时功率曲线，以最大启动时间为起点，沿时间轴往前每次移动一个时间单位，或者以前一个负载的次优启动时间为起点，沿时间轴往后每次移动一个时间单位，例如0.001秒，当前i个负载的瞬时功率曲线叠加得到的等效瞬时功率曲线的功率峰峰值大于功率限额曲线时，将上一次移动时第i个负载的移动后时间作为负载i的次优启动时间，其中，i≥2；第一个负载的次优启动时间设定为零。
图3是本发明实施例二的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。
如图3所示，在本发明实施例一的基础上，还包括如下步骤S4：
S4，在次优启动时间的基础上获取最优启动时间。具体地，是基于叠加优化的遍历方法，在次优启动时间的基础上获取最优启动时间。
在本发明实施例一的基础上，由于获取到的时间虽然相对于各个负载的最大启动时间来说，已经提前了，但是通过对各个负载次优启动时间的进一步优化，可能会找到接入负载组完全启动的最小时间，即最优启动时间。
图4是本发明实施例三的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。
如图4所示，步骤S3包括如下子步骤S31-S33：
S31，确定接入负载组中每个负载的约束时间，该约束时间为最大启动时间或前一个负载的次优启动时间；当前一个负载为第1个负载时，次优启动时间为零时刻。
下面通过举例对某一负载的最大启动时间进行解释：
假定需动态管理的多电负载有N个，分别为1,2…N号负载，瞬时电功率曲线分别为P1(t)、P2(t)…Pn(t)，各负载启动稳定时间为Δt1，Δt2…Δtn，设负载开始启动时间分别为t1、t2…tn。
令t1＝0，即从1号负载开始启动计时，在T时刻完成所有负载启动且均进入稳态，且在[0,T]时间内任一时刻的瞬时功率
Figure BDA0001588696390000111
满足该条件的完成负载启动时间T的最小取值则为所有负载完全启动所需总时间，即最大启动时间。
由图5可知，当所有负载均在上一负载稳定后启动，此时的启动总时间为最大值，等于所有负载稳定时间之和：
Figure BDA0001588696390000112
由此可知，每个负载的最大启动时间为按照优先级顺序依次启动且在上一优先级负载稳定后启动的时间。
S32，确定接入负载组中每个负载启动时间的约束条件，约束条件包括当前优先级负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率小于电网当前允许的功率限额，以及接入负载组中负载按优先级顺序启动。具体地，约束条件为当前优先级负载的功率曲线在移动至最大启动时间之前的某一时刻时，与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于电网当前允许的功率限额，高优先级负载是指优先级高于当前优先级负载的所有负载。
S33，以设定的时间单位为遍历单位，采用两两叠加法以最大启动时间或前一负载的次优启动时间为时间起点进行遍历，得到满足约束条件的负载加载时间，作为该负载的次优启动时间。两两叠加法是指将第i个负载优先级之前的所有负载的瞬时功率曲线叠加成为一条等效瞬时功率曲线后，再与第i个负载的瞬时功率曲线叠加。
图6是本发明实施例四的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。
如图6所示，本发明实施例四是对实施例三中步骤S33的一种实施方式，包括如下子步骤：
S331，以第i个负载的最大启动时间为起点，沿时间轴往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，或者以第i-1个负载的次优启动时间为起点，沿时间轴往后移动第i个负载的瞬时功率曲线，i≥2；
其中，当i＝2时，第1个负载的次优启动时间为0时刻，在以第i-1个负载的次优启动时间为起点，沿时间轴往后移动第i个负载的瞬时功率曲线的过程可认为是：以第1个负载的原始启动时间(即零时刻)为起点，沿时间轴往后移动第2个负载的瞬时功率曲线。
在移动时，可以按照每次移动一个时间单位的方式进行移动，时间单位可以设定为0.001s。
S332，判断当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值是否不大于电网允许的功率限额；
S333a，若是，继续往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，并执行步骤S332；
具体地，在继续移动第i个负载的瞬时功率曲线时，是指在上一次移动的基础上继续沿时间轴往前移动一个时间单位，或者是将上一次移动时间继续提前一个时间单位。
S333b，否则，将上一次移动的该负载的瞬时功率曲线对应的时间作为该负载的次优启动时间；
S334，判断是否遍历完所有负载；若是，则结束流程，得到每个负载的次优启动时间；否则，将i+1赋值给i返回步骤S331。
进一步地，在结束后，还可以对各个负载的次优启动时间进行进一步优化，获取接入负载组完全启动所需的最小启动总时间，即获取接入负载组中各个负载的最优启动时间，在获取到各个负载的最优启动时间后，也就找到了接入负载组完全启动所需最小时间。
下面通过举例对本发明实施例四进行详细说明，本发明实施例四可以分为两种情况进行示例说明：
1)当接入负载组中有两个负载时，若同时启动的总功率不超过功率限额，则可同时启动；若同时启动总功率峰峰值超过当前电网允许的功率限额，则需给定启动时间间隔实现交错启动。在两个负载启动的管理中，若要寻求不超过功率限额且启动总时间最短的，一定是两条负载叠加的功率曲线与功率限额相切或无限接近的时候，即叠加的功率峰峰值等于或略小于功率限额的情况，如图7所示，此时满足叠加的功率峰峰值等于或略小于功率限额。两负载同时启动瞬时功率曲线叠加超过功率限额后，可通过给第二条负载曲线依次向后一个延时单位，直到叠加功率峰峰值首次不大于功率限额时，此时的启动总时间最小，通过此方法遍历出负载管理策略，两个负载完全启动的最小启动总时间为T＝max[(t1+Δt1),(t2+Δt2)]。
2)当接入负载组中有两个以上负载时，如果能够确定前两个负载的加载时间，就可以确定第三个负载的加载时间。当只有两个负载时，将第一个负载和第二个负载的瞬时功率曲线分别记为L1与L2，将这两个负载的瞬时功率曲线L1与L2叠加成为新的负载功率曲线L12，并得到延时后第二个负载的次优启动时间t2；当出现第三个负载时，可将第三个负载与前两个负载的等效总功率曲线进行叠加，即第三个负载的瞬时功率曲线L3与前两个负载等效功率曲线L12进行叠加，此时又可套用两个负载启动获取最优时间的方法，找出此时的第三个负载的启动时间t3，如图8所示，以此类推，得到接入负载组中各个负载的次优启动时间。总之，次优启动时间是通过将各个负载的瞬时功率两两交叠得到符合约束条件的启动时间，再通过叠加合成的新功率曲线与下一个负载相比对，得到下一个负载的次优启动时间，以此类推，得到接入负载组中各个负载的次优启动时间。
图9是本发明实施例五的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。
如图9所示，本发明实施例五是对实施例二步骤S4的一种实施方式，包括如下步骤：
S401，确定当前待优化的第i个负载的约束时间范围，约束时间范围为与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间至第i+1个负载的次优启动时间，2≤i≤N-1，N为负载编号；
其中，与第i-1个负载的最优启动时间对应的移动后时间是指在第i-1个负载沿时间轴往后移动，第i个负载在次优启动时间基础上沿时间轴往前移动至某一时刻，前i个负载的瞬时功率曲线叠加后得到的叠加后功率峰峰值相切于或无限接近于功率限额曲线时，第i个负载的当前次移动时间。
S402，在约束时间范围内，以与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间为起点，将第i个负载延迟一个时间单位；具体地，是以第i个负载的移动后时间为起点，将第i个负载延迟一个时间单位；
S403，以第i+1个负载的次优启动时间为起点，将第i+1个负载的瞬时功率曲线沿时间轴提前一个时间单位；具体地，是以第i+1个负载的次优启动时间为起点，将第i+1个负载的瞬时功率曲线沿时间轴提前一个时间单位或者是在上一次提前的基础上继续提前一个时间单位。
S404，判断前i+1个负载的叠加瞬时总功率是否不大于功率限额；
S405，若是，返回S403；否则，将上一次移动后的第i+1个负载的功率曲线对应的启动时间作为第i+1个负载的优化启动时间；
S406，判断是否遍历完第i个负载的约束时间范围；具体地，判断是否遍历完约束时间范围，是指第i个负载在以与第i-1个负载的最优启动时间对应的移动后时间为起点往后依次延迟一个时间单位，直至延迟到第i+1个负载的优化启动时间之前一个时间单位的时间。
S407，若是，则将第i+1个负载多个优化启动时间中的最小值对应的第i个负载的移动时间作为第i个负载的最优启动时间；否则，返回步骤S402。
S408，判断是否遍历完所有负载，若是，则结束流程；否则，将i+1赋值给i，返回步骤S401。
下面通过举例对本发明实施例五进行详细说明：
在上述实施例四的举例中，得到的前三个负载的次优启动时间未必是最优的。如图10所示，通过第二个和第三个负载加载时间的调整，接入负载组中所有负载的加载总时间有可能进一步减小。根据各个负载瞬时功率特性的不同，有可能出现以下情况，当第二个负载在原时间t2基础上向后略微延时至t2’，则第一个负载与第二个负载叠加所得的总功率曲线L12’的峰峰值将减小，此时第三个负载功率曲线L3再与前两个负载等效功率曲线L12’进行叠加寻优，得到的第三个负载最优启动时间t3’，此时启动总时间比实施例四的举例所得到的启动总时间时间更小，也更优化。然后，以此类推即可得到接入负载组的最小启动总时间，以及最优的启动方案。
对于本发明实施例五来说，当i＝N时，第N个负载的最优启动时间为与第N-1个负载的最优启动时间对应的第N个负载的移动时间，也即第N个负载的最优启动时间为与第i-1个负载的最优启动时间对应的优化启动时间。举例来说，当第N-1个负载的启动时间延迟至某一时刻，此时，第N个负载的启动时间提前至某一时刻时，前N个负载的瞬时功率曲线叠加后得到的等效功率曲线的功率峰峰值与功率限额曲线相切或无限接近时，将第N-1个负载的当前次移动时间作为第N-1个负载的最优启动时间，同时将第N个负载的当前次移动时间作为第N个负载的最优启动时间。
图11是本发明实施例六的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。
如图11所示，本发明实施例六是实施例一中步骤S2的一种实施方式：
S20，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；
其中，各个负载的额定功率是指各个负载额定工作容量。
S21，判断每一次叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；
S22，若超过，则跳过当前负载继续叠加下一负载，执行步骤S23，若未超过，则返回步骤S20，直至叠加完所有负载；
S23，将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。
具体地，步骤S20在实施时，包括以下两种实施方式：
实施方式一：
如图12所示，当每个优先级包括一个负载时，包括如下步骤：
S201a，根据当前飞行阶段所需负载的优先级逐一叠加各个优先级中负载的额定功率；
S202a,当叠加的额定功率超过功率限额时，回溯至上一优先级负载，跳过超额的负载，进入下一优先级负载比对；直至无法加载更多负载。在负载总功率不超过功率限额的前提下，保证尽量多的负载供电，即在功率限额下，以接通负载数目最大为性能指标目标，此时能够达到基于负载优先级的电能最优利用。
实施方式二：
如图13所示，当某一优先级包括两个及以上负载时，包括如下步骤：
S201b，根据当前飞行阶段所需负载的优先级，以及负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，对当前飞行阶段所需负载进行排序；
S202b,按照排序后从前到后的顺序逐一叠加排序后负载；
S203b,当叠加的额定功率超过功率限额时，回溯至上一叠加负载，跳过超额的负载，进入下一排序负载比对；直至无法加载更多负载。此时能够达到基于负载优先级的电能最优利用。
图14是本发明实施例七的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图。
如图14所示，一种民机多电系统的负载管理系统，包括：
优先级确定模块，用于确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；
接入负载确定模块，用于基于当前电网允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；
优化模块，用于基于各个负载的优先级，以及接入负载组中第一个负载的原始启动时间，获取各个负载的次优启动时间。
图15是本发明实施例八的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图。
如图15所示，在一种民机多电系统的负载管理系统，还包括：
最优启动时间获取模块，用于在次优启动时间的基础上获取最优启动时间。具体地，是基于叠加优化的遍历方法来获取最优启动时间。
图16是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图。
如图16所示，优化模块包括：
约束时间确定子模块，用于确定接入负载组中每个负载的约束时间，约束时间为最大启动时间或前一个负载的次优启动时间，最大启动时间为接入负载组中各个负载按照优先级顺序依次在上一优先级负载稳定后启动的时间；其中，第一个负载的次优启动时间为零；
约束条件确定子模块，用于确定接入负载组中每个负载启动时间的约束条件，约束条件包括当前优先级负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及负载按优先级顺序依次在上一优先级负载稳定后依次启动；
遍历子模块，用于以设定的时间单位为遍历单位，采用两两叠加法以最大启动时间或前一个负载的次优启动时间为时间起点进行遍历，得到满足约束条件的启动时间，作为该负载的次优启动时间。
图17是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图。
如图17所示，遍历子模块包括：
移动单元，用于以第i个负载的最大启动时间为起点，沿时间轴往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，或者以第i-1个负载的次优启动时间为起点，沿时间轴往后移动第i个负载的瞬时功率曲线，i≥2；
第一判断单元，用于判断当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值是否不大于电网允许的功率限额；在当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值不大于电网允许的功率限额时，继续往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，并由移动单元继续执行相应操作；在当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰峰值大于电网允许的功率限额时，将上一次移动的该负载的瞬时功率曲线对应的时间作为该负载的次优启动时间；
第二判断单元，用于判断是否遍历完所有负载；若遍历完，则结束流程，得到每个负载的次优启动时间；若未遍历完，将i+1赋值给i返回移动单元继续执行相应操作。
图18是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图。
如图18所示，最优启动时间获取模块包括：
约束时间范围确定子模块，用于确定当前待优化的第i个负载的约束时间范围，约束时间范围为与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间至第i+1个负载的次优启动时间，2≤i≤N-1，N为负载编号；
第一移动子模块，用于在约束时间范围内，以与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间为起点，将第i个负载延迟一个时间单位；
第二移动子模块，用于以第i+1个负载的次优启动时间为起点，将第i+1个负载的瞬时功率曲线沿时间轴提前一个时间单位；
第一判断子模块，用于判断前i+1个负载的叠加瞬时总功率是否不大于功率限额，若前i+1个负载的叠加瞬时总功率不大于功率限额，返回第二移动子模块继续执行相应步骤，若前i+1个负载的叠加瞬时总功率大于功率限额，将上一次移动后的第i+1个负载的功率曲线对应的启动时间作为第i+1个负载的优化启动时间；
第二判断子模块，用于判断是否遍历完所有负载；若遍历完，将第i+1个负载多个优化启动时间中的最小值对应的第i个负载的移动时间作为第i个负载的最优启动时间；否则，返回第一移动子模块继续执行相应操作；
第三判断子模块，用于判断是否遍历完所有负载，若是，则结束；否则，将i+1赋值给i，返回约束时间范围确定子模块继续执行相应步骤。
其中，第N个负载的最优启动时间为与第i-1个负载的最优启动时间对应的优化启动时间。
图19是本发明实施例九的一种民机多电系统的负载管理系统的结构示意图。
如图19所示，接入负载确定模块包括：
叠加子模块，用于按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；
功率限额判断子模块，用于判断每一次叠加得到的负载总功率是否超过电网允许的功率限额；若超过，则跳过当前负载继续叠加下一负载，若未超过，则返回叠加子模块继续叠加，直至叠加完所有负载；
确定子模块，用于将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。
其中，叠加子模块还用于：当同一优先级包括多个负载时，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加的步骤包括：按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。
本发明针对大型民机机电系统多电化、综合化的发展趋势，实现电气负载的智能管理，在保证负载可靠供电的前提下，减小负载启动对电网冲击的不利影响，实现电能的最优管理，提高供电系统的可靠性和稳定性。
需要说明的是，本发明一种民机多电系统的负载管理系统是与涉及计算机程序流程的一种民机多电系统的负载管理方法一一对应的装置，由于在前已经对一种民机多电系统的负载管理方法的步骤流程进行了详细描述，在此不再对一种民机多电系统的负载管理系统的实施过程进行赘述。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种民机多电系统的负载管理方法，其特征在于，包括：
S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；
S2，基于电网当前允许的功率限额和各个负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；
S3，基于所述各个负载的优先级，以及所述接入负载组中第一个负载的原始启动时间，获取各个负载的次优启动时间；
其中，所述步骤S3包括：
S31，确定所述接入负载组中每个负载的约束时间，所述约束时间为最大启动时间或前一个负载的所述次优启动时间，所述最大启动时间是所述接入负载组中各个负载按照优先级顺序依次在上一优先级负载稳定后启动的时间；
S32，确定所述接入负载组中每个负载启动时间的约束条件，所述约束条件包括当前优先级负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及所述接入负载组中负载按优先级顺序依次启动；
S33，以设定的时间单位为遍历单位，采用两两叠加法以所述最大启动时间或前一负载的次优启动时间为时间起点进行遍历，得到满足所述约束条件的启动时间，作为该负载的次优启动时间，其中，第一个负载的次优启动时间为零。
2.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，还包括：
S4，在所述次优启动时间的基础上获取所述接入负载组的最优启动时间。
3.根据权利要求1所述的负载管理方法，其特征在于，所述步骤S33包括：
S331，以第i个负载的所述最大启动时间为起点，沿时间轴往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，或者以第i-1个负载的次优启动时间为起点，沿时间轴往后移动第i个负载的瞬时功率曲线，i≥2；
S332，判断当前次移动后前i个负载的叠加瞬时总功率峰值是否不大于电网允许的功率限额；
S333，若是，继续往前移动第i个负载的瞬时功率曲线，并执行步骤S332；否则，将上一次移动的该负载的瞬时功率曲线对应的时间作为该负载的次优启动时间；
S334，判断是否遍历完所有负载；
S335，若是，则结束流程，得到每个负载的次优启动时间；否则，将i+1赋值给i返回步骤S331。
4.根据权利要求2所述的负载管理方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：
S401，确定当前待优化的第i个负载的约束时间范围，所述约束时间范围为与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间至第i+1个负载的次优启动时间，2≤i≤N-1，N为负载编号；
S402，以与第i-1个负载的最优启动时间对应的第i个负载移动后时间为起点，将第i个负载延迟一个时间单位；
S403，以第i+1个负载的次优启动时间为起点，将第i+1个负载的瞬时功率曲线沿时间轴提前一个时间单位；
S404，判断前i+1个负载的叠加瞬时总功率是否不大于功率限额；
S405，若是，返回S403；否则，将上一次移动后的第i+1个负载的功率曲线对应的启动时间作为第i+1个负载的优化启动时间；
S406，判断是否遍历完第i个负载的约束时间范围；
S407，若是，则将第i+1个负载多个优化启动时间中的最小值对应的第i个负载的移动时间作为第i个负载的最优启动时间，执行步骤S408,否则，返回步骤S402；
S408，判断是否遍历完所有负载，若是，则结束流程；否则，将i+1赋值给i，返回步骤S401。
5.根据权利要求4所述的负载管理方法，其特征在于，还包括：
第N个负载的最优启动时间为与第i-1个负载的最优启动时间对应的优化启动时间。
6.根据权利要求1所述的负载管理方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S20，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；
S21，判断每一次叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；
S22，若超过，则跳过当前负载继续叠加下一负载，若未超过，则返回步骤S20，直至叠加完所有负载；
S23，将叠加过的且符合S21判断条件的所述负载作为接入负载组。
7.根据权利要求6所述的负载管理方法，其特征在于，当同一优先级包括多个负载时，所述按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加的步骤包括：
按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。
8.一种民机多电系统的负载管理系统，其特征在于，包括：
优先级确定模块，用于确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；
接入负载确定模块，用于基于当前电网允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；
优化模块，用于基于各个负载的优先级，以及所述接入负载组中第一个负载的原始启动时间，获取各个负载的次优启动时间；
其中，所述优化模块包括：
约束时间确定子模块，用于确定接入负载组中每个负载的约束时间，约束时间为最大启动时间或前一个负载的次优启动时间，最大启动时间是接入负载组中各个负载按照优先级顺序依次在上一优先级负载稳定后启动的时间，其中，第一个负载的次优启动时间为零；
约束条件确定子模块，用于确定接入负载组中每个负载启动时间的约束条件，约束条件包括当前优先级负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及接入负载组中负载按优先级顺序启动；
遍历子模块，用于以设定的时间单位为遍历单位，采用两两叠加法以最大启动时间或前一个负载的次优启动时间为时间起点进行遍历，得到满足约束条件的启动时间，作为该负载的次优启动时间。
9.根据权利要求8所述的负载管理系统，其特征在于，还包括：
最优启动时间获取模块，用于基于叠加优化的遍历方法，在次优启动时间的基础上获取负载组的最优启动时间。
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