CN112491009B - 一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法，检测航空电力系统发电机控制器的励磁正电压和永磁机整流28V电压，通过设计的逻辑判断方法来进行综合判断故障，对励磁正短路故障进行保护，避免因该故障引起系统拍合、甚至故障扩大化，提高电源系统安全性。

Description

一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法
技术领域
本发明属于航空电力系统发电机控制器故障保护领域，具体涉及一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法。
背景技术
随着航空电源的逐渐发展，保证电源系统的安全性尤其重要。飞机上的电源系统通过改变励磁电流的大小保证电压的稳定输出，当发生励磁正短路故障时，一方面使励磁电流变小，导致调节点电压降低，无法满足电源品质要求；另一方面使永磁机整流28V电压被拉低，励磁继电器无法正常工作。因此，需要对航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障进行保护设计。目前，在现有技术中，还没有针对励磁正短路故障进行保护的方法，无法有效地防止该故障带来的危害。
发明内容
航空电力系统发电机控制器所发生的励磁正短路故障，经过分析，可以分为励磁正持续短路和励磁正间歇短路，当发生励磁正持续短路时，电源系统无法向机上提供电能；当发生励磁正间歇短路时，电源系统会发生拍合现象。为了进行励磁正短路故障保护设计，本发明的思路是检测航空电力系统发电机控制器的励磁正电压和永磁机整流28V电压，通过设计的逻辑判断方法来进行综合判断故障，对励磁正短路故障进行保护，避免故障扩大化，提高电源系统安全性。
本发明的技术方案为：
所述一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法，在每个故障检测周期中，通过以下步骤进行励磁正短路故障保护处理：
步骤1：判断航空电力系统发电机控制器是否已发电投网，若是，则进入步骤2，否则将所有计数和计时清零，并将所有故障状态清除，进入步骤6；
步骤2：检测航空电力系统发电机控制器励磁正的状态，当励磁正电压大于等于V1，且永磁机整流28V电压大于等于V2时，认为励磁正状态为正常，然后进入步骤3，否则进一步判断是否满足励磁正电压小于V3，且永磁机整流28V电压小于V4，若满足，则认为励磁正状态为异常，然后进入步骤3；
步骤3：判断励磁正状态是否为异常，若是，则励磁正异常计数加1并将励磁正正常计数清零，然后进入步骤4，若否，则进一步判断励磁正异常计数是否不为0，若否，则进入步骤4，若是不为0，则进一步判断励磁正状态是否为正常，若否，则进入步骤4，若正常，则励磁正正常计数加1并进入步骤4；
步骤4：判断励磁正状态是否发生跳变，所述跳变指励磁正状态由正常变为异常或由异常变为正常，若是，则励磁正跳变计数加1且励磁正稳定计时清零，然后进入步5，若否，则进一步判断励磁正跳变计数是否不为0，若否，则进入步骤5，若是不为0，则励磁正稳定计时累加，然后再判断励磁正稳定计时是否大于T2，若否，也进入步骤5，若是大于T2，则将励磁正跳变计数清零且将励磁正稳定计时清零，然后进入步骤5；
步骤5：判断是否满足励磁正跳变计数大于等于N3且励磁正跳变计时小于T1，若是，则设置励磁正短路故障保护标志有效，然后进入步骤6，若否，则进一步判断励磁正异常计数是否大于等于N1，若是，则设置励磁正短路故障保护标志有效，然后进入步骤6，若否，则进一步判断励磁正正常计数是否大于等于N2，若否，则进入步骤6，若是励磁正异常计数清零，并进入步骤6；
步骤6：保留本周期的励磁状态。
有益效果
本发明提供了一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法。通过检测励磁正电压和永磁机整流28V电压来综合判断故障，当励磁正出现持续短路或间歇短路时，都能进行有效的励磁正短路故障保护，避免因该故障引起系统拍合、甚至故障扩大化，提高电源系统安全性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1励磁控制原理电路；
图2励磁正短路故障保护软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施例。
励磁控制原理电路如图1所示，根据励磁控制工作原理，本发明提供了一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法，该方法在发电系统发电投网后，通过检测励磁正电压和永磁机整流28V电压来进行综合判故。
1、励磁正短路判故原理
当励磁正电压和永磁机整流28V电压均大于或等于其正常工作电压设定值时，认为励磁正状态为正常；当励磁正电压和永磁机整流28V电压均低于其异常工作电压设定值时，认为励磁正状态为异常。
考虑励磁正持续短路，若连续检测到励磁正状态异常次数达到设定值，则设置励磁正短路故障保护标志有效并进行保护；在励磁正状态异常连续检测计数时，若连续多次检测到励磁正状态正常，则励磁正异常计数清零，清除持续短路故障状态。其中连续检测次数的设定值可根据具体检测时间要求设定，即检测次数NN＝检测时间TT÷检测周期tt。
考虑励磁正间歇短路，如果在规定时间内，励磁正状态跳变次数达到设定值，则设置励磁正短路故障保护标志有效并进行保护；如果连续一段时间内未出现跳变，则认为励磁正状态进入稳定期，清除间歇短路故障状态。这里的跳变指励磁正状态由正常变为异常或由异常变为正常。
2、励磁正短路保护方法实现
励磁正短路保护方法实现流程图如图2所示。基本思路包括以下三点：
<1>当发电投网后，检测励磁正的状态，当励磁正电压大于等于V1，且永磁机整流28V电压大于等于V2时，认为励磁正状态为正常；当励磁正电压小于V3，且永磁机整流28V电压小于V4时，认为励磁正状态为异常。
<2>励磁正状态为异常时，励磁正异常计数加1，励磁正正常计数清零；当励磁正状态正常且励磁正异常计数不为0时，励磁正正常计数加1；当励磁正异常连续计数大于等于N1时，设置励磁正短路故障保护标志有效，否则当励磁正正常计数大于等于N2时，清除励磁正异常计数。
<3>当励磁正状态发生跳变时，励磁正跳变计数加1，并开始励磁正跳变计时，同时清除励磁正稳定计时；否则，开始励磁正稳定计时。当励磁正稳定计时大于T2时，清除励磁正跳变计数、励磁正稳定计时；当励磁正在T1内跳变计数大于等于N3时，设置励磁正短路故障保护标志有效。
在每个故障检测周期内，执行的具体的逻辑步骤为：
步骤1：判断航空电力系统发电机控制器是否已发电投网，若是，则进入步骤2，否则将所有计数和计时清零，并将所有故障状态清除，进入步骤6；
步骤2：检测航空电力系统发电机控制器励磁正的状态，当励磁正电压大于等于V1，且永磁机整流28V电压大于等于V2时，认为励磁正状态为正常，然后进入步骤3，否则进一步判断是否满足励磁正电压小于V3，且永磁机整流28V电压小于V4，若满足，则认为励磁正状态为异常，然后进入步骤3；
步骤3：判断励磁正状态是否为异常，若是，则励磁正异常计数加1并将励磁正正常计数清零，然后进入步骤4，若否，则进一步判断励磁正异常计数是否不为0，若否，则进入步骤4，若是不为0，则进一步判断励磁正状态是否为正常，若否，则进入步骤4，若正常，则励磁正正常计数加1并进入步骤4；
步骤4：判断励磁正状态是否发生跳变，所述跳变指励磁正状态由正常变为异常或由异常变为正常，若是，则励磁正跳变计数加1且励磁正稳定计时清零，然后进入步5，若否，则进一步判断励磁正跳变计数是否不为0，若否，则进入步骤5，若是不为0，则励磁正稳定计时累加，然后再判断励磁正稳定计时是否大于T2，若否，也进入步骤5，若是大于T2，则将励磁正跳变计数清零且将励磁正稳定计时清零，然后进入步骤5；
步骤5：判断是否满足励磁正跳变计数大于等于N3且励磁正跳变计时小于T1，若是，则设置励磁正短路故障保护标志有效，然后进入步骤6，若否，则进一步判断励磁正异常计数是否大于等于N1，若是，则设置励磁正短路故障保护标志有效，然后进入步骤6，若否，则进一步判断励磁正正常计数是否大于等于N2，若否，则进入步骤6，若是励磁正异常计数清零，并进入步骤6；
步骤6：保留本周期的励磁状态。
本实施例中，对于励磁正电压和永磁机整流28V电压，用以判断励磁正状态为正常或异常的阈值为：
Figure BDA0002778719490000051
Figure BDA0002778719490000052
而设定故障检测周期tt为8ms，励磁正状态异常连续检测时间TT1为800ms,励磁正状态正常连续检测时间TT2为80ms；
则计算励磁正持续短路时所需的参数：
Figure BDA0002778719490000053
而励磁正间歇短路时所需的参数为：
Figure BDA0002778719490000054
根据以上参数，按照图2励磁正短路故障保护流程图进行具体的算法软件设计，然后进行试验验证：试验中，当施加连续励磁正短路时，故障时间持续806ms(含测量误差)后，系统进行保护；试验中，当施加的模拟间歇短路的方波频率为2Hz，此过程中励磁正电压最低为10V，永磁机整流电压最低为10V，满足励磁正短路时励磁正电压低于55V的门限要求，主发输出无影响，经过3个周期6次励磁正电压在正常(等于或高于85V)和异常(低于55V)之间变化后，系统进行保护。
结果表明，当励磁正出现持续短路或间歇短路时，采用本发明的方法都能进行有效的励磁正短路故障保护，避免因该故障引起系统拍合、甚至故障扩大化，提高电源系统安全性。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种航空电力系统发电机控制器励磁正短路故障保护方法，其特征在于：在每个故障检测周期中，通过以下步骤进行励磁正短路故障保护处理：
步骤1：判断航空电力系统发电机控制器是否已发电投网，若是，则进入步骤2，否则将所有计数和计时清零，并将所有故障状态清除，进入步骤6；
步骤2：检测航空电力系统发电机控制器励磁正的状态，当励磁正电压大于等于V1，且永磁机整流28V电压大于等于V2时，认为励磁正状态为正常，然后进入步骤3，否则进一步判断是否满足励磁正电压小于V3，且永磁机整流28V电压小于V4，若满足，则认为励磁正状态为异常，然后进入步骤3；
Figure FDA0003954391070000011
Figure FDA0003954391070000012
步骤3：判断励磁正状态是否为异常，若是，则励磁正异常计数加1并将励磁正正常计数清零，然后进入步骤4，若否，则进一步判断励磁正异常计数是否不为0，若否，则进入步骤4，若是不为0，则进一步判断励磁正状态是否为正常，若否，则进入步骤4，若正常，则励磁正正常计数加1并进入步骤4；
步骤4：判断励磁正状态是否发生跳变，所述跳变指励磁正状态由正常变为异常或由异常变为正常，若是，则励磁正跳变计数加1且励磁正稳定计时清零，然后进入步5，若否，则进一步判断励磁正跳变计数是否不为0，若否，则进入步骤5，若是不为0，则励磁正稳定计时累加，然后再判断励磁正稳定计时是否大于T2，若否，也进入步骤5，若是大于T2，则将励磁正跳变计数清零且将励磁正稳定计时清零，然后进入步骤5；
步骤5：判断是否满足励磁正跳变计数大于等于N3且励磁正跳变计时小于T1，若是，则设置励磁正短路故障保护标志有效，然后进入步骤6，若否，则进一步判断励磁正异常计数是否大于等于N1，若是，则设置励磁正短路故障保护标志有效，然后进入步骤6，若否，则进一步判断励磁正正常计数是否大于等于N2，若否，则进入步骤6，若是励磁正异常计数清零，并进入步骤6；
步骤6：保留本周期的励磁状态；
故障检测周期tt为8ms，励磁正状态异常连续检测时间TT1为800ms,励磁正状态正常连续检测时间TT2为80ms；
则计算励磁正持续短路时所需的参数：
Figure FDA0003954391070000021
而励磁正间歇短路时所需的参数为：
Figure FDA0003954391070000022
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