飞机直流电弧故障检测方法、系统、介质及设备

本发明涉及飞机直流电弧故障，特别涉及一种飞机直流电弧故障检测方法、系统、介质及设备。

背景技术：

1、随着多电飞机和全电飞机的发展，飞机配电系统变得更加复杂，线路出现故障的概率也会增加。航空电缆大多在振动环境中运行，由于飞机的频繁起降，电缆通常位于温度和湿度变化较大的位置。这些因素将导致接线松动和绝缘损坏，从而引发电弧故障。电弧会产生高温，很容易点燃飞机上的其他机载设备，引起火灾，给飞机和机上人员带来巨大的安全隐患。飞机直流电气系统发生电弧故障时，现有的固态功率控制器（sspc）很难实现电弧的可靠在线检测，长时间电弧故障所产生的高温会进一步引发电气火灾，严重影响机上设备和人员的安全。由于串联电弧的电流值小于正常电流，传统的过流保护装置无法有效检测出故障，需要增加故障电弧检测装置，因此对航空系统串联故障电弧检测技术的研究具有重要意义。

2、背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明提供一种飞机直流电弧故障检测方法、系统、介质及设备，通过对系统回路的电流信号进行监测，计算电流信号的峰峰值和频谱面积，通过滑动时间窗的方式将计算得到的特征值比值与阈值进行对比，能够实现飞机直流电弧故障的准确、可靠检测，解决了现有飞机电弧故障检测方法难以快速、准确实现故障检测的难题，所提方法能够适应串联、并联和振动电弧不同的故障类型。

2、一种飞机直流电弧故障检测方法包括：

3、测量模拟飞机直流电弧故障的回路一个时间窗的电流数据并计算该时间窗内电流的平均值，所述电流数据通过高通滤波器后计算峰峰值和频谱面积值，峰峰值为一个时间窗内电流最大值和最小值的差值；

4、利用电流平均值判断电路是否断路，根据平均值的变化选择阈值区间，当平均值发生增大时，选取用于判断并联故障的阈值进行故障判断，如果平均值减小则选择取用于判断串联故障的阈值进行故障判断；

5、计算峰峰值和频谱面积与其历史值的比值；

6、根据不同类型电弧的故障特性，以及预设的不同的峰峰值和频谱面积比值的阈值，将所述比值与阈值进行对比，当比值达到阈值时，对应的标志量加一；

7、根据当前各标志量的状态，结合电流平均值的变化趋势，选取相应的故障判断条件判断电弧故障是否发生。

8、所述的一种飞机直流电弧故障检测方法中，时间窗的为10ms。

9、所述的一种飞机直流电弧故障检测方法中，所述电流数据通过截止频率为100hz的高通滤波器后计算峰峰值和频谱面积值。

10、所述的一种飞机直流电弧故障检测方法中，计算峰峰值和频谱面积与其历史值的比值包括将随时间流动获取的最新一个时间窗的峰峰值和频谱面积与0.5s前连续5个时间窗的峰峰值和频谱面积的历史平均值相比。

11、所述的一种飞机直流电弧故障检测方法中，不同类型电弧包括串联电弧、并联电弧和振动电弧。

12、所述的一种飞机直流电弧故障检测方法中，频谱面积值的计算公式如下：

13、，

14、，

15、其中i(f)为每个时间窗经过快速傅里叶变换后得到的频谱，n和m为当选取所要计算的频谱面积横轴起始频率和终止频率对应相距最近的数据点编号；f0为电流经过快速傅里叶变换后频谱的频率分辨率，fs为采用率，n为采样点数，频率分辨率反映电流某段频带范围的能量大小。

16、所述的一种飞机直流电弧故障检测方法中，当电弧故障未发生时，峰峰值与其历史值的比值接近1和频谱面积值与其历史值的比值接近1。

17、一种飞机直流电弧故障检测系统包括，

18、回路，其用于模拟飞机直流电弧故障；

19、测量单元，其用于连接所述回路并测量回路一个时间窗的电流数据并计算该时间窗内电流的平均值，所述电流数据通过高通滤波器后计算峰峰值和频谱面积值，峰峰值为一个时间窗内电流最大值和最小值的差值；

20、判断单元，其用于利用有效值判断电路是否断路，并判断回路的电流的变化趋势，为后续的阈值选择提供依据；

21、计算单元，其用于计算峰峰值和频谱面积与其历史值的比值，根据不同类型电弧的故障特性，以及预设的不同的峰峰值和频谱面积比值的阈值，将所述比值与阈值进行对比，当某一比值达到阈值时，对应的标志量加一；根据当前各标志量的状态，结合电流平均值的变化趋势，选取相应的故障判断条件判断电弧故障是否发生。

22、一种计算机存储介质，所述存储介质包括计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的方法。

23、一种电子设备，所述电子设备包括：

24、存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，

25、所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

26、和现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提出了峰峰值和频谱面积作为实现电弧故障检测的关键指标；将特征值以滑动时间窗的方式与历史值作比值，实现了特征值的归一化，并由阈值比较的方式实现故障检测；考虑了串联、并联和振动电弧三种不同电弧故障类型下的故障特征，并且搭建了机上实际负载类型电路，能较好地模拟机上电弧故障特殊的环境，为检测方法的提出奠定基础且检测精度高。

技术特征：

1.一种飞机直流电弧故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种飞机直流电弧故障检测方法，其特征在于，优选的，时间窗的为10ms。

3.根据权利要求1所述的一种飞机直流电弧故障检测方法，其特征在于，所述电流数据通过截止频率为100hz的高通滤波器后计算峰峰值和频谱面积值。

4.根据权利要求1所述的一种飞机直流电弧故障检测方法，其特征在于计算峰峰值和频谱面积与其历史值的比值包括将随时间流动获取的最新一个时间窗的峰峰值和频谱面积与0.5s前连续5个时间窗的峰峰值和频谱面积的历史平均值相比。

5.根据权利要求1所述的一种飞机直流电弧故障检测方法，其特征在于，不同类型电弧包括串联电弧、并联电弧和振动电弧。

6.根据权利要求1所述的一种飞机直流电弧故障检测方法，其特征在于，当电弧故障未发生时，峰峰值与其历史值的比值接近1和频谱面积值与其历史值的比值接近1。

7.一种飞机直流电弧故障检测系统，其特征在于，其包括，

8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质包括计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6任一项所述的方法。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

技术总结一种飞机直流电弧故障检测方法、系统、介质及设备，方法中，测量回路一个时间窗的电流数据并计算该时间窗内电流的平均值，所述电流数据通过高通滤波器后计算峰峰值和频谱面积值，峰峰值为一个时间窗内电流最大值和最小值的差值；利用有效值判断电路是否断路，并判断回路的电流的变化趋势，为后续的阈值选择提供依据；计算峰峰值和频谱面积与其历史值的比值，根据不同类型电弧的故障特性，分别预设不同的峰峰值和频谱面积比值的阈值，将所述比值与阈值进行对比，当某一比值达到阈值时，对应的标志量加一；根据当前各标志量的状态，结合电流平均值的变化趋势，选取相应的故障判断条件判断电弧故障是否发生。技术研发人员：熊庆,张钧益,唐逸杰,李江涵,庄毅,张其旺,岳彩彤,王致文,龚夏,汲胜昌受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6