一种多硬件兼容的航空供电特性测试分析系统的制作方法

本发明涉及供电测试，尤其涉及一种多硬件兼容的航空供电特性测试分析系统。

背景技术：

1、随着航空供电测试技术的快速发展，航空供电系统正由传统低压体制向高压直流体制加速演进，供电特性测试与验证工作不仅与高压直流母线的电能质量、瞬态特性及稳定性验证紧密相关，同时与机载用电设备的适航符合性、安全性及可靠性评估密切相连，高精度兼容且具备多硬件适配能力的航空供电特性测试分析系统已然成为现代航空供电系统中不可或缺的一环。

2、中国专利公开号：cn119689317a，公开一种航空供电系统的负载测试方法及系统。航空供电系统的负载测试方法包括：按照初始负载量对待测试的目标航空供电系统进行测试，获取目标航空供电系统的测试数据值；根据目标航空供电系统的初始负载量测试对应的测试数据值获取负载增加的梯度数值；按照负载增加的梯度数值逐步提升负载量，并获取每次提升负载量对应的目标航空供电系统的测试数据值；根据每次提升负载量对应的目标航空供电系统的测试数据值判定目标航空供电系统的运行是否符合负载测性能要求。系统包括与方法步骤对应的模块。

3、但是，现有技术中还存在以下问题，

4、由于在航空供电系统中进行量程切换动作时，切换响应存在固有延时，而负载突卸、电源转换的随机事件引发的瞬态尖峰持续时间仅为微秒量级，极易落入切换盲区被静默掩盖，从而降低了航空供电特性测试数据的真实性以及可靠性。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种多硬件兼容的航空供电特性测试分析系统，用以克服现有技术中由于航空供电系统中进行量程切换动作时，随机事件引发的瞬态尖峰极易落入切换盲区被静默掩盖，从而降低了航空供电特性测试数据的真实性以及可靠性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种多硬件兼容的航空供电特性测试分析系统，其包括，

3、数据采集模块，其用以获取目标采集通道的硬件属性数据以及信号数据；其中，信号数据包括电压数据以及电流数据；

4、代表特征构建模块，其用以将目标采集通道的量程范围划分为若干量程区间，依据信号停滞度确定各量程区间的代表波形段；其中，量程范围基于硬件属性数据确定，信号停滞度基于基准时域段内信号数据处于对应量程区间的累计时长与基准时域段的比值确定；

5、尖峰标定模块，其用以依据实时波形与对应量程区间的代表波形段的变化差异，标定各异变尖峰时刻；

6、倾向分析模块，其用以依据前向聚集特征以及中心迁移特征确定目标采集通道是否存在切换盲区倾向；其中，前向聚集特征基于各异变尖峰时刻对应的邻接时差的集中程度确定，中心迁移特征基于各异变尖峰时刻对应量程区间的中心的变化情况确定；

7、采样执行模块，其用以针对存在切换盲区倾向，依据前向聚集特征的变化趋势确定采样时段；

8、采样分析模块，其用以针对采样时段采集信号波形，并对信号波形进行测试分析。

9、进一步地，代表特征构建模块包括，

10、量程划分子单元，其用以基于目标采集通道的硬件属性数据确定量程范围，并将量程范围划分为若干量程区间；

11、代表波形段确定子单元，其用以将各量程区间内信号停滞度最高的基准时域段对应的信号波形段，确定为所述量程区间的代表波形段。

12、进一步地，代表特征构建模块还包括，

13、基准时域段划分子单元，其用以将基准历史监测周期划分为若干基准时域段；

14、停滞度确定子单元，其用以针对单个基准时域段，将信号数据处于对应量程区间的累计时长与所述基准时域段的比值确定为信号停滞度。

15、进一步地，尖峰标定模块包括，

16、尖峰时刻确定子单元，其用以将变化差异超过基准变化差异的时刻标定为异变尖峰时刻。

17、进一步地，尖峰标定模块还包括，

18、变化率确定子单元，其用以确定实时波形中各采样时刻的第一变化率，以及实时波形对应量程区间的代表波形段中各采样时刻的第二变化率，

19、变化差异确定子单元，其用以将各采样时刻的第一变化率与第二变化率的差值的绝对值确定为变化差异。

20、进一步地，倾向分析模块包括，

21、倾向确定子单元，其用以将前向聚集特征超过基准聚集值，或中心迁移特征超过基准迁移值的目标采集通道确定存在切换盲区倾向。

22、进一步地，倾向分析模块还包括，

23、向上切换起始时刻确定子单元，其用以将目标采集通道由低量程档位切换为高量程档位的时刻确定为向上切换的起始时刻；

24、邻接时差确定子单元，其用以将各异变尖峰时刻与时间间隔最小的向上切换的起始时刻间的时差的绝对值，确定为异变尖峰时刻对应的邻接时差；

25、前向聚集特征确定子单元，其用以将各邻接时差的方差的倒数确定为前向聚集特征。

26、进一步地，倾向分析模块还包括，

27、中心确定子单元，其用以将各量程区间的上限与下限的均值确定为量程区间的中心；

28、中心序列确定子单元，其用以将各异变尖峰时刻对应的量程区间的中心按时间顺序排列，得到中心序列；

29、迁移特征值确定子单元，其用以确定中心序列中后一中心减去前一中心的差值，并将其中为正的差值的平均值确定为中心迁移特征。

30、进一步地，采样执行模块包括，

31、采样时刻确定子单元，其用以将前向聚集特征在基准窗口内的变化率均值超过基准聚集变化值时，将基准窗口的结束时刻确定为采样时刻。

32、进一步地，采样执行模块还包括，

33、向上切换结束时刻确定子单元，其用以将目标采集通道由低量程档位切换为高量程档位的动作完成时刻，确定为向上切换的结束时刻；

34、采样时段确定子单元，其用以将采样时刻至下一向上切换的结束时刻间的时间区间，确定为采样时段。

35、与现有技术相比，本发明基于数据采集模块采集信号数据，由代表特征构建模块依据信号停滞度确定各量程区间的代表波形段，尖峰标定模块依据实时波形与代表波形段的变化差异标定各异变尖峰时刻，倾向分析模块依据前向聚集特征以及中心迁移特征判断是否存在切换盲区倾向，采样执行模块针对存在切换盲区倾向，根据前向聚集特征的变化趋势确定采样时段，采样分析模块在采样时段内采集信号波形，以对信号波形进行测试分析。本发明在量程切换执行前识别瞬态尖峰落入切换盲区的风险，并进行针对性采样分析，从而提高航空供电特性测试数据的真实性与可靠性。

36、尤其，本发明将目标采集通道的量程范围划分为若干量程区间，依据信号停滞度确定各量程区间的代表波形段。在航空供电测试过程中，目标采集通道的信号并非均匀分布在整个量程范围，而是受被测供电系统的运行状态影响，在部分量程区间内长期驻留。例如，在稳态直流测试阶段，电压长期维持在某一较窄区间内，波形平稳，变化缓慢，而当负载突卸或电源转换发生时，信号可能在极短时间内冲入较高量程区间，或跌入较低量程区间，随后又迅速回到原稳态区间。此类短暂跳变所对应的波形受瞬态扰动影响明显，无法反映相应量程区间在正常测试状态下的典型波动形态。若在后续分析中采用统一的判定基准，则难以将常驻区间的稳定波动与瞬态区间的短暂跳变区分，容易造成异常识别中的误判或漏判。因此，本发明以信号数据处于各量程区间的累计停留时长与所对应的基准时域段总时长的比值作为信号停滞度，并选取各量程区间内信号停滞度最高的基准时域段对应的信号波形段作为该量程区间的代表波形段。其中，代表波形段直接来源于目标采集通道在实际测试工况下采集的信号数据，能够反映对应量程区间内信号典型且稳定的波动状态，消除将偶发跳变作为后续比对基准的影响，降低因不同量程区间波动特性差异引起的误判，为切换盲区倾向的判定提供可靠的依据，进而提高尖峰标定的准确性以及航空供电特性测试数据的真实性与可靠性。

37、尤其，本发明依据实时波形与对应量程区间的代表波形段的变化差异，标定各异变尖峰时刻。在航空供电测试过程中，瞬态尖峰的本质特征并不在于其绝对幅值，而在于其变化率突然显著升高。不同量程区间内信号固有的波动水平不同，若采用统一参考值判定异变尖峰时刻，会导致将高量程区间内本就较强的正常波动误判为尖峰，以及漏掉低量程区间内幅值不大但变化率明显异常的尖峰。因此，本发明通过为各量程区间建立代表波形段，并将实时波形与其所在量程区间的代表波形段进行变化率比较，得到变化差异；当变化差异超过基准变化差异时，将该时刻标定为异变尖峰时刻。本发明依据信号偏离其所在量程区间典型波动状态的程度，能够更准确地发现瞬态异常，减少误判和漏判，为后续切换盲区倾向的判定提供可靠依据，进而提高尖峰标定的准确性以及航空供电特性测试数据的真实性与可靠性。

38、尤其，本发明依据前向聚集特征以及中心迁移特征确定目标采集通道是否存在切换盲区倾向。在航空供电测试中，真正危险的并不是尖峰本身，而是尖峰出现的时间与量程切换动作重叠，导致信号在切换盲区中未被及时检测到。量程切换时刻由系统自身控制，是已知的，但尖峰何时发生具有随机性，单次尖峰无法预测。然而，单次尖峰虽不可预测，系统进入高风险状态却是有前兆的。例如，当负载切换操作趋于频繁，以及供电母线在大功率设备投切前后出现连续扰动时，尖峰出现的频率会升高，尖峰与量程切换动作的时间关联也会越来越明显，尖峰所在量程区间更会逐步向高量程方向偏移。这些变化不是单次事件，而是在一段时间内逐步累积的趋势。

39、因此，本发明依据前向聚集特征以及中心迁移特征确定目标采集通道是否存在切换盲区倾向，其中，前向聚集特征通过各异变尖峰时刻与其时间间隔最小的向上切换起始时刻之间时差的集中程度反映时间上的碰撞趋势，当尖峰越来越密集地出现在切换动作前后，时差方差减小，其倒数增大，前向聚集特征增强，表明尖峰与切换窗口正在时间上靠拢，落入盲区的风险升高。中心迁移特征则通过各异变尖峰时刻对应量程区间的中心值按时间顺序排列后，相邻中心值正差值的平均值反映量程上的迁移趋势，中心迁移特征越大，说明尖峰所在区间持续向高量程方向移动，信号整体逼近量程上限，系统进行量程切换的需求越迫切，盲区风险相应增大。任一特征超过基准值即判定存在切换盲区倾向，本发明将尖峰与切换动作的时序关系，同尖峰所在量程区间的变化趋势相结合，从而识别已经发生的尖峰群体所表现出的风险累积趋势，可以更可靠地判断目标采集通道是否存在切换盲区倾向，进而提高尖峰标定的准确性以及航空供电特性测试数据的真实性与可靠性。

40、尤其，本发明针对存在切换盲区倾向，依据前向聚集特征的变化趋势确定采样时段。在实际航空供电测试中，仅判断出存在切换盲区倾向并不足以启动针对性采样。因为倾向可能由偶发的尖峰波动引起，也可能是风险持续累积的早期表现，如果立即将后续全时段都作为采样时段，既会造成不必要的采样负担，同时也可能因为时段选取不当而错过真正危险的时间窗口。为此，本发明在判定存在切换盲区倾向后，进一步观察前向聚集特征在基准窗口内的变化率均值。这一变化率均值反映的是尖峰与切换动作在时间上靠拢的速度是否正在加快。只有当变化率均值超过基准聚集变化值时，才认为风险正在实质性地加剧，此时将基准窗口的结束时刻确定为采样时刻。采样时刻之后，系统进入风险升高阶段，本发明将采样时刻至下一向上切换结束时刻之间的时间区间作为采样时段。采样时段由前向聚集特征的真实变化趋势触发，能够根据尖峰群体的时序行为动态调整，消除了对偶然波动的过度采样的影响，同时在尖峰与切换窗口发生重合前完成针对性精准采样，确保采样时段内采集到的信号波形完整、不受量程切换盲区影响，为后续测试分析提供可靠依据。从而提高尖峰标定的准确性以及航空供电特性测试数据的真实性与可靠性。