RU2680750C1

RU2680750C1 - Spacecraft with the long service life electric power system sustainability reserves remote monitoring method

Info

Publication number: RU2680750C1
Application number: RU2018114002A
Authority: RU
Inventors: Вадим Николаевич Волокитин; Анатолий Константинович Тищенко; Артем Олегович Тищенко
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Орбита"
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-02-26

Abstract

FIELD: electrical equipment.SUBSTANCE: invention relates to the electrical equipment. Proposed is the spacecraft with the long service life power system sustainability reserves remote monitoring method, which consists in the fact that in the process of monitoring to the system an active signal is supplied, assessing the electrical energy quality indicators, determining these indicators degree of compliance with standard values, predicting the electrical energy quality expected indicators, characterized by the fact, that the specified impact is carried out periodically remotely with the normalized by current and time signals, after each impact performing the synchronized with the impact recording and operational storage of information on the electric power quality and the subsequent data transfer for ground processing and the database formation.EFFECT: technical result consists in increase in the electric power system unstable operation occurrence time determining reliability and accuracy for the timely taking measures on operation sustainability improvement or the spacecraft operation stopping.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится электротехнике и может быть использовано в процессе эксплуатации электроэнергетических систем, которые характеризуются электрической энергией, имеющей тенденцию к понижению своего качества в процессе эксплуатации, например из-за старения и отказа элементов, система электроснабжения модулей международной космической станции, работающих за пределами гарантийного ресурса (более 15 лет).The invention relates to electrical engineering and can be used in the process of operating electric power systems, which are characterized by electric energy, which tends to decrease in quality during operation, for example, due to aging and failure of elements, a power supply system for modules of an international space station operating outside the warranty period ( more than 15 years).

Согласно требованиям стандарта ГОСТ Р 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» контроль качества электрической энергии подразумевает оценку соответствия отклонения напряжения в переходном процессе и длительности его действия при скачкообразном изменении нагрузки установленным требованиям.According to the requirements of the standard GOST R 32144-2013 “Norms of the quality of electric energy in general-purpose power supply systems,” the control of the quality of electric energy implies an assessment of the compliance of the voltage deviation in the transient process and its duration with an abrupt change in load to the established requirements.

Известен способ автоматизированного активного контроля показателей качества электрической энергии, который включает оценку показателей качества электрической энергии, определение степени соответствия этих показателей нормативным значениям, формирование сигнала управления корректирующими устройствами и прогнозирование ожидаемых после действия этих устройств характеристик электрической энергии (Патент №2248038, G01F 15/16), принятый за прототип.There is a method of automated active control of indicators of the quality of electric energy, which includes assessing the indicators of the quality of electric energy, determining the degree of compliance of these indicators with standard values, generating a control signal for corrective devices and predicting the expected characteristics of electric energy after the operation of these devices (Patent No. 2248038, G01F 15/16 ) adopted as a prototype.

Недостаток прототипа заключается в сложности его реализации и невозможности использования в действующих энергетических системах модулей международной космической станции.The disadvantage of the prototype is the complexity of its implementation and the inability to use the modules of the international space station in existing energy systems.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и достоверности определения времени наступления неустойчивой работы электроэнергетической системы для своевременного принятия мер по повышению устойчивости работы или прекращению эксплуатации космического аппарата (КА).The task to which the invention is directed is to increase the reliability and reliability of determining the time of the onset of unstable operation of the electric power system for timely adoption of measures to increase the stability of operation or termination of operation of the spacecraft (SC).

Поставленная задача решается тем, что при дистанционном мониторинге запасов устойчивости электроэнергетической системы космического аппарата с длительным ресурсом работы, в процессе мониторинга подают воздействующий сигнал на систему, оценивают показатели качества электрической энергии, определяют степень соответствия этих показателей нормативным значениям, прогнозируют ожидаемые показатели качества электрической энергии при этом указанное воздействие проводят периодически дистанционно нормированными по току и времени сигналами, после каждого воздействия осуществляют синхронизированную с воздействием запись и оперативное хранение информации о показателях качества электрической энергии и последующую передачу данных для наземной обработки и формирования базы данных, проводят сравнительный анализ изменения полученных показателей качества электроэнергии в процессе длительной эксплуатации путем сравнения этих показателей с заданными нормативными значениями и прогнозируют время наступления возможной неустойчивой работы системы.The problem is solved in that when remotely monitoring the stability reserves of the spacecraft’s electric power system with a long service life, in the process of monitoring they give an acting signal to the system, evaluate the quality indicators of electric energy, determine the degree of compliance of these indicators with standard values, predict the expected indicators of quality of electric energy at this specified effect is carried out periodically remotely normalized by current and time signal after each exposure, recording and operational storage of information on the indicators of the quality of electric energy and subsequent data transfer for ground processing and the formation of a database is carried out, synchronized with the effect, a comparative analysis of the changes in the obtained indicators of the quality of electricity during long-term operation is carried out by comparing these indicators with the specified normative values and predict the time of the onset of possible unstable operation of the system.

Алгоритм работы предлагаемого способа дистанционного мониторинга запасов устойчивости электроэнергетической системы, например КА, приведен на фиг. 1. На фиг. 2 представлена функциональная схема возможного устройства для реализации предлагаемого способа.The operation algorithm of the proposed method for remote monitoring of the stability reserves of an electric power system, for example a spacecraft, is shown in FIG. 1. In FIG. 2 presents a functional diagram of a possible device for implementing the proposed method.

Устройство для реализации способа содержит:A device for implementing the method comprises:

1 - устройство дистанционного воздействия на систему 2 нормированным значением нагрузки 3 (по току и времени);1 - a device for remote exposure to system 2 with a normalized value of load 3 (current and time);

4 - устройство синхронизированной записи и оперативного хранения показателей качества переходного процесса на выходных шинах системы 2 (например, цифровой осциллограф …);4 - a device for synchronized recording and operational storage of transient quality indicators on the output buses of system 2 (for example, a digital oscilloscope ...);

5 - устройство передачи информации для наземной обработки показателей качества переходного процесса (по каналам телеметрии или через носители информации);5 - information transmission device for ground-based processing of transient process quality indicators (via telemetry channels or via information carriers);

6 - устройство формирования базы данных для сравнительного анализа изменений показателей качества переходных режимов с графическим представлением;6 - a device for forming a database for a comparative analysis of changes in the quality indicators of transient modes with a graphical representation;

7 - блок расчета времени наступления возможной неустойчивой работы системы с использованием метода экстраполяции для прогноза;7 is a block for calculating the time of occurrence of a possible unstable operation of the system using the extrapolation method for forecasting;

8 - блок выработки решений по эксплуатации электроэнергетической системы;8 - block making decisions on the operation of the electric power system;

Заявляемый способ реализуют следующим образом. На электроэнергетическую систему 2, работающую в нестационарных режимах, например, на электроэнергетическую систему космического аппарата с длительным ресурсом работы, воздействуют посредством устройства 1 дистанционным воздействием периодически, один раз в 1-3 месяца, нормированной по току и времени нагрузкой 3.The inventive method is implemented as follows. An electric power system 2 operating in non-stationary modes, for example, an electric power system of a spacecraft with a long service life, is affected by the device 1 by remote action from time to time, once every 1-3 months, normalized by load and current 3 and current.

Полученные данные записываются и хранятся в устройстве 4 синхронизированной записи и оперативного хранения переходного процесса на выходных шинах электроэнергетической системы на разных интервалах времени (например, цифровом запоминающем осциллографе MSO-19).The obtained data is recorded and stored in the device 4 for synchronized recording and operational storage of the transient process on the output buses of the electric power system at different time intervals (for example, a digital memory oscilloscope MSO-19).

Посредством устройства 5 по каналам телеметрии или через носители информации осуществляют передачу информации в устройство 6 формирования базы данных для сравнительного анализа изменений показателей переходных режимов.By means of the device 5 through telemetry channels or via information carriers, information is transferred to the database forming device 6 for a comparative analysis of changes in transient conditions.

В блоке 7 производят сравнительный анализ полученной информации, характеризующей изменения показателей качества электроэнергии, путем сравнения их с заданными нормативными значениями, например, графическим способом, т.е. проводят оценку поведения параметров переходного процесса в процессе при длительной эксплуатации и по степени их деградации прогнозируют порядок устойчивости системы на будущие интервалы времени эксплуатации.In block 7, a comparative analysis of the information obtained characterizing the changes in the quality indicators of electricity is performed by comparing them with predetermined standard values, for example, graphically, i.e. conduct an assessment of the behavior of the parameters of the transition process in the process during long-term operation and, according to the degree of their degradation, predict the system stability order for future operation time intervals.

Расчет времени наступления возможной неустойчивой работы системы проводят методом экстраполяции, и направляют полученные данные в блок 8 выработки решений по эксплуатации электроэнергетической системы.Calculation of the time of the onset of possible unstable operation of the system is carried out by extrapolation, and the received data is sent to block 8 for developing decisions on the operation of the electric power system.

Предложенный способ дистанционного мониторинга запасов устойчивости электроэнергетической системы космического аппарата позволяет прогнозировать момент наступления времени неустойчивой работы электроэнергетической системы и может быть использован для заблаговременного принятия мер по повышению устойчивости электроэнергетической системы (путем замены выработавших ресурс приборов, введения дополнительных фильтров для повышения устойчивости, разработки рекомендаций и ограничений по динамичности нагрузок) и тем самым продлить ресурс работы космического аппарата.The proposed method for remote monitoring of the stability reserves of the spacecraft’s electric power system allows predicting the time of the unstable operation of the electric power system and can be used in advance to take measures to increase the stability of the electric power system (by replacing exhausted devices, introduce additional filters to increase stability, develop recommendations and restrictions dynamic load) and thereby extend p life spacecraft.

Claims

A method for remote monitoring the stability reserves of an electric power system in a spacecraft with a long service life, which consists in the fact that during the monitoring process an acting signal is supplied to the system, the quality indicators of electric energy are estimated, the degree of compliance of these indicators with standard values is determined, and the expected indicators of electric energy quality are predicted, differing the fact that this effect is carried out periodically remotely normalized by current and time s After each exposure, they record and operatively store information on the indicators of the quality of electric energy, synchronized with the effect, and then transfer data for ground processing and the formation of a database, conduct a comparative analysis of the changes in the obtained indicators of the quality of electricity during long-term operation by comparing these indicators with the specified normative values and predict the time of the onset of possible unstable operation of the system.