АППАРАТУРА ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к источникам питания, и может быть использована для организации дистанционного электропитания и передачи потребляющим устройствам, в том числе установленным под водой на глубине до 4000 м, стабилизированного электрического напряжения постоянного тока на дальние расстояния.
Известна система дистанционного питания аппаратуры связи. Авторское свидетельство СССР №1483650 от 14.06.1987 г. Система дистанционного питания содержит источник дистанционного питания, выходы которого соединены через последовательно соединенные приемники дистанционного питания. Система работает следующим образом. Ток дистанционного питания от источника поступает на первый приемник. Первый конденсатор начинает заряжаться, блок запуска подает напряжение на блок управления. Когда напряжение на первом конденсаторе достигает определенного уровня, блок управления начинает управлять работой транзистора, который открывается. Через первичную обмотку трансформатора и транзистор протекает ток дистанционного питания. Одновременно первый конденсатор начинает разряжаться через первичную обмотку трансформатора и транзистор, при этом энергия запасается в первичной обмотке трансформатора. Напряжение на нагрузке начинает уменьшаться, и блок управления закрывает транзистор. Благодаря запасенной энергии, в момент закрытия транзистора во вторичной обмотке трансформатора через диод течет ток, который питает нагрузку и блок управления. При этом чем дольше закрыт транзистор, тем больше энергии поступает в нагрузку, и наоборот. Таким образом, при уменьшении тока нагрузки уменьшается время закрытого состояния транзистора, напряжение на первом конденсаторе уменьшается и больше энергии передается в линию на последующие приемники.
Недостатки данной системы в ее узкой направленности и применимости только для обеспечения питанием аппаратуры связи, а также в сравнительно низкой надежности.
За прототип принята система подводной кабельной глубоководной связи с подводными лодками. Патент РФ №2620253 от 29.03.2016 г. Система работает следующим образом. Информационные сигналы, сформированные на приемопередающих станциях, установленных на береговых оконечных пунктах, передаются по линии, состоящей из подводного оптического кабеля и подводных оптических ретрансляторов, в направлении противоположного берегового оконечного пункта, на приемопередающих станциях производятся взаимные преобразования. В состав береговых оконечных пунктов входят приемопередающие станции, аппаратура электропитания оконечных пунктов, телеконтроля, телемеханики, служебной связи и дистанционного питания подводных усилителей. Дополнительно с ретрансляторами установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции для выхода подводной лодки, которая подходит к плавающей гидроакустической станции на
радиус действия гидроакустической аппаратуры и, не всплывая, передает информацию через свою гидроакустическую станцию, на связь с береговым оконечным пунктом.
Недостатками данной системы являются ее узкая направленность и применение исключительно для обеспечения связи с подводными лодками благодаря установке гидроакустических станций, а также сравнительно низкая надежность и отсутствие обратной связи.
Целями настоящей полезной модели являются повышение надежности устройства в целом и снижение риска потери электропитания потребителями в случае неисправности или отказа устройства, обеспечение контроля работоспособности каждого функционального узла аппаратуры и устройства потребления, обеспечение возможности настройки и установки необходимого значения выходного напряжения, а также дистанционного управления работой аппаратуры и каждого потребителя в отдельности.
Эти цели достигаются тем, что в аппаратуре дистанционного питания, содержащей модуль управления генераторов тока, модуль генератора тока, модуль датчиков тока и напряжения, дополнительно введен модуль управления, индикации и контроля, связанный с модулем управления генераторов тока при помощи соединения разъема Х3 модуля управления, индикации и контроля, с разъемом Х3 модуля управления генераторов тока, и модуль шлюза SNMP для обмена данными с удаленным рабочим местом, связанный с модулем управления, индикации и контроля при помощи соединения разъема Х3 модуля шлюза SNMP, с разъемом Х4 модуля управления, индикации и контроля, а также дополнительно продублированы все функциональные узлы системы для обеспечения резерва на случай отказа какого-либо функционального узла, причем резервный полукомплект аппаратуры связан с основным при помощи соединения разъема Х3 модуля управления, индикации и контроля основного полукомплекта, с разъемом Х3 модуля управления, индикации и контроля резервного полукомплекта.
Повышение надежности устройства в целом и снижение риска потери электропитания потребителями в случае неисправности или отказа устройства достигается тем, что в аппаратуре дополнительно дублируются все функциональные узлы для обеспечения резерва на случай отказа какого-либо функционального узла.
Контроль работоспособности каждого функционального узла аппаратуры обеспечивается благодаря введению в состав АДП модуля управления, индикации и контроля, который, благодаря применению микропроцессора, ведет опрос и обработку данных о работоспособности всех функциональных узлов АДП, резервной стойки АДП, а также сигнализирует о наличии связи с ними.
Кроме того, контроль работоспособности каждого функционального узла АДП обеспечивается благодаря применению схемотехнических, программных и конструктивных решений, обеспечивающих постоянную связь всех функциональных узлов АДП с модулем управления, индикации и контроля, что позволяет непрерывно наблюдать за выходными характеристиками АДП на информационном табло, расположенном непосредственно на передней панели стойки, или на удаленном рабочем месте, а также оперативно диагностировать причину отказа или изменения выходных характеристик. К таким решениям можно отнести функцию передачи сигнала о нормальной работе, либо сигнала об отказе модуля генератора тока, который формируется после пуска аппаратуры и передается в модуль управления, индикации и контроля от каждого модуля независимо, что позволяет автоматически переключить питание с неисправного основного модуля на работоспособный резервный, и отображать на информационном табло количество неисправных модулей генератора тока и конкретную причину отказа, который повлек за собой отклонение выходных значений тока и напряжения АДП за допустимые пределы. К таким решениям, также, можно отнести наличие в каждом модуле генератора тока светодиодов, которые сигнализируют о наличии питания на входе модуля (зеленый светодиод), и о неисправности модуля (красный светодиод), и возможность изъятия и замены неисправных модулей генератора тока непосредственно из работающей стойки АДП, что гораздо упрощает диагностику и поиск неисправных модулей.
Дистанционное управление работой аппаратуры и каждого потребителя в отдельности обеспечивается введением в состав аппаратуры модуля шлюза SNMP для обмена данными с удаленным рабочим местом, оборудованным компьютером, и управлением с него работой аппаратуры и каждого потребляющего устройства в отдельности, что дает возможность выполнять их включение, выключение, получать информацию об их работоспособности, оперативно и точно определять неисправное устройство потребления или функциональный узел АДП, в случае отказа.
Устройство аппаратуры дистанционного питания показано на фигуре 1.
АДП (1) состоит из основного полукомплекта (2) и резервного полукомплекта (3), и содержит следующие функциональные узлы:
- модуль управления, индикации и контроля - МУиК (4);
- модуль управления генераторов тока - МГГТ (5);
- модуль датчиков тока и напряжения - Модуль ДТиН (6);
- модуль генератора тока - Модуль ГТ (7);
- модуль шлюза SNMP (8).
Устройство работает следующим образом.
После включения стойки АДП в сеть и подачи напряжения питания на систему управления и контроля, МУиК 4 проводит процедуру инициализации и тестирования АДП 1, положительные или отрицательные результаты которого будут отображены на информационном табло. При положительном результате тестирования на дисплее стойки появится изображение, соответствующее готовности к работе АДП 1 в штатном режиме.
МУиК 4 - это основное устройство системы управления и контроля. После включения АДП 1, завершения инициализации и тестирования, и, при положительном результате пуска АДП 1, МУиК 4, посредством соединения разъема Х3 МУиК 4 и разъема Х3 МУГТ 5, передает управляющую информацию на МУГТ 5, который осуществляет включение, выключение и контроль модулей ГТ 7 посредством соединения разъемов Х6-Х29 МУГТ 5 с разъемами Х2 модулей ГТ 7, предназначенных для преобразования входного напряжения ~220 В/50 Гц в выходной постоянный стабилизированный ток величиной 1 А/320 В. После начала работы модули ГТ 7, посредством соединения разъема Х4 МУГТ 5 и разъема Х4 модуля ДТиН 6, передают на модуль ДТиН 6 аналоговые значения уровней выходного напряжения и тока АДП 1, сформированных группой последовательно соединенных модулей ГТ 7. Модуль ДТиН 6 осуществляет преобразование этих аналоговых значений в соответствующие уровни тестового напряжения, которые посредством соединения разъема Х3 МУГТ 5 и разъема Х3 МУиК 4, передаются в МУиК 4 для последующего отображения текущих значений уровней выходного тока и напряжения АДП 1, а также соответствующей информации по режимам и типам отказов, на дисплее.
Всю информацию о работе АДП 1, а также информацию по значениям уровней выходного тока и напряжения АДП 1 и соответствующую информацию по режимам и типам отказов, МУиК 4, посредством соединения разъема Х3 МУиК 4 и разъема Х3 модуля шлюза SNMP 8, передает на модуль шлюза SNMP 8, после чего вся полученная информация с разъема Х4 модуля шлюза SNMP 8 передается на удаленное компьютерное рабочее место 9.
АДП 1 обеспечивает устройствам потребления 10 получение постоянного стабилизированного тока дистанционного питания, подаваемого в токопроводящую жилу оптического кабеля, возможность автоматического регулирования выходного напряжения при повреждении кабеля на любом участке линии дистанционного питания или изменении количества линейных усилителей и береговых промежуточных (регенерационных) пунктов, возможность изменения выходного напряжения и тока дистанционного питания посредством выбора количества включаемых модулей ГТ 7 и настройки АДП 1 на один из трех режимов работы в соответствии с таблицей 1, возможность выполнения процедур включения и выключения дистанционного питания (подводных и береговых) усилителей и береговых промежуточных пунктов в строгом соответствии с эксплуатационными требованиями и компьютерным управлением этими процедурами, а также защиту от короткого замыкания по выходу и отключение выходного напряжения при падении тока нагрузки более чем на 10% от установленного значения.
Повышение надежности устройства в целом и снижение риска потери электропитания потребителями, в случае неисправности или отказа устройства, достигаются благодаря полному резервированию каждого функционального узла АДП 1 и возможности автоматического переключения на запасной модуль из резервного полукомплекта 3 при отказе используемого модуля из основного полукомплекта 2, автоматического изменения напряжения дистанционного питания при изменении характеристик нагрузки, либо потерь в линии дистанционного питания, причем ток дистанционного питания не меняется и остается равным установленному значению.
Улучшение контроля работоспособности каждого функционального узла АДП 1 и устройств потребления 10 достигается благодаря введению в состав АДП 1 модуля МУиК 4, который, благодаря применению микропроцессора, ведет опрос и обработку данных о работоспособности всех функциональных узлов АДП 1, резервной стойки АДП 1, сигнализирует о наличии связи с ними, а также благодаря применению схемотехнических, программных и конструктивных решений, обеспечивающих постоянную связь всех функциональных узлов АДП 1 с МУиК 4, что позволяет непрерывно наблюдать за выходными характеристиками АДП 1 на информационном табло, расположенном непосредственно на передней панели стойки, или на удаленном рабочем месте 9, а также оперативно диагностировать причину отказа или изменения выходных характеристик и обеспечить стабильную работу всех функциональных узлов АДП 1 и приемников дистанционного питания - устройств потребления 10.
Обеспечивание дистанционного управления работой АДП 1 и каждого устройства потребления 10 в отдельности достигается введением в состав АДП 1 модуля шлюза SNMP 8 для обмена данными с удаленным рабочим местом 9, оборудованным компьютером, установленным в Пункте Управления, и управлением с него работой аппаратуры и каждого потребляющего устройства 10 в отдельности, что дает возможность выполнять их включение, выключение, получать информацию об их работоспособности, оперативно и точно определять неисправный модуль или устройство потребления 10 в цепи дистанционного питания, в случае их неисправности или отказа.
АДП 1 может быть применена для формирования и передачи стабилизированного постоянного тока устройствам потребления 10 на дальние расстояния, в том числе под водой.
Список источников:
1. Авторское свидетельство СССР №1483650 от 14.06.1987 г.
2. Патент РФ №2620253 от 29.03.2016 г.