Мобильные технические средства исследования энергетических объектов

- обеспечить механизм автоматической настройки на сеанс;

- предоставить возможность автоматического переключения на источник лучшего сигнала в случае, когда на сеанс связи с КА запланированы две и более наземных станций;

- спроектировать и разработать централизованное хранилище телеметрических данных.

Для решения поставленных задач был проведен системный анализ существующей системы обработки ТМИ. Новая система обработки ТМИ представлена в виде многоуровневой архитектуры. Элементы верхнего уровня этой архитектуры представляют собой законченные приложения, каждое из которых выполняет свои задачи.

На следующем этапе была спроектирована и разработана библиотека классов. Построенные классы сгруппированы в модули таким образом, что каждый из модулей соответствует определенному функциональному уровню многоуровневой архитектуры.

Одним из важнейших моментов, касающихся приема и передачи нескольких потоков ТМИ, является расширение существующего сетевого протокола, связанное с введением дополнительной команды управления, которая описывает параметры проводимых сеансов.

Таким образом, в ходе решения поставленных задач были достигнуты следующие результаты:

1) проведен системный анализ существующей системы обработки ТМИ;

2) предложена многоуровневая структура системы обработки ТМИ;

3) разработана унифицированная библиотека классов, основанная на модульной организации:

- функционал модулей базового уровня, уровня ввода/вывода и уровня обработки обеспечивает одновременное проведение нескольких сеансов связи и одновременную оценку состояний нескольких КА;

- функционал модуля сетевого уровня проводит обработку двух типов сигналов источника (САО и СОТИ) и автоматическую настройку на сеанс связи;

6) на основании унифицированной библиотеки классов предложен и разработан механизм автоматизированного переключения на источник лучшего (более стабильного) сигнала;

7) спроектирована и внедрена структура базы данных для хранения ТМ-архивов.

В настоящее время разработанный программный комплекс находится в тестовой эксплуатации на штатных средствах двух центров управления полетами. В результате операторами сектора анализа центров управления полетами отмечается повышение оперативности при организации и проведении сеансов связи.

Yu. M. Knyazkin, K. B. Shmik, A. B. Vershinin, M. V. Nekrasov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

APPLICATION OF SYSTEM ANALYSIS WHILE DESIGNING OF SOFTWARE SYSTEM OF TELEMETRY PROCESSING

The general structure and tasks of unmanned system of spacecraft control are considered. The problems ofprocess-ing of telemetry processing in unmanned control system are examined. The ways of development and modernization of the processing of telemetry processing system for the Mission Control Center of spacecrafts are offered.

© Князькин Ю. М., Шмик К. Б., Вершинин А. Б., Некрасов М. В., 2010

УДК 528.8.041.3

В. И. Кокорин, Г. К. Макаренко, А. М. Алешечкин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

МОБИЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Рассматриваются технические средства диагностики состояния воздушных линий электропередач любого класса напряжения при помощи современных тепловизионных приборов с использованием спутниковых радионавигационных систем.

Актуальной задачей, стоящей перед электроэнергетическими системами, является обеспечение передачи энергии электрических станций по воздушным линиям (ВЛ) электропередач. При этом требуется диагностировать и устранять повреждения ВЛ, точно определяя их местоположение.

В настоящее время диагностика состояния и определение мест повреждения (ОМП) на таких линиях

выполняется топографическим методом [1; 2]. Недостатки данного метода очевидны: низкая оперативность; отсутствие точных координат выявленных аварийных и предаварийных состояний составляющих энергетических объектов; большая трудоемкость.

Упростить ОМП могут средства тепловизионного обследования, позволяющие без вывода оборудования из работы выявлять дефекты на ранней стадии их

Решетневские чтения

развития [3]. Это снижает вероятность аварийных отказов оборудования [4]. Для решения поставленной задачи предлагается использовать следующие технические средства:

- тепловизор TH7102 NEC, решающий задачи обнаружения и анализа неоднородностей температурного поля энергетических объектов;

- навигационную аппаратуру МРК-32, обеспечивающую определение координат, скорости движения и пространственной ориентации диагностического транспортного средства по радиосигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS;

- контрольно-корректирующую станцию (ККС), обеспечивающую режим дифференциальных навигационных определений [5];

- автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера для обработки аппаратурой МРК-32 и ККС информации, полученной тепловизором.

Зависимость размеров объекта, проецируемого на один пиксель матрицы тепловизора, от расстояния до измеряемого объекта имеет вид

D •tgiaf^ 2 D • tgiM 2

A =-^-, B =-^-,

а b

где А, B - высота и ширина объекта, проецируемого на один пиксель матрицы тепловизора, соответственно; D - расстояние до измеряемого объекта; агор, авер - горизонтальный и вертикальный углы обзора поля зрения тепловизора соответственно; a, b - число элементов в строках и столбцах микроболометрической матрицы тепловизора.

В таблице приведены наименьшие расстояния по вертикали от проводов ВЛ до поверхности земли в населенной местности для различных классов напряжений, а также параметры А и B (1) при агор = 29°; авер = 22°; a = 320; b = 240, что соответствует характеристикам тепловизора TH7102.

Величина Класс напряжения ВЛ, кВ

35 110 150 220 330

Наименьшее расстояние до измеряемого объекта D, м 7 7,5 8

A, см 1,13 1,21 1,29

B, см 1,13 1,21 1,30

Таким образом, использование тепловизора TH7102 NEC является эффективным, так как любая из составляющих энергетического объекта значительно превосходит параметры А и В из таблицы.

Предотвращение приближения на недопустимое расстояние к ВЛ электропередач обеспечивается измерителем вектора напряженности электрического поля, излучаемого проводами ВЛ [6].

Навигационная аппаратура МРК-32 может работать в стандартном и дифференциальном режимах определения места по сигналам спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Дифференциальный режим обеспечивает определение места с более высокой точностью по сравнению со стандартным режимом, однако для реализации дифференциального режима требуется одновременная работа двух комплектов навигационной аппаратуры, один из которых устанавливается на диагностическом транспортном средстве, другой - на ККС. При этом погрешность определения координат диагностического средства составляет от 1 до 5 м в зависимости от расстояния между ККС и объектом [5].

Автоматизированное рабочее место диспетчера позволяет формировать векторное картографическое изображение ВЛ электропередач с выделенными участками локальных перегревов, совмещая его с электронной картой, для получения картографического плана.

Технические средства имеют следующие параметры:

- диапазон измерения температуры исследуемого объекта - от -40 до +500 °С, расширяемый до +2 000 °С;

- температурное разрешение - лучше 0,08 °С;

- погрешность измерения температуры - ±2 %;

- погрешность определения координат места повреждения - 1.. .5 м.

Полученные результаты показывают, что разрабатываемый комплекс мобильных технических средств решает задачи оперативного высокоточного определения координат тепловых аномалий энергетических объектов и может найти широкое применение в энергетике.

Библиографические ссылки

1. Качесов В. Е. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением // Электричество. 2005. № 6. С. 9-18.

2. Качесов В. Е. Параметрический метод определения расстояния до места повреждения в распределительных сетях // Электр. станции. 2003. № 8. С. 37-43.

3. Сучкова Г. А. Комплексное обследование и контроль технического состояния элементов ВЛ неразру-шающими методами // Энергетик. 2008. № 4. С. 20-22.

4. Шалыт Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М. : Энергоатомиздат, 1982.

5. Шебшаевич В. С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. М. : Радио и связь, 1993.

6. Пат. 2260198 Российская Федерация, МПК7 G01S13/93, G08G5/04. Способ определения кратчайшего расстояния до высоковольтной линии электропередач с борта летательного аппарата / Яблонский В. М., Терехова Л. А. Опубл. 10.09.2005, Бюл. № 200535.

V. I. Kokorin, G. K. Makarenko, A. M. Aleshechkin

Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia MOBILE TECHNICAL MEANS FOR EXAMINATION OF ENERGY OBJECTS

The technical means of condition diagnostics of overhead power lines of any voltage class by using modern infrared video devices and satellite radionavigational systems are considered in the article.

© |Кокорин В. И.|, Макаренко Г. К., Алешечкин А. М., 2010

УДК 621.396.96

К. Ю. Костырев, А. М. Алешечкин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ РАЗРЕШЕНИЯ НЕОДНОЗНАЧНОСТИ ПРИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ ПО СИГНАЛАМ СПУТНИКОВЫХ

РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Представлены методы определения ориентации объектов при интерферометрических измерениях по сигналам спутниковых радионавигационных систем. Изучен вопрос разрешения неоднозначности при интерферометрических измерениях. Анализируется переборный метод разрешения неоднозначности.

Определение ориентации объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) интерферометрическим методом сопряжено с проблемой неоднозначности в измеренных значениях разностей фаз принятых сигналов. Эта проблема может быть разрешена путем применения переборного метода [1], использующего свойство целочисленности фазовых неоднозначностей. Основным достоинством данного метода является возможность уменьшения времени, требуемого для определения угловой ориентации объекта.

Определение ориентации объекта по сигналам СРНС с применением переборного метода разрешения неоднозначности состоит из следующих процедур [1]:

- приема сигналов от п космических аппаратов (КА) СРНС на разнесенные две или более антенны, расположенные параллельно одной или двум осям измеряемого объекта;

- измерения фазового сдвига между принятыми сигналами от каждого КА;

- подбора значений целочисленных неоднозначностей в измерениях фазовых сдвигов для минимального созвездия из двух или трех КА, позволяющего определить возможные значения угловой ориентации;

- исключения возможных значений угловой ориентации, не соответствующих априорным данным об ориентации антенной системы и расстоянии между разнесенными антеннами;

- проверки оставшихся значений угловой ориентации путем расчета неоднозначностей N для измеренных фазовых сдвигов КА, не вошедших в минимальное созвездие;

- определения угловой ориентации по фазовым сдвигам сигналов всех принимаемых КА. При этом значение, соответствующее искомой угловой ориентации объекта, определяется по условию максимума функции правдоподобия.

Значения угловой ориентации для минимального и полного созвездий КА определяются путем решения системы уравнений:

\kxrX +kyi • Y + kzl-Z = л •(М, +j),

IX2 + Y2 + Z2 = B2,

где i = 1, ..., n - текущий номер КА; n - число КА, используемых для определения угловой ориентации; кх, ку, кг - направляющие косинусы векторов-

направлений от объекта до i-го КА в текущий момент времени измерений; ji - измеренное и скорректированное с учетом систематической погрешности значение фазового сдвига сигнала i-го КА (в циклах); - длина волны сигнала i-го КА; Ni - значение целочисленной неоднозначности сигнала i-го КА (в циклах), удовлетворяющее условию

N1 < int ^ — + 0,5 j; В - расстояние между антеннами, при n < 3 - известное с высокой точностью, при n > 3 - подлежащее уточнению в процессе решения системы уравнений; X, Y, Z - неизвестные значения относительных координат фазового центра второй антенны относительно первой.

Решение системы линейных уравнений (1) при n > 3 находится по методу наименьших квадратов:

n 2

Q = Е(k*x+k^y+k*z - ф)  min

где Ф,. = л,. • (N + ф,).

В ходе выполнения данного исследования были сформированы алгоритмы применения переборного метода, написана компьютерная программа на языке