История развития автоматизации сээс

В 1998-99 г.г. проводилась  работы, результатом которой стал полномасштабный макет СУ «Баксан-44»  на базе этих средств с использованием принятых в семействе «Багет»  конструктивное (Евромеханика), внутренней организации ЭВМ (системная шина VME), интерфейсов (прежде всего MIL-STD 1553B, Ethernet) международных стандартов, имеющих, широкое распространение, операционной системы QNX.

В результате:

• впервые при обработке входных сигналов от объекта управления (ЭЭС) были успешно применены методы, основанные на измерении исходных данных в виде массивов мгновенных значений входных напряжений;
• при их использовании при проведении измерений с надлежащей дискретностью и на достаточном для последующей оценки интервале времени, появляется существенно большее количество исходной информации для последующей многоцелевой обработки, нежели при использовании предварительно проинтегрированных значений некоторых параметров (например, действующего значения напряжения и среднего значения частоты) при помощи аппаратуры прошлых поколений;
• несмотря на непрерывное совершенствование структуры, элементной базы и вычислительных возможностей СУ ЭЭС, при существующем уровне интеграции КЭТС современные СУ для организации ввода информации используют АЦП, которые обрабатывают нормированные сигналы.

Результаты работы были использованы при разработке СУ «Ангара-11356», установленной на заказ в ноябре 2000 г. Научное развитие этих исследований было продолжено при создании СУ ЭЭС  «БУР5», так были продолжены динамические исследования СУ ЭЭС. Итогом этих исследований стало решение о необходимости использования сопроцессора при организации вычислений. Были разработаны технические решения по созданию схемы с сопроцессором, реализованным в виде специализированного мезонина на плате основного модуля ввода информации от объектов ЭЭС. В состав мезонина также входят АЦП для ввода синусоид, ЦАП для регулирования частоты обратимого преобразователя, а также дешифратор для прямой выдачи команд на включение автоматических выключателей (АВ) и регулирования частот ТГ и ДГ. Шина VME-bus используется только для передачи адресов включаемых АВ и информации о коммутационном состоянии сети ЭЭС, решение о включении с синхронизацией (или без синхронизации) принимается сопроцессором на основании информации, полученной с VME-bus, а также информации с измерительных трансформаторов ГРЩ. Принципиальным является то, что создание специализированных АЦП при существующей элементной базе и высокой производительности сопроцессора, способного осуществлять программную фильтрацию синусоидальных сигналов, обеспечивает возможность исключения нормализаторов, как промежуточных элементов между измерительными трансформаторами ГРЩ и АЦП.

Создание систем централизованного  питания (СЦП)

Появление СЦП стало итогом комплексной  автоматизации кораблей. Этому способствовало завершение процесса оформления КСУ  ТС как нового класса потребителей электроэнергии – достаточно мощной электронной нагрузки, потребовавшей  организации СЦП корабельных комплексов, как отдельной структурной единицы с самостоятельной поставкой. Первые СЦП типа «Синус» были созданы при разработке КСУ типа «Сталь» для АПЛ Ш поколения. Эти СЦП, а также разработанные по их подобию и широко поставляемые на корабли флота СЦП типа «Тангенс», можно охарактеризовать, как чисто защитно-распределительные системы.

В 80-е г.г. были проведены работы по организации защиты цепей электропитания СУ от КЗ и перегрузок, а также  начаты исследования по вопросам организации  электропитания КСУ ТС при снижении качества электроэнергии в первичной сети и при воздействии импульсных коммутационных перенапряжений (ИКП). Результатом работ явилось создание стандартов предприятия, регламентирующих выбор номиналов плавких вставок предохранителей, которые, претерпев те или иные корректировки, действуют до настоящего времени.

В период 1993…1996 г.г. в рамках ОКР «Булат-М» были проведены работы по отработке, настройке, проведению испытаний и сдаче МВК опытного образца СЦП нового поколения – «Косинус-М». В этот период было завершено логическое развитие СЦП от чисто защитно-распределительных систем до систем силовой электроники, предназначенных для организации бесперебойного электропитания весьма специфической электронной нагрузки, был провозглашен и теоретически обоснован принцип бесперебойности, обеспечивающий для КСУ ТС возможность получать питание непосредственно от корабельной сети без организации промежуточных спецсетей. После завершения научных исследований начался этап разработки широкого ряда агрегатов бесперебойного питания (АБП), решающих для аппаратуры КСУ ТС и АСУ ТП проблему качества электроэнергии и ИКП.

Первый успешный опыт внедрения российских АБП на заказах  ВМФ был получен при модернизации корабельных боевых систем управления «Лама-ЭКМ» на ДПЛ. Особенностью АБП для модернизируемых ДПЛ явилось использование в качестве источника бесперебойности корабельных батарей с параметрами 175…320 В постоянного тока, при модернизации был принят принцип реализации отдельных преобразовательных блоков АБП в виде модулей – автономных преобразователей (АП) мощностью 100, 350, 500 Вт, устанавливаемых в конструкции модернизируемых приборов питания. Существенные трудности возникли при согласовании динамических характеристик АП и покупных ВИПов (вторичных источников питания, установленных непосредственно в приборах управления). Выходные характеристики АП обеспечивали плавный прием электронной нагрузки при их включении. ВИПы же обладали схемами контроля уровня напряжения, при недостижении которого выходили в защитный отказ. Эти характеристики ВИПов не были отражены в документации, что привело к необходимости уже на поставочных образцах АП вводить логический сигнал, блокирующий прием нагрузки ВИПом до достижения выходными параметрами АП номинальных значений.

Другая проблема возникла непосредственно на заказе. В ТЗ ЦКБ на систему питания ошибочно не был указан режим последовательного включения корабельных аккумуляторных батарей (АБ), при котором напряжение в первичных цепях питания достигает 600 В постоянного тока. Такой режим для ДПЛ является нормальным рабочим режимом (один из режимов электродвижения корабля), но указание в ТЗ конкретно параметров 175…320 В постоянного тока позволяло считать, что АП через корабельные вентильные устройства будет получать только эти параметры питания. В результате уже при испытаниях корабля при первом же последовательном включении АБ произошло выгорание значительного количества АП. Конкретный разбор этого случая привел к тому, что ЦКБ - проектантом было осуществлено переключение всех АП на питание только от сети с параметрами 175…320 В постоянного тока, а в НПО «Аврора» были начаты работы по созданию средств электронной фильтрации высоких напряжений на АБП.

Одновременно были начаты работы по созданию АБП агрегатного  типа для АПЛ и АБП со встроенными АБ для надводных кораблей, где не имелось возможности использовать корабельную АБ, как источник бесперебойности. В 1998…2000 г.г. были проведены исследования характеристик различных типов отечественных и импортных АБ, которые показали существенную сложность использования свинцовых АБ для встраивания в АБП. Помимо плохих массогабаритных показателей, этому существенно мешали недостаточно высокие динамические и емкостные характеристики. При необходимости обеспечивать питанием полную нагрузку в течение 30 минут с последующим восстановлением корабельного питания и пропаданием его снова через 2 часа, когда АБП опять должны обеспечивать полную готовность к приему нагрузки на 30 минут, пришлось бы исключить режим полного разряда свинцовых АБ, поскольку импульсный заряд в течение 2 часов привел бы к их полному разрушению. Решение проблемы было найдено в использовании отечественных никель-кадмиевых герметичных батарей. В 2000 г. было создано первое поколение батарейных АБП.

Интеграция  корабельных электротехнических систем(КЭТС).

Исследования  в обеспечение направления «горизонтальной» и «вертикальной» интеграции средств  управления ЭЭС.

Комплексная автоматизация кораблей, начав процесс интеграции корабельных  СУ («горизонтальная» интеграция), стимулировала  определенный технологический и организационный отрыв СУ ЭЭС от средств управления.

В основе предложенной концепции  «вертикальной» интеграции лежит положение  о том, что естественным путем  преодоления существующей дезинтеграции  средств управления КЭТС является дальнейшая децентрализация периферийных устройств СУ с размещением их в составе ГРЩ, устранение средств промежуточного преобразования информации, совершенствование интерфейсов, создание единых устройств преобразования исходной информации в цифровую форму, способных по цифровым каналам транслировать ее средствам управления СУ и ГРЩ для реализации целей измерения, контроля, управления.

В качестве развития методов измерения  мгновенных значений параметров электрических  величин предложен оригинальный метод прямого цифрового сканирования параметров рабочей синусоиды сети главного тока корабельной ЭЭС. В ГРЩ на месте установки измерительных трансформаторов устанавливается сканирующее устройство, действующее по принципу цифрового осциллографа. Сканирующее устройство, непрерывно отслеживая изменения рабочей синусоиды, создает ее виртуальный цифровой образ. Этот образ содержит полную информацию о всех электрических параметрах рабочей синусоиды. После измерения сканирующим устройством происходит оцифровка синусоиды, т.е. все параметры могут быть вычислены в цифровом виде чисто алгоритмическими методами.

Применение метода прямого цифрового  сканирования позволяет полностью  исключить каскады измерительных  трансформаторов и нормализующих  преобразователей, как СУ ЭЭС, так  и в ГРЩ. Осуществляется унификация каналов измерения и представления информации. При использовании быстродействующих цифровых интерфейсов сканирующее устройство способно оперативно транслировать измеренные значения параметров на панели индикации и показывающие приборы СУ ЭЭС и ГРЩ одновременно.