專利名稱：一種衛(wèi)星供配電測試系統(tǒng)的故障在線修復方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星地面供配電測試系統(tǒng)的故障在線修復方法，尤其是小衛(wèi)星供
配電測試系統(tǒng)的構(gòu)建及其故障在線修復方法。
背景技術(shù)：
供配電測試設(shè)備是對衛(wèi)星進行供配電控制以及有線參數(shù)采集的關(guān)鍵設(shè)備。如果設(shè) 備出現(xiàn)故障，在衛(wèi)星日常測試時可以實施衛(wèi)星斷電，待設(shè)備問題定位并修復后繼續(xù)測試，但 這種做法會影響到衛(wèi)星的測試進度，尤其是在熱試驗、老練試驗等衛(wèi)星要求連續(xù)加電的測 試過程中，一旦測試設(shè)備出現(xiàn)故障且無法快速修復時，將會威脅星上產(chǎn)品安全，只能中斷試 驗，待故障修復后重新測試，費時費力。 供配電測試設(shè)備的故障在線修復，即在衛(wèi)星不斷電的情況下，完成設(shè)備維修后，將 設(shè)備重新與衛(wèi)星進行連接，繼續(xù)測試。供配電測試設(shè)備故障在線修復涉及以下方面測試系 統(tǒng)構(gòu)建(主要包括星地接口設(shè)計與設(shè)備方案設(shè)計)故障快速處理方法、故障在線修復風險 分析與解決等。 目前的供配電測試設(shè)備功能相對統(tǒng)一，如專利申請?zhí)枮镃N200720173870. 4的實
用新型公開的一種基于PLC以及Prof ibus現(xiàn)場總線的衛(wèi)星地面供配電測試系統(tǒng)，主要由數(shù) 字量輸出控制、數(shù)字量采集、模擬量采集功能模塊構(gòu)成，雖然能夠滿足衛(wèi)星的測試需求，但 是不具有故障在線修復的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種可在線對衛(wèi)星供配 電測試系統(tǒng)的故障進行修復的方法。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種衛(wèi)星供配電測試系統(tǒng)的故障在線修復方法，包括 測試系統(tǒng)構(gòu)建方法和故障修復方法
測試系統(tǒng)的構(gòu)建方法如下 (1)構(gòu)建地面供配電測試設(shè)備，供配電測試設(shè)備包括可編程控制器和外圍調(diào)理電 路，外圍調(diào)理電路包括電磁繼電器、固態(tài)繼電器、隔離放大器，可編程控制器包括模擬量輸 入模塊AI、數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊D0和測試控制模塊，星上模擬量輸出信號 經(jīng)隔離放大器進入模擬量輸入模塊AI，星上數(shù)字量輸出信號經(jīng)固態(tài)繼電器進入數(shù)字量輸入 模塊DI，數(shù)字量輸出模塊DO發(fā)出數(shù)字量控制信號經(jīng)電磁繼電器反饋至衛(wèi)星，測試控制模塊 控制整個可編程控制器的工作； (2)構(gòu)建通用測量顯示單元，包括隔離放大電路、數(shù)碼管、琴鍵開關(guān)和模擬量測量 孔；隔離放大電路包括DC/DC轉(zhuǎn)換器件、前端模擬量分壓模塊以及隔離放大模塊，將模擬量 信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進行放大；數(shù)碼管測量、顯示經(jīng)隔離放大后的電壓量；琴鍵開關(guān)切 換模擬量顯示通路，模擬量測量孔展開被測電壓信號； (3)地面供配電測試設(shè)備中電磁繼電器、隔離放大器、數(shù)字量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI、模擬量輸入模塊AI進行插拔式或?qū)к壥椒庋b； (4)數(shù)字量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI與衛(wèi)星之間的控制、采集線路采用雙 路冗余配置； (5)星上模擬量輸出信號在送至隔離放大器的同時還直接分路弓I出至模擬量弓I出 插座； (6)反饋至衛(wèi)星的由數(shù)字量輸出模塊DO發(fā)出的數(shù)字量控制信號通過磁保持繼電 器與執(zhí)行元件連接，所述的磁保持繼電器安裝于可更換的機械模塊上并在機械模塊上設(shè)計 與磁保持繼電器相連接的輸入輸出接口； (7)太陽電池陣模擬器直接通過獨立接口與脫落插頭電纜及衛(wèi)星連接并為衛(wèi)星供 電； (8)在穩(wěn)壓電源供電正線與衛(wèi)星母線之間串接防倒灌二極管，同時星上模擬測量 信號輸出與星上脫落電連接器插座對應接點之間串接保護電阻；
測試系統(tǒng)的故障在線修復方法如下 (1)在衛(wèi)星加電前，將通用測量顯示單元與模擬量弓I出插座相連接，在模擬量輸入 出現(xiàn)故障時，打開通用測量顯示單元電源，通過通用測量顯示單元對模擬量引出插座上各 模擬量的輸出信號進行采樣并顯示，排除模擬量輸入故障； (2)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的模擬量輸入出現(xiàn)異常時，首先實施供配電測試 設(shè)備斷電，保持太陽電池陣模擬器與脫落插頭電纜的連接狀態(tài)，斷開供配電測試設(shè)備與脫 落插頭電纜連接的插頭，更換隔離放大器或模擬量輸入模塊AI ; (3)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的數(shù)字量輸出出現(xiàn)異常時，切換數(shù)字量輸出模塊 DO與衛(wèi)星之間的控制線路，使備份控制線路工作或者更換電磁繼電器、磁保持繼電器、數(shù)字 量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI ; (4)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的數(shù)字量輸入出現(xiàn)異常時，切換數(shù)字量輸入模 塊DI與衛(wèi)星之間的采集線路，使備份采集線路工作或者更換固態(tài)繼電器、數(shù)字量輸入模塊 DI。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于 (1)本發(fā)明所構(gòu)建的衛(wèi)星地面供配電測試系統(tǒng)，具有故障在線修復功能，能夠在衛(wèi)
星不斷電的情況下快速修復設(shè)備故障，保證衛(wèi)星測試與試驗的順利進行； (2)本發(fā)明地面測試系統(tǒng)內(nèi)部器件均選用插拔式或?qū)к壥椒庋b，并采用模塊化結(jié)
構(gòu)設(shè)計方法，使得受封裝所限、不易于拆卸的電磁繼電器能夠被快速置換，增強了設(shè)備的可
維修性，在設(shè)備出現(xiàn)故障時能夠快速更換故障器件或模塊，實現(xiàn)在線修復； (3)本發(fā)明數(shù)字量輸出、輸入功能模塊采用冗余設(shè)計，當某一路數(shù)字輸出量出現(xiàn)故
障時，對設(shè)備硬件不進行任何操作，也無需設(shè)備斷電，通過對冗余量的控制即可實現(xiàn)故障修
復； (4)本發(fā)明星上模擬量弓I出至供配電測試設(shè)備隔離放大器之前直接分路弓I出至設(shè) 備插座，并構(gòu)建通用的測量顯示單元，作為模擬量測量模塊的備份，當模擬量測量功能模塊 出現(xiàn)故障時，將通用測量顯示單元打開，不需對原設(shè)備進行任何操作即可實現(xiàn)故障修復；
(5)本發(fā)明采用太陽電池陣模擬器輸出通過獨立的接口直接與衛(wèi)星脫落插頭電纜 連接的模式，因此在供配電測試設(shè)備從星地回路斷開進行問題排查時，太陽電池陣模擬器仍可對衛(wèi)星供電，在熱試驗、老練試驗等衛(wèi)星需要長期加電的過程中能夠可靠保證設(shè)備故 障修復時間； (6)本發(fā)明在太陽電池陣在供配電測試設(shè)備輸出的穩(wěn)壓源供電正線至衛(wèi)星母線 之間串接防倒灌二極管，且同時在星上模擬測量量(衛(wèi)星母線電壓、電池電壓、負載電流)
與星上脫落電連接器插座對應接點之間串接保護電阻，能夠防止電纜插拔操作影響星上產(chǎn) ci


圖1為本發(fā)明方法的流程框圖； 圖2為采用本發(fā)明方法進行測試時的系統(tǒng)組成原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示為本發(fā)明供配電測試設(shè)備故障在線修復方法主要內(nèi)容及流程圖，圖2 所示為采用本發(fā)明方法進行測試時的供配電測試系統(tǒng)構(gòu)成圖。 本發(fā)明方法包括測試系統(tǒng)構(gòu)建方法和故障修復方法，其中，測試系統(tǒng)的構(gòu)建方法 如下 (1)構(gòu)建地面供配電測試設(shè)備，供配電測試設(shè)備包括可編程控制器和外圍調(diào)理電 路，外圍調(diào)理電路包括電磁繼電器、固態(tài)繼電器、隔離放大器，可編程控制器包括模擬量輸 入模塊AI、數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊DO和測試控制模塊，星上模擬量輸出信號 經(jīng)隔離放大器進入模擬量輸入模塊AI，星上數(shù)字量輸出信號經(jīng)固態(tài)繼電器進入數(shù)字量輸入 模塊DI，數(shù)字量輸出模塊DO發(fā)出數(shù)字量控制信號經(jīng)電磁繼電器反饋至衛(wèi)星，測試控制模塊 控制整個可編程控制器的工作；具體可參見專利申請?zhí)枮镃N200720173870. 4的實用新型 公開的一種基于PLC以及Profibus現(xiàn)場總線的衛(wèi)星地面供配電測試系統(tǒng)；
(2)構(gòu)建通用測量顯示單元，主要由隔離放大電路、數(shù)碼管、琴鍵開關(guān)、模擬量測量 孔構(gòu)成，其中，隔離放大電路主要包括DC/DC轉(zhuǎn)換器件，前端模擬量分壓模塊以及隔離放大 模塊，其中，測量顯示單元具有量程選擇功能，通過選擇不同的分壓電阻來實現(xiàn)模擬量信號 轉(zhuǎn)換為電壓信號，數(shù)碼管用于測量、顯示經(jīng)隔離放大后的電壓量，琴鍵開關(guān)用于切換模擬量 顯示通路，測量孔用于展開被測電壓信號，由此構(gòu)建的測量顯示單元可適用于所有衛(wèi)星；
(3)電磁繼電器、隔離放大器、數(shù)字量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI、模擬量輸 入模塊AI進行插拔式或?qū)к壥椒庋b電磁繼電器采用歐姆龍公司的G2R-2-SND24DC型繼 電器，數(shù)字化采集與控制模塊選用西門子導軌式安裝的DI、DO模塊，隔離放大器為供配電 測試設(shè)備易于損壞的薄弱環(huán)節(jié)，目前衛(wèi)星供配電測試設(shè)備均采用DIP封裝的ISO系列隔離 放大器，只能實現(xiàn)板級更換，本發(fā)明所設(shè)計的供配電測試設(shè)備采用導軌式封裝的Combine 664AY-4L或Combine 664AF/4型隔離放大器，可實現(xiàn)快速更換； (4)數(shù)字量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI與衛(wèi)星之間的控制、采集線路采用雙 路冗余配置，將兩路數(shù)字量輸出、輸入通路(包括繼電器、數(shù)字化輸出、輸入模塊通路、軟件 控制量)并聯(lián)控制同一執(zhí)行器動作； (5)星上模擬量輸出信號在送至隔離放大器的同時還直接分路引出至模擬量引出 插座；
(6)反饋至衛(wèi)星的由數(shù)字量輸出模塊DO發(fā)出的數(shù)字量控制信號通過磁保持繼電 器與執(zhí)行元件連接，磁保持繼電器安裝于可更換的機械模塊上并在機械模塊上設(shè)計與磁保 持繼電器相連接的輸入輸出接口?？刂品€(wěn)壓源供電通斷的磁保持繼電器(采用觸點承載能 力較大的2JB30型繼電器)，由于其封裝限制，且通過其觸點的電流較大，焊接的功率線較 多，不易拆卸，本設(shè)計采用將其安裝于可拆卸的部件上，再將該部件安裝于機箱內(nèi)，并設(shè)計 了該部件與外圍電路的接口 (包括輸入、輸出信號)，接口電連接器采用Y2-50型，接點所傳 輸?shù)男盘栔饕ǚ€(wěn)壓電源供電正線、采樣正線輸入接口及經(jīng)控制供電通斷的磁保持繼電 器觸點后的輸出接口； (7)太陽電池陣模擬器直接通過獨立接口與脫落插頭電纜及衛(wèi)星連接并為衛(wèi)星供 電。僅靠星上蓄電池供電可能不足以保證故障在線修復時間，鑒于此，本發(fā)明打破了傳統(tǒng)的 能量流傳輸路徑——太陽方陣模擬器先經(jīng)供配電測試設(shè)備，再傳輸至衛(wèi)星，而是采用太陽 電池陣模擬器輸出通過獨立的接口直接上星的模式，因此在供配電測試設(shè)備從星地回路斷 開進行問題排查時，太陽電池陣模擬器仍可對衛(wèi)星供電，在熱試驗、老練試驗等衛(wèi)星需要長 期加電的過程中可靠保證設(shè)備故障修復時間； (8)在穩(wěn)壓電源供電正線與衛(wèi)星母線之間串接防倒灌二極管，同時星上模擬測量 量(衛(wèi)星母線電壓、電池電壓)與星上脫落電連接器插座對應接點之間串接保護電阻；到此 為止，能夠進行故障在線修復的供配電測試設(shè)備構(gòu)建完成。
測試系統(tǒng)的故障在線修復方法如下 (1)在衛(wèi)星加電前，將通用測量顯示單元與模擬量弓I出插座相連接，在模擬量輸入
出現(xiàn)故障時，打開通用測量顯示單元電源，通過通用測量顯示單元對模擬量引出插座上各
模擬量的輸出信號進行采樣并顯示，以確定故障點，快速排除模擬量輸入故障； (2)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的模擬量輸入出現(xiàn)異常時，首先實施供配電測試
設(shè)備斷電，保持太陽電池陣模擬器與脫落插頭電纜的連接狀態(tài)，斷開供配電測試設(shè)備與脫
落插頭電纜連接的插頭，更換備份隔離放大器或模擬量輸入模塊DI ; (3)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的數(shù)字量輸出出現(xiàn)異常時，切換數(shù)字量輸出模塊 DO與衛(wèi)星之間的控制線路，使備份控制線路工作或者更換電磁繼電器、磁保持繼電器、數(shù)字 量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI ; (4)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的數(shù)字量輸入出現(xiàn)異常時，切換數(shù)字量輸入模 塊DI與衛(wèi)星之間的采集線路，使備份采集線路工作或者更換固態(tài)繼電器、數(shù)字量輸入模塊
DI ; (5)在進行故障維修過程中，如果必須更換設(shè)備內(nèi)部模塊，則首先需要斷開供配電 測試設(shè)備與衛(wèi)星的連接電纜，其中某些信號線是衛(wèi)星模擬量測量線，這些測量線上帶有一 定的電壓信號，因此故障在線修復的前提是要采取措施保證電纜插拔不影響星上產(chǎn)品的安 全。首先，通過在供配電測試設(shè)備輸出的穩(wěn)壓源供電正線至衛(wèi)星母線之間串接防倒灌二極 管，保證供電正線無電壓信號；對于模擬量測量引出線(電池電壓、母線電壓、負載電流)， 在星上串接1KQ保護電阻，防止電纜插拔過程中出現(xiàn)異常情況損壞星上產(chǎn)品，即使發(fā)生最 壞的情況——正負線短路，也只是造成對母線最大28. 5mA或42mA(國內(nèi)小衛(wèi)星母線電壓為 28. 5V或42V)的分流)。 本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
一種衛(wèi)星供配電測試系統(tǒng)的故障在線修復方法，其特征在于包括測試系統(tǒng)構(gòu)建方法和故障修復方法測試系統(tǒng)的構(gòu)建方法如下(1)構(gòu)建地面供配電測試設(shè)備，供配電測試設(shè)備包括可編程控制器和外圍調(diào)理電路，外圍調(diào)理電路包括電磁繼電器、固態(tài)繼電器、隔離放大器，可編程控制器包括模擬量輸入模塊AI、數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊DO和測試控制模塊，星上模擬量輸出信號經(jīng)隔離放大器進入模擬量輸入模塊AI，星上數(shù)字量輸出信號經(jīng)固態(tài)繼電器進入數(shù)字量輸入模塊DI，數(shù)字量輸出模塊DO發(fā)出數(shù)字量控制信號經(jīng)電磁繼電器反饋至衛(wèi)星，測試控制模塊控制整個可編程控制器的工作；(2)構(gòu)建通用測量顯示單元，包括隔離放大電路、數(shù)碼管、琴鍵開關(guān)和模擬量測量孔；隔離放大電路包括DC/DC轉(zhuǎn)換器件、前端模擬量分壓模塊以及隔離放大模塊，將模擬量信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進行放大；數(shù)碼管測量、顯示經(jīng)隔離放大后的電壓量；琴鍵開關(guān)切換模擬量顯示通路，模擬量測量孔展開被測電壓信號；(3)地面供配電測試設(shè)備中電磁繼電器、隔離放大器、數(shù)字量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI、模擬量輸入模塊AI進行插拔式或?qū)к壥椒庋b；(4)數(shù)字量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI與衛(wèi)星之間的控制、采集線路采用雙路冗余配置；(5)星上模擬量輸出信號在送至隔離放大器的同時還直接分路引出至模擬量引出插座；(6)反饋至衛(wèi)星的由數(shù)字量輸出模塊DO發(fā)出的數(shù)字量控制信號通過磁保持繼電器與執(zhí)行元件連接，所述的磁保持繼電器安裝于可更換的機械模塊上并在機械模塊上設(shè)計與磁保持繼電器相連接的輸入輸出接口；(7)太陽電池陣模擬器直接通過獨立接口與脫落插頭電纜及衛(wèi)星連接并為衛(wèi)星供電；(8)在穩(wěn)壓電源供電正線與衛(wèi)星母線之間串接防倒灌二極管，同時星上模擬測量信號輸出與星上脫落電連接器插座對應接點之間串接保護電阻；測試系統(tǒng)的故障在線修復方法如下(1)在衛(wèi)星加電前，將通用測量顯示單元與模擬量引出插座相連接，在模擬量輸入出現(xiàn)故障時，打開通用測量顯示單元電源，通過通用測量顯示單元對模擬量引出插座上各模擬量的輸出信號進行采樣并顯示，排除模擬量輸入故障；(2)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的模擬量輸入出現(xiàn)異常時，首先實施供配電測試設(shè)備斷電，保持太陽電池陣模擬器與脫落插頭電纜的連接狀態(tài)，斷開供配電測試設(shè)備與脫落插頭電纜連接的插頭，更換隔離放大器或模擬量輸入模塊AI；(3)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的數(shù)字量輸出出現(xiàn)異常時，切換數(shù)字量輸出模塊DO與衛(wèi)星之間的控制線路，使備份控制線路工作或者更換電磁繼電器、磁保持繼電器、數(shù)字量輸出模塊DO、數(shù)字量輸入模塊DI；(4)當衛(wèi)星與可編程控制器之間的數(shù)字量輸入出現(xiàn)異常時，切換數(shù)字量輸入模塊DI與衛(wèi)星之間的采集線路，使備份采集線路工作或者更換固態(tài)繼電器、數(shù)字量輸入模塊DI。
全文摘要
一種衛(wèi)星供配電測試系統(tǒng)的故障在線修復方法，能夠在熱試驗、老練試驗等衛(wèi)星要求連續(xù)加電測試過程中，快速在線修復供配電測試設(shè)備故障。供配電測試設(shè)備內(nèi)部器件均選用插拔式或?qū)к壥椒庋b，同時采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，使得磁保持繼電器故障時能夠被快速置換。數(shù)字量輸出、輸入采用雙冗余配置，模擬量輸出信號通過測量顯示單元顯示。太陽電池陣模擬器輸出通過獨立的接口直接上星。在穩(wěn)壓源供電正線至衛(wèi)星母線之間串接防倒灌二極管，且模擬量測量引出線串接保護電阻，防止衛(wèi)星加電時電纜插拔操作影響星上產(chǎn)品。在星地協(xié)同設(shè)計的基礎(chǔ)上，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，可通過快速更換故障模塊，啟動冗余資源實現(xiàn)設(shè)備在線修復。
文檔編號G01R35/00GK101713802SQ200910237620
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者吳亞光, 吳婧, 李立, 閻梅芝, 馬楠 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司