Объявления

с некоторого времени перестал функционировать хост, на котором хранились все картинки и файлы блога.
Большинство записей восстановленно (требует очень много времени).
Если Вы столкнулись с пустыми страничками, прежде всего попробуйте их найти на http://romvchvlcomm.pbworks.com/w/page/6499400/FrontPage
или свяжитесь со мной
.
Чтобы со мной связаться, смотрите страничку

Уважаемые читатели, если Вы хотите высказать свое мнение в развернутом виде, или задать вопрос, пользуйтесь разделом Поговорим? (Гостевой книгой).
Блог является авторским, поэтому, если особо не указано, источник информации - автор.
Когда задаете вопрос по какой-то конкретной теме/статье, неплохо бы намекнуть о каком материале идет речь (total его здесь неск.сотен страниц).


Измененный разделДата
Кабели и кабельные линии. Примечание
14
.11.2011
Проектирование ЦВЧ каналов и сетей (добавлены климатические карты) 17.12.2008
КЛ, КЛ-ВЛ с транспозицией экранов и WinTrakt (см. PS - очень важно), коммент29.06.2009
Проектирование ВЧ каналов26.09.2008
Раздаю долги... - Комментарии - falcon продолжает исследование ПВЗ-90М
и еще

и еще

и еще

и еще и еще...

20.04.2009

Защита линий 110кВ, ДФЗ, ДЗ, ВЧБ
, или ... не знаю, куда еще ее потом переместят...
28.08.2008
Пара слайдов из курса 2008... Статья о новых проводах
01
.07.2009

Рекомендуется прочитать ВЧ эксплуатации: falcon "Об измерениях..."
и
"Сложный вопрос"

14
.04.2009

среда, 13 февраля 2008 г.

Кабельные линии...

Расчеты люблю инженерные, поэтому иногда вместо громоздких формул использую модели... Америки открывать не собираюсь - все давно известно, просто разбросано то там, то сям...
Неприятности, связанные с КЛ-ВЛ "идеально" описаны Шкариным и Цитвером.
-------------------------------------------------------------------------------------------
Если открыть каталоги производителей современных силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, то можно обнаружить, что многие из них имеют очень "удачную" с точки зрения ВЧ связи конструкцию

Масло-наполненные, с бумажной изоляцией, или общим экраном кабели здесь не рассматриваются, так как построение ВЧ каналов на них существенно дороже, чем на ВЛ - потому не интересно. А физика почти та же... надо только учитывать концевые потери, переходные помехи и т.д.

С точки зрения ВЧ канала / ВЧ обработки необходимо различать случаи:
  • полностью КЛ;
  • КВЛ (рис А), где КЛ находится в начале линии;
  • КВЛ (рис В), где КЛ является вставкой в ВЛ;
  • различного рода отпайки и т.д.
Наиболее характерными для них являются: присоединение к КЛ и переход ВЛ-КЛ / КЛ-ВЛ.

Рассмотрим ВЧ присоединение к КЛ.


В этом случае КЛ можно рассматривать, как три не связанных "коаксиальных" линии, даже если они в одной связке и имеют второй общий экран (главное, чтобы первичные экраны были изолированы друг от друга. Здесь есть некоторое не совпадение с теорией вычисления потерь в КЛ, токов КЗ и термической устойчивости). Поэтому:
  • концевые потери практически отсутствуют; присоединение должно выполняться к тому проводу, который является "оптимальным" для ВЛ;
  • другие провода обрабатывать не надо. Концевые потери отсутствуют, зато потери присоединения из-за рассогласования пары ФП-КЛ велики.
Волновое сопротивление КЛ (Zc) значительно меньше ВЛ, и, следовательно, нет необходимости использовать ВЧЗ с большими индуктивностями (снижение стоимости).
Вообще сопротивление ВЧ блокировки ВЧЗ Zz и сопротивление ФП Zf определяются допустимым изменением потерь при различных коммутационных состояниях ВЛ.
Задавая эту величину, можно получить требуемые величины Zz и Zf.
Так на рисунке ниже приведены величины Zz и Zf, рассчитанные для кабеля 110кВ с волновым сопротивлением Zz=32 Ом.


По оси Х отложены потери ВЧ присоединения az, обусловленные ВЧЗ или ФП соответственно. Bp рисункf очень хорошо видно, что типичные для ВЧ связи допустимые потери на ВЧЗ - 2.3...2.6 дБ и ФП - 1,2 дБ могут быть существенно уменьшены без каких-либо технических или стоимостных ограничений (сложностей). А имея ввиду, что кабельные ВЧ присоединения по-определению являются более узкополосными (из-за малой величины Zc и ограничения на емкость КС), чем присоединения к ВЛ, этот момент определенно является положительным. 

Мне "нравится" величина потерь ВЧ присоединения 0.5 дБ (при величине потерь на отражение 12 дБ). Тогда практически все многообразие кабельных присоединений любого напряжения "уложится" в приведенный ниже график, на котором по оси Х отложены значения волновых сопротивлений кабеля, слева - Zz, справа - Zf (пока не поздно укажу, что я принципиально пользуюсь только активными сопротивлениями ВЧ блокировки ВЧЗ).


Соответственно полные потери ВЧ присоединения на ХХ (H.H) и КЗ (Sh.C) КЛ с Zc=32 Ом будут равны


Здесь по оси Х отложены потери, обусловленные каждым из компонентов (ВЧЗ или ФП), на оси справа - полные потери ВЧ присоединения. Видно, что они асимптотически приближаются к величине 6 дБ (по напряжению или 3 дБ по мощности), что говорит о том, что ВЧ присоединения к КЛ не зависимо от режима работы КЛ/ВЛ приближенно являются оптимальными (более оптимальны, чем присоединения к ВЛ).

Если с изготовлением ВЧЗ с требуемым сопротивлением ВЧ блокировки в заданном диапазоне частот проблем практически нет, то с ФП все сложнее.
Основным ограничивающим фактором при его выборе является емкость КС. Если исходить из того, что емкость КС должна быть стандартной для ВЛ данного класса напряжения, и возвратные потери Ав.п. (потери отражения) не должны быть менее 12 дБ, можно рассчитать верхнюю и нижнюю частоты ВЧ присоединения (Aj=1.479, Zc=32 Ом, КС=6400 пФ)

Здесь по оси Х отложены значения нижней частоты ВЧ присоединения, по оси слева - полученные значения верхней частоты. 
Для типичных значений сопротивлений кабелей (20, 30, 40 и 50 Ом) и емкостей КС 6400 и 14000 пФ эти зависимости выглядят слудующим образом


Видно, что использование КС 14000 пФ (СМПВ 160 кВ - стандартный для ВЛ 330, 500 кВ) существенно расширяет полосу кабельных ВЧ присоединений.

При проектировании ВЧ каналов более важно уметь расчитать нижнюю граничную частоту ВЧ обработки при заданной полосе ВЧ тракта (Aj=1.479, Zc=32 Ом, КС=6400 пФ)

Здесь по оси Х отложены значения ширины полосы ВЧ присоединения, по оси слева - полученные значения нижней частоты. 
Или для типичных значений сопротивлений кабелей (20, 30, 40 и 50 Ом) и емкостей КС 6400 и 14000 пФ


Как правило, для ВЛ сопротивление ФП выбирается исходя из согласования ВЛ в рабочем режиме. У КЛ импеданс присоединения изменяется в меньшей степени, поэтому здесь можно получить лучшее согласование ФП Zf с КЛ.
К сожалению, в большинстве случаев реализовать Zf.oптим не представляется возможным, так как это требует использования дорогостоящих электронных компонентов.
Тем не менее всегда остается возможность выбора.
На графике серым выделена область сопротивлений ФП, где Ав.п.больше или равно 12дБ, и соответствующие им, обусловленные ФП, потери. Обычно берут Zf больше Zf.оптим

Для полностью КЛ рассмотрение ВЧ обработки на этом прекращается.

Для КВЛ (рис А), где КЛ находится в начале линии; КВЛ (рис В), где КЛ является вставкой в ВЛ принципиальным является переход ВЛ-КЛ / КЛ-ВЛ.
Основными проблемами перехода являются большие затухания и отражения, связанные с изменением импедансов КЛ-ВЛ.
Для ВЛ присоединение на переходе должно выполняться к тому проводу, который является "оптимальным".
Поскольку, в принципе, переход можно рассматривать, как работу ВЛ в режиме заземления, то концевые потери присутствуют, и другие провода лучше обработать ВЧЗ.
Конструкция перехода КЛ-ВЛ предполагает, что КЛ и ВЛ ВСЕГДА работают в одном и том же режиме.
Поэтому ВЧ обработка может быть и должна быть выполнена строго согласованной.
Здесь с одной стороны перехода, так же как и ранее, определяющим является импеданс КЛ. Поэтому ФП надо согласовывать с ним. В принципе можно использовать тот же ФП, что и на присоединении к КЛ.
Со стороны ВЛ импеданс фильтра практически определяется параллельным соединением ВЧЗ и ВЛ.
Для случая полного согласования сопротивления фильтров с обоих сторон перехода можно вычислить по следующим формулам:

Где Zzp - сопротивление ВЧ блокировки ВЧЗ, установленного на переходе

Поскольку со стороны ВЛ переход выглядит, как работа в режиме КЗ, то сопротивление ВЧ блокировки ВЧЗ нужно выбирать максимально возможным (или разумным).
Обратный конец ВЛ можно обрабатывать, как обычно.

Пример
Первый метод, основанный на "классической" теории согласования импедансов.
Исходная вертикальная двухцепная ВЛ 110 кВ на опорах ПБ-28 длиной 36 км, провод АС-185/24, среднее сопротивление земли 100 Ом


, имеющая затухания

(полная/оптимальная ВЧ обработка 3-х фаз с обеих сторон:

ФПМР-6400/48-1000, КС 6400 пФ, ВЧЗ DLTC 630-0.5/160-1000/600, РК75-9-12 150м) заводится на ПС с помощью уложенного в землю кабеля АПвПу2г-1х500/95-64/100кВ длиной 1.3 км при среднем сопротивлении грунта 50 Ом.
Затухания в модифицированной КЛ_ВЛ представлены ниже

Видно, что основные соотношения между затуханиями фаз сохраняются. Однако кривые сместились вверх на 9 дБ (среднее значение), и возникла значительная (12 дБ) неравномерность затухания, обусловленная отражениями.
Пусть требуется создать ВЧ тракт в полосе 200-300 кГц фаза А - земля (присоединение 1-0/1-0). Прежде необходимо рассчитать ВЛ – можно ли на этих частотах построить ВЧ тракт.
Обработка КЛ_ВЛ
1. Подключение к КЛ
Волновое сопротивление данного кабеля из сшитого полиэтилена составляет 31.2 Ом. Поэтому с учетом влияния ВЧЗ 600Ом оптимальная величина импеданса ФП равна 30.4 Ом. Оптимальным, потому что в отличие от ВЛ, импеданс ВЧ присоединения к КЛ слабо изменяется в зависимости от режимов работы линии, то есть ФП не надо согласовывать со среднегеометрическим импедансом присоединения.
Однако ФП с таким импедансом с требуемой величиной потерь отражения 12 дБ в полосе 200-300 кГц построить сложно. Поэтому берем ФП с несколько большим сопротивлением 33.9 – 38.2 Ом.
На рисунке приведены затухания присоединения 1-0/1-0 с кабельным ФП разных импедансов:
40,0 Ом – рассчитанный аналогично ВЛ среднегеометрический импеданс ФП,
30,4 Ом – оптимальное значение и
35.5 Ом – промежуточное значение (компромиссное)

При этом, поскольку кабельные присоединения в принципе являются узкополосными (низкое волновое сопротивление + малая емкость КС), то ВЧЗ DLTC 630-0.5/160-1000/600 можно заменить на DLTC 630-0.2/190-300/600 имеющий меньшую стоимость и габариты (например, критично для установки в КРУЭ).




Так как кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена чаще всего выполняются с независимым экранированием каждой жилы, соответственно, каждая фаза является независимой, а значит концевые потери отсутствуют. И обрабатывать не используемые фазы не надо.


То есть экономятся 2 ВЧЗ, КС, РК, РВО и ФП.
На рисунке красная кривая соответствует обработке сигнальной фазы ВЧЗ 0.2 мГн, остальные фазы не обработаны. Синяя кривая – «идеальный» случай обработки всех фаз ВЧЗ 0,5 мГн+ФП

Обработка перехода КЛ-ВЛ

Здесь необходимо сделать следующее замечание:
Перед началом проектирования КЛ-ВЛ канала, необходимо определить оптимальные схемы присоединения для первоначальной ВЛ. И на КЛ обрабатывать именно те фазы, которые являются оптимальными для ВЛ.
Это же правило действует в отношении перехода КЛ-ВЛ.
В нашем случае оптимальное присоединение к ВЛ (см. Рис. 1) – это 1-0/1-0.
Поскольку, в принципе, переход можно рассматривать, как работу ВЛ в режиме заземления, то концевые потери присутствуют, и другие провода лучше обработать ВЧЗ.
Конструкция перехода КЛ-ВЛ предполагает, что КЛ и ВЛ ВСЕГДА работают в одном и том же режиме. Поэтому ВЧ обработка может быть выполнена строго согласованной.
Здесь с одной стороны перехода, так же как и ранее, определяющим является имепеданс КЛ. Поэтому ФП надо согласовывать с ним. В принципе, можно использовать тот же ФП, как и на присоединении к КЛ.
Со стороны ВЛ, например 110 кВ с импедансом 450 Ом, импеданс фильтра практически определяется параллельным соединением (ВЧЗ+КЛ) и ВЛ. То есть, для ВЧЗ 600 Ом (0.2 мГн 200-327 кГц) ФП должен иметь импеданс 260 Ом, при ВЧЗ 1000 Ом (0.315 мГн 200-317 кГц) - 311 Ом (или в среднем 284 Ом).
Результирующие характеристики ВЧ тракта приведены на рисунке



Здесь:
Синяя кривая – затухание исходной ВЛ полностью и оптимально обработанной с обоих концов
Зеленая кривая – присоединение к кабельной вставке, обработаной полностью ВЧЗ 0,5 мГн
Красная кривая - присоединение на кабельной вставке, обработаной только для сигнального провода ВЧЗ 0,2 мГн
Видно, что затухание модернизированной КЛ_ВЛ мало отличается от исходной воздушной ВЛ (для большей наглядности вычислений тангенс угла потерь КЛ принят равным нулю). 
Остаточная неравномерность тракта обусловлена принятыми при расчете допущениями.

Интересным является следующий факт: Затухание исходной ВЛ, у которой один из концов обработан не полностью (только сигнальная фаза А 1-0/1-0), даже больше, чем затухание КЛ_ВЛ (желтая кривая на рисунке). Что связано с возникновением концевых затуханий ВЛ, обработанной не оптимально.




Фактически число элементов ВЧ обработки у оптимальной КЛ_ВЛ почти совпадает с числом элементов ВЧ обработки оптимальной ВЛ !!! А по стоимости они могут быть существенно дешевле...




ВЧЗ на переходе КЛ_ВЛ так же можно заменить на DLTC 630-0.2/190-300/600 (красная кривая на рисунке), что так же приведет к снижению стоимости и габаритов ВЧ обработки


Для горизонтальной или треугольной КВЛ принципы обработки остаются теми же.




Второй метод, основан на "волновом" расчете ВЧ обработки...
(Еще не решил, стоит ли об этом вообще рассказывать - это точно крутое ноу-хау. Сейчас скажу только, что суммарное увеличение затухания по сравнению с исходной схемой - без КЛ - составляет около 4 дБ по напряжению, зато не требуется обработка перехода КЛ-ВЛ)



Зеленая - исходная ВЛ, красная - с КЛ заходом, синяя - обработанная
ГВЗ - групповое время запаздывания

Красная - исходная ВЛ, зеленая - с КЛ заходом, синяя - обработанная

четверг, 7 февраля 2008 г.

ВОЛС против ВЧ: примирение...

По сравнению с 2000 годом в 2008 году мало что изменилось: по прежнему самым экономически эффективным способом внедрения волоконно-оптических технологий в энергетике можно считать "засветку" темных волокон, полученных от Телекома в качестве оплаты за прокладку ВОЛС по, находящимся в зоне ответственности энергосистемы, опорам линий электропередачи.

В общем случае, поскольку Телеком решает свои задачи, на территории энергосистемы могут находиться как полные ВОЛС кольца (самая популярная технология оптического резервирования), так и их сегменты, в частном случае энергорайон может пересекать транзитная ВОЛС-ВЛ (см. Рисунок 1).


Рисунок 1. Общий случай распределения ВОЛС и ВЧ каналов на территории энергосистемы

Для включения в общее информационное пространство остальных объектов энергосистемы, необходимо либо выполнить прокладку ВОЛС-ВЛ ОКСН своими силами (при длине ВЛ 10-30 км), либо реконструировать существующую систему ВЧ связи, с использованием цифровых сетевых технологий.

К сожалению, в России об этих технологиях мало кто знает. Попробуем в существующем ограниченном формате рассказать о некоторых из них.

Многое зависит от принципов построения ЦВЧ аппаратуры (ЦВЧА). До сих пор нет устоявшегося мнения, что должно входить в состав ЦВЧА: сигнал-конвертеры, мультиплексоры, сетевые устройства, преобразователи интерфейсов, вокодеры (преобразователи речевой информации для ее передачи по цифровым сетям), другие устройства?
Предположим ЦВЧА имеет в своем составе только сигнал-конвертер (формирователь "цифровой трубы"). В этом случае для того, чтобы объединить станционные Ethernet сети, с каждой стороны ВЧ канала необходимо установить роутеры (см. Рисунок 2)
Рисунок 2. Объединение сетей с помощью ЦВЧА и внешнего роутера, отслеживающего изменение скорости в ЦВЧ канале.

Роутеры начинают работать со скоростей передачи 9.6 кБ/с. Чем больше ступеней адаптации имеет сигнал-конвертер, тем эффективней оказывается использование возможностей ВЧ тракта, в зависимости от климатических или режимных состояний ВЛ.

Если ЦВЧА имеет в своем составе сетевое устройство, например, роутер, то в этом случае для объединения станционных сетей внешние устройства не нужны (см. Рисунок 3)
Рисунок 3. Объединение сетей с помощью ЦВЧА с встроенным роутером, отслеживающим изменение скорости в ЦВЧ канале, в зависимости от погодных и режимных условий работы ВЛ.

Встроенные в ЦВЧА сетевые устройства позволяют ЦВЧ каналам выполнять не только утилитарную задачу по объединению станционных сетей (роутер), но и создавать "ребра жесткости" в ВОЛС Ethernet сети энергорайона. В этом случае ЦВЧА должно иметь в своем составе шлюз и использовать внешний WAN роутер. Пример сетевой конфигурации с участием ЦВЧА показан на Рисунке 4.
Рисунок 4. Два основных сетевых применения ЦВЧ: объединение LAN-LAN и резервирование WAN

Основные сетевые режимы ЦВЧА:
  • IP роутер (layer 3) со статической конфигурацией IP адреса и маски подсети, или режимом Forward all; и сжатием TCP/IP заголовка (механизмы PPP, RFC 1144 с коэффициентом 40 -> 3-4 байт и FT 1.2/3);
  • шлюз (layer 2);
  • PoE исключено.
Встроенная в ЦВЧА сетевая функциональность позволяет реализовать АСУ ТП нового уровня (для ВЧ связи): с использованием протокола IEC60850-5-104.
Рисунок 5. ЦВЧА может строить IEC60850-5-104 сети АСУ ТП, объединяя несколько локальных станционных сетей энергорайона.

Естественно, в эту функциональность должен входить мониторинг самой ЦВЧ сети с использованием SNMP (MIB, ASN.1) и/или встроенного ЕОС-служебного канала. Минимальное требование к такой системе мониторинга:
  • через заданный промежуток времени в центр сбора информации должна поступать аварийная или о пусках/выводах информация со всех или предварительно выбранных ЦВЧ терминалов (последовательный опрос ЦВЧА);
  • в некоторых случаях должна включаться спонтанная генерация аварийных сообщений любым ЦВЧ терминалом в сети, и рассылка ее по нескольким, заранее выбранным, адресам центров сбора информации.
Каждый подключенный к станционной сети Ethernet, ЦВЧ терминал должен быть дистанционно опрошен или сконфигурирован (паспортизация доступа, ограничения конфигурации) с помощью прилагаемой к аппаратуре программы управления, или другими, принятыми на объекте эксплуатации, способами.

Формально, доступ к ЦВЧА должен обеспечиваться из любой точки энергосистемы.

Однако ограниченное изменение конфигурации ЦВЧА должно осуществляться только при знании DES пароля (или пароля аналогичной системы шифрования). Дополнительно для ограничения доступа к ЦВЧА должна включаться статическая аутенфикация пользователя по IP адресу и маске подсети.

Из уже эксплуатируемых в России систем ВЧ связи аналогичную функциональность имеет аппаратура ЕТЛ500. В которой для мониторинга сети используется встроенный ЕОС-служебный канал, а для создания Ethernet или любой другой сети наблюдения требуются внешние преобразователи.
Если в энергорайоне терминалы ЕТЛ500 уже установлены, то вновь создаваемая сеть наблюдения должна включать их в свой состав (до 64 ЕТЛ500 доступных только по ЕОС встроенному служебному каналу) непосредственно или через программные шлюзы.

Полная схема сети управления может выглядеть так

Рисунок 6. Возможности создания сети управления, мониторинга и конфигурации терминалов ВЧ связи ЕТЛ500 / ЦВЧА.

Для смешанной ВОЛС-ВЧ сети передачи данных энергосистемы наиболее актуально выглядят ЦВЧА решения транспортного уровня, первичной и вторичной коммутации/мультиплексирования.
Определяющим здесь, безусловно, является то, какой транспорт используется в цифровой сети.
Если речь идет о "классических" мультиплексорах, использующих V.11/X.21 или G.703.1 каналы, то
Рисунок 7. V.11/X.21 (G.703.1) ЦВЧА канал и транзит на промежуточной ПС

необходимо помнить следующее: каждый пролет (участок сети между двумя мультиплексорами) должен иметь строго определенную - фиксированную - скорость передачи.
Это значит, что если пролет состоит из нескольких хопов (последовательно расположенных ЦВЧ каналов), необходимо выполнить независимое проектирование каждого ЦВЧ канала во всех климатических и режимных условиях работы ВЛ, определить для каждого из них максимальные и минимальные скорости передачи с наперед заданной надежностью / готовностью доставки данных, и в качестве скорости пролета установить минимальную из всех полученных скоростей передачи. Причем эта скорость должна быть фиксированной.

Поскольку сеть ВЛ достаточно разнородна в смысле условий создания на ней каналов ВЧ связи (напряжения, длины, отпайки, конфигурации опор, уровни шумов и т.д.), очевидно, что некоторые из ЦВЧ каналов в сети или в пролете будут недогружены, то есть будут работать на скорости передачи меньше возможной. Как следствие, частотные ресурсы сети будут расходоваться впустую.
Однако, полагая, что скорость передачи ЦВЧ канала есть функция полосы модуляции и отношения сигнал-шум (ОСШ) V ~ F(BW, SNR), при проектировании ЦВЧ можно перейти от принципа выбора максимально возможной частоты канала при требуемом ОСШ (классический метод проектирования: мощность - затухание - запас - шумы), к более гибкой и вариативной методике проектирования: выбору частоты канала при заданном ОСШ в определенной полосе модуляции.
Практически это означает, что одну и ту же скорость передачи ЦВЧ канала можно реализовать при различных комбинациях тройки F1*BW1*SNR1, F2*BW2*SNR2, F3*BW3*SNR3 и т.д.
При недогрузке канала в сети или пролете можно либо повысить его частоту (искусственно сделать его "хуже", что достаточно деструктивно), либо уменьшить его полосу модуляции, например, вместо используемых во всей сети 12кГц на данном участке использовать только 8кГц или даже 4кГц.
Возможно решение и обратной задачи. Если при используемой в ЦВЧ сети полосе модуляции, например 8кГц, несколько каналов не могут обеспечить требуемой скорости передачи, то для них можно использовать расширенные полосы модуляции (12 ... 32 кГц).

Чтобы закончить с "классическими" ЦВЧ каналами, напомню:
даже в голову не берите, что по ним можно организовать каналы ДФЗ или ДЗЛ.

Да, в ЦВЧ сейчас можно получить достаточно высокие скорости передачи, в которые "влезут" и 4 и 10 каналов защит. Но!!!
Стандартные методики проектирования ВЧ каналов связи подразумевают реализацию коэффициента готовности Кг=0.95. При обычном подходе, с учетом специфики цифровых методов модуляции, ЦВЧ канал не будет иметь Кг выше 0,82 ... 0,95.
Рассчеты показывают, что при соблюдении некоторых правил проектирования ЦВЧ, можно реализовать Кг=0,95 ... 0,975 (выше, чем обычные ВЧ каналы ТМ).
Однако Кг=0.99 получить практически невозможно. И это без учета коммутационных состояний ВЛ! Для сравнения, традиционный канал передачи сигналов команд РЗ и ПА, реализованный на аппаратуре ЕТЛ500, имеет Кг=0,99995 ... 0,999995.
Одного этого достаточно, чтобы забыть об этой идее навсегда...

Более современные транспортные и коммутационные решения основаны на использовании SDH, может быть FE/GE/MPLS, технологий, на уровне телекома значительно превосходящих ЦВЧ в скорости передачи. Тем не менее, приминительно к энергетике ЦВЧ технология может существенно повлиять на стоимость создания транспортной сети.

На Рисунок 1 показано что, после прокладки Телекомом своих волокон, большое число энергообъектов осталось за пределами транспортной сети. Соответственно встает вопрос, как включить их в состав сети?
Здесь задача распадается на два подкласса:
  1. создаваемая сеть решает проблемы административно-хозяйственного управления энергорайона (по-сути аналог телекома);
  2. новостройка решает все задачи управления, существенную часть которых составляет диспетчесрско-технологическое управление.
В первом случае в зависимости от географических, климатических и техногенных особенностей региона, а так же финансовых возможностей энергоузла для "замыкания" сети могут использоваться радио, оптические, кабельные или ВЧ технологии (некоторые их особенности описаны в статьях Среды и технологии и Технологии, методы и протоколы). ЦВЧ каналы могут использоваться для доступа к небольшим объектам, траффик которых ограничен величинами 128-256 кБит/с. Преимущество ЦВЧА перед другими технологиями доступа состоит в том, что по самому принципу построения ЦВЧ каналы являются каналами "all included": речь, данные, ТМ, Ethernet без дополнительных устройств и систем. Провели ЦВЧ, в соответствующие гнезда воткнули телефон, компьютер, охранную систему, или что там у Вас еще, и работаем, работаем...

Во втором случае, по крайней мере для части сетевого траффика, основным критерием функциональности выступает надежность и безопасность доставки информации. Что для средних российских географико-климатических условий сужает ряд пригодных к использованию технологий до кабельных и ВЧ.
При небольших расстояниях до энергообъектов 10-20-30 км, если позволяют средства, лучше использовать ВОЛС-ВЛ ОКСН технологию (надеюсь, что я не ошибаюсь). Во всех остальных случаях альтернативы ЦВЧ связи просто нет.
Всего можно выделить четыре стандартные ситуации:
  1. доступ к удаленному объекту
  2. резервирование оптического канала
  3. замыкание оптического полукольца
  4. создание дополнительного полукольца
Первый и второй случаи с точки зрения реализации практически не различаются, и показаны на Рисунке 8.
Рисунок 8. ЦВЧ вынос или резерв оптического кольца

Единственной особенностью случая резервирования оптического канала является реализация дублирования основных защит. На мой взгляд, самая удачная схема выглядит так
Рисунок 9. Принцип резервирования основной защиты в смешанных оптических и ВЧ каналах/сетях.

Каналы передачи команд РЗА должны резервироваться по аналогичной схеме.

Замыкание оптического полукольца выглядит похожим на схему резервирования: часть сетевого траффика перенаправляется мультиплексором в ЦВЧ канал.
Создание много-кольцевой сети требует использования внешних роутеров. Остальное понятно из приведенного рисунка.

И последнее, что хотелось бы сказать про ЦВЧ каналы-сети. Несмотря на то, что мы были первыми кто внедрил в отрасли цифровые речевые каналы (1998 год), и все эти годы их поддерживаем, наше отношение к ним не изменилось: они должны использоваться только как служебные, без включения в общую номерную емкость энергорайона.
Если, конечно, Вас не устраивает качество спутниковой или транкинговой телефонии при поднятии трубки диспетчерского или домашнего телефона.

Если устраивает, то, если кто-нибудь проявит интерес, я могу рассказать об еще одной фенечке, которую можно реализовать в ЦВЧА. Вернее не так: в АВЧ, которая может вместо одного речевого канала передавать два - аналоговый и аналогово-цифровой в полосе 4 кГц. Оставляя далеко позади ЦВЧ по эффективности использования спектра частот, надежности и качеству телефонии.
Поясняю (коротенько):

В каждом ВЧ канале используется модуль O4LE, который одновременно создает два ТФ подканала:

  • основной (имеющий высший приоритет) используется для диспетчерской телефонии,
  • второй (сервисный, имеющий низший приоритет) используется для создания соединений типа «горячий телефон» (FXS/FXO) для нужд эксплуатации или административно-хозяйственных нужд.

Логика работы подканалов такая же, как и при передаче сигналов команд РЗА с приоритетом. Диспетчер может в любой момент времени (мгновенно) прервать идущий по сервисному каналу разговор. После окончания диспетчерских переговоров сервисный канал (если он все еще занят) восстанавливается. При идущих диспетчерских переговорах работа сервисного канала блокируется, соединение установить невозможно.

По-требованию сервисный, да и основной, ТФ канал может быть оснащен функцией его трансляции через локальную Ethernet сеть ПС / узла / региона (IP-телефонии). Таким образом, ТФ аппараты такого «горячего/прямого» соединения могут быть расположены в любом месте энергосистемы. При передаче через Ethernet уровни приоритетов, определяемые ETL, сохраняются.

Таким образом, реально 2-х канальная ETL ВЧ система создает не 2, а 4 (четыре) ТФ канала: два основных, и два низкоприоритетных.

среда, 6 февраля 2008 г.

Прошу прощения, но...

У меня с моим GPRS каналом стали возникать трудности в загрузке Блога.
Поэтому я буду заменять, занимающие много места, разделы такими файлами:
Частотное планирование_ I.mht или
Частотное планирование_ I.pdf
MHT файл можно загрузить на компьютер и всегда иметь доступ к тексту и картинкам (без Инета). Картинки в качестве выше, чем PDF.

понедельник, 4 февраля 2008 г.

Раздаю долги...

Используемый мной для описания ВЧ устройств термин "Балансные смесители", конечно, к аналогичным радиотехническим устройствам никакого отношения не имеет. Мне так проще обозначать устройства, обладающие набором неких специфических свойств: два входа - один выход, причем входы изолированны друг от друга.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Как ранее в комментариях к Приглашаются все желающие справедливо заметил falcon, описанные там устройства можно использовать для создания ВЧ трактов без встроенных в аппаратуру ВЧ связи линейных фильтров приема-передачи. Дополнительно эти возможности обозначены на последних страницах американского стандарта ANSI/IEEE Std 643-1980, и более развернуто в документе компании Pulsar POWER LINE CARRIER CHANNEL & APPLICATION CONSIDERATIONS FOR TRANSMISSION LINE RELAYING, найденном EJIK (хороший документ для начинающего ВЧ-шника).
Здесь на рисунках 32-34 и 39 показаны схемы таких подключений. Все было бы хорошо, но приведенный на следующих страницах документа расчет энергетики ВЧ тракта обескураживает. Что вполне объяснимо, так как тракт целиком строится на различного вида трансформаторах.
Но это не повод расстраиваться.

Дело в том, что большинство выпускаемых в мире ВЧ аппаратур уже содержат в своем составе те или иные резистивные, Reactance или Unbalanced (Skewed) трансформаторы. А некоторые из них даже комбинации Reactance и Skewed трансформаторов (диффсистем).

Последние в сочетании с селективными смесителями позволяют создавать ВЧ тракты, обладающие набором свойств, выгодно отличающих их от традиционных:

Меньшие суммарные потери ВЧ тракта (0.5 - 1 дБ)
Разные линейные системы разных ВЧ аппаратур имеют разные вносимые затухания, определяемые не только собственно схемами устройств, но и вносимыми рассогласованиями ВЧ присоединений
Известные мне селективные смесители имеют вносимые затухания 0.25 дБ (максимальные паспортные 1 дБ, но я таких не видел)

Стабильные, выверенные и одинаковые на всем пространстве ВЧ связи параметры систем присоединения
Эти устройства на порядок более сложны, чем используемые в большинстве ВЧ аппаратов линейные фильтры. Соответственно, производителями подобных систем не могут быть случайные изготовители - 1 или 2 на всем пространстве.
Да - эти устройства не перестраиваемые.
Но! В моей практике примерно в 8-10% случаях приходилось перестраивать фильтры во время шеф-монтажа (в основном, чтобы отстроиться от неучтенных при проектировании мешающих ВЧ каналов), но после запуска в эксплуатацию - ни разу!
Кроме того, никто не мешает заранее сделать такие системы более широкополосными, чем требуется, например 30 кГц вместо 8 кГц, выполняя в этих пределах лишь электронную подстройку частот приема-передачи.

Более стабильные параметры согласования ВЧ тракта
Не секрет, что частенько при настройке линейных фильтров, приходится идти на компромисс между самой возможностью настройки, ее частотами и сопротивлениями. Параметры же селективных смесителей, в силу их специфических особенностей, раз и навсегда определяются и верифицируются изготовителем, обеспечивая согласованную и чисто активную нагрузку для линейных усилителей, уменьшая вносимые ими искажения.

Встроенные возможности разделения и совместной работы параллельно включенных ВЧ аппаратур
Описано в Приглашаются все желающие ...

Расширенные возможности проектирования
Не знаю, задавались ли Вы когда-нибудь вопросом: почему все ВЧ аппараты на частотах более 500 кГц имеют пониженные мощности передачи? Я таких причин насчитал целых четыре:
  • использование цепей последовательного резонанса, напряжение в которых пропорционально их добротности.
  • зависимость радиочастотных свойств индуктивностей и конденсаторов от частоты
  • зависимость допустимой мощности рассеяния от частоты
  • фазовые сдвиги в "симметричных" цепях
Короткие пояснения:
4 кГц ВЧ канала на частоте 40 кГц дают добротность 10, на частоте 1000 МГц - 250. Во втором случае напряжение на конденсаторе, как правило, превышает допустимое, следовательно мощность передачи надо снижать (и расширять полосы фильтров, но, черт-возьми, с нас требуют полосы 4-8-16 кГц, когда надо делать 28-32 кГц).
Кроме того, что на высоких частотах начинают проявляться различные паразитные параметры элементов фильтра, особенно конденсаторов - активно-индуктивные составляющие и т.д., которые в принципе могут быть компенсированы. Но самое главное в конденсаторах проявляются нелинейные эффекты (искажения), единственный способ борьбы с которыми - снижение выходной мощности.
Линейные фильтры являются сильно-точными цепями высокой частоты - 3-5 А 1000 кГц. И рассеиваемая ими мощность достаточно велика. К сожалению, конденсаторы имеют ограничения по рассеиваемой мощности на частотах выше 300-700 кГц (как очень многие радиоэлементы). Это так же приводит к необходимости снижения выходной мощности ВЧ аппаратур...
Наиболее распространненые в ВЧ технике двухтактные схемы хорошо работают на частотах, когда взаимные сдвиги фаз, обрабатываемых сигналов равны нулю. На высоких частотах слишком многие факторы делают это невозможным - начиная с особенностей конструкции ВЧ аппаратов, например, несимметричности разводки печатных плат, и кончая нелинейными эффектами в самих компонентах. Как результат вместо сложения сигналов происходит их частотно-зависимое вычитание.

В современной ВЧ связи влияние этих дестабилизирующих факторов, к сожалению, не смотря на развитие техники и технологии, только увеличивается.
Виной тому - пресловутая конкуренция, или борьба за снижение массо-габаритных характеристик ВЧ аппаратов и некие около-технические фенечки.
Например, сколько в свое время было "шума" что кто-то сделал универсальный, настраиваемый на все частоты, линейный фильтр?! Теперь так делают практически все. Но... Это значит, что в исторически определенных габаритах ВЧ аппаратур необходимо разместить большее колличество конденсаторов и элементов коммутации (перемычек), чем ранее (катушки обычно универсальные, с разным числом отводов). Это в свою очередь накладывает жесткие ограничения на массо-габаритные характеристики используемых конденсаторов, а значит уже на этапе разработки и проектирования сознательно закладываемые ограничения на рассеиваемые ими мощности, пробивные напряжения и возникающие на высоких частотах нелинейные эффекты! Из-за сложностей компоновки таких фильтров, их симметричность низка, а фазовые сдвиги велики.
Вот только один пример того, как конкуренция, поддерживаемая технически-необоснованными требованиями заказчиков, а скорее всего просто "модой", приводит к деградации технологии...
Не буду лукавить: отойдя от стандартной (привычной) схемотехники ВЧ аппаратов ситуацию можно исправить, но... возможно ли это в условиях конкуренции? А может, благодаря ей? Ведь тот, кто первый уйдет в линейный диапазон 40-1000 кГц, хотя бы год будет иметь преимущество...

Селективные смесители, по-крайней мере сейчас, это устройства с более сложными принципиальными схемами, содержащие более трех последовательных резонансных контуров или конденсаторов (фильтры 8-12 порядка). Соответственно для них значительно легче удовлетворяются условия по напряжениям, мощностям и нелинейностям. А в НЧ-ВЧ смесителях последовательных контуров вообще нет...

PS.
Не надо наивно полагать, что вот сейчас мы со всей ВЧ аппаратуры снимем фильтры, поставим описываемые устройства, и будет нам счастье.
Да - иногда это возможно. Но если мы говорим о ВЧ технике лучше существующей (в смысле, которой она должна стать), то и ко всей ВЧ аппаратуре надо предъявить ряд специфических требований, частично описанных в ...