КЛ, КЛ-ВЛ с транспозицией экранов и WinTrakt

17.10.2008

Продолжающаяся который день на сайте релейщиков дискуссия, и высказываемые не последними людьми в энергетике мысли:

• все хуже, чем было раньше, но будет еще хуже...
• не ждите помощи ни от кого: спасение утопающих - дело рук самих утопающих...
• связи между различными структурами энергетики нарушены - каждый сам за себя...
• центральные структуры, которые еще остались, существуют не для того, что бы определять, направлять и помогать...
• научно-техническую базу отрасли никто восстанавливать не собирается...
• и так далее с различными вариациями...

натолкнули меня на мысль о том, что идущее нарастающими темпами строительство КЛ и КЛ-ВЛ, и активное навязывание производителям и строителям различных способов повышения их устойчивости к КЗ и аналогичным возмущениям (можно подумать производители кабелей первый день этим занимаются, и возможные пути решения проблемы не описаны в их документации), и немногие научные изыскания в этой области ведутся без учета их последствий для ВЧ связи.

Поэтому я воспользовавшись "любимыми" своими страничками на эту тему (вернее, размещенными в них картинками) на замечательном портале RusCable.ru 1) и в журнале "Новости Электротехники" 2), решил посмотреть: а что же будет в самом деле...

В статье используется следующая система обозначения файлов:

Z-заземлен, H-изолирован, TR-транспозиция, SH-шунтирование, R-ОПН

(таким образом Z-TR-R-Z обозначает:

КЛ заземленную с обеих сторон, со стандартным циклом транспозиции экранов, и ОПН, защищающими транспозиционные узлы).

Вторые индексы обозначают режим работы КЛ: без индекса - режим КЗ, Н-Н - холостой ход

---

И так в качестве "референса" возьмем простую КЛ 10 км с горизонтальным расположением проводов и заземленными с обеих сторон экранами

Файл конфигурации такой КЛ в Тракте достаточно прост, однако и к нему необходимы пояснения:

• поскольку вопросы выбора и расчета параметров КЛ и ВЧ обработки обсуждались ранее (да и не интересуют они меня в этой теме), в качестве заградителя используется его эквивалент в виде сопротивления 100 Ом (для большинства КЛ этого достаточно), а фильтр и не фильтр вовсе, а широкополосное устройство согласования. Да и кабель я взял первый попавшийся (даже не очень согласованный с фильтром, но в данном случае это не важно)
• все приведенные файлы конфигурации не служат для практического использования, а являются иллюстрацией некоторых не очевидных приемов конфигурации в программе Тракт
• используемые схемы присоединения (элементы 1-4 или 1-6) являются оптимальными с точки зрения возможности задания ВСЕХ возможных режимов работы ВЛ/КЛ (с тросами и без, с заземленными или любыми другими экранами), хотя безусловно в частных случаях они могут быть значительно проще

Получившееся в результате расчета затухание такой КЛ

иллюстрирует три отрадных факта:

• затухание 10 км КЛ достаточно мало во всем диапазоне частот
• на кривой затухания отсутствуют неравномерности
• сделанные много раньше предположения (расчеты) о том, что: все присоединения к КЛ являются оптимальными (на правом графике слились кривые затуханий всех присоединений), переходные затухания КЛ в диапазоне частот ВЧ связи очень малы (на левом графике приведены кривые всех присоединений. Видно, что все косые схемы имеют огромные затухания); затухание тракта слабо зависит от режима работы КЛ (рисунок ниже) и полностью контролируется выбором заградителя (на рисунке для выбора заградителя, приведенном ранее, 100 Ом активного сопротивления дают вносимое затухание всего присоединения 1.2 дБ, два конца - 2,4 дБ. На графике ниже получается 3 дБ, так как я уже сказал, что все компоненты выбраны наугад без расчета) 

Отсюда следует вывод:

КЛ с заземленными с обеих сторон экранами без транспозиций и других "чудачеств" хорошо подходят для ВЧ связи. В том числе в составе КЛ-ВЛ 

---

Теперь рассмотрим другую крайность: все экраны КЛ изолированы

Обратите внимание: здесь в Тракте используется совсем другая схема конфигурации - 6 мод !!!. Внимательно следите за нумерацией проводов, и, соответственно, схем присоединений. В самих схемах присоединения присутствует возможность независимого задания режимов работы проводов и экранов.

Получившиеся затухания приведены ниже

Левый график (все присоединения) показывает, что из-за сильной электро-магнитной связи через изолированные экраны, переходные затухания чрезвычайно малы. Правый график (лучшие присоединения в режимах работы КЛ: заземлено и холостой ход) подтверждает слабую зависимость затухания от режима работы.

На обоих графиках бросаются в глаза ужасающая неравномерность затухания и его общее увеличение.

Отсюда следует вывод:

КЛ с изолированными экранами нельзя использовать для ВЧ связи. Вернее можно, но для присоединений фаза-фаза.

---

Следующей рассмотрим схему с экраном, заземленным с одной (например, слева) стороны КЛ

 

Получающее затухание (слева-направо) выглядит следующим образом

 

Отчетливо видны: увеличеное по сравнению с референсной схемой затухание, сильная электро-магнитная связь между каналами (малые переходные затухания), достаточно выраженная неравномерность кривой затухания, и прогнозируемая зависимость затухания каналов от режима работы КЛ.

Обратный канал (справа-налево) выглядит не лучше

 

Отсюда следует вывод:

КЛ с изолированным с одной стороны экраном не рекомендуется использовать для ВЧ связи. Оптимальная схема присоединения: фаза-фаза.

---

Следующая по порядку рассмотрения в указаных статьях схема: заземленные с обеих сторон экраны с полным циклом их транспозиции

 

Расчетное затухание ВЧ каналов в этом случае составит

 

Сразу бросаются в глаза два факта:

• переходное затухание уменьшилось просто до неприличных величин (сходных с ВЛ)
• затухание лучших присоединений увеличилось по-сравнению с исходным (примерно 2 дБ на каждую транспозицию)

то есть для КЛ с транспозициями экрана действуют те же законы физики, что и для ВЛ с транспозицией фаз...

---

Схема с защищаемыми транспозициями (установленными в месте транспозиции ОПН)

 

не лучше...

 

Отсюда следует вывод:

КЛ с заземленными с обеих сторон экранами и их транспозициями не рекомендуется (нельзя) использовать для ВЧ связи. Использование присоединения фаза-фаза никакого выигрыша не дает.

---

Следующая схема: с однократным взаимным шунтированием заземленных по краям КЛ экранами

 

Получающееся при этом затухание ВЧ каналов показано на рисунке ниже

 

Здесь, если говорить о лучших присоединениях, затухание мало отличается от исходной/референсной схемы. Единственное отличие - уменьшенное по сравнению с исходной схемой дальнее переходное затухание. Однако его величина и в этом случае позволяет говорить об "изолированности" каждого из оптимальных ВЧ присоединений.

Обнадеживающий результат. 

Поэтому, хоть такие схемы и не рассматриваются в указанных в начале топика статьях, разовьем хорошую идею...

---

Следующая схема: с двухкратным взаимным шунтированием заземленных по краям КЛ экранами (конфигурацию составите сами по аналогии с предыдущей, длины 3-х участков КЛ 3,333 км)

 

Получающееся затухание показано ниже - тоже не плохо...

 

В этой и предыдущей схемах места шунтирования экранов можно дополнительно защитить ОПН.

---

Логическим развитием схемы является схема с полным взаимным шунтированием заземленных по краям КЛ экранами - то есть в каждом месте соединения строительных длин кабелей их экраны взаимно шунтируются. 

В тракте это выглядит так

 

Расчетное затухание

 

имеет характерные особенности:

• дальние переходные затухания еще больше уменьшились, но все еще остаются достаточно большими (позже надо будет определить их зависимость от длины КЛ)
• затухание основных схем присоединения даже меньше референсных

 

В этом нет ничего удивительного: здесь, что хорошо для токов КЗ, хорошо и для ВЧ - сечение "земляного" провода по сравнению с референсной схемой увеличилось - затухание уменьшилось.

Здесь ОПН уже могут навредить. По-крайней мере их надо устанавливать не более 1-2 на 5 км длины КЛ (точное их число, конечно, определяется токами и перенапряжениями КЗ)

Поскольку, как было показано выше, в таких КЛ все схемы присоединения являются оптимальными и не зависимыми друг от друга, переход с обработки всех трех фаз к обработке только одной фазы ровным счетом ничего не меняет

 

Отсюда следует вывод:

КЛ с заземленными с обеих сторон экранами и их взаимным шунтированием хорошо подходят для ВЧ связи.

Увеличение числа мест шунтирования улучшает параметры ВЧ каналов...

---

Среди не рассмотренных авторами приведенных в начале топика статей схем обработки экранов КЛ можно выделить:

• прокладку дополнительного провода "утечки" токов КЗ
• установку ОПН в местах соединения строительных длин КЛ

причем вторая при большом числе ОПН будет самой затратной, и будет иметь заведомо худшие ВЧ характеристики, чем референсная схема. 

---

Таким образом:

 

• при малых длинах КЛ с точки зрения ВЧ связи оптимальной является двухсторонняя схема заземления экранов КЛ
• при больших длинах КЛ - двухсторонняя схема заземления экранов КЛ с их взаимным шунтированием в местах соединения строительных длин участков КЛ

---

...По-крайней мере теперь понятно, при каких схемах обработки экранов КЛ не стоит ни себя мучить расчетами каналов, ни обращаться к кому-либо еще - при отсутствии ошибок конфигурации результат расчетов будет одинаков и отрицательный.

Может быть на первичников это как-нибудь подействует ???

---

PS.

Посмотрел схему с полным взаимным шунтированием заземленных по краям КЛ экранами длиной 30 км 

В тракте это выглядит так

 

Сравнительное затухание КЛ длиной 10 и 30 км показано ниже

видны:

• линейное увеличение затухания пропорциональное увеличению длины КЛ
• такое же пропорциональное увеличение дальнего переходного затухания с увеличением длины КЛ

---

PS1.

Кстати, упоминаемое здесь присоединение фаза-фаза должно быть именно таким - симметричным, а не выдаваемым за него обычно присоединением фаза-фаза-земля.

---

PS2.

Вот еще одна интересная схема защиты КЛ приведена в статье компании SEL от grsl

 

Собственно, как и ожидалось, здесь так же нет ничего хорощего

 

комментарии излишни...

---

PS3.

В ПРОГРАММЕ WINTRAKT до второй версии СТАНДАРТНО ТОЛЬКО ТАКИЕ КЛ, С ЗАЗЕМЛЕННЫМИ С ОБЕИХ СТОРОН ЭКРАНАМИ, БЕЗ ТРАНСПОЗИЦИЙ И ДРУГИХ ТОНКОСТЕЙ В ОБРАБОТКЕ ЭКРАНОВ, МОГУТ БЫТЬ РАССЧИТАНЫ СОВМЕСТНО С ВЛ, ТО ЕСТЬ В КОНФИГУРАЦИИ ЛИНИИ КЛ-ВЛ !!!

Благодаря помощи Ю.П. Шкарина недавно было найдено решение этой проблемы (по-крайней мере для заземленных по концам экранов кабелей) - теперь КЛ можно вставлять в любом месте ВЛ и делать с ней все, что угодно.

В Тракте это выглядит так

Самыми важными элементами схемы являются 6-8 и 14-16, которые:

• изменяют модовый состав задачи с 3-х до рассматриваемых выше 6 мод, и обратно. Собственно между элементами 8 и 14 могут располагаться все выше рассмотренные примеры
• приводят в соответствие измененный модовый состав тому, который передается по КЛ (элементы 9-13)

Ниже приведены графики затухания для заземленных с обоих концов экранов КЛ с их полным циклом транспозиции

Если "отмотать" страничку назад к примеру KL 110 Z-TR-Z можно увидеть их практически полное совпадение (рисунок ниже)

 

и в большем масштабе

 

Мне, обалдевшему от радости, недосуг проверять совпадение расчетов на более длинных ВЛ, но уверен - оно будет значительным...

Кстати концы экранов кабелей легко можно "разземлить"...

И, в принципе, задачу с КЛ постоянного тока тоже можно решить - все зависит "от накладных расходов" в конфигурации, и сможете ли Вы это вспомнить через пару месяцев...

... а фокус в Тракте , когда один и тот же кабель в элементе КЛ5 3-х модовый, а в элементе КЛ9 6-ти модовый (сравните сами) - далеко не единственный... 

вот как их все упомнить... 

я чтобы не забыть делаю их библиотеку... чего и вам советую...

---

PS4.

На днях натолкнулся еще на одну схему заземления экранов КЛ :

заземленные с одной стороны экраны с их транспозицией по длине КЛ (под это подведен научный базис на 6 страницах).

Не хочу обсуждать здесь проблемы термической стойкости КЛ. Но с точки зрения построения на такой КЛ ВЧ каналов хорошего ждать не приходится (обещаю при случае рассчитать эту схему в Тракте)

ХА-ХА-ХА (обзор прессы)

PCWEEK №37 (643) 2008г.

ПЕТР ЧАЧИН

Фиксированный WiMAX не состоялся?

Фиксированный WiMAX никаких серьезных преимуществ перед стандартными системами связи не продемонстрировал и его будущее находится под большим вопросом.

Многолетние ожидания, связанные с развитием рынка фиксированного WiMAX, похоже, не оправдались. И хотя у многих экспертов сомнения существовали и раньше, но только сейчас представители телекоммуникационного сообщества впервые предметно заговорили об отсутствии серьезных перспектив у компаний, сделавших основную ставку на этот вид широкополосного беспроводного доступа (ШБД).

На очередной конференции по беспроводным сетям передачи данных (БеСеДа), ежегодно проводимой компанией CompTek, четко прозвучало, что фиксированный WiMAX никаких серьезных преимуществ перед стандартными системами связи не продемонстрировал и его будущее находится под большим вопросом. При этом надежды на мобильный WiMAX у многих операторов сохраняются, но они отдают себе отчет, что это другой рынок и другой бизнес.

В принципе, чтобы прийти к такому выводу, не нужно было вкладывать миллионы долларов и тратить годы на реализацию сетей модного стандарта, а достаточно было уже на раннем этапе по возможности освободиться от маркетинговой мишуры и тщательно сравнить потенциальные технические характеристики фиксированной версии WiMAX и других систем доступа. Однако организованная вендорами PR-кампания сделала свое дело: мыльный пузырь WiMAX-ожиданий вырос буквально на глазах...

ГОССТРУКТУРЫ

Оптические технологии: новый этап?

Государственная корпорация "Российские технологии" планирует сформировать холдинг по производству оптико-электронных систем и комплексов. Об этом сообщил заместитель председателя правительства Сергей Иванов. Похоже, что отечественный оборонно-промышленный комплекс (ОПК) готов сконцентрироваться наряду с ГЛОНАСС еще на одном научно-техническом направлении и возродить значительный сектор информационно-коммуникационных технологий (ИКТ).

Как передаёт РИА "Новости", уже инициирован процесс объединения профильных предприятий, и пакеты акций большинства организаций оптической отрасли передаются в качестве имущественного взноса РФ в госкорпорацию "Ростехнологии". Впоследствии там будет создана профильная интегрированная структура в виде оптико-электронного холдинга. Вице-премьер сообщил об этом, выступая на заседании Военно-промышленной комиссии при правительстве РФ. Сергей Иванов полагает, что необходимо создать условия, которые позволят гарантированно разрабатывать и производить оптико-электронные приборы и системы, не уступающие лучшим зарубежным образцам.

Пока непонятно, что именно будет производить холдинг, как будет выглядеть его структура и какая сумма будет инвестирована на всё это из бюджета. Тем не менее, стоит вспомнить, что в 80-х годах прошлого столетия в нашей стране уже была предпринята впечатляющая попытка создать подотрасль волоконно-оптической связи (знаю – участвовал).

Однако после прекращения деятельности СЭВа и распада СССР многие намеченные работы по ВОЛС были свернуты. Теперь, возможно, ситуация в стране изменилась и наступает новый этап, который позволит поддержать действующие в этой сфере компании, в том числе бывшие предприятия МПСС и ряда других ведомств, и возродить еще одно из ключевых направлений ИКТ не только в интересах ОПК, но и для развития систем связи общего применения.

П.Ч.

ОЛЬГА БЛИНКОВА

Спутниковое надувательство (выдержки)

Доклад, представленный исследователями из Корнелъского университета на конференции ION GNSS'2008, вызвал шквал эмоций у специалистов, работающих в области спутниковой навигации, и у рядовых пользователей подобных устройств. Ученые показали, как после нехитрой модификации GPS-приемника это устройство превращается в передатчик, который получает сигнал со спутника системы NAVSTAR, изменяет его и снова излучает. Этот "поддельный" сигнал регистрируют все остальные навигаторы и в результате начинают выдавать совершенно некорректную информацию. Докладчики продемонстрировали слушателям конференции, что подобные манипуляции с сигналами — к сожалению, дело очень простое, не требующее экстраординарных навыков...

далее описывается, как таким способом легко угоняют грузовик с системой спутникового слежения...

далее описываются 8 способов борьбы с этим злом... (детский лепет)

...Самым последним способом, который предлагается использовать для выявления ложных GPS-сигналов, является определение наличия в составе сигнала военной составляющей, формально, правда, недоступной гражданским потребителям...

... По некоторым сведениям, американский Department of Homeland Security уже рассматривает вариант GPS-атаки, когда симулятор с передатчиком большой мощности устанавливается террористами в центре крупного города. В этом случае полиция получит тысячи звонков от водителей фур и будет полностью парализована, что станет хорошим прикрытием для совершения настоящих преступлений...

с кем поспорить, как поведут себя современные, ориентированные на оптику, ДЗЛ защиты с синхронизацией по GPS ?

... а вот еще интересно (люди с неба свалились - доказывают уже почти 30 лет очевидный и старательно умалчиваемый факт): Доказательства уязвимости ВОЛС
как бывший спец в этой области, в том числе занимавшийся проблемами безопасности, могу сказать, что тривиальный метод описанный в статье, к сожалению, далеко не единственный и далеко не самый эффективный...

PS. 10.09.2009
про GPS
http://www.gps-forum.ru/cgi-bin/forum/showpost.pl?Board=gpsgeneral&Number=111963&page=8&view=expanded&sb=5
http://radiowar.narod.ru/articles/navig.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Galileo_(satellite_navigation)

Объявление

Поскольку:

• если правильно сложить все, что написано и выложено на этой странице, получится 3-4 полноценных документа/брошюры, охватывающие последние 10 лет "жизни" ВЧ связи, да и просто связи, в энергетике. Рассматривалось все: история, пути развития, будущее (ставшее реальностью и нет), ошибки, рекомендации, фантазии и т.д. Безусловно - это мое "прочтение", наверняка имеющее множество ошибок и неточностей, но я главным образом старался сделать Связь в энергетике понятной и доступной для понимания не сильно подготовленных людей, а так же задать направление мыслительного процесса (а не дать на все готовые ответы)...
• теперь есть хотя бы приблизительная процедура расчета КЛ-ВЛ ВЧ каналов, и целых четыре способа расчета ЦВЧ каналов (новые Руководящие указания, узкополосные ЦВЧ - в таблице CH6, и два (три) способа из документов, выложенных в Проектирование ЦВЧ... - чем пользоваться и как, и в конечном итоге - результат, зависит только от Вас)
• я до 2010-2011 все-равно не смогу выложить ничего нового "глобального"

я считаю свой гражданский долг выполненным, и окончательно ухожу в режим работы: вопрос - ответ... случайных сообщений... комментариев происходящего...

Вопросы можно задать следующим образом:

• в комментариях (рано или поздно я их увижу/прочитаю)
• с правой стороны странички есть раздельчик Поговорим? (Гостевая книга)

Предыдущую версию пришлось убрать из-за обилия спама

• и по почте: romanovsergei собака gmail точка com

И в тему: совершенно неожиданно вчера пришлось выслушать четыре "претензии" от проектировщиков:

1. У Вас на страничке не рассматриваются полностью кабельные линии КЛ, только смешанные КЛ-ВЛ. Даже не знаю, что и сказать: в соответствующем разделе до фразы "Для полностью КЛ рассмотрение ВЧ обработки на этом прекращается" вроде все сказано... Нет примера расчета? Но ведь это элементарно. Ладно - будет время, приведу и этот пример...
2. ... подскажите, как устанавливается аппаратура обработки фаз линий на КЛ (чертежами): могу только повторить фразу из другого раздела - "В заключении могу сказать, что лично я считаю единственно серьезным вопросом в реализации КЛ или КЛ_ВЛ следующий: где или как размещать ВЧ обработку на ОРУ / КРУ и на переходе КЛ_ВЛ.
   Все остальное - просто отговорки..". Не знаю, где ее устанавливать в КРУЭ. Единственное на мой взгляд достойное решение здесь . Если КРУЭ полностью элегазовое, то и это не подойдет - кладите оптику... А вообще, ну сами подумайте: откуда я могу знать/иметь станционные чертежи в наше время?! За рубежом: или кладут оптику целиком; или, если кабельный только заход на ПС, делают РК вынос до аппаратуры, расположенной на переходе; или делают оптический кабель до удаленного перехода на ВЛ... КРУЭ?... вот еще модная штучка: денег стоит немеряно, при аварии - жуть (последний случай на Чагино) - фактически полное восстановление, как подключаться не понятно... а ради чего? - в России земли мало? Земля в городе дорогая? - да отключите вы его на фиг! - есть расходы (социальные прежде всего), которые должны быть совместными...
3. некто обо мне третьему лицу: он так увлекся рассказом об ЕТЛ, что времени на Тракт у него не осталось. Я на курсах обучения вообще не рассказываю об ЕТЛ. Этим занимается другой человек и в специально выделенный для этого день. В день предназначенный для рассчетов, я могу рассказывать о чем угодно. За восемь лет только один раз проектировщиком было высказано пожелание о составе курса (хотя внизу всех программ написано: присылайте Ваши предложения). Уже на курсах я выслушиваю всех, и если только один просит о чем-то, а остальные 15-25 просят рассказать о другом, догадайтесь, что я делаю... Если же находятся желающие (всегда находятся) отдельно пообщаться после 18:00, мы это делаем... Одновременно, если достаточное количество проектировщиков желают послушать о Тракте, я или сам это делаю, или приглашаю Ю.П. Шкарина. Но даже в этом случае мы не можем превращать курсы в ликбез молодого бойца - курсы в основном для подготовленных слушателей... иначе они растянулись бы на месяцы - а это в школу...
4. Вы не ответили мне на вопрос: можно ли объединять базы Тракта от разных людей... Извините, но я ответил: можно, когда, в каких случаях, и в чем есть опасность этого действия. Я не виноват, что Вы неправильно сформулировали вопрос, и вместо КАК спросили то, что спросили... я не Мессинг, и тем более времени на ответ по всем возможным смыслам вопроса не имею...