Чувствую себя идиотом...

... и в последнее время это происходит все чаще при чтении Российской научно-технической периодики...
4-й номер "Электросвязи" за 2008 год: к революционным преобразованиям относится "происходящая в наши дни трансформация традиционных сетей общего пользования с коммутацией каналов в сети следующего поколения NGN, развиваемые, главным образом, на основе технологий пакетной передачи информации и представляющие собой сети, в основном, с коммутацией пакетов. При этом сети электросвязи преобразуются в поистине инфокоммуникационные сети...переход от подхода "одна услуга - одна сеть" к подходу оказания множества услуг через одну и ту же сеть..."

И думаю я:
либо нас всех держат за идиотов,
либо в понятие сеть электросвязи входит только сеть телефонной связи,
либо...
уже скоро будет 30 лет как мы не передавали по оптике (да и по кабелям) данные, речь, телевидение и т.п.,
уж не знаю сколько лет любой (ну почти) PDH, ATM, SDH mux/сеть не могли делать того же (дешевле и при лучшем качестве),
а сейчас любой юзер, сидя за компьютером, не может иметь речь, данные, ТВ и вообще что душе угодно - вот почему в основе большинства решений NGN лежат Ethernet/IP технологии... но, не знаю как у вас, у меня тогда эта NGN не пащет с 1995 года...

Все это напоминает сеанс Кашпировского в мировом масштабе...

Да и по сути:
решили вы себе устроить кино-сеанс. Что это значит? Что, как минимум, 90 минут вас никакие другие "сервисы" не интересуют. Ну можете еще параллельно качать софт, и пару раз поговорить по сотовому телефону. Но в основном 90 минут вам нужен постоянный канал, допустим, 155 МБ. Ну и на кой ляд вам эти пакеты за бешенные бабки? Оно вам надо: платить за каждый десятый пакет из NGN/STM-4/10Gb траффика, когда в 10 раз дешевле можно иметь нужной ширины канал?
Не знаю, сталкивался ли кто из вас с NGN/QoS в реальной жизни... Думаю, что да - просто не осознавали что это ОНО... Весь Инет завален письмами и обсуждениями на тему: сижу на провайдерском канале 10 МБ, фильмы качаются влет, а серфинг идет со скоростью 10 КБ и больше сделать НЕВОЗМОЖНО... за тебя уже все решили, что тебе важно, а что нет... а платишь-то за 10 МБ круглосуточно...

тут к Кашпировскому подешел Чумак...

...кстати, еще в 2004 году средняя 10/100 МБ дырка/порт Ethernet в штатах обходилась юзеру в 3500 баксов в год... а Е1 - точно не помню - в 400-700. На размышления не наводит?
-------------------------------------------------
Представления не имею, сколько продержится этот блог, а то можно было бы сыграть в провидца: на мой взгляд вся эта вакханалия с NGN закончится в 2012-2115 годах, не позже. Уж слишком много здесь притянуто за уши, и совершенно очевидно есть более перспективные принципы построения сетей, если речь идет об общественных сетях.
Если покрутить головой, то окажется что "общественный" контент характеризуется: повторяемостью и гнусным единообразием. Ну скажите, на милость, зачем десятки тысяч людей качают один и тот же фильм 4-8 ГБ, забивая уже находящиеся на последнем издыхании сети? И качают ведь не от соседа по квартире, а из Австралии, США и т.д. гробя мировой траффик...
Собственно отсюда и вытекают свойства перспективной сети:
территориально или по источникам распределенный контент+множественные связи между объектами. Это похоже на концепции р2р и "пространственных" сетей, но первые слишком все упрощают, вторые - уже почти утонули в дебрях пространственной математики...
В р2р принцип "нерегулируемой сети" позволяет: возникать длиннющим очередям, существовать единственному источнику информации, и одному и тому же контенту быть в различной упаковке (тривиально: один файл с разными именами). В основном это и надо подправить. Зачатки QoS там уже есть. Так же как и дифференциация источников по типам информации...
Что касается "пространственных" сетей, то, если вылезти из их дремучести, вернешься к к знакомой с детства задаче: какой самый короткий путь из т.А в т.Б у мухи, ползающей по стакану. Или другими словами: зачем гнать информацию по кольцу через сотню узлов, если ее можно сразу передать абоненту? А для этого надо: цитирую: кольцо прорезать ребрами жесткости, и в идеале создать соединения каждого с каждым...
При этом необходимость в терабитных тысячекилометровых каналах отомрет, а нужна будет сотня узеньких коротеньких каналов. Причем, поскольку один и тот же контент будет одновременно частями браться из разных мест, скорость его доставки, а соответственно и время занятия каналов, существенно сократится...
Ну и т.д. Даю вам возможность самим пофантазировать...
-----------------------------------------------------
Кстати, вот тоже интересно: насколько я ошибаюсь, думая, что 61850 в конце концов найдет свое место, как стандарт/протокол АСУ ТП/СКАДА систем. А передачей всего связанного с защитами и автоматикой (командами, управляющими воздействиями и т.д.), как внутри ПС, так и при межстанционном обмене, будет заниматься другой Стандарт???

Пара слайдов из курса 2008...

"Выдираю" из курса пару слайдов поскольку они слегка противоречат формирующейся в настоящее время научно-технической политике, ошибка в которой может привести к миллиардным убыткам (почему так много станет понятно из предмета рассмотрения)...
Как обычно особенно "расписываться" не буду из-за дефицита времени, поэтому все формулки и т.п. останутся "за кадром" (в них ничего нового нет)...

Преамбула: в ряде статей различных авторов и организаций рассматриваются вопросы увеличения пропускной способности ВЛ, а так же снижения потерь мощности и напряжения в них - самых актуальных после увеличения генерации вопросов в условиях нарастающего энергодефицита страны.

Рассматривая множество технических и экономических аспектов проблемы, авторы делают "кастрированные" выводы о существовании только двух способов решения задачи - увеличении сечения фазных проводов, и регулировании (снижении) напряжения ВЛ.
Вывод о необходимости увеличения сечения проводов следует из:

• экономическая подоплека - стоимости строительства ВЛ за последние десятилетия увеличились в 20-50-70 раз, а тарифы на электроэнергию в 110-250 раз - величина экономичного сечения ВЛ зависит от отношения этих величин через квадратный корень - например, корень(250/50)=2,23. Таким образов, по сравнению с существующими нормативами сечения проводов ВЛ должны быть увеличены в 1.8-2.2-2.9 раз;

• экономическая подоплека - при переходе от оценки конструкции ВЛ с позиций минимума приведенных затрат к оценке по доходности, важными факторами становятся величины потерь мощности/напряжения и стоимости генерации, призванной компенсировать эти потери в периоды максимума нагрузок. Здесь требуется примерно такое же увеличение сечения проводов, как и в первом случае.

Вывод о необходимости регулирования (снижении) напряжения ВЛ следует из:

• среднее по России отношение времен "плохой" погоды, когда происходит интенсивное коронирование, и "хорошей" погоды, когда коронирование незначительно, составляет 0,35. То есть все ВЛ в России длительное время работают в режиме интенсивных потерь мощности. Из-за климатических особенностей страны эти времена совпадают с максимумами нагрузок потребления. "Потребительский" недобор мощности в таких условиях может составлять 1.5-2 раза.

• Вариации уровня коронирования пропорциональны пятой степени отношений малых вариаций напряжения ВЛ, а напряженность поля пропорциональна напряжению ВЛ с коэффициентом 2,3.

• На практике это означает, что понизив напряжение ВЛ на 2% можно уменьшить величину потерь от короны на 10%. Ну и т.д. Для России с ее длинными линиями это особенно актуально, так как градиент напряжения по длине ВЛ при одностороннем питании может составлять 5-7% номинального напряжения, а, следовательно, один из концов ВЛ будет постоянно находиться под общей/развитой короной.

Не мудрствуя лукаво я насчитал восемь способов повышения пропускной способности и снижения потерь мощности ВЛ:

• Увеличение температуры провода. Без реконструкции ВЛ возможно только при использовании новых конструкций проводов с использованием «композитных» материалов. Замена арматуры
• Увеличение диаметра провода. Часто требует только замены изоляции и арматуры. Возможно укрепление опор.
• Расщепление фазы или использование нескольких проводов на фазу. Может потребовать замены оборудования ПС, изоляции, арматуры, перестановки или замены опор
• Увеличение класса напряжения ВЛ. Частично можно обойтись увеличением диаметра проводов или их расщеплением. В большинстве случаев – разбор существующей ВЛ, и строительство в ее коридоре новой.
• Оперативное регулирование напряжения ВЛ
• Увеличение количества цепей. Замена опор. Замена фундаментов.
• Использование постоянного тока. Менять все…
• Использование воздушных изолированных кабелей...

Здесь (об остальном на курсах) меня больше всего интересует декларируемая необходимость (неотвратимость) увеличения сечения проводов. Посмотрим так ли это...

Поскольку во всех работах речь идет о высоковольтных ВЛ с расщепленными фазами, исследуем стандартную горизонтальную ВЛ 330 кВ с расщеплением фазы на два провода марки АС-240/39. Посмотрим, как меняется градиент потенциала у поверхности провода ВЛ в зависимости от радиуса провода и величины расщепления фазы

Обозначения на рисунке (в скобках):

1. Rpr - 10,8 мм для выбранного провода. Цифра 15,3 соответствует проводу марки АС-500/64 сечение которого в 2 раза больше сечения провода АС-240/39;
2. вторая цифра - число проводов в расщепленной фазе (стандарт для ВЛ 330 кВ - 2);
3. Ar - расстояние меду проводами в расщепленной фазе (обычно 40 см);
4. далее - температура и давление.

По оси Х - радиус провода. Таким образом на рисунке показаны:

1. красная кривая - градиент при обычной конструкции фазы 330 кВ
2. синяя кривая - при расщеплении на 3 провода,
3. зеленая - на четыре,
4. тонкая пунктирная - величина градиента при 2-х проводном расщеплении фазы проводом АС-500/64.

Сразу посчитаем сечения фаз, мм²

Провод марки	Rpr, mm	1	2	3	4
AC-240/39	10,8	366,4	732,9	1099,3	1465,7
AC-330/43	12,6	498,8	997,5	1496,3	1995,0
AC-500/64	15,3	735,4	1470,8	2206,2	2941,7

Из графика видно, что увеличение сечения провода действительно уменьшает градиент потенциала на поверхности провода, но выигрыш от увеличения расщепления фазы при постоянном сечении провода существеннее (а сечение фазы, а следовательно вес, стоимость и т.д. меньше: сечение 2*АС-500/64=4*АС-240/39).

Особенно заметен выигрыш при рассмотрении напряженности поля

Система обозначений на этом рисунке та же.
Добавлены: напряженность поля для фазы без расщепления (красная кривая), и напряженность поля для расщепленной фазы меньшего диаметра (тонкий пунктир, объясню чуть позже).

На рисунке отчетливо видно (зеленая и голубая пунктирная линия), что увеличение сечения провода в 2 раза уменьшает потери от короны так же примерно в 2 раза. Однако увеличение расщепления фазы проводом того же сечения дает выигрыш в 10 и более раз, при том, что само сечение фазы получается меньше (дешевле).

Подтверждением этого тезиса служит, не рассматриваемый другими авторами случай однопроводных фаз ВЛ. Из положения красной и зеленой кривых на рисунке однозначно следует вывод о большей эффективности расщепления фазы, чем увеличении ее диаметра.
Для усиления эффекта на графике выше была построена зависимость напряженности поля для фазы того же сечения (один провод АС-240/39), что и красная кривая, но состоящей из двух проводов АС-120 с расстоянием между ними 10 см (тонкая коричневая пунктирная линия).
Ниже для этого случая приведен график изменения градиента потенциала на поверхности провода ВЛ

Сомневаюсь, что авторам не известно, что основные потери мощности в Российской энергетике происходят на уровне распредсетей, в частности на ВЛ 10-110/220 кВ.
Приведенный пример, показывает, что не изменяя сечения фаз, а значит конструкции опор/ВЛ можно понизить потери мощности в таких сетях в несколько раз (безусловно, если потери мощности ВЛ вызваны коронированием. Для ВЛ <35>Рассматривать изменение потерь мощности в результате изменения реактивности фаз ВЛ мне не хочется, не мое это дело.
Кстати, в этом состоит одна из ошибок авторов большинства работ по данной тематике: они считают, что реактивность фаз/ВЛ мало изменяется в зависимости от числа проводов расщепления.
-------------------------------------------------------------------------------------
И в заключение, еще один "безобидный" способ снижения потерь мощности, обусловленных коронированием:
увеличение расстояния между проводами в пучке на 50% (от стандартного в России шага 40 см к стандартному за рубежом шагу 60 см) имеет такую же эффективность, как и увеличение сечения провода в 2 раза.
Посмотрите на рисунок ниже (по оси Х - шаг расщепления)

Сравните значения зеленой кривой при шаге расщепления 60 см, и голубой тонкой (фазы в 2 раза большим сечением) при шаге 40 см.

-------------------------------------------------------------------------------------
Вполне вероятно, что я где-то ошибаюсь. Но полученные результаты, по крайней мере, позволяют рекомендовать линейщикам, режимщикам и экономистам обратить внимание на эти вопросы. Так как сейчас они просто игнорируются...

Ну а о том, какие все это будет иметь последствия для оптической и ВЧ связи в энергетике, на курсах...

PS.

Новая статья о проводах для ВЛ высокой пропускной способности (DJVU, 322kB)

Объявления

Отдал давнишний долг EJIK-у: в самом низу ВОЛС-ВЧ: примирение
Классная ссылка: NGN Cancelled - для кого-то светлое будующее является давно забытым прошлым?
В комментариях к разделу "Раздаю долги..." falcon поместил ссылки на собственные очень интересные всем ВЧ-шникам материалы, касающиеся эксплуатации ПВЗ-90М и Ретом-ВЧ.
Ссылки по ПВЗ-90М настоятельно рекомендую прочитать и проектировщикам...

Еще об оптике...

Просматривая одну из статей компании Сименс, увидел в ней рисунок, натолкнувший на мысль, которая может показаться парадоксальной:

до сих пор считалось, что место ВОЛС на магистральных линиях или линиях высшей сетевой иерархии.
Однако в энергетике, где число используемых технологий связи не так велико, как в общественных сетях, а реально с точки зрения надежности каналов выбор осуществляется между двумя технологиями: ВЧ и ВОЛС, этот принцип может быть нарушен.
Вернее, надо рассматривать два возможных варианта развития событий: реконструкция и создание новых каналов.
При реконструкции, когда не требуется замена ВЧ обработки, альтернативы ВЧ связи по стоимости капитальных затрат нет.
Однако, если при реконструкции требуется замена ВЧ обработки, или создаются новые каналы, в действие вступают обстоятельства, описанные мною в статье Надежность: ВОЛС против ВЧ. При этом в большинстве случаев ВОЛС каналы оказываются дешевле ВЧ каналов при длинах ВЛ 10-20, а порой и 30 км.
Это позволяет говорить о том, что Россия действительно может пойти своим путем в развитии сетевой инфраструктуры, причем не в негативном смысле, а в сугубо положительном.
Энергетикам надо на какое-то время прекратить "закапывать" деньги в строительство магистральных ВОЛС, и выпустить из бутылки джина реконструкции каналов связи уровня РСК. Поставив при этом строгое условие обеспечения заданных надежностей создаваемых каналов (чтобы исключить игры с радио и другими технологиями, а так же предотвратить использование "копеечных" оптических мультиплексоров/модемов).
Очень быстро, при меньших капитальных затратах, энергетика "понизу" "обрастет" разветвленной ВОЛС инфраструктурой.
Такие "островки" ВОЛС со временем либо сами собой "сомкнутся", либо "физически/исторически" определят места действительно необходимого прохождения трасс магистральных ВОЛС.
За это время, высвободившиеся ресурсы "верхнего уровня", могут быть направлены на качественную реконструкцию магистральных и протяженных ВЧ каналов связи и РЗА, и РЗА уровня РСК (не то, что творится сейчас, когда заменяющее оборудование подчас менее надежно заменяемого со сроком эксплуатации 10-30 лет).

Вот так и получается рисунок наоборот...

Кабели и Кабельные линии

ВЧ каналы по КЛ или КЛ_ВЛ впору назвать страшилками, которыми пугают детей на ночь.
А ведь придется осваивать, как ни крути...
Потому что КЛ становится все больше...
Потому что надо строить резервные каналы РЗА...
Потому что надежды на новые среды/каналы передачи не оправдываются, а некоторые вообще выпадают из рассмотрения по той или иной причине. Вот те же низкоорбитальные спутники - ГЛОНАС, релейная защита и т.д. А их могут на международном уровне запретить, так как энергетическая установка у них на расщепляющихся материалах, и после случая с американским шпионом (слава богу почти пронесло) все как-то крепко задумались...

Для себя завершая тему КЛ, выкладываю по-операционную инструкцию (PDF, 845 кБ) по расчету параметров кабелей, включая волновые.
Документ не закончен (просто нет времени), вероятно в нем есть ошибки (настоятельно прошу всех нашедших сообщить о них. Falcon указал, что расчеты затуханий выполнены в Неп/км. Чтобы перейти в дБ/км полученные данные необходимо умножить на 8.686. Текст исправлен), но даже в этом виде он показывает:

• современные кабели с изоляцией из СПЭ это совсем не то что масло-наполненные кабели;
• километрические затухания при однофазных схемах присоединения (причем к любой фазе) практически не отличаются от затухания для оптимального присоединения 2-0/2-0 ВЛ, а могут быть и меньше;
• при оптимальном согласовании (см. Кабельные линии) никаких "горбов" на кривых затуханий быть не может.

То, что я не успел подробно рассмотреть кабели другого популярного у нас в стране производителя, может быть и к лучшему: ведь методика уже есть, а "поиграть" с формулками для инженера - разве не удовольствие?! Если кто-то пойдет дальше меня, присылайте результаты, размещу их немедленно... а может позднее и сам сподоблюсь... (не знаю: сколько не бьюсь, получить аналитическое решение для данных кабелей не могу. Численное решение получается только при задании неких граничных условий, опять же не дающих замкнутого решения. Фактически: приведенных производителем данных недостаточно для инженерного расчета КЛ или КЛ_ВЛ)
Я таки нашел удобоваримое решение с точностью 5-10%. Так что файл можно закачать заново...

В отношении КЛ и КЛ_ВЛ на Блоге остались неохваченными следующие вопросы (может быть, к процессу подключатся классики?! или хоть кто-нибудь?!):

• влияние изолированных экранов других кабелей в линии (можно было бы сослаться на подобные расчеты при определении токов КЗ, но при их выполнении обычно рассматривают схему 3 провода - земля (экран); оперируют основными параметрами кабеля, без учета "волновых"; ведут расчеты на относительно низких частотах)
• переходные затухания на ближнем конце, в основном через шины ПС (дальние переходные зависят от рассмотрения первого пункта, сейчас я склонен считать их равными нулю)

-> все просмотренные мной в последнее время материалы по этим темам подтверждают, что на имеющих значение для ВЧ связи по КЛ частотах выше 100 кГц, дальние переходные затухания и влияние экранов других кабелей на КЛ без транспозиций экранов стремятся к нулю (пренебрежимо малы по сравнению с ВЛ).

Другое дело КЛ с транспозициями экранов. Точной математической модели даже на промышленной частоте еще нет (есть многочисленные, часто противоречащие друг другу, попытки ее создать). Виденные мной схемы транспозиций и их расчеты на промчастоте, на настоящем этапе (моего умственного развития) позволяют предположить, что: затухание канала не должно существено увеличиться (не более 3 дБ); а дальнее переходное затухание уменьшится до 10-15 дБ (хотя какое это имеет значение для КЛ - ведь все-равно на них никто не будет создавать более 1-2 ВЧ каналов, для которых достаточно обработать одну фазу)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...

PS.

не смог удержаться - ссылка по адресу следующего содержания:

"Введена в эксплуатацию КЛ 110 кВ ПС "Очаково"

Для реконструкции объекта использован кабель 110 кВ из сшитого полиэтилена сечением токопроводящей жилы 1200 кв. мм. Общая длина проложенного кабеля более 30 км. На линии смонтировано 78 муфт, в том числе устанавливаются муфты с транспозицией экранов. Стоимость проекта - более 1 млрд рублей. Ввод линии в эксплуатацию повысил надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей северо-запада столицы. "Кабельная линия электропередачи обеспечит плановое технологическое присоединения к сетям ОАО ..."

оптика "отдыхает" ...

14.11.11

Дмитриев М.В. Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ. 2010. (PDF, 3 MB)