ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ СОСТОЯНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИЯМИ

ORGANIZATION TRANSMISSION STATUS SIGNALS AND CONTROL SUBSTATION

Ivashev Petr

Master of 2 courses, Department of Industrial Electronics, RSREU,

Russia, Ryazan

Kruglov Sergey

Scientific adviser, cand. Technical Sciences, Associate Professor of RSREU,

Russia, Ryazan

АННОТАЦИЯ

Цель. Структура. Принцип. Расчёт. Вывод.

ABSTRACT

Background. Structure. Principle. Calculation. Conclusion.

Ключевые слова: ВОС – Волоконно-оптическая система; ВЛ – Воздушные линии; ПС – Подстанция.

Keywords: FOS - Fiber Optic System; OL - Overhead lines; Substation.

Постановка задачи.

Цель проекта - создание единой корпоративной сети ОАО «Рязаньэнерго», которая будет являться основой распределенных автоматизированных систем оперативного контроля и управления производственной и финансовой деятельности предприятия.

Строящаяся сеть связи и передачи данных должна решать следующие задачи:

•  Организация информационного тракта между подстанциями и для защиты ВЛ от грозовых разрядов.

•  Обеспечение диспетчерской и административной телефонной связи;

•  Объединение ЛВС предприятий ОАО «Рязаньэнерго»;

•  Передачу телеметрической информации и сигналов технологического управления силовым энергетическим оборудованием;

•  Передачу данных системы АСКУЭ

•  Передачу трафика систем видеонаблюдения

•  В перспективе - обеспечение передачи трафика коммерческих клиентов

Структура связных ВОС.

Волоконно-оптическая система, состоит из пассивных и активных элементов, предназначенные для передачи информации в оптическом (как правило — ближнем инфракрасном) диапазоне.

Активные компоненты:

Мультиплексор/Демультиплексор — это устройства, предназначенные для объединения и разделения информационных каналов ВОС.

Регенератор — это устройство, предназначенное для восстановления формы оптического импульса, который искажается при распространении по волокну.

Усилитель —  это устройство, предназначенное для усиления мощности сигнала.

Лазер — это источник монохромного когерентного оптического излучения. Модулятор — это устройство, предназначенное для модулирования оптической волны, несущую информацию по закону электрического сигнала. Функцию модулятора обычно выполняет лазер, но также её может выполнять отдельное устройство.

Фотоприёмник (Фотодиод) — это устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

Пассивные компоненты:

Оптический кабель, светонесущими элементами которого являются  нити оптического волокна.

Оптическая муфта — это устройство, применяемое для соединения двух и более оптических кабелей.

Оптический кросс — это устройство, применяемое для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.

На рисунке (1) представлена простейшая схема  ВОСС, в которой использованы обозначения:

Рис. 1. Простейшая структурная схема системы связи

Ист. Сообщ. - источник сообщения;

Преобр. СБ - ПС - преобразователь сообщение (СБ) – первичный сигнал (ПС);

Ист. изл. и модулятор - источник излучения и модулятор;

СУ - согласующее устройство (1 - может быть антенна, 2 - фотодиод);

ВОВ - волоконно-оптический волновод;

Демодулятор - демодулятор;

Преобр. ПС – СБ - преобразователь первичный сигнал – сообщение;

Потребит. сообщ.  - потребитель сообщения (например, телефонная трубка);

Принцип передачи сигнала по ВОЛС

Оптический волновод это тонкая стеклянная нить, окруженная изоляционным покрытием. Нить оптоволокна состоит из двух частей: внутренняя (сердцевина) и наружная (оболочка). Свет, распространяется в стеклянной сердцевине путём многократного отражения от её границы с наружной оболочкой.

Луч света вводится в волокно под малым углом α_о. Возможность оптоволокна принять свет в сердцевину (максимальное приемлемое значение угла) определяется его числовой апертурой (NA):

Где, α₀ — максимальный угол ввода (то есть, предельный угол между осью и углом полного отражения сердцевины); n₁ - показатель преломления сердцевины;  n₂ - показатель преломления оболочки. 

На рисунке 2 наглядно показан принцип передачи сигнала по ВОЛС путём его отражения от сердцевины кабеля.

Рис. 2. Принцип передачи сигнала по ВОЛС

Расчёт оптического бюджета.

Допустимое затухание на каждом участке ВОЛС определяется по следующей формуле:

A=L_k*α+N_nc*µ+N_pc*β

Где:  L_k - длина оптического кабеля на участке (км); α - погонное допустимое затухание б кабеле на рабочей длине волны (дБ/км) ; N_nc - количество сварных сростков волокна на участке; µ - допустимое затухание в месте сварки оптического кабеля (дБ); N_pc - число разъемных соединений волокон на участке; β - допустимое затухание в разъемном соединении (дБ)

В качестве примера расчёта допустимого затухания я выбрал участок ПС «Скопин»- «Скопинские РРЭС»:

L_k = 34,975 км ; α = 0,36 (дБ/км); N_nc = 15; µ =  0,1; N_pc =2; β =  0,5

Тогда,  А=34,975*0,36+15*0,1+2*0,5=15,09 дБ

Вывод: из расчёта видим, что чем больше длина участка L, тем больше будет затухание, следовательно, на примере участка затухание допустимое и в структуре системы передачи регенератор не требуется.

Список литературы:

1. Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. и др. Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 2 – Проектирование, строительство и техническая эксплуатация. М.: Горячая линия – Телеком, 2010. – 424с.
2. Портнов Э.Л. Принципы построения первичных сетей  и  оптические кабельные  линии связи. Учебное пособие для ВУЗов - М.: Горячая линия. Телеком, 2009.
3. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и новые перспективы /под ред. С.А.  Дмитриева и Н.Н. Слепова. – М.: Техносфера, 2010.