Использование телекоммуникационных технологий в электроэнергетике

Балтийский  Федеральный Университет им. Иммануила  Канта

Физико-технический  факультет

Кафедра Телекоммуникаций 
 
 
 

Курсовая  работа

Использование телекоммуникационных технологий в  электроэнергетике. 
 
 
 
 
 

Работу  проверила

Старовойтова  О.В.

Работу  подготовила

Студентка 3 курса

Тихомирова  Анастасия 
 
 
 

Калининград 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………. 3

Глава 1.  Общие сведения о  технологиях  PowerLink……..….………….....5

1.1 Общие сведения о технологии PowerLink…………………………………..5

1.2 ВЧ связь в сетях высокого напряжения (35-750 кВ)………………………..6

1.3 Особенности системы PowerLink……………………………………………9

1.4 Передача данных систем защиты…………………………………………...11

1.5 ВЧ связь в сетях среднего и низкого напряжения (распределительные сети)………………………………………………………………………………12

1.6 Заключение о технологии PowerLink………………………………………17

Глава 2. Общие сведения о  технологии PLC

2.1 Технология PLC ……………………………..……………………………...18

2.2 Применение решений на базе PLC-технологий на рынке  
современных телекоммуникаций для домашних сетей (0,2 - 0,4 кВ)………..22

2.3 Преимущества и недостатки PLC-технологии…………………………….24

2.4 Принцип организации передачи сигналов связи……………………….....24

2.5 Стандарты для высокоскоростных PLC-технологий……………………..25

2.6 Внедрения PLC-технологий……………………………………………… ..25

2.7 Заключение  о технологии PLC……………………………………………..28

Глава 3. ВОЛС на воздушных линиях электропередачи. Выбор магистрального кабеля и способа его прокладки между зданиями.

3.1 Достоинства и характеристики оптоволокна……………………………....30

3.2 Основные  характеристики одномодовых кабелей………………………...32

3.3 ВОЛС, подвешиваемые на опорах воздушных линий ……………………33

3.4 Основы технологии подвески ОК-ВЛ методом тяжения ………………...37

3.5 Выбор технологии ВОЛС-ВЛ ……………………………………………...38

3.6 Полностью диэлектрический оптический самонесущий кабель (ОКСН).40

3.7 Типовая конструкция ОКСН ……………………………………………….42

3.8 Вопросы надежности ВОЛС-ВЛ …………………………………………...43

3.9Требования к подвесным волоконно-оптическим кабелям……………......46

3.10 Заключение  о ВОЛС на воздушных линиях электропередачи…………50

Заключение……………………………………………………………………...51

Список  литературы…………………………………………...………………..52 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

        На территории Российской федерации  бурным темпом создается Единая  Автоматизированная Сеть Связи  (ЕАСС) на основе быстрого развития  телекоммуникационных технологий. Наряду с появлением новых форм передачи информации, совершенствуются традиционные виды и методы информационного обмена.

       Решающим фактором при внедрении  новых систем связи сегодня  является скорость передачи информации  и обеспечение высокого качества передачи. Современные средства связи позволяет передавать различные виды информации: телеграфной,  телефонной, вещание , телевидения, передачи газет фототелеграфным методом, а также передачи данных ЭВМ  и  АСУ . Сети передачи данных в нашей стране развиваются на базе  Единой  Автоматизированной  Сети Связи (ЕАСС).

      Связь по линиям электропередач снова стала активно обсуждаемой темой, на различных научных уровнях и прессе. В последние несколько лет эта технология пережила много взлетов и падений. В специальных периодических изданиях опубликовано множество статей с противоречивыми взглядами (выводами). Одни специалисты называет передачу данных по электрическим сетям технологией, умирающей, другие предсказывают блестящее будущее в сетях среднего и низкого напряжения, например, в офисах и жилых домах.

      Калининградская область географически является  центром Европы, и располагается вблизи западной ее части, имеющие развитую инфраструктуру.  Для успешного развития экономики области необходимо дальше развивать инфраструктуру области, чтобы она соответствовала европейскому статусу. Совершенствования и модернизация телекоммуникационных систем является актуальной задачей области.

        Сетевые технологии стремительно  развиваются в последнее время.  Основная ставка делается на  увеличение скорости и пропускной  способности, одновременно нельзя  забывать и об экономичности.  Ведь прокладка десятков километров  оптоволокна - удовольствие чрезвычайно  дорогое. Следовательно, исследуются  способы создания средств информационного  обмена, которые будут достаточно  дешевыми и доступными повсеместно.  Этим критериям как нельзя  лучше отвечают сети электропередачи.  Преимущество их неоспоримо, ведь  они доходят практически до  каждого помещения в любой  стране мира, их инфраструктура  является едва ли не самой  развитой.

       Таким образом, моя курсовая работа и ставит основной задачей совершенствование и развитие телекоммуникационной системы Калининградской области. В задачу курсовой работы входит  анализ состояния существующих технологий  PLC, Power Link и ВОЛС на воздушных линиях электропередач. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Общие сведения о технологии PowerLink.

1.1 Общие сведения  о технологии PowerLink

        В мире эксплуатируются свыше 10.000 систем PowerLink. Разработанные по последним техническим стандартам такие системы, как PowerLink от Siemens обеспечивают самые высокие коммуникационные стандарты для защиты электросетей и могут быть беспрепятственно интегрированы в другие типы коммуникационных технологий, такие как оптоволоконные линии связи или спутниковые соединения.

       Технология, которая сегодня называется ВЧ связь по ЛЭП, на самом деле охватывает несколько различных и независящих друг от друга направлений и приложений. Это с одной стороны узкополосная передача точка-точка по ВЛ высокого напряжения (35-750 кВ), а с другой стороны широкополосная общесетевая передача данных, (BPL — Broadband Power Line), в сетях среднего и низкого напряжения (0,4-35 кВ).

       Фирма Siemens является пионером в обоих направлениях. Первые ВЧ системы на высоковольтных линиях, фирмы Siemens были реализованы еще в 1926 году в Ирландии.

       Привлекательность этой технологии для операторов сетей электроснабжения состоит в том, что для передачи информационных сигналов используется собственная инфраструктура электросети. Таким образом технология является не только очень экономичной — отсутствуют текущие расходы на содержание каналов связи, но и позволяет быть предприятиям энергоснабжения быть независимыми от провайдеров услуг связи, что особенно важно в аварийных случаях, и даже предписывается на законодательном уровне многих стран. ВЧ связь является универсальным технологическим решением как для предприятий занимающиеся передачей и распределением электроэнергии, так и компаний ориентированных на предоставлении услуг населению.

1.2 ВЧ связь в сетях высокого напряжения (35-750 кВ)

      Во время бурного развития информационных технологий (90-е гг.) предприятия электроснабжения в промышленно развитых странах делали значительные инвестиции в прокладку линий оптической связи (ВОЛС) по ВЛ высокого напряжения в надежде обеспечить себе прибыльную долю перегретого рынка телекоммуникаций. В это время добрую старую технологию ВЧ похоронили заново. Затем раздутый информационно-технический пузырь лопнул, и во многих регионах наступило протрезвление. И именно в энергетических сетях установка оптических линий была приостановлена по экономическим соображениям, а технология ВЧ связи по ВЛ приобрела новое значение. В результате применения цифровых технологий на высоковольтных сетях, сформировались новые требования к ВЧ системам.

       В настоящее время, передача данных, речи осуществляется по быстрым цифровым каналам, а сигналы и данные систем защиты передаются одновременно (параллельно) по ВЧ линиям, и цифровым каналам (ВОЛС), образуя надежное резервирование.

      На ответвлениях сети и длинных участках линий электропередач использование ВОЛС экономически не целесообразно. Здесь технология ВЧ предлагает экономичную альтернативу для передачи речи, данных и сигналов-команд РЗ и ПА (РЗ — релейные защиты, ПА — противоаварийная автоматика) (Рисунок 1).

       В связи c быстрым развитием систем автоматизации электроэнергетики и цифровых широкополосных сетей на магистральных линиях, изменились требования к современным системам ВЧ связи.

      Сегодня на отводах сети ВЧ связь рассматривается как система, которая надежно передает данные систем защиты и обеспечивают прозрачный удобный интерфейс для данных и речи от широкополосных цифровых сетей до конечного потребителя при значительно большей пропускной способностью, по сравнению с обычными аналоговыми системами. С современной точки зрения высокая пропускная способность может быть достигнута только путем увеличения полосы частот. То, что в прошлом было невозможно из-за недостатка свободных частот, сегодня реализуется благодаря повсеместному применению оптических линий. Поэтому ВЧ системы усиленно используются только на ответвлениях сети. Также существуют варианты, когда отдельные участки сетей объединены между собой ВОЛС, что позволяет использовать одинаковые рабочие частоты гораздо чаще, чем в случае объединенных систем ВЧ связи.

       В современных цифровых ВЧ системах плотность информации при использовании быстрых сигнальных процессоров и цифровых способов модуляции может быть увеличена по сравнению с аналоговыми системами с 0,3 до 8 бит/сек/Гц. Таким образом, для полосы частот 8 кГц в каждом направлении (прием и передача) может быть достигнута скорость 64 кбит/с.

     Фирма Siemens представила новую цифровую аппаратуру ВЧ связи «PowerLink», подтвердив лидирующее положение в данной области. Аппаратура PowerLink сертифицирована и для использования в России. Создавая PowerLink фирма Siemens создала мультисервисную платформу, пригодную как для аналогового, так и для цифрового применения (Рисунок 2). 

 

1.3 Особенности системы  PowerLink

       Оптимальное использование выделенной частоты: лучшая аппаратура ВЧ связи позволяют передавать данные со скоростью 64 кбит/с и менее, в то время как у PowerLink данный показатель составляет 76,8 кбит в секунду, занимая полосу 8 кГц.

      Больше речевых каналов: еще одной инновацией фирмы Siemens, реализованной в системе PowerLink, является возможность передачи 3-х аналоговых речевых каналов при полосе 8 кГц вместо 2-х каналов в обычной аппаратуре.

      Видеонаблюдение: PowerLink — первая система ВЧ связи позволяющая передавать сигнал видеонаблюдения.

     AXC (Automatic Crasstalk Canceller) Автоматическое подавление перекрестных помех: раньше сближенные полосы приема-передачи требовали сложную ВЧ настройку для минимизации влияния передатчика на свой приемник. Запатентованный AXC блок заменил сложную гибридную настройку и соответствующий модуль, а качество приема-передачи улучшилось.

     OSA (Optimized Sub channel Allocation) Оптимальное распределение подканалов: еще одно запатентованное решение компании Siemens гарантирует оптимальное распределение ресурсов при конфигурировании услуг (Речь, данные, защитная сигнализация) в выделенной частотной полосе. В результате итоговая передающая емкость увеличивается до 50%.

      Повышенная гибкость: для обеспечения надежности инвестиций и возможности будущего использования фирма Siemens реализовала функцию «ease-up!» для простого и надежного обновления.

       Многофункциональное оборудование: выполняя проект на базе комбинированной аппаратуры PowerLink вы можете забыть об ограничениях которые были в обычных терминалах при планировании частот. С PowerLink Вы сможете спроектировать систему ВЧ связи со всем набором услуг (передача речи, данных, сигналов РЗ и ПА) в доступной полосе. Один комплект PowerLink может заменить три (3) обычных аналоговые системы (Рисунок 3).