Строительство ВОЛС на опорах ВЛ 220 КВ

Введение.

 

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) в настоящее время занимают заметное место в системах передачи информации как общегражданского, так  и специализированного назначения.

   Внедрение волоконно-оптических  линий в системы связи началось  с конца 70-х годов и интенсивно продолжается нарастающими темпами. Исходной точкой развития ВОЛС считается открытие лазерного механизма генерации света, а затем – появление современной волоконной оптики на базе полученных кварцевых световодов с малым затуханием. Последнее показало что основное препятствие при распространении света (его затухание), обусловленное в основном наличием примесей, может быть снижено, а сами световоды приемлемы в качестве среды распространения сигнала.

   Оптические волокна  (ОВ) в качестве среды распространения многоканального сигнала имеют существенные преимущества перед традиционно используемыми металлическими кабелями и эфиром.

1. Широкополосность. В любой системе связи (например, цифровой) скорость передачи информации связана с занимаемой полосой, составляющей определенный процент значения несущей частоты. Неискаженные передачу и прием полосы осуществить тем легче, чем меньший процент она составляет. Следовательно, большое значение несущей частоты, что и используется в ВОЛС,снижает требования к широкополосности системы и увеличивает ее информационную емкость.
2. Высокая защищенность от внешних электромагнитных полей, объясняемая диэлектрической природой распространения сигнала, физическими условиями этого распространения и использованием очень коротких длин волн. Подобного эффекта невозможно достичь в уже освоенных традиционных диапазонах из-за насыщенности радиочастотного спектра источниками излучений. Это свойство особенно привлекательно для энергетики, так как металлический кабель плохо совместим с воздушными высоковольтными линиями электропередачи (ВЛ).
3. Большая длина участка регенерации. По понятным причинам это имеет большое значение, в частности, для электроэнергетической отрасли.
4. Малогабаритность и легкость кабелей на основе ОВ.
5. Высокая экономичность из-за отсутствия потребности в меди, что очень существенно, поскольку традиционно кабельная промышленность потребляет до половины объема общих ресурсов меди и до четверти – свинца.

  Присущие ВОЛС  недостатки (дороговизна аппаратуры  и кабеля из-за сложной технологии, необходимость работы при повышенном соотношении сигнал – шум из-за трудностей практической реализации когерентной обработки сигнала и гетеродинных методов приема, слабая радиационная стойкость и другие) не снижают указанных преимуществ. Это, а также тот факт, что многие задачи передачи сигналов могут быть экономично решены только с использованием ОВ, обусловило широкое распространение ВОЛС не только в дальней связи, но и в локальных сетях.

  Энергетическая отрасль  также является перспективной областью применения ВОЛС, учитывая протяженность ВЛ и возможность подвески оптического кабеля (ОК)  на высоковольтных опорах. Телекоммуникационная сеть электроэнергетики является важнейшей составной частью ее инфраструктуры, обеспечивающей функционирование комплекса объектов и центров технологического управления Единой энергетической системы (ЕЭС) России; сбор и передачу телемеханической информации, функционирование средств и систем автоматического управления (релейной защиты, противоаварийной автоматики); контроля и диагностики электростанций, электрических и тепловых сетей, контроля и учета в реальном времени производства, передачи и потребления электрической и тепловой энергии.

  Одновременно с  этим телекоммуникационная сеть  электроэнергетики обеспечивает работу административно-хозяйственных и организационно-экономических управлений производственными объектами, коммерческую, а также научную и конструкторскую деятельность, связанную с развитием отрасли. Телекоммуникационная сеть электроэнергетики – крупнейшая отраслевая сеть связи страны. При развитии Взаимоувязанной сети связи (ВСС) России рассматриваются вопросы по интеграции отечественных телекоммуникационных сетей в Глобальную информационную структуру (ГИС). Одновременно с глобализацией связи будет происходить постепенный переход к ее персонализации, которая означает возможность любого абонента получать различные услуги связи по своему персональному номеру в любой точке земного шара. Телекоммуникационная сеть электроэнергетики развивается как часть ВСС  на аналогичных принципах с использованием передовых телекоммуникационных технологий.

  Дальнейшее развитие  отраслевой телекоммуникационной  сети предусматривается в соответствии  с разработанной специалистами  Российского акционерного общества  «ЕЭС России» «Концепцией развития Единой сети электросвязи и телемеханики электроэнергетики (ЕСЭТЭ) России на период до 2005 года », в которой поставлены задачи развития отраслевой  телекоммуникационно - информационной инфраструктуры как технологической основой управления отраслью [1]. При этом в полной мере учитывается существующая в России законодательная и нормативно-правовая база.

В основу создания и развития ЕСЭТЭ положен поэтапный переход  от существующих раздельных сетей по видам информации к единой широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания и интеллектуальной сети. Что позволит реализовать новые виды услуг при значительном сокращении оборудования, повышении эффективности использования канального и частотного ресурсов и в конечном итоге при значительном снижении затрат в расчете на единицу передаваемой информации.

Из новейших информационных технологий, которые начали в последнее  время внедряться в электроэнергетике  и получают широкое распространение  в дальнейшем, следует отметить [1]:

 - синхронную цифровую иерархию (СЦИ) – Synchronous Digital Hierarchy – SDH;

- широкополосную цифровую сеть  связи с интегрированным обслуживанием  (Ш-ЦСИО) – Broadbard Integrated Services Digital Network (B-ISDN);

 - асинхронный режим доставки информации  (АРА) – Asynchronous Transfer Mode – ATM;

- интеллектуальные сети (СИ) –  Intelligent Network – IN.

Цифровизация первичной  сети  осуществляется  в три  этапа [1]:

- на первом этапе  (до 2000 года) будут созданы интегрально-цифровые  сети связи  (ИЦСС) – Integrated Digital Network -  IND,  в которых будет обеспечиваться интеграция цифровых систем  передачи и коммутации. Одним из главных решений этого этапа является переход сетей связи отрасли на единую систему сигнализации. При этом с целью повышения эффективности цифровизации необходимо в каждой из зон обеспечивать компклексное  внедрение цифровых систем передачи и коммутации;

- на втором этапе  (до 2005 года) должны быть созданы  цифровые сети интегрального  обслуживания (ЦСИО) – Integrated Services Digital Network (ISDN), в которых потребители используют каналы  2В+D (B – цифровой 64-кбит/c канал,  D – служебный цифровой 16- Кбит/c канал). Эти сети  - результат взаимного развития сетей связи и вычислительных сетей, обеспечивающих предоставление пользователям более широкого спектра услуг;

- на третьем этапе  (после 2005 года) предусматривается  переход к  Ш-ЦСИО для организации  отраслевой транспортной сети  и интеллектуальных сетей.

 Внедрение указанных  выше новейших информационных  технологий осуществляется в  рамках интенсивного развития в отрасли:

волоконно- оптических линий  связи  с подвеской волоконно-оптических кабелей (ВОК) на опорах ВЛ 110-500 кВ;

- цифровой коммутационной  техники;

- систем спутниковой  связи.

Внедрение ВОЛС с подвеской  ВОК на опорах ВЛ в нашей стране было начато в конце 80-х годов, и на 1 июля 1998 г.  введены в эксплуатацию ВОЛС общей протяженностью около 4000 км в ряде энергосистем (Ленэнерго, Колэнерго, Иркутскэнерго, Ивэнерго, Кузбассэнерго и других)  [1].  Дальнейшее развитие сетей ВОЛС определено “Концепцией развития Единой сети электросвязи и телемеханики электроэнергетики России на период до 2005 года “, в соответствии с которой в ближайшие 7-8 лет будет построено около 15,0 тыс.км. ВОЛС с подвеской на ВЛ. Магистральные ВОЛС будут сооружаться, как правило, в кооперации с АО “Ростелеком” и с некоторыми другими, в первую очередь отечественными телекоммуникацинными компаниями. В регионах, главным образом, будут сооружаться корпоративные сети. При этом основное внимание будет уделяться развитию региональных первичных цифровых сетей.

Учитывая накопленный  опыт, а также возрастающую заинтересованность операторов связи и различных  компаний и ведомств в строительстве  ВОЛС на ВЛ (ВОЛС-ВЛ) РАО “ЕЭС России”  по поручению Государственной комиссии по электросвязи при Государственном комитете России по связи и информатизации разработало нормативно-техническую документацию федерального уровня “Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на ВЛ 110 кВ и выше” [2].

В общих положениях Правил обосновываются достоинства сооружения ВОЛС-ВЛ по сравнению с традиционным способом прокладки в грунте. Это:

отсутствие необходимости  в отводе земель и проведение согласований только с владельцами сооружений, пересекаемых ВЛ;

уменьшение сроков строительства;

уменьшение количества повреждений в районах городской  застройки и в промышленных зонах;

снижение капитальных  и эксплуатационных затрат в районах  с тяжелыми грунтами.

В данном дипломном проекте  рассмотрены основные вопросы проектирования и строительства ВОЛС-ВЛ на опорах существующей ВЛ 220 кВ. на участке ПС Восточная-ПС Заря. 

                                                                                                                                             

 

 

 

 

 

 

1 Характеристика трассы ВЛ на участке ПС Восточная – ПС Заря

 

На проектируемом участке  ПС Восточная – ПС Заря, построена  и находится в эксплуатации воздушная  высоковольтная линия электропередачи  с заземленной нейтралью и  действующим напряжением 220кВ. ВЛ проходит в Новосибирской области, по землям совхозов «Луговского» и «Железнодорожного» Новосибирского сельского района.

В районе ПС Заря трасса проходит по Шмаковской лесной даче, Тогучинского лесхоза.

По пути следования ВЛ имеет 2 пересечения с электрофицированными магистральными железными дорогами (Инская – Тогучин и Инская – Сокур), 1 пересечение с ВЛ 110кВ, 1 пересечение с несудоходной рекой Иня и другие пересечения.

Климат района континентальный.

Расчетные климатические  условия следующие:

• Район гололедности 2;
• Толщина стенок гололеда – 10мм;
• Скорость ветра при гололеде – 15м/сек, температура воздуха – минус 5 градусов С⁰;
• Расчетная скорость ветра – 29м/сек;
• Абсолютная минимальная температура воздуха минус 50 градусов С⁰;
• Абсолютная максимальная температура воздуха плюс 40 градусов С⁰;
• Температура наиболее холодной пятидневки минус 39 градусов С⁰;
• Среднегодовая продолжительность гроз – 48 часов.

 Протяженность волоконно  – оптической линии связи составляет 32,849км.

Район строительства  согласно строительных норм и правил (СН и П) «Нормы затрат на временные здания и сооружения» определяется как освоенный.

На рисунке 1.1 приведена  схема трассы ВЛ на участке ПС Восточная  – ПС Заря.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 Взрывной характер  развития сетей связи вызвал  необходимость разработки новых технологий сооружения проводных линий передачи. Основные требования к технологии – простота проектирования, быстрота, экономичность строительства, высокая пропускная способность, надёжность. В свете этих требований особый интерес представляет новая технология сооружения ВОЛС, отличающаяся тем, что оптический кабель подвешивается на опоры высоковольтных воздушных линий электропередачи, а не прокладывается в грунт.

В данном дипломном проекте  рассматриваются основные вопросы  проектирования и строительства ВОЛС-ВЛ на опорах существующей ВЛ 220 кВ на участке ПС Восточная-ПС Заря.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Выбор системы передачи.

 

2.1 Существующие  системы передачи по ВЛ.

 

Переход к цифровым сетям  связи с применением волоконно-оптических кабелей начался в электроэнергетике в конце 80-х годов. До этого времени для организации связи использовались и продолжают использоваться аналоговые системы передачи. По назначению аппаратуру аналоговых систем передачи информации, применяемую на ВЛ, можно разделить на две основные группы: комбинированную и многоканальную- для каналов телефонной связи, телемеханики и передачи данных; специальную- для каналов релейной защиты, линейной и противоаварийной автоматики.

Комбинированная аппаратура рассчитана на один, два и три  телефонных канала и несколько независимых каналов телемеханики (передачи данных) в верхней части полосы стандартного канала тональных частот (ТЧ) . Спектр частот стандартного канала ТЧ 0,3-3,4 кГц. разделяется фильтрами на несколько отдельных каналов. Передача сигналов телефонного разговора осуществляется в нижней так называемой тональной части спектра, составляющей обычно 0,3-2,3 кГц., а в надтональном спектре частот (2,3-3,4кГц.) образуются каналы телемеханики, передачи данных и вызова абонентов телефонного канала (если в аппаратуре выделен специальный сигнал для этого). Для каждого из каналов в комбинированной аппаратуре используется своя несущая частота, которая модулируется первичными сигналам.