Desenvolvimento de Sistema Óptico para Monitoração de Vãos Críticos e Transmissão de
Dados de Telecom em LTs
Motivadores
� O rompimento de cabos em faixas de segurança invadidas nas LTs aéreas trazem um enorme problema operacional, legal e financeiro para as concessionárias se acidentes com terceiros são registrados.
� Nessas regiões as linhas aéreas não podem ser configuradas para o religamento automático pois isso pode levar a riscos de ferimentos ou morte de pessoas.
� A CEMIG e o CPqD estão desenvolvendo um projeto com objetivo de monitorar a integridade física de cabos de linhas aéreas em vãos críticos que permita um diagnóstico confiável e mais veloz do que o tempo de atuação da proteção tradicional.
Premissas do Sistema
� O sistema deve ser rápido o suficiente para atuar antes do relé de proteção evitando o religamentoautomático indesejável da LT (com condutor rompido).
� Deverá ser previsto o compartilhamento da fibra utilizada no sistema de monitoramento com sistemas de telecomunicações.
� Considerando estas premissas foi proposto o sistema de monitoramento óptico inovador usando utilizando a tecnologia CWDM que é largamente utilizada em telecomunicações.
Tecnologia escolhida
• O uso da tecnologia WDM permite monitorar o rompimento do cabo de interligação ou do cabo condutor em qualquer trecho do sistema, informando se a falha ocorreu no cabo de interligação entre a subestação e a torre, ou em uma das fases, apontando qual foi a fase.
• Devido ao fatiamento padronizado do espectro óptico esta técnica permite o uso de monitoramento e serviços de telecomunicações na mesma fibra.
• Foi escolhido o padrão CWDM por cobrir todo o espectro de transmissão da fibra e ser de menor custo.
• É necessário a instalação de add-drops ao longo e antes da fibra sensora.
1300 1400 1500 1600
Comprimento de onda (nm)
27 29 31 33 35 37 39 41 45 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61
Grade CWDM
Concepção do Sistema
Desenvolvimento prévio: transponder CWDM telecom
Transponder CWDM
Rx Tx 1310
Rx Tx 1330
Rx Tx 1350
Rx Tx 1370
Rx Tx 1390
Rx Tx 1410
Rx Tx 1430
Rx Tx 1450
Rx Tx 1470
Rx Tx 1490
Rx Tx 1510
Rx Tx 1530
Rx Tx 1550
Rx Tx 1570
Rx Tx 1590
Transceivers
Fonte 48:3,3 V
Fonte 48:3,3 V
Supervisão
Multiplexadoróptico
Rx Tx 1610
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Transponders
Fonte 48:3,3 V
Fonte 48:3,3 V
Demultiplexadoróptico
Fibra
Add-Drop
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Rx Tx 1310
Transceivers
Transponder CWDM
Add-Drop
Supervisão
16 c
anai
s
16 c
anai
s
Topologias de monitoração
A
B
C
Fibra transmissoraAdd-Drops
Espelho
Fibra sensora
Fibra sensora
A
B
C
Fibra transmissoraAdd-Drops
Espelho
Fibra sensora
Fibra transmissoraAdd-Drop
Espelho
A
B
C
(a)
(b)
(c)
λ1λ2
λ3λ4
λn
λ1
λ2
λn λn
λn
λn
λ1
λ1
λ1
λ2
λ3
λ4
λ2
λ1
λ2
λn
λ2
λn
Transponder CWDM usado para monitoração e telecom
Tx
Rx1470 nm
Tx
Rx1490 nm
Tx
Rx1570 nm
Tx
Rx1610 nm
OTDR
MUX 2CIRM
U
X
1
Transponder CWDM
Fibra óptica - OPGW
Add/Drops
Espelhos
1530 nm
Tx
Rx1590 nm
Tx
Rx1550 nm
Tx
Rx1510 nm
Tx
Rx1530 nm
1550 nm
Fibra óptica - OPGW
D
E
M
U
X
Transceivers
1
3
2
Add/Drops
Fibra sensora nos cabos
condutores das três fases
1570 nm 1590 nm
Elementos básicos do equipamento CWDM
Limites de operação dos sistemas: monitoração e telecom
� Condição proposta:– Quatro comprimentos de onda para monitoração.
– Quatro comprimentos de onda para telecomunicações.
– Transmissão bidirecional em um fibra para cada comprimento de onda.
� O que se deseja saber:– Comprimento do enlace máximo do sistema de
monitoração.
– Tempo de resposta do máximo do sistema de monitoração.
– Comprimento do enlace máximo para canais de telecom.
– Taxa de erro de bit dos canais telecom.
Limites de operação dos sistemas
� Comprimento do enlace máximo do sistema de monitoração.– Xmax = [(Pout - PLOS)/2 – (LCir + LMux + Y.LAdd + M.LCon + N.LEm +
0.5LEsp) ]/ Afib
– Xmax = 50 Km
� Tempo de resposta do máximo do sistema de monitoração.– TMon = 2.TTrans + TLOS + TSup = 0,48 ms + 0,1 ms + 4,0 ms
– TMon = 4,49 ms
� Comprimento do enlace máximo do sistema de telecom.– Xtelcomax = 2.Xmax = 100 Km
Testes de desempenho do sistema de monitoração
Testes de desempenho do sistema de monitoração
Sistema de monitoração tem tempo de resposta < 4 ms para 50 km
< 4 ms
< 0.6 ms
Testes de desempenho doscanais de telecom
1,0E-10
1,0E-09
1,0E-08
1,0E-07
1,0E-06
1,0E-05
1,0E-04
1,0E-03
-38 -37 -36 -35 -34 -33 -32
B E
R
Potência recebida (dBm)
1 GEth - 88,5 km bidirecional
BTB 1550 nm 1570 nm 1590 nm 1610 nm
CWDMA
CWDMB
50,6 km 37,9 km
Testes de desempenho em campo
� O sistema de monitoração está sendo instalado na UniverCemig (Sete Lagoas - MG) para realização dos testes de campo.
� Além do sistema CWDM outras tecnologias de ponta estarão sendo testadas:– Cabo óptico OPPC (Optical Phase Conductor).
– Isoladores elétricos contento fibras ópticas.
– Isoladores elétricos com FSO (Free Space Optics).
Testes de desempenho em campo
� O sistema de monitoração está sendo instalado na UniverCemig (Sete Lagoas - MG) para realização dos testes de campo.
� Além do sistema CWDM outras tecnologias de ponta serão testadas:– Cabo óptico OPPC (Optical Phase Conductor).
– Isoladores elétricos contento fibras ópticas.
– Isoladores elétricos com FSO (Free Space Optics).
Outras tecnologias inovadoras
Isoladores elétricos contento fibras ópticas Isoladores elétricos com FSO (Free Space Optics)
Cabo óptico OPPC (Optical Phase Conductor).
Obrigado
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