10.10. Контроль параметров передачи вок.
В процессе технической эксплуатации ЛКС ВОЛП контролируют следующие параметры передачи ВОК:
коэффициент затухания ОВ и его отдельных участков в пределах строительных длин на ЭКУ;
затухание в сростках ОВ;
суммарное затухание ВОК на ЭКУ;
затухание отражений (возвратные оптические потери);
коэффициент отражения от неоднородностей
расстояние до нерегулярностей ОВ.
Регулярным называют ОВ, параметры которого постоянны по
длине. Волокно, параметры которого по длине изменяются в пределах установленных допусков, является квазирегулярным. Соответственно место нарушения постоянства параметров волокна сверх пределов установленных допусков есть нерегулярность. Другими словами, нерегулярность-это сосредоточенный или протяженный участок ОВ, на котором изменения параметров передачи по длине выходят за пределы установленных допусков. Нерегулярность без отражений вызвана, как правило, изгибами волокна, сварными соединениями волокон. Нерегулярность с отражениями (неоднородность) вызвана, как правило, микрoтрещинами, разъемными или механическими соединениями волокон
При измерениях параметров передачи ВОК выявляют изменение этих параметров. Решение об отклонениях за пределы установленных допусков и несоответствия установленным нормам принимают с учетом погрешностей производимых измерений.
Основными средствами контроля измерения для проведения непрерывного и периодического контроля, средствами измерения для проведения эпизодического контроля параметров передачи ВОК (входящих в него ОВ) являются оптические рефлектометры обратного рассеяния, работающие во временной области. Порядок выполнения контрольных измерений параметров передачи ВОК определяется инструкцией на применяемые оптические рефлектометры.
При измерениях следует учитывать, что с увеличением длительности зондирующего импульса динамический диапазон увеличивается, а разрешающая способность уменьшается. Погрешность измерения любых параметров ОВ увеличивается в «нижней» части динамического диапазона, прилегающего к области шумов. Поэтому рекомендуемый запас по динамическому диапазону (Drms) должен быть не менее:
-3 дБ для измерения расстояния коэффициента отражения;
-3 дБ для измерения затухания участков и суммарного затухания;
-8 дБ для измерения затухания сростков;
-6 дБ для измерения коэффициента затухания.
При наличии в приборе режима автоматизированных измерений, рекомендуется отдавать предпочтение этому режиму, поскольку повторяемость результатов измерений и их погрешность в меньшей степени зависит от квалификации оператора, чем при измерениях производимых в ручном режиме. Вместе с тем для исключения ошибок при работе в автоматическом режиме оператор обязан контролировать корректность расстановки маркеров.
Измерения по шкале затухания, результаты которых используются для последующего сравнения в процессе эксплуатационного контроля, рекомендуется производить при одинаковых положениях маркеров (курсоров) по шкале расстояний, поскольку это так же позволяет обеспечить повторяемость результатов измерений и уменьшить их погрешность.
Определение изменений характеристик ВОК в процессе эксплуатации осуществляется путем сравнения текущей и контрольной характеристик обратного рассеяния (рефлектограмм) выделенного для этих целей технологического оптического волокна. Измерения выполняются с одной стороны элементарного кабельного участка (ЭКУ). Результаты текущих односторонних измерений сопоставляются с данными контрольных измерений, выполненных с одной стороны ЭКУ в том же направлении. Текущие измерения выполняются строго по той же методике, что и контрольные, на том же оптическом волокне, с той же стороны ЭКУ, теми же средствами и при тех же установках (длительность зондирующего импульса, число усреднений и т.п.). Визуально отклонения текущей рефлекгограммы от контрольной оценивают:
при наложении текущей и контрольной рефлектограмм на экране дисплея рефлектометра;
при вычитании текущей рефлекгограммы из контрольной и наблюдении на дисплее рефлектометра разностной характеристики.
Количественно отклонения текущей рефлекгограммы от контрольной оценивают путем сравнения параметров ВОК, определяемых по текущей и контрольной рефлекгограммам в соответствии с инструкцией на используемый оптический рефлектометр и нормативными документами /14/.
Рекомендуется установить следующие допуски на отклонения параметров ВОК
для коэффициента затухания ОВ в пределах 10% от контрольных значений;
для суммарного затухания ВОК на ЭКУ в пределах 0,5 дБ; для затухания в сростках ОВ в пределах 0,1 дБ для коэффициента отражения ( затухания отражений) менее 70 дБ (более -70 дБ) для квазирегулярных участков и в пределах 10% от контрольных значений неоднородностей.
Измерения методом обратного рассеяния - это косвенные измерения. Оценки затухания при контроле параметров ОВ на ЭКУ ВОЛП рассчитываются по результатам прямых измерений характеристики обратного рассеяния (рефлекгограммы) ОВ на ЭКУ.
Соответственно контроль должен осуществляться с учетом алгоритмов обработки рефлектограмм. Согласно/20/ необходимо учитывать следующие рекомендации.
При измерении потерь в соединениях оптических волокон оценка определяется вертикальным интервалом, измеренным между двумя прямыми линиями и, аппроксимирующими прилегающие к сростку квазирегупярные участки рефлектограмм до и после сростка. Границы квазирегулярных участков рефлектограмм выделяются либо оператором двумя маркерами, либо автоматически по алгоритму реализуемому программным обеспечением используемого оптического рефлектометра. Измерения выполняются в режиме аппроксимации методом наименьших квадратов. В общем случае аппроксимирующие прямые линии не параллельны, поэтому измерение затухания в сростках ОВ и производится с дополнительной погрешностью, которая зависит от точности определения положения сростка. Положение сростка устанавливается путем отсчета по шкале расстояний «оптического» расстояния до сростка известного из паспорта на ЭКУ. В порядке исключения, при необходимости положение сростка может быть определено по рефлектограмме как начало «ступеньки», которой отображается сросток без отражений на рефлектограмме. Начало «ступеньки» рекомендуется определять как точку пересечения «переднего фронта ступеньки» на рефлектограмме с прямой линией параллельной прямой, аппроксимирующей квазирегупярный участок рефлекгограммы до сростка и отступающей от нее на величину установленного порога в дБ. Следует учесть, погрешность определения положения сростка по рефлектограмме зависит от длительности зондирующего импульса и достаточно велика. Поэтому данный способ применяется только в крайнем случае.
Кроме этого, при измерении значения затухания в сростках ОВ следует принимать во внимание дополнительные факторы, искажающие результат:
характер нерегулярности сростка: с отражением или без отражения, который влияет на мертвую зону;
направление зондирования ОВ (различные знаки результатов измерений значения затухания в сростках ОВ).
Коэффициент затухания ОВ определяется углом наклона прямой линии, аппроксимирующей квазирегулярный участок рефлектограммы. Измерения могут выполняться в ручном, автоматическом и полуавтоматическом режимах. Суммарное затухание ВОК на ЭКУ производят по методике с исключением мертвой зоны
на ближнем конце. При этом реализуется описанный ниже алгоритм выполнения измерений.
Производят измерение затухания ЭКУ без мертвой зоны между двумя точками, первая из которых устанавливается в начале рефлектограммы ЭКУ на участке ОВ за мертвой зоной, а вторая устанавливается в конце рефлектограммы ЭКУ. Производят измерение коэффициента затухания ОВ первой строительной длины ЭКУ и вычисляют значение затухания участка ОВ в области мертвой зоны до указанной выше первой точки как произведение расстояния до этой точки от начала ЭКУ и коэффициента затухания ОВ первой строительной длины ЭКУ. Определяют суммарное затухание ВОК на ЭКУ путем сложения полученных выше значений затухания.
Для корректного определения коэффициента отражения (затухания отражений) оптическими рефлектометрами предусмотрена возможность ввода параметра обратного рассеяния ОВ. Параметр обратного рассеяния устанавливается для конкретного типа ОВ в зависимости от алгоритма расчета, реализуемого программным обеспечением используемого оптического рефлектометра и в соответствии с инструкцией на оптический рефлектометр.
Анализ оценок искомых параметров передачи ВОК и их отклонений необходимо выполнять с учетом погрешностей измерений. Пределы основной абсолютной погрешности ∆L измерения расстояния L от начала ОВ до требуемой точки ОВ на рефлектограмме (без учета погрешности из-за неопределенности показателя преломления) определяются формулой:
(10.10)
где ∆LH - начальная погрешность шкалы расстояния;
δSL- относительная погрешность шкалы расстояния;
L- значение измеряемого расстояния;
∆L0 - погрешность отсчетов. = ±(1 интервал между отсчетами).
Пределы основной абсолютной погрешности ∆L2 измерения расстояния L2 между двумя точками ОВ по одной и той же рефлекгограмме (без учета погрешности из-за неопределенности показателя преломления) определяются формулой:
Если измерение расстояния L2 между двумя точками ОВ производится не по одной и той же рефлектограмме, а по двум различным рефлектограммам, то результирующая погрешность определяется суммирование погрешностей отдельных измерений,
определенных по формуле (10.46).
Рекомендуются следующие значения пределов для составляющих допускаемой основной абсолютной погрешности по шкале расстояния не более:
-±2 м для начальной погрешности шкалы расстояния ∆LH;
-±0.0001 для относительной погрешности шкалы расстояния δSL;
-±(1 интервал между отсчетами) м для погрешности отсчетов ∆L0.
Здесь относительная погрешность шкалы расстояния приведена для расстояния, измеряемого в м.
Пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности ∆A по шкале затухания определяются формулой:
(10.47)
где ∆AH - начальная погрешность шкалы затухания;
δSа - относительная погрешность шкалы затухания;
А - значение измеряемого затухания.
В технической документации на прибор относительная погрешность шкалы затухания может приводиться с наименованием «линейность», а также указываться с размерностью дБ/дБ.
Пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности ∆A2 измерения затухания А2 между двумя точками ОВ по одной и той же рефлектограмме определяются формулой:
Если измерение затухание А2 между двумя точками ОВ производится не по одной и той же рефлектограмме, а по двум различным рефлекгограммам, то результирующая погрешность определяется суммирование погрешностей отдельных измерений, определенных по формуле (10.47).
Рекомендуемые значения пределов для составляющих допускаемой основной абсолютной погрешности по шкале затухания не более:
-±0,05 дБ для начальной погрешности шкалы затухания ДАн;
-±0.05 (или ±0.05 дБ/дБ) для относительной погрешности шкалы затухания 65а.
Пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности по шкале затухания в технической документации на прибор могут указываться в виде постоянных значений (в дБ) для отдельных участков (диапазонов) шкалы затухания.
В технической документации на прибор могут приводиться пределы допускаемого значения основной абсолютной погреш-
ности при измерении коэффициента затухания (в дБ/км) и коэффициента отражения (в дБ).
Рекомендуемые значения пределов допускаемой основной абсолютной погрешности не более:
-±0,05 дБ/км при измерении коэффициента затухания;
-±4,0 дБ при измерении коэффициента отражения.
При отсутствии в технической документации на прибор сведений о значениях пределов допускаемых основных абсолютных погрешностей по шкале затухания предполагается, что погрешность по шкале затухания не нормирована.
Измерения расстояний до нерегулярностей ОВ
Измерения расстояний до нерегулярностей выполняются как в процессе планово-профилактических, так и аварийных и контрольных измерений. При этом порядок производства измерений, общие принципы и требования сохраняются Согласно /26/ измерения расстояний следует выполнять в соответствии с изложенными ниже рекомендациями.
При измерении расстояния по рефлектограмме следует учитывать значение показателя преломления. Рекомендуется использовать приборы, позволяющие вводить индивидуальные значения показателя преломления для отдельных строительных длин ВОК (или отрезков ОВ). Следует учитывать различие в результатах измерения:
-расстояния (до нерегулярностей) в ОВ как параметра передачи («оптическую длину»), и физической длины ВОК до этой нерегулярности.
-геометрического расстояния до фактического (географического) расположения нерегулярности ОВ в ВОК и расстояния до этой нерегулярности, измеряемого по рефлектограмме ОВ.
При определении географического положения нерегулярности на трассе рекомендуется производить привязку к местности с учетом реального расположения известных конструктивных элементов ЛКС (например, муфт). При этом расстояние до нерегулярности следует определять относительно ближайшей муфты с учетом запаса ВОК, который определяется из паспорта на ЛКС (кабельный участок). Привязка может производиться в процессе строительства ЛКС ВОЛП или при последующей паспортизации. Выполнение привязки в процессе строительства позволяет обеспечивать большую точность за счет определения расстояния до конца уже сооруженного участка. Определение расстояния до отражающей неоднородности (конец ОВ до присоединения к нему
следующей строительной длины), при одинаковых значениях расстояния и параметрах измерения (длительность зондирующего импульса, динамический диапазон и т.д.) точнее, чем до неотражающей нерегулярности (место сварки), особенно при недостаточном запасе динамического диапазона.
Расстояние («физическое») Lн.вок до нерегулярности в ВОК может быть определено по значению расстояния («оптического») Lн.ов до этой нерегулярности в ОВ, измеренному по рефлектограмме, по формуле
где kов -коэффициент укорочения, который (в предположении о равномерности укладки ОВ в ВОК) определяется соотношением
где Lвок - фактическое значение строительной длины; Lов - фактическое значение длины ОВ в строительной длине ВОК, измеряемое по рефлектограмме.
При определении расстояния Lн.г до географического (топологического) положения нерегулярности в ВОК на трассе (в канализации) относительно точки привязки (муфты) может быть использована формула
,
где Lз- длина запаса ВОК возле муфты; kвок - коэффициент укорочения, который (в предположении о равномерности укладки ВОК в канализации по трассе) определяется соотношением
где Lк- длина канализации по трассе, в которой уложен ВОК, имеющий длину Lн.вок.
При возникновении нерегулярностей одновременно в нескольких (N) контролируемых ОВ, например при повреждении ВОК, географическое положение этого повреждения может быть уточнено усреднением значений расстояний до нерегулярности в отдельных контролируемых ОВ. Некоторое уточнение предполагаемого географического положения нерегулярности ОВ (повреждения ВОК) можно получить, оценив расстояние до этой нерегулярности (повреждение) точки привязки (муфты) этой же строительной длины (с дальней стороны), используя методику, приведенную выше. Однако достоверность этой оценки может оказаться ниже, чем у предыдущей, выполненной относительно ближайшей точки привязки. При необходимости получения оценки погрешности DLн.г определения Lн.г следует применять стандартные формулы расчета погрешностей для суммы и произведений всех вели-
чин (и коэффициентов), входящих в формулы, приведенные выше.
Однако, учитывая, что погрешности коэффициентов, как правило, не известны, для практических целей можно использовать оценку
,
где ∆Lов - погрешность определения расстояния по рефлектограмме до нерегулярности ОВ относительно точки привязки(- муфгы).
10.11 Контроль внешних покровов и элементов защиты ОК
Контроль электрического сопротивления изоляции пластмассовых оболочек ОК (броня-земля) и целостность броневых покровов проводится два раза в год (весной и осенью). В зависимости от величины электрического сопротивления изоляции пластмассовой оболочки ОК различают следующие состояния внешних покровов ЛКС ВОЛП: Rиз>5 МОмхкм - норма; 0,1 МОмхкм < Rиз < 5 Момхкм - предупредкггельное; Rиз <0,1 Момхкм - аварийное.
Целостность подземных грозозащитных проводов (тросов), если таковые имеются в составе ЛКС ВОЛП, и переходное сопротивление "трос-земля" проверяется не менее одного раза в 2-3 года. Периодичность контроля состояния заземляющих устройств на НРП и ТРП - два раза в год (зимой и летом при максимальном промерзании и высыхании грунта);
Сопротивление линейно-защитных заземляющих устройств, обеспечивающих защиту ЛКС ВОЛП от ударов молнии, контролируемое один раз в год перед началом грозового сезона, должно быть не более:
Сопротивление измерительного заземляющего устройства не должно быть более 100 Ом в грунтах с удельным сопротивлением до 100 Омхм и не более 200 Ом - в грунтах с удельным сопротивлением более 100 Омхм.
10.4 Требования к системам автоматизированного контроля параметров ЛКС ВОЛП
Использование САК ЛКС ВОЛП на сетях связи РФ предусмат-
ривается с одного (или нескольких) рабочих мест для дистанционного управления устройствами контроля ЛКС ВОЛП в автоматическом (по расписанию без участия оператора) или ручном (под управлением оператора) режимах для решения следующих задач:
проведение оперативно-технического контроля состояния ЛКС ВОЛП;
проведение ремонтных работ ЛКС; проведение аварийно-восстановительных работ на ЛКС; повышение сохранности оборудования и сооружений НРП; ведение производственной документации. При решении задач оперативно-технического контроля состояния ЛКС ВОЛП САК должны обеспечивать:
предоставление сигналов об отклонении выше (ниже) пороговых значений контролируемых параметров параметров ОВ;
сопротивления изоляции и нарушения оболочек ОК; линейных заземлителей ВОК; температуры в контейнере НРП и др. опознавание сигналов срабатывания датчиков: открытие люка наземной части НРП; открытие люка контейнера НРП; появления воды в контейнере НРП и др. При решении задач планово-профилактического обслуживания ЛКС ВОЛП САК должны выполнять следующие функции. При плановых измерениях оптических параметров ВОК:
автоматическое получение рефлектограмм по расписанию; автоматическое сканирование получаемых рефлектограмм на предмет обнаружения нерегулярностей типа: сварное соединение ОВ, механическое соединение ОВ, изгиб ОВ, трещина ОВ;
для обнаруженных нерегулярностей автоматическое определение их характеристик: расстояния, величин вносимого затухания и затухания отражения;
определение затухания между обнаруженными нерегулярностями ОВ;
генерация отчетов, представляющих результаты автоматического сканирования рефлектограмм и сравнения их по устанавливаемым пороговым (контрольным) значениям с результатами сканирования контрольных рефлектограмм.
При плановых измерениях электрических параметров ОК и средств защиты ОК:
измерение стабильности омического сопротивления металли-
ческих элементов ОК на ЭКУ;
измерение сопротивления изоляции наружной оболочки ОК на ЭКУ;
измерение состояния средств защиты ОК на ЭКУ; автоматическое сопоставление данных измерений с опорными значениями и выдача сообщения о превышении отклонения электрических параметров от заданного порогового значения.
При плановом ремонте ЛКС ВОЛП (выноска и углубления ВОК, ремонт ОВ в муфтах, восстановление сопротивления изоляции наружной оболочки, средств защиты ОК и т.д.) проводятся измерения оптических и электрических параметров ОК на предмет соответствия действующим нормам.
Функции САК при проведении аварийно-восстановительных работ на ЛКС ВОЛП следующие /25/:
полуавтоматическое и ручное измерение расстояния до места обрыва ОК с любого из НРП ограничивающих участок повреждения;
полуавтоматическая или автоматическая привязка «физического» расстояния до места повреждения ОВ и ОК к ближайшим муфтам и характерным точкам трассы;
автоматическая привязка мест врезки временной вставки относительно места обрыва ОВ и ОК с НРП ограничивающих участок повреждения;
контроль состояния ОК при проключении ОВ по временной вставке на участке ЭКУ;
организация служебной связи между ЦТО и котлованом места аварии при даче временной вставки;
автоматические измерения параметров ОВ при даче постоянной вставки.
САК должны обеспечивать ведение производственной документации ЛКС ВОЛП: учет и регистрацию текущих событий и результатов измерений на ЭКУ ВОЛП.
При выполнении выше перечисленных функций САК должны удовлетворяться следующие основные требования.
Помимо рабочих станций, дистанционное управление оптическим рефлектометром и получение результатов контроля должно быть доступно с любого удаленного комплекта посредством подключения к нему ПЭВМ, оснащенной соответствующим ПО. Получаемые результаты контроля должны сохраняться в виде соответствующих файлов (например, рефлектограммы в формате ВеИсоге и формате ANSI II). По результатам сравнения формируется протокол. Должно обеспечиваться документирование конт
ротируемых ЭКУ со ссылками на ранее созданные документы.
Функции дистанционного контроля металлических оболочек кабелей должны включать контроль сопротивления изоляции наружной оболочки ОК на ЭКУ, контроль омического сопротивления металлических элементов ОК на ЭКУ, контроль линейных заземлителей ОК. Результаты измерений электрических параметров ОК должны сравниваться с установленными пороговыми значениями, записываться в файл и в случае превышения порога выдаваться соответствующее сообщение. При этом устанавливается соответствие между оптической длиной (по рефлектограмме) и физической длиной (по трассе кабеля), с учетом реальных коэффициентов укорочения и запасов кабеля на муфтах и реге- нерационных пунктах.
Требования к архитектуре САК-ВОЛП формулируют следующим образом. Основу архитектуры САК-ВОЛП должны составлять: сервер, оснащенный соответствующей базой данных, который представляет собой компьютер с операционной системой Windows или Unix и прикладным программным обеспечением администрирования контролируемой кабельной сети и выполняет функции контроля за всей системой, сбора, хранения и отображения информации;
устройство (модуль) удаленного контроля оптических и электрических параметров ВОК и сооружений НРП;
каналы связи и устройства сопряжения с модулями связи, входящими в состав удаленных модулей тестирования.
Устройство удаленного контроля подключается к контролируемым ОК, НРП и обеспечивает измерение параметров ЛКС, а также передачу информации на сервер САК-ВОЛП. В состав устройства удаленного контроля входят: модуль рефлектометра; модуль связи;
модуль обработки информации; оптический коммутатор (может отсутствовать); комплект устройств для контроля наружных оболочек оптического кабеля (может отсутствовать);
модуль контроля состояния сооружений НРП (может отсутствовать).
Вышеуказанные компоненты могут быть выполнены как в одном корпусе, так и в виде отдельных устройств.
САК-ВОЛП должна обеспечивать передачу данных по каналам связи со скоростью не менее 9,6 кбит/с. Обеспечение взаимодействия между рабочей станцией и устройством удаленного кон-
троля должно осуществляться одним из следующих способов:
с использованием телефонной линии (с помощью модемов по протоколу V.24),
через сеть Ethernet по протоколу ТСР/IР (в том числе по интерфейсу G. 703 и V II);
через сеть Ethernet по протоколу Х.25;
через последовательный порт RS-232.
Рекомендуются следующие способы визуализации сообщений о повреждениях ОК. Появление аварии на контролируемой кабельной линии индицируется световой и звуковой сигнализацией. При этом аварии имеют разный статус и отображаются разным цветом. Статусов аварий должно быть не менее двух (срочная и несрочная).
Информационная система САК-ВОЛП должна обеспечивать наличие русифицированного пользовательского интерфейса, графическое представление плана сети со ссылками на данные об ЭКУ, пересечениях и муфтах , включая монтажные схемы, схемы соединений ОВ на оптических кроссах, расцветку ОВ в кабеле, схемы распайки тройниковых муфт, муфт соединяющих между собой строительные длины с различной расцветкой, либо емкостью ОК и т.д., а также возможность редактировать эту информацию. Должны контролироваться и отражаться следующие события:
наличие/отсутствие напряжения питания первичных и вторичных источников электропитания;
наличие/отсутствие связи удаленного устройства контроля с сервером САК-ВОЛП;
наличие лазерного излучения; состояние оптического коммутатора.
Предусматривается организация различных уровней доступа к системе:
-уровень администратора (изменение информации о сети, настройка параметров и периодичности измерений, управление рефлектометрами, получение данных о сети и их обработка программными средствами системы);
-уровень оператора (чтение информации о сети, управление рефлектометрами в ручном режиме измерений).
Программное обеспечение должно обеспечивать реализацию всех функций удаленных устройств, доступных при локальном управлении. База данных (БД), входящая в состав информационной системы, должна быть либо централизованной, либо децентрализованной с полным дублированием. Она должна обес-
печивать:
централизованное управление информационными ресурсами;
поддержку целостности (хранение данных, их обновление, процедура включения данных должны быть такими, чтобы система в случае возникновения сбоя смогла восстановить данные без потерь);
-непротиворечивость данных;
-защиту данных;
-приемлемые быстродействие и производительность (БД должна обеспечивать время ответа не более 5 сек для удовлетворительного диалога человек-терминал);
-надежность функционирования;
-простоту и удобство использования;
Архитектура информационной системы должна допускать расширение ее возможностей путем модификации или замены существующих программных модулей.
Оптические рефлектометры, используемые в составе САК- ВОЛП, должны отвечать тем же требованиям; что и обычные рефлектометры, применяемые сети связи РФ в качестве измерительных приборов.
К электропитанию оборудования САК-ВОЛП предъявляются следующие требования. Электропитание оборудования системы мониторинга должно обеспечиваться от сети переменного тока 220 В, а оборудования САК-ВОЛП, располагаемого в подземной части НРП, от сети постоянного тока 60 В. Потребляемый ток по сети переменного тока 220 В должен быть не более 1 А. В случае пропадания напряжения на вводах аппаратуры после его восстановления аппаратура должна автоматически восстанавливать заданные параметры без вмешательства обслуживающего персонала. Должна обеспечиваться защита при перегрузках и перенапряжениях в устройствах вторичного электропитания.
10.13 Аварийные измерения на ВОЛП, локализация повреждений.
Для локализации места повреждения ОК осуществляется комплекс мероприятий, направленных на определение места повреждения ОК на местности. Весь процесс локализации места повреждения ОК разделяется на несколько этапов:
-определение поврежденного ЭКУ с использованием системы контроля системы передачи;
-определение с НРП (ТРП) зоны повреждения ЭКУ при помощи оптического рефлектометра или САМ-ВОК.
-поиск места повреждения на местности при помощи трассо- поисксвых приборов;
-визуальное наблюдение места повреждения ОК.
При аварии на ВОЛП сменный персонал ТРП по системе контроля системы передачи определяет поврежденный ЭКУ и передает эпгу информацию в УПУ. Затем сменный персонал выполняет измерения расстояния до места повреждения кабеля оптическим рефлектометром. В общем случае, при повреждении на ЭКУ измерения выполняются с ближайшего по отношению к месту нахождения измерителя пункта (НРП, ТРП). Если повреждение произошло на прилегающем к ТРП участке регенерации, то сменный персонал ТРП проводит измерения с помощью оптического рефлектометра по всем свободным оптическим волокнам для определения расстояния отточки измерения до места повреждения ОК и выявления исправных ОВ на данном участке. При определении расстояния до места повреждения результаты измерений по разным ОВ могут отличаться из-за особенностей конструкции ОК, поэтому в качестве измеренного необходимо брать среднее значение по всем свободным ОВ. Если на поврежденном ЭКУ свободные ОВ отсутствуют, то измерения следует проводить по ОВ, используемым ЦСП для передачи информации. Подключать оптический рефлектометр к ОВ, используемым ЦСП для приема, запрещено, т.к. это может привести к выходу из строя оптического рефлектометра.
При использовании систем автоматического мониторинга волоконно-оптических кабелей (САМ-ВОК) после получения аварийного сигнала оператор центра технического обслуживания с ближайшего к нему рабочего места системы берет на себя управление оптическим рефлектометром удаленного модуля, контролирующего поврежденный участок, выполняет измерения расстояния до места повреждения.
Измеряют расстояние по волокну до места повреждения ОК от ближайшей к повреждению муфты. При этом необходимо использовать расстояния по волокну до муфт, содержащиеся в технической документации на поврежденный участок. Полученное расстояние до места повреждения ОК приводят в соответствие с физической длиной кабеля. После определения физической длины ОК от ближайшей муфты до места повреждения по планшетным схемам определяют место повреждения на карте. Затем уточняют место повреждения ОК на местности с использованием
трассопоисковых приборов. В случае, если точность определения места повреждения по какой-либо причине вызывает сомнения (большое расстояние до места повреждения, отсутствие в технической документации оптических расстояний до муфт со стороны проведения измерений и т.п.) и обнаружить место повреждения ОК на местности не удалось даже с использованием трассопоисковых приборов, то измерения повторяют с другого пункта (НРП, удаленного модуля).
Цля сокращения времени и повышения точности определения места повреждения и скорейшего устранения аварии на ВОЛП в целом аварийная бригада должна иметь на руках следующую техническую документацию:
монтажные схемы на ЭКУ (схема расположения строительных длин ОК с указанием расстояний между муфтами, расстояний до муфт от НРП (ТРП), меток на кабеле на входе в муфты, запаса кабеля в котлованах, муфте КИП), где все расстояния в монтажных схемах приводятся по меткам расстояний, нанесенным изготовителем кабеля на его оболочке;
таблицу с указанными оптическими расстояниями до муфт от НРП (ТРП), которая составляется по результатам измерений оптическим рефлектометром;
таблицу коэффициентов укорочения длины ОК по отношению к длине волокна по участкам;
планшетные схемы ЭКУ;
таблицу расцветок ОВ для различных марок ОК; инструкции на русском языке по эксплуатации для используемых приборов и оборудования;
инструкции на русском языке по монтажу муфт, используемых для устройства временной связи;
схемы подключения линейных шнуров («пигтейлов») к станционным («патчкордам») на оптических кроссах;
список телефонов НРП (ТРП) по каналам служебной связи; технологическую карту на проведение аварийно-восстанови- тельных работ.
Как уже было отмечено, после определения участка, на котором поврежден кабель, выполняются измерения расстояний до места повреждения. По результатам данных измерений определяют зону повреждения и осуществляют поиск места повреждения в зонетрассопоисковыми приборами.
Измерения расстояний до места повреждения ОК выполняется с помощью оптического рефлектометра или системы САМ-ВОК по методике и с учетом рекомендаций, описанных в разделах 10.3
настоящего пособия. Измеряется расстояние от ближайшей к месту повреждения привязки (муфты, НРП и т.п.). По результатам измерения расстояния по волокну оценивают расстояние вдоль кабеля, которое и отсчитывают по трассе линии связи.
Как показывает статистика, более чем в 80% всех случаев повреждений ОК сопровождаются повреждениями наружных покровов кабеля. При повреждении наружных покровов (обрыв металлических покровов, понижение сопротивления изоляции металлических покровов относительно земли), уточнение места повреждения с высокой степеньюточности производится специальными комплектами трассопоисковых приборов. Поиск осуществляется в соответствии с методиками описанными в разделах 10.7 настощего пособия.
Если наружные покровы кабеля не повреждены, то для уточнения места повреждения на трассе могут быть применены спообы, основанные на сравнении времени распространения зондирующих сигналов в оптическом волокне и цепи «металлические покровы - земля», Комплект для поиска места повреждения включает оптический рефлектометр, рефлектометр для работы по электрическим цепям и переносной источник электромагнитных сигналов с антенной. Переносной источник электромагнитных сигналов синхронизирован с задающим генератором рефлектометра для работы по электрическим цепям. Для синхронизации используется либо радиоканал , либо цепь «металлические покровы - земля».
В первом случае задающий генератор рефлектометра обеспечивает одновременно подачу зондирующего импульса на вход цепи «металлические покровы - земля» и синхроимпульса по радиоканалу на запуск генератора переносного источника электромагнитных сигналов. Последний наводит электромагнитный импульс в цепи «металлические покровы - земля» в том месте трассы, где расположен источник.
Во втором случае зондирующие импульсы поступают в цепь «металлические покровы - земля» и распространяются в ней. В момент прохождения местоположения переносного источника электромагнитных сигналов наводят в его приемной антенне элекромагнитные сигналы, которые запускают генератор источника. Последний через передающую антенну возбуждает в цепи «металлические покровы - земля» электромагнитный импульс в том месте трассы, где расположен источник.
Рефлектометр на ближнем конце цепи «металлические покровы - земля» измеряет интервал времени между моментом пода-
чи зондирующего импульса на вход цепи и моментом приема импульса наведенного переносным источником электромагнитных сигналов.
Определение места повреждения производят следующим образом. Предварительно помещают переносной источник электромагнитных сигналов над кабелем в точке трассы, где есть нерегулярность оптического волокна (например, над кабельной муфтой). С помощью оптического рефлектометра измеряют расстояние до данной нерегулярности по оптическому волокну. Измерив на ближнем конце интервал времени между зондирующим и наведенным импульсами, по известному коэффициентуукорочения цепи «металлические покровы - земля» определяют расстояние до местоположения источника (указанной нерегулярности) по кабелю. Если коэффициент укорочения цепи «металлические покровы - земля» неизвестен, его определяют, последовательно помещая источник в точках трассы, расстояние между которыми по кабелю известно. Сопоставляя расстояния до нерегулярности, полученные по данным измерений в цепи «металлические покровы - земля» и оптическом волокне, находят коэффициент пересчета. Измеряют с помощью оптического рефлектометра расстояние до нерегулярности, отображающей место повреждения, по волокну и, используя найденный коэффициент пересчета, определяют оценку расстояния до места повреждения по покровам кабеля. Перемещают переносной источник электромагнитных сигналов над кабелем вдоль трассы и периодически измеряют расстояния до его местоположения. Место повреждения определяют как местоположения источника, расстояние до которого совпадаете ранее определенной оценкой.
Известны также способы, при которых для уточнения места повреждения оптический кабель подвергается внешнему направленному локальному воздействию, в результате которого в месте воздействия изменяются параметры волокна, появляется нерегулярность. Это может быть механическое, акустическое или действие ионизирующего излучения. Перемещают точку воздействия вдоль кабеля по местоположению источника направленного воздействия, при котором на рефлектограмме оптического волокна нерегулярности, отбражающая повреждение волокна и создаваемая за счет внешнего воздействия, совпадают.
Если перечисленные выше методы уточнения места повреждения неприменимы, то погрешность определения места повреждения будет определяться в основном точностью отсчета расстояния по трассе прокладки оптического кабеля.
11. Основные положения обеспечения надежности эксплуатируемых линейно-кабельных сооружений ВОЛП.
11.1 Общие положения
В данной главе рассматривается проблема обеспечения надежности эксплуатируемых линейно-кабельных сооружений при воздействии внешних факторов - влияние молнии, воздействие коррозии, механические напряжения в грунтах, температурные и механические нагрузки на кабели, вскрышные работы сторонних организаций, ошибки при проектировании, а также нарушения технологии при строительстве.
Особенности обеспечения надежности эксплуатации ЛКС с электрическими кабелями связи общеизвестны.
В настоящем разделе рассмотрена проблема обеспечения надежности эксплуатируемых ЛКС с волоконно-оптическими кабелями.
Данный раздел включает в себя также требования к надежности строительных длин волоконно-оптических кабелей связи и мероприятия по обеспечению надежности при проектировании и строительстве ЛКС.
11.2. Требования по надежности, предъявляемые к строительным длинам волоконно-оптических кабелей связи
Для строительных длин волоконно-оптических кабелей основными показателями надежности являются срок службы строительной длины кабеля и сохраняемость строительной длины кабеля.
Срок службы строительной длины кабеля - календарная продолжительность работоспособного состояния строительной длины кабеля с момента ввода в эксплуатацию до момента времени, при котором стоимость технического обслуживания и ремонта данной строительной длины кабеля становится сопоставимой с прокладкой новой строительной длины кабеля.
Сохраняемость строительной длины кабеля — свойство строительной длины кабеля сохранять в заданных пределах электрические, оптические и механические параметры в течение срока транспортировки и хранения в оговоренных технических условиях. Минимальный срок службы строительной длины ВОК должен быть не менее 25 лет. Срок службы строительных длин ВОК соответствует заданным значениям только при условии, что при строительстве и эксплуатации ЛКС соблюдались нормативы к
соответствующим требованиям параметров оптических кабелей. Минимальный срок сохраняемости строительных длин ВОК при хранении в отапливаемых помещениях 25 лет, в полевых условиях под навесом -10 лет. Срок сохраняемости строительных длин ВОК соответствует заданным значениям только при условии, что при транспортировании и хранении соблюдались нормативы к соответствующим требованиям параметров оптических кабелей.
Поэтапный состав испытаний строительных длин ВОК и перечень испытываемых параметров, а также методики испытаний устанавливаются конкретной программой испытаний на заводе- изготовителе при сертификации ОК.
Соответствием нормам показателей надежности строительных длин ОК является гарантия завода-изготовителя.
11.3. Требования по надежности ЛКС ВОЛП
Под надежностью ЛКС подразумевают свойство линейных сооружений в течение заданного времени сохранять в установленных пределах заданные технические параметры. Таким образом, надежность в таком понимании связана с повреждаемостью и ремонтопригодностью элементов ЛКС, атакже уровнем технического обслуживания.
В процессе эксплуатации ЛКС важнейшее значение имеет также готовность - то есть работоспособность ЛКС в любой произвольный момент времени, которая определяется как частостью повреждений ЛКС, так и временем восстановления. Далее потек- сту частость повреждений называется плотностью повреждений (отказов), как это принято в технической литературе по ЛКС.
Для обеспечения качественного функционирования ЛКС и оценки их технического уровня и экономичности вводится следующая номенклатура показателей надежности и готовности.
Показатели надежности:
-срок службы ЛКС .
-коэффициент готовности - Кг,
-наработка между отказами средняя - Т, час,
-среднее время восстановления -Тв час.
Строго говоря, для однозначной оценки готовности достаточно задать любое сочетание двух показателей - Кг и Т, либо Кг и Тв
Готовность ЛКС носит случайный характер и зависит от длины линии. Поэтому показатели готовности определяют для всей длины конкретной линии передачи, для отрезка линии эксплуатируемого отдельным производственным подразделением, для длин
эталонных гипотетических цепей (ЭГЦ), а также для условной длины 100 км - длины однородного участка линии, на котором географические, геологические и климатические условия можно считать одинаковыми.
Для участка линии длиной 100 км задается плотность отказов m, и рассчитываются показатели надежности.
Показатели готовности определяют также статистической обработкой данных об отказах и времени восстановления при эксплуатации.
11.4 Расчетные соотношения для определения показателей надежности
При расчете показателей надежности надо пользоваться следующими соотношениями:
(11.1)
(11.2)
(11.3)
(11.4)
(11.5)
(11.6)
(11.7)
где :
КГ100 - коэффициент готовности однородного участка линии длиной 100 км;
Т100- средняя наработка между отказами для однородного участка линии длиной 100 км;
Т4- средняя наработка между отказами для всей линии длиной L;
КгL - коэффициент готовности линии длиной L;
КГL - коэффициент готовности линии, состоящий из последовательного соединения «n» однородных участков линии;
Кгр- коэффициент готовности при параллельном взаимном резервировании «N» линий между двумя оконечными пунктами;
КГ1 норм. - норма для коэффициента готовности всей линии длиной L;
КГ1 норм. - норма для коэффициента готовности относительно короткого участка линии;
Тв- среднее время восстановления;
m - плотность отказов на однородном участке линии длиной 100 км;
L - общая длина линии, км;
l- длина относительно короткого участка линии (l<L);
11.5 Требования к показателям надежности ЛКС ВОЛП
Требования к показателям надежности ЛКС ВОЛП следует формировать на основе следующих принципов:
показатель надежности - срок службы должен быть существенно больше срока окупаемости данной линии передачи и, как правило, не менее 25 лет;
на участках линии с различными условиями должны применяться разные марки кабеля, соответствующие географическим, геологическим и климатическим особенностям трассы с тем, чтобы готовность однородных участков линии длиной 100 км была практически одинакова;
в исключительных случаях для участков трассы с особо тяжелыми условиями, где обеспечение усредненных показателей готовности требует очень высоких экономических затрат, допускается снижение коэффициента готовности, если оно компенсируется повышенными значениями коэффициента готовности на остальных участках линии;
гарантированное обеспечение высоких показателей готовности может быть обеспечено взаимным резервированием линий связи разных типов;
показатели надежности элементов ЛКС: муфт, оконечных устройств, цистерн необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП), мачтовых креплений оптических кабелей в грозозащитном тросе - должны быть не хуже показателей надежности оптических кабелей;
показатели готовности линии передачи следует задавать как общие - для канала связи, так и раздельные - для аппаратуры и для ЛКС;
в оптических кабелях следует предусматривать резервные оптические волокна.
При проектировании ЛКС и разработке мероприятий по повышению их надежности следует учитывать, что снижение плотности отказов увеличивает капитальные, а снижение времени восстановления - эксплуатационные расходы.
Требования к показателям надежности ЛКС должны определяться исходя из требований готовности основного цифрового канала (ОЦК) перспективной цифровой сети. Для ОЦК протяженностью 13900 км (без резервирования) на перспективной цифровой первичной сети показатели готовности по отказам должны соответствовать следующим значениям:
коэффициент готовности - не менее 0,98. Учитывая высокую готовность современной аппаратуры ЦСП, целесообразно принять значение коэффициента готовности ЛКС -0,985, а оконечного оборудования - 0,995.
Заданный коэффициент готовности ЛКС можно обеспечить при разных соотношениях между значениями плотности отказов и временем восстановления. В районах с относительно легкими условиями эксплуатации время восстановления следует задавать не более 5 часов. При этом плотность отказов должна быть не более 0,2381 ...0,1905. В районах с тяжелыми условиями эксплуатации, а также для ВОК, подвешенных на опорах высоковольтных ЛЭП, время восстановления следует задавать не более 6 часов. При этом плотность отказов должна быть не более 0,1905.. .0,1587. Столь малое время восстановления достигается засчет резервных обходов, возможностей переключения, монтажа временных вставок и т.п. Время восстановления следует более конкретно определять технологическими картами для каждого из регенерационных участков.