Desenvolvimento de Sistema Óptico para Monitoração de Vãos Críticos e Transmissão de Dados de Telecom em LTs

Transcrição

1 Desenvolvimento de Sistema Óptico para Monitoração de Vãos Críticos e Transmissão de Dados de Telecom em LTs

2 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.

3 Premissas do Sistema O sistema deve ser rápido o suficiente para atuar antes do relé de proteção evitando o religamento automático 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.

4 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. Grade CWDM Comprimento de onda (nm) 1600

5 Concepção do Sistema

6 Desenvolvimento prévio: transponder CWDM telecom Transponder CWDM Transponder CWDM Transceivers Transceivers Rx Tx 1330 Rx Tx 1350 Rx Tx 1370 Rx Tx 1390 Rx Tx 1430 Rx Tx 1450 Rx Tx 1470 Add-Drop Add-Drop Rx Tx 1490 Rx Tx 1510 Rx Tx 1530 Rx Tx 1550 Rx Tx 1570 Rx Tx 1590 Rx Tx 1610 Transponders Rx Tx 1310 Fonte 48:3,3 V Fonte 48:3,3 V Supervisão Multiplexador óptico Demultiplexador óptico Fonte 48:3,3 V Fonte 48:3,3 V Supervisão 16 canais 16 canais Fibra Rx Tx 1410

7 Topologias de monitoração λ1 λ2 λ3 λ4 λn Add-Drops λ4 λ1 (a) λn Fibra transmissora λn Fibra transmissora λn A λ3 λ2 Fibra transmissora B C Fibra sensora λ1 Espelho λ2 λn Add-Drops A λ1 (b) B λ2 C Fibra sensora λ1 Espelho λ2 λn Add-Drop λ1 A Fibra sensora (c) B C λn λ2 Espelho

8 Transponder CWDM usado para monitoração e telecom Transponder CWDM Transceivers Tx 1470 nm Rx 1490 nm Tx Rx 1510 nm Tx Rx 1530 nm Tx Rx 1550 nm Tx Rx Tx 1570 nm Rx 1590 nm Tx Rx Tx 1610 nm Rx M U X 1 Fibra óptica - OPGW Add/Drops 1 CIR 3 2 Fibra óptica - OPGW Add/Drops MUX nm 1550 nm 1570 nm 1590 nm Espelhos D E M U X Fibra sensora nos cabos condutores das três fases OTDR

9 Elementos básicos do equipamento CWDM

10 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.

11 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

12 Testes de desempenho do sistema de monitoração

13 Testes de desempenho do sistema de monitoração < 4 ms < 0.6 ms Sistema de monitoração tem tempo de resposta < 4 ms para 50 km

14 Testes de desempenho dos canais de telecom 50,6 km 37,9 km CWDM A CWDM B 1,0E-03 1 GEth - 88,5 km bidirecional 1,0E-04 1,0E-05 BER 1,0E-06 1,0E-07 1,0E-08 1,0E-09 BTB 1550 nm 1570 nm 1590 nm 1610 nm 1,0E Potência recebida (dbm)

15 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).

16 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).

17 Outras tecnologias inovadoras Isoladores elétricos contento fibras ópticas Isoladores elétricos com FSO (Free Space Optics) Cabo óptico OPPC (Optical Phase Conductor).

18 Obrigado