Казахской академии транспорта

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
190
защиты REF 542plus может следующими протоколами связи: SPA; LON (LAG); MODBUS 
RTU; MODBUS TCP; IEC 60870-5-103. 
  Выполняются  следующие  типовые  функции:  контроль  состояния  первичных 
объектов, управление первичными объектами, настройка параметров защиты, измерения, 
аварийная  сигнализация,  сбор  и  обработка  данных  событий,  сбор  данных  регистратора 
процессов. 
  Для  контроля  первичного  оборудования  используются  следующие  вычисляемые 
величины:  максимальный  и  средний  ток  за  наблюдаемый  период,  сумма  размыкаемых 
токов,  время  срабатывания,  число  циклов  коммутации,  контроль  времени  взвода 
пружины, контроль отключающихся катушек. 
  Блок  терминала  защиты REF 542plus снабжен  стандартной  программой 
самодиагностики,  которая  постоянно  контролируют  состояние  аппаратных  средств  и 
модулей программного обеспечения. 
  Каждый  модуль  двоичных  входов  и  выходов  имеет  реле  «сторожевой»  схемы, 
которое  включается  в  случае  отказа  или  пропадания  питания.  Это  реле  может 
использоваться для выявления отказа блока и инициирования соответствующих действий. 
Входные  аналоговые  каналы  могут  контролироваться  дополнительно.  Можно 
контролировать обрыв с измерительным трансформатором или датчиком и активировать 
аварийный сигнал [4]. 
  Блок  терминала  защиты REF 542plus имеет  широкий  спектр  функций  защиты. 
Можно  конфигурировать  разнообразные  схемы  защиты  для  различных  компонентов 
системы. 
  Токовая защита: 
•  блокировка бросков тока намагничивания; 
•  максимальная токовая защита без выдержки времени; 
•  максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени; 
•  направленная максимальная токовая защита; 
•  максимальная токовая защита с характеристикой IDMT; 
•  защита от замыкания на землю; 
•  защита от замыканий на землю с характеристикой IDMT; 
•  направленная защита от замыканий на землю; 
•  защита от замыканий на землю, направленная, чувствительная. 
Защита по напряжению: 
•  защита по максимальному напряжению без выдержки времени; 
•  защита максимальному напряжению с независимой выдержкой времени; 
•  защита по минимальному напряжению без выдержки времени; 
•  защита по минимальному напряжению с независимой выдержкой времени; 
•  защита по напряжению нулевой последовательности. 
Защита линии: 
•  дистанционная защита; 
Дифференциальная защита: 
•  дифференциальная защита двигателей т трансформаторов: 
•  защита трансформатора от замыканий на землю с торможением. 
Тепловая защита: 
•  защита кабелей, двигателей и трансформаторов; 
Снижение качества электроэнергии: 
•  контроллер коэффициента мощности; 
•  защита от резонанса при переключении; 
•  защита высших гармоник. 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
191
Другие  защиты  и  связанные  функции:  защита  по  частоте  сети,  проверка, 
синхронизма,  регистратор  аварийных  процессов,  автоматическое  повторное  включение, 
направление мощности. 
Вывод.
 Тяговые подстанции отличаются режимами работы электрооборудования, 
по  сравнению  с  другими  видами  подстанций,  так  как  в  момент  включения  тягового 
трансформатора  амплитуда  броска  тока  может  быть  равна 500-600А  и  выше,  после 
внезапного отключения и автоматического повторного включения амплитуда броска тока 
достигает  до 1500-2500А [2]. К  ненормальным  режимам  относятся  внешние  короткие 
замыкания,  перегрузки.  Для  защиты  от  таких  коротких  замыканий  применяют,  как  правило, 
максимальную токовую защиту, максимальную токовую защиту с блокировкой минимального 
напряжения,  токовую  защиту  нулевой  последовательности  и  защиту  обратной 
последовательности.  Для  защиты  от  перегрузки  используется  обычно  максимальная  токовая 
защита с выдержкой времени. Существенное влияние на работу защиты оказывают переходные 
процессы  в  трансформаторах.  Они  могут  вызывать  неправильные  действия  защиты,  как  в 
нормальных, так и в аварийных режимах.  
 Учитывая  особенность  режимов  работ  тяговых  подстанций,  имеет  рациональный 
смысл применение блока терминала защиты REF 542plus, так как в нем можно установить 
до 24 функций  защиты,  которые  описываются  в  данной  статье.  Их  число  зависит  от 
имеющихся вычислительных возможностей. 
  Так как на тяговых подстанциях имеют место аварийные ситуации, блок терминала 
защиты REF 542plus имеет  мощную  и  универсальную  функцию  регистрации  аварийных 
процессов. Она может использоваться для регистрации до 8 аналоговых входных каналов 
и 32 двоичных  сигналов [3]. Такая  функция  позволяет  выявить  причину  аварий  и 
планированию ремонтов электрооборудования.  
  Блок  терминала  защиты REF 542plus отличается  широкими  возможностями  для 
реализации  систем  управления  и  автоматизации.  С  помощью  терминала  защиты REF 
542plus легко реализуются как простые схемы блокировки при ошибках коммутации, так 
и сложные схемы автоматической частотной разгрузки. 
  Данное  устройство  предлагается  к  использованию  в  высоковольтных 
распределительных  устройствах 10 кВ  на    тяговых  подстанциях  метрополитена  города 
Алматы. И в дальнейшем, оно найдет свое место в других отраслях производства. 
 
 ЛИТЕРАТУРА 
1.  Дьяков  А.  Ф,  Овчаренко  Н.И.  Микропроцессорная  релейная  защита  и  автоматика 
электроэнергетических систем. – Москва: МЭИ, 2000. – С.4-5. 
2.  Андреев  В.А.  Релейная  защита  и  автоматика  систем  электроснабжения:  Учебник  для 
вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2006. – С.5-7. 
3.  Руководство  пользователя  [Электронный  ресурс]. – Режим  доступа:  www.abb.ru/ 
product/db0003db004281 /4bc98d147efac9a0c125745003t6640.aspx. 
4.  Руководство  по  эксплуатации  [Электронный  ресурс]. – Режим  доступа:  
www.abb.ru/product/db0003db004281 /4bc98d147efac9a0c125745003t6640.aspx. 
 
 
УДК 621.372.8:621.396 
Кожанова Жадыра Сабитхановна – магистрант (г. Алматы, КазАТК) 
ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ DWDM В СЕТЯХ 
СВЯЗИ 
Плотное  волновое  мультиплексирование Dense Wavelength-Division Multiplexing 
(DWDM) - это современная технология передачи большого числа оптических каналов по 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
192
одному  волокну,  которая  лежит  в  основе  нового  поколения  сетевых  технологий.  В 
настоящее  время  телекоммуникационная  индустрия  претерпевает  беспрецедентные 
изменения,  связанные  с  переходом  от  голосо-ориентированных  систем  к  системам 
передачи  данных,  что  является  следствием  бурного  развития Internet технологий  и 
разнообразных сетевых приложений. 
Первым  применением  технологии DWDM были  протяженные  магистрали,  пред-
назначенные  для  связи  двух  сетей Synchronous Digital Hierarchy (SDH). При  такой 
простейшей  двухточечной  топологии  способность  устройств DWDM выполнять 
коммутацию волн является излишней, однако по мере развития технологии и усложнения 
топологии сетей DWDM эта функция становится востребованной. 
Революционный  скачок  производительности  обеспечивает  принципиально  иной, 
нежели  у SDH, метод  мультиплексирования - информация  в  оптическом  волокне 
передается одновременно большим количеством световых волн - лямбд - термин возник в 
связи с традиционным для физики обозначением длины волны λ. 
Сети DWDM работают  по  принципу  коммутации  каналов,  при  этом  каждая  све-
товая  волна  представляет  собой  отдельный  спектральный  канал  и  несет  собственную 
информацию. 
Оборудование DWDM не  занимается  непосредственно  проблемами  передачи  дан-
ных  на  каждой  волне,  то  есть  способом  кодирования  информации  и  протоколом  ее 
передачи.  Его  основными  функциями  являются  операции  мультиплексирования  и 
демультиплексирования, а именно - объединение различных волн в одном световом пучке 
и  выделение  информации  каждого  спектрального  канала  из  общего  сигнала.  Наиболее 
развитые устройства DWDM могут также коммутировать волны. 
Сегодня  оборудование DWDM позволяет  передавать  по  одному  оптическому 
волокну 32 и  более  волн  разной  длины  в  окне  прозрачности 1550 нм,  при  этом  каждая 
волна  может  переносить  информацию  со  скоростью  до 10 Гбит/с  (при  применении 
протоколов технологий STM или 10 Gigabit Ethernet для передачи информации на каждой 
волне). В настоящее время ведутся работы по повышению скорости передачи информации 
на одной длине волны до 40-80 Гбит/с. 
У  технологии DWDM имеется  предшественница - технология  волнового  муль-
типлексирования Wave Division Multiplexing (WDM), которая  использует  четыре 
спектральных канала в окнах прозрачности 1310 нм и 1550 нм с разносом несущих в 800-
400  ГГц. (Поскольку  стандартной  классификации WDM не  существует,  то  встречаются 
системы WDM и с другими характеристиками) [1]. 
Мультиплексирование DWDM называется  «уплотненным»  из-за  того,  что  в  нем 
используется  существенно  меньшее  расстояние  между  длинами  волн,  чем  в WDM. На 
сегодня  рекомендацией G.692 сектора ITU-T определены  два  частотных  плана  (то  есть 
набора частот, отстоящих друг от друга на некоторую постоянную величину): 
•  частотный план с разнесением частот между соседними каналами 100 ГГц (Δ λ 
« 0,8 нм),  в  соответствии  с  которым  для  передачи  данных  применяется 41 волна  в 
диапазоне от 1528,77 (196,1 ТГц) до 1560,61 нм (192,1 ТГц); 
•  частотный план с шагом 50 ГГц (Δ λ « 0,4 нм), позволяющий передавать в этом 
же диапазоне 81 длину волны. 
Некоторыми  компаниями  выпускается  также  оборудование,  называемое  обору-
дованием  высокоуплотненного  волнового  мультиплексирования High-DenseWDM 
(HDWDM),  способное  работать  с  частотным  планом  с  шагом 25 ГГц  (сегодня  это  чаще 
всего экспериментальные образцы, а не серийная продукция). 
Реализация частотных планов с шагом 50 ГГц и 25 ГГц предъявляет гораздо более 
жесткие требования к оборудованию DWDM, особенно в том случае, если каждая волна 
переносит сигналы со скоростью модуляции 10 Гбит/с и выше (STM-64, 10GE или STM-

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
193
256).  Еще  раз  подчеркнем,  что  сама  технология DWDM (как  и WDM) не  занимается 
непосредственно  кодированием  переносимой  на  каждой  волне  информации - это 
проблема  более  высокоуровневой  технологии,  которая  пользуется  предоставленной  ей 
волной по своему усмотрению и может передавать на этой волне как дискретную, так и 
аналоговую информацию. Такими технологиями могут быть SDH или 10 Gigabit Ethernet. 
Теоретически  зазоры  между  соседними  волнами  в 50 ГГц  и  даже 25 ГГц  позволяют 
передавать  данные  со  скоростями 10 Гбит/с,  но  при  этом  нужно  обеспечить  высокую 
точность  частоты  и  минимально  возможную  ширину  спектра  несущей  волны,  а  также 
снизить уровень шумов, чтобы минимизировать эффект перекрытия спектра (рис. 1). 
 
Рисунок 1 - Перекрытие спектра соседних волн для разных частотных планов и скоростей 
передачи данных 
Практический  успех  технологии DWDM, оборудование  которой  уже  работает  на 
магистралях  многих  ведущих  мировых  операторов  связи,  во  многом  определило 
появление  волоконно-оптических  усилителей.  Эти  оптические  устройства  непо-
средственно усиливают световые сигналы в диапазоне 1550 нм, исключая необходимость 
промежуточного  преобразования  их  в  электрическую  форму,  как  это  делают 
регенераторы, применяемые в сетях SDH. 
Протяженность участка между оптическими усилителями может достигать 150 км 
и  более,  что  обеспечивает  экономичность  создаваемых  магистралей DWDM, в  которых 
длина мультиплексной секции составляет на сегодня 600-3000 км при применении от 1 до 
7 промежуточных оптических усилителей. 
В рекомендации ITU-T G.692 определены три типа усилительных участков, то есть 
участков между двумя соседними мультиплексорами DWDM: 
•  L (Long) - участок  состоит  максимум  из 8 пролетов  волоконно-оптических 
линий связи и 7 оптических усилителей, максимальное расстояние между усилителями - 
до 80 км при общей максимальной протяженности участка 640 км; 
•  V (Very long) - участок состоит максимум из 5 пролетов волоконно-оптических 
линий связи и 4 оптических усилителей, максимальное расстояние между усилителями - 
до 120 км при общей максимальной протяженности участка 600 км; 
•  U (Ultra long) - участок без промежуточных усилителей длиной до 160 км.[1] 
Новые  исследования  привели  к  появлению  усилителей,  работающих  в  так  назы-
ваемом L-диапазоне (4-е  окно  прозрачности),  от 1570 до 1605 нм.  Использование  этого 
диапазона, а также сокращение расстояния между волнами до 50 ГГц и 25 ГГц позволяет 
нарастить количество одновременно передаваемых длин волн до 80-160 и более, то есть 
обеспечить передачу трафика со скоростями 800 Гбит/с-1,6 Тбит/с в одном направлении 
по  одному  оптическому  волокну.  С  успехами DWDM связано  еще  одно  перспективное 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
194
технологическое  направление - полностью  оптические  сети.  В  таких  сетях  все  операции 
по  мультиплексированию/демультиплексированию,  вводу-выводу  и  кросс-коммутации 
(маршрутизации)  пользовательской  информации  выполняются  без  преобразования 
сигнала  из  оптической  формы  в  электрическую.  Исключение  преобразований  в  электри-
ческую  форму  позволяет  существенно  удешевить  сеть.  Однако  возможности  оптических 
технологий  пока  еще  недостаточны  для  создания  полностью  оптических  масштабных 
сетей,  поэтому  их  практическое  применение  ограничено  фрагментами,  между  которыми 
выполняется электрическая регенерация сигнала. 
Хронологически  первой  областью  применения  технологии DWDM (как  и  тех-
нологии SDH) стало  создание  сверхдальних  высокоскоростных  магистралей,  имеющих 
топологию двухточечной цепи (рис. 2) [2]. 
 
Рисунок 2 - Сверхдальняя двухточечная связь на основе терминальных мультиплексоров 
DWDM 
Для  организации  такой  магистрали  достаточно  в  ее  конечных  точках  установить 
терминальные  мультиплексоры DWDM, а  в  промежуточных  точках - оптические 
усилители, если этого требует расстояние между конечными точками. 
В  приведенной  на  рис. 2 схеме  дуплексный  обмен  между  абонентами  сети  про-
исходит  за  счет  однонаправленной  передачи  всего  набора  волн  по  двум  волокнам. 
Существует  и  другой  вариант  работы  сети DWDM, когда  для  связи  узлов  сети  ис-
пользуется  одно  волокно.  Дуплексный  режим  достигается  путем  двунаправленной 
передачи  оптических  сигналов  по  волокну - половина  волн  частотного  плана  передают 
информацию в одном направлении, половина - в обратном. 
Естественным  развитием  топологии  двухточечной  цепи  является  цепь  с  проме-
жуточными  подключениями,  в  которой  промежуточные  узлы  выполняют  функции 
мультиплексоров ввода-вывода (рис. 3). 
Кольцевая  топология  (рис. 4) обеспечивает  живучесть  сети DWDM за  счет  ре-
зервных  путей.  Методы  защиты  трафика,  применяемые  в DWDM, аналогичны  методам 
SDH (хотя  в DWDM они  пока  не  стандартизованы).  Для  того  чтобы  какое-либо 
соединение  было  защищено,  между его  конечными  точками устанавливаются  два  пути - 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
195
основной  и  резервный.  Мультиплексор  конечной  точки  сравнивает  два  сигнала  и 
выбирает сигнал лучшего качества (или сигнал, заданный по умолчанию). 
 
Рисунок 3 - Цепь DWDM с вводом-выводом в промежуточных узлах 
 
Рисунок  4 - Кольцо мультиплексоров DWDM 
По  мере  развития  сетей DWDM в  них  все  чаще  будет  применяться  ячеистая  то-
пология  (рис. 5), которая  обеспечивает  большую  гибкость,  производительность  и 
отказоустойчивость,  чем  остальные  топологии.  Однако  для  реализации  ячеистой 
топологии  необходимо  наличие  оптических  кросс-коннекторов Optical Cross-Connect 
(ОСС),  которые  не  только  добавляют  волны  в  общий  транзитный  сигнал  и  выводят  их 
оттуда, как это делают мультиплексоры ввода-вывода, но и поддерживают произвольную 
коммутацию между оптическими сигналами, передаваемыми волнами разной длины. 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
196
 
Рисунок 5 - Ячеистая топология сети DWDM 
Оптический мультиплексор выполняет операции смешения нескольких длин волн в 
общий сигнал, а также выделения волн различной длины из общего сигнала. 
Для  выделения  волн  в  мультиплексоре  могут  использоваться  разнообразные  оп-
тические  механизмы.  В  оптических  мультиплексорах,  поддерживающих  сравнительно 
небольшое  количество  длин  волн  в  волокне,  обычно 16 или 32, применяются 
тонкопленочные фильтры. Они состоят из пластин с многослойным покрытием, в качестве 
которых на практике используется торец оптического волокна, скошенный под углом 30-
45°,  с  нанесенными  на  него  слоями  покрытия.  Для  систем  с  большим  числом  волн 
требуются другие принципы фильтрации и мультиплексирования [3]. 
Вывод. 
Технология DWDM открывает новую эру в технике мультиплексирования 
и коммутации, выполняя эти операции над световыми сигналами без преобразования их в 
электрическую форму, а другие типы технологий тоже используют световые сигналы для 
передачи  информации  по  оптическим  волокнам,  например, SDH и Gigabit Ethernet, но 
обязательно  преобразуют  световые  сигналы  в  электрические  и  только  потом  могут  их 
мультиплексировать 
и 
коммутировать. 
Технология 
уплотненного 
волнового 
мультиплексирования    предназначена  для  создания  оптических  магистралей  нового 
поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. 
Для  построения  более  протяженных  магистралей  необходимо  между 
усилительными  участками  устанавливать DWDM-мультиплексоры,  выполняющие 
регенерацию  сигнала  путем  его  преобразования  в  электрическую  форму  и  обратно.  Для 
уменьшения  нелинейных  эффектов  в  системах DWDM применяется  также  ограничение 
мощности сигнала. 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Листвин А.В. Оптические волокна для линий связи. – М.: Велком, 2003. – С. 43-44. 
2.  Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. – С. 33-38. 
3.  Палмер М., Синклер Р. Проектирование и внедрение компьютерных сетей. – П.: БХВ - 
Петербург, 2004. – С. 23-26. 

жүктеу/скачать 8,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: