WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Волоконно-оптическая линия связи

Аналоговая
аппаратура

Цифровая аппаратура

1

0,996

0,9984

0,9998

0,9987

0,9984

0,9953

-

2

0,9992

0,9941

0,9999

0,9999

0,9939

-

3

0,9999

0,9996

0,9996

-

4

0,9994

0,9999

0,9999

+

На рис. 1 приведена гистограмма коэффициента готовности по кварталам года, с целью выявления воздействующих факторов, влияющих на коэффициент готовности ТСП.

Рис. 1. Гистограмма коэффициента готовности по кварталам года

Гистограмма показывает, что самый низкий коэффициент готовности, приходится на второй и третий квартал, и позволяет сделать вывод – основным фактором повреждаемости ТСП является электромагнитное влияние грозовых разрядов.

Процентное распределение повреждений показывает, что 17% от общего числа повреждений аппаратуры ТСП приходится на блоки питания, 18% на платы удаленных абонентов АТС, 65% составляют повреждения высокочувствительных микропроцессорных плат устройств ТСП (модемов, конверторов, мультиплексоров и т.п.).

Выводы по первой главе

  1. Существующие методы оценки коэффициента готовности не учитывают распределение повреждаемости элементов телекоммуникационное сети по времени года и воздействующим факторам. Это не позволяет выделить факторы, приводящие к повреждаемости сетевых элементов в различные периоды времени года и подобрать соответствующие элементы и схемы защиты.
  2. Анализ методов оценки структурной надежности показал, что не учитываются динамические параметры и связанные с ними надежностные характеристики УЗИП. Этот недостаток не дает возможность оценить коэффициент готовности сети при импульсных электромагнитных воздействиях
  3. При рассмотрении цепей, подверженных влиянию импульсного электромагнитного поля, не рассматриваются кабели конечной длины, а как правило берется бесконечно длинная линия, нагруженная на волновое сопротивление. При этом нет возможности оценить влияние импульсных полей на абонентские линии и на цепи электропитания, имеющие конечную протяженность.
  4. В соответствующих нормативных документах и ГОСТАх не приводятся значения параметров элементов испытательных установок, формирующих испытательные импульсы, что не позволяет провести физическое и имитационное моделирование.
  5. Методика расчета импульсных перенапряжений в телекоммуникационных сетях не учитывает динамические характеристики устройств защиты и комплексный характер сопротивления заземлений. При этом невозможно рассчитать временные характеристики волн перенапряжений и токов, фактически приходящих на вход телекоммуникационных устройств и систем, следовательно не представляется возможным выбрать соответствующие УЗИП.

Вторая глава посвящена разработке методики расчета импульсного электромагнитного влияния на телекоммуникационные сети с учетом быстродействия устройств защиты и импульсных параметров заземлителей.

Приведена математическая модель влияния импульсного электромагнитного поля на цепи, расположенные над и под поверхностью земли. В основе этой модели лежит воздействие биэкспоненциального импульса электромагнитного поля с учетом конечной проводимости земли и граничных условий.

Приведен метод учета динамических характеристик устройств защиты систем телекоммуникаций при импульсных электромагнитных влияниях.

Было проведено исследование влияния динамических характеристик устройств защиты на возникновение перенапряжений на элементах телекоммуникационных систем. На основе физической схемы замещения линии связи, учитывающей собственный и взаимные параметры, была получена неоднородная система дифференциальных уравнений “провод -земля”, общее решение которого выглядит следующим образом:

,

(1)

где и

(2)

– коэффициенты

(3)

частного решения (с учетом горизонтальной составляющей поля, например под поверхностью земли) неоднородной системы дифференциальных уравнений.

,
– постоянные интегрирования;

– волновое сопротивление, Ом;

– коэффициент распространения цепи, подверженной влиянию, 1/км;

– коэффициент распространения эл/м волны для влияющего воздействия, 1/км; x – текущая координата, км; – длина линии, км;

R(), L(), C, G(), ­– собственные параметры проводника рассчитанные в спектре частот;

– продольная напряженность внешнего электромагнитного поля в частотной области.

Выведена зависимость для отыскания начальных значений токов и напряжений при решении системы дифференциальных уравнений в частотной области.

Опуская промежуточные выводы, приведем зависимости для тока и напряжений в частотной области:

,

(4)

UН (j)= –IН(j)·ZB(j)

(5)

Устройства защиты по своим временным техническим характеристикам имеют следующие параметры: время запаздывания на срабатывание зап и относительное время запаздывания пробоя разрядных промежутков отн. Указанные временные параметры определяют уровень перенапряжения, проникающего во входные цепи систем телекоммуникаций.

Сопротивление устройства защиты от импульсных перенапряжений ZУЗИП может меняется по следующим законам:

(6)

Для учета факторов, влияющих на изменение сопротивления устройства защиты (температура, наличие ионизирующих излучений, материал электродов и газовый состав), возможно представить изменение ZУЗИП в виде полинома:

ZУЗИП(t) = 20t4 - 280t3+1420t2 – 3080t+2420

(7)

Экспоненциальную функцию изменения сопротивления устройства защиты ZУЗИП можно представить в виде:

(8)

где – отражает степень насыщения токового канала устройства защиты.

Полученную временную зависимость (7) представим для расчетов в частотной области:.

Для расчета временных зависимостей индуктированных напряжений и токов, воздействующих на устройства телекоммуникаций воспользуемся обратным преобразованием Фурье.

(9)

Проведено исследование индуктированных перенапряжений, возникающих в цепях электропитания и информационных цепях при различном времени срабатывания устройств защиты. В работе показаны алгоритмы методов определения влияния внешнего импульсного электромагнитного поля для воздушных цепей электропитания и для кабельных линий.

На рис. 2 приведена зависимость относительных индуцированных напряжений Uмод/Uвозд в цепи, расположенной над землей при различном времени срабатывания УЗИП, где Uмод – динамическое напряжение срабатывания УЗИП, Uвозд – воздействующее импульсное напряжение.

Рис. 2. Напряжение на жиле при различном времени срабатывания УЗИП
при, где E0 =1000 В/м, з=10-2 См/м; и – коэффициенты, определяющие скорость изменения электромагнитного поля, 1/с

Рис. 3. Результаты математического моделирования возникновения в двухпроводных цепях над землей при неодновременном срабатывании двух УЗИП
ф = (1,5±0,36) мкс, и=(40±10) мкс,, E0 =1000 В/м,
з=10-2 См/м; =15000, =3800000 а) сраб УЗИП1 = 1 мкс, сраб УЗИП 2 = 3 мкс; б) сраб УЗИП 1 = 0,12 мкс, сраб УЗИП 2 = 0,27 мкс.

По результатам математического моделирования можно сделать следующие выводы:

  1. Быстродействие устройства защиты влияет на амплитудно-временные параметры импульса перенапряжения. Увеличение быстродействия срабатывания устройств защиты от 20 до 0,27 мкс снижает уровень перенапряжений в 10 раз, при этом время нарастания импульса перенапряжения уменьшается в 6 раз (рис. 2).
  2. Неодновременность срабатывания устройств защиты (отн ) приводит к увеличению напряжения в двухпроводных цепях в 2,5 раза при изменении отн с 0,15 до 2 мкс, которое поступает к источникам электропитания и элементам аппаратуры телекоммуникационных сетей (рис. 3).

В третьей главе приведен метод расчета коэффициента готовности ТСП, учитывающая коэффициенты готовности узлов и схем защиты, а также вольт-секундные характеристики защищаемого телекоммуникационного оборудования. Коэффициент готовности элементов УЗИП определяется по динамическим параметрам (зап, отн), которые можно выделить из вероятности возникновения фронта воздействующего импульса.

На примере топологии сети, состоящей из семи узлов, проведены исследования влияния динамических характеристик УЗИП на коэффициент готовности ТСП.

Рис. 4. Защита элементов коммутационного узла, включенного в линейную топологию телекоммуникационной сети по цепи электропитания

УЗИП 1-7 – устройство защиты узлов связи (У1-7), состоящее из 3 каскадов защиты К1-3, а1-7 – ребра телекоммуникационной сети, ЭПУ – электропитающее устройство, КУ – коммутациононое устройство, АК – абонентский комплект, ИВВ – интерфейс ввода-вывода.

Коэффициент готовности такой сети рассчитывается по следующей формуле:

(10)

где

Результаты расчета приведены на рис. 5.

Рис. 5. Результаты расчета линейной топологии

Из графика следует, что при таком построении УЗИП общий коэффициент готовности сети не удовлетворяет норме.

Составлена ТСП с резервированием устройств защиты, коэффициент готовности которой определяется формулой:

(11)

где,, - коэффициенты готовности первого, второго и третьего каскадов защиты соответственно. Результаты расчета представлены на графике рис. 6.

Рис. 6. Результаты расчета формализованной линейной топологии с резервированием устройств защиты

Как следует из рис. 6 при коэффициенте готовности всех каскадов

УЗИП больше 0,75 общий коэффициент готовности сети удовлетворяет норме.

Определены коэффициенты готовности УЗИП, имеющих различные динамические характеристики.

По третьей главе можно сделать следующие выводы:

  1. Коэффициент готовности УЗИП по динамическим параметрам определяется вероятностными характеристиками временных параметров источников импульсного электромагнитного воздействия.
  2. Общий коэффициент готовности ТСП зависит от динамических характеристик каскадов устройств защиты.
  3. При построении ТСП без резервирования устройств защиты достаточно высокий коэффициент готовности каскадов УЗИП от 0,9985 до 0,999 не обеспечивает нормированное значение общего коэффициента готовности ТСП. Для обеспечения нормированного значения коэффициента готовности ТСП общий коэффициент готовности УЗИП должен быть не менее 0,997.
  4. При построении ТСП с резервированием устройств защиты нормированное значение общего коэффициента готовности ТСП достигается при коэффициенте готовности УЗИП не менее 0,75.

Четвертая глава посвящена разработке рекомендаций по совершенствованию методов диагностики устройств защиты от импульсных воздействий аппаратуры телекоммуникаций и проведению имитационного моделирования.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»