Условные обозначения... и базовые технологические конфигурации

Все множество, выполняемых современной ВЧ аппаратурой сервисов, можно свести к основным: передачи речи, данных и РЗА

На их основе строятся каналы, различающиеся по административному назначению, например:

в соответствие с чем, каждый из сервисов может выполнять различные функции.

Аналоговый речевой / ТФ канал, включающий все типы стандартных телефонных сигнализаций, функции выравнивания АЧХ и ГВЗ, плавное ограничение уровня, шумоподавление.
Основное применение: стандартные ТФ соединения, соединения АТС-АТС, надежная и качественная диспетчерская телефония, сервисные / служебные речевые каналы. Работает механизм приоритезации: основной речевой канал имеет приоритет (отключает) над служебным каналом (двухпроводное подключение на лицевой панели моделя О4ЛЕ).
Основной канал имеет полосу 300 ... (2000 ... 3400) Гц, остальные функции включаются по желанию. Служебный канал всегда имеет полосу 300 ... 2000 Гц и включенный шумоподавитель.

Стандартный ТЧ канал, включающий функции выравнивания АЧХ и ГВЗ. Может иметь или не иметь плавное ограничение и шумоподавление (зависит от реализации). Основное применение: четырехпроводный транзит сигналов, уплотнение внешними устройствами, каналы для АДАСЭ. Служебный канал при этом не работает.
Строго говоря данный тип каналов является анахронизмом во всех проявлениях (не позволяет реализовать все возможности современной ВЧ аппаратуры).

«Прозрачный» канал данных, 100 … 1200 Бод, над речью - 1200 Бод, синхронный / асинхронный / анизохронный режимы, задержка 8 … 16 мс, может уплотняться или работать в режиме с разделением по времени. В синхронном и асинхронном режимах может работать регенератор. Основное применение: ТМ, АСУ ТП, надежные и быстрые технологические каналы данных, в том числе в режиме точка-многоточка запрос-ответ. Работает с любыми (новыми и старыми) системами ТМ и АСУ ТП по любым протоколам. Можно "совместить" с ТГФМ и ТФМ. На скоростях 100 ... 600 Бод четырехпроводный переприем возможен (2 ... 6), но на любой скорости лучше использовать регенерацию (>5).

Стандартный UART сигнал (асинхронный RS232), 2400, 4800, 9600 Бод, над речью - 2400 и 4800 Бод, задержка 16 … 38 мс, может уплотняться или работать в режиме с разделением по времени. Основное применение: SCADA, АСУ ТП, АИИС КУЭ в том числе в режиме точка-многоточка запрос-ответ. Четырехпроводный переприем не возможен. Более 5 переприемов через RS232, встроенный многофункциональный мультиплексор.

ЦВЧ канал, RS232/V.11, 9.6 … 256 кБит/с, 5-ти ступенчатый адаптивный или фиксированный режим работы, встроенный многофункциональный мультиплексор. Несколько режимов работы, защита от прицельных / селективных помех, коррекция ошибок и т.д. Основное применение: большие не критичные ко времени передачи потоки данных, построение ЦВЧ сетей. Четырехпроводный переприем невозможен, однако возможны цифровые транзиты всех сигналов.

Канал передачи сигналов команд релейной защиты, все типы (кроме ДФЗ), 1 … 4 команды с возможностью одновременной передачи, индивидуально программируемые; в зависимости от применения: время передачи 10 … 40 мс, ОСШ 0 … 6 дБ, надежность 10-3 ... 10-4, безопасность 10-4 ... 10-9, адаптивная обработка. В аппаратуре до двух систем. Дуплексный канал в полосе 4 кГц.

Канал передачи сигналов команд РЗ и ПА (кроме ДФЗ и ВЧ блокировки), 1 … 24(25) команд, 2 группы, времена передачи 12 … 35 мс, ОСШ 0 … 6 дБ, надежность 10-3 ... 10-4, безопасность 10-8 ... 10-20. Четырехпроводный транзит возможен, но не рекомендуется по соображениям надежности и безопасности. В аппаратуре одна система.





Среди множества возможных конфигураций ВЧ канала 4кГц при комплексном использовании (с передачей команд РЗ и РЗА), основными можно считать следующие

Здесь функции контрольного сигнала систем РЗ и РЗА выполняет пилот-сигнал ВЧ канала. При создании четырехпроводного переприема команд, или при необходимости уменьшить время передачи команд на 1-2 мс, надо использовать собственный охранный / контрольный сигнал систем РЗ и РЗА. При этом спектр частот, выделяемый для каналов ТМ и АСУ ТП, сократится на 360 ... 480 Гц.

Почти все (по-крайней мере ясны принципы их создания) разнообразие "простых" конфигураций ВЧ каналов показано на двух следующих рисунках:

Здесь "зеленые бананы" - это каналы передачи данных, предназначенные для технологических нужд - не очень скоростные, но с малыми временами задержек (не ЦВЧ).

С моей точки зрения, такие конфигурации ВЧ аппаратуры/каналов еще долгое время будут представлять интерес для энергетики: 

• прежде всего из-за того, что они позволяют строить большие системы сбора доаварийной информации, укладывающиеся в нормативы по временам доставки сообщений;
• каждый такой подканал передачи данных - это изолированная не пересекающаяся с другими подканалами связь, обеспечивающая повышенную конфиденциальность/безопасность доаварийной или коммерческой информации; исключающая ошибки трассировки (по любой причине), возможные в мультиплексируемых системах; 
• и обеспечивающая сохранность остальных каналов при выходе из строя любого из них.

Еще раз напоминаю, что исходя из принципа независимости выполнения сервисов на всех предыдущих рисунках каналы ТФ, ПД и РЗА полностью аппаратно и функционально независимы (имеют одну общую точку). А следовательно независимы как в эксплуатации, так и в обслуживании и ремонте (например, сгоревший или обслуживаемый речевой канал, не нарушает работы ПД и РЗА)

Такие каналы очень удобны для создания резервных путей РЗА. 

Например, для двухцепных ВЛ с одно- и двухсторонним питанием, или ВЛ в параллельном пробеге, или ВЛ, отходящих от одной ПС нужно использовать такие схемы:

(так же выполняется по-фазная защита ВЛ с резервированием)

Здесь для РЗА выполняется полное двойное резервирование (аппаратура, принципы, пути, ВЧ тракты, плюс наилучшая схема присоединения фаза-фаза). Одновременно, каналы передачи речи (основные) и данных могут быть абсолютно функционально и административно независимы (каналы ПД могут резервироваться, как и РЗА. Служебные речевые каналы (параллельные основным) - "принадлежат" эксплуатации по-умолчанию). 

То есть, на двух "простых" ВЧ каналах получаем свойства гораздо более сложных ВЧ систем, существующих в недалеком прошлом (да и сейчас)...

Конфигурация 1 (см. ниже)

только в полосе 24 кГц
первый канал:
ВЛ - треугольник, горы, реки, (ГРЭС и ПС в ущельях) 110 кВ, фаза А, АС-240 1 км, далее отпайка около 5 км АС-150, ВЧЗ должен быть, но установлен ли неизвестно (судя по неравномерности - нет), от отпайки АС-150 21 км, обработка - ростовские ВЧЗ, ФПМР, измеренное затухание более 20 дБ, неравномерность - около 10 дБ.
2 ТФ с Е&М + Ethernet. Объединяют АТС и локальные сети ГРЭС и ПС на CISCO, скорость 64 кБ (реальная, если не врут, более 90 кБ, искусственно занизили до 64 под CISCO), адаптивный режим

второй канал:
ВЛ - треугольник, горы, реки, (ГРЭС и ПС в ущельях) 110 кВ, фаза Б, отпайка, обход, затухание 40дБ, неравномерность - 10 дБ (судя по АЧХ - не исправен ФП), ОСШ = 15дБ, ТФ с Е&М + Ethernet, скорость Ethernet получилась только 48кБ/с.

ВЧ конфигурации...

Начинаю потихоньку наполнять содержанием специальный раздел, посвященный исключительно Конфигурациям современных ВЧ каналов.
Большинство из них в недалеком прошлом были невозможны.
Основополагающим принципом при создании конфигураций является принцип необходимой достаточности, в данном случае состоящий в том, чтобы при минимальном числе создаваемых ВЧ трактов, а соответственно и их стоимости, обеспечить нормальное функционирование ВЛ и энергообъектов ими обслуживаемыми.
(Понятное дело, что речь идет о технике в любых условиях эксплуатации гарантирующей заявленные технические характеристики...)

Общие характеристики создаваемых каналов (пишу по памяти - потом буду уточнять):

Характеристики речевых каналов:

• основные каналы: все типы стандартных ТФ окончаний: 2-х проводные (ЦБ, FXS/FXO), 4-х проводные (E&M, DTMF, MFC и другие); 2/4-х проводные; ТЧ каналы (АДАСЭ). Низкие искажения, высокая линейность. Шумоподавление. Плавное ограничение.
• низкоприоритетные каналы: 2-х проводные (ЦБ, FXS/FXO). Низкие искажения, высокая линейность. Шумоподавление. Плавное ограничение.

Характеристики каналов передачи данных:

• ТМ – скорость 300 … 600/1200 Бод, над речью, время передачи не более 20 мс, регенерация, до 5 НЧ переприемов, транзит данных – не менее 5 транзитов
• АИИС КУЭ, СКАДА и др. – 2400/4800 кБит/с RS232 UTP, над речью, время передачи не более 40 мс, НЧ переприемы не допустимы, транзит данных – не менее 5 транзитов. Длина пути в сети – не более 25 узлов.
• ЦВЧ канал данных – в зависимости от полосы модуляции и системных требований (по устойчивости): скорость передачи 19,2 … 256/320 кБит/с, время передачи 40 … 120 мс, емкость мультиплексора – до 8 каналов данных, транзит данных – V24 подканалы (максимальная скорость каждого V24 UTP интерфейса 19.2 кБит/с), V11 транзит через внешнее устройство уплотнения. Длина пути в сети – не более 25-8 узлов. G.703 и Ethernet. Возможен транзит
  

Характеристики каналов передачи РЗ (включая ВЧ блокировку):

• Четыре параллельные независимые команды с временем передачи, зависящим от типа команды. Для ВЧ блокировки – 10 мс (при ОСШ=6 дБ и броске затухания до 25-27 дБ до 14 мс, Pmc=10^-3, Puc=10^-4), для разрешающей – 11 мс (при ОСШ=6 дБ и броске затухания до 27 дБ до 17 мс, Pmc=10^-3, Puc=10^-6), для прямого отключения – 12 мс (при ОСШ=4 дБ и броске затухания до 27 дБ до 26 мс, Pmc=10^-4, Puc=10^-9).

Характеристики каналов передачи РЗ и ПА:

• Две группы команд с временем передачи – 13 мс (при ОСШ=6 дБ и броске затухания до 27 дБ до 16 мс, Pmc=10^-3, Puc=10^-8 , при ОСШ=9 дБ и броске затухания до 27 дБ до 16 мс, Pmc=10^-3, Puc=10^-12), или – 24 мс (при ОСШ=3 дБ и броске затухания до 27 дБ до 26 мс, Pmc=10^-3, Puc=10^-12 , при ОСШ=6 дБ и броске затухания до 27 дБ до 26 мс, Pmc=10^-3, Puc=10^-20).

Вообще речевые каналы это отдельная тема.

До сих пор большинство производителей ЦВЧ техники пытаются "втюхать" заказчикам "модные" решения по цифровой "УПЛОТНЕННОЙ" передаче речи.
Ну как же 2-3-4 речевых канала в полосе 4 кГц!!!
И заказчики на это охотно идут, и проектные организации.
Мне кажется, вся эта вакханалия происходит по одной единственной причине: люди не отдают себе отчета, в том, что они делают. Или слабо представляют, какие требования предъявляются к речевым каналам в системах связи.
Попробую сделать очень простую Памятку, расставляющую все по своим местам.

Речевые каналы разделяются по функциональному признаку:

• технологические диспетчерские,
• общего назначения (включаются в общую номерную емкость),
• служебные (для внутреннего использования).

Наиболее жесткие требования к каналу предъявляет диспетчерская телефония.
В принципе, телефония, включаемая в общую номерную емкость, должна подчиняться / удовлетворять требованиям ТФ общего пользования (например, МГТС или Ростелекома)
Служебная телефония должна использоваться для переговоров обслуживающего персонала ПС, например, во время обслуживания ВЧ канала или переговоров инженеров, с тем, чтобы не занимать диспетчерские и общего пользования ТФ каналы.

№ п/п	Технические характеристики (наименование параметра)	Требования (значение параметра)
2.	Характеристики передачи сигналов телефонной связи
2.1	Верхняя частота среза речевого фильтра, кГц, не менее	2,0
2.2	Диспетчерская телефония (ДТ)
2.2.1	Протокол работы телефонных каналов: удаленный абонент; 2-проводное подключение АТС; 4-проводное подключение АТС, АДАСЭ; 4-проводное подключение АТС с E&M сигнализацией
2.2.2	Сигнализация внутри речевого спектра	MFC; АДАСЭ
2.2.3	Максимальная задержка речевого сигнала, мс между двумя рядом стоящими объектами между двумя самыми удаленными объектами	11 50 (150)
2.2.4	Коэффициент готовности диспетчерского канала речи	не ниже 0,995
2.3	Телефония (ТФ)
2.3.1	Протокол работы телефонных каналов: удаленный абонент; 2-проводное подключение АТС; 4-проводное подключение АТС, ТЧ канал; 4-проводное подключение АТС с E&M сигнализацией; транзит для Е и М сигналов; служебный телефон
2.3.2	Сигнализация внутри речевого спектра	DTMF; MFC; PC; АДАСЭ
2.3.3	Максимальная задержка речевого сигнала, мс между двумя рядом стоящими объектами между двумя самыми удаленными объектами	50 150
2.3.4	Коэффициент готовности канала передачи речи	0,95
2.4	Служебная телефония (СТ)
2.4.1	Протокол работы телефонных каналов: удаленный абонент; 2-проводное подключение АТС; 4-проводное подключение АТС, ТЧ канал; 4-проводное подключение АТС с E&M сигнализацией; служебный телефон
2.4.2	Сигнализация внутри речевого спектра	DTMF; PC
2.4.3	Максимальная задержка речевого сигнала, мс между двумя рядом стоящими объектами между двумя самыми удаленными объектами	150 250/400
2.4.4	Коэффициент готовности канала передачи речи

Конечно, каждый волен поставить в Таблице свои значения параметров.
Но, по крайней мере, теперь избавьте меня от бесконечных объяснений, почему мы в тех или иных случаях соглашаемся делать цифровые речевые каналы, а в большинстве ситуаций - отказываемся. Хотя и можем их делать аж 4 в полосе 4 кГц (а вообще - до 16-ти в одном ЦВЧ тракте).