caracterizacion de fibras opticas de cable opgw para enlaces digitales de alta confiabilidad en ...

Iguazú, Argentina, 17 al 21 de Mayo de 2015

CARACTERIZACION DE FIBRAS OPTICAS DE CABLE OPGW PARA ENLACES DIGITALES DE ALTA CONFIABILIDAD EN

SISTEMAS ELECTRICOS DE ALTA TENSION

1

D2-03

Carlos A. Di Palma Felix Pina Roberto Cid Eduardo Melano Tranelsa SA Antares S.A. Intesar S. A. Secr. Energia

Prov.Corrientes Argentina Argentina Argentina Argentina

2Iguazú, Argentina, 17 al 21 de Mayo de 2015

• Fibras ópticas que conforman el cable OPGW del Sistema de Transmisión 132kV entre ET Goya y ET Mercedes, constituyen un elemento crítico dentro del funcionamiento de alta Disponibilidad (Ai) en los sistemas que lo utilizan como soporte:

*sistema de comunicación digital SDH*sistema de protección diferencial *sistema de teleprotección digital*otros Servicios (redes Ethernet, etc)

• Busqueda de maximizar desempeño de cables OPGW mediante acciones y etapas:*establecer las condiciones de proyecto de los cables ópticos en lo referente

a sus fibras, con el fin de obtener un excelente presupuesto óptico del enlace,

tanto en lo que respecta a distancia de enlace como al ancho de banda (bit rate) de transmisión*realizar ensayos en recepción en fabrica que permitan la primera y detallada medición/caracterización de sus principales parámetros*asegurar un cuidadoso transporte a obra

• Con el cable en obra, proseguir con etapas:*cumplimentar con el plan de tendido*asegurar un cuidadoso proceso de instalación y montaje *realizar una correcta ejecución de tareas de empalme de fibras en cajas

• Proceso final, mediante:*caracterización final de todas y cada una de las fibras durante los ensayos

de puesta en servicio (commissioning)Esta etapa constituye una tarea fundamental para el desempeño y vida útil posterior de los cables opticos

OBJETIVO


a) ensayos de tipo: de acuerdo al detalle de IEC 60794-1-2, realizados en laboratorio independienteb) ensayos de rutina: efectuado por el fabricante durante el proceso de fabricación, acorde con plan de QA c) trazabilidad de los materiales y elementos que componen el cable óptico, con protocolos y certificación de los proveedores de fibras, de alambres, tubos metálicos, fibras de Aramida, nucleo, etc.d) ensayos de recepción en fábrica: al cable óptico completo, luego de finalizado remesa/lote completo (100%)e) ensayo reflectométrico de las bobinas: una vez arribada a obra cada bobina f) ensayos de disposición de montaje e instalación: medición de eficiencia de amortiguamiento, etcg) proceso de tendido: verificación de la tensión de esfuerzo longitudinal de tendido, protección de tensión mecanica de tendido mediante desconectadores mecánicos, poleas con radio de doblado apto, flechado, etc.h) proceso de realización de empalmes: medición de características ópticas de las fibras a medida que avanza la instalación de cajas i) longitud de las trazas: conveniencia subdividir la traza para que se encuentre dentro del alcance del instrumental y minimizar tareas, colocando patcheras provisorias para mediciónj) al final del proceso de montaje e instalación: medición completa end-to-end de cada fibra del OPGW

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD


AA) Previsiones: durante la ejecución de empalmes en las fibras ópticas: • realización de las tareas en vehiculo/trailer con grado de hermeticidad suficiente,

limpieza, etc• utilización de las Guías de Procedimientos suministrada y confeccionada por el

fabricante del cable óptico• tareas de empalmes efectuadas por operarios/personal certificado por el fabricante del

cable óptico • realización de los empalmes por fusión mediante instrumentos de centrado automático

de núcleos • previa calibración de instrumental en forma adecuada y certificada por laboratorio

independiente• medición sistematizada de las fibras ópticas, respetando código de colores• protocolización de todas y cada una de las fibras, con registración, impresión de

gráficos/trazas

BB) Procedimiento: los objetivos del empalme por fusión son:• permitir la continuidad de transmisión del haz de luz• lograr resistencia a los esfuerzos mecánicos sobre las fibras (desplazamientos;

estiramiento; etc.)

EMPALMES DE FIBRAS (parte 1)


BB) Procedimiento (cont):• conservar la estabilidad del desempeño de fibras a largo plazo• evitar ataque de humedad, niebla salina, deposición de polvo, etc, a la ultima porcion

expuesta de las fibras • obtener bajas perdidas en cada empalme• posibilitar eventuales derivaciones de fibras hacia otro destino

CC) Precauciones: evitar que pérdida del empalme sea afectado por:• Condiciones ambientales del trabajo (grasitud, polvo, humedad)• Capacidad del operario empalmador• Herramientas de corte apropiadas• Utilización de magnificadores (inspección previa a la actuación del arco eléctrico)• Equipamiento/instrumentos de alta calidad y prestación

EMPALMES DE FIBRAS (parte 2)


AA) Previsiones

Previo a la realización de los ensayos de puesta en servicio efectuar acciones que hacen al correcto desempeño como:

>Impedir la rotación axial del cable OPGW en su punto de ingreso a caja de empalme.>Realización de empalmes por fusión, con instrumental de alineación automática de núcleos>Retención mecánica de hilados de aramida, para evitar eventuales efectos por desplazamientos del OPGW>Disposición de múltiples cassettes/bandejas de fibras en las cajas >Precauciones y condiciones de cierre de cajas de empalme>Prever la necesidad de montar patcheras de provisorias de medición de tramos parciales (recomendado conectores Euro 2000 para unificar criterios con DFO)

ENSAYOS DE CAMPO


TRAZA DE LA LINEA, PIQUETES Y ACCESOS


AA) PROTOCOLO DE MEDICION EN BOBINA DE FO (Valor máx <= 0,25 dB/Km según norma, y 0,21 dB/km en ambiente eléctrico)

• Una vez que las bobinas de OPGW arriban a obra, se debe descubrir el extremo exterior, y adaptar para medir reflectométricamente cada una de las fibras ópticas

• Cada fibra óptica se mide en la ventana de 1550nm obteniendo como respuesta dos valores:

*atenuación por kilómetro que debe ser menor a 0,25dB/Km (UIT-T) *longitud óptica de la fibra

• Confección de planilla de protocolización (registro de situación que ha mediado entre FAT y llegada a Obra)

BB) PROTOCOLO DE MEDICION DE EMPALMES DE FO (máx por numero de empalmes <= 0,10dB segun norma, y menor a 0,05dB en ambiente eléctrico)

• Una vez tendido el OPGW y empalmadas las fibra óptica en las respectivas cajas de empalme, medición sobre la ventana de 1550nm desde ambos extremos (ODF/DFO) de la atenuación bidireccional del empalme

• El resultado de la medición puede ser positivo o negativo, pero debe asegurarse que el promedio entre ambos no supere los 0,05dB

• Confección de planilla de protocolización para registración de valores

MEDICIONES (parte 1)

10

INTE250

CABLE OPGW OBRA: FECHA: 1550nm

PIQUETE N°: 23 PROGRESIVA: 4477mts

Longitud Optica (m): 4477mts Longitud Optica (m): 2898mts

Longitud Nominal (m): ........................ Longitud Nominal (m): ...............

Remito Nº: .............................................. Remito Nº: ....................................

Buffer - fibra EMPALME [dB]

EMPALME [dB]

PROMEDIO [dB]

1 Azul - Azul 0,019 -0,026 -0,004

2 Azul - Naranja -0,091 0,104 0,007

3 Azul - Verde -0,004 0,034 0,015

4 Azul - Marrón 0,036 -0,016 0,010

5 Azul - Gris -0,109 0,143 0,017

6 Azul - Blanco -0,004 0,015 0,006

7 Azul - Rojo 0,066 0,017 0,042

8 Azul - Negro 0,009 -0,002 0,004

9 Naranja - Azul 0,050 0,017 0,034

10 Naranja - Naranja 0,004 0,020 0,012

11 Naranja - Verde 0,074 -0,042 0,016

12 Naranja - Marrón 0,108 -0,036 0,036

13 Naranja - Gris -0,011 0,047 0,018

14 Naranja - Blanco 0,054 -0,026 0,014

15 Naranja - Rojo 0,069 -0,042 0,014

16 Naranja - Negro -0,010 0,031 0,011

17 Verde - Azul 0,038 -0,028 0,005

18 Verde - Naranja 0,024 -0,013 0,006

19 Verde - Verde 0,087 -0,084 0,001

20 Verde - Marrón 0,059 -0,037 0,011

21 Verde - Gris 0,119 -0,043 0,038

22 Verde - Blanco 0,093 -0,003 0,045

23 Verde - Rojo 0,081 -0,065 0,008

24 Verde - Negro -0,087 0,137 0,025

25

26

27

28

29

0,016 <= 0,07

TRAM

O1

LONGITUD DE ONDA DE MEDICIÓN (nm):

PROTOCOLO DE MEDICION DE EMPALMES DE FO

ATENUACIÓN

OBSERVACIONES

TRAM

O 2

Rev. 3

CODIGO DE COLORESNº FIBRA

Promedio Bidireccional sobre número de

empalmes (dB)

EMPALMES

Carrete Nº 2Carrete Nº 1


CC) PROTOCOLO PRUEBA FINAL DE FO - ATENUACIÓN (max para ventana de 1550 nm<= 0,25 dB/Km por norma, y 0,21dB/km para eléctrico)

• Concluida la medición de los “n” subsistemas que se hayan protocolizado, se deberan empalmar (vincular) los subsistemas. y realizar medición End-to-End volcando en las planillas todas las mediciones parciales de cada Caja de Empalme

• La medición de atenuación promedio bidireccional/empalme no debe superar 0,05 dB

DD) PROTOCOLO DE PRUEBA FINAL ÓPTICA (atenuación y dispersión cromática)• Los ensayos se realizan a la totalidad de las fibras ópticas dispuestas en dos tubos

loose de 12 fibras cada una• Ensayos se realizan en ambas direcciones de transmisión (A>B; B>A) • Los parámetros medidos en proceso de puesta en servicio, fueron (nomenclatura slide 10):

*longitud total de las fibras *atenuación total end-to-end de cada Fibra Óptica (PM)*relevamiento de la pendiente de atenuación de cada fibra óptica (traza OTDR)*atenuación de cada empalme de fibras *relevamiento de puntos de atenuación y estrés (traza OTDR)*atenuación en conectores <= 0,50dB (DFO)*medición coeficiente de dispersión de modo de polarización para permitir transmitir 10Gbits (STM-64), que deberá ser <=0,83Ps/Km (coeficiente PMD)



DD) PROTOCOLO DE PRUEBA FINAL ÓPTICA (atenuación y dispersión cromática) (cont)

*medición del coeficiente de PMD *medición Coeficiente de Dispersión Cromática:

* @1550nm valor máximo <= 18 Ps/(nm.Km) * @1310nm valor máximo <= 3,5 Ps/(nm.Km)

EE) COMPARACION

•Contrastación de parámetros medidos en campo con las mediciones de FAT•Verificación de eventuales apartamientos, o coincidencias/similaridades


16

INTE252

CABLE OPGW FECHA:

TRAMO: DESDE: Piquete 1 HASTA: Piquete 618

Longitud Optica (m): 123.735mts. Longitud Nominal (m): ........................

Atenuación Atenuación[dB] [dB] [dB] (dB/km)

Buffer - fibra promedio promedio1 Azul - Azul 25,650 25,880 25,765 0,208 14,05

2 Azul - Naranja 25,680 25,840 25,760 0,208 13,944

3 Azul - Verde 25,990 26,120 26,055 0,211 13,994

4 Azul - Marrón 25,660 25,830 25,745 0,208 14,073

5 Azul - Gris 26,000 26,200 26,100 0,211 14,02

6 Azul - Blanco 26,210 26,550 26,380 0,213 13,94

7 Azul - Rojo 26,370 26,270 26,320 0,213 13,986

8 Azul - Negro 25,890 25,880 25,885 0,209 13,95

9 Naranja - Azul 25,490 25,490 25,490 0,206 13,973

10 Naranja - Naranja 26,090 26,320 26,205 0,212 16,483

11 Naranja - Verde 25,600 25,650 25,625 0,207 16,45

12 Naranja - Marrón 26,420 26,550 26,485 0,214 16,64

13 Naranja - Gris 26,060 25,910 25,985 0,210 16,673

14 Naranja - Blanco 26,230 26,090 26,160 0,211 16,71

15 Naranja - Rojo 26,110 25,920 26,015 0,210 16,559

16 Naranja - Negro 26,100 26,190 26,145 0,211 16,554

17 Verde - Azul 25,880 25,810 25,845 0,209 16,626

18 Verde - Naranja 25,540 25,580 25,560 0,207 16,437

19 Verde - Verde 26,100 26,040 26,070 0,211 16,71

20 Verde - Marrón 26,250 26,150 26,200 0,212 16,68

21 Verde - Gris 26,370 26,290 26,330 0,213 16,688

22 Verde - Blanco 26,400 26,310 26,355 0,213 16,659

23 Verde - Rojo 26,080 26,010 26,045 0,210 16,703

24 Verde - Negro 26,010 25,970 25,990 0,210 16,726

[dB/Km] [dB] [ps/(nm.Km)]

0,25 1 18

0,36 1 3,5

Descripción Equipo utilizado: Fecha calibración:

Firma: Firma:

Aclaración: Aclaración:

Fecha: Fecha:

ControlóEjecutó

Pérdidas de inserción de 2 conectores

Nº FIBRA

PROTOCOLO PRUEBA FINAL DE FIBRA OPTICA - ATENUACIÓN Y DISPERSIÓN CROMÁTICA

Dispersión Cromática OBSERVACIONES

Rev. 2

VALOR MÁXIMO (1550 nm)

Atenuación BidireccionalCODIGO DE COLORES

Verificar la edición vigente de este documento en Intranet

OBRA: Goya-Mercedes

VALOR MÁXIMO (1310 nm)


El instrumental utilizado, de última generación, con certificados de calibración y contraste acordes. Conformado principalmente:

• Medidor de Dispersión Cromática (DC): JDSU modelo BEAR 6000A• Medidor de Dispersión por Modo de Polarización (PMD): JDSU modelo

BEAR 6000A• Medidor de Perfil de Atenuación (AP): JDSU modelo BEAR 6000A• Microscopio para Control de Conectores: Westover • Fusionadora: Fujikura FSM-60S• Fuente de Luz: JDSU modelo OBS 550• Medidor de Potencia: F2H modelo FHP 1A02• .Fuente óptica (Laser): F2H modelo FHS 1D03• Reflectómetro (OTDR): WAVETEK MTS 5200e• Bobina lanzamiento: 2000mts fibra SM

INSTRUMENTAL


• La caracterización completa de las fibras, realizada en campo, permite disponer la prestación completa del vínculo de fibras, y consecuentemente contar con el real budget óptico para que sea utilizado por los sistemas-usuario

• El Sistema de Comunicaciones y/o el Sistema de Protección Diferencial y/o el Sistema de Teleprotección Digital (según corresponda), dispondrán de las características reales de desempeño del enlace óptico, con lo cual optimizar sus cálculos de enlaces

• Al comparar los parámetros de fibras medido en campo (commissioning) con los resultados obtenidos durante los ensayos de recepción en fabrica (FAT) se realiza double-checking de las prestaciones de cada fibra

• El actual trabajo debiera continuar con la medición de tasa de error (BER) durante cierto periodo de tiempo, entre conectores ópticos de los DFOs, para evaluar el desempeño del conjunto (fibras + empalmes + conectores) y verificar la estabilidad del vínculo ante condiciones climáticas, etc

• Se permitirá diferenciar las eventuales situaciones de: *falla critica (out of service) *degradación del desempeño (falla no-crítica)

• Este desempeño podrá ser complementado con la acción de los Sistemas de Gestionamiento Remoto (NMS) de los sistemas de comunicación y otros, mediante el monitoreo en tiempo real del estado de alarmas y eventos, con lo cual anticipar eventual degradación del vínculo de fibras ópticas (fibras+empalmes) a través del desempeño del sistema-usuario

CONCLUSIONES


QUE OBSERVAR EN LA TAREA DE PREPARACIÓN


EMPALME DE LA FIBRA ÓPTICA


MEDICIÓN Y CERTIFICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS


MUCHAS [email protected] [email protected] [email protected]

[email protected]

mailto:[email protected]




caracterizacion de fibras opticas de cable opgw para enlaces digitales de alta confiabilidad en ...

Documents