Curso de Comunicaciones 3

Supervisión de sistemas de protección, control y comunicación ensistemas de transmisión y transformación de energía eléctrica de potencia Módulo TRES Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas UNIDAD TRES Tema 5. Sistema de comunicación por fibra óptica Tema 5. Sistema de comunicación por fibra óptica Unidad UNO Objetivo 1 Introducción 1 Contenido 1 Tema 5. Sistema de comunicación por fibra óptica 1 5.1 Conceptos Básicos 1 5.1.1 Definiciones 1 5.1.2 Acrónimos 4 5.1.3 El principio básico de comunicación óptica 6 5.1.4 Composición básica de una fibra óptica 6 5.1.5 Cómo viaja la luz en una fibra 7 5.1.6 Flujo de información 8 5.1.7 Ventajas y desventajas de la fibra óptica 9 5.2 Tipos de Fibra Óptica 10 5.3 Clasificación de Pérdidas de Potencia Óptica (atenuación) 13 5.3.1 Extrínsecas 13 5.3.2 Intrínsecas 16 5.4 Valores Típicos de Atenuaciones 17 5.4.1 Cálculo de un enlace 17 5.5 Partes que conforman los Sistemas Ópticos de Comunicaciones 20 5.6 Composición de un Cable de Guarda con Fibras Ópticas (CGFO) 22 5.6.1 Consideraciones del cable de guarda con fibras ópticas 23 5.7 Objetivo del Cable De Guarda con Fibras Ópticas en una línea de transmisión 24 5.8 Herrajes y accesorios utilizados en la instalación del CGFO y CDFO 24 5.9 Procedimiento De Instalación 31 5.9.1 Cuidados en el manejo del cable con fibras ópticas 31 5.9.2 Datos básicos requeridos para la instalación del cable con fibras ópticas 32 5.9.3 Consideraciones para instalación 34 5.9.4 Consideraciones para la instalación de cajas de empalme 34 5.9.5 Información proporcionada por la contratista 35 5.10 Composición de un cable dieléctrico autosoportado de fibras 35 5.11 Canalizaciones para el Sistema de Comunicación por Fibra Óptica dentro la caseta de control 35 5.12 Elementos del Sistema de Comunicación óptica en la subestación 39 5.12.1 Caja de interconexión óptica 39 5.12.2 Equipos de comunicaciones ópticos 43 5.12.3 Amplificadores ópticos 50 5.13 Interpretación de características particulares 51 5.14 Montaje del equipo de comunicaciones de fibra óptica 63 5.15 Pruebas y puesta en servicio 64 5.15.1 Pruebas preoperativas 61 5.15.2 Pruebas operativas 67 5.15.3 Información necesaria para la ejecución de las pruebas operativas 68 5.16 Equipos de medición y prueba 69 5.16.1 Mediciones con generador de potencia y medidor de potencia óptica 70 5.16.2 Mediciones con OTDR 71 Conclusión 72 Fuentes consultadas 73 control y medición. normatividad. Caja de empalme intermedia: elemento donde se alojan los empalmes o uniones que sirven para dar continuidad a la fibra óptica del cable de guarda con fibras ópticas o del cable dieléctrico con fibras ópticas.Objetivo Al finalizar la unidad 3. equipos de medición y pruebas. los centros de control regionales se enlazan o comunican con los equipos del Sistema de Control Supervisorio de las subestaciones para monitoreo y control de las subestaciones y líneas.1.1 Definiciones A continuación se relacionan algunas de las definiciones más frecuentes a considerar para el conocimiento de los sistemas ópticos: Atenuación: valor o magnitud de pérdida de potencia en la fibra óptica en decibeles (dB). Así mismo provee de canales o enlaces de comunicación para que las áreas operativas de trans- misión y de distribución gestionen los equipos de protección. 1 . y con ello rea- licen su monitoreo e implementen controles discretos (teleprotecciones) de las subestaciones y líneas a su cargo. Las pérdidas que se producen en una fibra óptica son dos: pérdidas intrínsecas y pérdidas extrínse- cas. así como la normatividad aplicable para el Sistema de Comunicación por Fibra Óptica. el participante identificará los elementos.1 Conceptos Básicos 5. distinguirá los conceptos básicos. Así mismo. procedimientos de pruebas preoperativas y de puesta en servicio Introducción En la actualidad el Sistema de Comunicación por Fibra Óptica representa el principal tipo de co- municación del Sistema Eléctrico Nacional. Tema 5 Sistema de comunicación por fibra óptica 5. ya que mediante este sistema. 048Mbps. Sistema SDH: Jerarquía Digital Síncrona (basado en la comunicación síncrona) bajo esta jerar- quía se rigen las señales de trasporte ingresadas al equipo de enlace final. STM-1: señal base empleada en SDH se denomina STM-1 (Synchronous Transport Module 1) y se caracteriza por ser transmitida a una velocidad de 155Mbps. Sistema PDH: Jerarquía digital plesiócrona (basado en la comunicación asíncrona) bajo esta je- rarquía se rigen las señales de los servicios que se ingresan al equipo multiplexor. de voz. “Plsesiochro- nous Digital Hierarchy”) el cual tiene una capacidad de transmisión de datos de 2. datos y teleprotección hacia un canal E1 del equipo nodo SDH. de sistemas de jerar- quía digital síncrona (SDH. Ethernet: estándar (IEEE 802. Herrajes: todos los accesorios necesarios para el montaje e instalación del cable de guarda con fibras ópticas o cable dieléctrico con fibras ópticas tipo autosoportado en las líneas de transmi- sión o distribución. Synchronous Digital Hierarchy) de nivel STM-1. Nodo SDH: equipo que enlaza o comunica la subestación con la red nacional de fibra óptica. E1: nivel 1 de comunicación de un Sistema de Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH. El cual en la red de fibra óptica maneja capacidades de transmisión de datos.Caja de empalme de transición: elemento donde se alojan los empalmes o uniones que sirven para dar continuidad a la fibra óptica del cable de guarda con fibras ópticas que llega de la línea de transmisión o distribución. con acceso al medio que define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de trama de datos. Caja de interconexión óptica (CIO/ODF): dispositivo de interconexión entre el cable dieléctrico con fibras ópticas proveniente de la caja de empalme de transición. a través del cable dieléctrico con fibras ópticas. se construyen a partir de múltiplos exactos de esta velocidad en factores de 4. Comunicación síncrona: tipo de comunicación cuya característica principal es que está contro- lada por una referencia de tiempo (señal de reloj).3) para las redes tipo LAN/WAN. STM-16 hasta STM-N y proporcionar servicios de comunicación en la subestación de capacidades de E1 y Ethernet 10/100 base TX. Comunicación asíncrona: tipo de comunicación cuya característica principal es que el control no depende de una referencia de tiempo (señal de reloj). Equipo multiplexor tipo banco de canales: equipo del sistema PDH o RED PDH el cual combina los canales de información. 2 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Las señales de mayor velocidad. Marco de remate o estructura de remate: estructura ubicada dentro de la subestación en donde se instala la caja de empalme de transición. 1) codireccional y en 2048 Kbps (G703. 1310Nm y 1550Nm.6). adaptador) que sirve para conectar o enlazar dos equipos. Ventanas de operación o de trabajo: son las longitudes de onda en las que puede operar la fibra óptica sin presentar pérdidas (atenuación) significativas. Interfaz G. Tramas: son bloques o paquetes de información. centrales telefónicas. en los cuales se organiza la información. Esta interfaz tipo Serie (RS-232) generalmente en las subestaciones se aplica para la conexión hacia el equipo del sistema de control supervisorio (UTR unidad terminal remota. estos pueden ser la caja de interconexión óptica (CIO) y el nodo SDH. SX.Equipo terminal óptico: se denomina el equipo final de interconexión entre los enlaces de subestaciones. Utilizan como medio de enlace de comunicaciones. convertidor. módulos ópticos de relevadores de protección y CIO. Jumper óptico o Patch Cord óptico: cable de 1 o 2 fibras ópticas mediante el cual se pueden interconectar los equipos ópticos. que sirven para unir mecánicamente las fibras ópticas con la capacidad de ser desconetable. al final de los pigtails en las CIO. Interfaz Tipo V. Interfaz: (interface) se entiende un dispositivo (circuito. VV Longitud de onda ( ): distancia que existe de una cresta a otra de las ondas de radiación elec- tromagnéticas que forman la luz y que se mide en nanómetros. entre otros. FX. en comunicaciones de tipo Serie (RS-232). las tres primeras ventanas de operación y que comúnmente se utilizan en el sistema de comunicación por fibra óptica son: 850Nm. 3 . Interfaz Ethernet: tipo de interfaces utilizadas para las interconexiones con las redes tipo LAN a través de puertos tipo RJ-45 para conexiones en cobre o también puertos para fibra óptica (LX. Conectores: accesorio terminal instalado en los extremos de los jumpers de fibra. servidor SCADA entre otras).24/28: tipo de interfaces utilizadas para la transmisión de señales digitales. entre otras). Interfaz V.703: estas interfaces son para la interconexión de componentes de red digitales. Frecuentemente se utilizan interfaz en 64 Kbps (G703. el cable de guarda con fibras ópticas instalado en líneas de transmisión aéreas o cable dieléctrico con fibras ópticas. con el objeto de que intercambien información. entre otras. instalados en líneas de transmisión subterráneas. entre otras. equipos de teleprotección.35: es una interfaz para comunicación tipo serie capaz de manejar capacidades desde 48Kbps hasta 2Mbps. relevadores de protección. equipos multiplexores. Tipos de enlaces 1+1: cuenta con redundancia es decir tiene un enlace principal y uno de respaldo. Pigtails: hilos de fibra óptica que se encuentran dentro de las CIO a las cuales se empalma las fibras ópticas del CDFO. Refracción: cuando un rayo de luz viaja de un medio a otro.2 Acrónimos En la tabla 1 se presentan las abreviaturas frecuentemente encontradas en los documentos téc- nicos relacionados con los sistemas ópticos: 4 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . se dobla en la frontera que separa ambos medios. de forma que los pulsos de luz enviados se ensanchen. Cocas de fibra: son las vueltas o circunferencias que se dejan al inicio y al final de un tramo como reserva de cable. 5. Enlace óptico: comunicación directa entre dos equipos a través de una fibra óptica. Servicio de comunicación: son las conexiones o enlaces de comunicación que entrega o tiene disponible el equipo nodo SDH. Dispersión modal: esta dispersión es debida por la multiplicidad de caminos de transmisión o modos de propagación en el interior de la fibra óptica. Bit: es la unidad mínima de medida de información.Dispersión cromática: propiedad intrínseca no deseable de la fibra óptica que provoca un grado de afectación de la señal óptica causada por la desviación de la longitud de onda original a grandes velocidades de transmisión.1. ocasionando que las señales enviadas a través de la fibra se distorsionen. Reflexión: sucede cuando la señal lumínica rebota en las paredes del núcleo de la fibra óptica permitiendo así su propagación en ella. correspondiente a un digito binario (cero o uno). es por ello que la dispersión modal limita el ancho de banda y con ello la velocidad de los datos. Abreviaturas 5 . FO Fibra óptica PDH Plsesiochronous Digital Hierarchy (Jerarquía Digital Plesiócrona) SDH Synchronous Digital Hierarchy (Jerarquía Digital Síncrona) OPGW Optical Ground Wire (cable de guarda con fibras ópticas) CDFO Cable Dieléctrico con Fibras Ópticas ADSS All-Dielectric Self-Supporting (Cable Óptico Totalmente dieléctrico autosoportado). ETO Equipo Terminal Óptico SFP Small From-Factor Pluggable Transreceptor E&M Ear and Mouth (Oído y Boca) FXS Foreign Exchange Subscriber (suscriptora de Intercambio Remoto) FXO Foreign Exchange office (Oficina de Intercambio Remoto) STM Sinchronous Transport Module (Módulo de Transporte Síncrono) CIO Caja de Interconexión Óptica UM. SM Unimodo MM Multimodo Kbps Kilo bits por segundo MKbps Mega bits por segundo BDB Decibel DBM Decibel con respecto a un 1Mw OTDR Optical Time Domain Reflectometer (Reflectometro Óptico en el Domino del Tiempo) UTR Unidad Terminal Remota LASER Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación LC Lucent Conector o Local Connector (Conector Lucen o Conector Local) ST Set and Twist (Punta Recta) SMA Subminiatura a (Conector Coaxial RF mini para puerto E1) Subscriber Connector o Standard Connector (Conector Estándar o Conector Sus- SC criptor) FC Fiber Connection (Conexión de Fibra) APC Angled Physical Contact (Contacto Físico Angulado) PC Physical Contact (Contacto Físico) SPC Super Polished PC (Pulido Súper PC) UPC Ultra Polished PC (Pulido Ultra PC) MTRJ Regirested Jack (Transferencia Mecánica) Tabla 1. Diagrama básico en un sistema de comunicación óptica Fuente: es el dispositivo que genera la luz. La luz se acopla a una fibra óptica que la guía a lo largo de la distancia de comunicación.4 Composición básica de una fibra óptica Las fibras ópticas son fabricadas a base de material cristalino. un detector decodifica la luz y reproduce la información de la señal. el revestimiento (cladding) y el recubrimiento. sílice capaz de guiar la luz a lo largo de la distancia de la comunicación. 5. El conductor de fibra óptica está compuesto por tres elementos básicos: el núcleo (core). recibe la secuencia de bits ópticos y la transforma en una secuencia de bits “eléctricos”. En la figura 1 se muestra un diagrama básico de un sistema de comunicación óptica donde los elementos que la conforman son: Fuente Medio Receptor Emisor Fibra óptica Detector de luz de luz Figura 1. 6 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . El material del núcleo y el revestimiento tienen distinto índice de refracción.1. también conocido como emisor de luz. la cual es un filamento de vidrio. El recubrimiento es el elemento más externo y el que impide que la luz exterior interfiera con la señal luminosa que viaja por el núcleo de la fibra. Receptor: es el dispositivo que detecta la luz. Medio: fibra óptica. En el extremo del receptor.3 Principio básico de comunicación óptica El principio básico es el siguiente: La señal de información a transmitir controla una fuente de luz encendiéndola y apagándola en una secuencia codificada particular o variando la intensidad de la luz.1. 5. En la figura 2 se muestra en perspectiva de corte las partes principales que conforman una fibra óptica. para conformar así un medio propagador de las ondas luminosas. Partes principales que conforman una fibra óptica 5.1.5 Cómo viaja la luz en una fibra Cuando un rayo de luz se propaga sin obstáculos por un medio como el aire o el vidrio. A este cambio de direc- ción se le llama refracción. Dicho haz se propaga a través del nuevo medio siguiendo una nueva trayectoria. viaja en línea recta. el cual se puede apreciar en la figura 3. La refracción se produce cuando el haz de luz incidente se encuentra con el plano de separación de los medios y presenta una variación con respecto a la trayectoria original del haz. Recubrimiento Recubrimiento (de 250 a 500 µm) Revestimiento ( 125 µm) Nucleo ( De 8 a 65 µm) Núcleo Revestimiento Figura 2. Ejemplo de Refracción 7 . Figura 3. 1. podemos entender que cuando la luz viaja a través del núcleo. Mientras la fibra se mantenga en línea recta. se le llama reflexión (ver figura 4). el haz de luz seguirá hasta que exista un doblez o curva en la fibra en donde el haz se reflejará en el revestimiento y seguirá hasta golpear nueva- mente con el revestimiento. esta señal luminosa es introducida a un elemento que es una fibra óptica por la cual viajará cierta distancia. Así sucesivamente hasta llegar hasta el otro extremo de la fibra. y posteriormente es convertida a una señal eléctrica que finalmente es la que originalmente se transmitió. Cabe mencionar que durante el viaje. esta señal es recibida por un elemento convertidor a través de un detector de luz.Cuando un rayo de luz rebota durante el cambio de medio o material de propagación. a cuya salida se tiene una señal luminosa proporcional generada por un emisor de luz. parte de la luz se pierde en el revestimiento ya que no se refleja el 100%.6 Flujo de Información Como se puede observar en la figura 5. Figura 4. la señal eléctrica de información llega al transmisor a través de un convertidor. 8 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Ejemplo de Reflexión Conducción de luz en un conductor de fibra óptica Recubrimiento n2 (90º -a0) a0 Eje del conductor aire n2=1 de fibra óptica Núcleo n1>n2 Recubrimiento n2 Con estos conceptos. va rebotan- do en el revestimiento a lo largo de la distancia de comunicación. por tal motivo. depende de la calidad del núcleo y del revestimiento de la fibra. la distancia máxima que puede viajar un haz de luz. 5. que equipo especial de empalmado. Tabla 2. al igual ticas. Un cable de fibra óptica tiene un diámetro Instalación especial: pequeño y. Fibra óptica Señal electrica (información) Emisor Detector E/O de luz de luz E/O Convertidor Convertidor Transmisión de óptico-electrico eléctrico-óptico la señal óptica Figura 5.7 Ventajas y desventajas principales Los criterios para tomar en cuenta la utilización de la fibra óptica como medio de comunicación siempre requieren evaluar los aspectos que se pueden apreciar en la tabla 2. Flujo de Información 5. Ventajas Desventajas Gran capacidad: PorConversión electro-óptica: Por este medio se tiene la capacidad de Se requieren de equipos especiales para la transmitir grandes cantidades de informa. esto la hace más fácil de instalar. conversión de la señal eléctrica a óptica y vi- ción simultánea. les se necesita destreza y habilidad. es más ligera que un cable de Se requieren técnicas y herramientas espe- cobre.1. Reparaciones: Interferencia eléctrica: Se requieren herramientas especiales para la La fibra óptica no se ve afectada por señales realización de reparaciones. Aislamiento: La fibra óptica es un dieléctrico (aislador). durante las cua- de radio o por interferencias electromagné. ya que no conduce la electricidad. Ventajas y desventajas de la fibra óptica 9 . ciales para la su instalación. ceversa lo cual se refleja en el costo del en- Tamaño y peso: lace. El siguiente cuadro sinóptico muestra en forma resumida la gama de tipos en los que se puede clasificar las fibras ópticas. es decir.2 Tipos de Fibra Óptica Las fibras ópticas pueden clasificarse según el modo de propagación de la luz en el interior del núcleo. dependerá de las distintas formas en que se propaga la luz dentro de la fibra.DSF ( NON -ZERO Dispersión shifted fiber ) Recomendación ITU 655 10 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . 5. Salto de índice o índice escalonado Multimodo Índice gradual Fibras SMF ( Estándar single mode fiber ) Recomendación ITU 652 Multimodo NZ . tal como se muestra en la figura 7. Energía luminosa Figura 7. Índice de Impulsión Impulsión refrección de entrada de salida Fibra a salto de índice Fibra a gradiente de índice Fibra monomodo Figura 6. Fibra monomodo o unimodo y modo de propagación de la luz en la fibra óptica 11 . Clasificación de fibras ópticas Para efectos prácticos los tipos de fibras ópticas más utilizadas en la infraestructura de comunicaciones de CFE son: Fibra monomodo: en estas fibras la luz sólo se propaga en un modo (un solo camino). esto se debe al pequeño tamaño de su núcleo (menos de 9 µm) lo cual permite tener enlaces ópticos de mayores distancias y velocidades de transmisión elevadas. Fibra multimodo: en este tipo de fibra la luz se puede propagar de varios modos (caminos para los rayos de luz). 12 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Las ventanas de trabajo utilizadas son: primera ventana a 850nm. Energía luminosa Figura 8. El diámetro del núcleo de este tipo de fibras suele ser de 50mm o de 62.5μm en la fibra multimodo (b) 9 μm en la fibra monomodo Un parámetro extrínseco a la fibra óptica es la ventana de trabajo. y menor si se hace en tercera. La atenuación es mayor si se trabaja en primera ventana. Cuando se habla de ventanas de trabajo se refiere a la longitud de onda central de la fuente luminosa que se utiliza para transmitir la información a lo largo de la fibra. de forma simultánea. Dimensiones de fibras ópticas: (a) 50/62.5 µm 9 µm a) b) Figura 9. La utilización de una ventana u otra determinará parámetros tan importantes como la atenua- ción que sufrirá la señal transmitida por kilómetro.5mm ver figura 8. segunda ventana a 1300nm y tercera ventana a 1550nm. Fibra multimodo y modo de propagación de la luz en la fibra óptica En la figura 9 se muestran los dos tipos de fibra óptica en perfil de corte así como sus dimensiones típicas: 125 µm 125 µm 50/62. 5.3 Clasificación de pérdidas de potencia óptica (atenuación) Las pérdidas o atenuaciones de las señales luminosas en las fibras ópticas pueden clasificarse de dos tipos: extrínsecas e intrínsecas. Ventajas de trabajo Pérdidas netas Figura 10. Ventana de trabajo 5.3. 13 . Dentro de las principales están: • Pérdidas por curvatura • Pérdidas por empalme • Microfisura Pérdidas por curvatura: Las curvas a las que son sometidas las fibras ópticas se pueden clasificar en macro curvaturas (radio del orden de 1cm o más) y microcurvaturas (el eje de la fibra se desplaza unas decenas de micra sobre una longitud de unos pocos milímetros) ver figura 11.1 Extrínsecas Provocan atenuación de la señal luminosa por causas a agentes externos a la naturaleza de la fibra óptica. dando como resultado. que la luz que viaja en el núcleo pueda refractarse. A fin de prevenir esto los cables de fibra tienen como mínimo un ángulo de curvatura. • Macrocurvaturas (macrotorcimiento): la presencia de una curva en la fibra puede afectará el índice refractivo y el ángulo crítico del rayo de luz en esta área específica. la pérdida de la señal es reversible una vez que desaparece el doblado. Tipos de Pérdida por Curvatura 14 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Macro-torcimiento Núcleo Bindaje Núcleo Bindaje Micro-torcimiento Figura 11. generando pérdidas por radiación luminosa. • Microcurvaturas (microtorcimiento): son irregularidades geométricas entre el núcleo y el revestimiento. 5dB.1dB. • Protección del empalme. Pueden ser de manera mecánica cuyas atenuaciones van de 0. Empalme por fusión: Se realiza fundiendo el núcleo. las pérdidas por esta causa constituyen un factor muy importante en el dise- ño de sistemas de transmisión. los extremos de las fibras se funden mediante un arco eléctrico generado entre los electrodos de la empalmadora. o por fusión cuyas atenuaciones por lo general son menores a 0. ver figura 13. Ver figura 12.Pérdidas por empalmes: Se producen cuando una parte de la luz que sale de un núcleo no incide en el otro núcleo y se pierde. particularmente en enlaces de telecomunicaciones de gran distancia. y la segunda el empalme mecánico. Por tanto. Figura 12. Empalmes Técnicas de empalme Existen 2 técnicas de empalme que se emplean para unir permanentemente entre sí fibras ópticas. la fusión realizada anteriormente es protegida mediante un manguito o tubo termo contráctil con refuerzo de acero inoxidable 15 . mediante un equipo empalmadora de fusión • Soldadura por fusión.2dB a 0. La primera es el empalme por fusión que actualmente se utiliza en gran escala. siguiendo las etapas de: • Preparación y corte de los extremos a empalmar • Alineamiento de las fibras. es importante que las caras del núcleo de la fibra óptica coincidan exactamente. Las principales son: Pérdidas por la calidad de la fibra Son las inherentes a la fibra que dependen de la calidad y pureza del material con que se fabri- ca el núcleo de la fibra como es sílice o vidrio.3. Técnicas de empalme 5. Pérdidas por distancia y refracción Son las que se pierden por la refracción de la luz en el revestimiento y por la longitud de la fibra. Consta de un elemento de auto alineamiento y sujeción de las fibras y de un adhesivo adaptador de índice que fija los extremos de las fibras permanentemente. Pérdidas por proceso de fabricación Son las provocadas debido a las irregularidades durante el proceso de fabricación de la fibra. 16 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Empalme de fibra óptica de tipo mecánico Empalme de fibra óptica de tipo mecánico Figura 13. dependen de su construcción y no se pueden elimi- nar.2 Intrínsecas Son pérdidas inherentes de la fibra óptica.Empalme mecánico Se usa en el lugar de la instalación donde el desmontaje es frecuente. 22 dB/km Empalme X Fusión Multimodo 0. se muestra un ejemplo de cálculo de la pérdida de potencia óptica esperada en un enlace típico entre subestaciones.50 dB Tabla 3.5 dB/km Fibra Monomodo 0. debemos sumar cada una de las atenuaciones que tendremos a lo largo del enlace considerando: • La atenuación del cable (cada carrete) • La cantidad de empalmes por fusión (cajas de empalme) • La cantidad de conectores a utilizar Ejemplo de cálculo de un enlace: Se requiere un enlace vía fibra óptica monomodo entre la subestación a y b con una distancia de 30km. 5. ¿Cuál será la atenuación total del enlace? Para resolverlo primero se calcula la atenuación del cable.1 Cálculo de un enlace Para calcular la atenuación de un enlace de fibra óptica.4 Valores típicos de atenuaciones Los valores de atenuaciones o pérdidas típicas de la señal óptica para efectos de realizar cálcu- los de un enlace se pueden apreciar en la tabla 3: Fibra Multimodo 0.15 dB Empalme X Fusión Monomodo 0.10 dB Conectores 0. 5. ver figura 14: 17 .4. Valores de atenuaciones típicas de la señal óptica Con base en los valores de pérdidas plasmados en la tabla de arriba. 1 dB se tendrá que: 18 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas .E.22 dB/km = 6. se calcula la cantidad de cajas de empalme a instalar (ver figura 15) considerando que cada carrete tiene una longitud de promedio de 3km.E. 30 3 Km = 10 cajas de empalme + 1 del extremo Km Longitud del Longitud de cada enlace carrete Figura 15.6 dB Atenuación por Longitud del kilometro de fibra enlace monomodo S. A S. Cálculo de la atenuación del cable Después. 30 Km x 0. B 30 Km Figura 14. Cálculo de cajas de empalme a instalar Considerando que cada caja de empalme o empalme de fusión (Ver figura 16) tiene 0. por lo que cada 3km se colocará una caja de empalme. 1 dB por cajas empalme S.5km x 0. para calcular la ate- nuación total de este carrete se multiplica el valor del tamaño del carrete por el coeficiente de atenuación: T. por o que en total son 4. B 30 Km Figura 16.99dB Por lo que el valor de atenuación que presentarán las fibras ópticas del carrete de OPGW será de 0. Entonces: 4 x 0. Para efectos prácticos este valor será muy cercano al que se realice con equipos de medición.5 dB = 2 dB (considerando generador y medidor) Por lo tanto si sumamos todas las atenuaciones: Del cable 6. 19 .1 dB Por conectores 2 dB Total 9. Cálculo por cajas de empalme En un enlace por lo general se consideran 2 conectores por extremocuando se utiliz el equipo de mediciòn generador y medidor óptico. 11x 0. Y cuando se utiliza el equipo OTDR se deben consierar 2 conectores.E.5km.E.22 dB/km = 0. Ejemplo de cálculo de atenuación estimada: Se tiene un carrete de cable OPGW con fibra óptica monomodo de 4.99dB.7dB. Carrete x c.7 dB Por lo que se espera tener una pérdida de señal de 9.6 dB Por empalme 1. A S.1 = 1. Atenuación= 4. Más adelante en la unidad se mostrará que hay otros elementos a tomar en cuenta para que el cálculo sea más preciso. Los elementos que están ubicados en las líneas de transmisión se pueden apreciar en la figura 17. Elementos de un sistema de óptico de comunicaciones en la línea de transmisión 20 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . amortiguadores.5 Partes que conforman los sistemas ópticos de comunicaciones Los sistemas ópticos de comunicaciones en CFE están conformados por los elementos que es- tán ubicados en las subestaciones eléctricas y en las líneas de transmisión. 5. suspensión. • Cajas de empalmes Figura 17. entre otros. y son: • OPGW o cable de guarda con fibras ópticas (para líneas de transmisión aéreas) • ADSS o cable dieléctrico (para líneas de transmisión subterráneas y área) • Herrajes de tensión. Los elementos que están ubicados (ver figura 18) en las subestaciones son: • CDFO o cable dieléctrico de fibras ópticas • Caja de interconexión óptica o ODF • Jumpers de conexión a equipo óptico • Amplificadores (en caso de enlaces ópticos muy largos) • Equipos terminales ópticos Figura 18. las cajas de conversión. Elementos de un sistema óptico de comunicaciones en las subestaciones 21 .Para el caso de las líneas de transmisión aéreas. generalmente se instalan en los marcos de remate de las subestaciones y se integran en el alcance de la obra de la línea. con la excepción de que en su interior tiene alojadas las fibras ópticas. 5. las cuales están cubiertas por diferentes materiales que la protegen de la humedad y daños me- cánicos.6 Composición de un Cable de Guarda con Fibras Ópticas (CGFO) Ahora bien. Alambres de acero Alambres de aluminio Tobo de aluminio Núcleo óptico Material de relleno Alambre de acero Figura 19 Ejemplo de la constitución de un cable OPGW 22 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . el cable de guarda tiene una constitución muy parecida a los cables conductores normales (ver figura 19). • Número de fibras: Debe ser mayor o igual a 36 fibras por cable de guarda • Corriente de cortocircuito Se refiere a la capacidad de disipación de corrientes o de disipación térmica ante una corriente de falla. la cual debe ser de mayor igual a 87 (kA) 2s • Descargas atmosféricas Es la capacidad de transferencia de energía ante una descarga atmosférica. Derivado del cumplimiento de lo indicado en la especifica- ción. húmedos. con lo que el supervisor de obra tendrá un documento que garantice la aprobación para su utilización en las obras de líneas. siendo como esperado mayor o igual a 70KN • Diámetro del cable Para la norma E0000-21 se considera un diámetro menor o igual a 16. de transmisión de CFE. En general los fabricantes deben cumplir con lo solicitado sobre su composición en la especifica- ción CFE E0000-21 y CFE E0000-35.6.Dependiendo de cada fabricante es el diseño final y ordenamiento de las fibras en el cable. entre otros) 23 . la cual debe ser 100C. ya sea para su adquisición o para su suministro por parte de las contratistas en obras. salinos.1 Consideraciones del cable de guarda con fibras ópticas Otro de los elementos. los diferentes fabricantes obtendrán las constancias de aprobación de LAPEM.2mm • Condiciones ambientales El cable debe ser capaz de soportar las diferentes condiciones ambientales o climas (seco. • Carga de ruptura Es la carga a la cual se rompe un cable a sección completa. 5. para la evaluación de un cable de guarda con fibras ópticas se debe- rán revisar las siguientes características considerando lo indicado en la especificación de CFE E0000-21. 5. va montado en la parte superior de las torres de las líneas de transmisión a lo largo de su trayectoria. Estos herrajes y accesorios se aprecian en la tabla 4.7 Objetivo del cable de guarda con fibras ópticas en una línea de transmisión El cable de guarda con fibras ópticas u OPGW es instalado en la parte superior de las torres de las líneas de alta tensión de la red eléctrica de CFE. 24 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Cable de guarda con fibras ópticas instalado en parte superior de las torres 5. ver figura 20. Para tal fin se requiere de una serie de herrajes y accesorios con los cuales se dará continuidad y la correcta sujeción al cable de guarda.8 Herrajes y accesorios utilizados en la instalación del CGFO y del CDFO El cable de guarda con fibras ópticas. Las razones principales de su instalación son: • Servir de medio de comunicación para la transmisión de información entre las subestaciones y centros de control regional. • Evitar descargas atmosféricas y cortocircuitos en la línea Figura 20. 0 a montado el cable OPGW a lo 16.0 al 16. 25 . Reduce las vibraciones eólicas o de Su uso es en líneas de Amortiguador de factores externos que alta tensión para cali- vibraciones generen movimiento bres del 13.2mm largo del tendido.2 mm cajas de empalme.2mm del tendido.0 a 16. tinuidad del tendido doble pasante 13.0 a inicio o final do de cable de guarda 16. Neopreno re- de empalme sobre el sistente a rayos UV poste o torres. Elemento utilizado Fabricados en acero al para sujetar y guiar los Herrajes de guía y carbono galvanizado extremos de un cable fijación con o sin por inmersión en ca- tendido hacia la caja neopreno liente. 13. Elementos mecáni- Herraje de cos utilizados para Para diámetro de suspensión tipo mantener suspendido cable OPWG 13.2mm de cable de fibra ópti- ca en torres o postes. Elementos mecánicos Para diámetro de ca- Herrajes de tensión utilizados para guiar el ble OPGW.0 a 16.0 a colgado pre formado cable OPGW a lo largo 16. Elementos mecánicos utilizados para man. doble bajante cable OPGW hacia las 13. ble OPGW. Para diámetro de Herraje de suspensión tener suspendido el cable OPWG 13.2mm con fibras ópticas. Nombre del herraje Uso Foto Comentario Elemento mecánico utilizado para iniciar Para diámetro de ca- Herraje de tensión de o terminar un tendi. Elementos mecánicos Para diámetro de ca- para mantener la con- Herrajes de tensión ble OPGW.2 en cables de FO. utilizado en subestaciones y en las líneas de transmisión aéreas. en las líneas de trans- misión. Con se- los cables OPGW de Caja de empalme llado hermético con- cada carrete utilizado tra humedad. se relacionan los herrajes y accesorios más comúnmente usados en el tendido y montaje de CDFO tipo ADSS. Tabla 4. intemperie. guano tección al herraje.Sirve para almacenar carbón galvanizado miento la coca de OPGW por inmersión en ca- liente Fabricado en PVC AR- BOR resistente a rayos Brinda una mayor pro- Recubrimiento para UV. Fabricado en acero al Herraje de almacena. herraje de tensión de aves y altas tempe- raturas. Accesorio donde se Fabricado en acero unen los extremos de galvanizado. 26 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Relación de herrajes y accesorios En la tabla 5. Nombre del herraje Uso Foto Comentario Soporta cables tipo Fabricado en acero ADSS de 8 a 20mm de galvanizado con pro- Herraje tipo J Para diámetro para claro tección de neopreno líneas de transmisión de 150 metros como resistente a los rayos máximo. 27 . retano que agarran el Las varillas de refuer- Suspensión de cable de forma firme zo están diseñadas aluminio y segura a la vez. tructura tanto me- La base y la cubier- diante tornillo como ta de la grapa están mediante una banda: unidas mediante un con tornillo cuando cierre que permite un Soporte de aluminio se monte en poste de fácil acceso a la zona para ADSS madera y mediante la interior de la grapa en banda metálica cuan- la que se montan unos do se monte en poste manguitos de poliu- de hormigón o metá- retano que agarran el lico. debe usar para ese Las varillas de refuerzo rango de diámetros. permiten ángulos de línea mayores y longitudes de vano más largas. La base y la cubier- ta de la grapa están unidas mediante un El manguito viene cierre que permite un adaptado a un de- fácil acceso a la zona terminado rango de interior de la grapa en diámetros de ADSS y la que se montan unos sólo se debe usar para manguitos de poliu. diámetros del cable sivas sobre el mismo específico y sólo se que lo podrían dañar. Es una grapa especial de suspensión tan- gencial diseñada para cables ADSS instalados con tensiones ba- Puede fijarse a la es- jas en vanos cortos. cable de forma firme y segura a la vez. para un rango de tando presiones exce. evi. ese rango. evitando presiones exce- sivas sobre el mismo que lo podrían dañar. UV. Es apta para distintos Caja de empalme tipos de ambientes ya para cable ADSS. de aves y altas tempe- raturas. cuenta con para cable ADSS za y sistema de o’rings. lo que en el cables de fibra óptica. Las pinzas del remate Fabricado en termo. cuados. permiten una fijación Remate de tensión plástico resistente a rápida y segura en ca- para cable ADSS rayos UV así como en ble de ADSS con diá- acero inoxidable. en espiral preforma. no producen una Amortiguadores para de alta frecuencia que presión puntual sobre cableado ADSS se producen en los el cable. Fabricado en acero galvanizado. Son por tanto ligeros. caso de los cables de tanto OPGW como fibra óptica es espe- ADSS. ADSS de 60cm. y no son afectados por el galope. te. 28 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . posibilidad de corro- tiguar las vibraciones sión. metro de 8 a 20mm. Estos accesorios es- Los amortiguadores tán fabricados en PVC. dos son accesorios están exentos de la diseñados para amor. instalados en lí. Fabricado en PVC AR- BOR resistente a rayos Recubrimiento para Brinda una mayor UV. Almacena el exceden- te de cable ADSS en Fabricado en acero Almacenador para su diámetro 27 interior galvanizado. para que está sellado her- diferentes diámetros Caja de empalme méticamente con pin- de cable. intemperie. guano herraje de tensión protección al herraje. un puerto oval y 6 a Cuenta con kits de ca- 18 puertos redondos ble para sellados ade- para entrada o salida. cialmente importan- neas aéreas. Herrajes y accesorios más comúnmente usados en el tendido y montaje de CDFO utilizados en trincheras de las subestaciones 29 . Reduce el diámetro de Tapón reductor te permitiendo el paso 50mm a 14. cios para continuidad terráneas. Nombre del herraje Uso Foto Comentario Se utiliza para protec- ción de CDFO en línea Tubo PEAD y abraza. Se utiliza en los extremos de la tubería PEAD. De 2 pulgadas (50mm) de transmisión subte- deras tipo omega de diámetro. evitando la penetración de humedad y roedores. Tabla 6.5mm del CDFO. Herrajes y accesorios más comúnmente usados en el tendido y montaje de CDFO tipo ADSS utilizado en subestaciones y en las líneas de transmisión aéreas En la tabla 6 se muestran los herrajes y accesorios comúnmente usados en el tendido y montaje de CDFO utilizado en trincheras de las subestaciones. del ducto en cualquier dirección. rráneas y en trincheras de la subestación. Son caja de sellado Se utiliza para el jalado hermético y se le pue- Caja hermética para del CDFO en las trin. y sirve para se- llar el tubo únicamen. den realizar los orifi- jalado de CDFO cheras de líneas sub. Acepta de 1 a 4 charo- Se fija a torre o poste Caja de empalme de las con capacidad de por medio de tornillos 2 a 4 vías 12 a 24 fibras alojando sin perforar. como máximo 72. Tabla 5. 30 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas .En la figura 21 se muestran algunos de los herrajes y accesorios utilizados en los enlaces ópticos entre subestaciones de CFE. Se puede apreciar la ubicación que comúnmente llevan dichos elementos a lo largo de las trayectorias de las líneas de alta tensión. esto es importante para que el supervisor de obra pueda identificarlos correctamente durante la supervisión de la obra en lo que respecta al montaje del OPGW. Aplicación de herrajes en la Línea Figura retomada del catálogo de Prysmian. Figura 21. se deben tener cuidados especiales. se debe tener especial cuidado en: • Radios de curvatura • Tensión y velocidad de tendido • Cuidado general 31 . debido a las propiedades vítreas de las fibras. ya que es posible que se rompan.1 Cuidados en el manejo del cable con fibras ópticas Durante el manejo de un cable con fibras ópticas. Esquema de elementos para el tendido del OPGW 5.9 Procedimiento de instalación En la figura 22. 5. aunque visiblemente el cable parezca estar en perfecto estado. Bobina cable OPGW Freno Polea Alacrán Calcetín 2. referente al montaje de cable OPGW en las torres de líneas de alta tensión. Por lo tanto. se indican los elementos que normalmente se utilizan para las actividades de tendido.9.3m Antitorsión Hilo piloto >2h Traccionadora h Bobina piloto >2h Figura 22. En la figura 23 se visualiza un ejemplo del enrollamiento que se realiza al dejar las cocas de OPGW. el cual debe ser respetado en todo momento durante los trabajos de tendido e instala- ción. De igual forma. 32 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . los extremos deber ser cubiertos con una capucha colocada térmicamente o cinta aislante para evitar que la humedad penetre al cable. Por lo tanto. Coca de OPGW en torre Tensión y velocidad de tendido Un cable con fibras ópticas tiene una tensión y velocidad de tendido más baja que la de los cables convencionales. el radio mínimo de curvatura. y provocar atenuaciones por enci- ma de las especificadas por el fabricante. vigilando en el dinamómetro que la tensión no sobrepase los 11.Radios de curvatura Cada fabricante debe incluir dentro de las características de su cable. en donde se respeta el radio de curvatura para no dañar internamente las fibras ópti- cas. En caso contrario. sin jaloneos.800 N (1.200 Kgf). Las máximas tensiones de tendido están especificadas por el fabricante y no deben de excederse en ningún momento. siempre y cuando se mantenga la tensión constante. Al inicio. soltando el freno lentamente y accionando la traccionadora. Cuidado general El manejo inapropiado del cable con fibras ópticas provoca que sean alteradas sus característi- cas de transmisión. Radio de curvatura mínimo Figura 23. la velocidad de instalación debe ser de 5 ó 6 m/min y debe aumentarse poco a poco hasta llegar a 40 m/min aproximadamente. se deben tener cuidados para evitar maltratarlo. Una vez que se ha verificado que las poleas trabajan adecuadamente y que la guía está a la altura conveniente. lo cual puede ocasionar cambios en las caracterís- ticas del mismo y alterar su tiempo de vida. las fibras del cable pueden dañarse. se inicia el tendido del cable. Puede llegar a la máxima velocidad que permita la máquina de tracción. las cuales deberán estar en lugares de fácil acceso. debe tener los siguientes documentos para efectos de la correcta supervisión del tendido del OPGW en las obras de líneas de transmisión.9.4 Consideraciones para la instalación de cajas de empalme Accesibilidad: Se refiere a las estructuras en donde se colocarán las cajas de empalme.2 Datos básicos requeridos para la instalación del cable con fibras ópticas El supervisor de preferencia. 5. como documentos ya aprobados para construcción. 5.9.9.3 Consideraciones para instalación Como recomendación se deben tener en cuenta los siguientes parámetros y datos para super- visar la correcta realización del tendido del OPGW: • Localización de las cajas de empalmes en la línea de transmisión • Radio de curvatura del cable • Nivel de tensiones • Puestas a tierra (instalación de cola de rata) 5. • Programa de tendido • Planos de localización de estructuras • Listas de distribución de torres • Planos y perfiles de la línea • Tablas de flechas y tensiones • Listados de herrajes requeridos • Recomendaciones del fabricante Estos documentos pueden ser consultados en las bases del contrato de obra o solicitados al contratrista encargada de la obra. Montaje de las cajas de empalme: La distancia al suelo puede variar aunque se recomiendan las siguientes: 33 . y deben considerarse en todo momento las recomendaciones del mismo. mantenimiento y en su caso reparación de fallas. ya que pueden variar de acuerdo con cada fabricante. se realiza para facilitar los procedimientos de empalme. Figura tomada del manual de técnico “Instalación de cable de guarda con fibras ópticas OPGW)” de CONDUMEX 34 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . a fin de asegurar una correcta fijación a las estructuras. acondicionar un herraje para algún caso específico.) Todo lo anterior. Punta del cable flechado Caja de empalme Posición final de la punta Figura 24. Tipo de estructura Tipo de estructura Torres 7m mínimo Poste 5m mínimo Subestación 2m (máx. siempre y cuando las cajas de empalme y el cable de guarda con fibras ópticas. Para casos especiales se pueden realizar las adecuaciones necesarias a dichos herrajes o inclu- so. tengan una fijación que iguale o supere las recomendaciones del fabricante. es importante tener especial cuidado con los herrajes empleados para la sujeción de las cajas de empalme a las torres y/o postes (ver figura 24). Por ello. Ejemplo de colocación de caja de empalme. previamente a la eje- cución de las pruebas operativas del enlace completo por fibra óptica. A continuación se relaciona dicha información que debe obtenerse al realizarse las pruebas preoperativas por parte de la contratista cuando se incluye el suministro y tendido como alcance de la obra: • Resultados de las pruebas de atenuación del fabricante • Datos de la longitud de los carretes utilizados • Ficha técnica del cable • Lista de distribución de carretes en la línea • Resultados de las pruebas de atenuación antes de la instalación (en sitio) • Resultados de las pruebas del enlace punto-punto con OTDR • Resultados de las pruebas de enlace con generador-medidor óptico • Certificados de calibración de los equipos de medición Lo anterior para la verificación del adecuado suministro e instalación del cable de fibras ópticas. 5. 35 .10 Composición de un cable dieléctrico de fibras ópticas El cable dieléctrico con fibras ópticas es un tipo de cable exteriormente no metálico y en su elemento más interno lleva alojadas las fibras ópticas. Tiene características ideales para su utiliza- ción tanto en exteriores como en interiores llevando los recubrimientos necesarios dependiendo de la aplicación específica. Para el caso en que el suministro sea por parte de CFE y el alcance de la obra sea solo el tendido por parte de la contratista. por parte del personal técnico del área operativa.5 Información proporcionada por el contratista Se refiere a la información que el supervisor debe recibir del contratista. se deberán realizar las pruebas ópticas y procedimiento indicados en la Especificación de construcción de líneas de transmisión en el apartado sobre recep- ción de carretes de fibra óptica. Para el caso que nos ocupa que son las subestaciones eléctricas de CFE el tipo de CDFO utilizado está conformado típicamente como se muestra en la figura 25.9. 5. hasta llegar al gabinete donde se alojará la caja de interconexión óptica (CIO) a la cual serán finalmente empalmadas las fibras ópticas del cable. así como lo indicado en la recomendación G. Vaina Hilo de desgarre Hilo sintéticos de kevlar Cinta antiflama Cinta de mylar Loose Buffers Fibras Hilo de drenaje de humedad Elemento central dieléctico Figura 25. debiendo continuar en su interior a través de las charolas exclusivas para el sistema de comunicaciones (en caso de aplicar). se considera que debe ser instalado a través de ductos exclusivos y/o en el interior de tubo PEAD. Este cable es de tipo ADSS (All Dielectric Self Supporting). por postería en líneas de distribución o subtransmisión.D para las fibras ópticas del cable. En la figura 26 se aprecia un cable dieléctrico tipo ADSS “figura 8” o con mensajero 36 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Por otra parte. en paredes de trincheras hasta llegar a la caseta de control de la subestación. a lo largo de la trayectoria desde la caja de conver- sión OPGW/CDFO ubicada en marco de remate hasta la caseta de control principal. Partes de un cable dieléctrico con fibras ópticas Para el tendido del CDFO en la subestación. En el caso específico de las líneas subterráneas se utilizan cables dieléctricos con fibra óptica (CDFO) el cual deberá cumplir con lo expuesto en las especificaciones CFE E0000-35 “Cables de fibra óptica para postes y ductos de distribución” y CFE E000-21. frecuentemente.652. existe un tipo de cable dieléctrico el cual tiene la característica de tener un elemento metálico adicional el cual que permite utilizarlo para su tendido. Para el caso de los sistemas de comunicación por fibra óptica. su corte transversal y sus elementos principales 5. 37 .11 Canalizaciones para el sistema de comunicación por fibra óptica dentro la caseta de control Siempre se debe verificar que. dentro de la caseta de control se cuenten con las canalizaciones necesarias para la interconexión de los diferentes equipos del sistema de comunicaciones. este tipo de charolas debe estar aterrizado al sistema de tierra y puede ser instalada en la parte posterior a las charolas o canalizaciones de los cables de control. Figura 26. existen tres tipos de canalizaciones que son las siguientes: La canalización con charolas tipo malla (cablofil) se utiliza principalmente para cableado de cobre tipo estructurado (como puede ser cables para red o cable multiconductor (ver figura 27). Cable ADSS. Canaleta tipo Fiberguide/Panduit. Canalización con canaleta tipo plástica 38 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Figura 28. Figura 27. esta ca- nalización se fija generalmente a través de un brazo lateral el cual se sostiene de las charolas de canalización del cable de control y fuerza. Canalización con charolas tipo malla La canalización por canaleta plástica (fiberguide o panduit) se utilizan generalmente para cableado de FO (jumpers) dentro de la caseta de control de la subestación (ver figura 28). La canalización por charola de aluminio (ver figura 29). Como sugerencia se recomienda utilizar tubería flexible para proteger los cables ópticos (jumpers) al exterior de los tableros. Su objetivo principal. entre otros). Sus extremos. Figura 29. 36 o 48 fibras (ver figura 30). En algunos casos se tienen en un cuarto por separado de los demás tableros. es recibir los cables de fibras ópticas tipo monomodo por las cuales se tendrán los enlaces de la subestación.12 Elementos del sistema de comunicación óptico en la subestación Los elementos o equipos que conforman el sistema óptico de una subestación eléctrica están ubicados en el área de tableros de comunicaciones. También se utilizan para los enlaces ópticos entre casetas en una misma subestación o cuando se utilizan cables de fibras ópticas tipo multimodo.12.1 Caja de interconexión óptica Este elemento se encontrará montado dentro de un gabinete. que normalmente se utiliza para cana- lizar los otros cableados del área de tableros. Canalización con charola de aluminio 5. ST. en la caseta principal. SC. quedan disponibles para ser empalmados con el CDFO que llega 39 . los cuales son cables de fibra que terminan en un conector mecánico (tipos FC. con sus colaterales en la red eléctrica. y los gabinetes de los equipos terminales ópticos. Pueden tener capacidad de empalmar cables ópticos de 12. Como elementos principales que el supervisor debe identificar están los gabinetes de las cajas de interconexión óptica (ODF). 5. en la caseta de control de la subestación. Están compuestos internamente por unos latiguillos o pigtails. Pigtails Puertos ópticos Casettera de CDFO empalmes Figura 30.desde la caja de conversión o caja de empalme de transición. Empalmado de fibras en un distribuidor óptico 40 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . Los puertos ópticos son los que se utilizan para interconectar a través de jumpers ópticos a los equipos ópticos. o a los relevadores de protección de tipo de fibra óptica dedicada. A continuación se muestra un tipo de caja de interconexión óptica o distribuidor óptico. 12. el supervisor podrá verificar con certeza que el contratista o el proveedor están suministrando los jumpers ópticos del tipo requerido para un proyecto dado.1. 5. que se utilizan en los cables ópticos o jumpers en la infraestructura de comunicaciones de las subestaciones eléctricas de CFE. Tales conectores se encuentran descritos en la tabla 7. Conector tipo FC macho y Conector tipo LC macho y Conector tipo SC macho y hembra hembra hembra 41 .1 Tipos de conectores ópticos Para el supervisor de obra es importante identificar los tipos de conectores más comunes. De esta manera. así como pasar las pruebas ópticas satisfactorias de fábrica. Tipos de conectores Los cables ópticos pueden suministrarse de tipo simplex. cuando son suministrados los jumpers ópticos se requiere que sean certificados por fábrica para garantizar su correcta alineación y pulido de las fibras en sus conectores. Otro dato importante es que el cable de los jumpers con fibras tipo monomodo se suministran de color amarillo y de color naranja las fibras multimodo. o de tipo duplex cuando vienen juntos los dos cables con sus respectivos conectores en los extremos. Conector tipo ST macho y Conector tipo E-2000 APC Conector tipo MT-RJ macho hembra macho y hembra y hembra Tabla 7. Finalmente. 42 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . cuando se tiene un sólo cable con sus dos conectores en los extremos. Todo esto mediante la fibra óptica instalada entre estos. conocidos también como equipos terminales ópticos (ETOs). En la figura 32 se muestra un equipo marca ABB modelo FOX515 el cual es utilizado en muchas subestaciones de la red eléctrica de CFE.2 Equipos de comunicaciones ópticos Los equipos de comunicaciones ópticos. son dispositivos que convierten las señales eléctricas en pulsos de luz y viceversa. 43 . Conectores Pulidos 5. La función es intercambiar información entre dos puntos para su procesamiento o en su caso reen- viarla a otro punto de procesamiento. Figura 31.12. Equipo terminal óptico marca ABB modelo FOX515 • Componentes Los equipos de comunicaciones ópticos. Figura 32. Componentes de los equipos de comunicaciones ópticos 44 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . (ver figura 33) están compuestos por tres partes principales: a) Generador de luz (transmisor) b) Detector de luz (receptor) c) Convertidor óptico/eléctrico Figura 33. a los cuales mediante un tratamiento se les da la propiedad de emitir luz. Tienen una potencia de salida elevada. es necesaria la colocación de atenuadores ópticos en el transmisor. realiza la conversión de la luz recibida a eléctrica para poder ser interpretada. • Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Son muy similares a los LEDs pero de diferente estructura que genera el efecto de emisión estimulada que permite obtener radiación de luz de forma concentrada.a) Generador de luz (transmisor) Existen dos tipos de generadores de ópticos los cuales son: • Diodos emisores de luz (LED) Son dispositivos electrónicos de estado sólido tipo semiconductor. Mientras más sensibles sean a la luz. en caso de superarse. es el elemento que recibe la señal de luz enviada por el generador. es convertida a luz para poder ser enviada. Figura 34. mayor será su costo. A los equipos de comunicaciones ópticos se les suele representar en planos con el símbolo que se muestra en la figura 34. con la cual puede cubrir mayores distancias y manejar gran cantidad de datos a altas velocidades. Son más costosos pero generan luz de forma sintonizada a longitudes de onda aptas para su utilización en la transmisión de datos. el receptor de luz. b) Detector de luz (receptor) El detector de luz. la señal eléctrica que recibe el generador de luz. De igual manera. Cada detector de luz acepta un determinado nivel de luz. los cuales disminuyen la intensidad de luz enviada. 45 . el detector se satura y el equipo no funciona. Símbolo que representa al equipo de comunicación óptico. c) Convertidor óptico/eléctrico En esta etapa. en esos casos. evitando así la saturación en el receptor. hechos a base de silicio do- pado. Son económicos y se emplean para generar luz de baja potencia que permita cubrir enlaces ópticos de corta distancia. Otro elemento que forma parte de un equipo terminal óptico se denomina multiplexor. Figura 35. Cada seg- mento es enviado a un punto común en una unidad de tiempo a la cual esta sincronizado el equipo. También realiza la operación inversa recibiendo la señal combinada y restituyendo cada señal de servicio original. En una subestación eléctrica requerimos que se procesen las señales de los siguientes servicios: • Telefonía o voz • Datos • Teleprotección • Video El dispositivo capaz de lograr esta combinación de señales se llama multiplexor. en los planos suele representarse con el símbolo que muestra la figura 35. 46 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . las señales son ordenadas y entregadas al transmisor quien las hará llegar al equipo terminal óptico en otra subestación. para su ejemplificación ver figura 36. Símbolo con el que se representa el multiplexor En forma básica los multiplexores trabajan de la siguiente manera: Las señales recibidas son divididas en segmentos de determinado valor en tiempo. En este se combina y canaliza las señales de los diferentes servicios requeridos en las subestaciones eléctricas. Ejemplificación de señales transformadas en una sola y viceversa 47 . Figura 37. El equipo receptor recibe dicha información la cual es desmulti- plexada para formar de nuevo la información generada originalmente. Figura 36. son inyectadas al equipo de comunicaciones óptico para ser enviadas al equipo remoto. ver figura 37. Función básica de un multiplexor en una subestación Las señales transformadas en una sola. 703. tele protección.6 a 2Mbps E&M y 64 Kbps codireccional Conector tipo DB25 para interfaces V. Interfaz G.24/28 y 64 Kbps codireccional Ethernet de cobre Figura 38. Conector tipo Rj 45 para interfaces V.35. En la figura 38 se muestran algunos tipos de puertos de interfaces con las cuales se conectan los diferentes equipos de PCYM.FSX. Estas interfaces son del tipo apropiado para una aplicación en específico y obedecen a ciertas normas y estánda- res internacionales de comunicaciones con el objeto de lograr un alto grado de compatibilidad entre marcas y modelos de equipos. Interfaces de los equipos ópticos Las interfaces en los equipos ópticos son los elementos o puntos de entrada y/o salida para las señales de los diferentes servicios requeridos en las subestaciones eléctricas. Ejemplos de puertos de interfaces 48 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . entre otros. en una subestación Conector Tipo Microcoaxial para Conector tipo Krone para interfaces FXS. telefonía. 5 Gbps • STM-64 a 10 Gbps Dependiendo del fabricante es posible que se manejen módulos ópticos tipo SFP (Small From- Factor Pluggable Transreceptor) insertables. Ver figura 39.Así mismo existen las interfaces tipo óptico que normalmente se utilizan para conectarse direc- tamente a las fibras ópticas de los enlaces entre subestación. Para el caso particular de los equipos FOX 5615 de ABB existe la tarjeta llamada Tebit. En la figura 40 se muestra un equipo terminal óptico SDH/PDH marca ECI que se están incluyendo en los nuevos proyectos de subestaciones de la red eléctrica de CFE. Se les puede denominar también tranceivers. la cual tiene interface tipo óptico para enlazar por fibra multimodo los equipos digitales de teleproteccion ubicados en las casetas distribuidas que están en zona de bahías y alejadas de la caseta. Figura 39. Las interfaces típicas que se mane- jan son de los siguientes tipos: • STM-1 a 155 Mbps • STM-4 a 622 Mbps • STM-16 a 2. Módulo óptico Tipo SFP En otros casos el transreceptor ya viene integrado a la tarjeta de interface óptica. 49 . En la figura 41 se muestran un amplificador óptico y un convertidor de longitud de onda.3 Amplificadores Ópticos Estos equipos se instalan para enlaces ópticos que tienen distancias muy largas. integridad y sincronía. Equipo nodo óptico marca ECI modelo BG-64 con módulo de ampliación BG-30E 5. y sirven para incrementar la potencia de transmisión y recepción de las señales ópticas para el ETO. De la misma forma se pueden presentar casos en que se requieran de otros equipos que ayudan a adecuar la señal óptica para que no pierda su potencia. Amplificador Óptico y convertidor de Longitud de Onda 50 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas .12. Amplificador óptico marca MPB Serie 1 RU Convertidor de longitud de onda marca MPB Serie 1 RU Figura 41. Figura 40. y generalmente estos van colocados en gabinetes independientes. como son los regeneradores y conversores de longitud de onda. generalmente utilizados en algunos enlaces ópticos de CFE. se conectan entre el ETO y la CIO a través de jumpers de FO. En este documento de indican tanto la descripción. Gigabit Ethernet) deben ser 100% compatibles con las correspondientes a los nodos de la marca Alcatel existente en la red a la que se conectará. parametrización y consulta del nodo y de las interfaces. DROP. A continuación se incluye un ejemplo de características particulares de un equipo óptico. STM-4. el cual permita el direccionamiento. Cantidad: 1 (una) pieza. esta también deberá ser duplicada (operación 1+1) [ 2] • Montado y completamente alambrado en gabinete.13 Interpretación de características particulares Una de las actividades que se debe realizar con más cuidado por el supervisor de obra es la verifi- cación de los equipos de comunicaciones de acuerdo con las características técnicas solicitadas. STM1 y STM4. STM-16 STM-64. marca Alcatel modelo OPTINEX 1660 SM. E3. Que cumpla con las siguientes características: • Equipado con interfaces modulares e intercambiables • Fuente de alimentación para 48VCD. en sitio o almacén. duplicada y con transferencia automática en caso de falla [ 1 ] • Incluye el equipamiento. en caso de que la matriz de cross conexión no resida en la unidad de control. Dentro del proceso de verificación se toma como base que los equipos cumplan al 100% con lo que se indica en el documento de las características particulares de equipos de comunicaciones de la obra que corresponda. con ventilación y previsto para ingresar el cableado por la parte superior (por charolas). Fast Ethernet. o CROSS CONECT en E1. 51 . en la misma matriz de CROSS CONEXIÓN • Todas las interfaces del nodo (STM-1. Ethernet. en forma local y remota. Se indican en negritas los puntos más importantes a identificar: Nodo de acceso de comunicaciones SDH. así también con el Sistema Operativo del Sistema de Gestión existente • Diseñado para operar en el rango de temperatura de 0 a + 45°C • Equipado con la unidad de control duplicada y. mediante pc compatible (local craft terminal) o mediante el sistema de gestión existente (sistema de gestión Alcatel 1353Nm/1354Rm) • Diseñado y equipado para operarse con funciones de ADD. 5. con puerta transparente y cerradura. licencias y/o programas para aceptar e integrarse al sistema de gestión. cantidad y pa- rámetros principales que deben cumplir los equipos a entregar por el contratista. norma ITU-T G. reprogramación y puesta en servicio. con capacidad de crecimiento hasta STM-64 • El equipo debe contar con servicio de soporte y garantía por el fabricante en México • Equipado con las siguientes interfaces: • Una interfaz Ethernet 10/100 base Tx (equipada con 11 puertos) [ 4 ] • Una interfaz óptica a 622 Mbps (STM-4). mantenimiento. en medios impresos originales y CD ROM (un ejemplar y un CD ROM por cada equipo) • Este suministro incluye panel distribuidor para 21 interfaces E1. • Equipado con bornera de conexiones para cable calibre 14 AWG (cableado externo) • Este suministro incluye los cables y conectores necesarios (eléctricos y ópticos). para cubrir las atenuaciones del enlace óptico choacahui – lousiana (aproximadamente 30km ópticos).652-D [ 5 ] • Transmisor láser. con salida BNC 75ohms. trabajando en configuración 1+1 (la interfaz de respaldo debe estar incluida en otra tarjeta independiente de la principal). con las siguientes características: Para conexión a fibra unimodo de 9/125 μm. operación. para un ber ≤ 10-10 y un margen de reserva ≥ 3 dB del presupuesto total de atenuación • Esta interfaz debe ser 100% compatible con la interfaces (módulos SFP Small Form Factor Pluggable Module) requeridas para su colateral en la SE louisiana 52 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . pruebas o instalación. así como la ingeniería y/o diagramas de alambrado • El contratista entregará con el equipo sus manuales de instalación. (recomendaciones uit-t aplicables). las herramientas y/o accesorios especiales (en caso necesario) requeridos para mantenimiento. y panel distribuidor Ethernet que deben ser cableados hacia la tarjeta de interfaces E1 y tarjeta Ethernet respectivamente [ 3 ] • El panel distribuidor de los 21 E1s y panel distribuidor Ethernet deben quedar alojados y alambrados en gabinete de 19” denominado “Distribuidor de Señales” el cual se debe suministrar y será exclusivo para la interconexión de interfaces y servicios • Equipado con canal de servicio y su respetivo aparato • El release debe ser el más reciente en el mercado. así como las licencias necesarias para el equipo y el sistema de gestión.703) [ 6 ] • Montaje e instalación en la subestación eléctrica X. en base a las tablas de distribución de gabinetes incluido en este documento • Pruebas. a este respecto. modelo OPTINEX 1660 Sm [2] El equipo deberá incluir los elementos necesarios de software y hardware. Puntos a considerar para identificar el equipamiento de un Nodo SDH o Equipo Óptico 53 . correspondientes para integrarse al sistema de administración Alcatel 1353Nm/1354Rm existente [3] Todas las actividades deben coordinarse con personal de CFE La figura 42 ayudará para la identificación de las características indicadas: 3 1 6 4 5 2 Figura 42. aplica lo indicado en el inciso [8] de requerimientos generales Notas: [1] Por compatibilidad con la red existente. • Con protección automática para el apagado del emisor láser en caso de corte de la línea óptica • Veintiún interfaces eléctricas a 2 Mbps (recomendación ] ITU-T G. el suministro de esta partida debe ser de la marca Alcatel. con las siguientes características: • Equipo multiplexor digital inteligente. En este caso específico. el cual permita el direccionamiento.048Mbps a 75ohms • Interfaz analógica a 2 y 4 hilos tipo E&M. • Incluye el equipamiento. marca Alcatel/Newbridge. Equipo multiplexor tipo banco de canales. • Release 1118 o más reciente en el mercado • Debe poder utilizarse todos los slots del shelf(bastidor) con doble ancho de banda • Debe ser compatible en un 100% con el protocolo de administración CPSS (control packet switched system) de Newbridge Networks. tipo banco de canales para conectarse al nodo SDH • Diseñado para trabajar en ambientes de alta inducción (subestaciones eléctricas). duplicada 1+1. deberá operar satisfactoriamente en el rango de temperatura de 0 a +45°C. es para un equipo marca Alcatel/Newbridge. en forma local y remota. licencias y/o programas para aceptar e integrarse al sistema de gestión. Que cumpla con las siguientes características: Multiplexor digital tipo banco de canales con administración de ancho de banda y capacidad máxima de 32 E1.A continuación se incluye un ejemplo de las características particulares de un equipo multiplexor. parametrización y consulta del equipo y de las interfaces. FXS a 600ohms [ 3 ] • Interfaz digital RS-232. modelo 3600 Cantidad: 1 (una) pieza. • Fuente de alimentación para -48VCD con positivo a tierra. y de 0 a 95% de humedad relativa sin condensación. FXO. Se indican en negritas los puntos más importantes a identificar. mediante PC compatible (craft terminal) o mediante el sistema de gestión existente • Equipado con interfaces modulares e intercambiables en ranuras tipo universal • Incluye gabinete metálico con puertas y cerradura. y con transferencia automática en caso de falla [ 1 ] • Posibilidad de redundancia en el control central y fuente de alimentación • Interfaz de 2. para su montaje y alambrado 54 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . operación. [ 5 ] • Montaje e instalación en la subestación eléctrica X. • Pruebas. así como el software para la administración local en medios impresos originales y CD ROM (un ejemplar y un CD ROM por equipo) • Con el siguiente equipamiento: • Dos interfaces de voz LGS ley a y sus respectivos aparatos telefónicos (abonado remoto de la SE) • Cuatro interfaces eléctricas 2 Mbps (E1.703. y modo de transmisión.1) codireccional para la conexión del equipo digital de teleprotección. 1.28. aplica lo indicado en el inciso [8] de requerimientos generales. parámetros de sincronía. [ 2 ] • Cuatro interfaces eléctricas v. con facilidades de Super-rate N x 64Kbps hasta 2Mbps • Equipado con cables y accesorios para la instalación. 55 .• Con distribuidor de tablillas tipo krone con herramienta para ponchar cableados. con ajuste de niveles de Tx y Rx por software. para los servicios de voz y datos. el cual debe estar alojado y cableado dentro del gabinete llamado “Distribuidor de Señales” • Equipado con diferentes interfaces programables. y hasta 64Kbps de forma síncrona. reprogramación y puesta en servicio. incluye terminación en conectores dB25.6).24/v. (2 tarjetas E1 dual). a este respecto. G. operación y mantenimiento • El contratista entregará con el equipo sus manuales de instalación. mantenimiento.2 Kbps de forma asíncrona. 75ohms. interfaces de datos programables y reprogramables para distintas velocidades.703.2 a 19. [ 4 ] • Diez interfaces eléctricas a 64Kbps (g. de acuerdo a lo siguiente: interfaces de voz digitalizadas según ley a sin compresión. 1 1 33 22 44 5 5 Figura 43. Puntos a considerar para identificar el equipamiento de un multiplexor Veamos otro equipo óptico. abajo se indican en subrayado los puntos más importantes a identificar: Equipo Terminal Óptico marca ECI modelo BG-30 Cantidad: 1 (un) equipo • El equipamiento debe estar integrado en una sola marca y familia de equipo • Diseñado para trabajar en ambientes de alta inducción (subestaciones eléctricas). en este caso es para un equipo marca ECI modelo BG-30. Éstos equipos deben cumplir con las pruebas tecnológicas indicadas en el volumen I de esta convocatoria • Equipado con interfaces modulares e intercambiables 56 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . en forma local y remota. equivalente al de la marca RITAL. licencia de lightsoft para gestionar su EMS. • El equipo terminal óptico deberá integrarse al sistema de gestión ubicado en el COREFO en la SE Mexicali II ubicado en la Cd.BGF y licencia de software gestión EMS. mediante PC compatible (local craft terminal) y ambiente gráfico de ventanas (windows). sistema operativo solaris 10. [ 1 ] • Incluye el equipamiento y/o programas (licencias) para aceptar e integrarse al sistema de gestión que opere en plataforma Unix o . el cual permita el direccionamiento. Debe alimentarse de un interruptor termo magnético independiente. con marco giratorio de 19” con ventilación y previsto para ingresar el cableado por la parte frontal y posterior (por charolas).C. con puerta frontal transparente y posterior metálica con cerradura.BGF • Diseñado y equipado para operarse como estación terminal. parametrización y consulta del nodo y de las interfaces. la información sistema de gestión es: servidor Sun FX4170. con salidas BNC 75ohms. panel de conexiones tipo krone y panel distribuidor Ethernet deben quedar alojados y alambrados dentro del gabinete mismo del equipo terminal óptico aquí solicitado 57 . con funciones de ADD&DROP y cross connect en E1 y hasta STM-16 • Diseñado para operar en el rango de temperatura de -25 a +70°C • Con tarjetas de cross-conexión en configuración (1+1) • Con tarjeta de procesamiento y control ( ) que no afecte el tráfico de la red en caso de extracción o falla • Montado y completamente alambrado en gabinete metálico. licencias de software para gestionar hasta 50 equipos BG-30/64. de Mexicali B. cableados hacia la tarjeta de interfaces E1 • Este suministro incluye panel distribuidor para un mínimo de 8 interfaces Ethernet con salida RJ45 y cableados hacia la tarjeta de interfaces Ethernet • Este suministro incluye panel distribuidor de conexiones tipo krone para los servicios de voz indicados en el equipamiento • El panel distribuidor E1. • Este suministro incluye panel distribuidor para 21 interfaces E1.• Con fuente de alimentación de 48 VCD duplicada en configuración 1+1 y con ransferencia automática en caso de falla. licencia de interfaz northbound (para conectarse a gestor superior lightsoft). así mismo el aparato telefónico con teclado de marcación • Se debe instalar panel de interconexión para alarma de bajo voltaje y temperatura. pruebas o instalación. La alarma de bajo voltaje se deberá cablear desde el cargador y para la de temperatura se deberá incluir un termostato digital dentro del gabinete también cableado al panel de interconexión de alarmas • El contratista entregará con el equipo sus manuales de instalación.24). con sus respectivos aparatos telefónicos (CFE/GRTBC realizaráel enrutamiento y entregara servicios correspondientes) • Una interfaz óptica a 155 Mbps ( STM-1). (síncrono/asíncrono seleccionable por software) [ 4 ] . Cuatro interfaces Fast/Ethernet 10/100 base T (autosense) [ 3 ] • Seis interfaces eléctricas a 19. así como la ingeniería y/o diagramas de alambrado • El equipo debe contar como mínimo con un canal de órdenes (EOW) para lo cual se debe incluir el software y hardware necesarios para tal fin.24/V. debiendo soportar conexiones punto multipunto • Equipado con las siguientes interfaces: • Veintiún interfaces eléctricas a 2Mbps (recomendación ITU-T G. con las siguientes características: [ 5 ] 58 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . (con tarjeta XIO30Q_1&4 para módulo SFP) (recomendaciones UIT-T aplicables).28.2Kbps V. en medios impresos originales y CD ROM (un ejemplar y un CD ROM por cada equipo) • El equipo debe contar con servicio de soporte y garantía por el fabricante en México • Equipado con los módulos necesarios para los servicios de baja velocidad (BG-30E/SM/10E) • Con capacidad para manejar interfaces FXO. Cuatro interfaces telefónicas a 2 hilos lado abonado (FXS) ley a con generador de llamadas. las herramientas y/o accesorios especiales requeridos para mantenimiento. operación.703) desbalanceados [2] . • Este suministro incluye los cables y conectores necesarios (eléctricos y ópticos). mantenimiento. reprogramación y puesta en servicio. FXS a 600ohms e interfaz digital RS-232 (V. norma ITU-T G. (con tarjeta XIO30Q_1&4 para módulo SFP) (recomendaciones UIT-T aplicables). a este respecto. con las siguientes características: • Conexión a fibra Unimodo de 9/125 μm. para un Ber ≤ 10-10 y un margen de reserva ≥ 3dB del presupuesto total de atenuación. para cubrir las atenuaciones del enlace óptico Wisteria – cerro prieto II. Wisteria. (aprox. en base a las tablas de distribución de gabinetes incluido en este documento • Pruebas. aplica lo indicado en el inciso [8] de requerimientos generales. • Con protección automática para el apagado del emisor láser en caso de corte de la línea óptica • Montaje e instalación en la S. norma ITU-T G.652-D • Transmisor láser. • Conexión a fibra Unimodo de 9/125 μm.E.652-D • Transmisor láser. Notas: [1] El licitante debe considerar que por compatibilidad con el sistema de gestión próximo a instalarse en el COREFO el suministro de esta partida debe ser de la marca ECI modelo BG-30. 43 km ópticos). para cubrir las atenuaciones del enlace óptico Wisteria –la rosita para un Ber ≤ 10-10 y un margen de reserva ≥ 3dB del presupuesto total de atenuación • Una interfaz óptica a 155Mbps (STM-1). La figura 44 ayudará para la identificación de las características indicadas arriba: 59 . 652 del UIT-T) [ 2 ] • Temperatura de operación (ambiente): -20 a +60°C • Atenuación de las fibras: ≤ 0. incluyendo el elemento de tensión 60 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . 4 3 1 2 5 Figura 44.22 dB/km (1550 nM) • Resistencia del cable a la compresión en 15cm: 300kg • Completamente dieléctrico.36 dB/km (1310 nM) ≤0. Se subrayan las características que se deben verificar al suministro y/o tendido: Cable dieléctrico con fibras ópticas (CDFO) integradas unimodo Cantidad: 1 lote • Número de fibras: 36 (treinta y seis) [ 1 ] • Tipo de fibras: unimodo (recomendación G. Puntos a considerar para identificar el equipamiento de un multiplexor Para el caso de los cables CDFO utilizados en las subestaciones eléctricas a continuación se muestran las características particulares utilizada s. incluyendo el elemento de tensión • Para instalación en ducto(exclusivo para la fibra) o en tubos de polietileno de alta densidad (PEAD) tipo II diámetro 2”. a este respecto. aplica lo indicado en el inciso [8] de requerimientos generales Cable dieléctrico con fibras ópticas (CDFO) integradas multimodo Cantidad: 1 lote • Número de fibras: 2 x 12 (doce) [ 1 ] • Tipo de fibras: multimodo (recomendación G. color rojo o anaranjado rd13. color rojo o anaranjado RD13. cubierto temporalmente por agua • Montaje e instalación en la S.5 conforme a la Especificación CFE 100-23 perfectamente sellados en sus extremos que se fijara en la pared interior de las trincheras-parte superior [ 3 ] • Con protección de las fibras contra la humedad • Para operar en caso necesario. xxx con base al diagrama incluido en este documento • Pruebas. cubierto temporalmente por agua La figura 45 ayudará para la identificación de las características indicadas descritas arriba: 61 .E.5 conforme a la norma de referencia CFE NRF 057. • Para instalación en ducto (exclusivo para la fibra) o en tubos de polietileno de alta densidad (PEAD) tipo II diámetro 2”. [ 3 ] • Con protección de las fibras contra la humedad • Para operar en caso necesario.0 dB/km (1300 nm) • Resistencia del cable a la compresión en 15 cm: 300 kg • Completamente dieléctrico. perfectamente sellados en sus extremos que se fijará en la pared interior de las trincheras-parte superior.651 del UIT-T) [ 2 ] • Temperatura de operación (ambiente): -20 a +60°C • Atenuación de las fibras: ≤ 1. Cables CDFO utilizados en las subestaciones eléctricas Caja de interconexión óptica (organizador óptico) • Una caja de interconexión óptica. La figura 46 ayudará para la identificación de las características indicadas: 62 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . con charola tipo deslizable para cables de 36 fibras ópticas.1 dB/empalme) entre la caja de interconexión ópticas y el cable dieléctrico de fibras ópticas de la acometida hacia la línea de transmisión xxx Nota: [1] Los licitantes deben considerar que las cajas de interconexión óptica se instalarán en su propio gabinete en la caseta principal de control donde se ubique el nodo y protecciones diferenciales. completamente equipada para la entrada y salida de las fibras [ 1 ] • Debe incluir todos los materiales requeridos (puentes ópticos conectorizados. con base a las tablas de distribución de gabinetes incluido en este documento • Se deben realizar los empalmes (con atenuación ≤ 0. tipo unimodo y conectores FC hacia el exterior. marcos de montaje para organizadores ópticos. entre otros) [ 2 ] • Que permitan llevar a cabo su interconexión con los distintos equipos del proyecto. de conformidad con el diagrama incluido en este documento • Se debe incluir gabinete con marco giratorio de 19” para el montaje de la caja de interconexión óptica [ 3 ] • Montaje e instalación en la subestación eléctrica xxx. 1 2 3 Figura 45. Con la finalidad de transmitir y recibir los servicios requeridos para el óptimo funcionamiento de una subestación eléctrica y sus colaterales asociadas.14 Montaje del equipo de comunicaciones de fibra óptica Tratándose de proyectos de subestaciones eléctricas de CFE. como actividades principales se tienen las siguientes: • Montaje de los equipamientos de comunicaciones • Fijación y nivelación de las secciones de tableros • Verificación del estado físico de los componentes • Instalación de caja de interconexión óptica • Verificación del tendido y conectado del cable dieléctrico de fibra óptica • Alambrado y conexiones eléctricas • Conexiones al sistema de alimentación 63 . Figura 46. Imágenes de distribuidores ópticos Obtenida de: http://www.com 5. Ahora bien. son todas las actividades dentro del alcance contractual de la obra o de la requisición de servicios correspondientes a fin de preparar y dejar instalados todos los equipamientos y accesorios que conforma un enlace de comuni- cación.fibrasopticasdemexico. A continuación. • Pruebas eléctricas Como parte del proceso constructivo el supervisor debe verificar la correcta realización de las actividades mencionadas. Así mismo.15 Pruebas y puesta en servicio Una vez realizada la instalación de los equipos de un sistema de comunicaciones vía fibra óptica. de acuerdo con el procedimiento NB 8318. se procede a realizar las pruebas preoperativas y al atestiguamiento durante la puesta en servicio por parte del área operativa. se deben seguir las indicaciones del procedimiento P-IPS-CM-12. con base en: • Planos de ubicación de equipos en caseta aprobados para construcción • Ingeniería del proyecto de comunicaciones • Reportes de pruebas satisfactorias de fábrica • Características particulares de comunicaciones • Especificaciones de CFE aplicables • Normas de referencia de CFE aplicables • Fichas técnicas de los equipos y materiales dentro del alcance contractual de la obra • Documento P-IPS-CM-12 “Procedimiento de pruebas preoperativas y operativas del sistema de comunicación por fibra óptica” • Documento de pruebas preoperativas incluidas en el paquete de licitación 5. que es parte de los documentos que se integran en los paquetes de obras de subestaciones de CFE. 64 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . se presenta un resumen de puntos a considerar para la supervisión de la correcta realización de las pruebas preoperativas por parte de la contratista. 1 Pruebas preoperativas Son las actividades de configuración y pruebas que debe realizar personal del fabricante a los equipos ópticos. a fin que el contratista garantice que los enlaces de comunicaciones quedan funcionando a satisfacción de CFE. Pruebas principales: • Verificación de voltajes de alimentación • Medición de potencia óptica en el sentido de transmisión • Pruebas de bucle a nivel óptico • Comprobación de acceso al sistema de administración y gestión • Verificación de alarmas • Pruebas de enlace con base a protocolo de pruebas del fabricante previamente aceptado por CFE. Como resultado de estas pruebas. de acuerdo al alcance de comunicaciones del contrato de obra. entre otros): • Instalación y montaje con base a ingeniería propuesta • Anclaje y nivelación del gabinete donde está alojado el equipo • Conexión a tierra en base a ingeniería propuesta • Alambrado interno de acuerdo a diagrama esquemático de conexiones • Equipamiento con base a la ingeniería propuesta • Verificación del equipamiento • Pruebas locales con base a protocolo de pruebas del fabricante previamente aceptado por CFE. ECI. En resumen se realizan las siguientes actividades: a) Al equipo nodo óptico y ampliaciones (ETO. Multiplexor. Pruebas principales: 65 . los reportes con los resultados obtenidos al aplicar el procedimiento de pruebas preoperativas P-IPS-CM-12. el contratista entregará al supervisor. 5. FOX. nodo SDH Alcatel.15. Pruebas principales: • Verificación de voltajes de alimentación • Medición de potencia óptica en el sentido de transmisión 66 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . • Medición de potencias ópticas en el sentido de transmisión • Medición de potencias ópticas en el sentido de recepción • Medición de sensibilidad del receptor óptico • Pruebas de protección de línea y de tarjetas • Medición de la tasa de error (BER) en agregados y tributarias • Acceso remoto al sistema de administración y gestión • Comprobación de la matriz de tráfico • Medición de jitter y wander de la fuente de sincronía • Comprobación de la sincronía de los nodos • Pruebas de interfaces • Verificación de alarmas b) Amplificadores ópticos externos • Instalación y montaje con base en ingeniería propuesta • Ubicación de equipo de acuerdo con ingeniería de detalle • Conexión a tierra con base en ingeniería propuesta • Alambrado internado de acuerdo con diagrama esquemático de conexiones • Equipamiento en base a la ingeniería propuesta • Verificación del equipamiento • Pruebas locales con base en protocolo de pruebas del fabricante previamente aceptado por CFE. Previo al inicio de esta etapa. grapas de sujeción. estudios. entre otros) y reportes de pruebas preoperativas que realizó el personal técnico del fabricante. a fin entregarlas al área operativa y. amortiguadores. memorias técnicas. herraje de suspensión. Pruebas principales: • Medición de potencia óptica en el sentido de transmisión c) Cable de fibra óptica • Pruebas principales: • Pruebas con OTDR de cada una de las fibras • Pruebas de atenuación total del enlace de cada una de las fibras ópticas • Pruebas de dispersión total del enlace para cada una de las fibras ópticas d) Herrajes y accesorios para montaje del cable de fibra óptica • Herrajes de tensión. asegurar que las pruebas operativas de los enlaces ópticos funcionarán a satisfacción de CFE. Por contrato. cajas de empalme. siempre y cuando esté. durante esta etapa se deberá contar con el soporte técnico sufi- ciente. en caso de presentarse algún inconveniente por causa directa de mal funcionamiento de los equipos. De 67 . distribuidores ópticos • Inspección visual de estado físico • Verificación del montaje de acuerdo a diagrama esquemático del fabricante 5. se indica que.15. dentro del alcance contractual de la obra entregada. el supervisor de obra debe contar con toda la documentación técnica (planos.2 Pruebas Operativas Las pruebas operativas las realiza el personal de comunicaciones de las áreas operativas al realizar la entrega de las instalaciones al final del proceso constructivo de las obras de subestaciones eléctricas. • Comprobación de acceso al sistema de administración y gestión • Medición del rango de operación • Verificación de alarmas • Pruebas de enlace con base en protocolo de pruebas del fabricante previamente aceptado por CFE. presentarse el caso.15. a la que reportará dicha subestación eléctrica. Principalmente se requerirá: • Ingeniería del proyecto a detalle • Características particulares de equipos de comunicaciones para subestaciones aplicable al proyecto • Protocolos de pruebas de fábrica • Protocolos de pruebas locales y de enlace del fabricante de equipos ópticos previamente aceptado por CFE • Manuales de los equipos 68 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas . es la que proporciona el contratista o la genera el área operativa o el área de control. el supervisor hará las gestiones necesarias al contratista para proporcionar con dicho soporte técnico o aplicación de las garantías de fábrica de los equipos. el área operativa ejecutará las pruebas operativas del enlace del sistema de comunicaciones vía fibra óptica.3 Información necesaria para la ejecución de las pruebas operativas: Se refiere a la información que se indica en el punto 3 del procedimiento P-IPS-CM-12. Con base en esta información. De acuerdo al procedimiento P-IPS-CM-12 se realizan las siguientes actividades: a) Pruebas y verificaciones operativas • Conexión de servicios de usuarios según aplique • Voz • Datos • Teleprotección • Comprobación de alarmas y servicios desde el centro de administración y gestión B) Reporte de inspección y revisión • El área operativa debe realizarlo con base en el anexo 1 del procedimiento P-IPS-CM-12 5. Esta información. para asegurar que dicho enlace se encuentre dentro de los márgenes de aceptación y sea confiable su empleo en las comunicaciones entre subestaciones o instalaciones enlazadas. que es inyectado a la fibra óptica desde el distribuidor óptico. Los equipos requeridos para tal propósito son: Generador óptico Equipo mediante el cual se genera un rayo de luz estable.16 Equipos de medición y prueba Para la verificación de un enlace óptico. Medidor de potencia óptica Equipo mediante el cual se mide la potencia que se recibe en el extremo opuesto al generador ópti- co a través del distribuidor óptico. 69 . se requieren equipos especiales. • Software de programación • Licencias de software • Fichas técnicas de características principales • Formatos de los reportes de puesta en servicio 5. Reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR) Comúnmente llamado OTDR (optical time domain reflectometer), mediante el cual se representan con gráficas los valores y localización de atenuaciones a lo largo de la línea. Generalmente para la realización de las pruebas con el OTDR, se conecta entre el equipo OTDR y la CIO una bobina de disparo, la cual es un cable o hilo de FO de determinada distancia, que sirve debido a que los equipos OTDR tienen al principio de la medición un umbral de incertidumbre y para evitar este umbral se coloca la bobina. Medidor de relación de errores DE BIT (BER) Equipo utilizado durante las pruebas de punto a punto del enlace para garantizar la no pérdida de transmisión/recepción de información en un enlace. Tabla 8. Equipos de medición y prueba para la verificación de un enlace óptico 5.16.1 Mediciones con Generador de Potencia y Medidor de Potencia Óptica En la figura 47 se aprecia un esquema para realizar la medición de atenuación real de un enlace óptico. Esto se hace conectando el generador óptico, en un extremo del enlace ópti- co, dicho generador maneja una potencia de transmisión y, lo que se hace es verificar cuánta potencia es recibida en el otro extremo de la fibra a través de un medidor de potencia óptica. 70 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas GENERADOR MEDIDOR DE ÓPTICO POTENCIA ÓPTICA Figura 47. Esquema que ilustra la medición de atenuación real de un enlace óptico 5.16.2 Mediciones con OTDR Para realizar mediciones con el OTDR, únicamente se conecta en un extremo de la fibra a éste equipo y él realiza las mediciones de las pérdidas del enlace óptico (empalmes, conectores, dobleces, rupturas, entre otras) representada en forma gráfica y numérica. A través de una grá- fica se puede detectar si existen daños a lo largo de la FO. Ver figura 48 REFLECTÓMETRO OTDR Figura 48. Mediciones con OTDR 71 En la figura 49 se anexa una gráfica ejemplo de una prueba realizada a una fibra óptica. Figura 49. Gráfica de una prueba realizada a una fibra óptica Conclusión Durante esta unidad se identificó que el Sistema de Comunicación por Fibra Óptica está integrado por el cable con fibras ópticas (OPGW/CDFO) y sus herrajes (suspensión, tensión, caja de empalme, entre otros) con la aplicación de cada uno de ellos en línea de transmisión tanto para líneas subterráneas como aéreas. Otra parte del Sistema de Comunicación por Fibra Óptica es la subestación y el equipamiento que se instala en la caseta de control los cuales son: caja de interconexión óptica, jumpers óp- ticos, equipos terminales ópticos, multiplexores, amplificadores y canalizaciones. También se revisó la aplicación de cada uno en este Sistema de Comunicación Por último, se enlistó la documentación necesaria (planos de ubicación de equipos, ingenie- ría aprobada, características particulares, procedimientos de pruebas preoperativas y operativas, entre otras) para la realización de las pruebas preoperativas y operativas y los equipos de medi- ción de fibra óptica que se utilizan para la ejecución de las pruebas. 72 Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas Especificación CFE E0000-21 Cable de guarda con fibras ópticas y accesorios • CFE. Recuperado el día 20 de agosto de 2013.ecitele.com • ITU.652 Characteristics of a single-mode optical fibre cable.alcatel-lucent. 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Anabell Branch Ramos E-mail: anabell.mx Ing. Ruiz Rodríguez E-mail: christian.mx ..:: Secretaría Académica .gob. Christian [email protected] Lic. Manuel Cu Gutiérrez E-mail: manuel.:: Diseño Instruccional [email protected] E-mail: javier..:: Desarrollo de Contenidos y Tutores Ing.gob.unam.mx Ing.mx E-mail: antonio. Sup..unam.cu@cfe. Antonio Gómez Fuentes ulises.:: Coordinación de Contenidos Académicos .gob. Ulises Uscanga Basto [email protected]@cfe.. César Ernesto Meneses Lazo . Víctor Manuel Rivera Romay E-mail: victor. Julieta Xiqui Pérez Ing.gob. Benjamín Granados Domínguez E-mail: benjamin.mx Ing..mx Lic. César Fuentes Estrada E-mail: cesar.gob..mx .mx .unam..ruiz@cfe. De Obra Lic.unam. Elder Ruiz Mendoza E-mail: elder. Irma Reynoso Hernández E-mail: irma.:: Subdirección de Proyectos y Construcción Facultad de Ingeniería Ing.

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