banner9
صفحه اصليدرباره سايتمهندسي ارزشنظام مهندسيتماس با ما                                     «به سایت WWW. KBC. IR ، سایت تخصصی مهندسی برق ایران خوش آمدید.»

 

                 سيستم هاي مخابراتي PLC

 

    توسعه منابع توليد، انتقال و توزيع انرژي الكتريكي نياز مبرمي به وجود يك شبكه مخابراتي براي ایجاد ارتباط و ارسال اطلاعات بین نقاط كليدي سيستم برق رساني مثل مراكز توليد، انتقال و توزيع كه اكثراً در فواصل دور از هم واقع  شده اند را بوجود آورده است. از خطوط انتقال انرژي الكتريكي مي توان به عنوان وسیله انتقال امواج فركانس بالاي حامل اطلاعات در سيستم هاي مخابراتي استفاده نمود. وسائلي كه براي اینگونه روش انتقال اطلاعات (‌صحبت، تلگراف، ديتا و علائم حفاظتي) استفاده مي شوند را "ابزار انتقال موج حامل اطلاعات بروي سيم فشارقوي" يا PLC)  Power Line Carrier)‌ مي نامند.

  موارد ذيل  ضرورت ايجاد يك شبكه مخابراتي را بوضوح نشان مي دهند:

الف- شبكه هاي موجود مخابراتي در شركت هاي برق منطقه اي جوابگوي نيازهاي ارتباطي جهت بهره برداري موثر از شبكه فشارقوي نمي باشند.

ب- تبادل اطلاعات بين مراكز ديسپاچينگ و پستهاي منطقه توسط يك شبكه مخابراتي مطمئن و اختصاصي از ضروريات اينگونه مراكز است.

ج- با استفاده از يك شبكه جامع مخابراتي، پستها مي توانند به تجهيزات حفاظتي مجهز گردند كه باعث قابليت اعتماد بيشتر و بهره برداري موثر از شبكه ميگردد.

د- ضعف ارتباط از طريق شبكه مخابراتي شركت مخابرات و عدم دسترسي اكثر پستهاي واقع در خارج شهر به خطوط ارتباطي مخابرات مشكلاتي هستند كه در صورت وجود يك شبكه مخابراتي مطمئن برطرف گشته و امكان بهره برداري موثرتر از شبكه را ايجاد مي نمايند.

   باتوجه به مطالب فوق مي توان با استفاده از سيستمهاي PLC چنين شبكه مخابراتي را براي استفاده در شبكه هاي برق رساني طراحي نمود. استفاده از PLC بجاي ساير سيستمهاي ارتباطي نظير كابل تلفني، امواج راديويي، مايكرويو و .....  داراي مزايايي مي باشد كه عبارت هستند از:

1-   بعلت ناچيز بودن افت سيگنال حامل اطلاعات در هر كيلومتر، مي توان مستقيماً توسط كانالهاي PLC بدون استفاده از تكرار كننده به يكديگر مرتبط ساخت.

2-   خطوط انتقال فشارقوي كه ارتباطات PLC توسط آنها صورت مي گيرد، موجود بوده و احتياج به سرمايه گذاري مجدد براي ايجاد كانال ارتباطي نيست. ضمناً در شرايط متغير آب و هوايي مصونيت ارتباط PLC درمقايسه با ارتباطات راديوئي بيشتر مي باشد.

3-     دستگاه هاي فرستنده و گيرنده PLC از درجه اطمينان بالايي برخوردار مي باشند.

4-   شبكه مخابراتي كه از لوازم PLC براي كنترل و بهره برداري شبكه فشارقوي استفاده می کند بطور اختصاصي تنها در اختيار شركت برق منطقه اي قرار خواهد گرفت.

 

    - روش كار سيستم PLC

 همانطور كه گفته شد PLC وسيله اي براي انتقال امواج فركانس بالا با استفاده از سيستم فشارقوي مي باشد. در اين سيستم براي ارتباط دوطرفه ميان دو ايستگاه A و B (شكل1) يك زوج فرستنده و گيرنده در هر كدام  از ايستگاه ها قرار مي گيرد. فرستنده ايستگاه A سيگنال فركانس بالاي خود را با فركانس  بر روي خطوط  فشارقوي وصل شده ميان دو ايستگاه ارسال نموده و گيرنده موجود درايستگاه B كه بر روي فركانس  تنظيم شده است، موج ارسالي از ايستگاه A  را از خط فشارقوي گرفته و مورد استفاده قرار مي دهد. بلعكس فرستنده  ايستگاه B سيگنال خود را با فركانس  () ارسال نموده و گيرنده ايستگاه  A نيز برروي فركانس  تنظيم شده است. بدين ترتيب يك ارتباط دو طرفه DUPLEX)) ميان دو ايستگاه A وB برقرار مي شود.

شکل1- ارتباط دوطرفه ميان دو ايستگاه A و B

 

  البته واضح است كه دستگاه هاي فرستنده و گيرنده PLC را نمي توان مستقيماً به خط فشارقوي كه ولتاژ بسيار زيادي دارد متصل نمود. براي اين كار به دستگاه ها و تجهيزات واسطه اي نياز است كه بين فرستنده و گيرنده و خط انتقال انرژي قرار گيرند تا هم سيگنال فرانس بالاي PLC را به خط كوپله نموده و هم مانع از اتصال مستقيم برق ولتاژ با لا به دستگاه هاي حساس PLC بشوند(شكل 2).

شكل2- بکارگيری خازن کوپلاژ برای حفاظت از دستگاه های  PLC

 

   خازنهاي  در مسير سيگنال فركانس بالاي PLC به خط انتقال فشارقوي در مقابل موج با ولتاژ بالا و فركانس 50 هرتز، امپدانس زيادي از خود نشان داده و مانع عبور آن به سمت دستگاه هاي PLC مي شوند. درحالي كه براي امواج حامل اطلاعات فركانس بالا بصورت اتصال كوتاه عمل مي كنند. اين نكته از اين‌ حقيقت ناشي مي شود كه امپدانس خازن بصورت بيان ميگردد كه مقدار آن با فركانس نسبت عكس دارد. لذا هر چه فركانس كمتر باشد، امپدانس خازن بزرگتر خواهد بود. بلعكس براي فركانس بالاي سيگنالهاي PLC كه در محدوده40 الي 400 كيلوهرتز قرار دارند، خازن  همانند اتصال كوتاه (امپدانس خيلي كوچك) عمل نموده و سيگنال PLC را به سمت خط فشارقوي هدايت مي كند. لذا با انتخاب مناسب مقدار خازن  مي توان كاري كرد كه براي فركانس50 هرتز خيلي بزرگ و براي فركانسهای40 تا 400 كيلوهرتز،  خيلي كوچك شود. طبق  رابطة  ملاحظه مي شود كه هرچه فركانس سيگنال PLC پايين تر باشد، جهت كوپلاژ مناسب بايستي C را بزرگتر انتخاب نمود. بدين جهت محدوده پايينی فركانسهاي قابل استفاده براي دستگاه هاي PLC توسط حداكثر خازن كوپلاژ قابل ساخت تعيين ميگردد. البته بايستي توجه كرد كه اينگونه خازنها بايستي بگونه اي طراحي گردند كه قابليت تحمل ولتاژ بالا را داشته باشند چرا كه يك سمت آنها مستقيماً به خطوط فشارقوي متصل مي گردد.

  در ايستگاه هاي فشارقوي براي اندازه گيري ولتاژ خط از ترانسفورماتور ولتاژ خازني (CVT) استفاده مي شود. لذا از اين تجهيز مي توان جهت خازن نيز استفاده نمود. خط انتقال فشارقوي تلفات نسبتاً زيادي براي سيگنالهاي فركانس بالاي PLC  ايجاد مي كند. بدين جهت لازم است كه هنگام كو پله نمودن فرستندة PLC به خط فشارقوي، حداكثر توان فرستنده به خط كوپله شده و توان برگشتي به حداقل خود برسد. براي اينكار بايستي بين خروجي فرستندة PLC  و خط انتقال انرژي تطبيق امپدانس صورت گيرد. امپدانس خطوط فشارقوي در حدود 400 الي 600 اهم است در حالي كه امپدانس خروجي فرستنده و امپدانس ورودي گيرنده هاي PLC اغلب50 اهم مي باشد. وسيله اي كه بعنوان مدار واسطه بين سيستم PLC و خازن كوپلاژ قرار مي گيرد تا تطبيق امپدانس انجام دهد را بنام واحد تطبيق امپدانس (Line Matching Unit) با نام اختصاري LMU گويند (‌شكل 3).

 

شکل3- تطبيق امپدانس بين دستگاه PLC و خط انتقال فشارقوی.

 

   عمل تطبيق امپدانس درLMU  توسط يك ترانسفورماتور صورت مي گيرد كه همراه با خازن كوپلاژ  نقش يك فيلتر بالا گذر را ايفا مي كند.

   همانطوركه از شكل 3 ملاحظه مي شود، سيگنال فرستندة PLC در ايستگاه A پس از عبور ازLMU و خازن كوپلاژ و هنگامي كه به خط انتقال كوپله مي شود، دو مسير مختلف پيش رو دارد. يك مسير به سمت ايستگاهB و ديگري به سمت خود ايستگاه A . از آنجايي كه ارتباط PLC بين دو ايستگاه AوB  بايستي صورت گيرد، انحراف  سيگنال PLC  به سمت خود ايستگاه نه تنها باعث تضعيف سيگنال ارسالي به ايستگاه مقابل شده بلكه باعث نفوذ سيگنال ناخواسته به مسيرهاي ديگر شده و تداخل به وجود مي آيد.

 

شكل 4- نحوه انتقال سيگنال برروی مسيرهای مختلف.

 

در شكل 4، سيگنال PLC  بايستي از مسير1 انتقال يافته و به ايستگاه B برسد و سيگنالي كه در مسير2  انتقال  مي يابد ناخواسته است. لذا بايد توسط سيستمي جلوي نشت سيگنال در مسير ناخواسته گرفته شود و آنرا به مسير مورد نظر هدايت كند. چيزي مداري بايستي دو خصوصيت زير را داشته باشد:

الف - در مقابل سيگنال فركانس بالاي PLC مقاومت زيادي از خود نشان دهد و يا به عبارتي همانند يك مدار باز عمل نمايد.

ب -  در مقابل سيگنال فشارقوي فركانس پايين (50 هرتز) همانند يك اتصال كوتاه عمل كند.

 

‌شكل5- استفاده از مدار بازدارنده سری.

 

   با توجه به شکل 5 سيگنالPLC  از ايستگاهA  به خط انتقال کوپله می شود. سيگنال نشتی در مسير2 توسط مدار بازدارنده سری با خط بلوکه شده و تقريبا" تمامی سيگنال در مسير مورد نظر (مسير1) ارسال می گردد. سيگنال رسيده به ايستگاهB نيز در دو مسير می تواند منشعب گردد. سيگنال نشتی به مسير3 دوباره توسط مدار بازدارنده مشابه ای بلوکه شده و تقريبا" تمامی سيگنال به مسير مورد نظر (مسير4) راه يافته و توسط گيرنده ايستگاهB دريافت می شود.

  اين خاصيت را مي توان با قرار دادن دو عدد سلف سري با خط انتقال در ايستگاه هاي AوB حاصل نمود. زير ا امپدانس سلفي با اندوكتانس L بصورت بيان شده و رابطه مستقيم با فركانس دارد. چنين سلفي براي فركانسهاي بالای  PLCداراي امپدانس زياد بوده و همانند اتصال باز عمل مي نمايد. درحالي كه براي فركانس 50 هرتز داراي امپدانس پائين بوده و به مشابه اتصال كوتاه مي باشد. به چنين سلفهايي كه بصورت سري با خط انتقال قرار مي گيرند، تله موج (Line Trap) با علامت اختصاري LT مي گويند (شكل 6).

 

شکل 6- استفاده از سلف سری با خط.

 

  استفاده از يك سلف تنها آنهم سري با خط انتقال مطلوب نمي باشد زيرا چنين سلفي با خازن هاي معادل ترانسفورماتورهاي موجود در ايستگاه ها بصورت سري قرار گرفته و احتمال تشديد (روزنانس) پيش مي آيد. براي جلوگيري از اين پديده مي توان به جاي يك سلف تنها، از يك سلف سري با يك مقاومت بزرگ استفاده نمود. اما وجود يك مقاومت بزرگ آنهم سری با خط انتقال باعث تلفات شديدي بر روي آن شده و انتقال انرژي را با دشواريهاي بسياري روبرو مي سازد. لذا بجاي استفاده از يك سلف تنها و يا يك سلف سري با مقاومت، از يك سلف كه مدار تيونينگی (Tuning) به موازات آن قرار گرفته باشد و کل مجموعه با خط انتقال بصورت سری قرار گيرد، استفاده می نمايند مطابق مدار شکل 7.

 

شکل 7- سلف L موازی با يک مدار تيونينگ جهت ساخت تله موج.

 

    برای تله موجها عموما" مدار تيونينگی که بطور موازی با سلف L قرار می گيرد همانند شکل8 می باشد.

 

شکل 8- تله موجهای با باند وسيع همراه با مدار تيونينگ.

 

   بدين ترتيب برای کوپلينگ و يا پيوند سيگنال PLC با خط فشار قوی به سه نوع تجهيزات فشارقوی نياز است که عبارت هستند از:    الف- واحد تطبيق امپدانس    ب- خازن کوپلاژ      ج- تله موج

 

   - کاربردهای PLC

1- ارتباط تلفنی    2- تلگراف و پست تصويری           3- کنترل (Telecontrol) و اندازه گيری (Telemetering) از راه دور        4- حفاظت از راه دور (Teleprotection) و ديتا (Data) .  

    نصب تله موج به دو صورت امکان پذير است: الف- نصب آويزی   ب- نصب برروی پايه (شکل 9) .

 

شکل 9- تله موج نصب شده برروی CVT

 

 

 برو به بالاي صفحه