پایان نامه انتقال اطلاعات از طريق خطوط برق به مصرف كننده نهايي
مقدمه
اجزاي اصلي يک سيستم شامل PLC که امروزه در سطوح مختلف سيستم قدرت به کار گرفته مي شود شامل موارد زير مي باشد[5]:
– RTU (Remote Terminal Unit): اين دستگاه شامل تعدادي ورودي و خروجي آنالوگ وديجيتال ميباشد. وظيفه ي اصلي RTU تبديل سيگنال هاي ارسالي به سيگنال هاي قابل انتقال از طريق کانال مخابراتي است که شامل قسمت هايي مثل CPU ، کارت هاي ورودي و خروجي آنالوگ و ديجيتال و مودم مي باشد. شكل زير يك نمونه RTU صنعتي را نشان مي دهد.
شکل(1-1): RTU
– تجهيزات مخابراتي شامل مدولاتور و دمدولاتورهاي HF[1] و IF[2] ، تقويت کننده ها و فيلترهاي مناسب (اين گروه در خود دستگاه PLC قرار مي گيرند).
– تجهيز تطبيق دهنده با کانال مخابراتي (در اينجا خطوط قدرت) يا LMU[3]. به منظور انتقال توان ماکزيمم از طريق کانال مخابراتي و جلوگيري از انعکاس امواج، بايد امپدانس فرستنده و کانال برابر باشد.
– سيستم ايزوله کننده تجهيزات مخابراتي از ولتاژ بالا. (که معمولا يک خازن که معروف به CVT است به کار گرفته مي شود.)
– کانال مخابراتي که در اينجا همان هادي هاي خطوط قدرت هستند.
– تله موج (Line Trap) كه وظيفه آن جلوگيري از ورود اطلاعات به قسمت هايي به جز كانال مخابراتي مانند پست هاي فشار قوي مي باشد.
شكل هاي (1-2) و (1-3) به ترتيب بلوك دياگرام و نمودار تك خطي PLC در شبكه قدرت را نشان مي دهد.
شکل(1-3): نمودار تک خطي خط انتقال قدرت با وجود PLC
همان طور که قبلا ذکر شد افزايش کاربرد PLC در سطح توزيع به خاطر اتوماسيون شبکه الکتريکي بود. علاوه بر اهداف کنترلي و نظارتي در اتوماسيون، اهداف ديگري مخصوصاً در سالهاي اخير مزيد برعلت شدند تا استفاده از آن متوقف نشود.
با شروع تجديد ساختار در صنعت برق و به وجود آمدن بازارهاي رقابتي برق، لزوم مشارکت مصرف کننده در بازار برق (از قبيل کنترل مصرف، مديريت مصرف يا DSM[4] ، اندازه گيري مصرف به صورت Real Time براي اهدافي مانند پيش بيني بار و … ) احساس شد. لازمه مشارکت مصرف کننده در اين بازار وجود تجهيزات مخابراتي موثر بين مصرف کننده هاي صنعتي، تجاري و حتي مسکوني در شبکه هاي توزيع برق است. PLC يکي از گزينه هاي موجود است که امکان پياده سازي آن نسبتا ساده است و اين بدان علت است که حداقل يکي از اجزاي آن (هاديهاي الکتريکي) بدون نياز به نصب اضافي، در دسترس مي باشد[7].
به عنوان مثال با نصب تجهيزات اندازه گيري هوشمند يا AMR[5] در سمت مصرف کننده و انتقال اطلاعات آن از طريق PLC به شرکت برق مزاياي زير عايد طرفين مي شود:
- تعريف چند تعرفه براي مصرف برق
- اندازه گيري توان راکتيو مصرفي
- شناسايي دقيق مدل مصرف و امکان پياده سازي فرايندهاي مديريت مصرف و مديريت بار
- تشخيص سوء استفاده از برق (برق دزدي)
- تعيين مقدار واقعي تلفات الکتريکي شبکه و تلفات غير فني
- قابليت قطع و وصل برق به طور مثال براي مشترکيني که قبض خود را پرداخت نکرده اند.
بعد از کاربردهايي که در بندهاي فوق براي PLC ذکر شد، به تدريج با پيشرفت تکنولوژي و روي کار آمدن اينترنت و خدمات مخابراتي جديد، ايده تبادل اطلاعات با پهناي باند بالا(مثل اطلاعات صوتي و تصويري) از طريق خطوط برق شکل گرفت. البته ممکن است تغييراتي در آن لحاظ شود که بايد به طور مفصل مسائل فني و اقتصادي آن آناليز شود.
PLC ها را مي توان از لحاظ سرعت انتقال اطلاعات و کاربرد به سه دسته تقسيم کرد:
- PLCبا سرعت کم (2400 bps[6] ) که در خطوط توزيع فشار ضعيف و متوسط براي کاربردهاي حفاظتي، اندازه گيري مصرف انرژي از راه دور و اتوماسيون تجهيزات خانگي از راه دور استفاده مي شود.
- PLCبا سرعت متوسط (حداکثر تا 64 Kbps) که در خطوط توزيع فشار متوسط و فشار قوي براي کاربردهاي حفاظتي، کنترل نيروگاهها از راه دور و ارتباط پست ها و نيروگاهها استفاده مي شود.
- PLCبا سرعت بالا (بيش از 1Mbps) که در خطوط توزيع فشار ضعيف و متوسط براي کاربردهايي مثل انتقال اطلاعات صوتي و تصويري، اينترنت و ارتباط بين شرکت ها استفاده مي شود.
فناوري PLC که در آن از خطوط قدرت موجود به منظور فراهم سازي دسترسي به اينترنت استفاده ميشود، اطلاعات را با اضافه کردن آنها به امواج فرکانس بالا روي خطوط انتقال الکتريکي منتقل ميکند. در واقع موج حامل[7]، اطلاعات مخابراتي را به وسيله اضافه کردن آنها روي سيگنال 50 يا 60 هرتز قدرت مخابره ميکند كه اين ارتباطات ميتواند با پهناي باند وسيع روي خطوط برق[8] با نرخ اطلاعات[9] يك مگابيت در ثانيه و يا با پهناي باند كم[10] با نرخ اطلاعات خيلي كمتر منتقل شود. در اين روش مودمها ، هر کدام از درگاههاي خروجي الکتريکي درون خانه يا اداره را به کامپيوتر متصل مي کنند.
در شکل زير اصول کلي اين فناوري نشان داده شده است. همان طور که در شکل نشان داده شده است سيگنالهاي اطلاعاتي سوار شده بر روي خطوط برق در انتها توسط مودم جدا شده و به وسايل مورد نظر ميرسد[8].
شکل(1-4): اصول کلي PLC
اساساً فناوريPLC بر مبناي مدولاسيون و دمدولاسيون اطلاعات به وسيله يک سيگنال حامل که در محدوده فرکانس بالا کار ميکند، شکل گرفته است. به طور کلي لايههاي فيزيکي و روش کدگذاري آن بر اساس روشOFDM[11] صورت ميگيرد. با وجود اين توانمندي آن در مقابله با تداخل و اغتشاشها[12] اصليترين نگراني طراحان محسوب مي شود (اصول و روش کلي اين فناوري به صورت شماتيک در شکل (1-4) نشان داده شده است).
اغلب پيشنهادها براي افزايش ظرفيت انتقال شبکههاي PLCاستفاده از فرکانس حاملي است که در محدوده 1 تا 30 مگا هرتز کار کند. از آن جا فرکانس برق شهر در ايالات متحده 60 هرتز و در ساير کشورها 50 هرتز است، دو نوع سيگنال خواهيم داشت و در نتيجه اين مسئله خود يک محدوديت جديد محسوب ميشود.
شکل (1-5) و (1-6) ساختار کلي يک سيستم PLCتوزيع را نشان ميدهند. به طور کلي در سيستم آمريکايي شبکههاي توزيع براي توزيع برق به 10 مصرف کننده نهايي از يک ترانسفورماتور توزيع استفاده ميشود که اين امر توانايي ايجاد و استفاده از شبکه هاي توزيع کوچکتر را فراهم مي سازد. در مقابل در اروپا و آسيا، اغلب ترانسفورماتورهاي توزيع 100 تا 200 مصرف کننده نهايي را تغذيه ميکنند. البته اين تفاوت در تاسيسات يا تفاوت در ساختار ترکيبي مصرف کننده ميتواند به طرحهاي متفاوتي براي شبکه قدرت منجر شود. اختلاف طرحهاي شبکه و سيستمهاي قدرت نيز نيازمند استاندارد سازي است و در نتيجه ميزان سختي کار بالاتر خواهد رفت. اين در حالي است که در کشورهاي مختلف نحوه رگولاسيون متفاوتي نيز وجود دارد. به همين دليل است که هنوز هم تحقيقات بر روي اين فناوري ادامه دارد و اين فناوري هنوز به بلوغ خود نرسيده است[8,2].
تكنولوژي PLC در شمال آمريكا از ولتاژ متوسط (1-50 کيلوولت) يا پايين (100-240 ولت) شبكه توزيع نيرو به عنوان زيرساخت مخابراتي براي انتقال امواج فرکانس بالا استفاده ميكند شبکه PLC دو خانواده اصلي دارد:
- شبکه مخابراتي توزيع که هدفش اتصال PLCهاي ايستگاههاي MV/LV به همديگر است.
- شبکه دسترسي[13] يا PLCخارجي كه خانه را به بيرون متصل مي كند و هدفش اتصال مشتري به ايستگاه مي باشد.
سيستم خانگي[14] نيز وظيفه توزيع سيگنالها (كه به عنوان مثال از شبکه دسترسي PLC ميآيد) به پريزهاي برق داخل خانه (شبكه داخلي خانه) را عهده دار ميباشد
[3]-Line Matching Unit
[4]– Demand side management
[5]– Automatic Meter Reading
[6]– Bit Per Second
[7]-Carrier
[8]-Broadband over Power Lines
[9]– Bit Rates
[10]– Narrowband over Power Lines
[11] – Orthogonal Frequency Division Multiplex
[12] -Disturbance
[13]– Access PLT
[14]– In-House PLT
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.