Kraftlinje Båndkommunikation | PLCC

Også kaldet trådte wireless, har Power Line Carrier Communication (PLCC) udviklet sig langt fra dets tidligste anvendelse i måling på fjerne steder til dets nuværende anvendelser inden for hjemmeautomatisering, højhastighedsinternetadgang, smart grid osv. I begyndelsen af det 20. århundrede brugte elektricitetsvirksomheder telefoner som kommunikationsmedie til udveksling af talemeddelelser til driftsunderstøttelse, vedligeholdelse, kontrol osv. og som en metode til forbindelse på fjerne steder. Telefonlinjerne løb parallel med strømledningerne. Dette havde mange ulemper:

• Brug af telefonkredsløb over store afstande og på vanskelige terræn som bjerge var meget dyrt.

• Støjforstyrrelse pga. strøm, der løb parallelt med strømledningerne over telefonkredsløbet.

• Hyppig nedlukning af telefonkabler under hård vejrtid som sne i vinter, storme osv. gjorde dem mindre pålidelige.

Dette førte til idéen om at opfinde en mere robust og billigere kommunikationsmetode. Brug af strømledninger som et telefoni-middel var en længere tænkt idé, og dets første vellykkede test fandt sted i Japan i 1918. Og derefter begyndte dens kommercialisering i 1930'erne.

Power Line Carrier Communication

Figure 1 viser et grundlæggende PLCC-netværk anvendt i strømunderstationer. Power Line Carrier Communication (PLCC) bruger den eksisterende strøminfrastruktur til transmission af data fra afsender til modtager. Det fungerer i fuld duplex-tilstand. PLCC-system består af tre dele:

1. Terminalinstallationerne inkluderer modtagere, sendere og beskyttelsesrelæer.

2. Koblingsudstyret er en kombination af linjeforkorter, koblingskapacitor og bølge- eller linje-fange.

3. Den 50/60 Hz strøm transmissionslinje fungerer som vej for dataoverførsel i PLCC-båndbredde.

Koblingskapacitor

Den danner den fysiske koblingsforbindelse mellem transmissionslinjen og terminalinstallationerne for videregivelse af bærenhedsignaler. Dens funktion er at give høj impedans for strømfrekvens og lav impedans for bærenhedssignalfrekvenser. De er normalt lavet af papir eller væskedielektrisk system til højspændingsanvendelse. Kapacitetsværdierne for koblingskapacitorer ligger fra 0,004-0,01 µF ved 34 kV til 0,0023-0,005 µF ved 765 kV (kilde: IEEE).

Drain Coil

Som vist i figur 1, er formålet med drain coil at give høj impedans for bærenhedsfrekvens og lav impedans for strømfrekvens.

Linjeforkorter

Den er forbundet i serie med koblingskapacitoren for at danne en resonantkreds eller bærenhedssignal frekvens high pass filter eller band pass filter. Dens funktion er at matche impedansen af PLC-terminalen med strømledningen for at påføre bærenhedsfrekvens over strømledningen. Desuden giver den også isolation fra strømfrekvens og overbelastnings-overvoltagebeskyttelse.

Linje-trap eller Bølge-trap

Det er en parallel L-C tankfilter eller band-stop filter forbundet i serie med transmissionslinjen. Det præsenterer høj impedans for bærenhedssignalfrekvenser og meget lav impedans for strømfrekvens. Det består af

1. Hovedspole

   En induktor, der er forbundet direkte til højspændingsstrømledningen, bærer strømfrekvens.

2. Tuning enhed

   Det kan være en kapacitor eller en kombination af kapacitor, induktor og modstand, forbundet tværs over hovedspolen for at justere linjetrap til den ønskede blokeringsfrekvens.

3. Beskyttelsesenhed

   Det er normalt en gap-type overvoltagebeskytter, der bruges til at beskytte linjetrap mod skade pga. midlertidige overbelastnings-overvoltages.

Linjetrap eller bølgetrap forebygger uønsket tab af bærenhedssignalstrækraft og forebygger også bærenhedssignaltransmission til nabostrømledninger. Linjetraps eller bølgetraps findes til smalbånds- og bredbånds-bærenhedsfrekvensblokeringsanvendelser.

Power Line Channel Characteristics

• Karakteristisk Impedans

  Karakteristisk impedans for transmissionslinjen er givet ved :
  
  Hvor, L er induktansen per enhedslængde i Henry(H).
  C er kapacitansen per enhedslængde i Farad(F).
  Den varierer i intervallet 300-800 Ω for strømkommunikation.

• Dempning

  Det måles i decibel(db). Dempningstab kan skyldes impedans mismatches, resistive tab, koblingstab og forskellige andre tab, der opstår i linjetrap, linjeforkorter, strømledning osv.

• Støj

  Signaltøjforholdet (SNR) skal være højt på modtagerenden, ellers viser bærenhedsfrekvensen urimelige mønstre på modtagerenden. Støjniveauet begrænser den demping, som

  Støt