Leitungsträgerkommunikation | PLCC
Auch als "verkabeltes Funk" bekannt, hat die Power Line Carrier Communication (PLCC) sich von ihrer frühesten Verwendung in der Messung an abgelegenen Standorten bis hin zu ihren heutigen Anwendungen in der Hausautomatisierung, dem Hochgeschwindigkeits-Internetzugang und dem Smart Grid weiterentwickelt. Im frühen 20. Jahrhundert nutzten die Energieversorgungsunternehmen Telefone als Kommunikationsmittel für den Austausch von Sprachnachrichten zur Betriebsunterstützung, Wartung, Steuerung usw. und als Verbindungsmethode an abgelegenen Standorten. Die Telefonleitungen verliefen parallel zu den Stromleitungen. Dies hatte viele Nachteile:
Die Nutzung von Telefonleitungen über weite Strecken und in schwierigem Gelände wie Bergen war sehr teuer.
Störungen durch Strom, der in parallelen Stromleitungen über die Telefonleitungen floss.
Häufige Stilllegungen der Telefonkabel bei rauem Wetter wie Schnee im Winter, Stürmen usw., was sie weniger zuverlässig machte.
Dies führte zur Idee, eine robustere und kostengünstigere Kommunikationsmethode zu entwickeln. Die Nutzung der Stromleitung als Methode der Telefonie war eine lange gehegte Idee, und ihre erste erfolgreiche Prüfung fand 1918 in Japan statt. Danach begann die kommerzielle Nutzung in den 1930er Jahren.
Power Line Carrier Communication
Abbildung 1 zeigt ein grundlegendes PLCC-Netzwerk, das in Umspannanlagen verwendet wird. Die Power Line Carrier Communication (PLCC) nutzt die bestehende Strominfrastruktur zur Datenübertragung vom Sender zum Empfänger. Sie arbeitet im Voll-Duplex-Modus. Das PLCC-System besteht aus drei Teilen:
Die Endgerätebestückungen umfassen die Empfänger, Sender und Schutzrelais.
Das Kopplungsgerät ist eine Kombination aus Linientuner, Kopplungskondensator und Wellen- oder Leitungsfalle.
Die 50/60 Hz-Stromübertragungsleitung dient als Pfad für die Datenübertragung im PLCC-Bandbreitenbereich.
Kopplungskondensator
Er bildet den physischen Kopplungslink zwischen der Übertragungsleitung und den Endgerätebestückungen für die Übertragung von Trägersignalen. Seine Funktion besteht darin, einen hohen Widerstand für Netzfrequenz und einen geringen Widerstand für Trägerfrequenzen bereitzustellen. Sie werden in der Regel aus Papier oder Flüssigkeitsdielektrikum für Hochspannungsanwendungen hergestellt. Die Nennwerte der Kopplungskondensatoren reichen von 0,004-0,01µF bei 34 kV bis 0,0023-0,005µF bei 765 kV (Quelle: IEEE).
Entladungsspule
Wie in Abbildung 1 gezeigt, dient die Entladungsspule dazu, einen hohen Widerstand für Trägerfrequenzen und einen geringen Widerstand für Netzfrequenzen bereitzustellen.
Leitungstuner
Er ist in Serie mit dem Kopplungskondensator geschaltet, um einen Resonanzkreis oder ein Hochpassfilter oder Bandpassfilter für Trägersignalfrequenzen zu bilden. Seine Funktion besteht darin, den Widerstand des PLC-Terminals mit der Stromleitung abzustimmen, um die Trägerfrequenz über die Stromleitung zu übertragen. Darüber hinaus bietet er auch Isolation vor Netzfrequenzen und Transientenüberspannungsschutz.
Leitungsfalle oder Wellenfalle
Es handelt sich um einen parallel geschalteten L-C-Tank-Filter oder Bandsperrfilter, der in Serie mit der Übertragungsleitung geschaltet ist. Er präsentiert einen hohen Widerstand für Trägersignalfrequenzen und einen sehr geringen Widerstand für die Netzfrequenz. Er besteht aus
Hauptspule
Ein Induktor, der direkt an die Hochspannung-Stromleitung angeschlossen ist, trägt die Netzfrequenz.
Abstimmeinrichtung
Es kann ein Kondensator oder eine Kombination aus Kondensator, Induktor und Widerstand sein, die über die Hauptspule geschaltet sind, um die Leitungsfalle auf die gewünschte Blockierungsfrequenz abzustimmen.
Schutzeinrichtung
Es handelt sich in der Regel um einen Lückentyp- Überspannungsschutz, der die Leitungsfalle vor Schäden durch transiente Überspannungen schützt.
Die Leitungsfalle oder Wellenfalle verhindert ungewollte Verluste von Trägersignalenergie und verhindert auch die Übertragung von Trägersignalen auf benachbarte Stromleitungen. Leitungsfallen oder Wellenfallen sind für schmalbandige und breitbandige Trägerfrequenzblockierungsanwendungen verfügbar.
Eigenschaften des Stromlinienkanals
Charakteristischer Widerstand
Der charakteristische Widerstand der Übertragungsleitung wird durch die folgende Formel gegeben:
Dabei ist L die Induktivität pro Einheitslänge in Henry(H).
C ist die Kapazität pro Einheitslänge in Farad(F).
Er variiert im Bereich von 300-800 Ω für die Stromlinienkommunikation.Dämpfung
Sie wird in Dezibel(db) gemessen. Dämpfungsverluste können aufgrund der Widerstandsungleichheit, Widerstandsverlusten, Kopplungsverlusten und verschiedenen anderen Verlusten, die in der Leitungsfalle, Leitungstuner, Stromleitung usw. auftreten, entstehen.
Rauschen
Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) muss am Empfänger hoch sein, andernfalls zeigt die Trägerfrequenz am Empfänger unregelmäßige Muster. Das Rauschpegel limitiert die Dämpfung, die
