Communication par Porteuse sur Ligne Électrique | CPL
Aussi appelée filaire sans fil, la Communication par Porteuse sur Ligne Électrique (PLCC) a beaucoup évolué depuis son utilisation initiale pour la comptabilisation à distance jusqu'à ses applications actuelles en automatisation domestique, accès internet à haut débit, smart grid, etc. Au début du 20e siècle, les compagnies d'électricité utilisaient le téléphone comme moyen de communication pour l'échange de messages vocaux pour le soutien opérationnel, la maintenance, le contrôle, etc., et comme méthode de connectivité dans des endroits éloignés. Les lignes téléphoniques couraient parallèlement aux lignes électriques. Cela présentait de nombreux inconvénients :
L'utilisation de circuits téléphoniques sur de longues distances et dans des terrains difficiles comme les montagnes était très coûteuse.
Les interférences dues aux courants circulant dans les lignes électriques parallèles aux circuits téléphoniques.
La fermeture fréquente des câbles téléphoniques pendant les conditions météorologiques difficiles, comme la neige en hiver ou les tempêtes, rendait ces derniers moins fiables.
Cela a conduit à l'idée d'inventer une méthode de communication plus robuste et moins coûteuse. L'utilisation de la ligne électrique comme moyen de téléphonie était une idée envisagée depuis longtemps et son premier test réussi a eu lieu au Japon en 1918. Sa commercialisation a commencé dans les années 1930.
Communication par Porteuse sur Ligne Électrique
La figure 1 montre un réseau PLCC de base utilisé dans les postes de transformation. La Communication par Porteuse sur Ligne Électrique (PLCC) utilise l'infrastructure électrique existante pour la transmission de données de l'émetteur au récepteur. Elle fonctionne en mode duplex complet. Le système PLCC se compose de trois parties :
Les ensembles terminaux comprennent les récepteurs, les émetteurs et les relais de protection.
Le matériel de couplage est la combinaison du tuner de ligne, du condensateur de couplage et du piège d'ondes ou de ligne.
La ligne de transport d'énergie à 50/60 Hz sert de chemin pour la transmission de données dans la bande passante PLCC.
Condensateur de Couplage
Il forme le lien physique de couplage entre la ligne de transport et les ensembles terminaux pour la transmission des signaux porteuses. Sa fonction est de fournir une impédance élevée à la fréquence de l'énergie et une impédance faible aux fréquences des signaux porteuses. Ils sont généralement fabriqués avec un système diélectrique en papier ou liquide pour des applications à haute tension. Les capacités des condensateurs de couplage varient de 0,004 à 0,01 µF à 34 kV à 0,0023 à 0,005 µF à 765 kV (source : IEEE).
Bobine de Drainage
Comme indiqué dans la figure 1, le but de la bobine de drainage est de fournir une impédance élevée pour la fréquence de la porteuse et une impédance faible pour la fréquence de l'énergie.
Tuner de Ligne
Il est connecté en série avec le condensateur de couplage pour former un circuit résonant ou un filtre passe-haut ou un filtre passe-bande. Sa fonction est de faire correspondre l'impédance du terminal PLC avec la ligne électrique afin d'imprimer la fréquence de la porteuse sur la ligne électrique. De plus, il fournit également une isolation de la fréquence de l'énergie et une protection contre les surtensions transitoires.
Piège de Ligne ou Piège d'Onde
C'est un filtre L-C en parallèle ou un filtre coupe-bande connecté en série avec la ligne de transport. Il présente une impédance élevée aux fréquences des signaux porteuses et une impédance très faible à la fréquence de l'énergie. Il comprend
Bobine Principale
Un inducteur qui est connecté directement à la ligne électrique à haute tension transporte la fréquence de l'énergie.
Dispositif de Réglage
Il peut être un condensateur ou une combinaison de condensateur, inducteur et résistance, connecté à travers la bobine principale pour régler le piège de ligne à la fréquence de blocage souhaitée.
Dispositif de Protection
Il s'agit généralement d'un parafoudre de type gap utilisé pour protéger le piège de ligne des dommages dus aux surtensions transitoires.
Le piège de ligne ou le piège d'onde empêche la perte non désirée de puissance du signal porteuse et empêche également la transmission du signal porteuse vers les lignes électriques adjacentes. Les pièges de ligne ou les pièges d'onde sont disponibles pour les applications de blocage de fréquence de porteuse à bande étroite et à large bande.
Caractéristiques du Canal de Ligne Électrique
Impédance Caractéristique
L'impédance caractéristique de la ligne de transport est donnée par :
Où, L est l'inductance par unité de longueur en Henry (H).
C est la capacité par unité de longueur en Farad (F).
Elle varie dans la plage de 300 à 800 Ω pour la communication par ligne électrique.Atténuation
Elle est mesurée en décibels (dB). Les pertes d'atténuation peuvent être dues à un désaccord d'impédance, des pertes résistives, des pertes de couplage et diverses autres pertes qui se produisent dans le piège de ligne, le tuner de ligne, la ligne électrique, etc.
Bruit
Le rapport signal-bruit (SNR) doit être élevé à l'extrémité réceptrice, sinon la fréquence porteuse montre des motifs erratiques à l'extrémité réceptrice. Le niveau de bruit limite l'atténuation que les canaux PLCC peuvent tolérer.
Bande Passante
Une bande passante plus large signifie un canal plus rapide, mais cela accentue également le bruit. Pour la relève, la bande passante du canal AM est d'environ 1000 Hz à 1500 Hz et pour la bande passante FSK, elle est de 500 Hz à 600 Hz (source : IEEE).
