Machtlijn Draaggolfcommunicatie | PLCC

Ook wel bekend als draadloos met kabels, heeft de Power Line Carrier Communication (PLCC) een lange weg afgelegd van zijn vroegste toepassing in metering op afgelegen locaties tot zijn huidige toepassingen in thuisautomatisering, hoogwaardig internettoegang, smart grid enzovoort. In het begin van de 20e eeuw gebruikten energiebedrijven telefoons als communicatiemiddel voor het uitwisselen van spraakberichten voor operationele ondersteuning, onderhoud, controle en als methode van connectiviteit op afgelegen locaties. De telefoonlijnen liepen parallel aan de elektriciteitsleidingen. Dit had veel nadelen:

• Het gebruik van telefooncircuits over grote afstanden en op moeilijk begaanbaar terrein zoals bergen was zeer duur.

• Stoorsignalen door stroom die parallel aan de telefoonlijnen stroomde.

• Frequente stillegging van telefoonkabels tijdens extreme weersomstandigheden zoals sneeuw in de winter, stormen enzovoort maakte ze minder betrouwbaar.

Dit leidde tot het idee om een robuustere en goedkopere communicatiemethode te ontwikkelen. Het gebruik van elektriciteitsleidingen als telefoonmethode was al lang een gedachte en de eerste succesvolle test vond plaats in Japan in 1918. Daarna begon de commercialisering in de jaren 1930.

Power Line Carrier Communication

Figuur 1 toont een basis PLCC-netwerk dat wordt gebruikt in elektriciteitsstations. De Power Line Carrier Communication (PLCC) gebruikt de bestaande elektriciteitsinfrastructuur voor de overdracht van gegevens van de verzender naar de ontvanger. Het werkt in full duplex modus. Het PLCC-systeem bestaat uit drie delen:

1. De terminalassemblages bevatten de ontvangers, zenders en beschermingsrelais.

2. De koppelapparatuur is een combinatie van lijnafstemmer, koppelcondensator en de golf of lijnvallen.

3. De 50/60 Hz elektriciteitsoverdrachtslijn fungeert als pad voor het relayeren van gegevens in de PLCC-bandbreedte.

Koppelcondensator

Het vormt de fysieke koppeling tussen de overdrachtslijn en de terminalassemblages voor het relayeren van dragersignalen. Zijn functie is om een hoge impedantie te bieden voor de frequentie van de elektriciteitsvoorziening en een lage impedantie voor de frequenties van de dragersignalen. Ze worden meestal gemaakt van papier of vloeistof-dielektrische systemen voor hoge spanningstoepassingen. De waarden van koppelcondensatoren variëren van 0,004-0,01µF bij 34 kV tot 0,0023-0,005µF bij 765kV (bron: IEEE).

Afvoerkolf

Zoals getoond in figuur 1, is het doel van de afvoerkolf om een hoge impedantie te bieden voor de dragerfrequentie en een lage impedantie voor de elektriciteitsfrequentie.

Lijnafstemmer

Het is in serie verbonden met de koppelcondensator om een resonantiecircuit of hoogdoorlaatfilter of banddoorlaatfilter te vormen. Zijn functie is om de impedantie van de PLC-terminal aan te passen aan de elektriciteitslijn om de dragerfrequentie over de elektriciteitslijn te leggen. Bovendien biedt het ook isolatie van de elektriciteitsfrequentie en bescherming tegen tijdelijke overspanningen.

Lijnval of Golffilter

Het is een parallel L-C tankfilter of bandstopfilter dat in serie is verbonden met de overdrachtslijn. Het presenteert een hoge impedantie voor dragerfrequenties en een zeer lage impedantie voor de elektriciteitsfrequentie. Het bestaat uit

1. Hoofdkolf

   Een inductor die direct is verbonden met de hoge spanningskrachtlijn draagt de elektriciteitsfrequentie.

2. Afstemmingsapparaat

   Het kan een condensator of een combinatie van condensator, inductor en weerstand zijn, verbonden over de hoofdkolf om de lijnval af te stemmen op de gewenste blokkerende frequentie.

3. Beschermingsapparaat

   Het is meestal een gap type overspanningsbeveiliging gebruikt om de lijnval te beschermen tegen schade door tijdelijke overspanningen.

De lijnval of golffilter voorkomt ongewenste verlies van dragerenergie en voorkomt ook de transmissie van dragerfrequenties naar aangrenzende elektriciteitslijnen. Lijnvallen of golffilters zijn verkrijgbaar voor smalle en brede bandbreedte blokkeringstoepassingen.

Eigenschappen van de Elektriciteitslijnkanalen

• Karakteristieke Impedantie

  De karakteristieke impedantie van de overdrachtslijn wordt gegeven door :
  
  Waarbij, L de inductie per lengteenheid in Henry(H) is.
  C is de capaciteit per lengteenheid in Farad(F).
  Het varieert in het bereik van 300-800 Ω voor elektriciteitslijncommunicatie.

• Vernauwing

  Het wordt gemeten in decibels(db). Vernauwingsverliezen kunnen veroorzaakt worden door impedantieverschillen, resistieve verliezen, koppelverliezen en diverse andere verliezen die optreden in de lijnval, lijnafstemming, elektriciteitslijn enzovoort.

• Ruis

  Het signaal-ruisverhouding (SNR) moet hoog zijn aan de ontvangende kant, anders vertoont de dragerfrequentie grillige patronen aan de ontvangende kant. Het ruishoogteperceel beperkt de vernau