การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า | PLCC
เรียกว่า wired wireless, การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า (PLCC) ได้พัฒนาไปไกลจากใช้งานในระบบวัดค่าที่อยู่ห่างไกลจนถึงการใช้งานในปัจจุบัน เช่น การควบคุมบ้านอัตโนมัติ การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตความเร็วสูง และระบบไฟฟ้าอัจฉริยะ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 บริษัทไฟฟ้าใช้โทรศัพท์เป็นสื่อกลางในการสื่อสารเพื่อแลกเปลี่ยนข้อความเสียงสำหรับการสนับสนุนการดำเนินงาน การบำรุงรักษา การควบคุม และการเชื่อมต่อที่สถานที่ห่างไกล สายโทรศัพท์วิ่งขนานกับสายไฟฟ้า ซึ่งมีข้อเสียหลายประการ:
การใช้วงจรโทรศัพท์ในระยะทางไกลและพื้นที่ที่ยากลำบาก เช่น ภูเขา มีค่าใช้จ่ายสูงมาก
การรบกวนจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายโทรศัพท์ที่วิ่งขนานกับสายไฟฟ้ากระแส.
การหยุดทำงานของสายโทรศัพท์บ่อยครั้งในสภาพอากาศที่เลวร้าย เช่น หิมะในฤดูหนาว ลมแรง ทำให้ไม่น่าเชื่อถือ
นี่นำไปสู่แนวคิดในการสร้างวิธีการสื่อสารที่แข็งแกร่งและประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น การใช้สายไฟฟ้าเป็นวิธีการสื่อสารทางโทรศัพท์เป็นแนวคิดที่มีมายาวนาน และการทดสอบครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จเกิดขึ้นในญี่ปุ่นในปี 1918 และหลังจากนั้นการพาณิชย์เริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 1930
การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า
รูปที่ 1 แสดงโครงข่าย PLCC ที่ใช้ในสถานีไฟฟ้า การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า (PLCC) ใช้โครงสร้างไฟฟ้าที่มีอยู่ในการส่งข้อมูลจากส่วนส่งไปยังส่วนรับ มันทำงานในโหมด full duplex ระบบ PLCC ประกอบด้วยสามส่วน:
ชุดปลายทางรวมถึงเครื่องรับ เครื่องส่ง และรีเลย์ป้องกัน.
อุปกรณ์การเชื่อมต่อเป็นการผสมผสานของไลน์ตูนเนอร์ คาปาซิเตอร์การเชื่อมต่อ และแทรปคลื่นหรือไลน์แทรป
สายส่งไฟฟ้า 50/60 Hz ที่ใช้เป็นทางเดินสำหรับการส่งข้อมูลในแบนด์วิธ PLCCสายส่งไฟฟ้า.
คาปาซิเตอร์การเชื่อมต่อ
มันเป็นลิงก์การเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างสายส่งและชุดปลายทางสำหรับการส่งสัญญาณCarrier หน้าที่ของมันคือให้ความต้านทานสูงต่อความถี่ของพลังงานและความต้านทานต่ำต่อความถี่ของสัญญาณCarrier มันมักจะทำจากกระดาษหรือระบบไดอิเล็กทริกเหลวสำหรับการใช้งานแรงดันสูง ค่าของคาปาซิเตอร์การเชื่อมต่ออยู่ระหว่าง 0.004-0.01µF ที่ 34 kV ถึง 0.0023-0.005µF ที่ 765kV (แหล่ง: IEEE)
คอยล์ระบาย
ตามที่แสดงในรูปที่ 1 หน้าที่ของคอยล์ระบายคือให้ความต้านทานสูงสำหรับความถี่ Carrier และความต้านทานต่ำสำหรับความถี่พลังงาน
ไลน์ตูนเนอร์
มันเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับคาปาซิเตอร์การเชื่อมต่อเพื่อสร้างวงจร共鸣器或波陷波器是一种并联的L-C罐滤波器或带阻滤波器，串联连接在传输线中。它对载波信号频率呈现高阻抗，而对电力频率呈现非常低的阻抗。它由以下部分组成： 1. **主线圈** - 连接到高压电力线的电感器，承载电力频率。 2. **调谐装置** - 可能是电容器，或者是电容器、电感器和电阻的组合，跨接在主线圈上，以将线路陷阱调谐到所需的阻断频率。 3. **保护装置** - 通常是一种间隙型避雷器，用于保护线路陷阱免受瞬态过电压的损坏。 线路陷阱或波陷波器可以防止载波信号功率的不必要损失，并且还可以防止载波信号传输到相邻的电力线上。线路陷阱或波陷波器可用于窄带和宽带载波频率阻断应用。 ### 电力线通道特性 1. **特性阻抗** - 传输线的特性阻抗由以下公式给出： \[ Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}} \] 其中，\( L \) 是每单位长度的电感（亨利 H），\( C \) 是每单位长度的电容（法拉 F）。对于电力线通信，其范围在 300-800 Ω 之间。 2. **衰减** - 衰减以分贝 (dB) 测量。衰减损耗可能是由于阻抗不匹配、电阻损耗、耦合损耗以及在线路陷阱、线路调谐器、电力线等中发生的各种其他损耗。 3. **噪声** - 接收端的信噪比 (SNR) 必须很高，否则载波频率在接收端会表现出异常模式。噪声水平限制了 PLCC 信道可以容忍的衰减。 4. **带宽** - 更宽的带宽意味着更快的信道，但也导致噪声的放大。对于继电保护用途，AM 信道带宽约为 1000Hz 至 1500Hz，FSK 带宽为 500Hz 至 600Hz（来源：IEEE）。 ### PLCC 在电力系统中的应用 1. **保护继电器** - 为了实现载波辅助保护，PLCC 信道使用调制方案，即幅度调制 (AM) 用于闭锁方案，频移键控 (FSK) 用于解锁、允许和直接跳闸方案。 2. **遥测** - 用于监测远程位置的电气量，如电压、电流、功率等。模拟数据被转换为二进制，用于在窄带 SSB 信道上传输 FSK 频率的高低。 3. **电话** - 语音消息通过带宽约为 3kHz 的 SSB 窄带模式发送。 4. **家庭自动化和家庭网络** - 它被归类为低压电力线通信。使用家中的低压电网通过电力线发送或接收数据来控制电器。它用于家庭自动化和计量目的的窄带 PLCC，以及用于互联网的宽带 PLCC。 ### PLCC 的局限性 1. **电力线通信** 受限于所使用的现有电力基础设施，从而影响电力线信道参数，如功率衰减、噪声、阻抗和带宽。 2. 需要较高的 SNR 比。 3. 电力线网络通常不匹配，并且随时间在不同负载下变化。这会导致载波功率的衰减。这是主要的缺点。 4. 载波频率在其从发射机、同轴电缆、线路调谐单元、耦合电容器、电力线到发射机的路径上的各个点遭受反射损耗。 5. 电力线通信不安全。 --- 请注意，原文中的某些技术术语和概念可能需要进一步的专业背景知识才能完全理解。翻译时已尽量保持原意和技术准确性。
