Power Line Carrier و تله پروتکشن

plc tele protection 1

یک سیستم Power-Line Carrier چیست؟

آشنایی با Power Line Carrier 001

یک سیستم PLC لینکی مخابراتی است میان دو نقطه که، از شبکه الکتریکی در ردههای مختلف انتقال ، فوق توزیع و توزیع بعنوان بستر تبادل داده بهره میبرد. این سیستم بخشی از شبکه مخابراتی مورد استفاده برای ارسال انواع گوناگون اطلاعات مرتبط با عملکرد سیستم الکتریکی می باشد.

جزاء تشکیل دهنده یک سیستم PLC

بطور معمول یک سیستم PLC از اجزاء زیر که با توجه به شکل شماره یک چینش میشوند تشکیل می گردد :

آشنایی با Power Line Carrier 002

تله موج (Line Trap)

آشنایی با Power Line Carrier 003 1

این تجهیز همراه با تنظیم کننده اش (Tuner) وسیله ای است که بصورت سری با خط قدرت برای انتقال سیگنال بکار گرفته می شود.

این تجهیز برای فرکانسهای مرتبط با PLC بصورت امپدانس بالا ظاهر میگردد در صورتی که برای فرکانس شبکه قدرت (50Hz) امپدانس کمی را نشان میدهد 

این تجهیز در انتهای خط قدرت و پس از گره لینک PLC بصورت سری با خط قدرت نصب میگردد تا از انتقال سیگنالهای PLC به سمت ناخواسته جلوگیری نماید و همچنین مسیر ارسال اطلاعات را از کلید زنی هائی که منجر به تغییر امپدانس مسیر میگردند ایزوله نمایند.

خازن کوپلاژ (Coupling Capacitor)

آشنایی با Power Line Carrier 003 2

ترکیب خازن کوپلاژ و واحد تطبیق امپدانس مسیری امپدانس کم را بوسیله تشکیل یک مدار تشدید (رزونانس)سری بسوی خط انتقال برای فرکانس حامل سیگنال ایجاد مینماید. 

در سوی دیگر خاصیت ،خازنی خازن کوپلاژ برای جلوگیری از ورود توان فرکانس قدرت به تجهیزات کانال مسیری با امپدانس زیاد میسازد. 

اگر چه خازن کوپلاژ تشکیل یک مسیر امپدانس زیاد در برابر فرکانس قدرت را میدهد اما برای افزایش ضریب ایمنی در برابر عبور احتمالی فرکانس قدرت از خازن کوپلاژ ، بوسیله یک سیم پیچ تخلیه مسیری به سوی زمین تشکیل می گردد. 

اگر چه امروزه بصورت پرکاربرد از تجهیزی بنام C.V.T بجای خازن کوپلاژ استفاده می گردد زیرا که همه تواناییهای خازن کوپلاژ را دارد و هم در کاربردهایی دیگر همچون استفاده بعنوان ترانسفورماتور ولتاژ بکار گرفته میشود

L.M.U: Line Matching Unit Coupling Unit

آشنایی با Power Line Carrier 004

هدف از بکارگیری این تجهیز متصل به خازن کوپلاژ فراهم نمودن مسیری با امپدانس کم برای توان فرکانس PLC و تشکیل مسیری با امپدانس زیاد برای توان فرکانس قدرت است دیگر کاربرد واحد تطبیق امپدانس منطبق نمودن امپدانس میان کابل کواکسیال که معمولا ۵۰ تا ۷۵ اهم است با خط قدرت که امیدانسی برابر ۱۵۰ تا ۱۵۰۰هم می تواند داشته باشد است. 

هر واحد کوپلینگ بطور معمول شامل تجهیز تنظیم کننده ترانسفورماتور ایزوله کننده و وسائل حفاظتی همانگونه که در شکل بالا نشان داده شده است برروی استراکچر خازن کوپلاژ نصب می گردد.

سیم پیچ تخلیه (Drain coil)

طراحی این تجهیز بر این اساس استوار است که از امپدانسی پایین برای عبور فرکانس قدرت و در مقابل با توجه به ویژگی القائی که دارد برای فرکانس کانال امیدانسی زیاد داشته باشد. 

پس به نوعی می توان گفت ترکیب ابزارهایی چون واحد تطبیق امپدانس خازن، کوپلاژ و سیم پیچ تخلیه برای اتصال توان کانال و مسدود نمودن توان فرکانس قدرت لازم میباشند سیم پیچ تخلیه در پایین چهارچوب خازن کوپلاژ در درون محفظه واحد تطبیق امپدانس نصب می گردد.

Connection Line

اتصال که بطور معمول کابل کواکسیال باشد واحد کوپلینگ را به PLC متصل می نماید.

کابل کواکسیال یا هم محور

کابلی است الکتریکی که هسته آن توسط یک لایه عایق لوله ای احاطه شده است و برروی آن لایه ، یک هادی حفاظتی(برروی لایه عایق) قرار دارد.

 نام گذاری کواکسیال به این دلیل است که هادی داخلی و لایه محافظ از یک محور هندسی مشابه بهره می برند . از این نوع کابلها برای ارسال اطلاعات رادیوئی بوسیله آنتنها اتصالات شبکههای کامپیوتری و تلویزیونی بهره گرفته می شود.

ویژگی بارز این کابل این است که سیگنال الکترومغناطیس حامل اطلاعات تنها در فضای میان هادی داخلی و بیرونی موجود باشد. این ویژگی اجازه میدهد تا این کابل را در محیطهای فلزی همچون آبروها بدون تلفات بکار گرفت و همچنین سیگنال را در برابر تداخلات الکترومغناطیسی خارجی محافظت می.کند از مزایای دیگر کابل کواکسیال می توان به ظرفیت بالای انتقال داده (حداکثر پهنای باند ۳۰۰ مگا هرتز) قابلیت اطمینان بالا دوام و پایداری زیاد و قابلیت بکارگیری در سیتم های آنالوگ و دیجیتال نام برد.

 

خط قدرت

کابلی است الکتریکی که هسته آن توسط یک لایه عایق لوله ای احاطه شده است و برروی آن لایه ، یک هادی حفاظتی(برروی لایه عایق) قرار دارد.

 نام گذاری کواکسیال به این دلیل است که هادی داخلی و لایه محافظ از یک محور هندسی مشابه بهره می برند . از این نوع کابلها برای ارسال اطلاعات رادیوئی بوسیله آنتنها اتصالات شبکههای کامپیوتری و تلویزیونی بهره گرفته می شود.

ویژگی بارز این کابل این است که سیگنال الکترومغناطیس حامل اطلاعات تنها در فضای میان هادی داخلی و بیرونی موجود باشد. این ویژگی اجازه میدهد تا این کابل را در محیطهای فلزی همچون آبروها بدون تلفات بکار گرفت و همچنین سیگنال را در برابر تداخلات الکترومغناطیسی خارجی محافظت می.کند از مزایای دیگر کابل کواکسیال می توان به ظرفیت بالای انتقال داده (حداکثر پهنای باند ۳۰۰ مگا هرتز) قابلیت اطمینان بالا دوام و پایداری زیاد و قابلیت بکارگیری در سیتم های آنالوگ و دیجیتال نام برد.

اگر چه خطوط قدرت برای کاربردهای مخابراتی طراحی نشده اند بدلیل مزایای بسیار در استفاده از آنها، قادر به دسترسی به مکانهائی هستند که دیگر سیستمهای مخابراتی این توانائی را ندارند.
بمنظور بکارگیری یک خط قدرت در سیستم PLC میباید شاخصهای زیر مد نظر قرار گیرند :
مشخصه امپدانسی، تضعیف ناشی از پراکندگی و نویز ایجاد شده توسط خط قدرت.

مشخصه امپدانسی

این مشخصه خط قدرت میتواند همچون نسبت ولتاژ و شدت جریان در هر نقطه از خط در فرکانس مخابراتی مشخص گردد. در یک خط ایده آل با بارهای متناسب در طرفین این مقدار با بار منطبق است و هنگامیکه نسبت ولتاژ و جریان متفاوتی موجود باشد مقادیر متفاوتی ارائه میدهد اگر چه نسبت ولتاژ به جریان در خطوط انتقال ثابت است اما این تصور که مقدار امپدانس خط بخاطر نقص همگنی در ساختمان واقعی آن در سرتاسر خط یکسان نیست نیز واقعیت دارد.

تضعیف در خط

در طول خط انتقال ، تضعیف سیگنال رخ می دهد که بخاطر این تلفات رنج لینک محدود میگردد. تضعیف خط به نسبت زمان ثابت نیست و در نتیجه شاخصهای محیطی همچون دما، رطوبت ، یخ، آلودگی غیره و در مواردی تضعیف بیشتری به اتصالات فرکانس بالا در ایستگاههائی الکتریکی نصب شده در دو انتهای مسیر و یا در نقاط تیاف اضافه می گردد.

اختشاش خط

جابجائی انرژی در فرکانس قدرت شوند تولید نویزهای فرکانس بالا برروی خطوط قدرت میگردد.اثر کرونا بیشترین تاثیر را برروی لینکهای PLC دارد. این نویز که از نوع پیوسته است به ولتاژ خط متصل میگردد و در شرایط آب و هوائی مناسب بزرگتر از شرایط خشک است. از دیگر نویزهای لحظه ای یا ضربهای موثر برروی خط قدرت می توان به بریکرها کلیدها و قوسهای ناشی از اتصال کوتاه که در سیستم الکتریکی رخ میدهند اشاره نمود.

روش های کوپلینگ خط

روش فاز به زمین

در این روش پایانه PLC به یکی از فازها و زمین متصل میگردد از مزایای این روش میتوان به سادگی و نیاز به تجهیزات کمتر اشاره نمود و از معایب آن میتوان به دارا بودن بیشترین تضعیف و کمترین قابلیت اطمینان که باید در زمان بروز خطا موجود باشد نام برد.

آشنایی با Power Line Carrier 006 1

روش فاز به فاز

در این روش سیگنالها بصورت یکسان به دو فاز خط متصل هستند که میتوان گفت فازها متعلق به یک بازوی خط هستند یا نیستند. این روش به نسبت روش فاز به زمین تضعیف کمتری دارد اما در سوی دیگر نیاز به بهره گیری از دو برابر تجهیزات بکار رفته در روش پیشین را دارد. در این روش می توان از یک ترانسفورماتور دیفرانسل (DT Differential Transformer) که همچون یک مدارهایبرید عمل میکند.

برای جدا نمودن فازها و افزایش قابلیت لینک بهره برد هنگامیکه خطائی بر روی یک فاز رخ میدهد فاز دیگری میتواند به کار هود بصورت یک سیستم فاز به زمین ادامه دهد.

آشنایی با Power Line Carrier 006 2

روش سه فاز

در این روش سیگنالها به سه فاز متصل میگردند که نیمی از توان از طریق فاز وسط و نیم دیگر بصورت یکسان از طریق دو فاز کناری انتقال می.یابند از مزایای این روش میتوان به کمترین تضعیف نام برد و همچنین بیان نمود که در صورت بروز مشکل در یک یا دو فاز لینک بصورت دو فاز یا یک فاز و زمین به کار خود ادامه می دهد. در مقایسه با دیگر روش ها آشکار است که تجهیزات بیشتری میباید مورد استفاده قرار گیرند.

آشنایی با Power Line Carrier 007

ترانهش باند پایه با فرکانس بالا(HF)

اطلاعاتی که می باید ارسال گردند به بخش HF در یک بازه فرکانسی میان ۲۵ تا ۵۰۰ کیلو هرتز فرستاده می گردند. اگر چه بخاطر هم زیستی با دیگر باندها استانداردهای دولتی و مشکلاتی که میتوانند در زمان کار با فرکانسهای پایین تر یا بالاتر رخ دهند این بازه گاهی بیش از اندازه محدودتر می گردد.

مدولاسیون SSB

بطور معمول، سیستمهای PLC دارای یک یا دو استاندارد کانال ۴KHz برای Speech + Data و یا بطور خاص برای Data هستند.

آشنایی با Power Line Carrier 008

چگونگی شکل گیری مدولاسیون SSB

ارسال یک کانال ۴KHz به یک باند فرکانسی PLC بطور معمول بصورت یک انتقال فرکانس دوبل صورت می پذیرد.
ا و سپس به HF می رود. نخست به IF و سپس به HF می رود.

آشنایی با Power Line Carrier 009 1

در ادامه باند فرکانسی ناخواسته بوسیله یک فیلتر محدود می گردد.

آشنایی با Power Line Carrier 009 2

آنچه پس از فیلتر نمودن بدست می آید همان مدولاسیون SSB است.

آشنایی با Power Line Carrier 009 3

هنگامیکه از یک PLC دو کاناله بهره گرفته میشود آنچه در بالا آمده است برای هر کانال بصورت مجزا با فیلتر مناسب انجام می گردد.

آشنایی با Power Line Carrier 010 1
آشنایی با Power Line Carrier 010 2

اجزاء تشکیل دهنده یک دستگاه PLC

وظیفه جمع آوری اطلاعات کاربر مدوله نمودن و ارسال آنها در HF و در دیگر سو ، دریافت سیگنال HF ، دمدولاسیون و تحویل آن به کاربر بر عهده دستگاه PLC می باشد.

آشنایی با Power Line Carrier 011

Hybrid Circuit (High-Frequency Hybrid)

این بخش ارسال و دریافت همزمان سیگنال برروی خط قدرت را از طریق یک مسیر فراهم می نماید.

Power stage (transmission)

این بخش وظیفه دریافت سیگنال و تقویت آن را برای تحویل به خط قدرت بر عهده دارد.

AGC (reception)

کار پذیرش سطوح ورودی (Data, Speech, TP) را برعهده دارد.

Modulation stage (transmission)

این بخش عهده دار مدولاسیون باند پایه بوسیله فرکانسهای تولید شده توسط همزمان ساز فرکانس است.

Demodulation stage (reception)

وظیفه این بخش دمدولاسیون باند پایه بوسیله فرکانسهای تولید شده توسط همزمان ساز فرکانس است.

AF stage (Audio Frequency stage)

In transmission

وظیفه ساخت باند پایه برپایه اطلاعات آمده از سوی کاربر را بر عهده دارد.

In reception

از باند پایه اطلاعات را برای تحویل به کاربر استخراج می کند.

آشنائی با حفاظت از راه دور (Tele Protection)

آشنایی با Power Line Carrier 012 1

یک سیستم تله پروتکشن ارتباط میان پایانه هائی است که ظرفیت ارسال فرامین دریافتی از حفاظت را با سرعت بالا داشته باشند و امنیت و قابلیت اطمینان آن را تضمین نمایند هدف از این کار حفاظت سیستم و خطوط قدرت بصورتی است که وقتی خطائی در یک نقطه از خط مشاهده گردید یک فرمان بصورت همزمان به نقطه دیگر برای عملکرد هماهنگ فرستاده می شود.

مراحل عملکرد حفاظت از راه دور

  1. هنگامیکه در نقطه ای از شبکه خطائی رخ داد این خطا توسط حفاظت یافت می گردد .

آشنایی با Power Line Carrier 012 2

   2. حفاظت در نقطه وقوع خطا عمل مینماید و یک فرمان به حفاظت راه دور می فرستد.

آشنایی با Power Line Carrier 013 1

   3. حفاظت راه دور فرمان دریافتی را به طرف دیگر لینک ارسال می کند.

آشنایی با Power Line Carrier 013 2

   4. حفاظت راه دور در طرف مقابل پس از دریافت فرمان آن را به بخش حفاظت می فرستد.

آشنایی با Power Line Carrier 014 1

   5. حفاظت فرمان را دریافت و بصورت هماهنگ برای حفاظت شبکه در برابر خطائی که در طرف دیگر رخ داده عمل می نماید.

آشنایی با Power Line Carrier 014 2

پایه های اصلی یک سیستم حفاظت از راه دور

سه پایه اصلی هر سیستم تله پروتکشن شامل سرعت ،انتقال امنیت و قابلیت اطمینان می.باشند این سه اصل با هم مرتبط باشند. این بدین معنی است که اگر یکی تغییر نماید دستکم یکی دیگر از شاخص ها در جهت مخالف آن تغییر خواهد نمود. بنابراین ، یک سیستم حفاظت تله پروتکشن خوب سیستمی است که یک توازن خوب را میان شاخص های بیان شده برقرار نماید.

سرعت

در یک فرایند کامل ، از زمانی که فرمان در فرستنده دریافت شده تا تحویل آن به گیرنده ، می باید تا حد ممکن سریع باشد. فرمان می باید پیش از خطا به نقطه مقابل برسد تا اثرگذار باشد.

آشنایی با Power Line Carrier 015 1

امنیت

سیستم باید در زمان وجود نویز ایمن باشد این بدین معنی است که بخشی از نویز که برای فرمان بصورت نادرست قابل مشاهده است نباید ارسال گردد و تا حد ممکن از ارسال آن اجتناب گردد باید از این امر اجتناب گردد که نویز بصورت فرمان اشتباه ارسال گردد.

آشنایی با Power Line Carrier 015 2

قابلیت اطمینان

در طرف دیگر ، سیستم باید ظرفیت تشخیص فرمان از نویز را در زمان وجود اختشاش داشته باشد و از عدم ارسال فرمان بخاطر وجود نویز اجتناب نماید پایانه باید ظرفیت دیدن فرمان را به رغم وجود نویز داشته باشد.

آشنایی با Power Line Carrier 015 3

حفاظت از راه دور آنالوگ و دیجیتال

ا) آنالوگ

  • نویز کانال مخابراتی برای امنیت و قابلیت اطمینان پایانه بسیار آزار دهنده است. 
  • اساسا ” بخاطر تنظیمات فیلتر ، کامیشنینگ انجام) (آن) بسیار پیچیده است.
  • فرامین میتوانند از طریق خط آنالوگ تخصیص یافته همچون خط تلفن بوسیله رادیو یا خط قدرت بوسیله  PLC ارسال شوند.
آشنایی با Power Line Carrier 016

2) دیجیتال

  • سرعت امنیت و قابلیت اطمینان بالاتر
  • فرامین بیشتری را می توان ارسال نمود.
  • فرامین همزمان بیشتری را می توان ارسال نمود.
  • کامیشنینگ بسیار ساده است و بعبارتی میتوان گفت Plug & Play است. 
  • نیاز به یک اتصال دیجیتال همچون فیبر نوری برای ارسال فرامین دارد.
آشنایی با Power Line Carrier 017
فرزین رضاقلی وب‌سایت

نظرات بسته شده است.