بررسي ساختار و نحوه ارتباط در PLC ،شبكه های مخابراتي PLC

1- مقدمه:
به دليل گستردگي شبكه به هم پيوسته توليد و انتقال نيرو در صنعت برق و پراكندگي ايستگاه ها در نقاط بعضا دور از دسترس، احداث و بهره بردار سيستم هاي مخابراتي از نيازهاي اساسي صنعت برق مي‌باشد. كاربريهاي عمده مخابرات در صنعت برق عبارتند از :
1- انتقال اطلاعات و ارسال فرامين خودكار حفاظتي براي جداسازي بخشهاي حادثه ديده و معيوب در كوتاهترين زمان و جلوگيري از گستردگي حوادث جزئي به كل شبكه و پيشگيري از حوادث احتمالي.
2- انتقال اطلاعات جمع آوري شده از پست ها و نيروگاه ها به مراكز كنترل و انتقال فرامين كنترلي از مراكز كنترل به ايستگاه‌ها.
3- هماهنگي عمليات بهره برداري و برقراري ارتباط بين بخش هاي ستادي و عملياتي از طريق شبكه تلفني مستقل برق.
سيستم هاي مخابراتي مورد استفاده در شبكه مخابرات صنعت برق شامل بيسيم، مايكروويو، PLC ، DTS ، فيبر نوري و سيستم سوئيچينگ مي باشد.
- PLC سيستم مخابراتي است كه از خطوط فشار قوي در فركانس هاي 40 تا 400 كيلوهرتز براي انتقال پيام هاي مخابراتي استفاده مي كند.
- DTS شبكه اختصاصي و Hot Line تلفني ديسپاچينگ مي باشد.
- كابل OPGWدر خطوط انتقال نيرو بجاي سيم زمين براي انتقال اطلاعات با حجم و امنيت زياد بكار مي رود.
سيستمPower Line Carrier  يكي از شيوه هاي نوين انتقال داده مي باشد كه مخفف آن PLC است اما نه كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير ، بلكه خطوط انتقال قدرت.
توسعه منابع توليد، انتقال و توزيع انرژي الكتريكي نياز مبرمي به وجود يك شبكه مخابراتي بين نقاط كليدي سيستم برق رساني مثل مراكز توليد، تبديل، تصميم گيري و توزيع كه اكثرا در فواصل دور از هم واقع شده اند را به وجود آورده است. از خطوط انتقال مي توان براي ارسال امواج فركانس بالاي حامل اطلاعات در سيستم هاي مخابراتي استفاده نمود. سيستمي كه براي اين گونه انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار مي گيرد را ابزار "انتقال موج حامل اطلاعات بر روي سيستم فشار قوي" يا PLC مي نامند.


موارد زير ضرورت ايجاد يك شبكه مخابراتي PLC را به وضوح روشن مي نمايد:
1- شبكه هاي مخابرات عمومي جوابگوي نيازهاي ارتباطي جهت بهره برداري موثر از شبكه فشار قوي نمي باشد.
2- تبادل‌اطلاعات بين مراكز ديسپاچينگ و ساير پست‌ها‌توسط يك شبكه‌مخابراتي مطمئن‌و اختصاصي، از ضروريات اين گونه مراكز مي باشد.
3- با استفاده از يك شبكه جامع مخابراتي، پست ها مي توانند به تجهيزات حفاظتي مجهز گردند كه باعث قابليت اعتماد بيشتر و بهره برداري موثر از شبكه مي گردد.
4- عدم وجود يك شبكه مخابراتي اختصاصي، ضعف ارتباط از طريق شبكه مخابراتي شركت مخابرات، عدم دسترسي اكثر پست هاي واقع در خارج شهر به خطوط ارتباطي PTT مشكلاتي هستند كه در صورت وجود يك شبكه مخابراتي مطمئن بر طرف گشته و امكان بهره برداري موثرتر از شبكه را ايجاد مي كند.
با توجه به نكات فوق جهت مرتفع نمودن اشكالات ذكر شده و بهره برداري از شبكه، مي توان با استفاده از سيستم‌هايPLCچنين شبكه‌هاي مخابراتي را براي استفاده در شبكه‌هاي برق رساني طراحي نمود.
استفاده از PLC به جاي ساير سيستم هاي ارتباطي نظير كابل تلفني، امواج راديويي و مايكروويو و ... داراي مزايايي مي باشند كه عبارتند از :
1- به علت ناچيز بودن افت سيگنال حامل اطلاعات در هر كيلومتر، مراكز توليد و توزيع انرژي الكتريكي كه معمولا در فواصل دوري از يكديگر واقعند را مي توان مستقيما توسط كانال هاي PLC بدون استفاده از تكرار كننده به يكديگر مرتبط ساخت.
2- خطوط انتقال فشار قوي كه ارتباطات PLC توسط آنها صورت مي گيرد، موجود بوده و احتياج به سرمايه گذاري مجدد براي ايجاد محيط مخابراتي نيست به علاوه در شرايط متغير آب و هوايي مصونيت ارتباط PLC در مقايسه با ارتباطات راديويي بيشتر مي باشد.
3- دستگاه هاي فرستنده و گيرنده PLC از درجه اطمينان بالايي برخوردار مي باشند.
4- شبكه مخابراتي كه از لوازم مديريت براي كنترل و بهره برداري شبكه فشار قوي مي باشد بطور اختصاصي تنها در اختيار شركت برق منطقه ايي قرار خواهد گرفت.
5- سيستم هاي تلفني PLC از شبكه تلفني شركت مخابرات مجزا مي باشد و به عنوان سيستم هاي خصوصي فرض مي شود.



چکیده ای از متن

سيستم Power Line Carrier (PLC)
PLC وسيله اي براي انتقال امواج فركانس بالا با استفاده از سيم فشار قوي مي باشد. در اين سيستم براي ارتباط دو طرفه ميان دو پست A و B (شكل1) يك زوج فرستنده و گيرنده در هر كدام از پستها قرار مي گيرد. فرستنده A سيگنال فركانس بالاي خود را با فركانس FA-B بر روي خط فشار قوي واصل ميان دو پست ارسال نموده و گيرنده موجود در پست B كه بر روي فركانسFA-B تنظيم شده است. موج ارسالي از A را از خط فشار قوي گرفته و مورد استفاده قرار مي دهد. بالعكس فرستنده B سيگنال خود را با فركانسFB-A  ارسال نموده و گيرنده A نيز بر روي فركانسFB-A تنظيم شده است. بدين ترتيب يك ارتباط دو طرفه (Duplex) ميان دو نقطه A و B بر قرار مي شود.
 
شكل 1- ارتباط دو طرفه ميان دو پست A,B
چون دستگاه هاي فرستنده و گيرنده PLC را نمي توان مستقيما به خط فشار قوي كه ولتاژ بسيار زيادي دارد متصل نمود. براي اينكار به دستگاه ها و تجهيزات واسطه اي نياز است كه بين فرستنده و گيرنده و خط انتقال انرژي قرار گيرند تا هم سيگنال فركانس بالاي PLC را به خط كوپله نموده و هم مانع از اتصال مستقيم ولتاژ بالا به دستگاه هاي حساس PLC بشوند به همين خاطر از خازن هاي كوپلاژ استفاده مي شود(شكل 2) با قرار دادن يك خازن بين خط انتقال و دستگاه  PLC اين منظور برآورده مي شود.
 
شكل 2 – بكارگيري خازن كوپلاژ براي حفاظت از دستگاه هاي PLC
خازن هاي CCoupl در مسير سيگنال فركانس بالاي PLC به خط انتقال فشار قوي در مقابل موج با ولتاژ بالا و فركانس 50 هرتز، امپدانس زيادي از خود نشان داده و مانع عبور آن به سمت دستگاه هاي PLC مي شوند. در حالي كه براي امواج حامل اطلاعات فركانس بالا به صورت اتصال كوتاه عمل مي كنند. اين نكته از اين حقيقت ناشي مي شود كه امپدانس خازن به صورت  بيان مي گردد كه مقدار آن با فركانس نسبت عكس دارد. لذا هر چقدر فركانس كمتر باشد، امپدانس خازن بزرگتر خواهد بود. بالعكس براي فركانس بالاي سيگنال هايPLC كه در محدوده40 الي400 كيلوهرتز قرار دارد، خازن CCoupl همانند اتصال كوتاه(امپدانس خيلي كوچك) عمل نموده و سيگنال PLC را به سمت خط فشار قوي هدايت مي‌كند. معمولا CCoupl را بين 2000 تا 10000 پيكوفاراد انتخاب مي نمايند.
در پست هاي فشار قوي براي اندازه گيري ولتاژ و جريان خط از تقسيم كننده هاي (مبدلهاي) ولتاژ خازني بنام (Capacitive Voltage Transformer) CVT استفاده مي شود. لذا از آنها مي توان جهت خازن جداكننده CCoupl كه خازن هاي كوپلاژ ناميده مي شود نيز استفاده نمود.