لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه53
1-1- مقدمه
اجزای اصلی یک سیستم شامل PLC که امروزه در سطوح مختلف سیستم قدرت به کار گرفته می شود شامل موارد زیر می باشد[5]:
- RTU (Remote Terminal Unit): این دستگاه شامل تعدادی ورودی و خروجی آنالوگ ودیجیتال میباشد. وظیفه ی اصلی RTU تبدیل سیگنال های ارسالی به سیگنال های قابل انتقال از طریق کانال مخابراتی است که شامل قسمت هایی مثل CPU ، کارت های ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال و مودم می باشد. شکل زیر یک نمونه RTU صنعتی را نشان می دهد.
شکل(1-1): RTU
- تجهیزات مخابراتی شامل مدولاتور و دمدولاتورهای HF[1] و IF[2] ، تقویت کننده ها و فیلترهای مناسب (این گروه در خود دستگاه PLC قرار می گیرند).
- تجهیز تطبیق دهنده با کانال مخابراتی (در اینجا خطوط قدرت) یا LMU[3]. به منظور انتقال توان ماکزیمم از طریق کانال مخابراتی و جلوگیری از انعکاس امواج، باید امپدانس فرستنده و کانال برابر باشد.
- سیستم ایزوله کننده تجهیزات مخابراتی از ولتاژ بالا. (که معمولا یک خازن که معروف به CVT است به کار گرفته می شود.)
- کانال مخابراتی که در اینجا همان هادی های خطوط قدرت هستند.
- تله موج (Line Trap) که وظیفه آن جلوگیری از ورود اطلاعات به قسمت هایی به جز کانال مخابراتی مانند پست های فشار قوی می باشد.
شکل های (1-2) و (1-3) به ترتیب بلوک دیاگرام و نمودار تک خطی PLC در شبکه قدرت را نشان می دهد.
پست
RTU
PLC
LMU
CVT
Line Trap
کابل Coaxial
خط فشارقوی
شکل(1-2): بلوک دیاگرام PLC در خطوط انتقال
شکل(1-3): نمودار تک خطی خط انتقال قدرت با وجود PLC
همان طور که قبلا ذکر شد افزایش کاربرد PLC در سطح توزیع به خاطر اتوماسیون شبکه الکتریکی بود. علاوه بر اهداف کنترلی و نظارتی در اتوماسیون، اهداف دیگری مخصوصاً در سالهای اخیر مزید برعلت شدند تا استفاده از آن متوقف نشود.
با شروع تجدید ساختار در صنعت برق و به وجود آمدن بازارهای رقابتی برق، لزوم مشارکت مصرف کننده در بازار برق (از قبیل کنترل مصرف، مدیریت مصرف یا DSM[4] ، اندازه گیری مصرف به صورت Real Time برای اهدافی مانند پیش بینی بار و ... ) احساس شد. لازمه مشارکت مصرف کننده در این بازار وجود تجهیزات مخابراتی موثر بین مصرف کننده های صنعتی، تجاری و حتی مسکونی در شبکه های توزیع برق است. PLC یکی از گزینه های موجود است که امکان پیاده سازی آن نسبتا ساده است و این بدان علت است که حداقل یکی از اجزای آن (هادیهای الکتریکی) بدون نیاز به نصب اضافی، در دسترس می باشد[7].
به عنوان مثال با نصب تجهیزات اندازه گیری هوشمند یا AMR[5] در سمت مصرف کننده و انتقال اطلاعات آن از طریق PLC به شرکت برق مزایای زیر عاید طرفین می شود:
- تعریف چند تعرفه برای مصرف برق
- اندازه گیری توان راکتیو مصرفی
- شناسایی دقیق مدل مصرف و امکان پیاده سازی فرایندهای مدیریت مصرف و مدیریت بار
- تشخیص سوء استفاده از برق (برق دزدی)
- تعیین مقدار واقعی تلفات الکتریکی شبکه و تلفات غیر فنی
- قابلیت قطع و وصل برق به طور مثال برای مشترکینی که قبض خود را پرداخت نکرده اند.
بعد از کاربردهایی که در بندهای فوق برای PLC ذکر شد، به تدریج با پیشرفت تکنولوژی و روی کار آمدن اینترنت و خدمات مخابراتی جدید، ایده تبادل اطلاعات با پهنای باند بالا(مثل اطلاعات صوتی و تصویری) از طریق خطوط برق شکل گرفت. البته ممکن است تغییراتی در آن لحاظ شود که باید به طور مفصل مسائل فنی و اقتصادی آن آنالیز شود.
1-2- ساختار شبکه PLC
PLC ها را می توان از لحاظ سرعت انتقال اطلاعات و کاربرد به سه دسته تقسیم کرد:
- PLC با سرعت کم (2400 bps[6] ) که در خطوط توزیع فشار ضعیف و متوسط برای کاربردهای حفاظتی، اندازه گیری مصرف انرژی از راه دور و اتوماسیون تجهیزات خانگی از راه دور استفاده می شود.
- PLC با سرعت متوسط (حداکثر تا 64 Kbps) که در خطوط توزیع فشار متوسط و فشار قوی برای کاربردهای حفاظتی، کنترل نیروگاهها از راه دور و ارتباط پست ها و نیروگاهها استفاده می شود.
- PLC با سرعت بالا (بیش از 1Mbps) که در خطوط توزیع فشار ضعیف و متوسط برای کاربردهایی مثل انتقال اطلاعات صوتی و تصویری، اینترنت و ارتباط بین شرکت ها استفاده می شود.
فناوری PLC که در آن از خطوط قدرت موجود به منظور فراهم سازی دسترسی به اینترنت استفاده میشود، اطلاعات را با اضافه کردن آنها به امواج فرکانس بالا روی خطوط انتقال الکتریکی منتقل میکند. در واقع موج حامل[7]، اطلاعات مخابراتی را به وسیله اضافه کردن آنها روی سیگنال 50 یا 60 هرتز قدرت مخابره میکند که این ارتباطات میتواند با پهنای باند وسیع روی خطوط برق[8] با نرخ اطلاعات[9] یک مگابیت در ثانیه و یا با پهنای باند کم[10] با نرخ اطلاعات خیلی کمتر منتقل شود. در این روش مودمها ، هر کدام از درگاههای خروجی الکتریکی درون خانه یا اداره را به کامپیوتر متصل می کنند.
در شکل زیر اصول کلی این فناوری نشان داده شده است. همان طور که در شکل نشان داده شده است سیگنالهای اطلاعاتی سوار شده بر روی خطوط برق در انتها توسط مودم جدا شده و به وسایل مورد نظر میرسد[8].
شکل(1-4): اصول کلی PLC
اساساً فناوریPLC بر مبنای مدولاسیون و دمدولاسیون اطلاعات به وسیله یک سیگنال حامل که در محدوده فرکانس بالا کار میکند، شکل گرفته است. به طور کلی لایههای فیزیکی و روش کدگذاری آن بر اساس روشOFDM[11] صورت میگیرد. با وجود این توانمندی آن در مقابله با تداخل و اغتشاشها[12] اصلیترین نگرانی طراحان محسوب می شود (اصول و روش کلی این فناوری به صورت شماتیک در شکل (1-4) نشان داده شده است).
اغلب پیشنهادها برای افزایش ظرفیت انتقال شبکههای PLCاستفاده از فرکانس حاملی است که در محدوده 1 تا 30 مگا هرتز کار کند. از آن جا فرکانس برق شهر در ایالات متحده 60 هرتز و در سایر کشورها 50 هرتز است، دو نوع سیگنال خواهیم داشت و در نتیجه این مسئله خود یک محدودیت جدید محسوب میشود.
شکل (1-5) و (1-6) ساختار کلی یک سیستم PLCتوزیع را نشان میدهند. به طور کلی در سیستم آمریکایی شبکههای توزیع برای توزیع برق به 10 مصرف کننده نهایی از یک ترانسفورماتور توزیع استفاده میشود که این امر توانایی ایجاد و استفاده از شبکه های توزیع کوچکتر را فراهم می سازد. در مقابل در اروپا و آسیا، اغلب ترانسفورماتورهای توزیع 100 تا 200 مصرف کننده نهایی را تغذیه میکنند. البته این تفاوت در تاسیسات یا تفاوت در ساختار ترکیبی مصرف کننده میتواند به طرحهای متفاوتی برای شبکه قدرت منجر شود. اختلاف طرحهای شبکه و سیستمهای قدرت نیز نیازمند استاندارد سازی است و در نتیجه میزان سختی کار بالاتر خواهد رفت. این در حالی است که در کشورهای مختلف نحوه رگولاسیون متفاوتی نیز وجود دارد. به همین دلیل است که هنوز هم تحقیقات بر روی این فناوری ادامه دارد و این فناوری هنوز به بلوغ خود نرسیده است[8,2].
تکنولوژی PLC در شمال آمریکا از ولتاژ متوسط (1-50 کیلوولت) یا پایین (100-240 ولت) شبکه توزیع نیرو به عنوان زیرساخت مخابراتی برای انتقال امواج فرکانس بالا استفاده میکند شبکه PLC دو خانواده اصلی دارد:
تحقیق در مورد انتقال اطلاعات از طریق فناوری برق
