Documente online.
Zona de administrare documente. Fisierele tale
Am uitat parola x Creaza cont nou
 HomeExploreaza
upload
Upload




ENERGETICA - COMUNICATII DIGITALE PE RETEAUA DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRICA

tehnica mecanica


UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI

Facultatea de Energetica










COMUNICAŢII DIGITALE PE REŢEAUA DE ALIMENTARE

CU ENERGIE ELECTRICĂ


(Power Line Communications)




Student:

Neagu Constantin-Iulian



Grupa

2211 C







BUCURESTI

DECEMBRIE 2007


Cuprins

Transmiterea de semnale prin reteaua electrică


1. Introducere


2. Transmisiile de date în companiile de electricitate


3. Noile tehnologii de comunicatie - o noua legatura cu clientii


4. Topologia unei retele PLC


5. Retele PLC Multiplex DC-BUS


6. Concluzii
































Transmiterea de semnale prin reteaua electrică

Alexandru-Ionut Chiuta

(Material propus pentru publicare la data de: 6-08-2005)


Acesta este primul articol pe care în public în cadrul rubricii "Cercetare, stiintă, tehnologie". Am citit cu atentie, timp de câteva saptămâni, celelalte articole publicate în diversele rubrici ale portalului si am considerat că este bine să încep cu un articol care prezintă un subiect actual, pe care îl cunosc bine. Tema lucrării mele de doctorat este "Transmiterea de semnale prin reteaua de distributie a energiei electrice - probleme de compatibilitate electromagnetică" si este amintit în paginile sitului "Universul Energiei", care se găseste la adresa https://UniversulEnergiei.educatia.ro/ Săptămâna trecută am fost contactat de un redactor al rubricii de internet si comunicatii de la revista "Capital" si am fost solicitat să ofer detalii despre tehnologia de comunicatii prin reteaua electrică:

"Ministerul Comunicatiilor si Tehnologiei Informatiei a deschis [recent] o procedură de licitatie pentru atribuirea proiectului pilot de implementare a sistemului PLC (Power Line Communications) în satul Mărăsesti din comuna Band, jud. Mures, România. Vor fi achizitionate echipamente de interconectare la reteaua de linii electrice, terminale telefonice, precum si calculatoare si alte echipamente informatice. Acestea vor fi livrate si instalate în satul Mărăsesti, cei interesati trebuind să depună oferta pentru întreaga gamă de produse solicitate. Aceasta este motivul articolului nostru pentru a lămuri cititorul ce înseamnă PLC si ce implică acesta."

Întrebarile publicate aici au fost scrise de redactorul revistei Capital, iar raspunsurile sunt date de ing. Alexandru-Ionut Chiută, doctorand la Facultatea de Inginerie Electrică din cadrul Universitatii "Politehnica" din Bucuresti:

- Cum este acest sistem, PLC?

În ultimii ani s-a scris mult despre comunicatiile prin liniile electrice si au fost realizate numeroase proiecte-pilot care au ajutat la dezvoltarea acestei tehnologii, ajunsă astăzi la a doua generatie de echipamente pentru comunicatii.
Punctul comun al tehnologiilor de comunicatie prin reteaua electrică ("sisteme de curenti purtători") îl reprezintă utilitatea lor pentru distribuitorii de electricitate si clientii acestora. Diversele aplicatii ale tehnologiilor de comunicatii prin reteaua electrică (Power Line Communications, PLC) se pot clasifica în principal în functie de spectrul de frecventă folosit:
* pentru controlul sarcinii: tehnologiile UNB (Ultra Narrow Band) folosesc un semnal de frecventă joasă, mai mică de 50 Hz ;
* pentru diverse aplicatii (monitorizarea retelei electrice, managementul energiei, etc.): tehnologiile PLC (Power Line Carrier, denumirea nu trebuie confundată cu Programmable Logic Controller) folosesc frecvente cuprinse între 3 kHz si 148,5 kHz, conform standardului european EN 50065 al Comitetului European de Standardizare pentru Electrotehnică (CENELEC);
* pentru internet de mare viteză, telefonie si televiziune: tehnologiile BPL (Broadband PowerLine) folosesc o bandă de frecvente foarte largă, care poate începe de la 148,5 kHz si este limitată la 30 MHz, conform reglementărilor din diverse tări.

Pentru tehnologiile BPL, banda de frecvente începe, de obicei, de la 1,6 MHz. Sunt foarte rare cazurile în care sunt folosite frecvente mai mici care încep de la 148 kHz. Trebuie amintit acest lucru pentru că, în anumite prezentări, acronimul PLC este considerat sinonim cu BPL.

- Cine poate fi companie furnizoare de internet prin acest sistem? doar companiile de electricitate?

Companiile de electricitate (pentru că detin controlul asupra cablurilor electrice) si partenerii acestora pot oferi servicii de internet conform reglementărilor specifice pentru fiecare tară.

- Ce presupune sistemul PLC ca infrastructură, fată de cea deja existentă în firele electrice?

Sistemele de comunicatii prin reteaua electrică folosesc în general, ca infrastructură, cablurile de medie si joasă tensiune din exteriorul clădirilor (Power Line Outdoors Telecoms), dar si cablurile de joasă tensiune din interiorul cladirilor (Power Line Indoors Telecoms). Sistemele de comunicatii PLC si BPL folosesc, în general, următoarele elemente:
* modemul, care se conectează la un echipament de la/către care este necesară transmisia datelor (la un contor electric, la o retea de calculatoare) - modemul este singurul echipament care trebuie cumpărat sau inchiriat de către clienti;
* modemul comunică cu un demodulator-repetor care realizează legătura dintre sistemul "indoor" si sistemul "outdoor" (un astfel de echipament este instalat de compania de electricitate pentru fiecare clădire);
* repetoare, care sunt instalate la distante de câteva zeci sau sute de metri, pe cablurile electrice, pentru a "reface" semnalul de înaltă frecventă, care poate fi atenuat, reflectat sau perturbat;
* concentratorul principal, care controlează sistemul "outdoor" si are rolul de a conecta celula de energie (Power Cell, situată în transformatorul de cartier) la reteaua de comunicatii clasică ("backbone", reprezentată de fibra optică sau comunicatii fără fir) - adică diversele sisteme care injectează semnalul în reteaua electrică (sunt folosite unul sau mai multe canale de comunicatie care să permită concentrarea datelor în vederea transmiterii la distantă);
* un sistem de informatic care gestionează procesele de comunicatie si eventual stochează într-o bază de date informatiile transmise.


- Ce investitii ar presupune această infrastructură?

Investitiile sunt cel putin de ordinul sutelor de mii de euro pentru companiile de electricitate si partenerii lor. Aceste investitii reprezintă costul echipamentelor de comunicatii care trebuie instalate si configurate. Pentru că în prezent aceste echipamente sunt încă produse în serie mică, preturile sunt destul de mari.
Pentru clientii care doresc să folosească sistemele de comunicatii PLC, costurile sunt rezonabile: nu trebuie achizitionat decât modemul, iar ulterior trebuie plătit abonamentul lunar pentru folosirea serviciilor de comunicatie disponibile.

- Care ar fi avantajele acestui sistem?

Avantajele pot fi analizate din punctul de vedere al companiilor si din cel al utilizatorilor. Pe scurt, este vorba de flexibilitate, simplitate (în special pentru reteaua interioară, "indoor"), stabilitatea în functionare. Se pot aminti si câteva inconveniente: fiabilitatea redusă a unor echipamente, ratele de transfer reduse comparativ cu alte tehnologii concurente (fibra optică, ADSL, cablu TV, comunicatii fără fir) atunci când se încearcă conectarea unui număr mare de echipamente de comunicatie pentru multi utilizatori.

- Cu cât ar fi mai ieftin internetul prin sistem PLC pentru consumatorul final fată de internetul prin celelalte sisteme?

Preturile sistemelor de comunicatie (modemuri) pentru utilizatorii finali porneste de la câteva zeci de euro si poate ajunge la sute de euro. Pentru mai multe detalii se pot consulta informatii oferite de diversele companii producătoare de echipamente.

- Cine credeti că pot fi societătile care ar putea fi interesate de PLC în România?

1) SC Electrica SA - https://www.electrica.ro/ (distribuitor de energie electrică, misiunea lor este "operarea si dezvoltarea retelelor electrice de distributie"): a realizat diverse proiecte pilot în cadrul filialelor Muntenia Sud, Muntenia Nord, Transilvania Nord si Banat;
2) SC Teletrans SA - https://www.teletrans.ro/ (este "filiala pentru servicii de telecomunicatii si tehnologia informatiei a Companiei Nationale de Transport al Energiei Electrice TRANSELECTRICA"): pregăteste un proiect pilot în cadrul Universitătii POLITEHNICA din Bucuresti, în localul Facultătii de Automatică si Calculatoare ;
3) AEM Timisoara - https://www.luxten.com/ro/aem/ (sucursală a SC Luxten Lighting Company SA), care colaborează cu Electrica SA la proiectele pilot
si
4) diverse alte companii care au capital uman si financiar suficient pentru a se implica într-o astfel de activitate.





1. Introducere


Companiile de distributie a energiei electrice sunt un nou competitor pe piata de telecomunicatii. De-a lungul ultimilor ani, rolul lor principal a fost de consumator de astfel de servicii de transmisii de voce si de date. Datorita ariei mari de acoperite de retelele de înalta, medie si de joasa tensiune, aproximativ întreg teritoriul statelor dezvoltate face parte din aceasta retea electrica. Retele electrice impun prezenta unor automatizari si relee de protectie. Retelele de joasa tensiune nu au fost niciodata utilizate pentru transmiterea informatiilor (cu exceptia câtorva teste desfasurate în anii '90). Retelele de medie tensiune utilizeaza asa-numitele sisteme de automatizare a distributiei (SAD) care implica comunicatia cu dispecerul energetic. Caile de comunicatie utilizate în prezent sunt asigurate de retele

radio (în banda radio sau chiar microunde). Liniile de înalta tensiune sunt utilizate pentru transmisii de date de mica viteza (9.6 kbps) si de voce de mai bine de 40 de ani. Pretul echipamentelor este ridicat, dar caile de comunicatie sunt suficient de sigure pentru a justifica astfel aceste costuri.


2. Transmisiile de date în companiile de electricitate


O diagrama a sistemului actual de comunicatii utilizat de companiile de distributie a energiei electrice este prezentata în Figura 1. Majoritatea legaturilor sunt pe linii închiriate si sisteme PLC de mica viteza.

Necesitatile de comunicatie dintre dispecer si reteaua de automatizare de medie tensiune este asigurata în parte de o retea radio, cu viteze de 1200 bps si în cel mai bun caz de 9600 bps. Liniile închiriate nu sunt o alternativa din cauza costurilor mari. Comunicatiile de mare viteza pe distante lungi sunt acoperite în exclusivitate de legaturi radio închiriate. În acest moment nu exista transfer de informatie între dispecer si consumator (cu câteva exceptii - pentru anumiti mari consumatori exista linii închiriate).

Comunicatiile de voce sunt asigurate de companiile publice sau private de telefonie prin intermediul liniilor

închiriate sau a terminalelor mobile. Politicile tarifare ale acestor companii au determinat o scadere a costurilor pentru comunicatiile de mare distanta la companiile de telefonie mobila comparativ cu cele de telefonie fixa.

Aplicatii ca citirea automata a contoarelor sunt asigurate prin intermediul modem-urilor GSM integrate într-o retea nationala. Din nou, costurile asociate acestui tip de transmisie sunt prohibitive. Cablurile de fibra optica care se instaleaza în acest moment pe reteaua de înalta tensiune va asigura necesitatile de comunicatie dintre dispecer si transmisiile de voce si date dintre statiile de transformare. În aceasta arhitectura clientul nu face parte din proiect.



3. Noile tehnologii de comunicatie - o noua legatura cu clientii


4. Topologia unei retele PLC


5. Retele Power Line Communications Multiplex DC-BUS

Transmitator-receptoarele DC-BUS pentru retelele de comunicatii multiple pentru baterii intre 12 V si 42 V.

Inovativele retele electrice semiconductoare Yamar Electronics reduc semnificativ greutatea, salveaza timpul instalarii si costul.Retele multiple pot comunica peste o singura linie electrica.


Retele electrice multiple tipice pentru autovehicule

Transmitator-receptorul semiconductor de retea electrica DC-BUS incorporeaza date tehnice de comunicatii sofisticate pentru a pune stapanire pe mediul ostil al retelelor electrice ale autovehiculelor.

Aplicatii:

-retele electrice cu autopropulsie DC pentru autobuze CAN, transmitator-receptoare LIN;

-retele de curent electric pentru cresterea securitatii multiple ale automobilelor;

-consumatori si industria UART, retele SPI pentru comunicatii multiple;

-retele electrice multiple Avionics

-comunicatii PLC pentru autocamioane DC

6. Concluzii


Bibliografie


1. AKKERMANS, J.M., HEALEY, D., OTTSSON, H.: Report on the Transmission of Data over the Electricity Power Lines

(Raport privind transmiterea datelor pe liniile de alimentare cu energie electrica), Report to the European Commission (DG III,

Information Society Technologies - IST Programme), Task contract No.116503 Report, Malmö, Sweden, June 1998

2. DIETHARD, H.: Update on Power Line Telecommunication (PLT) Activities in Europe (Starea activitatilor de transmitere a

datelor prin reteaua de energie electrica în Europa), IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility,

Minneapolis, Minnesota, Aug 19-23, 2002

3. DOSERT, K.: EMC Aspects of High Speed Powerline Communications (Aspecte privind compatibilitatea electro-magnetica în

cazul transmisiilor de mare viteza pe reteaua de energie electrica), Proceedings of the 15th International Wroclaw Symposium

and Exhibition on Electromagnetic Compatibility, June 27-30, Wroclaw, Poland, 2002

4. DOSERT, K.: RF-Models of the Electrical Power Distribution Grid (Modelul de radio frecventa a retelei de distributie a energiei electrice),

Proce of the 1998 International Symposium on Power Line Communications and its Applications, Tokyo, March 1998, pp.105-114

5. ISSA, F. et. al.: Outdoor Radiated Emission Associated with PLC Systems (Emisiile exterioare asociate sistemelor PLC), IEEE

International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Aug. 13-17, Montreal, Canada, 2001

6. WELSH, D. W.: Investigation of likely increase in established radio noise floor due to widespread deployment of PLT, ADSL and

VDSL broadband access technologies (Investigatii privind stabilirea nivelului de zgomot de fond datorita dezvoltarii pe scara

larga a tehnologiilor de banda larga PLT, ADSL si VDSL), EMC Symposium, Zurich, 2001

7. CERN, Y.: Inductive coupling of a data signal to a power transmission cable (Cuplajul inductiv al semnalului de date la un cablu

de energie electrica), US Patent no. US6452482, 2002

8. LOCHER, J.: Survey of Power Line Telecommunication (PLT) - Applications and the scheduled research (Analiza transmisiilor

de date pe reteaua de energie electrica - Aplicatii si cercetari programate), Laboratory activity report, Budapest University of

Technology and Economics, 2002

9. www.PLCForum.com

10. www.ipcf.org

11. www.homeplug.com

12. www.hdl.de

13. www.ambientcorp.com

14. www.enersearch.com

15. R Broadridge Power line modems and networks' 4'th International Conference on Metering Applications and Tariffs for Electricity Supply IEE conf. Publ 300 1984 pp 294-296 (London UK: IEE)

16. M Hosono et al, Improved Automatic meter reading and load control system and its operational achievement, ,4th international conference on metering, apparatus and tariffs for electricity supply pp 90-94, 26-28 October 1982, IEE

17. D Cooper, T Jeans, Narrowband, Low Data Rate Communications on the Low-Voltage Mains in the CENELEC Frequencies- Part I: Noise and Attenuation, IEEE Trans on Power Delivery, vol 17 no 3 July 2002 pp 718-723

18. J Newbury, Communication requirements and standards for low voltage mains signalling, IEEE trans. on Power Delivery, Vol 13 no 1, Jan 1998, pp 46-49

19. https://www.interglob.ro/bpl.php

20. J. L. Blackburn (ed),Applied Protective Relaying, Westinghouse Electric Corporation (1976) Newark, New Jersey USA, no ISBN, Library of Congress Card No. 76-8060

21. G Duval, Applications of power line carrier at Electricite de France Proc 1997 Internat. Symp on Power Line Comms and its Applications pp76-80


Document Info


Accesari: 7882
Apreciat: hand-up

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site


in pagina web a site-ului tau.




eCoduri.com - coduri postale, contabile, CAEN sau bancare

Politica de confidentialitate | Termenii si conditii de utilizare




Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2024 )