اتصالات PLC ذات النطاق الضيق – أداة تشخيصية ممتازة
ضمن الشبكة الذكية، تنتمي اتصالات PLC عبر الجهد العالي (230 فولت) إلى قنوات النقل المهيمنة. غالبًا ما تصل مساحة المنطقة التي يتم تشغيلها إلى 1 كم2، وهناك الكثير من العوامل ذات التأثيرات السلبية على قوة إشارة PLC، بما في ذلك تغيرات الطوبولوجيا أو المعاوقة الطفيلية الناتجة عن سلوك العملاء أو الاضطرابات العالية بشكل كبير بسبب عدم احترام العملاء لمعايير EMC السارية. لحسن الحظ، يعني العدد القليل من خطوط الجهد العالي أنه لا توجد مشكلة في مقاومة الخط الخاص عند ترددات الإرسال المنخفضة .
أما بالنسبة لخطوط الجهد المتوسط (حتى 35 كيلو فولت)، فإن وضع نقل إشارات PLC حتى 500 كيلو هرتز مواتٍ. إن تغيير الطوبولوجيا مفقود، لذا تظل مقاومة خط الجهد المتوسط هي الحمل الوحيد المهيمن. ويصل نصف قطر شبكة التوزيع MV إلى 30 كم، ويتم تغطية هذه المسافات بشكل أساسي بخطوط علوية. ومن ناحية أخرى، يمكن أن تصل خطوط الكابلات تحت الأرض إلى 5 كم.
لننظر إلى الوضع داخل شبكة الطاقة. عند التردد 50 هرتز، علينا أن نأخذ في الاعتبار مقاومة الخط ضمن طول الخط الذي يبلغ عدة كيلومترات. من الواضح أن طول موجة الإشارة التي يصل ترددها إلى 500 كيلو هرتز (المستخدمة في أنظمة PLC) أقصر من الخط المستخدم.
في هذه الحالة، تعمل الإشارة كموجة، وبالتالي من الضروري مراعاة المعاوقة الكلية للخط. يمكننا مقارنة ذلك بعنصر RLC المتكامل الذي يتكون من خصائصه الطفيلية، عندما تعاني الترددات الأعلى من توهين أعلى.
وفي حين أن الحث متشابه لكل من الخطوط الهوائية وخطوط الكابلات ذات الجهد المتوسط، إلا أن هناك فرقًا كبيرًا عند الوصول إلى السعة. تصل سعة خط الكابل (بسبب وضع الكابل المحكم للغاية، أو التدريع بسلك واحد) إلى مئات من nF على مسافة 1 كم، في حين أن سعة الخط العلوي أقل بآلاف المرات، مما يؤثر على المعاوقة الكلية. لذلك، فإن الخطوط العلوية لديها توهين أقل بكثير مع تزايد التردد مقارنة بخطوط الكابلات.
BPL مقابل PLC على خطوط الجهد المتوسط: فائز (غير مفاجئ)
هناك زوجان من النتائج المثيرة للاهتمام إذا قارنا خصائص الإرسال للاتصالات ذات النطاق العريض والاتصالات ذات النطاق الضيق عبر خطوط MV. وتجري هذه المقارنة على خطوط الكابلات، وتم استخدام اقتران السعة في التنفيذ بين المراحل.
لم يتم استخدام التنفيذ على مرحلة واحدة – مع توصيل قطب واحد بالسلك والثاني مؤرض – بسبب ارتفاع مستوى الاضطراب الناشئ عن التوصيل الأرضي). تمت مقارنة عدة خطوط (وصل أطولها إلى 15 كم) في اتصال من نقطة إلى نقطة.
تمكنت أجهزة مودم BPL (دعونا نضع جانباً في الوقت الحالي أجهزة المودم BPL (في الوقت الحالي دعونا نضع جانباً مرساها القانوني الإشكالي) ذات الترددات التي تتراوح بين 2-30 ميجاهرتز من الاتصال إلى أقصى مسافة 500 متر مع معدل إرسال حقيقي يبلغ 100 كيلوبت/ثانية، نتيجة للخصائص غير المتكافئة لقناة الإرسال في كامل نطاقها الترددي.
من ناحية أخرى، وصلت أجهزة المودم ذات النطاق الضيق بتردد اتصال يصل إلى 500 كيلوهرتز والتي استخدمت معايير PRIME و G3-PLC، إلى معدلات مماثلة، حتى على مسافة أطول 30 مرة مقارنةً بـ BPL (كان طول الخط 15 كم فقط)، وعلاوة على ذلك، لم يتم استخدام أي مكرر، وهو أمر بالغ الأهمية خاصةً للخطوط الهوائية.
هناك أيضًا نتيجة أخرى مثيرة للدهشة: يتجاوز معدل الإرسال الحقيقي قنوات GPRS المنافسة. وخلال اختبار الخطوط الأحادية (خطوط الكابلات ذات الجهد المتوسط التي تزود فرن القوس الكهربائي)، تبين أيضاً أن الحزمة القصيرة في النطاق حتى 100 كيلوهرتز تتغلب بشكل موثوق على جميع الاضطرابات الناشئة عن تشغيل هذا الحمل، مع زمن انتقال محدد.
يمكن أن تكون هذه الحقيقة حاسمة بالنسبة لموزعي الطاقة: يمكن استخدام اتصالات ناقل خط الطاقة متوسط الجهد الكهربائي بشكل موثوق به لطلب شبكات التوزيع. لا تكون الأوامر وأوامر التحكم كبيرة من وجهة نظر البيانات، ولكن الكمون المحدد مطلوب.
القيمة المضافة لاتصالات PLC متوسطة الجهد المتوسط: تشخيص الخطوط
تم اكتشاف خاصية محددة أخرى أثناء قياس تشخيص الخط (مصحوبة بزيادة موثوقية النظام). من الضروري إدراك أن مودم PLC للاتصالات هو جهاز استقبال متصل بشكل دائم يقوم بتقييم جميع إشارات الالتقاط. إلى جانب حقيقة أنه من الممكن اكتشاف انقطاع الخط (على سبيل المثال إذا سقطت شجرة على خط علوي)، يمكننا أيضًا تحديد أنواع أخرى من الأعطال.
إن الأعطال الأكثر شيوعًا التي تؤدي إلى تدهور الخط (سواءً كان خطًا علويًا أو كابلًا) لها حالتان. في البداية، تكون هناك حالة أوم عالية تنتقل بمرور الوقت إلى حالة أوم منخفضة أي ماس كهربائي. ويتضح عدد كبير من أعطال خطوط الجهد المتوسط من خلال تدهور العزل. ويوضح الشكل 1 كيفية حدوث العطل وما هي نتيجة العطل.
توضح السعة C1 سعة تجويف الغاز داخل العازل. وتوضح السعتان C2” و C2” سعة بقية العازل السليم، والسعة C3” و C3” هي سعة العازل المنفرد.
في التجويف، تتولد تفريغات جزئية في التجويف، وتتدهور حالة المكان المصاب تدريجيًا. تتغير حالة هذا المكان من أوم مرتفع إلى أوم منخفض (انظر الشكل 2).
UB هو جهد انهيار التفريغ الجزئي في التجويف. يتسبب الاشتعال القصير للتفريغات الجزئية في حدوث نبضات تيار. هذه النبضات متراكبة على الجهد الأساسي بتردد أعلى بكثير، ويمكن التقاط هذا التردد باستخدام مستقبل مودم MV PLC.
إذا استخدمنا طريقة نسبية، فإننا نكتشف ظهور اضطراب بالمقارنة مع الحالة السابقة، وهي إشارة التشخيص. في خطوط الكابلات، هذه بداية واضحة لخلل في حالة العزل. وفي الخطوط الهوائية، يمكن أن يظهر الاكليل أيضًا، حيث إن له خصائص فيزيائية مماثلة.
هناك ميزة عند مستوى الجهد المتوسط: تدرج الجهد المنخفض. وهذا يعني أن ظروف تكوّن الهالة غير مواتية بشكل غير عادي (ترتبط الهالة بشكل أساسي بخطوط الجهد العالي جدًا). على مستوى الجهد المتوسط، خاصةً في البيئات المتربة حيث يترسب الغبار مع الرطوبة العالية على العوازل، يمكن إنشاء مسارات موصلة والتي هي بداية تدهور العازل.
خاتمة: تحيا اتصالات المجلس التشريعي المنطقي القابل للبرمجة ذات الجهد المتوسط
يمكن لاتصالات MV PLC أن تتنافس بشكل موثوق مع الإرسال اللاسلكي. على سبيل المثال، يتشابه WMBus من وجهة نظر معدل الاتصال وحجم البيانات المنقولة، ولكن ليس له نفس نصف القطر. من ناحية أخرى، يتمتع SIGFOX بنصف قطر مماثل، ولكنه محدود بحجم البيانات المنقولة.
يتمتع نظام GSM بالمعدل والتغطية المطلوبين، ولكن ليس له وقت استجابة محدد، ويعتمد على عروض الخدمة من طرف ثالث. يجب أن تكون اتصالات الترحيل اللاسلكي المختلفة مرخصة داخل مكتب الاتصالات السلكية واللاسلكية ولديها اتصالات من نقطة إلى نقطة فقط.
وبالمقارنة مع الإرسال اللاسلكي، فإن الإرسال عبر خطوط MV ليس عرضة للتشويش المتعمد، ويتمتع بتغطية بنسبة 100%. يجلب نشر مودم MV PLC مزايا جديدة في مجال موثوقية إمدادات الطاقة.
يتيح الوضع الفعلي الإشارة إلى التهديدات المحتملة في الوقت المناسب، وتبسيط عمليات البحث عن الأعطال. كما أن المجال مفتوح لإجراء تشخيصات متطورة إلى حد كبير مع الحد الأدنى من الاستثمارات الإضافية، حيث يمكن استخدام أغلى جزء من الجهاز (أي وحدة التوصيل) مع مودم MV PLC.