مقدمه
(این بخش بعنوان مقدمهای برای سایر بخشهای این مقاله می‌باشد. در مقدمه عمومی، نیاز به شبکه انتقال نیرو بصورت خلاصه و نیز مرور اجمالی بعضی مفاهیم اصلی و اصطلاحاتی که این پایان نامه بر مبنای آن است مورد بحث قرار گرفته است. در بخش 2-1-خصوصیات و ویژگیهای طرح نشان داده شده است، که مشخص کننده حوزه و وجود عینی این مقاله می‌باشد.) در بخش 3-1، استانداردها و قوانین مربوط به اتصالات کابلهای برق مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. بالاخره در بخش 4-1 ساختار و سازمان این مقاله بطور اخص مورد توجه قرار گرفته است.
1-1-مقدمه عمومی
در عصر کنونی تکنولوژی اطلاعات، به تولید داده و انتشار آن به یک میزان توجه میشود . به منظور رساندن اطلاعات به کاربران نهایی در حال حاضر تکنولوژیهای عمومی برای این مهم شامل خطوط تلفن، شبکه‌های کامپیوتری ، فیبرهای و تکنولوژیهای ماهوارهای و بیسیم، وجود دارد . با این وجود هر کدام از این تکنولوژیها محدودیتهایی از نظر هزینه و نیز دسترسی برای حداکثر تعداد کاربران دارند.
مزیت استفاده از خطوط انتقال برق بعنوان رسانه انتقال دادهها اینست که هر ساختمان یا منزل مسکونی قبلاً به کابلهای برق مجهز شده است. خطوط انتقال برق حامل (PLC) سیستمهای ارتباطی از سیم های الکتریکی AC موجود بعنوان رسانه شبکه‌ای برای ایجاد نقاط دستیابی سریع شبکه‌ای مورد استفاده قرار میگیرند که تقریباً در هر جایی یک خروجی یا پریز AC وجود دارد. در اکثر موارد، برای ساختن یک شبکه خانگی استفاده از سیمکشی الکتریکی AC موجود راحتتر از سیمکشی کردن مجدد است علاوه بر اینکه این روش بسیار ایمن و قابل اعتمادتر از سیستمهای بی سیم رادیویی مثل 802.11b، نسبتاً ارزانتر و مقرون به صرفهتر برای استفاده ادارات و منازل بسیار کوچک (SOHO) است ، این مورد بهترین راه حل برای مشکلات شبکه‌ای می‌باشد.
سالهای زیادی، سیستمها ساخته شده بودند برای ارتباط اطلاعاتی دیجیتال و آنالوگ عرض باند پائین بر مبنای خطوط انتقال برق با ولتاژ بالا و مقرون بصرفهتر. کابلهای برق و خطوط انتقال نیرو برای انتقال الکتریسته در گذشته بکار میرفتند. با این وجود، با ضرورت تکنولوژیهای شبکه‌ای پیشرفته شامل دامنه برد وسیع، نیاز بسیار بیشتری . به خدمات با هزینه کم و کارایی بالا احساس می‌شد بطوری که اخیراً شرکتهایی بوجود آمدند که فقط توجه خود را بطور بسیار جدی به ارتباط از طریق خطوط انتقال نیرو به منظور ایجاد شبکه‌های اطلاعاتی معطوف نمودهاند . اکنون توانایی خطوط انتقال نیرو نه تنها به عنوان یک رسانه قدرتمند در پخش سیگنالهای الکتریکی یا کنترلی بلکه به عنوان یک ابزار انتقال مربع و دو طرفه اطلاعات کشف شده است. از آنجایی که پیشرفت‌ها در زمینه شبکه‌های انتقال نیرو PLC نسبتاً جدید است و اطلاعات در این زمینه بصورت پراکنده وجود دارد و نیز کمبود یک منبع مرجع که راه‌حلهای موجود و روندهای تکنیکی درزمینه PLC را دارا باشد احساس می‌شد. این کمبود یک نقص اشتراکی است و این اطلاعات بصورت خلاصه شده پخش میشود و این خلاصه شدگی در تکنولوژیهای کنونی موجود است و راه کارهای موجود و قابل دسترسی و روندها تکنیکی در ارتباط حامل نیرو نیز در اختیار قرار میگیرند.
قبل از اینکه به عمق ریزکاریهای فنی برویم، با مقدمه مختصری در مورد توزیع برق الکتریکی مقاله را ادامه می‌دهیم. برای بحث و بررسی این مقاله ، شرایط حمل نیروی برق (PLC) در سیستمهای ارتباطی یا مدار موجود نیروی برق (RPC) یا ارتباط پخش در خطوط ایتمهای (DLC) به قسمت پایین ولتاژی شبکه توزیع نیروی الکتریکی ارجاع داده میشود. اساساً، این مورد در برگیرنده هر چیزی است که به بخش ثانوی ترانسفورماتور توزیعی متصل باشد یعنی ولتاژ رسانه (MV) با ولتاژ پایین (LV) ترانسفور ماتور، شامل شبکه ولتاژ پایین است که دربرگیرنده مجوز مشتری و مصرف کننده و تمامی بارهای متصل شده به آن می‌باشد. شکل 1 نشاندهنده یک شبکه توزیعی برق الکتریکی برای شهرهای اروپایی است.
اگرچه مدار های توزیع برق در قسمتهای دیگر جهان ساختاری مشابه دارند اما اختلافهای خاصی با توجه به PRC دارند.
سیستم 3 فاز، 400 وات بین فازها، بارها عمدتاً بین یک فاز و صفر مرتبطند (->240v).
بارهای سنگین بین 2 فاز مرتبط میشوند. در ولتاژ PRC قدیمی فازها 240 ولت است در این مورد بارها بین دو فاز به یکدیگر مرتبطند/ فرکانس کاربردی 50Hz در یک محیط شهری عمدتاً 400 خانه به یک ترانسفورماتور توزیع ساده متصلند این خانه‌ها را می‌توان در دایره‌ای با شعاع متوسط 400 متر یافت.
در آمریکا : سیستم 2 فاز، 220 ولت بین فازها؛ بارها عمدتاً بین یک فاز و صفر مرتبطند (- 10v). بارهای سنگین بین دو فاز به هم مرتبطند.
فرکانس عملیاتی: 60 هرتز
-عمدتاً حدود –5 تا 20 منزل مسکونی به یک ترانسفورماتور توزیع ساده متصلند این خانه‌ها تقریباً در نزدیکی و مجاورت این ترانفسورماتور توزیع قرار دارند.
در ژاپن
-سیستم 2 فاز، 200 ولت بین فازها؛ بارها عمدتاً بین یک فاز و صفر به یکدیگر متصل میشوند (- 1 00V) بارهای سنگین بین فازها به هم متصل میشوند.
-فرکانس کاربردی: 50 هرتز در قسمت شرقی (توکیو) 60 هرتز در بخش غربی
موضوع بحث این پایان نامه بر پایه شیوه اروپایی مدارهای برق مقیم است.
2-1-مشخصات پروژه
این مقاله براساس خصوصیات و مشخصات ذیل که محدوده کار را مشخص می‌کند تشکیل شده است.
1-2-1-گزارش و معرفی
پروژه بعنوان «سیستمهای ارتباطی حامل خطوط نیروی برق (PLC) تعریف شده است و هدف پروژه ایجاد مطالعات تحقیقاتی به همراه گزارش و معرفی سیستمهای ارتباطی حامل خطوط برق موجود می‌باشد، دسترسی سرویسها (میزان اطلاعات انتقال یافته، کیفیت خدمات، امنیت، انتقالات صدا، تصویر و اطلاعات چند رسانه‌ای)، استانداردهای صنعتی، پروتکلها و تکنولوژیها (این مورد شامل بررسی 10x، OFDM، لان ورکس، سی ای بی یوس و پریزهای خانگی در میان بقیه موارد).
2-2-1-مطالعه و بررسی بازار
بررسی و مطالعه بازار شامل توصیف اجمالی وسایلی می‌باشد که در PLC بکار میرود و یک مرجع می‌تواند کارخانه‌هایی باشد که این وسایل را تولید می‌کنند. (شامل اینتلون، اکلون، سایمنز، ای بی بی و سایرین).
3-2-1 مسوول آزمایشگاه
پروژه همچنین شامل تنظیم یک مسوول در آزمایشگاه سیستمهای ارتباطی الکتریکی (TS lab) در سازمان میکروالکترونیک و تکنولوژی اطلاعات، IMTT، انستیتوی رویال تکنولوژی، KTH و دانشگاه IT، کیتسا سوئد، می‌باشد. برای این منظور، یک برنامه از طرف بعضی تولیدکنندگان پیشنهاد میشود که می‌تواند خریداری شود و در بعضی موقعیتهای پیشنهادی برای نمایش هدف نصب شود که برای توضیح و شرح هدف اصلی بکار میروند.
4-2-1-تجربیات آزمایشگاهی
برنامه دیگر، طراحی چندین تمرین آزمایشگاهی است که دانشجویان با انجام آن میتوانند نحوه عملکرد سیستمهای ارتباطی PLC را دریابند. این برنامه دربرگیرنده کاربرد ماژول بکار رفته در آزمایشگاه به همراه توصیه یا نرم‌افزار تولیدکنندگان است .
5-2-1-محدودیتها
مقاله توسط KTH منبع دیگری سرمایهگذاری نشده است. با این وجود برای نصب نمایشگر آزمایشی، مسوولیت سرمایهگذاری یا ناظر برنامه است همچنین تهیه این مقاله 800 ساعت یا 20 هفته به طول انجامیده است.
3-1 قوانین و استانداردها
کمبود استانداردهای مرکزی یکی از مهمترین عوامل گسترش شبکه‌های PLC بوده است. این بخش استانداردهای موجود و قوانین مربوط به PLC را به نمایش میگذارد. بحث این بخش مبتنی بر66] [ است.
1-3-1- کمیته اروپایی برای استاندارد شدههای الکتروتکنیکی (CENELEC)
برای اروپائیان غربی (یعنی کشورهایی که ملل اروپایی را شکل می‌دهند. بعلاوه ایرلند، نروژ و نیوزلند) قوانین مبنی بر RPC در استانداردهای CENELEC توصیف شدند 50056EN که به شرح ذیل نامگذاری شده است: «سیگنال سازی با نصب الکتریکی ولتاژ پایین در برد فرکانس KHz تا KHz5/148.» دربخش 1 این صفحه معیارگیری وابسته به نیروی مغناطیسی برق تحت عنوان «ملزومات عمومی، باندهای فرکانس و توزیعهای الکترو مگنتیک» نامگذاری شدهاند. [1]، فرکانسهای مجاز شناخته شده و ولتاژ خروجی برای ارتباطات RPC نشان داده شدهاند. دامنه فرکانس مجاز برای بردهای ارتباطی بین 3 تا KHz5/148 و به 5 بخش زیر مجموعهای تقسیم شدهاند که در جدول 1 در زیر آمده است.
حداکثر مجاز ولتاژ خروجی مبدل نیز در جدول [1] توضیح داده شده است:
-برای فرکانس از 9-3 کیلوهرتز:
فرستنده میبایست به یک مدار ولتاژ با مشخصات متصل باشد . بطور کلی ولتاژ خروجی مبدل نمیبایست تجاوز کند .
-برای باند فرکانسی از 95-9 کیلو هرتز:
فرستنده میبایست به یک مدار مشابه با مشخصات متصل باشد. حداکثر ولتاژهای متفاوت خروجی برای یک باند باریک مهیا است (یعنی عرض باندی dB-20a با کمتر از KHz5 عرض) و مبدلهایی با باندهای عریض (یعنی باند عرضی dB-20a L عرض بیشتر از
KHz5):
- سیگنال هایی با باند باریک
حداکثر مجاز ولتاژ زیاد در KHz9 برابر است با که بطور تشریحی به میزان Kz95 در کاهش مییابد.
- سیگنال های باند عریض:
حداکثر ولتاژ مجاز زیاد (peak) برابر است با
بنابراین در هر HZ200 باند فرکانس عریض، ولتاژ خروجی مبدل حداکثر نمیبایست از تجاوز کند.