Comunicación de la línea de energía portadora | PLCC

También llamado inalámbrico alámbrico, el Comunicación con el portador de la línea de energía (PLCC) ha evolucionado mucho desde su primer uso en la medición en lugares remotos hasta sus aplicaciones actuales en la automatización del hogar, el acceso a Internet de alta velocidad, la red inteligente, etc. A principios del siglo XX, las compañías eléctricas utilizaron los teléfonos como medio de comunicación para el intercambio de mensajes de voz para el apoyo operacional, el mantenimiento, el control, etc., y como método de conectividad en lugares remotos. Las líneas telefónicas corrían paralelas a las líneas de energía. Esto tenía muchas desventajas:

  • El uso de circuitos telefónicos a grandes distancias y en terrenos difíciles como las montañas era muy caro.
  • Interferencia de ruido debido a corrientes que fluyen en líneas de energía paralelas a través de los circuitos telefónicos.
  • El frecuente apagado de los cables telefónicos durante las condiciones climáticas adversas como la nieve en invierno, tormentas, etc., los hacía menos fiables.

Esto llevó a la idea de inventar un método de comunicación más robusto y menos costoso. El uso de la línea eléctrica como método de telefonía fue una idea largamente pensada y su primera prueba exitosa tuvo lugar en Japón en 1918. Y allí, después de que su comercialización comenzara durante la década de 1930.

Comunicación con el portador de la línea eléctrica

La figura 1 muestra una La red de PLCC utilizado en subestaciones de energía. El Portador de la línea de energía Comunicación (PLCC) utiliza la infraestructura energética existente para la transmisión de datos desde el extremo de envío al de recepción. Funciona en modo dúplex completo. Sistema PLCC consta de tres partes:

  1. Los conjuntos terminales incluyen los receptores, transmisores y relés de protección.
  2. El equipo de acoplamiento es la combinación del sintonizador de línea, el condensador de acoplamiento y la trampa de onda o línea.
  3. La potencia de 50/60 Hz línea de transmisión sirve como ruta para la transmisión de datos en el ancho de banda de la PLCC.

Condensador de acoplamiento

Forma el enlace de acoplamiento físico entre la línea de transmisión y los conjuntos de terminales para la retransmisión de las señales portadoras. Su función es proporcionar una alta impedancia a la frecuencia de la energía y una baja impedancia a las frecuencias de las señales portadoras. Suelen estar formados por un sistema dieléctrico de papel o líquido para aplicaciones de alto voltaje. Los valores nominales de los condensadores de acoplamiento van desde 0,004-0,01F a 34 kV hasta 0,0023-0,005F a 765kV (fuente: IEEE).

Bobina de drenaje

Como se muestra en la figura 1, el propósito de la bobina de drenaje es proporcionar una alta impedancia para la frecuencia portadora y una baja impedancia para la frecuencia de potencia.

Sintonizador de línea

Se conecta en serie con el condensador de acoplamiento para formar un circuito resonante o un filtro de paso alto de frecuencia de señal portadora o de paso de banda. Su función es igualar la impedancia del terminal del PLC con la línea de energía para impresionar la frecuencia portadora sobre la línea de energía. Además, también proporciona aislamiento de la frecuencia de la energía y protección contra sobretensiones transitorias.

Trampa de línea o trampa de ondas

Es un filtro de tanque L-C paralelo o un filtro de parada de banda conectado en serie con el línea de transmisión. Presenta una alta impedancia a las frecuencias de la señal portadora y una muy baja impedancia a la frecuencia de la energía. Consiste en

  1. La bobina principal

    Un inductor que está conectado directamente a la línea de alta tensión de energía lleva la frecuencia de la energía.

  2. Dispositivo de ajuste

    Puede ser un condensador o una combinación de condensador, inductor y resistenciaconectado a través de la bobina principal para sintonizar la línea trampa a la frecuencia de bloqueo deseada.

  3. Dispositivo de protección

    Normalmente es un tipo de brecha descargador de sobretensión utilizado para proteger la trampa de la línea de daños por sobretensiones transitorias.

La trampa de línea o trampa de onda evita la pérdida indeseada de potencia de la señal portadora y también evita la transmisión de la señal portadora a las líneas de energía adyacentes. Los line traps o trampas de onda están disponibles para aplicaciones de bloqueo de frecuencias portadoras de banda estrecha y banda ancha.

Características del canal de la línea de energía

  • Impedancia característica

    La impedancia característica de la línea de transmisión viene dada por :

    Donde, L es la inductancia por unidad de longitud en Henry(H).
    C es la capacitancia por unidad de longitud en Farad(F).
    Varía en el rango de 300-800 para la comunicación de la línea de energía.

  • Atenuación

    Se mide en decibelios(db). Las pérdidas de atenuación pueden deberse al desajuste de impedancia, las pérdidas resistivas, las pérdidas de acoplamiento y otras pérdidas diversas que se producen en el colector de línea, el sintonizador de línea, la línea eléctrica, etc.

  • Ruido

    La relación señal-ruido (SNR) debe ser alta en el extremo de recepción, de lo contrario la frecuencia portadora muestra patrones erráticos en el extremo de recepción. El nivel de ruido limita la atenuación que PLCC que los canales pueden tolerar.

  • Ancho de banda

    El ancho de banda más amplio significa que el canal es más rápido, pero también lleva a la acentuación del ruido. Para propósitos de retransmisión, el ancho de banda del canal AM es de alrededor de 1000Hz a 1500Hz y para el ancho de banda del FSK es de 500Hz a 600Hz (fuente: IEEE).

Aplicaciones de la PLCC en los sistemas de energía

  • Relevo de protección

    A los efectos de la protección asistida por el portador, los canales de la PLCC utilizan esquemas de modulación, a saber, la modulación de amplitud (AM) para los esquemas de bloqueo y la codificación por desplazamiento de frecuencia (FSK) para los esquemas de desbloqueo, permisivos y de disparo directo.

  • Telemetría

    Se utiliza para controlar las cantidades eléctricas como voltaje, actual…energía, etc. en lugares remotos. Los datos analógicos se convierten en binario que se utiliza para desplazar la frecuencia FSK ALTA y BAJA y luego se transmiten por el canal SSB de banda estrecha.

  • Telefonía

    Los mensajes de voz se envían por el modo de banda estrecha SSB con un ancho de banda de ~3khz.

  • Automatización y redes domésticas

    Se clasifica como comunicación de línea de energía de bajo voltaje. Usar la red eléctrica de bajo voltaje en casa para controlar los aparatos enviando o recibiendo datos a través de la línea eléctrica. Se utiliza como PLCC de banda estrecha para la automatización del hogar y la medición, y PLCC de banda ancha para Internet.

Limitaciones de la PLCC

  • Comunicación por línea eléctrica está limitada por la infraestructura eléctrica existente en el lugar donde se emplea y, por lo tanto, afecta a los parámetros del canal de la línea eléctrica, como la atenuación de la potencia, el ruido, la impedancia y el ancho de banda.
  • Requiere un alto índice de SNR.
  • La red de líneas eléctricas no suele coincidir y varía con el tiempo en diferentes cargas. Esto lleva a la atenuación de la potencia de la portadora. Esta es la principal desventaja.
  • La frecuencia portadora sufre pérdidas de reflexión en varios puntos de su trayectoria desde el transmisor, el cable coaxial, la unidad sintonizadora de línea, el condensador de acoplamiento, la línea de alimentación al transmisor.
  • La comunicación de la línea de energía no es segura.

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