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 کنندة 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-مقدمة 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 رسانة انتقال دادهها اینست که هر ساختمان یا منزل مسکونی قبلاً به کابلهای برق مجهز شده است. خطوط انتقال برق حامل (PLC) سیستمهای ارتباطی از سیمهای الکتریکی AC موجود بعنوان رسانة 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 شبکة 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 استفادة 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 مقدمة 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 شبکة توزیع نیروی الکتریکی ارجاع داده می‌شود. اساساً، این مورد در برگیرندة 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 دربرگیرندة مجوز مشتری و مصرف کننده و تمامی بارهای متصل شده به آن میباشد. شکل 1 نشاندهندة یک شبکة توزیعی برق الکتریکی برای شهرهای اروپایی است.
اگرچه مدارهای توزیع برق در قسمتهای دیگر جهان ساختاری مشابه دارند اما اختلافهای خاصی با توجه به PRC دارند.
ـ 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 شیوة 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 بقیة 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
برنامة دیگر، طراحی چندین تمرین آزمایشگاهی است که دانشجویان با انجام آن میتوانند نحوه عملکرد سیستمهای ارتباطی PLC را دریابند. این برنامه دربرگیرندة 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 صفحة 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. دامنة 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):
- سیگنالهایی 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.
-برای باند فرکانس از 95 تا KH5/148:
ولتاژ خروجی مبدل نمیبایست از تجاوز کند. در بعضی موارد یک استثناء می‌تواند میزان مجاز را ایجاد کند.
باند برد فرکانس کاربرد
KHZ9KHZ-3 محدود شده به تهیه کنندگان انرژی؛ با این وجود با تصویبشان این مورد میبایست برای سایر بخشها مورد استفاده قرار بگیرد.
باند A KHZ95-KHZ9 محدود شده به تهیه‌کنندگان انرژی و نگه دارندگان انحصاریشان
باند B KHZ125-KHZ95 محدود شده به مشتریان تهیه کنندگان انرژی؛ بدون پروتکل دستیابی که برای باند فرکانسی تعریف شده است.
باند C KHZ140-KHZ125 محدود شده به مشتریان تهیه‌کننده انرژی؛ برای ایجاد اجرای مشابه سیستمهای متمایز با احتمال باند فرکانس، پروتکل چند منظوره با حامل حسگر که در مرکز فرکانس KHz5/132 تعریف شده است.
باند D KHZ5/148-KHZ140 محدود شده به مشتریان تهیه‌کننده انرژی، بدون دستیابی به پروتکل تعریف شده برای این باند فرکانس
جدول (1). CENELEC برد فرکانس
از ]2 [ مشخص می‌شود که CENELEC بر روی یک استاندارد جدید برای فرکانسهایی تا MHz30 شروع به کار کردهاند. این مورد دستیابی سریع مصرف کنندگان از طریق سیم کشی را اجازه می‌دهد..
2-3-1-کمیته ارتباطات فدرال (FCC)
در آمریکای شمالی، قوانین FCC توان و عرض باند را انتقال می‌دهد. باند فرکانس مجاز در اینجا از 5 تا KHz530 تغییر می‌کند. (تخصیص داده شده در 45-100 کیلوهرتز) که نسبتاً بزرگتر از اروپا است. بخش 15 قوانین FCC در بخش بیرونی PLC با باند فرکانسی AM اجازه داده می‌شود (خروجی 535 تا 1705 کیلوهرتز) ]4[.
در اروپا عرض باند برای مصرف کننده محدود به 30 کیلو هرتز، 15 کیلو هرتز، 5/8 کیلوهرتز و باندهای KHz86 است. ]10[.
3-3-1- رابط نیروی برق پریز خانگی
کار رابط نیروی برق پریز خانگی تسریع دسترسی،تطبیق و اجرای تولیدات و شبکه‌های نیروی برق خانگی مبتنی بر استانداردهای تعیین شدهاست . اولین تولیدات پریز خانگی موجود اوایل سال 2002، در نمایشگاههای CeBIt و CES نمایش داده شد. در این نمایشگاه، شرکتهای عضو پریز خانگی (Home plug) بدون پوشش تولیدات شبکه‌ای مورد قبول هوم پلاگ مثل ابزارهای مسیریابی کارتهای واسطه شبکه‌ای و ترکیب 11b8020 نقاط دسترسی و نیرو به نمایش گذاشته شده بودند. اعضای هوم پلاگ تکنولوژی را در یک زمینة بسیار گسترده آزمایشی در 500 خانه در سراسر آمریکای شمالی مورد آزمایش قرار دارند. براساس موفقیت در این آزمایش، تکمیل مشخصات هوم پلاگ 0/1 در جون سال 2001 به همگان اعلام شد.
پروتکل Home plug 1.0
در ]91[ و ]42[ به شرح ذیل مورد بررسی دقیق قرار گرفت: هوم پلاگ 1.0 از یک پروتکل لایهای فیزیکی (PHr) مبتنی بر فضای مساوی استفاده می‌کند، بخش فرکانسی متعاهد با حامل 128(OFDM) از صفر هرتز تا 25 مگاهرتز با اتصال به کد Viterbi,Beed Soloman برای از بین بردن تأثیر ویروسها بر روی اطلاعات و کدهای تولیدی توربو برای کنترل کدها مورد استفاده قرار گرفتند. حاملهای 84 برای انتقال دادهها مورد استفاده قرار گرفتند. تلفیقی از DQPSK,DBPSK,BPSK یا ROBO (شکل بسیار قوی DBPSK) برای دادههای اطلاعاتی با چرخة همزمانی، مورد استفاده قرار گرفتند.
در ابتدا یک جفت گره حاملهای زیر مجموعه و نوع تبدیل و نوع تصحیح خطای بکار رفته در کانال را مشخص می‌کنند. این مورد برای ارتباطات بعدی بین گره‌ها مورد استفاده قرار میگیرند. بستههای پخش شده و حائلهای موجود همه با گنجایش زیاد و کدهای تصحیح خطا با حاملهای زیر مجموعه مورد استفاده قرار میگیرند بطوری که همه گره‌ها بتوانند آنها را تفسیر کنند . بقیة چارچوبهای گسترده برای ایجاد سرعت بیشتر بکار میروند.
ممانعت از تضعیف زیاد از کشف برخوردها جلوگیری می کند . و بنابراین در هوم پلاگ 5/1 از CSMA/CA برای پروتکل MAC استفاده شد. ماژولهای نیروی برق نبودن رسانه یا بی‌اثر بودن آنرا مشخص می‌کنند با استفادة از حامل مجازی (VCS) اگر آن بی‌اثر باشد برای گسترش فضای داخلی (EIFS)، ایستگاه می‌تواند قطعه را بدون ایجاد ارتباط ارسال کند. اگر مشغول باشد ، منتظر CIFS (فضای واسط ارتباطی) یا RIFS (فضای واسط پاسخ) خواهد شد بعد از اتمام انتقال فعلی. حائل بعد از شنیدن گره VCS زمانیکه انتقال خاتمه پیدا می‌کند برای همزمانی اطلاع می‌دهد که آیا پاسخ مورد انتظار بوده یا نه. دریافت کننده یک NACk,ACK (یا NAC)، یا FAIL را بعد از RIFS زمانیکه مورد نیاز باشد و با در نظر گرفتن اولویتها، ارسال می‌کند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 70 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله Power Line Carrier Comunication Systems