آشنایی با PLC و حفاظت از راه دور (تله پروتکشن) – بخش دوم

در اولین قسمت از مقاله آشنایی با PLC و تله پروتکشن درباره عملکرد و کاربردهای PLC و تجهیزات جانبی آن صحبت کردیم. در این مقاله‌ی بلاگ لیان الکتریک، مباحثی مانند اجزای داخلی PLC، مدولاسیون، نحوه انتقال اطلاعات و تله‌پروتکشن را بررسی خواهیم کرد.

اجزای تشکیل دهنده یک دستگاه PLC

یک سیستم PLC وظیفه جمع‌ آوری اطلاعات کاربر، مدوله نمودن و ارسال آن‌ها در فرکانس‌های بالا و در سوی دیگر دریافت سیگنال با فرکانس بالا، دمدولاسیون و تحویل اطلاعات به کاربر را برعهده دارد که هر کدام از این وظایف توسط یکی از اجزای داخلی PLC انجام می‌گیرد. به شرح مختصر اجزای داخلی یک دستگاه PLC می‌پردازیم.

• Hybird circuit (High frequency): وظیفه این بخش ارسال و دریافت همزمان سیگنال بر روی خط قدرت است.
• Power stage: وظیفه این بخش دریافت سیگنال و تقویت آن برای تحویل به خط قدرت است.
• AGC: وظیفه این بخش پذیرش سطوح ورودی است. (Data, speech, TP)
• Modulation stage: وظیفه این بخش مدولاسیون سیگنال ارسالی است.
• Demodulation stage: وظیفه این بخش دمدولاسیون سیگنال دریافتی است.
• AF stage: وظیفه این بخش ساخت باند پایه برای ارسال سیگنال و تحویل سیگنال از باند پایه است.

سیگنال پیام و حامل

برای درک بهتر بحث مدولاسیون سیگنال، ابتدا به معرفی دو سیگنال پیام و حامل می‌پردازیم:

• سیگنال پیام: یک سیگنال پیام حاوی اطلاعات مفید و مورد نظر کاربر است که باید به مقصد خاصی ارسال شود. این سیگنال به دلیل توان بسیار پایین خود عملا نمی‌تواند مسافت‌های طولانی را طی کند و علاوه بر این عوامل محیطی، نویزهای خارجی و مسافت طولانی مسیر انتقال باعث می‌شود توان سیگنال پیام بیشتر تضعیف شود.
• سیگنال حامل: سیگنالی با انرژی یا فرکانس بالا است که دارای مشخصه‌هایی نظیر فرکانس، دامنه و فاز بوده، اما شامل هیچ اطلاعات مفیدی نیست. سیگنال حامل برای حمل کردن سیگنال پیام از فرستنده به گیرنده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مدولاسیون

سیگنال پیام دارای انرژی پایین با سیگنال حامل دارای انرژی بالا یا فرکانس بالا ترکیب می‌شود و در نهایت یک سیگنال جدید با فرکانس بالاتر حاصل می‌شود که می‌تواند پیام را به مسافت‌های طولانی منتقل کند. نحوه ترکیب سیگنال‌ها به این شکل است که برخی از مولفه‌های سیگنال حامل مانند دامنه، فاز یا فرکانس تغییر می‌کند اما مولفه‌های سیگنال پیام تغییری نمی‌کند. این تغییرات در سیگنال حامل، باید به صورت منطبق بر دامنه سیگنال پیام انجام شود. در مقصد، سیگنال پیام مجددا بازیابی و مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که سیگنال حامل تلف خواهد شد. چنین فرآیندی را مدولاسیون می‌گویند.

سیستم‌های PLC از مدولاسیون SSB (Single Side Band) در پهنای باند 4KHZ برای ارسال اطلاعات استفاده می‌کنند.

حفاظت از راه دور یا تله پروتکشن (Tele Protection)

تله پروتکشن سیستمی است که یک ارتباط با سرعت بالا میان دو نقطه برقرار می‌کند تا رله‌های حفاظتی بتوانند با استفاده از این ارتباط فرامین حفاظتی را میان خود تبادل کنند که امنیت و قابلیت اطمینان تبادل اطلاعات نیز برعهده تله ‌پروتکشن است. هدف از این کار حفاظت از سیستم و خطوط قدرت به صورتی است که وقتی خطایی در یک نقطه از خط مشاهده گردید یک فرمان در همان لحظه به نقطه دیگر برای حفاظت و عملکرد هماهنگ فرستاده می‌شود.

حال به چگونگی عملکرد حفاظت از راه دور می‌پردازیم:

• زمانی که یک خطا در نقطه‌ای از شبکه رخ دهد این خطا توسط رله حفاظت شناسایی می‌شود.
• رله حفاظتی این خطا را به تله پرو‌تکشن اعلام می‌کند.
• تله پروتکشن این خطا به طرف دیگر لینک ارسال می‌کند.
• تله پروتکشن در طرف دیگر این خطا را دریافت و به رله حفاظت ارسال می‌کند.
• رله حفاظت این پیام را دریافت می‌کند و برای حفاظت شبکه در برابر خطایی که رخ داده عمل می‌نماید.

پارامترهای اصلی یک سیستم تله پروتکشن

هر سیستم تله پروتکشن دارای سه پارامتر اصلی شامل سرعت، امنیت و قابلیت اطمینان است. این سه پارامتر با هم مرتبط هستند به نحوی که اختلال در یکی از آن‌ها باعث اختلال کار در دیگر پارامترها می‌شود. بنابراین یک سیستم تله پروتکشن خوب، سیستمی است که بتواند یک توازن خوب میان پارامترهای ذکر شده برقرار کند.

• سرعت: در یک فرآیند کامل، از زمانی که خطایی توسط رله تشخیص داده شد تا زمانی که این خطا به سوی دیگر لینک ارسال گردد باید در سریع‌ترین زمان ممکن باشد زیرا فرمان باید پیش از خطا به سمت دیگر ارسال شود تا تاثیرگذار باشد.
• امنیت: سیستم باید در برابر نویز ایمن باشد، این بدین معنی است که بخشی از نویز که برای ارسال فرمان به صورت نادرست قابل مشاهده است نباید ارسال گردد. باید از این امر اجتناب گردد تا نویز به صورت فرمان اشتباه ارسال نشود.
• قابلیت اطمینان: در طرف دیگر سیستم باید قابلیت تشخیص فرمان از نویز را در زمان وجود اغتشاش داشته باشد.

شرکت ZIV اسپانیا محصولات متنوع و کاربردی را در دسته‌ی PLC و تله پروتکشن راهی بازار می‌کند. PLC یونیورسال مدل OPU-1 دارای انواع مختلفی از رابط‌ها است که امکان انتقال همزمان کانال های آنالوگ و دیجیتال از جمله برای انتقال سیگنال های تله‌پروتکشن را فراهم می کند.

PLC آنالوگ مدل OPL-1T یک پاورلاین کریر آنالوگ با قابلیت سفارش تله‌پروتکشن به صورت داخلی است. دستگاهی با سایز کوچک که با نصب ماژول های مناسب، خدمات مختلفی را ارائه می دهد. معماری کاملاً ماژولار OPL-1T همچنین می‌تواند شامل یک ماژول تله‌پروتکشن نیز باشد.