PLCC'nin modern elektrik güç sistemlerinde kullanımı esas olarak telemetri ve telekontrol içindir. Tele uzak demektir. Telemetri, uzak bir yerden ölçüm bilimini ifade eder. Şebeke gereksinimine ve koşullarına bağlı olarak farklı tipte veri haberleşme sistemleri kullanılabilir.
Telemetri ve telekontrol için ana veri haberleşme sistemi:
Telefon hatlarının kullanımı
Ayrı kabloların kullanılması
Enerji Hattı taşıyıcı iletişimi
Radyo dalgası mikrodalga kanalı
Büyük güç sistemleri için, veri iletimi ve iletim hatlarının korunması için enerji hattı taşıyıcı haberleşme (PLCC) kullanılır. Taşıyıcı akımı ABD'de 30 ila 200 kHz ve İngiltere'de 80 ila 500 kHz frekans aralığına sahiptir.
İletim hattının her bir ucu, aşağıdaki ekipmanlardan oluşan özdeş PLCC ekipmanı ile sağlanır:
Vericiler ve Alıcılar
Melezler ve Filtreler
Hat Alıcıları
Hat Tuzakları
Güç amplifikatörü
Kaplin kapasitörleri
İletim hattının bir ucundaki röle panelindeki mesafe koruma rölesi, hattaki CT ve CVT'den girişi alır. Rölenin çıkışı PLCC'nin modemine gider.
PLCC'nin çıkışı, kuplaj kondansatörüne ve daha sonra iletim hattına gider ve kuplaj kondansatörü aracılığıyla alındığı ve o uçta röle ve kontrol paneline girildiği başka bir uca gider.
PLCC'nin çıkışı önce kuplaj kondansatörüne oradan da iletim hattına gider ve başka bir uca gider ve burada kuplaj kondansatörü vasıtasıyla alınır ve o uçta röle ve kontrol paneline girilir.
PLCC'nin Ana Hedefi/Uygulaması
Modern elektrik güç sistemi trafo merkezindeki PLCC, esas olarak aşağıdaki amaçlar için kullanılır:
1. İletim hattının taşıyıcı koruma rölesi, böylece: devre kesicinin herhangi bir uçta açması nedeniyle ara açma komutu röle tarafından verilebilir.
Arızaya en yakın devre kesiciyi açmak için bu şu şekilde yapılır:
a) Mesafe Koruma Rölesi (V/I özellikleri)
b) Diferansiyel Karşılaştırma Yöntemi
c) Faz Karşılaştırma Yöntemi
2. İşletme personeli arasında istasyondan istasyona iletişim
3. Taşıyıcı telemetri, telemetrelenen elektriksel büyüklükler kW, kVA, kVAR, Gerilim ve Güç faktörü vb.
Telemetri ve telekontrol için aşağıdaki yöntemler kullanılır:
Basit
Dubleks
Multipleks
Zaman Bölmeli Multipleks
Bir güç hattı taşıyıcı (PLC) kanalının güvenilirliğini birçok faktör etkileyecektir.
Amaç, uzak terminale, alıcının hassasiyetinin üzerinde ve minimumun çok üzerinde bir sinyal-gürültü oranı (SNR) ile bir sinyal seviyesi elde etmektir, böylece alıcı, bilgilere dayanarak doğru bir karar verebilir.
Bu gereksinimlerin her ikisi de karşılanırsa, PLCC kanalı güvenilir olacaktır.
Güvenilirliği etkileyen faktörler şunlardır:
Vericiden çıkan güç miktarı.
Vericileri ve alıcıları paralel hale getirmek için gereken hibritlerin türü ve sayısı.
Uygulanan hat tuner türü.
Kuplaj kondansatörünün kapasitans cinsinden boyutu.
Kullanılan hat kapanının endüktans cinsinden türü ve boyutu.
Güç hattı voltajı ve güç hattının fiziksel konfigürasyonu.
PLC sinyalinin bağlı olduğu faz(lar).
Devrenin uzunluğu ve devredeki transpozisyonlar.
Alıcı terminaldeki ayırma ekipmanı (genellikle verici uçla aynıdır).
Bilgiyi iletmek için kullanılan modülasyon tipi ve alıcıdaki demodülasyon devrelerinin tipi.
Alınan sinyal-gürültü oranı (SNR).
Yukarıdaki liste her şeyi kapsamayabilir, ancak bunlar bir PLCC kanalının başarısında veya başarısızlığında yer alan ana faktörlerdir.
PLCC'nin Ana Bileşenleri
Kaplin Kondansatörü
Hat Kapanı Ünitesi
Vericiler ve Alıcılar
Hibritler ve Filtreler
Hat Alıcıları
Ana Osilatör ve Yükselteçler
Kaplin ekipmanının korunması ve topraklanması
1| Kaplin Kondansatörü
Kuplaj kondansatörü, taşıyıcı ekipmanı iletim hattına bağlar. Kuplaj kondansatörünün kapasitansı, taşıyıcı frekansına (1/ωC) düşük empedans, ancak güç frekansına (50 Hz) yüksek empedans sunan bir değerdedir.
Hat kayıpları hattın uzunluğuna, hattın boyutuna, hava durumuna vs. göre değişir. Yeraltı hattında bu kayıplar havai hatlardan daha fazladır. Frekans aralığı, iki bitişik iletim hattında farklı taşıyıcı frekansları kullanan bir işlemdir. Dalga kapanı/Hat tuzağı bunu gerçekleştirmeye yardımcı olur. Kuplaj ekipmanlarının aşırı gerilimden korunması ve topraklanması, yıldırım, anahtarlama ve ani yük kaybı vb. sebeplerden kaynaklanabilir. Kuplaj ekipmanlarında ve hat kapan ünitelerinde stres oluştururlar. Koruyucu boşluklu seri olarak doğrusal olmayan direnç, hat tutucu ünitesi ve kuplaj ünitesinin indüktörü boyunca bağlanır. Boşluk, ayarlanmış bir aşırı voltaj değerinde kıvılcımlanacak şekilde ayarlanır.
Örneğin: 2000pF kapasitör 1.5MΩ ila 50Hz, ancak 150Ω ila 500kHz olsun. Böylece kuplaj kondansatörü, taşıyıcı frekans sinyalinin taşıyıcı ekipmana girmesine izin verir.
Empedansı daha da azaltmak ve devrede reaktif güç olmaması için devreyi tamamen dirençli hale getirmek için düşük empedans, taşıyıcı frekansında rezonans oluşturmak için kuplaj kapasitörüne seri bağlanır.
2| Hat Kapanı (Line Trap) Ünitesi
İletim hattındaki taşıyıcı enerji, istasyon veriyoluna değil uzak hat terminaline yönlendirilmeli ve bus empedans değişimlerinden izole edilmelidir. Bu görev, hat kapanı tarafından gerçekleştirilir.
Hat kapanı genellikle, taşıyıcı enerji frekansına ayarlanmış bir paralel rezonans devresinin bir şeklidir.
Paralel bir rezonans devresi, ayarlanmış frekansında yüksek empedansa sahiptir ve daha sonra taşıyıcı enerjisinin çoğunun uzak hat terminaline doğru akmasına neden olur. Hat kapanının bobini, güç frekansı enerjisinin akışı için düşük empedanslı bir yol sağlar.
Güç akışı zaman zaman oldukça büyük olduğundan, bir hat kapanında kullanılan bobin fiziksel boyut açısından büyük olmalıdır.
Bu nedenle bara ile kuplaj kondansatörünün hatta bağlantısı arasına bir hat kapanı ünitesi/Dalga kapanı yerleştirilir. Endüktans (L) ve kapasitanstan (C) oluşan paralel ayarlı bir devredir. Güç frekansı (50 Hz) için düşük empedansa (0,1?'den az) ve taşıyıcı frekansına yüksek empedansa sahiptir.
Bu ünite, yüksek frekanslı taşıyıcı sinyalinin komşu hatta girmesini engeller.
3| Vericiler ve Alıcılar
Taşıyıcı vericiler ve alıcılar genellikle kontrol odasındaki bir rafa veya kabine monte edilir ve hat tuneri şalt sahasında dışarıdadır.
Bu, ekipman ile tuner arasında büyük bir mesafe olduğu ve ikisi arasındaki bağlantının bir koaksiyel kablo kullanılarak yapıldığı anlamına gelir.
Koaksiyel kablo, gürültünün kabloya girmemesi ve parazite neden olmaması için koruma sağlar. Koaksiyel kablo, kuplaj kondansatörünün tabanına monte edilmesi gereken hat ayarlayıcıya bağlanır.
Terminal başına birden fazla verici varsa, sinyal, hat tarayıcısına bağlanmadan önce, tipik olarak hibrit olan izolasyon devrelerinden geçmelidir.
4| Hibritler ve Filtreler
Hibrit devrelerin amacı, bir vericiden gelen sinyalin diğer vericinin çıkış aşamalarını etkilemesi nedeniyle intermodülasyon bozulmasına neden olmadan iki veya daha fazla vericinin bir koaksiyel kablo üzerinde birbirine bağlanmasını sağlamaktır. Uygulamaya bağlı olarak vericiler ve alıcılar arasında hibritler de gerekebilir.
Hibrit devreler, elbette, taşıyıcı yolunda büyük kayıplara neden olabilir ve uygun şekilde kullanılmalıdır. Yüksek/düşük geçişli ve bant geçişli ağlar, bazı uygulamalarda, taşıyıcı ekipmanı birbirinden izole etmek için de kullanılabilir.
5| Hat Alıcıları
Hat ayarlayıcının bağlantı kapasitörü ile birlikte amacı, taşıyıcı enerji için iletim hattına düşük empedans yolu ve güç frekans enerjisine yüksek empedans yolu sağlamaktır.
Hat ayarlayıcı/bağlı kapasitör kombinasyonu, taşıyıcı frekansına ayarlanmış bir seri rezonans devresi oluşturarak güç hattına düşük empedanslı bir yol sağlar.
Öte yandan, kuplaj kondansatörünün kapasitansı, güç frekansı enerjisine yüksek empedanstır. Kuplaj kapasitörü güç frekanslarında yüksek empedansa sahip olsa da, kapasitörün işini yapabilmesi için toprağa giden bir yol olmalıdır. Bu işlev, kuplaj kondansatörünün tabanında bulunan boşaltma bobini tarafından sağlanır. Boşaltma bobini, güç frekansında düşük empedans olacak şekilde tasarlanmıştır ve endüktansı nedeniyle taşıyıcı frekansına yüksek empedansa sahip olacaktır.
Böylece hat ayarlayıcı, bağlantı kapasitörü ve boşaltma bobininin kombinasyonu, taşıyıcı enerjiyi iletim hattına bağlamak ve güç frekansı enerjisini bloke etmek için gerekli araçları sağlar. Hat ayarlayıcının son bir işlevi, genellikle 50 ila 75 ohm olan taşıyıcı koaksiyel kablo ile 150 ila 500 ohm arasında bir empedansa sahip olacak güç hattı arasındaki empedans uyumunu sağlamaktır.
6| Ana Osilatör ve Yükselteçler
Osilatörde yüksek frekanslı taşıyıcı sinyal üretilir. Osilatör, belirli bir bant genişliği için işlemin gerçekleştirilebildiği kristal osilatör olabilir. Bir osilatörün çıkış voltajı, voltaj stabilizatörü tarafından sabit tutulur. Osilatörün çıkışı, iletimdeki kayıpların telafi edilebilmesi için amplifikatöre beslenir. Taşıyıcı akımında meydana gelen kayıplar, taşıyıcı sinyalin zayıflaması olarak adlandırılır.
Hat kayıpları hattın uzunluğuna, hattın boyutuna, hava durumuna vs. göre değişir… Yeraltı hatlarında bu kayıplar havai hatlardan daha fazladır.
Frekans aralığı, iki bitişik iletim hattında farklı taşıyıcı frekansı kullanan bir işlemdir. Dalga kapanı/Hat tuzağı bunu gerçekleştirmeye yardımcı olur.
7| Kuplaj Ekipmanlarının Korunması ve Topraklanması
Yıldırım, anahtarlama ve ani yük kaybı vb. nedenlerle aşırı gerilim oluşabilir. Bağlantı ekipmanı ve hat kapanı üniteleri üzerinde stres oluştururlar. Koruyucu boşluklu seri olarak lineer olmayan direnç, hat tutucu ünitesi ve kuplaj ünitesinin indüktörü boyunca bağlanır. Boşluk, ayarlanmış bir aşırı voltaj değerinde kıvılcımlanacak şekilde ayarlanır.
Kuplaj ünitesi ve PLCC ekipmanı, istasyon topraklama sisteminin toprak potansiyeli artışının PLCC ekipmanının referans voltaj seviyesini/Güç kaynağı ortak toprağını etkilememesi için ayrı ve özel bir sistem üzerinden topraklanır.
PLCC ve diğer iletişim/Enstrümantasyon/Elektronik ekipmanın topraklanmasıyla ilgili olarak, veri merkezleri (IT ekipmanı) için lütfen NEC Madde 645'e bakın.
1| Dijital PLCC'nin Analog Olanlara Göre Avantajları
Tamamen dijital olduğu için veri işleme ve depolama aşamalarında gürültüye karşı bağışıktır.
Dijital İşlemci tek bir yonga olduğundan daha az sayıda devre donanımı gerektirir.
Dijital işleme doğru ve güvenilirdir.
Frekans dönüşümü tek adımda yapılır (Dijital Dönüşüm).
Dijital işleme, çok çeşitli matematiğin uygulanmasına izin verir. (Analog işleme, istenen işlevleri yerine getirmek için cihazların kullanılabilirliği ile sınırlıdır)
Eşitleme mükemmeldir: Yüksek çözünürlüklü dijital filtreleme, istendiği gibi çok düz filtre yanıtı verir.
Analog devrelerin aksine dijital devrelerin performansı, uygulama devresindeki gerçek bileşen değerlerinden nispeten bağımsızdır. Bu nedenle, dijital sistemler, sıcaklık değişimlerine veya bileşen yaşlanmasına rağmen istenen yanıtları daha güvenilir bir şekilde yeniden üretir.
Ayrıca dijital devrelerde bileşen eşleştirmeye çok az ihtiyaç vardır.
Basitleştirilmiş üretim: düşük parça sayısı demektir ve iyileştirilmiş test edilebilirliktir.
Enerji Hattı Taşıyıcı Haberleşöe (PLCC) Yüksek Gerilim (YG) Hatları boyunca sinyal yayılımı, esas olarak tüm iletkenlerin konfigürasyonu ve özelliklerine ve toprak direncine bağlı olarak, tamamen iletim hatlarının yapısına bağlıdır ve optimum bağlantı, belirli bir iletim hattının en iyi şekilde kullanılmasını sağlar.
Aktarma, genellikle basit kurallarla tahmin edilemeyen ek zayıflamaya neden olabilir. Çoğu aktarım şeması, belirli frekanslarda yüksek zayıflama kutuplarıyla sonuçlanır, bu tür frekanslar PLCC için kullanılamaz.
Yasak Frekans Aralıkları, CIGRE Belgesi 35-02, Senn/Morf – Transpoze Tek Devre Enerji Hatlarında Optimum PLCC Düzenlemesi – (Ağustos, 1984)'de açıklandığı gibi belirlenebilir.
Bununla birlikte, kritik durumlarda, aşağıdaki verilerin gerekli olduğu bilgisayar hesaplaması gerekli olabilir:
Her iletkenin yerden yüksekliği (kulelerde)
İletkenlerin sarkması (kuleler arasında)
Yatay mesafe (iletkenler arasında)
Faz başına iletken sayısı (tek veya demet aralığı ise)
İletkenlerin dış çapı, iletkenlerin malzemesi
Çevredeki tel sayısı (dış teller)
Tellerin çapı
Topraklama kabloları için (a) ile (g) arasındaki aynı bilgiler
Toplam iletim hattı uzunluğu
Aktarma tipini ve sayısını ve aktarmalar arasındaki mesafeyi gösteren fazlama düzenlemesinin taslağı (çift sistem ise, her şema ayrı ayrı gereklidir)
Ohm metre cinsinden toprak direnci, bilinmiyorsa, yaklaşık 300 veya 1000 veya 3000 iletişim olduğunu ayrı ayrı belirtin.
Kuplaj düzenlemesi (fazdan faza fazdan toprağa)
Kullanılabilir taşıyıcı frekans aralığı
2| 295 kilometrelik bir hat dikkate alınarak tipik sinyal-gürültü oranı hesaplaması
Frekans hattı bölümü: 140/144 KHz
Hat Gerilimi: 400 KV
Hat konfigürasyonu: eşit mesafede 3 transpozisyon
Hat uzunluğu: 295 Km
İletken çapı: 31,77 mm
İletken başına demet sayısı: 2
Genel kayıp = Hat zayıflaması + Kuplaj kaybı
Hat zayıflaması (aL) = a1 x L + 2a + a
burada;
a1 = Km başına dB cinsinden yapılan en düşük kaybın zayıflama sabiti
ac = dB cinsinden model dönüştürme kaybı
aadd = süreksizliklerin neden olduğu ek kayıp örn. kuplaj devreleri, transpozisyon vb. dB cinsinden
a1 bağlı olan bir sabittir
f = KHz cinsinden frekans
d = mm cinsinden iletken çapı
n = Paket sayısı
Hat konfigürasyonu = Eşit aralıklarla aktarma yok
Karşılık gelen değerleri belirli bir yaklaşımla değiştirdiğimizde a1 elde ederiz:
a1 = 0.029 dB/Km
Hat zayıflaması, aL = 0,029 x 295 + 2 x 0 + 10 = 8,55 + 10 = 18,55 dB
Kuplaj Kaybı = Kuplaj ekipmanındaki kayıp + kılavuz çekme kaybı + paralelleme kaybı + baypas durumunda by pass kayıpları + kablo kaybı.
= 2 + 2,6 + 1 + 0 + 0,5
= 6,1 dB
Genel kayıp = Hat zayıflaması + Kuplaj kaybı = 18,55 + 6,1 = 24,65 dB
3| SNR (Sinyal-Gürültü Oranı) Hesaplaması
Sinyal seviyesi (konuşma) = +35 dB & 38 dB (sırasıyla 20 Watt (43 dBm PEP) ve 40 Watt'a karşılık gelir)
2,2 KHz bant genişliğinde gürültü seviyesi (Korona gürültüsü) = -13,5 dB
Psofometrik faktör dikkate alınarak düzeltme = -2.0 dB
Konuşma bandındaki gürültü seviyesi (300 – 2400 Hz) = -15,5 dB
Harici = -60 dBm üzerindeki ekipman gürültüsü, gürültüye karşılık gelen çok düşüktür, bu nedenle hesaplamada dikkate alınmaz
Hat tarafında alıcı tarafında sinyal seviyesi (konuşma) = +35 – (Hat zayıflaması + Kuplaj kaybı)
= +35 – (18,55 + 6,1) = +35 – 24,65 = 10,35 dB
Sinyal-gürültü oranı = (Hat tarafında alıcı tarafında sinyal seviyesi (konuşma) – Konuşma bandındaki gürültü seviyesi)
= +10.35 -(-15,5 dB) = 25,85 dB (PLC terminal güç çıkışı 20 watt olarak kabul edilir)
= 28,85 dB (daha iyi SNR için önerilen PLC terminal güç çıkışı 40 watt olarak kabul edilir).
Kaynak: Internet and Several books of Electrical Engineering