Технологии передачи информации по линиям электроснабжения (ЛЭС) и их роль в формировании социальной инфраструктуры.
Дикий А.Ю.,
канд. техн. наук, Кузнецов С.В. iat@mail.donbass.net
Донецкий
институт автомобильного транспорта.
Приводятся основные технологии передачи данных по ЛЭС и их особенности. На основе анализа и расчетов параметров отечественных сетей делается вывод о возможности внедрения современных технологий передачи по ЛЭС и их роль в формировании социальной инфраструктуры.
Интерес к средствам передачи данных по ЛЭС, раннее использовавшихся для построения систем высокочастотной связи по высоковольтным линиям и организации каналов связи по распределительным силовым сетям для циркулярной передачи команд телеуправления и передачи информации в системах управления технологическими процессами вызван увеличивающейся потребностью в средствах телекоммуникаций в глобальном и локальном масштабах. Современные системы управления и мониторинга в промышленности и на транспорте, в медицине, энергетике, системах экологической безопасности и других сферах деятельности приобретают все более интеллектуальный и распределенный характер. В то же время распространение получают новые виды информационного обмена: средства домашней автоматики, сети малых и домашних офисов, доступ к Internet, распределенные системы сигнализации, нуждающиеся в развитой инфраструктуре средств связи. Одним из перспективных направлений являются технологии передачи данных по кабельным силовым сетям и внутренней электропроводке напряжением 220\380В, характеризующихся широкой распространенностью и доступностью, совпадением технологических и информационных направлений, возможностью организации симметричных каналов связи, надежностью, отсутствием затрат на линии связи [1].
Международная ассоциация пользователей и производителей средств связи на основе электрических линий (организована в 1998г.) - International Powerline Forum считает наиболее предпочтительным следующие области использования линии электроснабжения: 1. Распределенные системы управления и учета - системы жизнеобеспечения зданий, АЗС, учет энергопотребления, сигнализация - скорость передачи 0,3:..1,2 Кбит/с, дальность 300:..400 м;
2. Системы домашней автоматики для управления бытовыми приборами на основе стандартных системных технологий (CEBus, LonWorks) - скорость передачи 1,2:.4,8 Кбит/с, дальность связи 50:..100 м;
3. Локальные сети для малых офисов, функционирующих в рамках одного помещения - скорость передачи 100:..1000 Кбит/с.
4. Телефонная связь в поселках и на небольших территориях;
5.Обеспечение высокоскоростного доступа к сети Internet
ЛЭС характеризуются особенностями: сравнительно высокий уровень помех, увеличение затухания сигнала с частотой, изменением параметров линии во времени от текущей нагрузки, древовидная топология, разделение передачи данных и передачи электроэнергии.
Разработка технологий передачи данных по ЛЭС диктует необходимость исследования параметров сетей, тем более, что до настоящего времени в нашей стране отсутствуют стандарты, определяющие параметры систем передачи данных по ЛЭС. Кроме того, технические характеристики отечественных ЛЭС отличаются от характеристик зарубежных сетей (различное напряжение и частота, большая протяженность и разветвленность - один трансформатор на 6-10 больших домов, более высокий уровень помех) и фактически не проводятся исследования в данном направлении, а имеющиеся в литературе сведения недостаточны и частично устарели.
Линия связи, состоящая из разветвленной проводки зданий, соединительных шнуров устройств и приборов, подключенных к сети, внутренних цепей этих устройств, кабелей, трансформаторов, может быть представлена в виде каскадного соединения пассивных 2(р+1) полюсников (эквивалентных соответствующему участку сети), основными параметрами которых являются матрицы сопротивлений , проводимости и коэффициенты передачи, у которых параметры могут быть определены тремя методами: аналитическим, экспериментальным и моделирования. По параметрам можно определить основные коммуникационные характеристики - полное входное сопротивление и затухание.
Измерения входного сопротивления показывают, что в диапазоне частот от 0,005 до 30 МГц оно изменяется в пределах от 1 до 150 0м и носит преимущественно индуктивный характер [2]. Затухание передачи определено в [3]
Расчеты показывают, что величина затухания изменяется в пределах от 0,2 до 30 дБ при изменении частоты от 5 до 150 кГц. Анализ исследований помех в ЛЭС показывает, что уровень помех в диапазоне частот от 5 до 150 кГц изменяется от -50 дБ до -65 дБ.
Результаты анализа и расчета позволяют предварительно сделать вывод о возможности внедрения современных технологий передачи данных по отечественным сетям электроснабжения 380/220 В, по крайней мере, в диапазоне частот 5-150 кГц . Использование более высоких частот требует дальнейших исследований.
Обоснованная разработка отечественных стандартов для различных систем (управления и учета, домашней автоматики, локальных сетей, телефонной связи) может привести к появлению нового широкого рынка интеллектуальных приборов и способствовать возрождению отечественной промышленности. Обеспечение высокоскоростного доступа к Internet может радикально изменить расстановку сил среди Internet-провайдеров, а также изменить принципы проектирования силовых электрических сетей путем их оптимальной структуризации с учетом энергетических и коммуникационных требований
Литература:
1. Заборовский В.С., Подгурский Ю.Е. Технологии и компоненты
передачи данных по линиям электропитания. - Сети, 1999, N 10.
2. Подавление электромагнитных помех в сетях электропитания. Под редакцией Г.С. Векслера. К.: Техника, 1990.
3.Демченко Н.П., Кузнецов С.В. Расчет затухания сигналов в сетях электроснабжения 0,7 кВ участков шахт. Сборник трудов института ИГМиТК. ╚Техническая кибернетика и шахтная пневмоавтоматика╩. Донецк, 1976, N 41.