Zakłócenia przewodzone w publicznej sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia oraz ich wpływ na komunikację PLC w paśmie CENELEC A Marek Wąsowski Wydział Elektryczny Politechniki Wrocławskiej Jarosław Sokół Tauron Dystrybucja Pomiary sp. z.o.o Łukasz Górnicki Tauron Dystrybucja Pomiary sp. z.o.o tauron-dystrybucja.pl
Spis treści Wprowadzenie Rozwój i normalizacja technologii PLC w energetyce Problematyka skuteczności transmisji PLC Doświadczenia własne Tauron Dystrybucja Pomiary sp. z o.o. Wnioski
Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny Część pierwsza Wprowadzenie Problematyka skuteczności transmisji PLC Wyniki badań wstępnych Wnioski
Rozwój i normalizacja technologii PLC w latach 1896-2018 Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny
Prowadzone badania Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny Transmisja sygnałów, która odbywa się w przewodach elektroenergetycznych jest przedmiotem poważnej debaty dotyczącej możliwości zakłócania pracy urządzeń elektrycznych przyłączonych do sieci, przez sygnały PLC i odwrotnie. Mechanizmy tych oddziaływań są wciąż mało poznane. Na potrzeby prowadzonych badań, występujące w sieci energetycznej zaburzenia elektromagnetyczne w zależności od źródła pochodzenia, podzielono na: zewnętrzne wewnętrzne.
Prowadzone badania Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny odseparowane (transformatorem separacyjnym) dwa 3-fazowe obwody sieci niskiego napięcia o długości ok. 350 m każdy, analizator jakości zasilania, obciążenia: 3-fazowy silnik o mocy 2,2 kw zasilany poprzez przemiennik częstotliwości, źródła światła (LED, świetlówki kompaktowe, żarowe, sodowe), komputerowe zasilacze impulsowe, przenośna spawarka domowa.
Problemy skuteczności transmisji PLC Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny Przykład: transmisja poprawna obwód nieobciążony Napięcie fazowe: odbiornik/licznik na końcu linii 350m ua 200 Spektrum 2-150kHz: Napięcie fazowe-filtracja HP: odbiornik/licznik na końcu linii 350m 0.2 u [V] 0.18 0 0.16-200 0.14 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 t [s] Napięcie fazowe-filtracja HP: odbiornik/licznik na końcu linii 350m 4 0.26 0.12 uahp u[v] 2 u[v] 0.06 0.1 0.08 0 0.06-2 -4 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 t [s] 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 Po filtrze analogowym górnoprzepustowym (HP high pass), próbkowanie fs=1.25mhz 0.02 0 2 4 6 Zaburzenia 0-2kHz niepożądane w normie Zaburzenia 2-150kHz niepożądane - brak Zaburzenia 2-150kHz intencjonalne (transmisja) w normie 8 f[hz] 10 12 14 4 x 10
Wyniki badań Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny Krok c.6.2 Rejestracja pracy systemu podczas obciążenia fazy L1 spawarką z obciążeniem rezystorem spawalniczym 80A Po załączeniu spawarki z obciążeniem utracono połączenie z wszystkimi licznikami każdego Dostawcy. Taki stan utrzymał się do końca pracy spawarki. System odbudował swoją konfigurację i powrócił do transmisji danych zaraz po wyłączeniu spawarki.
Problemy skuteczności transmisji PLC Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny Przykład: transmisja niepoprawna obwód obciążony, odbiornik spawarka Napięcie fazowe: odbiornik/licznik na końcu linii 350m Spektrum: Napięcie fazowe-filtracja HP: odbiornik/licznik na końcu linii 350m 0.2 ua 100 u [V] 0.18 0 0.16-100 0.14 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 t [s] Napięcie fazowe-filtracja HP: odbiornik/licznik na końcu linii 350m 10 uahp 0.12 u[v] 0.2 0.1 u[v] 5 0.08 0 0.06-5 -10 0.2 0.04 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 t [s] 0.32 0.34 0.36 0.38 Po filtrze analogowym górnoprzepustowym (HP high pass), próbkowanie fs=1.25mhz 0.02 0 2 4 6 8 f[hz] 10 12 14 4 x 10 Zaburzenia 0-2kHz niepożądane znaczące ( w tym spadek napięcia, odkształcenie krzywej napięcia na impedancji przewodu) Zaburzenia 2-150kHz niepożądane - znaczące (wymagają analizy prądowej odbiornika) Zaburzenia 2-150kHz intencjonalne (transmisja) w normie
Wnioski Marek Wąsowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny Transmisja sygnałów, która odbywa się w przewodach elektroenergetycznych jest przedmiotem poważnej debaty dotyczącej możliwości zakłócania pracy urządzeń elektrycznych przyłączonych do sieci, przez sygnały PLC i odwrotnie. Mechanizmy tych oddziaływań są wciąż mało poznane. Obecnie badania koncentrują się na poznaniu istoty zaburzeń wewnętrznych oraz ich wpływu na skuteczność transmisji PLC. Ponadto istotnym zagadnieniem równoczesna obecność zaburzeń wewnętrznych z zaburzeniami zewnętrznym. W sytuacji, gdy warunki środowiskowe mieszczą się w zakresach przewidzianych określony przepisami, to pojawienie się nawet nieznacznych zaburzeń zewnętrznych często uniemożliwia komunikację pomiędzy elementami systemów PLC.
Komunikacja PLC vs. kompatybilność elektromagnetyczna poziomy zakłóceń w sieci OSD A mgr inż. Jarosław Sokół - Tauron Dystrybucja Pomiary sp. z.o.o Łukasz Górnicki - Tauron Dystrybucja Pomiary sp. z.o.o tauron-dystrybucja.pl
Wprowadzenie Komunikacja PLC pomiędzy licznikami AMI a koncentratorem danych (DCN) uzależniona jest m. in.: od tłumienności sygnału PLC w sieci elektroenergetycznej służącej jako medium przesyłowe dla sygnału PLC (wpływa ma to rodzaj sieci elektroenergetycznej - kablowa, napowietrzna lub mieszana oraz zastosowanych przekrojów przewodów) pomiędzy DCN a pierwszym licznikiem AMI.
Zarządzanie licznikami zainstalowanymi na sieci w komunikacji OSGP
Wprowadzenie Cleanup Wyznaczamy margines, tj. odstęp sygnału użytecznego od poziomu szumu w sieci elektroenergetycznej tj SNR [db] (ang. Signal-to-Noise Ratio tłum. stosunek szumu do sygnału), który odpowiada w dużej mierze za poprawność komunikacji SNR (db) = SYGNAŁ (db 3.5Vpp) SZUM (db 3.5Vpp) jeżeli ~9dB SNR to wówczas występuje niski wskaźnik błędów w przesyle danych pakietowych (<~5%), jest to wartość empiryczna gdy SNR przekracza 9dB mówimy o wartości "granicznej.
Wskaźniki KPI uzyskiwane w Projekcie
Doświadczenia własne Tauron Dystrybucja Pomiary Sp. z o.o. Pomiar analizatorem MFA przy włączonym przemienniku częstotliwości Pomiar analizatorem MFA przy wyłączonym przemienniku częstotliwości
Doświadczenia własne Tauron Dystrybucja Pomiary Sp. z o.o. Pomiar analizatorem MFA przy włączonym fluorescencyjnym źródle światła Pomiar analizatorem MFA przy wyłączonym fluorescencyjnym źródle światła
Doświadczenia własne Tauron Dystrybucja Pomiary Sp. z o.o. Pomiar analizatorem MFA przy włączonym źródle światła LED Pomiar analizatorem MFA przy wyłączonym źródle światła LED
Doświadczenia własne Tauron Dystrybucja Pomiary Sp. z o.o. Pomiar analizatorem MFA przy włączonym zasilaczu impulsowym Pomiar analizatorem MFA przy wyłączonym zasilaczu impulsowym
Doświadczenia własne Tauron Dystrybucja Pomiary Sp. z o.o.
WNIOSKI Brak zachowania kompatybilności elektromagnetycznej urządzeń podłączonych do sieci Tauron Dystrybucja S.A. ma bezpośredni wpływ na jakość komunikacji realizowanej w technologii PLC, co w konsekwencji uniemożliwia osiągnięcie wymaganych KPI danych odczytowych (profilowych i dobowych) na zadany czas ich pozyskania (np. godzina 7:00), W ustawodawstwie polskim brak skutecznych narzędzi prawnych w stosunku do Klientów, którzy wprowadzających zakłócenia do sieci elektroenergetycznej, W związku z powyższym należy wypracować wspólny tryb postepowania w przypadku wprowadzania przez urządzenia Klienta zakłóceń do sieci elektroenergetycznej OSD. Obecnie Tauron Dystrybucja Pomiary sp. z o.o. pracuje nad opracowaniem polityki postępowania z wykrytymi zakłóceniami, gdzie stroną umowy z OSD jest klient końcowy lub instytucjonalny. Identyfikacja, lokalizacja i eliminacja wprowadzanych zakłóceń do sieci elektroenergetycznej OSD jest i będzie procesem czasochłonnym, żmudnym i kosztownym dla OSD,
WNIOSKI Podwyższony poziom emisyjności zaburzeń przewodzących w zakresie częstotliwości od 3 do 150 khz wprowadzanych do sieci elektroenergetycznej będzie miał negatywny wpływ na komunikację realizowaną w technologii PLC (G3, PRIME, OSGP, IDIS). Europejska Komisja Normalizująca poddała pod głosowanie wprowadzenie normy 61000-2, która podniosła dopuszczalny poziom emisyjności zaburzeń w paśmie komunikacyjnym Cenelec A. Oznacza to, że Spółki Dystrybucyjne powinny rozważać inne PLC niż NarrowBand tj. komunikację PLC szerokopasmową BPL, FCC, oraz szukać technologii z wyłącznością pasma.
Zmiany w zakresie podziału częstotliwości 2-150kHz Standard komunikacji PRIME Technologia OFDM Liczba częstotliwości nośnych 96 Pasmo częstotliwości 42 89 khz Standard komunikacji OSGP Technologia BPSK Liczba częstotliwości nośnych 2 Pasmo częstotliwości 86 i 75 khz Standard komunikacji G3 Technologia OFDM Liczba częstotliwości nośnych 36 Pasmo częstotliwości 36 90 khz Standard komunikacji IDIS Technologia S-FSK Liczba częstotliwości nośnych 2 Pasmo częstotliwości 63 i 74 khz
Dziękujemy za uwagę! Czy macie Państwo jakieś pytania? tauron-dystrybucja.pl