Enerji Hatlarında Kullanılan Kuranportör
(PLC) Sistemi Nedir?

Enerji iletim hatları, trafo merkezleri arasında veri iletişimini sağlamak amacıyla da kullanılabilmektedir. Kuranportör (PLC) sisteminin görevleri, avantajları ve birçok detayı yazımızda bulabilirsiniz.

A- A+

28.01.2019 tarihli yazı 21500 kez okunmuştur.

Enerji iletiminde güvenlik ve sürekliliği sağlamak için frekansları 50 kHz-500 kHz arasında olan iletişim sistemleri kullanılır. Dünyada PLCC (Power Line Carrier Communication) sistemleri olarak bilinen kuranportör sisteminin modern elektrik güç sistemindeki kullanımı esas olarak telemetri ve telekontrol içindir. Tele; uzak anlamına gelirken, telemetri; uzak konumdan ölçüm bilimini ifade eder. Bu cihazlar taşıyıcı adını her türlü bilgi ve ses işaretini radyo frekanslı işaret üzerine bindirilerek ilgili yerlere taşıdıkları için almışlardır. Şebeke ihtiyacına ve koşullarına bağlı olarak farklı tipte veri iletim sistemleri kullanılabilir. Büyük güç sistemi için kuranportör, veri iletiminde ve iletim hatlarının korunmasında kullanılır.

Genellikle enerji hatlarında radyo frekansıyla bilgi taşınması 600kHz’den daha düşük frekanslarda yapılır. 50Hz'de enerji taşıyan nakil hattının üzerine bindirilen yüksek frekanslı bilgi sinyali aynı hat üzerinden gönderilir. Türkiye'de bu teknik ile 154kV ve 380kV yüksek gerilim hatları üzerinden bilgi gönderilmektedir. Kuranportör haberleşmesi uzun mesafeli ve düşük hızlıdır. Veri ve ses iletişimi için kullanılmaktadır. Kuranportörlerin enerji iletim hatlarındaki tam olarak görevini belirtmek gerekirse; iletim hattını iletişim ortamı gibi değerlendirerek konuşma, koruma, sinyalizasyon ve bilgi iletişimi sağlarlar. Haberleşmenin yanında, başka bir kanal yardımı ile arızalı hattın her iki ucundaki kesicileri kumanda ederek devre açma ve kapama işlemini de yaparlar. Bu sistemler santraller, trafo merkezleri ve yük tevzi merkezlerinde kullanılmaktadır.

►İlginizi Çekebilir: 5 Soruda Şalt Sahası

Kuranportör Sisteminin Güvenirliliğini Etkileyen Faktörler

► Vericiden çıkan güç miktarı

► Uygulanan hat ayar kutusunun (tuner) türü

► Kaplin kapasitörünün kapasitans cinsinden boyutu

► Kullanılan hat tıkacının indüktans cinsinden türü ve büyüklüğü

► Güç hattının gerimi ve fiziksel konfigürasyonu

► PLC sinyalinin bağlandığı faz veya fazlar

► Devrenin uzunluğu ve devredeki transpozisyonlar

► Alıcı terminaldeki dekuplaj ekipmanı

► Bilgileri iletmek için kullanılan modülasyon türü ve alıcıdaki demodülasyon devrelerinin tipi

► Alınan sinyal-gürültü oranı (SNR)

Kuranportör Sistemi Elemanları ve Özellikleri

Bu iletişim sistemlerinde kullanılan ortam enerji iletim hatları olduğunda, radyo frekanslarının nasıl iletildiğinin ve bu sistemi güvenlik yönünden nasıl etkilediğinin bilinmesi ve buna göre önlemler alınması gerekir. Enerji iletim hattının radyo frekansları vasıtasıyla bir iletişim hattı olarak kullanılması oldukça ekonomik bir yöntemdir. Fakat güvenlik yönünden bu iletim hattının enerji iletimi için daima hazır olması gerekmektedir. Bundan dolayı kuranportör sisteminde maliyeti arttıran bazı elemanlar kullanmak gerekir (Hat tıkacı, kaplin kapasitör, sızdırma bobini, tuner vb.). Taşıyıcı sistemin, iletim hattı bağlantısı aşağıdaki şekilde verilmiştir.

►İlginizi Çekebilir: Veri İletimi 1.Bölüm | ElektrikPort Akademi

1. Hat Tıkacı (Line Trap)

►İlginizi Çekebilir: Baralar ve Bara Sistemleri | 1.Bölüm

İletim hattındaki taşınan enerji, uzak hat terminali boyunca iletilmeli ve veri yoluna yönlendirilmemelidir. Veri yolundaki empedans değişimlerinden izole edilmelidir. Hat tıkatıcı da bu doğrultuda, ayarlandığı frekans bandına karşı büyük empedans göstererek gelen ve gönderilen sinyallerin hat tarafına yönlendirilmesini sağlar. Yüksek frekansın, yüksek gerilim devresine girmesine engel olur ve herhangi bir faz toprak arızasında yüksek frekansı toprağa geçirmez. Hat tıkacı enerji nakil hattının (ENH) herhangi bir fazı üzerine seri olarak bağlı sepet şeklinde bir bobindir. Güç akışı zaman zaman oldukça büyük olduğundan, bir hat tıkacında kullanılan bobin, fiziksel boyut bakımından büyük olmalıdır. Hat tıkacının bobini, iletim hattından akan enerjinin akışı için düşük bir empedans yolu sağlar. Hat tıkacı endüktans (L) ve kapasiteden (C) oluşan paralel ayarlı bir devredir. Güç frekansı (50 Hz) için düşük empedansa (0,1’den az) ve taşıyıcı frekans için yüksek empedansa sahiptir.

2. Kaplin Kapasitör

►İlginizi Çekebilir: Yüksek Gerilimde Kullanılan 7 Yalıtım Yöntemi

Kaplin kapasitörü, PLC (taşıyıcı) ekipmanı iletim hattına bağlar. Bağlama kapasitörünün kapasitesi, taşıyıcı frekansına (1/ωC) düşük empedans, güç frekansına (50 Hz) yüksek empedans sunan bir değerdir. 50 Hz’lik hat gerilimine yüksek empedans göstermesi sayesinde akımın hat ayar kutusuna ve dolayısıyla taşıyıcı cihazına ulaşmasını engeller. Kapasite değeri 1.000pF – 7.500pF değerleri arasındadır. Kullanılacağı hattın gerilim değerine göre seçilmelidir. Örneğin 2.000pF değerindeki kaplin kapasitörü 50Hz güç frekansı için 1,5MΩ 500kHz’lik taşıyıcı frekans için 150Ω direnç sunar.

3. Sızdırma Bobini

Kaplin kapasitörünün alt ucu ile toprak arasına bağlanır. Bu noktada oluşabilecek 50 Hz’lik yüksek gerilimi topraklar fakat radyo frekanslı işaretler için yüksek empedans göstererek taşıyıcıdan gelen işaretleri hat yönüne ve hattan gelen işaretleri de taşıyıcıya yönlendirir.

4. Hat Ayar Kutusu (Tuner)

Taşıyıcıların çıkış empedansını hat empedansına uydurarak radyo frekanslı işaret gücünün karşılıklı olarak her iki yöne maksimum düzeyde iletimini sağlar. Aşağıdaki şekilde kaplin kapasitör - hat ayar kutusu (tuner) bağlantısı gösterilmiştir.

►İlginizi Çekebilir: Dijital Şalt Sahası Nasıl İşletilir?

5. Koaksiyel Kablo

Vericiler genellikle kumanda odasında iken alıcılar şalt sahasında bulunmaktadır. Yani, ekipman ile alıcı arasında büyük bir mesafe bulunmaktadır. İkisi arasındaki bağlantı bir koaksiyel kablo kullanılarak yapılır. Koaksiyel kablo, gürültünün kabloya girememesi ve parazite neden olmaması için ekranlama sağlar. Koaksiyel kablolunun karakteristik empedansı 75Ω veya 125Ω’dur. Taşıyıcı çıkışındaki radyo frekanslı işaretin (RF) hat ayar kutusuna (veya tam tersi yöndeki bir işaretin) bozulmadan veya az zayıflama ile taşınması için kuranportör sisteminde kullanılır. Aşağıdaki şekilde hat ayar kutusu - koaksiyel kablo bağlantısı gösterilmiştir.

Kuranportör Sistemi Çalışma Prensibi

Kuranportör (PLC: power line carrier), gerilim hatları üzerinden haberleşmeyi sağlayan bir tekniktir. PLC haberleşmesi için kullanılan cihazlar bağlaştırıcı elemanları ile gerilim hattına bağlanır. Bu cihazlar bilgi sinyalini hatta enjekte eder. Alıcı ise bilgiyi taşıyan frekansı filtreleyerek alır. PLC'ler yüksek gerilim ve alçak gerilim hatlarında kullanımına göre iki gruba ayrılır. 38 kV ve üzerindeki gerilimlerde iletim hatlarının sağladığı bant aralığından faydalanarak 50kHz ile 500kHz arasındaki frekansları taşıyıcı frekans olarak kullanabilir ve bu sayede yüksek iletişim hızlarına çıkabilir. 38kV gerilim seviyesinin altındaki dağıtım hatlarında 5kHz ile20 kHz civarındaki frekansları, taşıyıcı frekans olarak kullanır. Bilgi bu aralıktaki frekanslarla ancak 300bps hızındaki haberleşmeye izin verir. Bu hız birçok SCADA fonksiyonu için yetersiz kalacağı için sadece bazı özel amaçlar için kullanılır. (konuşma kanalı, uzaktan kumanda vb.)

Dijital PLC Sistemlerinin Analog Olanlara Göre Avantajları

► Tamamen dijital oldukları için işleme ve depolama aşamalarında gürültüden etkilenmezler.

► Dijital PLC daha az devre bağlantısı gerektirir, çünkü dijital işlemci tek bir yongadır.

► Süreç doğru ve güvenilirdir.

► Frekans dönüştürme işlemi tek bir adımda yapılır (dijital dönüşüm).

► Dijital işleme, çok çeşitli matematiğin uygulanmasına izin verir (Analog işleme, istenen işlevleri yerine getirmek için cihazların yapabilecekleri ile sınırlıdır).

► Yüksek çözünürlüklü dijital filtreleme tepkisi verirler.

► Analoğun 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 şekilde üretir.

Kaynak:

► Electrical-Engineering-Portal
► Megep