Výsledky výzkumu a další informace nejen
z oblasti přístupových telekomunikačních sítí.
Access server ISSN 1214-9675
Server vznikl za podpory Grantové agentury ČR.
15. ročník
Dnešní datum: 24. 11. 2017  Hlavní stránka | Seznam rubrik | Ke stažení | Odkazy  

Doporučujeme
Knihu o FTTx

Matlab server - on-line výpočty a simulace

E-learning - on-line kurzy

Trainingpoint - školení z oblasti TELCO a ICT

Kontakt
KTT FEL ČVUT
Napište nám

Redakční rada - pokyny pro autory a recenzenty

Copyright

PLC

* Modelování vlastností silových vedení

Vydáno dne 29. 01. 2006 (9196 přečtení)

Následující článek shrnuje výsledky měření a modelování parametrů silových vedení nn pro vnitřní instalace do kmitočtu 50 MHz. Bylo provedeno měření různých typů kabelů a navrženy modely v závislosti na průřezu jádra vodičů.


Modeling of low-voltage cable power parameters
Abstract
This paper summarizes measurement results and modeling of low-voltage cable power parameters for internal installation up to 50 MHz frequency. Measurement of different types of cable was performed and models depending on core cross section of conductor were proposed.


Již řadu let se hovoří o vysokorychlostním přenosu po silových vedeních (PLC) jako o alternativním způsobu realizace přístupové sítě. Překážkou byla dosud nevyřešená otázka EMC. Problematiku shrnuje článek Standardizace širokopásmových systémů přenosu po energetickém vedení. Abychom si vytvořili představu o přenosových parametrech silových vedení při kmitočtech řádově jednotky až několik desítek MHz, provedli jsme na katedře telekomunikační techniky měření běžných silových kabelů pro vnitřní rozvody.

Měření bylo provedeno s délkami 100 m. Byly měřeny následující silové kabely: ploché kabely CYKYLO 3Cx1,5 (výroba PRAKAB) a CYKYLO 3Cx2,5 (výroba NKT cables), kabely s kruhovým průřezem typu CYKY 3Cx1,5 (výroba NKT cables), CYKY 3Cx2,5 (výroba PRAKAB) a CYKY 5Cx2,5 (výroba PRAKAB). Měření přenosové funkce a odrazů bylo provedeno v pásmu kmitočtů 100 kHz až 50 MHz pomocí obvodového analyzátoru Rohde&Schwarz ZVRE vybaveného symetrizačními transformátory od firmy Nort Hills.

Teoretické předpoklady

Z teorie homogenního vedení se dá předpokládat průběh měrného útlumu vedení [dB/km] při vysokých kmitočtech přibližně se závislostí:

model_k1

V pásmu řádově jednotek až desítek MHz platí však předpoklad homogenity značně omezeně. Vedení vykazuje nehomogenity projevující se zvlněním útlumové charakteristiky a značný rozptyl energie do okolního prostředí. K proložení naměřených hodnot lze použít spíše funkci doplněnou o lineární člen:

model_k1_2

Měrný fázový posuv [rad/km] se dá velice dobře aproximovat přímkou:

model_b

Charakteristická impedance na vysokých kmitočtech vykazuje čistě reálný charakter a limituje k hodnotě:

model_z

Ovšem skutečný průběh je rovněž zvlněn v důsledku odrazů.

Nehomogenity vedení se projevují jednak lokálními maximy na útlumové charakteristice, resp. minimy přenosové funkce, jednak odrazy, a tedy vícenásobným příjmem symbolů digitálního signálu (mezisymbolovou interferencí).Vedle nehomogenit vedení působí i odbočky v silových rozvodech (větvení rozvodu v rozvodnicích, odbočování k zásuvkám apod. – obecně k problematice viz též článek Modelování účastnických přípojek s odbočkami) i další prvky rozvodů (zejména elektroměry, jističe, chrániče, odrušovací prvky). Ve výsledku pak je přenosová funkce vedení v silových rozvodech ovlivněna mnoha faktory a lze ji modelovat podle [2] jako prostředí s vícecestným šířením:

model_Hf

kde gi je váha cesty, Ti je zpoždění cesty délky li.

Výsledky měření

První obrázek ukazuje příklad výsledků měření útlumu vedení délky 100 m do kmitočtu 50 MHz. Jako vodiče páru byl použit vždy fázový a nulový vodič.

obr1_porovnani

Obr. 1 Porovnání různých kabelů při měření páru N-L (nulový vodič-fázový vodič)

Je zřejmé, že kabely typu CYKY vykazují podstatně nižší zvlnění průběhu, protože vedení je tvořeno jednotlivými vodiči s určitou mírou „skrutu“ podobně jako u sdělovacích kabelů na rozdíl od plochých kabelů CYKYLO.

Modelování parametrů vedení

Dále si ukážeme možnosti modelování parametrů kabelu CYKY 3Cx1,5. Pokus o aproximaci měrného útlumu pouze závislostí na odmocnině z frekvence (jedním parametrem k1) ukazuje obr. 2.

obr2_mod_k1

Obr. 2 Pokus o aproximaci měrného útlumu závislostí na odmocnině z frekvence

Je zřejmé, že aproximace je nevyhovující a tak je nutné přidat parametr k2 reprezentující lineární člen závislosti na frekvenci. Výsledek pro k1=0,02158 a k2=4,157.10-6 ukazuje obr. 3.

obr3_mod_k1_2

Obr. 3 Aproximace měrného útlumu dvěma parametry

Další obrázek představuje frekvenční závislost charakteristické impedance vedení, která se pohybuje s menšími i většími odchylkami přibližně mezi 60 a 70 ohmy.

obr4_mod_z

Obr. 4 Charakteristická impedance vedení

Představu o závislosti primárních parametrů vedení na frekvenci dává obr. 5. K proložení naměřených hodnot byl použit 13-parametrový model British Telecom, vytvořený ovšem pro potřeby modelování místních sdělovacích kabelů (viz článek Modelování metalických účastnických přípojek).

obr5_prim_par

Obr. 5 Proložení primárních parametrů silového vedení do 50 MHz

Závěr

Z výše uvedených výsledků je zřejmé, že silová vedení lze aproximovat parametry na základě teorie homogenního vedení. Na rozdíl od telekomunikačních místních vedení vychází přesněji přímé modelování sekundárních parametrů vedení než modelování parametrů primárních. Navržené modely budou použity pro odhad propustnosti přípojek na silových vedeních se systémy PLC.

Tento příspěvek vznikl za podpory GAČR v rámci projektu 102/03/0434 „Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy“.

Literatura

[1] Vodrážka, J.: Power Line Models. In RTT 2005 Proceedings [CD-ROM]. Ostrava: VŠB - TUO, FEI, Katedra elektroniky a telekomunikační techniky, 2005, ISBN 80-248-0897-8.
[2] Hrasnica, H. Broadband Powerline Communications Networks. John Wiley & Sons, Chichester 2004. ISBN 0-470-85741-2
[3] Vodrážka, J. Modely pro symetrické páry v místních kabelech. Elektrorevue [online]. 2004. http://www.elektrorevue.cz/clanky/04056/. ISSN 1213-1539.
[4] Hubený, T. - Vodrážka, J. Modelling the Primary and Secondary Parameters of Telecommunication Lines. COFAX-TELEKOMUNIKÁCIE 2004. Bratislava: D&D STUDIO, 2004, s. 287-288. ISBN 80-967019-6-7.



Autor:        J. Vodrážka
Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL

Informační e-mail Vytisknout článek
Projekty a aktuality
01.03.2012: PROJEKT
Výzkum a vývoj nového komunikačního systému s vícekanálovým přístupem a mezivrstvovou spoluprací pro průmyslové aplikace TA02011015

01.01.2012: PROJEKT
Vývoj adaptabilních datových a procesních systémů pro vysokorychlostní, bezpečnou a spolehlivou komunikaci v extrémních podmínkách VG20122014095

09.10.2010: PROJEKT
Výzkum a vývoj datového modulu 10 Gbit/s pro optické a mikrovlnné bezdrátové spoje, FR-TI2/621

09.01.2010: PROJEKT
Sítě s femtobuňkami rozšířené o řízení interference a koordinaci informací pro bezproblémovou konektivitu, FP7-ICT-2009-4 248891

09.11.2008: PROJEKT
Ochrana člověka a techniky před vysokofrekvenčním zářením, FI-IM5/202

20.06.2008: Schválení
Radou pro výzkum a vývoj jako recenzovaný časopis

01.04.2007: PROJEKT
Pokročilá optimalizace návrhu komunikačních systémů pomocí neuronových sítí, GA102/07/1503

01.07.2006: Doplnění sekce pro registrované

12.04.2005: Zavedeno recenzování článků

30.03.2005: Výzkumný záměr
Výzkum perspektivních informačních a komunikačních technologií MSM6840770014

29.11.2004: Přiděleno ISSN

04.11.2004: Spuštění nové podoby Access serveru

18.10.2004: PROJEKT
Optimalizace přenosu dat rychlostí 10 Gbit/s, GA102/04/0773

04.09.2004: PROJEKT
Specifikace kvalitativních kritérií a optimalizace prostředků pro vysokorychlostní přístupové sítě, NPV 1ET300750402

04.06.2004: PROJEKT
Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy, GA102/03/0434

Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

NAVRCHOLU.cz

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.