ЖУРНАЛ СТА №1/2024

НОУ-ХАУ СТА 1/2024 60 www.cta.ru Однопроводный канал телеметрии по PLC В статье рассматриваются методы реализации однопроводных каналов передачи данных по силовым электросетям в жилых зданиях, загородных и промышленных помещениях. В качестве информационного провода предлагается использовать проводник «нейтраль» электропроводки. Приводятся анализ возможных конфигураций каналов передачи данных этого типа и результаты экспериментальных проверок. Рассматриваются преимущества новых методов по сравнению с традиционными PLC и области возможного применения данной технологии. Валерий Жижин Введение PLC (Power Line Communication) – ком- муникационная сеть, транспортом ко- торой является обычная электропровод- ка квартиры, офиса или предприятия. Каналы PLC можно использовать для передачи данных и голоса, но основная ниша использования данной техноло- гии, по мнению автора, – построение низкоскоростных сетей АСКУЭ, систем промышленной телеметрии и систем домашней автоматизации, так назы- ваемый «Умный дом» (IoT-устройства). Организация протоколов обмена данными посредством PLC при по- строении подобных систем и сетей вы- годно отличается от традиционных проводных и беспроводных способов, таких как RS-485, CAN, GSM, ZigBee, тем, что не требует дополнительных финан- сово-временны́х затрат как на про- кладку линий связи, так и на содержа- ние оборудования сетей. Вместе с тем развитие PLC-техноло- гий в России сдерживается рядом фак- торов, таких как низкое качество элек- тропроводки, наличие скруток (приво- дит к полному пропаданию сигнала), присутствие мощных импульсных помех, наводимых включёнными в электросеть потребителями – электро- инструментом, станками, электролю- минесцентными лампами и т.д. Наличие этих факторов фактически поставило крест на идее организации «Интернета из розетки» и распростра- нении широкополосных PLC-модемов в нашей стране. Наиболее популярный в США и стра- нах Западной Европы протокол связи по электропроводке Х10 в России нашёл очень ограниченное применение. При- мером могут служить счётчики АСКУЭ «Меркурий» московской фирмы «Инко- текс». Но, в отличие от своего исходно- го прототипа Х10, этот протокол пере- дачи данных является закрытым, по- скольку использует фирменный алго- ритм кодирования данных для дости- жения высокой помехоустойчивости. Вместе с тем существует способ суще- ственно повысить помехоустойчивость низкоскоростных каналов по PLC. Для этого нужно вернуться к популярной в 80-х и 90-х годах прошлого века идее од- нопроводной передачи энергии. В рамках этой идеи было предложе- но 2 технических решения: система SWER и резонансная система передачи электроэнергии [1]. Cистема SWER (Single Wire Earth Return) – однопроводная передача энер- гии с землёй в качестве возвратного провода. В данной системе энергия пе- редаётся переменным током по един- ственному проводу, соединяющему од- ноимённые выводы выходной и вход- ной обмоток передающего и приёмно- го трансформаторов. Противополож- ные выводы заземлены через сопро- тивление 5...10 Ом. Поскольку сопро- тивление Земли составляет менее 1 Ом, характеристики системы будут опреде- ляться главным образом сопротивле- нием заземления, что ограничивает пе- редаваемую мощность. Основным недостатком системы SWER для передачи энергии является требование безопасности – шаговое на- пряжение не должно превышать без- опасного порога 20 В/м, что ограничива- ет величину передаваемой мощности. Несмотря на указанный недостаток, система SWER получила наибольшее распространение в Австралии. По дан- ным на 2008 г., там эксплуатировалось порядка 150 000 км линий SWER. При- чина – низкая плотность населения этой страны, значительная часть кото- рой покрыта пустынями, где требова- ние безопасности не так существенно. В СССР велись разработки по резо- нансным однопроводным системам пе- редачи электроэнергии. На передаю- щей и приёмной стороне стояли транс- форматоры Тесла, которые соединя- лись однопроводной линией. Однопро- водная линия, как и любой провод, имеет некоторую собственную резо- нансную частоту, на которую настраи- вались данные трансформаторы. В резонансных однопроводных систе- мах частоты могут меняться в пределах 1,5...20 кГц. Основной недостаток этого принципа – существенная зависимость резонансной рабочей частоты от посто- янно изменяющихся внешних усло- вий – температуры, влажности и т.д. Тем не менее с развитием современ- ных алгоритмов самонастройки кана- лов передачи информации однопро- водные резонансные системы могут найти применение для электропита- ния устройств с небольшой потребляе-