ЖУРНАЛ СТА №1/2024

● в соответствии с FCC для PLC-техноло- гии выделяется диапазон частот от 10 до 490 кГц. В России, согласно тре- бованиям ГОСТ Р 51317.3.8-99, переда- ча данных по электрическим сетям в диапазоне частот от 3 до 95 кГц мо- жет осуществляться только энерго- снабжающими организациями, а диа- пазон от 95 до 490 кГц предназначен для использования потребителями электроэнергии; ● минимизацией потерь на излуче- ние при распространении сигнала в линии; ● законом электромагнитной индук- ции – ЭДС приёмной магнитной рам- ки пропорциональна скорости изме- нения (частоте) магнитного потока. Сигнал с выходного каскада передат- чика через согласующее устройство вводился в шину «N» электропроводки, а общий провод подключался к трубе центрального отопления здания (для схемы TN-C-S) или к металлической пластине заземления, помещённой не- посредственно в грунт (для схемы TТ). Амплитуда огибающей вводимого в линию сигнала составляла 24 В при ин- жектируемом токе 3 А. Регистрация сигнала на приёмном конце производилась на многовитко- вую магнитную рамку диаметром 150 мм, содержащую 50 витков прово- да сечением 0,12 мм 2 . Рамка размеща- лась на минимально возможном рас- стоянии от шины «N» и устанавлива- лась с учётом поляризации вектора ин- дукции магнитного поля, порождаемо- го токовым сигналом в шине. С целью повышения действующей высоты маг- нитной антенны приём осуществлялся резонансным способом на каждой дис- кретной частоте. При регистрации магнитного потока на магнитную рамку амплитуда на- пряжения выходного сигнала U вых ( t ) может быть оценена как: U вых ( t ) = μ 0 × 2π × f c × Q × n × × S пр × H m × cos(2π f c t ), (1) где μ 0 – универсальная магнитная по- стоянная; Q – добротность приёмного колеба- тельного контура, состоящего из ин- дуктивности плоской рамки и парал- лельно подключённого конденсатора; n – количество витков; S пр – площадь рамки; H m – амплитуда напряжённости маг- нитного поля в точке регистрации; H m = I m /(2π × r ), где I m – амплитуда тока в линии; r – расстояние до плоскости рамки. С учётом выражения (1) и минимиза- ции величин возможных помех в элек- тросети при работе передатчика были выбраны следующие энергетические характеристики несущей: амплитуда огибающей вводимого в линию сигна- ла составляла 12 В при инжектируемом токе 3 А. Экспериментальная проверка прин- ципа организации канала телеметрии по однопроводной PLC схеме состояла из нескольких этапов. 1 этап – определение АЧХ канала Частота передающего устройства пе- рестраивалась в диапазоне 50…500 кГц с шагом 10 кГц. В точке регистрации, удалённой от передающего устройства, сигнал фиксировался широкополосной магнитной рамкой, расположенной не- посредственно на шине «N». Результат измерения АЧХ представ- лен на графике (рис. 6). Исследования АЧХ проводились как на зданиях городской застройки (кри- вая коричневого цвета на рис. 6), так и в загородной местности на воздушной линии (кривая синего цвета на рис. 6). Из представленных графиков следу- ет, что однопроводную линию переда- чи можно рассматривать как фильтр нижних частот 1 порядка с частотой среза 350…450 кГц. Для проведения дальнейших иссле- дований в качестве несущей был вы- бран сигнал с частотой 100 кГц. 2 этап – определение коэффициента передачи канала Для проведения этого исследования передающее устройство было настрое- но на генерацию последовательности токовых импульсов длительностью 200 мкс, периодом следования 2 мс и частотой заполнения 100 кГц. Регистрация сигнала производилась настроенной в резонанс магнитной рамкой с представленными выше ха- рактеристиками. Измерения прово- дились в контрольных точках вдоль шины «N». Для линий электроснабжения, вы- полненных по схеме TN-C-S (городские условия), измерения осуществлялись на дистанции до 100 м, а для линий, вы- полненных по схеме TТ (загородные условия), на дистанции до 300 м, в пре- делах трансформаторной подстанции. Графики зависимости коэффициента передачи сигнала представлены на рис. 7 и 8 соответственно. График, представленный на рис. 7, по- казывает зависимость коэффициента пе- редачи от расстояния до точки регистра- ции для TN-C-S сетей, график на рис. 8 – аналогичную зависимость для TТ сетей. Величина отношения сигнал – шум на приёмном конце находилась в диа- пазоне 18…22 дБ. Спад коэффициента передачи, веро- ятно, можно объяснить наличием пара- зитных ёмкостей между шиной «N» и СТА 1/2024 64 www.cta.ru НОУ - ХАУ Рис. 8. График зависимости коэффициента передачи сигнала для TТ сетей 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 100 200 300 400 500 Коэффициент передачи Частота, кГц Дистанция, м 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 0 10 20 30 40 50 60 70 Коэффициент передачи Рис. 6. Результат измерения АЧХ Рис. 7. График зависимости коэффициента передачи сигнала для TN-C-S сетей 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Дистанция, м 0 50 100 150 200 250 300 Коэффициент передачи