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COMUNICACIONES PLC
Javier Gago
17 de Noviembre de 2009
XV JORNADES de CONFERÈNCIES JCEE’09
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COMUNICACIONES PLC
1- Red eléctrica y comunicación PLC
2- Elementos PLC
3- Tipos y características modems PLC
4- Acopladores
5- Compatibilidad electromagnética
6- Test de interferencias realizados
7- Conclusiones
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1-Esquema de una red eléctrica
-Generación de energía en centrales eléctricas-Transporte entre subestaciones por redes Alta tensión (110 a 380 kV)-Distribución hasta el usuario final por redes de:
-Media tensión (10 a 30 kV)-Baja tensión (230 a 400 V)
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Arquitectura líneas media tensión
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Sistemas de comunicación PLC
PLC: Uso red eléctrica como red de comunicaciones
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Sistemas de comunicación PLC
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2- Elementos PLC
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Elementos PLC
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3- Usos y velocidades en PLC
Red acceso
“última milla”
PLC
Broadband> 1 Mbps
Narrowband< 100 kbps
Domótica
Servicios relacionadoscon energía
Lectura contadores
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Modulaciones PLC
•Redes eléctricas MAL medio para transmisiones de comunicaciones •PROBLEMAS:
•Atenuación con la frecuencia•Variaciones de impedancia•Multicamino•Condiciones desfavorables de ruido
SOLUCIÓN: MODULACIONES EFICIENTES- Spread Spectrum (Banda estrecha)- OFDM (Banda estrecha y ancha)
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Modulación Spread Spectrum
•La señal base (chirp) se divide en 2n índices de desplazamiento (id)•La diferencia entre 2 id consecutivos es la trama de bits que se envía•En cada chirp se envían n bits
id1 id2 id3 idn
diferencia idde 1 bit
n bits 1er
símbolon bits 2º símbolo
n bits 3er
símbolo
Perfil modulación
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Modulación OFDMSe emiten muchas subportadoras, y en cada una se modulan pocos bits
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Bandas CENELEC PLC banda estrecha
Norma EN50065
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OFDM Banda estrecha. PRIME
PRIME (Europa)
- Velocidad máxima 130 kbps- Ancho Banda 47 kHz (42 a 89 kHz)- 97 portadoras de 488 Hz de ancho de banda- Modulación:DBSK, DQPSH, D8PSK
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HomePlugAV (USA)
1536 portadoras en 24MHzModulaciones:BPSK (1 bit por portadora)QPSKN-QAM (N:8,16,64,256,1024)(10 bits por portadora)
OPERA (Europa)
1536 portadoras en 10, 20 o 30 MHzModulación:ADSK (1 bit por portadora)(de 0 a 10 bits por portadora)
Los dos son OFDM pero con distintas codificaciones lo que los hace INCOMPATIBLES entre sí
OFDM Banda ancha
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4- Acopladores PLC
-Capacitivos-Inductivos
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Capacitivo Baja tensiónDESE
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Capacitivo Baja tensión
Sin transmisión Con transmisión
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Capacitivo Media tensiónARTECHE (subterráneo)
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Capacitivo Media tensión
Sin transmisión Con transmisión
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Inductivo Media tensiónARTECHE (subterráneo)
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Inductivo Media tensión
Sin transmisión Con transmisión
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Resultados comparativos
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5- Test de interferencias
PROBLEMAS:1- Radiación de instalación PLC2- Emisión conducida3- Susceptibilidad a EFT4- Susceptibilidad a ruido contínuo5- Atenuación por cargas conectadas
Ruidos:1- ruido coloreado de fondo (Fig. 4.3)2- ruido de banda estrecha3- periódico síncrono (50 o 100 Hz)4- impulsivo no periódico (transitorios rápidos)
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MEDIDAS EMI DE MODEM RENESAS SPREAD SPECTRUM
FRECUENCIA CENTRAL 120kHz
Emisiones conducidas
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CAMPO PRÓXIMO
Emisiones radiadas
El cableado de alimentación forma una antena emisora
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CAMPO LEJANO
Emisiones radiadas
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Susceptibilidad PLC. Ruidos en la línea
Coloreado de fondo
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Ruidos
Banda estrecha
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Ruidos
Periódico síncrono
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Ruidos
Impulsivo
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6- Test de EMI realizados
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TEST de transitorios
Esta prueba consiste en aplicar una señal EFT (transitorios rápidos eléctricos) a las líneas de alimentación.La señal EFT se compone de pulsos repetidos a 5 kHz, durante 1 minuto, con tiempo de subida de 50 ns, y la forma:
Estándar Aplicabilidad Test de Voltaje
EN 50082-1 Inmunidad genérica. Residencial, comercial e indust rias pequeñas. 1kV
EN 50082-2 Inmunidad genérica. Ambientes industriales. 2kV
EN 55104 Inmunidad para los electrodomésticos y aparatos sim ilares. 1kV
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Resultados acoplamiento capacitivo
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Resultados acoplamiento inductivo
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5- Resultados test EMI RF inducidas
-Se introduce una EMI centrada en 17 MHz y ancho de banda 25 MHz a una potencia de -17dBm durante 60s.-- Despues de 20 s del inicio de la transmisión se introducen las EMI durante otros 20s.
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Resultados acoplamiento capacitivo
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Resultados acoplamiento inductivo
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Resultados acoplamiento inductivo
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7- Conclusiones
1. Se ha descrito la arquitectura de un sistema PLC 2. Se han mostrado las características más importantes
de los modem PLC3. Se han analizado los posibles problemas de
interferencias que generan y que pueden afectarles4. Se han mostrado los resultados de ensayos con
diferentes tipos de acopladores PLC cuyas conclusiones son:
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7- Conclusiones de acopladores
1. Los acopladores introducen errores en la transmisión (pérdidas del 10%) y un retardo medio elevado
2. En cable más grande mejora la calidad de transmisión
3. Funciona mejor el acoplador capacitivo que el inductivo
4. El acoplador inductivo es muy susceptible a la conexión y al movimiento del cable, y funiona mejor con cable grande
5. El acoplador capacitivo funciona mejor con cable pequeño