هذه المقالة تقدم معلومات و خلفية عن تقنية الاتصالات عبر الخطوط الكهربائية (BPL ) و تناقش كيف أن هذه التقنية هي مركز تقنية اتصالات والتي يمكن تطبيقها على أجهزة الشبكة الكهربائية لتسهيل عمل الشبكة الكهربائية. الشبكة الكهربائية الذكية تسمح بأتمتة التوزيع لشركة الخدمات الكهربائية و بإمكانها انجاز تطبيقات كهربائية ذكية للعملاء.
هذه النبذة المختصرة عن التقنية لا يمكنها احتواء تفاصيل وصفية للتطبيقات المتاحة لهذه التقنية.
هذا الملخص تم انجازه من قبل شركة إلكترونت كجزء من المشروع المقترح لتطوير شبكة الخطوط الكهربائية عبر أجهزة الشبكات.
الإنترنت العالي السرعة عبر خطوط الكهرباء
تقنية الـ BPL
تعتبر تقنية الـ BPLحاليا من التقنيات التجارية الناجحة حيث أنها تسمح بنقل البيانات عن طريق استخدام الإنترنت بروتوكول بسرعات تتفاوت من 4 (ميجا بت في الثانية) إلى 145 (ميجا بت في الثانية) لإيصال البيانات و مرورها إلى المنازل و الفنادق من خلال قواعد مشتركة.
الرسم البياني التالي يوضح بيانات تحقن في محطات الضغط العالي و المتوسط متجهة إلى الشبكة الكهربائية و يتم الدخول عليها من قبل المستخدمين عن طريق مودم الـ BPL في مبانيهم.
رسم توضيحي لكيفية عمل تقنية الـBPL
تقوم أدوات الـ BPL بحقن البيانات باستخدام إشارات موجات الراديو في الخطوط الكهربائية الأرضية باستخدام تجويف معدني. إشارات موجات الراديو تحقن عادة في محطات خطوط الضغط المتوسط وتصل للمستخدمين في بيوتهم أو أعمالهم عن طريق خطوط الضغط المنخفض.
الرسم التالي (طريقة الحقن الازدواجي) يبين كيف يقوم حاقن الـBPL بتحويل البيانات في السلك إلى موجات الراديو RF . تحقن الإشارة أسلاك الضغط المتوسط أو الضغط العالي باستخدام تجويف معدني والذي يعرف بـ "Inductive Coupler" يمكن القيام بذلك دون الحاجة لقطع التيار الكهربائي. وهناك هناك نوع آخر بديل يعرف بـ "Capacitive Coupler" حيث يتطلب هذا النوع توصيله بسلك الكهرباء مباشرة مما يؤدي إلى ضرورة قطع التيار الكهربائي أثناء التوصيل وذلك لضمان الأمان.
طريقة الحقن الازدواجي
بعد ذلك وبكل سهولة يتم توصيل المودم الخاص بالتقنية (BPL modem ) في أي مقبس للكهرباء في المبنى للوصول إلى إشارات الراديو من قبل الـBPL حيث يقوم المودم الخاص بالتقنية بإرجاع تحويل موجات الراديو إلى بيانات. و في النهاية يقوم المستخدم بتوصيل المودم (BPL modem ) إلى جهاز الكمبيوتر أو الخادم "Server" أو الموزع "Switch" أو لنقطة الوصول اللاسلكية.
حلول الـ BPL :
هناك نوعان رئيسيان من حلول الــ BPL وهما "الوصول" , "في المبنى" , على ذلك فان الوصول يكون عن طريق إيصال خدمة الــ BPL عن طريق المحطة الثانوية لمبنى المستهلك , بينما في المباني فتعتبر بديلا للشبكة المحلية تستخدم لإيصال المكاتب أو الوحدات ضمن البناية , والتقنيات المختلفة تستخدم عموما لهذه الحلول المختلفة.
الملاحظ في بعض البلدان , إن هذه التقنية تسمى اتصالات خط الكهرباء (Power Line Communications"PLC") وهذا التعبير يجب أن لا يخلط بينه وبين تعبير ناقل خط الكهرباء (Power Line Carrier "PLC") , تقنية ناقل خط كهرباء أمواج الراديو الضيقة تعمل في 75 بت في الثانية ,تستعمل 9.6 MHz استعملت في معظم الأحيان لقراءة العداد آليا ونظام SCADA .
مقارنة خدمة الانترنت :
تتوقع شركة إلكترونت أن تكون قادرة على تزويد خدمة الانترنت العالية السرعة من خلال تقنية الـBPL بسعر مشابه لسعر الانترنت بالطلب الهاتفي ولكن بسرعات عالية تصل إلى 2Mbps وبأسعار مناسبة .
الـ BPL وعمليات الشبكة :
مبدأ مهم لدى خدمة الـBPL وهو أنها لا تأثر على العملية الطبيعية للشبكة أو إرسال وتوزيع الكهرباء للمستهلك . وقد تمت الدراسات على برهان هذا الجانب.
-الترددات المستخدمة من قبل الـ BPL تستخدم ( نموذجيا من 1 ميغاهيرتز إلى 35 ميغاهيرتز ) وذلك خارج المدى الذي يؤثر على الشبكة الكهربائية إضافتا أن القوة المستخدمة (0.1 واط) مقارنتا بالقوة التي ترسل للمستخدم .
-الاختبارات المفصلة التي تبين بأن الـ BPL لا تؤثر على العملية الطبيعية للشبكة أو الإرسال وتوزيع الكهرباء إلى المستهلك تمت بشكل شخصي في عدد من البلدان .
-إلكترونت ستجري مشروعا تجريبيا و الذي سيكون عندها كمعايير نجاح رئيسية بأن الـBPL لا يؤثر على العملية الطبيعية للشبكة، أو الإرسال وتوزيع الكهرباء إلى المستهلك.
الشبكة الذكية:
الشبكة الذكية التي تقوم على أتمتة الشبكات الكهربائية. لها ثلاثة مكوّنات:
-الأجهزة الذكية التي تتكون منها الشبكة (مثل المكثّفات أو قارئ العداد الآلي )، أو المرتبطة بالشبكة (مثل آلات التصوير البعيدة).
-تقوم شبكة الـBPL بإيصال المعلومات من الأجهزة إلى مركز القيادة حيث تخزن هناك.
-شبكة الاتصالات BPL تتصل بالأجهزة المادية وذلك للتحكم المركزي أينما يتم تخزين البيانات .
-مجموعة التطبيقات والخوارزميات التي تقوم بمعالجة البيانات المجمعة بمستوى عالي وكذلك إمكانية التحكم بالأجهزة المادية.
الرسم التالي (أسلوب بناء الـ AMR ) ترينا كيف تتم قراءة بيانات عدادات المستخدمين المجمعة في مجمع للبيانات حيث يعاد إرسالها إلى مركز العمليات باستخدام تقنية الـ BPL . والمتابعة والتحكم بالأجهزة وتشغيلها وإيقافها والسيطرة عليها بشكل فعال .
أسلوب بناء الـ AMR
تقنية الـ BPL (وصف في القسم السابق) تساعد للشبكة الذكية , تزويد الاتصالات من جامع البيانات إلى مركز القيادة , سماح لمجموعة البيانات بالإضافة إلى جهاز التحكم عن بعد للأجهزة الذكية.
تفسير لبعض المصطلحات:
AMR \قارئ العدادات الأوتوماتيكي , يقوم بقراءة العداد وإرسال القراءات إلى غرف التحكم المركزية باستخدام خطوط الكهرباء .
BPL\ أمواج الراديو العريضة باستخدام خطوط الكهرباء , أي بسرعة عالية وتستعمل شبكة الـ IP للإرسال.
PLC /Power Line Carrier\ تقنية ناقل خط كهرباء أمواج الراديو الضيقة تعمل في 75 بت في الثانية استعملت في معظم الأحيان لقراءة العداد آليا حيث تستعمل 9.6 ميجا هرتز في الثانية .
SMART GRID \الشبكة الذكية التي تحتوي على أجهزة ذكية باستخدام تقنية الـ BPL والتي تقوم بجمع البيانات ومعالجتها مركزيا .
Distribution Automation\ أتمتة التوزيع و استعمال التطبيقات المرفقة المختلفة لتحسين الإدارة الفعالة في الشبكة .
\Grid الشبكة التحتية المعدة للكهرباء .
Mbps / Kbps / bps \ميجا بت في الثانية \ كيلوبت في الثانية \ بت في الثانية.
MHz / KHz ميجا هرتز \ كيلو هرتز .
Data Collector \الجهاز الذي يقوم بجمع المعلومات من الـ AMR ويسمح للأجهزة الذكية من إرسالها إلى غرف المراقبة الرئيسية باستخدام تقنية الـ BPL .
