IEC TR3 61334-1-4-1995 Distribution automation using distribution line carrier systems - Part 1 General considerations - Section 4 Identification of data transmission parameters co.pdf

1、RAPPORT CE1 TECHNIQUE TECHNICAL REPORT IEC 1334-1 14 Premire dition First edition 1995-1 1 Automatisation de la distribution laide de systmes de communication courants porteurs - Partie 1 : Con si d rat ions gnrales - Section 4: Identification des paramtres de trans- mission de donnes des rseaux de

2、distribution moyenne et basse tension Distribution automation using distribution line carrier systems - Part 1 : General considerations - Section 4: Identification of data transmission parameters concerning medium and low-voltage distribution mains Numro de rfrence Reference number CEVIEC 1334-1 -4:

3、 1995 Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from IHS-,-,-Numros des publications Depuis le ler janvier 1997, les publications de la CE1 sont numrotes a partir de 60000. Publicati

4、ons consolides Les versions consolides de certaines publications de la CE1 incorporant les amendements sont disponibles. Par exemple, les numros ddition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant lamendement 1, et la publication de base incorp

5、orant les amendements 1 et 2. Validit de la prsente publication Le contenu technique des publications de la CE1 est constamment revu par la CE1 afin quil reflte ltat actuel de la technique. Des renseignements relatifs la date de reconfirmation de la publication sont disponibles dans le Catalogue de

6、la CEI. Les renseignements relatifs des questions ltude et des travaux en cours entrepris par le comit technique qui a tabli cette publication, ainsi que la liste des publications tablies, se trouvent dans les documents ci- dessous: Site web) de la CEI Catalogue des publications de la CE1 Publi annu

7、ellement et mis jour rgulirement (Catalogue en ligne)* Disponible la fois au ) un comportement trs slectif avec une frquence de rsonance denviron 50 kHz et une impdance correspondante trs basse (environ 0,Ol Q). Cela signifie que limpdance augmente trs rapidement pour des frquences du signal de tran

8、smission sloignant de cette rsonance. La courbe montre le comportement typique de la mme batterie de condensateurs MT mais avec des cbles de raccordement lectriques externes plus longs (environ 1,5 m). On peut noter le dplacement de la rsonance vers 30 kHz, ainsi quune importante variation de limpda

9、nce en fonction de la frquence. Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from IHS-,-,-1334-1 -4 O IEC:1995 -11 - Available information refers to transmission characteristics of a se

10、ction of distribution network between two coupling points, e.g. the points where transmission signals are transmitted/ received. There are two cases to be considered when two coupling points are, from a transmission point of view, either interconnected or disconnected. The first case happens when th

11、ere is a galvanic continuity between the two coupling points or if transmission continuity is ensured by means of an appropriate devices such as a by-pass. The second case happens when neither galvanic nor transmission continuity exists. With reference to two interconnected coupling points, the para

12、meters assumed to identify the characteristics of the corresponding transmission channel are: - the impedance, as a function of frequency and time, related to each coupling point zc (f, 0 - the transmission transfer function, as a function of frequency and time, between the two considered coupling p

13、oints, Hc ( f, 0 NOTE - The module is the ratio of received signal amplitude to transmitted signal amplitude and the phase is the difference between the received signal phase and the transmitted signal phase. - the noise, as a function of frequency and time, related to each coupling point Nc (f, 0 W

14、ith reference to two disconnected coupling points, the most important transmission parameter is: - the cross-talk transfer function, as a function of frequency and time, between the two considered coupling points cc (f, t) NOTE - The module is the ratio of received signal amplitude to transmitted si

15、gnal amplitude and the phase is the difference between the received signal phase and the transmitted signal phase. The above mentioned parameters allow the evaluation of the expected channel characteristics by the creation of a mathematical model approximating the real channel. 3 Transmission parame

16、ters of the main components of a distribution network 3.1 Capacitors MV capacitor banks, for reactive power compensation, installed in HV/MV or MV/LV substations present (figure 1, curve “a“) a very high selective behaviour with a resonance frequency of about 50 kHz and a very low corresponding impe

17、dance (about 0,Ol Q). This means that the impedance rapidly increases when the frequency of the transmission signal is far from the resonance point. Curve “b“ shows the typical behaviour of the same MV capacitor banks provided with external electrical connections of longer length (about 1,5 m). It c

18、an be noticed that the resonance point falls to about 30 kHz, thus significantly modifying the impedance values as a function of the frequency. Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without lice

19、nse from IHS-,-,- 12 - 1334-1-4 O CE1:1995 En pratique, ces cbles ayant gnralement une longueur suprieure 1,5 m, le dcalage de la rsonance vers des frquences en dessous de 30 kHz autorise lemploi de frquences au- dessus de 50 kHz sans que les batteries de condensateurs MT ne provoquent dattnuation t

20、rop importante du signal de transmission. La consquence en est que dans la plage au-del de 50 kHz, les batteries de condensateurs MT nimposent pas lusage de circuits-bouchons des fins de transmission. Pour les condensateurs BT, la situation est similaire et on arrive aux mmes conclusions. La courbe

21、c montre le comportement typique dun condensateur BT avec cbles de connexions externes trs courts. La courbe externes correspond des cbles denviron 13 m pour le mme condensateur BT. En pratique, la longueur des cbles est suprieure cette valeur. Dans tous les cas, ia longueur relle peut tre facilemen

22、t augmente en insrant de simples tores de ferrite afin dobtenir une valeur suffisante de limpdance (de 20 d 30 d) afin de ne pas affecter la transmission de signaux. 3.2 Transformateurs Les transformateurs prsentent de faon typique en extrmit de la ligne MT une valeur dimpdance fonction de la frquen

23、ce. La figure 2a montre cette variation pour un transformateur MT/BT en fonction de la frquence du signal de transmission dans deux configurations diffrentes: enroulement secondaire en circuit ouvert et en court-circuit. Dans la plage de 10 kHz 200 kHz, cette impdance est de type capacitif et dcrot

24、avec la frquence. La rsonnance dun transformateur MT/BT est gnralement infrieure 10 kHz. Bien que dpendant du type et de la classe du transformateur, les valeurs releves constituent une rfrence acceptable. Limpdance de 1 kQ 50 kQ est plus leve que limpdance caractristique de la ligne qui se situe en

25、tre 30 Q et 150 d. Pour cette raison, les transformateurs de puissance naffectent pas les caractristique de frquence Suprieure 20 kHz. Aux frquences infrieures, en-dessous de 10 kHz 20 kHz, un transformateur de puissance monophas nattnue pas gravement le signal. Ainsi, un signal inject sur le rseau

26、MT peut passer facilement vers la section BT. Pour ce qui est des transformateurs triphass, lattnuation de traverse dpend de la configuration des enroulements. Les figures 2b et 2c montrent les fonctions de transfert du transformateur en fonction de la frquence, linjection tant effectue ct MT et la

27、rception ct BT. La figure 2c montre la mme fonction avec linjection ct BT et la rception ct MT. Les mesures ont t faites avec une charge de 150 Q, ce qui est une valeur typique de limpdance pour les lignes ariennes. De ce point de vue, il semblerait possible de couvrir la fois le rseau MT et le rsea

28、u BT laide dun seul signal de frquence inject sur les jeux de barres MT dune sous-station HT/MT et qui serait reu par un dispositif (compteur lectronique par exemple) raccord au rseau BT. Malheureusement, cette situation apparemment tres favorable se trouve, en pratique, compromise par les raisons s

29、uivantes: - II est difficile dmettre du ct BT vers le ct MT avec une puissance raisonnable, du fait de lattnuation du transformateur charg par limpdance de ligne. - Le niveau de bruit dans la bande infrieure 20 kHz est lev. Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under li

30、cense with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from IHS-,-,-1334-1-4 O IEC:1995 - 13- In practice, since the external electrical connections are normally longer than 1,5 m, the corresponding shifting of the resonance point towards frequencies less than 30 kHz all

31、ows using frequencies greater than 50 kHz, so that MV capacitor banks do not involve a significant sink of the transmission signals. This means that in the frequency range above 50 kHz, it is not necessary to add line traps to the MV capacitor banks for transmission purposes. As far as the LV capaci

32、tors are concerned, the situation is quite similar and the previous conclusion can be drawn. The curve “c“ shows the typical behaviour of an LV capacitor with very short external electrical connections, whilst the curve “d“ refers to the same LV capacitor with external connections of about 1,5 m. In

33、 practice, the length of the external electrical connection is greater than the above value. In any case, the actual length can be easily increased by adding simple ferrite rings in order to obtain a sufficient impedance value (20 SZ to 30 SZ) so as to not affect signal transmission. 3.2 Transformer

34、s Transformers present a frequency variable typical impedance to the terminal of the MV line. Figure 2a shows the impedance of a MV/LV transformer as a function of transmission signal frequency in two different cases: no-load and short-circuit secondary winding. In the range from 10 kHz to 200 kHz,

35、the impedance is of a capacitive type and decreases with the frequency. The resonance of a MV/LV transformer falls generally to a frequency below 10 kHz. Although depending on transformer type and class, reported values are an acceptable reference. Impedance values that range from 1 kSZ to 50 kSZ ar

36、e much higher than characteristic line impedance which ranges from about 30 $2 to 150 SZ. For this reason, transformers do not affect transmission characteristics for frequencies above 20 kHz. Below about 10 kHz to 20 kHz, a single-phase power transformer does not dramatically attenuate the signal.

37、Thus a signal injected into an MV network passes easily to the LV section. For three-phase transformers signal transfer depends on the coil configuration. Figures 2b and 2c show an example of transformer transfer function as a function of frequency, transmitting from the MV side and receiving on the

38、 LV side. Figure 2c shows the same function with sending from the LV side and receiving on the MV side. Such measures are carried out with a load of 150 SZ which represents the typical impedance of overhead lines. From this point of view, it would seem possible to cover both medium and low voltage n

39、etworks with a single frequency signal, injected at the MV busbars level of a HV/MV substation and received from a device (e.g. an electronic metering apparatus) which is connected to an LV network. Unfortunately, this apparently favourable situation is, in practice, jeopardized because of the follo

40、wing characteristics. - It is difficult to send from the LV side to the MV side at a reasonable power due to insertion loss of the transformer terminated by the line impedance. - The noise level in the frequency range below 20 kHz is high. Copyright International Electrotechnical Commission Provided

41、 by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from IHS-,-,-14- 1334-1-4 O CEI:1995 - Les rseaux de distribution comportent habituellement des batteries de condensateurs (voir 3.1) qui prsentent une impdance faible dans cette bande. Pour viter lab

42、sorption du signal, linstallation de circuits-bouchons est exige. Au-dessus de la bande de 10 kHz 20 kHz, lattnuation leve due aux transformateurs dans les deux sens de propagation et la prsence de banques de condensateurs empchent toute transmission. II est donc ncessaire dinstaller des dispositifs

43、 en drivation pour assurer la transmission entre les rseaux MT et BT. Selon les spcifiques dapplication, ces dispositifs peuvent tre soit de type passif (couplage commun aux rseaux MT et BT), soit de type actif (capables de grer deux processus de transmission indpendants entre les rseaux MT et BT).

44、3.3 Cables Cible MT: des sries de mesures compltes ont t ralises sur des cbles de diverses provenance, de sections comprises entre 35 mm2 et 240 mm2, de dilectriques et de conducteurs en mtaux diffrents. De celles-ci, on peut conclure que les impdances de ligne caractristiques se situent entre 20 8

45、et 40 8 et que lattnuation se situe entre 1,5 dB/km et 5 dB/km dans la bande de frquences comprises entre 20 kHz et 200 kHz pour un cble charg sur son impdance caractristique. Cible BT: pour ces cbles, y compris les cbles triphass avec conducteurs disposs de faon concentrique autour du neutre et les

46、 cbles ariens, limpdance de ligne caractristique se situe entre 40 LI et 120 8. Lattnuation se situe entre 2 dB/km et 10 dB/km dans la bande entre 20 kHz et 200 kHz pour des cbles chargs par leur impdance caractristique. 4 Section du rseau dnergie MT Pour une ligne homogne charge par son impdance Ca

47、ractristique, lattnuation nest due quaux pertes en ligne. Un rseau MT constitu de cbles et de lignes ariennes ne peut tre considr comme homogne pour des besoins de propagation. Une dsadaptation importante se produit en effet aux points de transition entre cbles et ligne arienne et aux points de driv

48、ation. En examinant la bande de frquences de 20 kHz 200 kHz, on constate que le comportement du rseau MT nest que peu influenc par les charges des utilisateurs (du fait du bon dcouplage d aux transformateurs MT/BT (30 dB). De ce fait, on peut considrer que les seules charges prendre en compte sur un rseau MT sont celles dues aux transformateurs MT/BT et aux batteries de condensateurs. Limpdance ZJr au point de couplage dpend essentiellement de la configuratio