Využívání silnoproudých vedení a sítí pro přenos zpráv. Jaroslav Svoboda

Transkript

1 Využívání silnoproudých vedení a sítí pro přenos zpráv Jaroslav Svoboda

2 Autor: Jaroslav Svoboda Název díla: Využívání silnoproudých vedení a sítí pro přenos zpráv Zpracoval(a): České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Kontaktní adresa: Technická 2, Praha 6 Inovace předmětů a studijních materiálů pro e-learningovou výuku v prezenční a kombinované formě studia Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

3 VYSVĚTLIVKY Definice Zajímavost Poznámka Příklad Shrnutí Výhody Nevýhody

4 ANOTACE Snaha pro využívání vybudovaných silnoproudých vedení a sítí i pro sdělovací účely se projevovala již od samotného vzniku energetických sítí. V průběhu historického vývoje se postupně používaly různé systémy v závislosti na tehdy dostupných technologiích. Modul popisuje jednotlivé telekomunikační systémy a jejich aplikace. CÍLE Výklad je zaměřen na přehledné seznámení s jednotlivými sdělovacími principy a systémy, které využívají jako přenosovou cestu elektroenergetická vedení a elektroenergetické sítě. Student se přehledně seznámí s problematikou jednotlivých přenosových systémů. Bude rovněž seznámen s aplikačními možnostmi a návaznostmi na další telekomunikační technologie. LITERATURA [1] SVOBODA, J. a kolektiv: Telekomunikační technika (III.díl) Telekomunikační služby a sítě. Odborné nakladatelství Hüthig&Beneš Praha, stran. ISBN [2] SVOBODA, J. Telematické služby a datové sítě, In Škop, M. a kol.: Digitální telekomunikační technika XI. díl, Praha, TTC Marconi 1996 [3] SVOBODA, J. - ŠIMÁK, B. ZEMAN, T. Základy teleinformatiky, Praha, ČVUT 1998 [4] SVOBODA, J. Přenosové systémy pro energetiku, kapitola vysokoškolské učebnice Sobotka a kol. Přenosové systémy, Praha: SNTL, 1989 [5] SVOBODA, J. Hromadné dálkové ovládání, 1. vyd. Praha : ČVUT Praha, skriptum, 107 s., 1974 [6] SVOBODA, J.- VACULÍKOVÁ, P. VONDRÁK, M. ZEMAN, T. Základy elektromagnetické kompatibility, Skriptum, Praha: ČVUT 1993 [7] SVOBODA, J. Využívání silnoproudých vedení a sítí pro přenos zpráv, Nakladatelství ČVUT v Praze, prosinec 2012

5 Obsah 1 Využívání silnoproudých vedení a sítí pro přenos zpráv Úvod Konvergence telekomunikačních technologií Budování širokopásmových přístupových sítí Prostředky pro realizaci širokopásmových přístupových sítí Historie přenosu zpráv po energetických sítích Historie přenosu zpráv po energetických sítích Historie přenosu zpráv po energetických sítích Historie přenosu zpráv po energetických sítích PLC telekomunikační služby PLC přenosová pásma Základní způsoby využití vedení vvn a vn pro přenos zpráv Koncepce výstavby vf telekomunikačních kanálů po fázových vodičích vedení vvn a vn Uspořádání vf přenosového zařízení Způsoby vazby telekomunikačních zařízení na silnoproudá vedení vvn a vn Kapacitní vazba na silnoproudá vedení vvn a vn Typická mezifázová kapacitní vazba Rozvoj a zánik klasické vf elektrárenské telefonie v ČR Optimalizační procesy v zařízeních vf elektrárenské telefonie po vvn pro přechodné období Přenosové systémy s optickými kabely v zemních lanech vedení vvn a vn Konstrukce kombinovaných zemních lan a jejich parametry Aplikační možnosti systémů KZL a situace v ČR Úzkopásmové PLC systémy pro lokální telematiku Teleinformatické služby úzkopásmových PLC systémů Teleinformatické služby úzkopásmových PLC systémů Příklad uspořádání jednoduchého lokálního PLC systému Nové metody a přístupy měřicí infrastruktury Příklad rozsáhlého měřicího systému s užitím PLC přenosu Příklad pokročilého elektroměru české firmy MODEMTEC Příklad měřicího systému české firmy ZPA.cz Trutnov Hodnocení úzkopásmových lokálních PLC systémů Širokopásmové přenosové systémy PLC/BPL po distribučních elektroenergetických vedeních Historický vývoj

6 1.33 Historický vývoj Historický vývoj Základní principy technického řešení systémů BPL Jednostupňové uspořádání systému BPL Vícestupňové uspořádání systému BPL Příklad uspořádání dvoustupňového systému PDSL Modulační metody BPL systémů Zabezpečení BPL systémů Dosah signálů BPL systémů Způsoby vazeb BPL zařízení Normalizace BPL systémů Další rozvoj systémů BPL Další rozvoj systémů BPL Závěrečné zhodnocení PLC/BPL systémů Test Test... 55

7 1 Využívání silnoproudých vedení a sítí pro přenos zpráv 1.1 Úvod Další vývojová etapa rozvoje lidských společenství je nejčastěji popisována filosofickým termínem Informační společnost. Pro dosažení této etapy je však třeba nejen zvládnout nelehký úkol převýchovy lidí, ale zejména vytvořit potřebné technické prostředí. Je třeba si uvědomit, že kromě matematického teoretického základu je praktická informatika závislá na aplikaci fyzikálních zákonů a elektronických technologií. Informatika, tak jak ji dnes vnímáme, by např. nemohla existovat nejen bez elektrických zdrojů, elektronických součástek, teorie elektrických obvodů, telekomunikačních metalických a optických vedení, radiové komunikace, ale i bez moderního managementu elektrotechnické výroby, elektroenergetiky a telekomunikačních sítí. Celou tuto oblast by tedy bylo vhodnější nazývat teleinformatikou. Takovéto pojetí u nás v současné době přijala celá řada elektrotechnických průmyslovek a zejména pak elektrotechnických vysokých škol, na kterých existuje těsná symbióza mezi elektrotechnikou, elektronikou a výpočetní technikou. Jestliže 19. století bylo historicky označováno za Století páry a 20. století pak jako Století elektřiny, tak 21. století bude pravděpodobně historicky označováno jako Století informací nebo Století nových technologií a nových přístupů k životu.

8 1.2 Konvergence telekomunikačních technologií Při vytváření technické infrastruktury pro tvorbu, výměnu, přenos, záznam i uchovávání informací je však nutné postupovat tak, aby se dařilo využít výdobytků dlouhodobého výzkumu i technologických zkušeností lidstva s co největší efektivitou. Z toho pak plyne, že je třeba nejen zvyšovat technické parametry současných infrastrukturních prvků a vynalézat prvky nové. Je totiž velmi důležité, abychom uměli propojovat výhody těchto jednotlivých prvků a systémů za účelem vytváření technicky nejoptimálnějších a ekonomicky nejvýhodnějších variant. Tento obecný trend jistým způsobem vysvětluje i důvod, proč je i dnes třeba, v situaci s mnoha rozvinutými telekomunikačními službami a sítěmi, věnovat se tématice využívání silnoproudých vedení a sítí pomocí telekomunikačních systémů PLC (Power Line Communications) jakožto dalšího přenosového média pro realizaci transportních i přístupových telekomunikačních sítí. Ale pozor! Na tomto místě je třeba připomenout, že zkratka PLC (zde Power Line Communications) se zároveň používá i pro označování zcela jiných systémů či procesů: Programmable Logic Controller = Programovatelný logický automat (oblast průmyslové automatizace) Product life cycle = Životní cyklus produktu (oblast Ekonomie) 8

9 1.3 Budování širokopásmových přístupových sítí Spojení teorie informace, výpočetní techniky a telekomunikační techniky do společné platformy teleinformatických systémů vytvořilo velmi široké portfolio možností kombinace těchto jednotlivých systémů pro realizaci výkonných a efektivních celků, splňujících požadavky nových informačních přístupů. Postupně však vznikal problém, jak zejména širokopásmové signály, přenášené po moderních transportních sítích, dovést až ke koncovým telekomunikačním zařízením. A tak snaha uspokojit potenciální zákazníky širokým portfoliem teleinformatických služeb (telefon, data, audio a videosignály) vedla k velkému zájmu operátorů o budování širokopásmových přístupových sítí. V důsledku toho se původní masové přístupové sítě doplňovaly o nové distribuční technologie a připojovaly se i další nové přístupové aplikace. Postupným vývojem se původní telefonní síť, realizovaná jen na metalických vedeních, proměnila v mohutný a efektivní teleinformační komplex zahrnující dále optická vedení, rádiové pozemní a satelitní přenosové systémy i datové sítě. Na druhé straně je nutno vzít v úvahu, že původní síť se potýkala pouze s poruchami, které byly zapříčiněny jen zvýšením útlumu vedení nebo jeho přerušením. Zato současné moderní telefonní sítě jsou vystaveny širokému spektru dalších možných poruch, vznikajících v důsledku různých příčin, zhoršujících podmínky její komplexní elektromagnetické kompatibility. Na ošetření těchto jevů však existují prostředky a proto nemohou takováto negativa převážit její komplexní efektivitu i spolehlivost. Podobně je třeba přistupovat i k dalším službám a sítím, ať už slouží jen pro zvýšení osobního komfortu nebo jsou potřebné pro další rozvoj technické infrastruktury. 9

10 1.4 Prostředky pro realizaci širokopásmových přístupových sítí Stručný přehled možných typů širokopásmových přístupových prostředků ukazuje obrázek. Širokopásmové prostředky přístupových sítí Z obrázku je vidět, že se pro distribuci širokopásmových signálů může použít jak metalických, tak i optických vedení. Je však zřejmé, že u masově rozšiřovaných distribučních sítí je velmi důležitým aspektem i ekonomická stránka. Takže přenosově výhodné optické rozvody, nejsou z hlediska jejich ceny zatím tím nejpoužívanějším prostředkem. Bezdrátové přenosové prostředky pozemských sítí (mobilní telefonní sítě, WiFi, WiMax, mikrovlnné sítě) jsou velmi významnou současnou distribuční složkou, která může být dále doplněna jak satelitními spoji, tak i optickými laserovými systémy FSO (Free Space Optics). Do popředí úvah se též dostávají i sítě LTE (Long Term Evolution). Jde o novou technologickou generaci mobilních rádiových služeb, která v sobě zahrnuje dlouhodobý vývoj toho, co dnes nazýváme prostředí 3G a je do ní možno implantovat prakticky všechny telekomunikační služby provozované dnes v sítích IP (data, video, VoIP), ale v budoucnu i další služby jako videokonference či videostreaming. 10

11 Důležitým aspektem pro aplikaci PLC (Power Line Communication) nebo též PLT (Power Line Telecommunication) prostředků je i možnost vytvářet kombinace s dalšími teleinformatickými technologiemi. Tyto zkratky se obecně používají pro všechny úzkopásmové i širokopásmové systémy využívající k přenosu silnoproudá vedení. Přitom systémy PLC mohou zajišťovat nejen úsek poslední míle, ale i přístup k této koncové distribuci. 11

12 1.5 Historie přenosu zpráv po energetických sítích 1 Již v dobách užívání stejnosměrných energetických rozvodů vznikla myšlenka použít vybudované elektroenergetické sítě i pro přenos informací, které by sloužily pro řízení a kontrolu jejího provozu. Ke stejnosměrné složce se přikládala střídavá napětí, která po jejich indikaci na vzdáleném místě umožnila vytvořit jednoduchý signalizační systém. K tomu musela být vyřešena vazba slaboproudé ovládací části na silnoproudou stejnosměrnou síť včetně bezpečnosti zařízení i obsluhy. V r pánové Joseph Routin a C.E.L. Brown patentovali ve Velké Britanii signalizační systém využívající pro přenos střídavých signálů stejnosměrná energetická vedení. V r pak např. patentoval pan Chester Thoradson v Chicagu přídavný systém na dálkový odečet elektroměrů pomocí přenosu po energetickém vedení. Přenos informace ve střídavé elektroenergetické síti mohl pak být naopak v lokální úrovni nn (nízké napětí) realizován pomocí impulsů stejnosměrného proudu. Tyto aplikace však vyžadovaly přídavné stejnosměrné zdroje a byly velmi těžkopádné i z hlediska vazby zařízení a vedení. Proto byly brzo nahrazeny systémy s přenosem signálů střídavých proudů o frekvencích vyšších než byla nominální frekvence sítě. Při řešení vazby bylo nejčastěji použito obvodů typu horní propust nebo pásmová propust a musela být opět zajištěna napěťová bezpečnost zařízení a obsluhy. Šlo nejprve znovu o jednoduchou signalizaci sloužící pro řízení provozu těchto sítí. Později pak vznikaly i jednoduché systémy pro dálkové ovládání např. síťových úsekových odpojovačů. Vždy se jednalo buď o adresní dálkovou signalizaci stavu určitého objektu, nebo o adresní ovládání vybraného jediného objektu ze vzdáleného povelového místa, popř. o obousměrné spřažení těchto systémů. Pro tyto účely se nejčastěji využívalo sítí nn, výjimečně i sítí vn (vysoké napětí). 12

13 1.6 Historie přenosu zpráv po energetických sítích 2 Současně s tím se však, zhruba od 30. let minulého století, v energetice začaly zavádět i systémy hromadného dálkového ovládání (HDO), které z jediného centrálního místa vysílaly signál do rozvětvené silnoproudé sítě, na který pak reagovaly celé skupiny dálkově ovládaných zařízení, vyvolávající buď smluvený signál, nebo spínací funkci. Zařízení hromadného dálkového ovládání prošla historickým vývojem od prvních stejnosměrných systémů až k současným střídavým systémům využívajících moderní způsoby generování ovládacích signálů a elektronické přijímače. Injektování signálu se nejprve provádělo na sekundární straně transformátorů vn/nn, později pak i transformátorů vn/vn a vvn/vn. Signál se šíří přes transformátory až do sítě nn, kde jsou instalovány přijímače HDO. Reálné počátky systémů HDO probíhaly ve Francii (Actadis 1923) a Německu ( firma Siemens systém TELENERG r Potsdam, dále firma AEG systém Transkomandosystem roku Magdeburg a Stuttgart). I když první pokusy s HDO byly v ČR už před 2. světovou válkou, tak skutečné nasazení proběhlo až v r Podrobnosti o systémech HDO jsou obsaženy v samostatném modulu Hromadné dálkové ovládání. 13

14 1.7 Historie přenosu zpráv po energetických sítích 3 Výstavba robustních a mechanicky náročných dálkových silnoproudých vedení vn a vvn (velmi vysoké napětí) lákala hned na počátku rozvoje energetiky k myšlence využít je i pro přenos telefonních signálů. K rozvinutí této myšlenky významně přispěly první pokusy s vysokofrekvenčním přenosem po venkovních slaboproudých vedeních ( , Ruhmer Německo a Squier USA), které se později odrazily v rozšíření známé technologie označované jako mnohonásobná vf nosná telefonie na principu frekvenčního multiplexu. To odstartovalo i první pokusy využít tohoto principu i u silnoproudých vedení ve formě tzv. vf elektrárenské telefonie. První zmínky o realizaci tzv. ultraakustického (tj. vysokofrekvenčního) přenosu telefonního signálu na vysokonapěťových vedeních se však objevily v japonském elektrotechnickém časopise již v roce Byl zde popsán pokusný projekt přenosu vf signálu pomocí vn vedení 60 kv o délce 19 mil, zahájený v r v Japonsku. V Evropě byl obdobný projekt realizován v Německu r. 1920, při použití tzv. anténní vazby. Intenzivnější rozvoj této technologie však začal až tehdy, když byla zvládnuta výroba vysokonapěťových kondenzátorů pro realizaci tzv. kapacitní vazby. Zhruba v polovině dvacátých let minulého století se tato technologie začala souběžně rozvíjet v USA, Japonsku, Francii, Itálii a Německu. V ČR začala výroba těchto zařízení již před druhou světovou válkou v podniku Telegrafia Praha (předchůdce závodu Tesla Strašnice). Po válce výroba těchto zařízení pokračovala a Tesla Strašnice byla monopolním dodavatelem těchto zařízení pro státy sdružené v bývalé RVHP a exportovala je i do dalších zemí. Jejich výroba u nás pak skončila se zánikem podniku Tesla Strašnice v 90. letech minulého století. 14

15 1.8 Historie přenosu zpráv po energetických sítích 4 V současné době však stále více narůstá podíl vzdušných trojfázových vedení vvn, u kterých je do ochranného metalického lana vestavěn speciální optický kabel, pomocí kterého je možno takovýmto vedením přenést relativně velké datové toky, které jsou obvyklé v klasických telekomunikačních sítích s optickými kabely. To vytváří možnost nejen pro pokrytí služebních potřeb energetiky, ale i pro nabídku transportních služeb v rámci veřejné telekomunikační služby. Další vývoj telekomunikační techniky pak umožnil aplikace, využívající i nn distribučních částí energetických sítí pro vytváření úzkopásmových systémů, sloužících pro účely lokálního ovládání, signalizace a dálkového měření (např. odečety stavů elektroměrů). Pokročilé přenosové technologie, vyvinuté zejména pro přenos telekomunikačních signálů v rádiových prostředích s vysokou hladinou rušení (technika rozprostřeného spektra, OFDM, CDMA ), však umožnily i realizaci širokopásmových datových systémů s vysokými přenosovými rychlostmi v relativně velmi nepříznivém elektromagnetickém prostředí distribučních elektroenergetických sítí. Takovéto přenosové systémy se, kromě obecné zkratky PLC, nejčastěji označují termíny jako BPL (Broadband Power Line), DBPL (Digital Broadband Power Line) nebo též PDSL (Power Digital Subscriber Line). Tyto systémy umožňují přenos digitálních signálů v rámci distribuční nn sítě na vzdálenosti řádově desítek až stovek metrů při přenosových rychlostech řádově jednotek, desítek, ale i stovek Mbit/s. Jde nejen o vytvoření přístupové sítě až k jednotlivému spotřebiteli elektrické energie, ale i o vytváření speciálních služeb v rámci skupiny budov, jedné budovy nebo dokonce jednoho bytu. 15

16 1.9 PLC telekomunikační služby Jeden z možných současných klasifikačních pohledů na soubor telekomunikačních služeb přenášených pomocí silnoproudých sítí ukazuje následující schéma: Služby v systémech PLC 16

17 1.10 PLC přenosová pásma Silnoproudá energetická síť, původně projektovaná jen pro přenos technického kmitočtu 50 Hz, je dnes tedy využívána i pro přenosy signálů mnohem vyšších frekvencí. Přitom jednotlivé napěťové úrovně jsou využívány v různých frekvenčních pásmech a pro různé sdělovací účely. Jeden z možných klasifikačních přístupů z hlediska typických frekvenčních pásem uvádí následující tabulka. Typická kmitočtová pásma pro přenos sdělovacích signálů v systémech PLC Název pásma Rozsah pásma Podhovorové f < 300 Hz Hovorové f =300 Hz 4 khz Užití HDO HDO Příklady užívaných kmitočtů a pásem 0 Hz, 50 Hz 166 Hz, 217 Hz 300 Hz 2500 Hz 300 Hz 3400 Hz 316 Hz, 425 Hz 1050 Hz Středofre kvenční f = khz DS, DO, DM Telefonní služby Úzkopásm ové datové služby 3 95 khz 9 95 khz ,5 kh Vysokofrekvenční f > 150 khz Telefonní služby Širokopásmové datové služby 40 khz 750 khz 1 MHz 30 MHz 17

18 1.11 Základní způsoby využití vedení vvn a vn pro přenos zpráv Výstavba robustních a mechanicky náročných dálkových silnoproudých vedení vn a vvn lákala hned na počátku rozvoje energetiky k myšlence využít je i pro přenos zpráv. Stožárová konstrukce vedení vn a vvn umožňuje několik přístupů k jeho využití pro sdělovací účely. První možností bylo zavěšení přídavného sdělovacího vedení pod fázovými vodiči trasy vysokého napětí. Nejdříve bylo používáno dvou neizolovaných vodičů, později pak závěsného kabelu a toto uspořádání se obvykle označovalo termínem provozní telefon. Telefonní přístroje v koncových bodech, pracující v základním pásmu, byly však zvláštní konstrukce, protože musely být z hlediska ochrany obsluhy technologicky odolné vůči vysokému napětí. Zejména pro možnost rušení vyvolaného korónou se však pro tento účel nemohla využívat také vedení vvn. Druhou možností byla realizace telekomunikačního kanálu s použitím tzv. ochranného či zemního lana. Ochranné lano, instalované především z důvodů ochrany vedení před účinky blesku, je umístěno na vrcholu stožárové konstrukce a je obvykle na každém stožáru uzemněno. Po speciálních úpravách je však možno pro sdělování použít vf telekomunikační kanál v soustavě ochranné lano zem. Princip je založen na tom, že jedno ochranné lano, které má omezovat přepěťové atmosférické vlivy, není na každém stožáru uzemněno přímo, nýbrž přes speciální tlumivky. Přenosový kanál se pak vytváří mezi ochranným lanem a zemí. Tento přenosový systém má pak některé výhody oproti systému užívajícímu pro přenos fázové vodiče. Vazební zařízení je mnohem méně technologicky náročné, je možné využívat i pásma od 10 Hz, a také rušení koronou je menší. Ovšem provozní útlum takovéhoto kanálu je vyšší než u systému přenosu po fázových vodičích. Kromě toho však takováto vedení musí mít celkem dvě ochranná lana a lano použité pro přenos by nemělo být jen z ocelových vláken, nýbrž v kombinaci s hliníkovými. Experimentální nasazení těchto systémů probíhalo od r v USA (stát Alabama) a následně v Evropě ve Francii, bývalé NDR, a od r také u nás. Nikde však tento způsob nedoznal většího rozšíření. Třetí a nejrozšířenější možností bylo vytváření vf telekomunikačního kanálu za použití fázových vodičů. To sice vyžadovalo poměrně drahé vazební zařízení, ale provozní útlumy takovýchto kanálů byly mnohem menší. Zcela novým přenosovým prostředkem se však později stalo ochranné lano se zabudovanými optickými kabely. 18

19 1.12 Koncepce výstavby vf telekomunikačních kanálů po fázových vodičích vedení vvn a vn Přenosová zařízení byla vytvořena na principu známého z vf nosných telefonních systémů. Používala se amplitudové modulace s předmodulací nebo též frekvenční modulace. Tento prostředek byl vytvářen na základě evropské normy IEC EN Koncová vf přenosová zařízení s jedním postranním pásmem pro přenos signálů po vedeních nad 1000V. Tuzemská norma ČSN umožňovala, na základě výjimky z Telekomunikačního zákona, realizovat služební přenosy pro účely energetiky v pásmu khz a šířkou jednotlivých kanálů 2,5 khz či 4 khz. Zároveň definovala parametry vazebního zařízení a bezpečnostní požadavky. V tuzemských podmínkách byla později jejich výstavba a provoz regulována státní normou ČSN a jejími pozdějšími novelizacemi. V energetice se tyto systémy slangově nazývaly vf elektrárenská telefonie. Telefonní kanály v základním pásmu mohly být dále děleny na subkanály sloužících k přenosu např. šestnácti dálnopisných či telemetrických signálů. Jednotlivé kanály byly pak na principu zařízení nosné telefonie modulovány pomocí amplitudové modulace s jedním postranním pásmem a potlačenou nosnou do vf pásma khz. To umožnilo vytvořit řádově stovky telekomunikačních kanálů, které byly párovány do vf různopásmových okruhů. Přidělování kmitočtů pro jednotlivé trasy bylo ústředně řízeno státním energetickým dispečinkem, a to s ohledem na elektromagnetickou kompatibilitu s dlouhovlnnými rozhlasovými vysílači. 19

20 1.13 Uspořádání vf přenosového zařízení Vlastní přenosové zařízení umožňovalo obvykle různopásmový přenos pouze jednoho dopředného a jednoho zpětného kanálu s odstupem 10 khz a vysílání vf signálu až do výkonu 40 W. Systém automatické regulace úrovně s pilotním kmitočtem byl koncipován, s ohledem na značné změny útlumu vedení vlivem meteorologických podmínek tak, že umožňoval regulaci vysílací úrovně v rozsahu 26 db a přijímací úrovně až 52 db. Principiální blokové schéma ukazuje obrázek. Blokové schéma vysokofrekvenčního přenosového zařízení VPZ Tesla Strašnice 20

21 1.14 Způsoby vazby telekomunikačních zařízení na silnoproudá vedení vvn a vn Vazební zařízení pro připojení sdělovacího zařízení na silnoproudá vedení musí zajišťovat několik základních parametrů. Především musí mít velký útlum pro technický kmitočet energetické sítě 50 Hz a co nejmenší útlum pro pásmo telekomunikačního signálu. Dále musí v sobě obsahovat prvky, které zajišťují bezpečnost obsluhy i zařízení, a to nejen před nominálním napětím fází, ale i před možnými přepěťovými jevy, resp. i před nominálními a zkratovými proudy. Často též musí obsahovat prvky pro směrování signálu (např. velký útlum pro směr k silnoproudému transformátoru a malý útlum ve směru k vedení). Během vývoje vznikla tak celá řada druhů vazebních zařízení. Historicky nejstarší je anténní vazba, která je realizována drátovou anténou umístěnou souběžně se silnoproudým venkovním vedením v místech koncových telekomunikačních zařízení, napájenou signálem vysílače v pásmu dlouhých vln. Účinnost této vazby však byla velmi malá (max. do 10%), takže její použití bylo postupně redukováno jen na speciální aplikace (např. mobilní spojení údržbových čet na dlouhých trasách). Induktivní vazba realizovaná pomocí vazebních transformátorů představuje jistý konstrukční problém. Transformátor musí být dimenzován na vysoké izolační napětí a značné proudy a přitom se pro síťový kmitočet má chovat jako proudový měnič s nepatrnou indukčností, ale pro ovládací frekvenci by měl být navržen jakožto výkonový sdělovací transformátor. Příslušný kompromis mezi těmito požadavky způsobuje nízkou účinnost takovéto vazby, takže se v praxi nepoužívá. Nejčastěji se v praxi používá kapacitní vazba. 21

22 1.15 Kapacitní vazba na silnoproudá vedení vvn a vn Po zvládnutí výrobní technologie vysokonapěťových kondenzátorů se nejčastěji začalo užívat vazby kapacitní, u které se dá dosáhnout účinnosti až přes 90%. Principiální uspořádání pěti nejznámějších způsobů kapacitní vazby ukazuje obrázek. Principiální zapojení různých druhů kapacitní vazby na silnoproudé třífázové vedení ve vztahu vůči zdroji telekomunikačního signálu (a jednofázová, b dvoufázová, c mezifázová, d mezisystémová, e trojfázová) Nejčastější aplikací byla vazba jednofázová a mezifázová. Vazby mezifázové či mezisystémové mají v daném pásmu nejvýhodnější přenosové vlastnosti. Vazba trojfázová se užívá jen pro hromadné dálkové ovládání. 22

23 1.16 Typická mezifázová kapacitní vazba Vazební uspořádání pro připojení vf sdělovacího zařízení na energetické vedení vvn Vazební kondenzátory venkovního provedení VK1 a VK2 (řádově nf) jsou připojeny na vazební filtr VAF a tvoří s ním pásmovou propust laděnou na pásmo telekomunikačního signálu.. Vazební filtr přizpůsobuje impedanci těchto vazebních prvků na impedanci vf symetrického kabelu VFK, který je přiveden až k vlastnímu přenosovému zařízení PZ. Směrování signálu směrem na dálkové vedení vvn resp. z vedení na přenosové zařízení zajišťují vysokofrekvenční pásmové zádrže VFZ1 a VFZ2. Tyto zádrže (slangově zvané tlumivky ) jsou laděny na přenášené vf pásmo v okolí nosné a tedy zamezují ztrátám signálu v transformátoru rozvodny a omezují přeslechy do jiných vedení. Technologicky nejnáročnější částí zádrže je silová tlumivka, která musí být dimenzována až na zkratový proud dané fáze jež činí řádově až stovky ampérů. Bezpečnostní funkce vazby zajišťují při provozu přepěťové svaděče (bleskojistky) PS1, PS2 reagující i při poruše vazebních kondenzátorů. Při manipulaci na vazebním zařízení zabezpečují pracovní podmínky sepnuté zemní nože ZN1 a ZN2. 23

24 1.17 Rozvoj a zánik klasické vf elektrárenské telefonie v ČR I když realizace úzkopásmových vf systémů tzv. elektrárenské telefonie byla velmi náročná z hlediska technologického i ekonomického, bylo jejich nasazení velmi účelné. Jednotlivé vf trasy na našem území byly postupně propojovány do rozsáhlé robustní sítě, sloužící pro dispečerské řízení provozu energetické soustavy i pro spojení se sousedním zahraničními energetickými podniky. Vf systémy se však nepoužívaly jen pro telefonii, ale také pro přenos dat, dálnopis a telemetrii. Je třeba připomenout, že spojení v této síti bylo velmi spolehlivé zejména proto, že zařízení, z důvodů měnících se přenosových parametrů vvn vedení, byla konstruována s velmi širokým rozsahem automatické regulace úrovně. Přenos tedy mohl být uskutečněn i za zhoršených meteorologických podmínek, při energetickém výpadku trasy a dokonce i v případech, kdy mezi několika málo stožáry bylo silnoproudé vedení přerušeno a leželo na zemi. Avšak s nástupem optických telekomunikačních systémů v devadesátých letech minulého století se začaly objevovat nové možnosti, které vedly k tomu, že postupně význam této technologie klesal. V ČR se tato technologie plně nahradila prostřednictvím optických kabelů zabudovaných v zemních lanech. 24

25 1.18 Optimalizační procesy v zařízeních vf elektrárenské telefonie po vvn pro přechodné období Zatímco v ČR byla tedy již prakticky všechna klasická zařízení vf elektrárenské telefonie zlikvidována a nahrazena přenosovými technologiemi, užívajícími kombinovaná zemní lana s vestavěnými optickými kabely, je tato změna v zemích s rozsáhlými energetickými sítěmi, zejména z důvodů ekonomických, otázkou postupného řešení. V těchto sítích se tedy předpokládá několikaleté přechodné období k zavedení optických přenosových systémů. Proto je v těchto zemích (Např. Ruská federace, Ukrajina, Čína, Indie aj.) aktuálním problémem optimalizace klasických vf přenosových zařízení směrem k digitalizaci vf přenosových kanálů, která přináší zvýšení přenosové propustnosti, efektivnější využití kmitočtových pásem i jednodušší údržbu. PLC systémy pracující s digitálním přenosem tedy na jedné straně šetří kmitočtová pásma, na druhé straně jejich univerzalita snižuje jejich bezpečnost a spolehlivost, zejména pro přenosy povelů. Tyto nevýhody do jisté míry vyrovnává vyšší spolehlivost součástkové základny, vyplývající z vyššího stupně integrace, sofistikovaný dohledový systém a adaptivní metody pro korekci přenosových charakteristik. V současné době se již začínají vyrábět systémy 3. generace, používající časové rozdělení kanálů (TDM) pro přenosy různých informačních typů. Pro přenosy hovorových signálů se používají A/D převodníky (kodeky) s vysokou úrovní komprese (od 64 kbit/s do 2,4 kbit/s). Podle šířky pásma vyhrazeného pro přenos je rychlost skupinového signálu těchto systémů např. v rozmezí 6,9 320 kbit/s. Podle ekonomických možností se však počítá s postupným přechodem na optické systémy i v těchto zemích. 25

26 1.19 Přenosové systémy s optickými kabely v zemních lanech vedení vvn a vn Nový prvek dálkových venkovních energetických sítí optický kabel technologicky zabudovaný do zemního (ochranného) ocelového lana venkovních tras vvn a vn, vytvořil technicky a ekonomicky výhodnou přenosovou cestu s obrovskými širokopásmovými přenosovými možnostmi. Jedná se tedy o náhradu původních metalických zemních lan (Re, AlFe) speciálními tzv. kombinovanými zemními lany (KZL), ve kterých jsou do kostry z vodivých lanek vpleteny optické telekomunikační kabely, sloužící k realizaci širokopásmových telekomunikačních kanálů na běžných principech užívaných v dálkové telekomunikační přenosové technice. Tyto aplikace nastartovaly v 90. letech minulého století jako logické pokračování techniky podzemních optických kabelů a příslušných optických koncových zařízení užívanými v dálkových telekomunikačních sítích. Avšak v provozních podmínkách mění kovová část zemního lana svoji délku i průvěs v závislosti na teplotních změnách a tak u prvních typů KZL docházelo ke změnám přenosových parametrů či dokonce k přetržením optických vláken. Kromě toho měly na technologickou funkčnost KZL i další atmosférické vlivy (bleskové výboje, vichřice), nedodržování předepsaných technologických postupů při montáži, ale také náhodné zásahy lan kulovými zbraněmi při mysliveckých honech či vojenských cvičeních. Došlo dokonce i ke krádežím lan v době budování vvn tras. V průběhu vývoje se též měnili dodavatelé, normy i vlastní instalační postupy. V další etapě byly vyvinuty KZL, ve kterých byla vlastní optická vlákna uložena do speciálních trubiček, které zlepšily jejich ochranu při extrémních mechanických namáháních KZL. Po překonání dětských nemocí této nové technologie došlo však postupně k jejich významnému rozšíření. 26

27 1.20 Konstrukce kombinovaných zemních lan a jejich parametry Příklad konstrukce KZL ukazuje obrázek. Jednotlivé aplikace se liší pouze v konkrétních typech použitého optického vlákna (a z toho vyplývající překlenutelné vzdálenosti a rozmístění opakovačů) a jejich počtu v jediném zemním laně. V tuzemských podmínkách [VF10] se nejčastěji do jednoho lana vkládá svazek 12 či 24 jednovidových optických vláken typu G652. Existují však i KZL, které obsahují 48 či 96 optických vláken v jednom laně. Příklad zemního lana vvn se zabudovanými optickými kabely V současné době se nejvíce používají jednovidová vlákna dle doporučení IEC 60793, ITU-T G.655, která umožňují využívat standardní telekomunikační přenosová zařízení (např. SDH STM/TMN 16) a standardní datová zařízení. Trasy jsou obvykle budovány mezi dvěma rozvodnami. Koncové zařízení je napojeno přes optický rozvaděč v budově, dále pak optickým zemním kabelem až na venkovní portál rozvodny, kde ve speciální spojkovací skřínce jsou vlákna podzemního přívodního optického kabelu svařena s optickými vlákny KZL. Podobné propojení nastává i při propojování jednotlivých výrobních délek KZL. Tyto propojovací body samozřejmě zvyšují celkový útlum optické trasy. 27

28 Přenosová kapacita optické sítě pak závisí na použitých typech optických vláken a vzdálenostech mezi optickými koncovými body. Přenosová kapacita by se dala samozřejmě dále zvětšit případným nasazením zařízení DWDM. 28

29 1.21 Aplikační možnosti systémů KZL a situace v ČR Firma ČEZnet a.s. se opírá o páteřní síť sestávající se převážně právě z těchto, výše popsaných prostředků. Celková délka optické páteřní sítě po včlenění sítí regionálních energetických společností přesahuje km a propojuje všechny české regiony, takže se jedná o jednu z největších optických sítí v České republice. Síť disponuje s technologiemi PDH, SDH, DWDM a v části sítě i ATM. Základem přenosového systému jsou páteřní trakty STM 4 v zajištěné kruhové konfiguraci. Nedílnou součástí přenosového systému je stálý dohled a management sítě na platformách TMN pro technologie SDH. Síť má mezinárodní optické propojení se Spolkovou republikou Německo, Polskou republikou, Rakouskou republikou, Slovenskou republikou a pobaltskými státy (sdružení BON). Prostřednictvím uvedených partnerů je dostupné spojení i s dalšími státy. Optická síť se pro vlastní účely energetických rozvodných závodů užívá např. pro provozní dispečerský telefon, přenos dat pro dispečerské řízení, přenosy pro účely ochran vedení, dálkové ovládání objektů bez trvalé obsluhy, účely Intranetové sítě, přenosy od kamerových systémů, interní videokonference i mezinárodní dispečerská spojení. ČEZnet v současné době, kromě těchto interních služeb, nabízí řadu externích aplikací, například v oblasti služeb virtuálních privátních sítí, videokonferencí a traffic engineeringu, umožňujícího řízení provozu podle aktuální propustnosti používaných tras. Tyto služby a skutečnost, že je síť propojena s jinými alternativními operátory vytvářejí dobré předpoklady jejího dalšího rozvoje ve smyslu obecné konvergence sítí a služeb. 29

30 1.22 Úzkopásmové PLC systémy pro lokální telematiku Potřeba účinně kontrolovat a řídit i na straně odběru elektrické energie vyvolala vznik nových středofrekvenčních sdělovacích systémů provozovaných po nn elektrorozvodných vedeních. Pro oblast úzkopásmových systémů PLC byla v ČR převzata norma EN platná od r Název této normy je Signalizace v instalacích nízkého napětí v kmitočtovém rozsahu od 3 khz do 148,5 khz. Norma stanovuje kmitočtová pásma a meze koncového výstupního napětí (viz obrázek), a také meze pro rušení šířené vedením a vyzařováním u elektronických zařízení pracujících v tomto kmitočtovém rozsahu v sítích nízkého napětí. Frekvenční pásma a amplitudové meze signálu dle normy EN K jednotlivým frekvenčním dělícím bodům lze z obrázku vyčíst pro příslušné kmitočty amplitudové meze, vyjádřené jednak absolutní úrovní napětí v dbµ, a jednak napětím ve V. Jednotlivé části pásma jsou určena pro různé potřeby dodavatele i odběratele. 30

31 1.23 Teleinformatické služby úzkopásmových PLC systémů 1 Služby lze rozdělit do tří skupin a to na hovorové, rozhlasové a nehovorové. Hovorové služby představují analogový přenos služební či standardní telefonie. Během rozvoje PLC aplikací byla prováděna řada experimentů s PLC hovorovými i audio službami. Přenos telefonních hovorů či rozhlasových pořadů s pomocí amplitudové modulace do dlouhovlnného nebo středofrekvenčního pásma pro lokální potřeby větších objektů (např. studentských kolejí) byl závislý zejména na čistotě energetické sítě, tj. na úrovni rušení v použitém pásmu. Vzhledem k nedostatečné pozornosti k otázkám odrušování spotřebičů však většinou zůstalo jen u dočasných experimentů. Mnohem větší byla životnost služebních telefonních přenosů, realizovaných prostřednictvím trakčních energetických vedení. Nejčastější aplikace se provozovaly po elektrických trakčních vedeních v hlubinných uhelných dolech. Takovéto systémy se experimentálně nasazovaly i na trakčních vedeních drážních systémů pro spojení drážních dispečerů s osádkou lokomotiv. V obou případech byl však přenos omezován rušením, způsobovaným pohybem trolejových napáječů elektrických hnacích vozidel po trakčním vedení (jiskření na spojovacích přechodech). Daleko většího uplatnění však dosáhly PLC nehovorové služby, zahrnující dálkové měření, dálkové ovládání a dálkovou signalizaci. V poslední době se pak objevily i aplikace pro dálkový odečet bytových měřičů. Někdy též vznikl požadavek na implantaci těchto přenosů i do infrastruktury zabezpečovacích systémů. 31

32 1.24 Teleinformatické služby úzkopásmových PLC systémů 2 V současné době se objevuje stále více aplikací, které využívají úzkopásmových PLC kanálů v nn síti pro lokální účely. Jde především o systémy dálkového sběru dat zejména z měřičů různých distribuovaných médií (el.energie, voda, plyn, teplá voda, chlad atd.). Tyto systémy poskytují přesné a spolehlivé informace bez nutnosti osobní návštěvy měřícího místa. Tím se omezují lidské chyby odečtu a snižují se osobní náklady. Kromě elektroenergetických podniků tedy mohou využívat tyto možnosti i distributoři dalších médií. Zásadní význam má PLC komunikace při přenosu dat ve velmi rozlehlých objektech, jejichž systém nevyžaduje přenos velkého množství dat. V této souvislosti se jedná především o průmyslové využití, např. při lokálním měření různých analogových veličin (teplota, vlhkost atd.) a přenášení těchto veličin po metalickém vedení do vzdálených řídících uzlů (řídících automatů nebo na kontrolní operátorská stanoviště). Úzkopásmové PLC systémy lze tedy použít např. pro tyto účely: odečítání stavu elektroměrů, plynoměrů, vodoměrů a měřičů tepla v domech centrální sběr dat ze vzdálených snímačů propojení domácích spotřebičů a jejich jednoduché centrální ovládání alarm, přenos dat a zpětné řízení bezpečnostních kamer přenos dat v rámci domácnosti (např. domácí interkom) a další funkce. 32

33 1.25 Příklad uspořádání jednoduchého lokálního PLC systému Vzhledem k nastupujícím trendům automatizace měřicích systémů však počet možných aplikací přibývá, a dochází ke kombinacím s klasickými telekomunikačními systémy. Příklad jedné realizace lokálního úzkopásmového PLC systému ukazuje obrázek. Příklad zjednodušené typické sestavy lokálního PLC úzkopásmového systému Na obrázku je naznačena jednoduchá sestava systému pro odečet údajů elektroměru a jejich přenos do účtovacího střediska. Elektroměr vysílá měřenou hodnotu na vstup PLC modemu, který je s ním kompaktně propojen a přes vazební prvek je připojen na nn silový rozvod. PLC signál je pak přenášen k centrálnímu PLC modemu zabudovanému v koncentrátoru, který je zapojen na sekundární straně transformátoru vn/nn. Modem přeměňuje PLC signál na formu vhodnou pro zpracování v koncentrátoru dat. Pro skupinu elektroměrů je též možno vytvořit sběrnici, která je napojena na sběrný PLC modem, který příslušné signály přenáší opět do centrálního PLC modemu a dále do koncentrátoru. Koncentrátor, napojený na modem sítě GSM/GPRS předává pak měřený údaj rádiovou cestou až do místa účtovacího střediska, které zpracovává příslušné faktury za odběr. 33

34 1.26 Nové metody a přístupy měřicí infrastruktury V současné době nabývají velkého významu nové metody a přístupy, které mohou umožnit snížení provozních nákladů distribučním organizacím. Prvotní technologie se označuje zkratkou AMR Automated Meter Reading a představuje klasický dálkový odečet měřičů energie prostřednictvím systémů dálkového měření, ale bez dalších procesních řetězců. Základní funkce technologie AMR se dále rozšiřuje do technologie se zkratkou AMM Automated Meter Management. AMM je reprezentováno novými technologiemi měření, které jsou schopny obousměrné komunikace mezi zákazníkem a dodavatelem elektrické energie. Kromě přenosu měřených hodnot jednotlivých elektroměrů se může např. zajišťovat i dálkové odpojení neplatičů, a také vyvozovat závěry z okamžité spotřeby pro účely regulace, změnu sazeb i obchodování s elektřinou. Dalším krokem je podpora fungování obou těchto technologií AMR i AMM, která zároveň připravuje i tzv. inteligentní infrastrukturu energetické sítě. Ta se obvykle označuje zkratkou AMI (Advanced Metering Infrastructure) a principiálně směřuje k otevřenému systémovému řešení, využívání mezinárodních standardů a možnostem obousměrného přenosu mezi elementárními prvky sítě. Tato infrastruktura by měla umožnit informační dostup ke všem významným prvkům energetické sítě, jejich dálkové monitorování, odpojování, řízení i diagnostiku, a také umožnit sledování výpadků i jakosti dodávané energie. V rámci systémů AMI probíhají nepřetržitá diagnostická měření parametrů, která mohou předcházet vzniku provozních poruch (např. průběžné sledování hodnot proudu, napětí a výkonu v síti, indikace rušivých jevů aj.) a procesy okamžité detekce již vzniklých poruch. To pak v souhrnu obecně představuje zvýšení spolehlivosti dodávky elektřiny. 34

35 1.27 Příklad rozsáhlého měřicího systému s užitím PLC přenosu Společnost Archnetco Taiwan zaujímá relativně významnou pozici na asijském i celosvětovém trhu měřicích zařízení. Zjednodušené schéma jedné její aplikace ukazuje obrázek. Dálkový měřicí systém s úzkopásmovým PLC přenosem Obrázek zahrnuje kompletní centralizované hierarchizované řešení, které se skládá z centrálního serveru, sběrače dat a příslušných rozhraní pro měřicí přístroje. Každá z těchto částí může být dále rozšířena a přizpůsobena podle zadaných požadavků. Sběrné datové zařízení může být obecně napojeno na různé typy měřících přístrojů. Měřicí přístroje je možno připojovat buď přímo na silnoproudou síť, nebo přes multikanálové jednotky. 35

36 1.28 Příklad pokročilého elektroměru české firmy MODEMTEC Tato firma se již řadu let zabývá vývojem a výrobou úzkopásmových PLC zařízení pro komunikaci po nn energetických rozvodech. Technologie PLC modemů je založena na hradlových polích (PLDs) společnosti ALTERA. Tato technologie umožňuje volitelně nastavovat výpočetní výkon hradlových polí a díky tomu je možné integrovat kompletní koncovou aplikaci a její logiku při zanedbatelném navýšení koncové ceny. Elektroměr se zabudovanou PLC komunikační jednotkou ModemTec MT5 QD Nástupem nových hradlových polích s vyšší hustotou elementů je realizován nový jednočipový koncept elektroměru s integrovanou komunikační jednotkou, které splňuje parametrové požadavky očekávané v projektech typu Smart Grids. Nové zařízení MT5 QD představuje trojfázový elektroměr s měřícím rozsahem do 100. harmonické, vícekvadrantní, se zabudovanou komunikační jednotkou s podporou multiutilitního měření. 36

37 1.29 Příklad měřicího systému české firmy ZPA.cz Trutnov Principiální schéma sběrného a řídicího systému fy ZPA cz Trutnov Přístupová část sítě využívá přenosu po energetických vedeních s pomocí kompletního systému LonWorks firmy Echelon V tomto případě umožňují prvky tohoto systému dálkově snímat nejen měřené hodnoty elektroměrů, ale i dalších energoměřičů plynu, tepla, a vody, a to prostřednictvím sběrného modulu Lonet. Kromě toho mohou zprostředkovávat i přenos hodnot čidel např. teploty, tlaku, ph aj. pomocí sběrného modulu SLX PL. Data mohou být vyhodnocována rovnou v místě sběru nebo přenášena transportní nadřazenou sítí. Celá přístupová síť má též vlastní systémový management (SLTA-2, SLX FT, SLX PL, převodník LON/DALI, Lonet Jumbo), který řídí komunikaci, indikuje poruchy a dohlíží na návazné procesy. Přístupová síť je propojena s transportní sítí pomocí datových přenosů po metalických přenosových cestách (ILON 100 PLC / TCP IP) nebo po rádiových cestách (PLC / GSM-GPRS) směrem k centrální databázi. 37

38 1.30 Hodnocení úzkopásmových lokálních PLC systémů Úzkopásmová komunikace po elektroenergetických vedeních má své rychlostní limity, nicméně je schopna překonávat velmi nepříznivé podmínky panující na energetické síti (vysoká míra rušení, změna topologie sítě, změny zátěží a impedancí). Řadí se tedy ke komunikačním technologiím, které mohou být s výhodou použity jak pro jednotlivá spojení, tak i v přístupových sítích. Kromě použití pro řídicí a měřicí účely v elektroenergetické síti našla tato technologie uplatnění i např. v oblastech: měření teplot skladovaných potravin v areálu potravinářského výrobního závodu komunikace mezi montážními vozíky při montáži palubních desek v automobilce (dosažená vzdálenost mezi dvěma komunikujícími jednotkami metrů) komunikace s důlním kombajnem po úrovni napětí 6 kv odečety patních vodoměrů a měřičů tepla v distribučních rozvodech tepla v systémech CZT přenos parametrů pro řízení technologických celků velké čistírny odpadních vod dálkové řízení čerpání vody pro chemickou výrobu sledování fyzické přítomnosti energetických rozvodů sledování zatížení mlýnů kamene v kamenolomech technologický prvek při budování Smart Grids 38

39 1.31 Širokopásmové přenosové systémy PLC/BPL po distribučních elektroenergetických vedeních Podobně jako v klasické telekomunikační technice vzrostla poptávka po širokopásmových kanálech a okruzích v přístupových sítích, projevil se tento trend i v přenosových prostředcích využívajících jako přenosovou cestu distribuční silnoproudá vedení. Snahy o využití rozvětvených distribučních silnoproudých vedení nn i pro jiné účely než pro řízení a telematiku, se projevovala již od poloviny minulého století. Nejčastější pokusy byly směrovány do oblasti přenosu hovoru. Tyto přenosy byly realizovány nejen po nn domovních rozvodech (bytový interkom), ale i např. po důlních trakčních elektrických sítích či drážních elektrických sítích. Byly však zaznamenány i pokusy s přenosem rozhlasových pořadů ve formě vf drátového rozhlasu (modulace signálu do pásem řádově desítek až stovek khz) ve větších areálech, jakými byly např. studentské koleje. Tyto pokusy však byly ojedinělé a všechny byly limitovány především hladinou provozních rušení v dané síti. Základní trend budování moderních telekomunikačních sítí vede k požadavku vytvořit bohatě dimenzovanou páteřní síť, která by navazovala na soustavu různých přístupových sítí. Silnoproudá distribuční síť však také představuje infrastrukturu, která je z hlediska možné přenosové kapacity velmi málo využita. Přitom představuje přístupovou síť přivedenou až k jednotlivému spotřebiteli elektrické energie a umožňující přenos digitálních signálů o přenosové rychlosti řádově jednotek až stovek Mbit/s. Poslední desetiletí minulého století proto přineslo požadavek na využití částí silnoproudých sítí i pro přenos širokopásmových vysokorychlostních datových signálů. Tento požadavek byl vyvolán zejména masovým rozšíření sítě Internet a vznikla myšlenka použít energetické vedení i pro přístup k této informační technologii. 39

40 1.32 Historický vývoj 1 Mezi prvními průkopníky ve vývoji širokopásmových modemů pracující s technologií PLC/PBL byla společnost NorWeb. Ta byla společným podnikem amerického Nortelu (výrobce telekomunikačních technologií) a United Utilities (sdružení dvanácti britských elektroenergetických distribučních společností). Tyto firmy vyvinuly technologii s názvem Digital Power Line (DPL) které předcházely výzkumné a vývojové práce pod vedením profesora Paula Browna v létech v Manchesteru. Tam byl též realizován v roce 1996 velký pilotní projekt a nasazení technologie v praxi. Systém typu DPL 1000 byl provozován mezi sekundární stranou transformátoru vn/nn a domovními skříněmi jednotlivých odběratelů. Skládal se ze čtyř základních komponent: Mainstation router připojený na intranetovou či internetovou síť Basestation přístupový uzel PLC/BPL na sekundární straně transformátoru vn/nn Coupling unit klientská PLC/BPL vstupní jednotka v domovní skříni Communications module PLC/BPL modem připojený na zásuvkový rozvod. Bylo dosahováno přenosové rychlosti cca 1 Mbit/s na vzdálenost cca 300 m. Prvním informačním zdrojem se stalo internetové vydání manchesterského deníku Sunday Times. Koncem r pak byla připojena síť 12 počítačů Seymour Park Primary School v Traffordu. 40

41 1.33 Historický vývoj 2 První novinářské zprávy, které se v tomto smyslu objevily, však telekomunikačním odborníkům i těm kteří byli seznámeni s fungováním systémů HDO, připadaly jako aprílový žert. Např. v r vyšel i u nás novinový článek s názvem Internet z elektrické zásuvky? I když se to v této době podobalo novinářské kachně, během několika let se ukázalo, že podobné systémy mohou reálně existovat, i když za jiných předpokladů a značně omezujících podmínek. Pak následovala řada dalších pilotních projektů NorWeb i u dalších energetických společností ((AEM, EnBW, Stockholm Energi, Sydkraft, Vattenfall, Edon). Majitelé společného podniku NorWeb však, z důvodů pochybnosti o rentabilitě tohoto záměru, v září r rozhodli o ukončení činnosti firmy. V pilotních projektech pak pokračovala firma Ascom a společnost RWE. Evropské podniky a instituce zabývající se technologií PLC pak vytvořily asociaci PLC Forum. Tato asociace se postupně rozrostla až na několik desítek členů, mezi něž patří např. firmy ALCATEL, ASCOM, DS2, EasyPlug, EDF, ELCON, ILEVO AB, Intellon, Mitsubishi Electric Corp., NEC Electronic, Motorola, RWE Powerline, dále pak řada technických univerzit jako např. Dresden, Karlsruhe, Paderborn, Firenze, Thessaloniki či Lausanne. A tak došlo k tomu, že v roce 2000 na výstavě CeBIT vystavilo více než 20 firem z celého světa produkty z oblasti PLC/BPL. Mezi země s aplikací této technologie patřilo tehdy Německo, Španělsko, Island, Švédsko a Rakousko. Pro tyto systémy se začalo používat termínů Power Line Communication se zkratkou PLC, Power Line Telecommunication (PLT) nebo Power Line (PL) ty však v sobě zahrnují jak širokopásmové, tak i úzkopásmové telekomunikační systémy na energetických vedeních. Jako přesnější pro širokopásmové systémy se začaly používat termíny Broadband Power Lines se zkratkou BPL nebo též Broadband Power Telecommunications (BPT). Někdy se však užívá i termínu Power Digital Subscriber Line se zkratkou PDSL, odvozenou od skupiny telekomunikačních systémů x-dsl. 41