पावर-लाइन संचार: Difference between revisions

पावर-लाइन संचार (जिसे पावर-लाइन वाहक या पीएलसी के रूप में भी जाना जाता है) एक कंडक्टर पर डेटा रखता है जिसका उपयोग एसी [[ विद्युत शक्ति संचरण |विद्युत शक्ति संचरण]] या उपभोक्ताओं को इलेक्ट्रिक पावर वितरण के लिए एक साथ किया जाता है।

विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए पावर-लाइन संचार तकनीकों की एक विस्तृत श्रृंखला की आवश्यकता होती है, [[ घर स्वचालन |घर स्वचालन]] से लेकर [[ इंटरनेट का उपयोग ]] तक जिसे अक्सर [[ बिजली लाइनों पर ब्रॉडबैंड |ब्रॉडबैंड ओवर पावर लाइन]] (बीपीएल)कहा जाता है। अधिकांश पीएलसी प्रौद्योगिकियां खुद को एक प्रकार के तारों तक सीमित करती हैं (जैसे कि एक ही इमारत के भीतर परिसर की वायरिंग), लेकिन कुछ दो स्तरों के बीच पार कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, वितरण नेटवर्क और परिसर की वायरिंग दोनों)। आमतौर पर ट्रांसफॉर्मर सिग्नल को प्रसारित करने से रोकते हैं, जिसके लिए बहुत बड़े नेटवर्क बनाने के लिए कई तकनीकों की आवश्यकता होती है। विभिन्न स्थितियों में विभिन्न डेटा दरों और आवृत्तियों का उपयोग किया जाता है।

[[ तार रहित | वायरलेस]] और पावर-लाइन संचार के बीच कई कठिन तकनीकी समस्याएं आम हैं, विशेष रूप से भीड़-भाड़ वाले वातावरण में फैले हुए स्पेक्ट्रम रेडियो सिग्नल। उदाहरण के लिए, रेडियो हस्तक्षेप लंबे समय से शौकिया रेडियो समूहों की चिंता का विषय रहा है।<ref name="notch">{{Cite news |title= एआरआरएल अनिवार्य बीपीएल नॉचिंग के मामले को मजबूत करता है|url= http://www.arrl.org/news/arrl-strengthens-the-case-for-mandatory-bpl-notching |date= 2 December 2010 |work= News release |publisher= [[American Amateur Radio League]] |access-date= 24 November 2011 }}</ref>

पावर-लाइन संचार प्रणालियां वायरिंग सिस्टम में संग्राहक वाहक सिग्नल जोड़कर संचालित होती हैं। विभिन्न प्रकार के पावर-लाइन संचार विभिन्न आवृत्ति बैंड का उपयोग करते हैं। चूंकि बिजली वितरण प्रणाली मूल रूप से 50 या 60 [[ हेटर्स |हर्ट्ज]] की विशिष्ट आवृत्तियों पर एसी बिजली के प्रसारण के लिए अभिप्रेत थी, बिजली के तार सर्किट में उच्च आवृत्तियों को ले जाने की सीमित क्षमता होती है। प्रसार समस्या प्रत्येक प्रकार के पावर-लाइन संचार के लिए एक सीमित कारक है।

पावर-लाइन संचार की आवृत्तियों का निर्धारण करने वाला मुख्य मुद्दा रेडियो सेवाओं के साथ हस्तक्षेप को सीमित करने के लिए कानून है। कई राष्ट्र बिना तार वाले उत्सर्जन को नियंत्रित करते हैं जैसे कि वे रेडियो ट्रांसमीटर हों। इन न्यायालयों में आमतौर पर 500 kHz से कम या बिना लाइसेंस वाले रेडियो बैंड में बिना लाइसेंस वाले उपयोग की आवश्यकता होती है। कुछ क्षेत्राधिकार (जैसे यूरोपीय संघ), आगे वायर-लाइन प्रसारण को विनियमित करते हैं। यू.एस. एक उल्लेखनीय अपवाद है, जो सीमित-शक्ति वाले वाइड-बैंड संकेतों को असीमित तारों में इंजेक्ट करने की अनुमति देता है, जब तक कि तारों को मुक्त स्थान में रेडियो तरंगों को प्रसारित करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया हो।

कई पावर-लाइन संचार मानकों पर [[ डेटा सिग्नलिंग दर |डेटा सिग्नलिंग दर]] और दूरी सीमा व्यापक रूप से भिन्न होती है। उच्च-वोल्टेज संचरण लाइनों पर प्रभावित कम-आवृत्ति (लगभग 100-200 किलोहर्ट्ज़) वाहक एक या दो एनालॉग वॉयस सर्किट, या टेलीमेट्री और नियंत्रण सर्किट कुछ सौ बिट्स प्रति सेकंड के समतुल्य डेटा दर के साथ ले जा सकते हैं; हालाँकि, ये सर्किट कई मील लंबे हो सकते हैं। उच्च डेटा दरें आमतौर पर छोटी रेंज दर्शाती हैं; एक स्थानीय क्षेत्र नेटवर्क प्रति सेकंड लाखों बिट्स पर काम कर रहा है, जो कार्यालय भवन की केवल एक मंजिल को कवर कर सकता है, लेकिन समर्पित नेटवर्क केबलिंग की स्थापना की आवश्यकता को समाप्त कर देता है।

तरंग नियंत्रण एसी लाइन में एक ऑडियो-फ्रीक्वेंसी टोन जोड़ता है। विशिष्ट आवृत्तियाँ 100Hz से 2400Hz तक होती हैं। आमतौर पर प्रत्येक जिले की अपनी आवृत्ति होती है, ताकि आस-पास के क्षेत्र अप्रभावित रहें। टोन को धीरे-धीरे चालू और बंद करके कोड भेजे जाते हैं। ग्राहक साइट पर उपकरण कोड प्राप्त करते हैं, और ग्राहक उपकरण को बंद और चालू करते हैं। अक्सर डिकोडर एक मानक बिजली मीटर का हिस्सा होता है, और रिले को नियंत्रित करता है। उपयोगिता कोड भी हैं, उदा। आधी रात को बिजली मीटर की घड़ियां सेट करने के लिए।

इस तरह, उपयोगिता उपकरण बनाने के लिए पूंजीगत व्यय का 20% तक बचा सकती है। इससे बिजली और ईंधन के उपयोग की लागत कम होती है। ब्राउनआउट्स और रोलिंग ब्लैकआउट्स को अधिक आसानी से रोका जा सकता है। [[ संयुक्त चक्र |सह-उत्पादन]] का उपयोग करने वाले ग्रिड सहायक ग्राहक उपकरण को सक्षम कर सकते हैं जब बिजली के बजाय गर्मी उत्पन्न करने के लिए जनरेटर चलाए जा रहे हों।

ग्राहकों के लिए एक झुंझलाहट यह है कि कभी-कभी उपकरण चालू करने का कोड खो जाता है, या लोड शेडिंग असुविधाजनक या खतरनाक होती है। उदाहरण के लिए, किसी पार्टी के दौरान, खतरनाक गर्मी की लहर या जब जीवन रक्षक चिकित्सा उपकरण साइट पर हो। इन मामलों को संभालने के लिए, कुछ उपकरणों में लोड शेडिंग को रोकने के लिए स्विच शामिल होते हैं। "पार्टी स्विच" फ़्लिप होने पर कुछ मीटर उच्च बिलिंग दर में बदल जाते हैं।

यूटिलिटी कंपनियां रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर को एसी पावर ले जाने वाले कंडक्टर से जोड़ने के लिए विशेष कपलिंग [[ संधारित्र |संधारित्र]] का उपयोग करती हैं। बिजली मीटर अक्सर दसियों वाट की सीमा में रैखिक एम्पलीफायरों के साथ छोटे ट्रांसफार्मर का उपयोग करते हैं। किसी भी पीएलसी सिस्टम का अधिकांश खर्च पावर इलेक्ट्रॉनिक्स है। तुलनात्मक रूप से, एक विशेष उद्देश्य एकीकृत सर्किट में एन्कोड और डिकोड करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स आमतौर पर छोटा होता है। इस प्रकार जटिल OFDM मानक अभी भी किफायती हो सकते हैं।

उपयोग की जाने वाली आवृत्तियाँ 24 से 500 kHz की सीमा में होती हैं, जिसमें ट्रांसमीटर शक्ति का स्तर सैकड़ों वाट तक होता है। ये संकेत एक कंडक्टर पर, दो कंडक्टर पर या एक हाई-वोल्टेज एसी ट्रांसमिशन लाइन के सभी तीन कंडक्टर पर प्रभावित हो सकते हैं। कई पीएलसी चैनलों को एक एचवी लाइन पर जोड़ा जा सकता है। फ़िल्टरिंग उपकरणों को सबस्टेशनों पर लागू किया जाता है ताकि कैरियर फ़्रीक्वेंसी करंट को स्टेशन तंत्र के माध्यम से बायपास होने से रोका जा सके और यह सुनिश्चित किया जा सके कि दूर के दोष पीएलसी सिस्टम के पृथक खंडों को प्रभावित न करें। इन सर्किट का उपयोग स्विचगियर के नियंत्रण और ट्रांसमिशन लाइनों की सुरक्षा के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक [[ सुरक्षात्मक रिले |सुरक्षात्मक रिले]] लाइन को ट्रिप करने के लिए एक पीएलसी चैनल का उपयोग कर सकता है यदि इसके दो टर्मिनलों के बीच कोई खराबी पाई जाती है, लेकिन अगर सिस्टम में कहीं और गलती है तो लाइन को ऑपरेशन में छोड़ दें।

जबकि उपयोगिता कंपनियाँ माइक्रोवेव का उपयोग करती हैं और अब, तेजी से, [[ फाइबर ऑप्टिक केबल |फाइबर ऑप्टिक केबल]] उनकी प्राथमिक प्रणाली संचार आवश्यकताओं के लिए, पावर-लाइन वाहक उपकरण अभी भी बैकअप चैनल के रूप में या बहुत ही सरल कम लागत वाली स्थापनाओं के लिए उपयोगी हो सकते हैं जो फाइबर ऑप्टिक लाइनों को स्थापित करने का वारंट नहीं करते हैं। , या जो रेडियो या अन्य संचार के लिए दुर्गम हैं।

पावर-लाइन कैरियर कम्युनिकेशन (PLCC) मुख्य रूप से 110 kV, 220 kV, 400 kV जैसे [[ उच्च वोल्टेज |उच्च वोल्टेज]] पर [[ विद्युत लाइन | विद्युत लाइन]] के माध्यम से विद्युत सबस्टेशनों के बीच[[ दूरसंचार ]], टेली-संरक्षण और टेली-निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite book|author=Stanley H. Horowitz|author2=Arun G. Phadke|title=पावर सिस्टम रिलेइंग तीसरा संस्करण|publisher=John Wiley and Sons|year=2008|isbn=978-0-470-05712-4|pages=64–65}}</ref>

इन प्रणालियों में आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला [[ मॉडुलन |मॉडुलन]] आयाम मॉड्यूलेशन है। कैरियर फ़्रीक्वेंसी रेंज का उपयोग ऑडियो सिग्नल, सुरक्षा और एक पायलट फ़्रीक्वेंसी के लिए किया जाता है। पायलट फ्रीक्वेंसी ऑडियो रेंज में एक सिग्नल है जो विफलता का पता लगाने के लिए लगातार प्रसारित होता है।

वॉइस सिग्नल को 300 Hz से 4000 Hz रेंज में संपीड़ित और फ़िल्टर किया जाता है, और यह ऑडियो आवृत्ति वाहक आवृत्ति के साथ मिश्रित होती है। वाहक आवृत्ति को फिर से फ़िल्टर, प्रवर्धित और प्रसारित किया जाता है। इन एचएफ वाहक आवृत्तियों की संचरण शक्ति 0 से +32 [[ डेसिबल |डीबीडब्ल्यू]] की सीमा में होगी। यह रेंज सबस्टेशनों के बीच की दूरी के हिसाब से तय की जाती है।

ट्रांसमिशन नेटवर्क को विभाजित करने और विफलताओं से बचाने के लिए, "वेव ट्रैप" को पावर (ट्रांसमिशन) लाइन के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है। इनमें गुंजयमान परिपथों के एक या एक से अधिक खंड होते हैं, जो उच्च आवृत्ति वाहक तरंगों (24 kHz से 500 kHz) को अवरुद्ध करते हैं और विद्युत आवृत्ति धारा (50 Hz - 60 Hz) से गुजरते हैं। वाहक को स्टेशन उपकरण में प्रवेश करने से रोकने के लिए अधिकांश बिजली स्टेशनों के स्विचयार्ड में वेव ट्रैप का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक वेव ट्रैप में एक लाइटनिंग अरेस्टर होता है जो इसे सर्ज वोल्टेज से बचाता है।

एक कपलिंग कैपेसिटर का उपयोग ट्रांसमीटर और रिसीवर को उच्च वोल्टेज लाइन से जोड़ने के लिए किया जाता है। यह एचवी लाइन के लिए वाहक ऊर्जा के लिए कम प्रतिबाधा पथ प्रदान करता है लेकिन उच्च प्रतिबाधा पथ होने के कारण विद्युत आवृत्ति सर्किट को अवरुद्ध करता है। कपलिंग कैपेसिटर वोल्टेज मापन के लिए उपयोग किए जाने वाले [[ संधारित्र वोल्टेज ट्रांसफार्मर |संधारित्र वोल्टेज ट्रांसफार्मर]] का हिस्सा हो सकता है।

पावर-लाइन कैरियर सिस्टम लंबे समय से कई उपयोगिताओं में पसंदीदा रहे हैं क्योंकि यह उन्हें डेटा को एक बुनियादी ढांचे पर मज़बूती से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है जिसे वे नियंत्रित करते हैं।

पीएलसी कैरियर रिपीटिंग स्टेशन एक सुविधा है, जिस पर एक पावरलाइन पर एक पावर-लाइन कम्युनिकेशन (पीएलसी) सिग्नल ताज़ा होता है। इसलिए सिग्नल को पावरलाइन से फ़िल्टर किया जाता है, एक नई वाहक आवृत्ति पर [[ demodulation |डिमॉड्यूलेटेड]] और मॉड्यूलेट किया जाता है, और फिर पावरलाइन पर फिर से इंजेक्ट किया जाता है। चूंकि पीएलसी सिग्नल लंबी दूरी (कई सौ किलोमीटर) ले जा सकते हैं, ऐसी सुविधाएं केवल पीएलसी उपकरण का उपयोग करने वाली बहुत लंबी बिजली लाइनों पर मौजूद होती हैं।

पीएलसी स्वचालित मीटर रीडिंग के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकों में से एक है। वन-वे और टू-वे सिस्टम दोनों का दशकों से सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता रहा है। हाल के इतिहास में इस एप्लिकेशन में रुचि काफी हद तक बढ़ी है - इसलिए नहीं कि एक मैन्युअल प्रक्रिया को स्वचालित करने में रुचि है, बल्कि इसलिए कि सिस्टम को बेहतर नियंत्रण और संचालित करने के लिए सभी मीटर किए गए बिंदुओं से ताज़ा डेटा प्राप्त करने में रुचि है। पीएलसी [[ उन्नत पैमाइश अवसंरचना |उन्नत मीटरिंग इंफ्रास्ट्रक्चर]] (एएमआई) सिस्टम में उपयोग की जाने वाली तकनीकों में से एक है।

एक तरफ़ा (इनबाउंड ओनली) सिस्टम में, संचार बुनियादी ढाँचे के माध्यम से एंड डिवाइस (जैसे मीटर) से "बबल अप" रीडिंग, एक "मास्टर स्टेशन" के लिए जो रीडिंग प्रकाशित करता है। एक-तरफ़ा प्रणाली दो-तरफ़ा प्रणाली की तुलना में कम लागत वाली हो सकती है, लेकिन ऑपरेटिंग वातावरण में बदलाव होने पर इसे फिर से कॉन्फ़िगर करना भी मुश्किल होता है।

टू-वे सिस्टम में (आउटबाउंड और इनबाउंड दोनों को सपोर्ट करते हुए), कमांड्स को मास्टर स्टेशन से एंड डिवाइसेस (मीटर) तक प्रसारित किया जा सकता है - नेटवर्क के पुनर्संरचना की अनुमति देता है, या रीडिंग प्राप्त करने के लिए, या संदेशों को संप्रेषित करने के लिए, आदि। नेटवर्क के अंत में डिवाइस तब एक संदेश के साथ प्रतिक्रिया (इनबाउंड) कर सकता है जो वांछित मान रखता है। एक यूटिलिटी सबस्टेशन पर इंजेक्ट किए गए आउटबाउंड संदेश डाउनस्ट्रीम के सभी बिंदुओं पर प्रसारित होंगे। इस प्रकार का प्रसारण संचार प्रणाली को एक साथ कई हजारों उपकरणों तक पहुंचने की अनुमति देता है - जिनमें से सभी को शक्ति के लिए जाना जाता है, और पहले लोड शेड के उम्मीदवारों के रूप में पहचाने गए हैं। पीएलसी [[ स्मार्ट ग्रिड |स्मार्ट ग्रिड]] का एक घटक भी हो सकता है।

== मध्यम आवृत्ति (100 kHz) ==

इन प्रणालियों का उपयोग अक्सर उन देशों में किया जाता है जहां सामान्य रेडियो के साथ हस्तक्षेप करने वाले संकेतों को प्रसारित करना अवैध है। आवृत्तियाँ इतनी कम होती हैं कि यूटिलिटी वायरिंग पर भेजे जाने पर वे रेडियो तरंगें शुरू करने में असमर्थ होती हैं।

=== गृह नियंत्रण (नैरोबैंड) ===

पावर-लाइन संचार तकनीक होम ऑटोमेशन के लिए एक घर के भीतर विद्युत पावर वायरिंग का उपयोग कर सकती है: उदाहरण के लिए, अतिरिक्त नियंत्रण वायरिंग की स्थापना के बिना प्रकाश और उपकरणों का रिमोट कंट्रोल।

आमतौर पर होम-कंट्रोल पावर-लाइन संचार उपकरण ट्रांसमीटर पर घरेलू वायरिंग में 20 और 200 किलोहर्ट्ज़ के बीच वाहक तरंग में मॉड्यूलेट करके संचालित होते हैं। वाहक को डिजिटल सिग्नल द्वारा संशोधित किया जाता है। सिस्टम में प्रत्येक रिसीवर का एक पता होता है और इसे व्यक्तिगत रूप से घरेलू वायरिंग पर प्रसारित संकेतों और रिसीवर पर डिकोड करके कमांड किया जा सकता है। इन उपकरणों को या तो नियमित बिजली के आउटलेट में प्लग किया जा सकता है, या स्थायी रूप से वायर्ड किया जा सकता है। चूंकि वाहक संकेत एक ही वितरण प्रणाली पर आस-पास के घरों (या अपार्टमेंट) में फैल सकता है, इसलिए इन नियंत्रण योजनाओं में एक "घर का पता" होता है जो मालिक को नामित करता है। [[ X10 (उद्योग मानक) |X10 (उद्योग मानक)]] के रूप में जानी जाने वाली एक लोकप्रिय तकनीक का उपयोग 1970 के दशक से किया जा रहा है।<ref>{{cite web |title= X10 का इतिहास|author= Edward B.Driscoll Jr. |url= http://home.planet.nl/~lhendrix/x10_history.htm |access-date= 22 July 2011 }}</ref>

1999 में शुरू की गई [[ यूनिवर्सल पॉवरलाइन बस | यूनिवर्सल पॉवरलाइन बस]] , [[ पल्स-पोजिशन मॉड्यूलेशन | पल्स-पोजिशन मॉड्यूलेशन]] (PPM) का उपयोग करती है। भौतिक परत विधि X10 की तुलना में बहुत भिन्न योजना है।<ref>{{cite web |title= यूनिवर्सल (सोनिक) पॉवरलाइन बस क्या है?|publisher = Powerline Control Systems, Inc |url= http://pulseworx.com/UPB_.htm |access-date= 22 July 2011}}</ref> [[ LonTalk | LonTalk]] , [[ LonWorks | LonWorks]] होम ऑटोमेशन उत्पाद लाइन का हिस्सा है, जिसे कुछ स्वचालन मानकों के हिस्से के रूप में स्वीकार किया गया था।<ref>{{cite news |title= Echelon ने LonWorks® नियंत्रण नेटवर्क के ISO/IEC मानकीकरण की घोषणा की|publisher= Echelon Corporation |work= News release |date= 3 December 2008 |url= http://www.echelon.com/company/press/2008/lonworksISO.htm |access-date= 22 July 2011 |url-status= dead |archive-url= https://web.archive.org/web/20120407150936/http://www.echelon.com/company/news-room/2008/lonworksISO.htm |archive-date= 7 April 2012}}</ref>

बिजली की आपूर्ति व्यापक होने के तुरंत बाद नैरोबैंड पावर-लाइन संचार शुरू हुआ। वर्ष 1922 के आसपास टेलीमेट्री उद्देश्यों के लिए 15 से 500 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों के साथ उच्च-तनाव लाइनों पर पहली वाहक आवृत्ति प्रणाली का संचालन शुरू हुआ, और यह जारी है।<ref>{{cite journal|first=K|last=Dostert|year=1997|title=विद्युत वितरण ग्रिड पर दूरसंचार - संभावनाएँ और सीमाएँ|journal=Proc 1997 Internat. Symp. On Power Line Comms and Its Applications|pages=1–9|url=http://www.isplc.org/docsearch/Proceedings/1997/pdf/0563_001.pdf}}</ref> बेबी अलार्म जैसे उपभोक्ता उत्पाद कम से कम 1940 से उपलब्ध हैं।<ref>{{cite conference|first=R.|last=Broadridge|title=पावर लाइन मोडेम और नेटवर्क|conference=Second IEE National Conference on Telecommunications|year=1989|pages=294–296|location=London UK|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/20724}}</ref>