ES2324370T3 - Un metodo de comunicacion de linea portadora. - Google Patents
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Abstract
Un método de comunicación de línea de potencia para redes de transmisión de corriente eléctrica (10) incluyendo varias subestaciones (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) interconectadas por líneas de potencia de transmisión (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6), incluyendo el método: comunicar órdenes por una línea de transmisión de potencia (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) de un dispositivo de comunicaciones (1, 2, 3, 4, 5) de una subestación (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) a un dispositivo de comunicaciones de una subestación contigua (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) usando señales de orden (A, B, C, D) en una banda de frecuencias (F) y una señal de guarda (G) situada en una primera mitad (F1, F2) de la banda de frecuencias (F), donde se usa una secuencia repetida de diferentes esquemas (a, b; a1, b1; a2, b2) de señales de orden para líneas sucesivas, indicando cada uno de los esquemas qué señales de orden (A, B, C, D) se han de emplear para codificar las órdenes e incluyendo solamente señales de orden (A, B, C, D) con frecuencias situadas en una segunda mitad (F2, F1) de la banda de frecuencias (F).
Description
Un método de comunicación de línea
portadora.
La presente invención se refiere a un método de
comunicación de línea de potencia para redes de transmisión de
corriente eléctrica. Específicamente, la invención se refiere a un
método de comunicación de línea de potencia para redes de
transmisión de corriente eléctrica incluyendo varias subestaciones
conectadas por líneas de potencia de transmisión.
La comunicación por línea de potencia (PLC) por
líneas de potencia de voltaje alto o medio puede ser usada para
transmitir órdenes específicas de (tele)protección por
canales de poca anchura de banda, por ejemplo, una anchura de banda
de 2 kHz situada en el extremo bajo de la banda de frecuencias
disponible para servicios de comunicación por línea de potencia.
Típicamente, los equipos PLC más antiguos están provistos de una
anchura de banda limitada de 2 kHz para transmitir señales de
orden, usadas para codificar (tele)órdenes de protección, así como
una frecuencia de guarda. Por otra parte, el equipo módem PLC ofrece
típicamente una anchura de banda de 4 kHz; situándose
preferiblemente la frecuencia de guarda en la mitad superior de esta
banda de frecuencias disponible. La frecuencia de guarda puede ser
desplazada dentro de la mitad superior; sin embargo, mover la
frecuencia de guarda a la mitad inferior requeriría cambiar los
filtros de hardware, lo que se ha de evitar. En las redes
existentes, las frecuencias adyacentes a la banda de 2 kHz antes
usada están ocupadas a menudo por otros servicios. En consecuencia,
en este caso, el equipo módem PLC no puede ser usado como si la red
estuviese diseñada con restos. No obstante, incluso en los nuevos
diseños de redes PLC que no tienen limitaciones históricas y que
tienen una anchura de banda de 40-500 kHz reservada
para aplicaciones de protección, generalmente es ventajoso no
desperdiciar anchura de banda, sino usar equipo PLC de 4 kHz y
ahorrar la anchura de banda restante para otros fines.
El equipo PLC ejemplar puede incluir un módulo
de teleprotección NSD550 como el descrito en el folleto ABB número
1KHA000588 NSD550 titulado "Transmisión de señales de protección
mediante línea de potencia (PLC) en redes de alto voltaje". El
módulo se puede configurar para transmitir hasta cuatro órdenes de
(tele)protección con dos modos de operación diferentes, es
decir, dos órdenes permisivas y dos órdenes de disparo directo, o
tres órdenes permisivas y otra de disparo directo.
US 2003/156369 se refiere a la recepción de
órdenes de protección, donde señales que codifican una orden son
recibidas individualmente con niveles de protección y/o seguridad
individuales.
Por lo tanto, un objetivo de la presente
invención es proporcionar un método de comunicación de línea de
potencia y un sistema de comunicación por línea de potencia, que
hacen posible hacer un uso eficiente de las bandas de frecuencia
para aplicaciones de teleprotección dedicadas más servicio de canal
de voz, si es necesario. En particular, un objetivo de la presente
invención es proporcionar un método de comunicación de línea de
potencia y un sistema de comunicación por línea de potencia, que
hacen posible reducir el número de diferentes bandas de frecuencia
requerido en redes de transmisión de corriente eléctrica.
Este objetivo se logra con un método de
comunicación de línea de potencia según la reivindicación 1, y un
sistema de comunicación por línea de potencia según la
reivindicación 10. Otras realizaciones preferidas son evidentes por
las reivindicaciones dependientes.
Según la presente invención, dichos objetos se
logran porque, en una red de transmisión de corriente eléctrica
incluyendo varias subestaciones conectadas por líneas de potencia de
transmisión, un dispositivo de comunicaciones de una subestación
comunica por una línea de transmisión de potencia con un dispositivo
de comunicaciones de una subestación contigua usando señales de
orden en una banda de frecuencias y una señal de guarda situada en
una primera mitad de la banda de frecuencias. Los dispositivos de
comunicación usan una secuencia repetida de esquemas diferentes de
señales de orden para líneas sucesivas donde cada uno de los
esquemas incluye solamente señales de orden con frecuencias
situadas en una segunda mitad de la banda de frecuencias. Por
ejemplo, se repiten diferentes esquemas "a" y "b" como
secuencia "ab" después de dos líneas sucesivas. Usando una
secuencia repetida de esquemas diferentes de señales de orden para
líneas sucesivas y usando en cada uno de los esquemas solamente
señales de orden con frecuencias situadas en una mitad de la banda
de frecuencias reservada, es posible reducir el número de
diferentes bandas de frecuencia requerido en redes de transmisión de
corriente eléctrica para transmitir señales de orden usadas para
codificar órdenes de (tele)protección. Específicamente, el
método y el sistema propuestos de comunicación de línea de potencia
pueden proporcionar una alternativa viable a equipo PLC de 2 kHz,
es decir, el equipo PLC de 2 kHz más antiguo puede ser sustituido
por sistemas PLC más modernos de 4 kHz de anchura de banda.
En una primera realización, los diferentes
esquemas en la secuencia repetida incluyen señales de orden con
frecuencias situadas en la misma mitad de la banda de frecuencias, y
las señales de guarda asociadas con los diferentes esquemas en la
secuencia repetida tienen frecuencias que difieren una desviación de
frecuencia definida. Mantener las frecuencias de las señales de
orden en la misma mitad de la banda de frecuencias hace posible
conservar la anchura de banda. Además, separando las frecuencias de
la señal de guarda por una desviación de frecuencia de al menos 480
Hz, por ejemplo, se puede evitar la interferencia y la señal de
guarda puede ser filtrada razonablemente. Preferiblemente, en esta
primera realización, se usan diferentes conjuntos de señales de
orden con frecuencias diferentes para los esquemas diferentes de
señales de orden.
En una segunda realización, los diferentes
esquemas en la secuencia repetida incluyen señales de orden con
frecuencias situadas en mitades alternas de la banda de frecuencias,
y las señales de guarda asociadas con los diferentes esquemas en la
secuencia repetida tienen frecuencias alternas situadas en la mitad
respectiva de la banda de frecuencias sin frecuencias de señales de
orden. Preferiblemente, en esta segunda realización, las señales de
guarda tienen valores de frecuencia entre los valores de frecuencia
usados para señales de orden.
En otra realización, para subestaciones
conectadas a más de dos líneas de potencia de transmisión, se usa
una banda de frecuencias alternativa adicional para comunicar
señales de orden y guarda a una de las subestaciones contiguas.
En un sistema de comunicación por línea de
potencia para redes de transmisión de corriente eléctrica incluyendo
varias subestaciones conectadas por líneas de potencia de
transmisión, el sistema incluye dispositivos de comunicación
configurados para comunicar por una de las líneas con un dispositivo
de comunicaciones de una subestación contigua, usando señales de
orden en una banda de frecuencias y una señal de guarda situada en
una primera mitad de la banda de frecuencias, estando configurados
además los dispositivos de comunicación para usar esquemas
diferentes de señales de orden para líneas sucesivas, incluyendo
cada uno de los esquemas solamente señales de orden con frecuencias
situadas en una segunda mitad de la banda de frecuencias.
La presente invención se explicará con más
detalle, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, donde:
La figura 1 representa un segmento de una red de
transmisión de corriente eléctrica incluyendo varias subestaciones
conectadas por líneas de potencia de transmisión.
La figura 2 representa un ejemplo de dos
esquemas diferentes de señales de orden con frecuencias situadas en
una mitad común de una banda de frecuencias reservada.
La figura 3 representa otro ejemplo de
diferentes esquemas, teniendo cada esquema señales de orden con
frecuencias situada en una mitad diferente de la banda de
frecuencias reservada.
La figura 1 representa un diagrama de bloques
que ilustra esquemáticamente un segmento de una red de transmisión
de corriente eléctrica o distribución 10 incluyendo varias
subestaciones SS1, SS2, SS3, SS4, y SS5, interconectadas por líneas
de potencia de transmisión L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, y
L6, por ejemplo, líneas de potencia de alto voltaje que operan a 70
kV o más. Como se ilustra en la figura 1, las subestaciones SS1,
SS2, SS3, SS4, SS5 incluyen un dispositivo de comunicaciones 1, 2,
3, 4, 5. Los dispositivos de comunicación 1, 2, 3, 4, 5 incluyen un
módem PLC para comunicar por las líneas de potencia y un módulo de
teleprotección. Por ejemplo, el módem PLC es un ETL540 u otro
elemento de la familia ETL500 de sistemas de línea de potencia
programables por software de ABB para la transmisión de voz, datos,
y señales de protección por líneas de alto voltaje. Por ejemplo, el
módulo de teleprotección es una tarjeta plug-in
NSD550 de ABB para ETL540 o para otro elemento de la familia
ETL500. La tarjeta plug-in NSD550 está configurada
para transmitir hasta cuatro órdenes de (teleprotección) con dos
modos de operación diferentes, es decir, dos órdenes permisivas y
dos de disparo directo, o tres órdenes permisivas y otra de disparo
directo.
Como se indica en la figura 1, diferentes
esquemas a, b, c de órdenes de protección de línea son transmitidos
por las líneas de potencia de transmisión L1, L12, L14, L2, L23, L3,
L4, L45, L5, L6 entre las respectivas subestaciones delimitantes
SS1, SS2, SS3, SS4, SS5. Los números de referencia a, b, c se
refieren a esquemas de señales de orden ilustrados en las figuras 2
y 3, por ejemplo. Los esquemas de señal de orden a, b, c indican
qué señales de orden (tipo y frecuencia) se han de emplear. Como se
representa en la figura 1, los dispositivos de comunicación 1, 2,
3, 4, 5 están configurados para usar esquemas diferentes de señales
de orden a, b, c para líneas sucesivas; específicamente, los
dispositivos de comunicación 1, 2, 3, 4, 5 están configurados para
usar una secuencia repetida ("ab") de diferentes esquemas de
señal de orden a, b para líneas sucesivas. Por ejemplo, a lo largo
de las líneas L1, L14, L45, L6, los esquemas de señales de orden a,
b se repiten en cada segunda línea.
Las figuras 2 y 3 muestran ejemplos de esquemas
diferentes de señales de orden a1, b1, a2, y b2. Las flechas A, B,
C, D representan simbólicamente las señales de orden (solo tonos o
tonos codificados alternativos) para órdenes A a D de la tarjeta
plug-in NSD550. Para facilidad de referencia,
solamente las señales monotono (una frecuencia por señal de orden)
se ilustran en las figuras 2 y 3; no obstante, también son posibles
otros tipos de señales de orden, por ejemplo de tono doble o
análogos. La flecha G representa la señal de guarda, por ejemplo,
la señal piloto del módem PLC, por ejemplo la señal piloto de los
sistemas de línea de potencia ETL500, o la señal de guarda dedicada
proporcionada por el módulo de teleprotección. Los esquemas de
señales de orden a y b (o a1, b1, a2, b2, respectivamente)
comparten la misma banda de frecuencias PLC F, por ejemplo
100k-104 kHz; esquema de señales de orden c usa una
banda de frecuencias diferente. Se deberá indicar que solamente se
representa la banda de transmisión (Tx); siendo distinta la banda de
recepción (Rx), para comunicar en la dirección opuesta, y estando
adyacente o no adyacente a la banda de frecuencias F.
La figura 2 representa un ejemplo de dos
esquemas diferentes de señales de orden a1, b1 para dos órdenes.
Para implementar estos esquemas, en la figura 1, los dispositivos de
comunicación 1, 2, 3, 4, 5 están configurados para usar los
esquemas de señales de orden a1, b1 para los esquemas a o b,
respectivamente. En consecuencia, en las líneas de potencia L14,
L2, L4, L45, L6 asociadas con el esquema de señales de orden a (es
decir, a1), se usan órdenes Ay D (o en otra realización A y C);
mientras que en las líneas de potencia L1, L23, L45 asociadas con
el esquema de señales de orden b (es decir, b1), se usan órdenes B y
C (o en otra realización B y D). Como se ilustra en la figura 2, la
frecuencia de guarda G asociada con el esquema de señales de orden
a1 difiere de la frecuencia de guarda G asociada con el esquema de
señales de orden b1 una desviación de frecuencia F0.
Preferiblemente, para evitar interferencias, las frecuencias de
guarda G asociadas con los esquemas de señales de orden a1 y b1
están desviadas, por ejemplo, 480 Hz. Además, en las líneas de
potencia L12, L3, L5 asociadas con los esquemas de señales de orden
c, se deberá usar una banda de frecuencias PLC diferente para evitar
interferencia. Aunque es innecesario, para una planificación más
conservadora, una secuencia repetida puede incluir tres o más
esquemas diferentes, dando lugar a que un esquema particular (a) se
repita en menos de cada segunda línea sucesiva, pero ofreciendo
todavía ahorros de anchura de banda en la red, en comparación con
la planificación convencional.
La figura 3 representa un ejemplo de dos
esquemas diferentes de señales de orden a2, b2 para cuatro órdenes.
De nuevo, los esquemas de señales de orden a2 y b2 comparten la
misma banda de frecuencias PLC F, por ejemplo, de 100
kHz-104 kHz; aunque se usa una banda de frecuencias
diferente para esquema de señales de orden c. Para implementar
estos esquemas, en la figura 1, los dispositivos de comunicación 1,
2, 3, 4, 5 están configurados para usar los esquemas de señales de
orden a2, b2 para los esquemas a o b, respectivamente. En
consecuencia, en las líneas de potencia L14, L2, L4, L45, L6
asociadas con el esquema de señales de orden a (es decir, a2), las
órdenes A, B, C, D están situadas en la mitad inferior F1, y la
señal de guarda G está situada en la mitad superior F2 de la banda
de frecuencias F. Por otra parte, en las líneas de potencia L12, L3,
L5 asociadas con el esquema de señales de orden b (es decir, b2),
las órdenes A, B, C, D están situadas en la mitad superior F2 de la
banda de frecuencias F, y la señal de guarda G asociada con el
esquema de señales de orden b2 está situada en la mitad inferior F1
de la banda de frecuencias F. Al objeto de convertir el esquema a2 a
b2 y viceversa, preferiblemente, la banda de frecuencias F se
invierte o cambia de posición normal (erigida) a invertida, como se
ha indicado simbólicamente en la figura 3 por el triángulo invertido
del esquema de señales de orden b2. En el sistema de línea de
potencia de única banda lateral ETL500, por ejemplo, una
característica especial lleva a cabo el reflejo de las posiciones
normal e invertida. Así, en las líneas de potencia L14, L2, L4,
L45, L6 asociadas con el esquema de señales de orden a (es decir,
a2), la banda de frecuencias F se pone en posición normal; mientras
que en las líneas de potencia L12, L3, L5 asociadas con el esquema
de señales de orden b (es decir, b2), la banda de frecuencias F se
pone en la posición invertida. Como se ha indicado en la figura 3,
las frecuencias de las señales de guarda G se seleccionan de modo
que estén situadas entre los valores de frecuencia usados para las
señales de orden A, B, C, D. Esencialmente, con el fin de evitar la
interferencia, las frecuencias de las señales de guarda G se ponen
en el medio de dos señales de orden A, B, C, D que tienen valores
de frecuencia contiguos. De nuevo, y aunque es innecesario, para una
planificación más conservadora, se salta una línea adicional antes
de repetir las frecuencias, ofreciendo todavía ahorros de anchura
de banda en comparación con la planificación convencional.
Claims (10)
1. Un método de comunicación de línea de
potencia para redes de transmisión de corriente eléctrica (10)
incluyendo varias subestaciones (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5)
interconectadas por líneas de potencia de transmisión (L1, L12, L14,
L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6), incluyendo el método:
comunicar órdenes por una línea de transmisión
de potencia (L1, L12, L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) de un
dispositivo de comunicaciones (1, 2, 3, 4, 5) de una subestación
(SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) a un dispositivo de comunicaciones de una
subestación contigua (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5) usando señales de
orden (A, B, C, D) en una banda de frecuencias (F) y una señal de
guarda (G) situada en una primera mitad (F1, F2) de la banda de
frecuencias (F), donde se usa una secuencia repetida de diferentes
esquemas (a, b; a1, b1; a2, b2) de señales de orden para líneas
sucesivas, indicando cada uno de los esquemas qué señales de orden
(A, B, C, D) se han de emplear para codificar las órdenes e
incluyendo solamente señales de orden (A, B, C, D) con frecuencias
situadas en una segunda mitad (F2, F1) de la banda de frecuencias
(F).
2. El método de la reivindicación 1, donde los
diferentes esquemas (a1, b1) en la secuencia repetida incluyen
señales de orden (A, B, C, D) con frecuencias situadas en la misma
mitad (F1) de la banda de frecuencias (F), y donde las señales de
guarda (G) asociadas con los diferentes esquemas (a1, b1) en la
secuencia repetida tienen frecuencias que difieren una desviación
de frecuencia definida (F0).
3. El método de la reivindicación 2, donde la
desviación de frecuencia definida (F0) es suficiente para evitar la
interferencia mutua de las señales de guarda (G) en líneas sucesivas
usando los diferentes esquemas (a1, b1) en la secuencia
repetida.
4. El método de una de las reivindicaciones 1 a
3, donde se usan diferentes subconjuntos de señales de orden (A, B,
C, D) con frecuencias diferentes para los diferentes esquemas (a1,
b1) de señales de orden (A, B, C, D).
5. El método de la reivindicación 1, donde los
diferentes esquemas (a2, b2) en la secuencia repetida incluyen
señales de orden (A, B, C, D) con frecuencias situadas en mitades
alternas (F1, F2) de la banda de frecuencias (F), y donde las
señales de guarda (G) asociadas con los diferentes esquemas (a2, b2)
en la secuencia repetida tienen frecuencias alternas situadas en la
mitad de la banda de frecuencias (F2, F1) sin frecuencias de señales
de orden (A, B, C, D).
6. El método de la reivindicación 5, donde se
genera un primer esquema (a2) de los diferentes esquemas invirtiendo
la banda de frecuencias (F) incluyendo un segundo esquema (b2).
7. El método de la reivindicación 5, donde las
señales de guarda (G) tienen valores de frecuencia entre valores de
frecuencia usados para señales de orden (A, B, C, D).
8. El método de una de las reivindicaciones 1 a
7, donde para las subestaciones (SS1, SS2, SS3, SS5) conectadas a
más de dos líneas de potencia de transmisión (L1, L12, L14, L2, L23,
L3, L4, L45, L5, L6), se usa una banda de frecuencias alternativa
adicional para comunicar señales de orden y guarda (A, B, C, D, G) a
una de las subestaciones contiguas.
9. El método de una de las reivindicaciones 1 a
8, donde las señales de orden (A, B, C, D) se usan para codificar
órdenes de protección.
10. Un sistema de comunicación por línea de
potencia para redes de transmisión de corriente eléctrica (10)
incluyendo varias subestaciones (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5)
interconectadas por líneas de potencia de transmisión (L1, L12, L14,
L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6), incluyendo el sistema:
en las subestaciones (SS1, SS2, SS3, SS4, SS5),
dispositivos de comunicación (1, 2, 3, 4, 5) configurados para
comunicar órdenes por una línea de transmisión de potencia (L1, L12,
L14, L2, L23, L3, L4, L45, L5, L6) a un dispositivo de
comunicaciones (1, 2, 3, 4, 5) de una subestación contigua (SS1,
SS2, SS3, SS4, SS5) usando señales de orden (A, B, C, D) en una
banda de frecuencias (F) y una señal de guarda (G) situada en una
primera mitad (F1, F2) de la banda de frecuencias (F),
caracterizada
porque los dispositivos de comunicación (1, 2,
3, 4, 5) están configurados para usar una secuencia repetida de
diferentes esquemas (a, b, a1, b1, a2; b2) de señales de orden para
líneas sucesivas, indicando cada uno de los esquemas qué señales de
orden (A, B, C, D) se han de emplear para codificar las órdenes e
incluyendo solamente señales de orden (A, B, C, D) con frecuencias
situadas en una segunda mitad (F2, F1) de la banda de frecuencias
(F).
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