Title Analiza svojstava razdjelne elektroenergetske mreže kao širokopojasnog pristupnog medija Title (english) Analysis of Distribution Network as Broadband Medium Author Dubravko Sabolić Mentor Alen Bažant (mentor)Committee member Vjekoslav Sinković (član povjerenstva)Committee member Alen Bažant (član povjerenstva)Committee member Dinko Begušić (član povjerenstva)Committee member Mladen Kos (član povjerenstva)Committee member Slavko Krajcar (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2004-09-29, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 621.3 - Electrical engineering Abstract Šumna svojstva istraživana su eksperimentalno. Istražene su tipične funkcije razdioba po razini snage šuma, kao i različite druge veličine korisne u simulacijama komunikacijskih kanala. Promatraju se i vremenske i prostorne varijacije šuma. U pogledu korelacije između snage šuma i opterećenja dijelova elektroenergetskog sustava, ustanovili smo da snaga šuma nije korelirana s opterećenjem sustava visoke razine, već je razmjerno čvrsto korelirana s opterećenjem lokalne mreže, npr. konkretne zgrade, u čemu se očituju tehničke aktivnosti ljudi prisutnih u takvom prostoru. Također smo zaključili da su uskopojasne komponente šuma čvršće korelirane s opterećenjem mreže od pozadinskog šuma, te da komponente šuma nisu u potpunosti slučajne, što zapravo znači da većina snage šuma potječe od elektroničkih i drugih uređaja u relativnoj blizini mjernog mjesta.
Propagacijski model baziran je na simulacijama/mjerenjima impedancija na priključcima mreže. On je pokazao znatno bolje slaganje s izravno mjerenim prijenosnim funkcijama od danas proširenih modela baziranih u vremenskoj domeni, opisanih u najrelevantnijoj i najsvježijoj literaturi. Modele u vremenskoj domeni također odlikuje iznimna složenost pri modeliranju stvarnih mreža s mnogo prilaza. U disertaciji je razvijen vrlo jednostavna, praktična i očigledna metoda, koja je omogućila izradu programskog alata za izvođenje kompleksnih analiza propagacijskih funkcija, te, na temelju njih i stohastičkih numeričkih eksperimenata, analiza veličina mjerodavnih za ocjenu komunikacijskih svojstava analiziranih kanala.
Isti je alat korišten za opsežnu analizu impedancije, koja je istraživana također i eksperimentalno. U usporedbi s današnjom literaturom iz područja PLC-a, u ovoj se disertaciji daje iscrpna karakterizacija propagacijskih i impedantnih karakteristika PLC medija, kao i jednostavna i izravna metoda i prikladan računalni alat za izračunavanje impedancija na mrežnim priključnicama. Impedancijska svojstva su važna zbog toga što neprilagođenja impedancija uređaja spojenih na mrežne priključke utječu na ukupna svojstva prijenosa signala.
Slijedeći dio disertacije bavi se analizom kapaciteta PLC kanala. Taj je dio također baziran na razvijenom programskom alatu, kao i na izmjerenim uzorcima šuma u stvarnim mrežama. Zaključujemo da u stvarnim PLC mrežama, sa propagacijskim i šumnim svojstvima, te impedancijama, opisanima u ranijim poglavljima disertacije, postoji značajan potencijal za komunikacijske sustave, tj. da se postizive brzine, primjerice, u unutarnjim instalacijskim mrežama kreću u redu veličine stotine megabita u sekundi.
Također se analiziraju osnovna pitanja elektromagnetske kompatibilnosti u vezi PLC komunikacijskih sustava, a daje se i pregled razvoja regulacije PLC-a i njenog utjecaja na postizive kapacitete. Isto tako, dan je i kratak pregled normizacijskih procesa važnih za PLC tehnologiju.
Abstract (english) Noise properties are investigated on experimental basis. Typical distribution functions for power levels and various other quantities useful for communication link simulations are investigated. We observe space and temporal variations of the noise phenomena. Regarding correlation with power load of the installation network, we have established that the noise power is not correlated with the daily load profile of the power system on high levels, but rather that there is a quite tight correlation between noise and local power load, i.e. the load of the actual building, reflecting human (technical) activities in the vicinity. We also concluded that narrowband interferences are more correlated with the load profile than the floor noise, and that the noise components are not entirely random, meaning that much of the noise power is actually coming from electronic and other devices in the relatively near proximity.
Propagation model is based on the impedance simulations/measurements. It showed much better compliance with directly measured transfer functions, than today's wide-spread time-domain models, described in most relevant and recent literature, not to mention the vast complexity of time domain methods in real-life multi-branched networks. We have developed very simple, practical and straightforward method which enabled the construction of a software tool that can perform complex analyses of the propagation functions, and based on them and on the stochastic numerical experiments, of a number of quantities relevant for the communication properties of the channels analyzed.
The same tool is used for the extensive analysis of the impedances present on PLC network ports. We have also experimentally investigated important impedance properties. Comparing to the contemporary literature, we have provided most detailed and extensive data on propagation and impedance characteristics of the power line communications medium, as well as a simple and straightforward method and appropriate software tool for impedance calculations. Impedance properties of PLC networks are important because impedance mismatches affect the signal transmission.
Next part of the dissertation is about the capacity analysis of PLC channels. This analysis, too, is based on the software tools we developed, and on the noise samples taken from the real networks. We conclude that in real-life PLC networks, with propagation and noise properties as described in earlier chapters of the dissertation, there is a substantial communication potential, i.e. that one can achieve communication speeds in the range of hundred of megabits per second in intrabuilding networks.
There is also an analysis of the basic electromagnetic compatibility considerations regarding PLC communications, as well as a review of the regulation development and its influence on achievable capacities, and normization processes relevant for the PLC technology.
Keywords
Razdjelna mreža
širokopojasni komunikacijski medij
propagacijski model
frekvencijska domena
impedancija
šum
Keywords (english)
Distribution network
broadband communications medium
propagation model
frequency domain
impedance
noise
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:168:246767 Study programme Title: Doctoral study programme "Electrical Engineering and Computing" Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Closed access Terms of use Created on 2019-06-06 09:34:43
