×

Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşme Nedir?




Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşme Nedir?

Tarık Ateş 


 

Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşme Nedir?
 
Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşme yani Power Line Communication (PLC), elektrik dağıtımı yapılan iletkenler üzerinden aynı zamanda veri taşınması prensibine dayanır. Amaç enerji hattının olduğu her noktada yeni bir kablo veya kablosuz çözümlere ihtiyaç duymadan veri transferi sağlamaktır. Her ne kadar yeni bir teknoloji gibi görünse de temelleri 1838 yılına dayanmaktadır.
 

Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşme Tarihçesi

Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşmeyi esas alan ilk çalışma, Edward Davy tarafından, 1838 yılında, Liverpool telgraf şirketinin Londra’nın az yerleşime sahip bazı noktalarında kurulu bulunan akülerinin gerilim seviyelerini kontrol etmek amacıyla uzaktan okunabilir bir elektrik sayaç tasarımı üzerine yapılmıştır. PLC sistemi konusunda alınmış ilk patenteler ise İngiltere’de 1897 ve Almanya’da 1901 yıllarına aittir. [1]

1954 yılında, AIEE (American Institute of Electrical Engineers) enerji hattından haberleşme konusunda kanallar ve uygulamaları konusunda kılavuz yayımladı. Bu kılavuz PLC konusunda çalışmaların artmasını sağlamıştır.

1960’lı yıllarda transistörler üretilmeye başlandı. 1970’li yıllarda elektrik, su, gaz tüketiminin ücretlendirilmesi ötesinde yakın bir zamanda bazı işlevlerin de yapılabileceği ön görüldü. Bunlar arasında; faturasını ödemeyen abonenin ilgili hizmeti almasının otomatik olarak engellenmesi, önemli haberlerin kısa bir şekilde abonelerle paylaşılması, herhangi bir felaket veya kazaların paylaşılması düşüncesi oluşmuştur.

1990’lı yıllarda bilgisayarların ucuzlamaya başlaması, enerji hattı üzerinde Yerel Alan Ağları (LAN) oluşturması hususunu da beraberinde getirdi.

2000’li yıllarda bilgisayarların evlerde yaygınlaşması, ev ağlarının oluşması, bilişim teknolojisi (BT) sektörü için de hedef bir pazar oldu. PLC, ev otomasyonu için ev içi bilgisayar ağları kurma konusunda ideal bir araç oldu. Bu yıllar aynı zamanda dünyadaki enerji konusunda yaşanan sıkıntıların ve global ısınma konularının tartışıldığı, “Akıllı Şebeke” kavramının ortaya çıktığı dönemlerdir. PLC’nin Akıllı Şebeke haberleşme altyapısında önemli üstünlüklere sahip olması, PLC’ye ilişkin çalışmaları tekrar arttırdı.

Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşme İle Sayaç Otomasyon Sistemleri

Ülkemizde özellikle 2000’li yıllarda büyük yapıların (Toplu Konut, Rezidans, AVM) etkisiyle sayaç otomasyon projeleri önem kazanmaya ve uygulanmaya başlamıştır. Bu uygulamalar genellikle kablolu yapılsa da uzak mesafelerde fiber/optik veya daha uzak mesafelerde GPRS üzerinden yapılmaya çalışılmıştır. Özellikle mekanik sayaç otomasyonunda radyo frekansı temelli altyapılar (LoRa, Sigfox vb.) kullanılsa da elektrik sayaç otomasyonunda dağıtım firmalarının da özelleşmesi ile GPRS altyapısı ön plana çıkmaktadır.

Bu altyapılarda yeni bir kablolama ağına ihtiyaç duyulması, işletme maliyetlerini arttırması veya farklı firmalara (GSM operatörlerine) bağlı olunması alternatif arayışlarını beraberinde getirmiştir.

Enerji Hattı Üzerinden Haberleşmeyi esas alan ilk çalışmada olduğu gibi Türkiye’de de sayaç otomasyonu ile buluşması çok uzun sürmemiştir ve son beş yılda yaklaşık bir milyon adet elektrik sayacı PLC altyapısı ile okunmaya ve uzaktan kontrol edilmeye başlanmıştır.

Türkiye ve Dünyada uygulanan PLC Teknolojileri

Bugün dünyada yaygın olarak kullanılan PLC sayaç haberleşme teknolojileri aşağıda belirtilmiş olup, Türkiye’de çok büyük bir oranda bu listede dahi bulunmayan, düşük hızlı başka bir FSK modülasyonu kullanılmaktadır. G3 ve PRIME ise sadece deneysel olarak kullanılmıştır.
 

 
Tablodan da görülebileceği gibi sağ tarafa ilerledikçe haberleşme hızı artmaktadır. HPLC’nin en büyük avantajı çok daha yüksek hızda, çok daha yüksek başarı oranı ile haberleşebilme kabiliyetidir. Yüksek hızda okuma özellikle uzaktan enerji kesme işlemlerinin hızlı gerçekleştirilmesinde önemli olmaktadır. HPLC bu konuda rakiplerinin çok üzerinde bir performans göstermektedir.

Yüksek hızda veri iletim teknolojileri olan LoRaWAN, RF, NB-IoT’ye göre bazı avantajları da bulunmaktadır. GSM bağımlı bir teknoloji olmaması, sim kart bağımlılığı gerektirmemesi ve bununla birlikte sim kart değişim operasyon zorluğu gibi zayıf yönlerden yoksun olması, yüksek işletme maliyetlerinin ortaya çıkmaması, girişim ve güvenlik riskinin minimum seviyede olması gibi avantajlarıyla diğer haberleşme teknolojilerinden bir adım öne geçmektedir.

Bir diğer avantajı ise sayaçlarda bulunan tekrarlayıcı özelliği ile 8 adet atlama (hop) yapabilmesidir. Bu da tek bir dalda 3200m’ye kadar sorunsuz haberleşme sağlamaktadır.

Elektrik Hattı Üzerinden Haberleşme İle Sayaç Otomasyon Sistemleri Nasıl Kurulur
 
PLC üzerinden haberleşecek bir Sayaç Otomasyon Sistemi kurulurken izlenecek ilk adım dağıtım trafosunun çıkışına (sekonderine) bir Veri Toplayıcı Ünite (Data Concentrator Unit / DCU) bağlanarak gerçekleştirilir. 

DCU genellikle basit bir modem olarak düşünülse de merkezde bulunan yazılımlar ve sayaçlar arasındaki iletişimi sağlayan, içerisinde mini bir PC ve işletim sistemi bulunduran gelişmiş bir cihazdır.

DCU bağlı olduğu Dağıtım Trafosu altında bulunan PLC için uygun haberleşme modüllerine sahip sayaçlar ile şebeke üzerine farklı frekanslarda sinyaller basarak haberleşme sağlar. Toplanan veriler merkezde bulunan HES (Head End System) yazılımlarına 4.5G veya Ethernet bağlantısı ile iletir. Yine aynı şekilde merkezden gelen anlık sayaç okuma istekleri, sayaç enerjisini açma/kapama emirleri, tarih/saat senkronizasyon işlemleri DCU üzerinden aynı mantıkla yürütülür.

Toplanan veriler web servisleri aracılığı ile MDM (Meter Data Managament) ve 3. Parti yazılımlarına aktarılır. Bu sayede trafo bazında kayıp/kaçak takibi için raporlar, sayaçlara yapılacak usulsüz müdahalelerin tespiti (manyetik alan uygulanması, terminal kapağının açılması, nötr kaçaklarının tespiti vb.) ve son kullanıcıların tüketimlerini online olarak izleyebilmesi için web sayfaları tasarlanabilir.

Kurulacak bir sistemin prensip şeması aşağıdaki şekilde olabilir. Sistemin güvenliği ve gelişmeleri için IEC-61970 ve IEC 61968 standartlarına göre CIM (Ortak Bilgi Modeli) temelli SOA mimarisi ve arayüzü kullanılabilir. Ayrıca güvenliği arttırmak için kullanılan yöntemlerden bazıları aşağıdaki gibidir.
 
•    SSL tabanlı HTTP (HTTPS),

•    Cihaz ve sistem arasında VPN,

•    Cihaz ve sistem arasında AES-GCM-128 şifreleme algoritması,

•    LAN üzerinde güvenlik duvarı.



PLC Sistemlerinde Birden Fazla Sayaç Markası ve Model ile Nasıl Çalışılır
 
PLC aslında bir haberleşme ağıdır ve böyle bir ağ kurduğunuzda üzerinde sadece birden fazla elektrik sayacı markası ile değil birçok akıllı cihaz ile haberleşme sağlanabilir. Tabi bunun için gelişmiş bir protokole ihtiyaç vardır. 

Akıllı cihazlar ve akıllı ölçümleme için çalışmaya başlayan DLMS (Device Language Message Specification) derneğinin de belirttiği gibi “yeni bir protokol üzerinde çalışmaya başladılar çünkü akıllı ölçümleme – ve daha genel olarak, akıllı cihazların – birlikte çalışabilirliği, verimliliği ve güvenliği sağlayan dünya çapında kabul gören standart bir dile ihtiyaç duyuluyordu.” [2]

DLMS derneği bu hedeflere ulaşmak için DLMS / COSEM protokolünü ortaya çıkartmıştır.

DLMS/COSEM ile ilgili  IEC Standartları  IEC 62056 (Electricity metering data exchange - The DLMS/COSEM suite) Serisi standartlardır. 

IDIS (Interoperable Device Interface Specification) [3] standardı  DLMS/COSEM standardındaki her bir sayaç üreticisinin ayrı bir yazılım ve veri toplayıcı üniteye sahip olmasından kaynaklanan haberleşme problemlerini ortadan kaldırma ihtiyacı ile ortaya çıkmıştır. Bu standarda uyulduğunda tek bir yazılım ile tüm sayaçlar okunabilir ve toplayıcı üniteler farklı sayaçları okuyabilir duruma gelirler. Sonuç olarak son kullanıcılar üretici bağımlı olmaktan kurtulurlar.

"IDIS"    Güvenli S-FSK  IEC 61334-5-1(Distribution automation using distribution line carrier systems - Part 5-1: Lower layer profiles - The spread frequency shift keying (S-FSK) profile) 'e göre PLC iletişimi DLMS Kullanıcı Derneği  güncel uzantılarını dikkate alarak  akıllı ölçümü destekler. 


Kaynaklar: 

[1] Alçak Gerilim Enerji Hatlarında Dar Band Haberleşme İçin Gürültülerin Sınıflandırılması, Modellenmesi ve Kanal Empedans Ölçümü - Mehmet Ali SÖNMEZ
[2] www.dlms.com 
[3] www.idis-association.com 
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Sosyal Medyada Bizi Takip Edin!
E-Bülten Kayıt