Annons

Kraftiga störningar från elnätskommunikation

Det kan tyckas vara en elegant lösning att bygga datanät där man med speciella modem utnyttjar elnätets kablar för att överföra data. I praktiken är det en sedan länge mycket omdiskuterad metod. Ett aktuellt fall, som vi här tar upp, visar att kortvågskommunikation kan slås ut på grund av kraftiga störningar.

Under 1900-talets första hälft, och även senare, smutsades sjöar ned via utsläpp, dumpning av skrot och avfall, gifttunnor grävdes ner i marken och det fanns en tro på att naturen så småningom skulle ta hand om detta, det var inget att bry sig så särskilt mycket om. På många håll har man sanerat och renat – ett arbete som har tagit lång tid och kostat mycket pengar. Idag finns ett generellt miljömedvetande och strängare regelverk.
Men hur är det med vår radiomiljö? Här verkar utvecklingen gå åt fel håll, att man blir alltmera tolerant mot diverse störningar. Så frågan är, har vi råd att skräpa ned kortvågsbandet? Hur mycket kan det komma att kosta när vi så småningom måste tillgripa saneringar? I storstäderna är stördimmorna så kraftiga att mottagning på kortvågsbandet bara är möjligt av de starkaste signalerna.

Tre års störningar
Låt oss se på ett aktuellt störningsfall. Radioamatören Michael Wiklund, till vardags konstruktör vid utvecklingsföretaget Elektronikkonsult AB, kunde för tre år sedan konstatera att kortvågskommunikation omöjliggjordes på grund av starka störningar.

Med mätmottagare och pejlantenn ringade Michael Wiklund en kraftigt störande hiss in. Vid kontakt med hissleverantören visade dennes undersökning att hissmontören hade missat en jordanslutning. Efter inkopplingen av jordflätan försvann de kraftiga transientstörningar som uppstod då hissen startade och stoppade.

Breda störningar

När detta var avklarat återstod störningar som kunde avlyssnas som ett ”vinande och pipande” som dränkte alla svaga signaler över hela kortvågsbandet och omöjliggjorde mottagning på vissa delar av kortvågsbandet.
Den här gången var det svårare att pejla in störningen i det höghus från vilken den emitterades. Det märkliga var att störningarna försvann på kvällen.
Michael Wiklund kontaktade därför Elsäkerhetsverket, som är tillsynsmyndighet för EMC-frågor, och fick hjälp av Henrik Olsson, elinspektör vid Elsäkerhetsverket.
Tillsammans började de att försöka ringa in störkällan för att så småningom peka ut att störningen kom från en viss lägenhet. Det visade sig att lägenhetsinnehavaren hade installerat elnätsmodem (kallas Power Line Communication, PLC, Home Plug eller Power Line Telecom, PLT). När modemen stängdes av försvann störningarna.
Men en ännu olöst fråga var, varför försvann störningarna ibland?

Strålande skyddsjord
Det visade sig att det fanns en grendosa som var ansluten till samma jordade väggkontakt som ett av modemen. När strömbrytaren på grendosan slogs på kom störningarna (som alltså dämpades när modemen slogs ifrån). Till grendosan var en apparat ansluten, konstruerad så att den hade ett EMC-filter vid nätanslutningen. Filtret var en traditionell konstruktion med Y-kondensatorer mot skyddsjorden. Så när apparaten kopplades in kom störningarna från PLT att kopplas mot skyddsjorden. Denna utgjorde en 30 m lång ledning ned till fastighetens elcentral. Med andra ord: skyddsjorden, med anslutning till 20 lägenheter, fungerande som en antenn för störningarna!


Varierande impedans

Störningsproblemen från PLT har varit kända länge. Framför allt drabbas de frekvensband där långvägskommunikation förekommer. Därför är elnätsmodem försedda med adaptiva notch-filter för radioamatörbanden och vissa säkerhetskritiska band.
I militära sammanhang har man kommit fram till att kortvågsbanden är av oerhörd betydelse och kortvågen har där genomgått en renässans.
Går det då inte att konstruera elnätsmodem som inte stör? Svaret ligger i elnätens utförande: Trådarna är inte alltid parallellt dragna, vilket innebär att den karakteristiska impedansen varierar. Egentligen skulle de behöva vara tvinnande, men så är inte fallet. Och vid varje förgrening uppstår en impedansförändring. Anslutna ledningar fungerar som ”stubbar” vilket ger upphov till kraftigt varierande impedanser.
I Japan undersökte man förutsättningarna för elnätskommunikation och fann att det skulle bli omöjligt att undvika störningar på grund av skiftande impedanser och obalans i de elkablar som i praktiken fungerar som transmissionsledningar. Därför totalförbjöd man elnätskommunikation! Att jordledningen kopplades till husens vattenledningssystem gjorde saken ännu värre. Hela vattensystemen strålade!

Utslagna områden

I Storbritannien har British Telecom sålt mängder av PLT-modem. Därför har hela villaområden drabbats av en massiv stördimma. Läs gärna Tim Williams artikel ”RF emissions of Powerline Ethernet adapters” i EMC Journal 2009 som konkret belyser problemen. Hans slutsats är frapperande: Med hänvisning till EMC-direktivet konstaterar han att ”Om British Telecom visar sig ignorera dessa standarder genom att till slutkunder placera ut högvolymprodukter som inte uppfyller dessa standarder, vad betyder det för andra företag som fortsätter att uppfylla dessa krav?
Ännu mera kritisk är Tim Williams i artikeln ”Why broadband PLT is bad for EMC”.
Michael Wiklund på Elektronikkonsult AB säger något liknande:
– Vi anstränger oss att ta fram konstruktioner som väl skall uppfylla EMC-kraven. Hur kan då PLT-modemen tillåts säljas med den höga grad av störningar de kan orsaka?
Med tanke på hur strängt det tvingande EMC-direktivet är utformat kan man fråga sig hur PLT-modemen över huvud taget kan tillåtas sättas på marknaden.
Försvarare av PLT har uttryckt att den som har mätt på störningar har mätt fel, inte på normerat vis. Det får mig att tänka på den militära orienteringsövning där kaptenen säger. ”Om kartan och verkligheten skiljer åt är det kartan som gäller”.

 

Comments are closed.