(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタと複数のインダクターを含むローパスフィルター部と、
前記インダクターに各々並列連結されて前記インダクターの磁気飽和を防止し、外部から入力される遮断制御信号により動作する複数の磁気飽和防止回路と、
前記遮断制御信号により接続または開放され、前記ローパスフィルター部と中性線との間に連結される第１スイッチと、を含み、
前記磁気飽和防止回路が動作する場合、前記ローパスフィルター部は入力信号において遮断周波数を基準に高帯域信号をフィルタリングし、前記磁気飽和防止回路が動作しない場合、前記ローパスフィルター部は前記入力信号をそのまま通過させ、
前記磁気飽和防止回路は、
電力線の外部を囲むように設置されて前記電力線に流れる電流に比例する入力電流を検出する変流器と、
前記入力電流で所定周波数よりも高い周波数信号をフィルタリングするローパスフィルターと、
前記ローパスフィルターの出力信号の位相差を補正する位相補正回路と、
前記位相補正回路の出力信号を増幅して前記インダクターに提供する増幅回路と、を含むことを特徴とする、電力線通信用遮断フィルター。
【請求項２】
前記ローパスフィルター部は、
電力線と直列接続される第１インダクター及び第２インダクターと、
前記第１インダクター及び第２インダクターの接点と前記第１スイッチとの間に連結されるキャパシタと、
を含む、請求項１に記載の電力線通信用遮断フィルター。
【請求項３】
前記遮断制御信号がオンの場合、前記第１スイッチは接続され、前記磁気飽和防止回路が動作して前記インダクターの磁気飽和を防止する、請求項１に記載の電力線通信用遮断フィルター。
【請求項４】
前記遮断制御信号がオフの場合、前記第１スイッチは開放され、前記磁気飽和防止回路が動作しない、請求項１に記載の電力線通信用遮断フィルター。
【請求項５】
前記磁気飽和防止回路は、前記遮断制御信号により接続または開放され、前記ローパスフィルターと前記位相補正回路との間に連結される第２スイッチをさらに含む、請求項１に記載の電力線通信用遮断フィルター。
【請求項６】
前記位相補正回路は、前記ローパスフィルターの出力信号の位相差を補正して、前記出力信号が、前記変流器が検出した前記入力電流と１８０°の位相差を有する、請求項１に記載の電力線通信用遮断フィルター。
【請求項７】
前記ローパスフィルター部の遮断周波数は、前記第１インダクター及び第２インダクターと前記キャパシタの大きさにより決定される、請求項２に記載の電力線通信用遮断フィルター。
【請求項８】
前記第１インダクター及び第２インダクターは、配線用遮断機の定格電流よりも低いレベルの飽和電流を有する、請求項２に記載の電力線通信用遮断フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断フィルターに関し、より詳細には電力線通信に適用するための電力線通信用遮断フィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力線通信（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＰＬＣ）とは、屋内、屋外に施設されている低圧配電線或いは高圧配電線に高周波信号を重畳して、音声、データ信号等を高速に転送する方式をいう。
【０００３】
電力線通信は、通信線路の追加設置なしに既に設置されている電力線を用いて通信できるため、投資費用が安く、プラグの接続のみで簡単に通信できるという長所がある。このような長所と共に、需要家の設備を知的に制御しようとする要求及び情報機器の発展に伴って、電力線通信は遠隔検針（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｍｅｔｅｒ  Ｒｅａｄｉｎｇ：ＡＭＲ）システム、ホームネットワークシステム、高度メータインフラストラクチャ（スマートメータ）（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｅｔｅｒｉｎｇ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＡＭＩ）システム、ファクトリーオートメーション等の分野で活発に適用されている。
【０００４】
電力線通信システムにおいては、電力線上に多くの分岐が存在し、これによる信号損失及びノイズ流入等が問題となる。このような制約事項を克服するために、電力線通信周波数帯域の不要な信号の流れ、例えば、電力線分岐への電力線通信信号の流れ、電力設備異常によって生じるノイズ、及びその他の電力線に接近した機器により生じるノイズ流入等の不要な信号の流れを防止したり、各々異なる電力線通信技術を用いる個別ネットワーク間の電力線通信信号の相互干渉を最小化したりするための電力線通信用遮断フィルターが求められる場合がある。例えば、遠隔検針（ＡＭＲ）システムの場合、屋内の高いノイズと低いインピーダンスが屋外の電力線通信環境に影響を与えないようにするために、遮断フィルターの使用を推奨し、ホームネットワークシステムの場合、隣接したネットワーク間の物理的な区別のために遮断フィルターの使用が求められる。
【０００５】
一方、前述した遮断フィルターは、需要家の電力量計の次に設置されるのが一般的であるが、前述した高度メータインフラストラクチャ（ＡＭＩ）システムの場合、集中装置から需要家の電力量計及びエネルギーサービスインターフェース（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Iｎｔｅｒｆａｃｅ：ＥＳＩ）に至るまで電力線通信を利用するため上記遮断フィルターの通常設置位置を考慮すると、屋内のＥＳＩが遮断フィルターの次に位置するため、電力線通信信号がＥＳＩに伝達されなくなる。
【０００６】
このように、電力線通信が適用されるシステムの種類によって遮断フィルターの適用可否または設置位置が変わるため、電力線通信サービスの変動によって遮断フィルターを繰り返し設置または除去しなければならず、電力使用者または電力事業者の不便さが増すという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決するために提案されたもので、電力線通信システムの種類によって電力線に流れる通信信号を選択的に遮断／伝達できる電力線通信用遮断フィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一実施形態の電力線通信用遮断フィルターは、キャパシタと複数のインダクターを含むローパスフィルター部と、インダクターに各々並列連結されてインダクターの磁気飽和を防止し、外部から入力される遮断制御信号に応じて動作する複数の磁気飽和防止回路と、遮断制御信号に応じて接続または開放され、ローパスフィルター部と中性線との間に連結される第１スイッチと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る一実施形態によると、ローパスフィルター部は、電力線に直列接続される第１及び第２インダクターと、第１インダクター及び第２インダクターの接点と第１スイッチとの間に連結されるキャパシタと、を含む。
【００１０】
本発明に係る一実施形態によると、遮断制御信号が「オン」の場合、第１スイッチは接続され、磁気飽和防止回路が動作してインダクターの磁気飽和を防止することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る一実施形態によると、遮断制御信号が「オフ」の場合、第１スイッチは開放され、磁気飽和防止回路が動作しないことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る一実施形態によると、磁気飽和防止回路は、電力線の外部を囲むように設置されて電力線に流れる電流に比例する入力電流を検出する変流器と、入力電流で所定周波数より高い周波数信号をフィルタリングするローパスフィルターと、ローパスフィルターの出力信号の位相差を補正する位相補正回路と、位相補正回路の出力信号を増幅してインダクターに提供する増幅回路と、を含む。
【００１３】
本発明に係る一実施形態によると、磁気飽和防止回路は、遮断制御信号により接続または開放され、ローパスフィルターと位相補正回路との間に連結される第２スイッチをさらに含む。
【００１４】
本発明に係る一実施形態によると、位相補正回路は、ローパスフィルターの出力信号の位相差を補正して、出力信号が、変流器が検出した入力電流と１８０°の位相差を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る一実施形態によると、ローパスフィルター部の遮断周波数は、第１及び第２インダクターとキャパシタの大きさにより決定されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る一実施形態によると、第１及び第２インダクターは、配線用遮断機の定格電流より低いレベルの飽和電流を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、外部から入力される遮断制御信号により屋外の電力線通信信号と屋内の電力線通信信号を遮断または伝達できるため、設置／除去過程を繰り返すことなく多様な電力線通信システムに適用されるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電力線通信を利用した遠隔検針システムを説明するための一例示図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電力線通信用遮断フィルターを概略的に示した図面である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電力線通信用遮断フィルターに備えられる磁気飽和防止回路を概略的に示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、または「接続されて」いると記述する時には、その他の構成要素に直接的に連結されていたり、または接続されていたりしてもよいが、その中間に他の構成要素が存在してもよいことに注意されたい。一方、ある構成要素が、他の構成要素に「直接連結されて」いる、または「直接接続されて」いると記述する時には、その中間に他の構成要素が存在しないことに注意されたい。
【００２０】
本明細書に用いられた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたものであって、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。また、明細書に記載された「…部」等の用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェア及びソフトウェアの結合で具現できる。
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明に係る好ましい一実施形態を詳細に説明する。図面上の同一符号は同一要素を指称する。
【００２２】
図１は、電力線通信を利用した遠隔検針システムを説明するための一例示図である。
【００２３】
図１を参照すると、遠隔検針システムは、電力事業者サーバ、データ通信網を介して電力事業者サーバと高速双方向通信を行う集中装置、複数の需要家（１０、２０、３０）を含む。
【００２４】
電力事業者サーバは、データ通信網を介して集中装置から各需要家（１０、２０、３０）の各種検針情報の提供をリアルタイムで受ける。検針情報は、各需要家（１０、２０、３０）の月別、週間別、日付別、時間帯別の使用電力量、瞬時電力量、使用電力量の総和等を示す。
【００２５】
集中装置は、各需要家（１０、２０、３０）と屋外電力線（Ｌ）を介して電力線通信を行う。ここで、屋外電力線（Ｌ）とは、柱上変圧器の出力端から延びて集中装置と需要家（１０、２０、３０）との間に施設される低圧の配電線を示す。集中装置は、需要家（１０、２０、３０）から検針情報の伝送を受けてデータ通信網を介して電力事業者サーバに提供する。
【００２６】
需要家（１０、２０、３０）には、電力量計（１１、２１、３１）、遮断フィルター（１２、２２、３２）、ＥＳＩ、または、ホームサーバ（１３、２３、３３）、端末（１４、２４、３４）等が設置されてもよい。電力量計（１１、２１、３１）、遮断フィルター（１２、２２、３２）、ＥＳＩ、または、ホームサーバ（１３、２３、３３）、端末（１４、２４、３４）は、屋内電力線（１５、２５、３５）を介して互いに連結されて電力線通信が可能となる。一方、電力線通信を利用するシステムの種類によって、図１に示した遮断フィルター（１２、２２、３２）は、需要家に選択的に設置されてもよい。
【００２７】
例えば、ＡＭＩシステムの場合、遮断フィルター（１２、２２、３２）が設置されない場合もあるが、その理由は電力量計（１１、２１、３１）とＥＳＩ（１３、２３、３３）が、屋内電力線（１５、２５、３５）を介して電力線通信を行うため、遮断フィルター（１２、２２、３２）が設置されると電力量計（１１、２１、３１）とＥＳＩ（１３、２３、３３）との間のデータ伝達が行われないためである。
【００２８】
他の例として、ホームネットワークシステムの場合、屋内の各種ノイズ信号の屋外流出を防いで、隣りの需要家の電力線通信信号等のノイズ信号の屋内流入を遮断するために、遮断フィルター（１２、２２、３２）が設置されなければならない。
【００２９】
また、双方向通信が行われないＡＭＲにおいても遮断フィルター（１２、２２、３２）の設置は必須であるが、これは屋内の各種ノイズ信号の屋外流出を遮断するためである。
【００３０】
このように、電力線通信システムの種類によって遮断フィルターの設置／撤去が不必要に繰り返し行われる。以下では電力線通信システムの種類に関係なく適用できる遮断フィルターについて説明する。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態に係る電力線通信用遮断フィルターを概略的に図示した図面である。
【００３２】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る電力線通信用遮断フィルターは、ローパスフィルター部１００、磁気飽和防止回路（２１０、２２０）及びスイッチ３００を含む。
【００３３】
ローパスフィルター部１００は、電力線（Ｌ）に直列接続される第１及び第２インダクター（Ｌ１、Ｌ２）、一端が第１インダクター（Ｌ１）と第２インダクター（Ｌ２）との間の接点と接続され、他端がスイッチ３００と接続されるキャパシタ（Ｃ）を含む。
【００３４】
磁気飽和防止回路（２１０、２２０）は、第１及び第２インダクター（Ｌ１、Ｌ２）に各々並列連結されて、第１及び第２インダクター（Ｌ１、Ｌ２）の磁気飽和を防止する。磁気飽和防止回路（２１０、２２０）は、外部から入力される遮断制御信号に従って動作可否が決定されることが好ましく、磁気飽和防止回路（２１０、２２０）は、遮断制御信号により接続または開放される一種のスイッチを含んでもよい。磁気飽和防止回路（２１０、２２０）が、遮断制御信号により動作可否が決定されることによって、第１及び第２インダクター（Ｌ１、Ｌ２）の飽和／不飽和の可否も遮断制御信号により決定され、これによってローパスフィルター部１００のフィルタリング可否も決定される。これに関しては後述する。
【００３５】
スイッチ３００は、キャパシタ（Ｃ）と中性線（Ｎ）との間に連結される。スイッチ３００は、遮断制御信号により接続または開放されてキャパシタ（Ｃ）と中性線（Ｎ）との接続可否を決めることによって、ローパスフィルター部１００のフィルタリング可否を決めることができる。
【００３６】
前述したような構成を有する本発明の一実施形態に係る遮断フィルターは、外部から入力される遮断制御信号により電力線通信信号をフィルタリングしたり、またはそのまま伝達したりする。遮断制御信号は、需要家において電力使用者によって手動で入力されたり、または、電力線通信を利用するシステムの種類によって電力事業者サーバによって予め設定されたりして需要家に伝達されてもよい。以下の説明において、遮断制御信号が「オン」の場合は、遮断フィルターが入力信号をフィルタリングする場合を示し、電力線通信を利用したホームネットワークシステム、ＡＭＲシステム等で適用できる。また、遮断制御信号が「オフ」の場合は、遮断フィルターが入力信号をそのまま通過させる場合を示し、ＡＭＩシステムに適用できる。
【００３７】
遮断制御信号が「オン」の場合、スイッチ３００が接続され、磁気飽和防止回路（２１０、２２０）が動作して、遮断フィルターは入力信号をフィルタリングすることができる。即ち、スイッチ３００が接続されることによって、キャパシタ（Ｃ）は第１及び第２インダクター（Ｌ１、Ｌ２）の接点と中性線（Ｎ）との間に連結される。また、磁気飽和防止回路（２１０、２２０）が動作することによって、第１インダクター（Ｌ１）及び第２インダクター（Ｌ２）は、飽和しない。従って、遮断制御信号が「オン」の場合、本発明の一実施形態に係る遮断フィルターは、電力線に接続される二つのインダクター（Ｌ１、Ｌ２）と、インダクター間の接点と中性線の間に並列接続されるキャパシタで構成されるローパスフィルターになるため、遮断周波数を基準に高帯域信号をフィルタリングする。遮断周波数は、第１及び第２インダクター（Ｌ１、Ｌ２）とキャパシタ（Ｃ）の大きさに応じて決定され、これは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者には明らかな事項であるため、詳細な説明は省略する。
【００３８】
一方、遮断制御信号が「オフ」の場合、スイッチ３００が開放され、磁気飽和防止回路（２１０、２２０）が動作しなくなって、遮断フィルターは、入力信号をそのまま通過させる。即ち、スイッチ３００が開放されることによって、キャパシタ（Ｃ）が連結された並列支路は開放されて、磁気飽和防止回路（２１０、２２０）が動作しないことによって、第１インダクター（Ｌ１）及び第２インダクター（Ｌ２）は、飽和して、直列支路のインピーダンスが実質的に「０」（即ち、電気的に短絡される）となる。従って、遮断制御信号が「オフ」の場合、本発明の一実施形態に係る遮断フィルターは、直列支路はインピーダンスが「０」であり、並列支路は開放されるため、電力線に流れる信号をそのまま通過させて伝達する。
【００３９】
このように、本発明の一実施形態に係る遮断フィルターは、外部から入力される遮断制御信号に従って、電力線通信信号をフィルタリングせずにそのまま伝達したり、または所定周波数帯域の信号をフィルタリングするローパスフィルターとして動作したりすることができるため、電力線通信を利用した多様なシステムに適用できる。
【００４０】
図３は、本発明の一実施形態に係る電力線通信用遮断フィルターに備えられる磁気飽和防止回路を概略的に示した図面である。
【００４１】
図３を参照すると、磁気飽和防止回路は、変流器（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：ＣＴ）２１１、ローパスフィルター（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＬＰＦ）２１２、位相補正回路２１４、増幅回路２１５を含み、外部から入力される遮断制御信号により開放または接続されるスイッチ２１３を含む。図２に示した第１インダクター（Ｌ１）と第２インダクター（Ｌ２）に各々並列連結される磁気飽和防止回路（２１０、２２０）は、実質的に同様に具現でき、これにより、図３は第１インダクター（Ｌ１）とこれに並列連結される磁気飽和防止回路２１０を例示する。
【００４２】
変流器２１１は、第１インダクター（Ｌ１）と所定間隔離隔されて電力線（Ｌ）の外部を囲むように設置される。変流器２１１は、第１インダクター（Ｌ１）に逆相電流を流すための入力電流を提供するが、電力線（Ｌ）に流れる電流に比例する入力電流を得る。
【００４３】
ローパスフィルター２１２は、変流器２１１から入力される入力電流から所定の周波数、例えば、６０Ｈｚの電力信号よりも高い高周波信号をフィルタリングする。
【００４４】
位相補正回路２１４は、ローパスフィルター２１２によってフィルタリングされた信号の位相差を補正して、入力電流と逆位相、即ち、入力電流と１８０°の位相差を有する出力電流を生成する。
【００４５】
増幅回路２１５は、位相補正回路２１４で生成された出力電流を所定利得に増幅して、第１インダクター（Ｌ１）に提供することができる。
【００４６】
スイッチ２１３は、外部から入力される遮断制御信号によって開放または接続されて、磁気飽和防止回路２１０の動作可否を決めることができる。即ち、図２で説明したように、遮断制御信号が「オフ」の場合、スイッチ２１３が開放されて、磁気飽和防止回路２１０が動作せず、遮断制御信号が「オン」の場合、スイッチ２１３が接続されて、磁気飽和防止回路２１０が動作するように設定されてもよい。一方、図３には、スイッチ２１３が、ローパスフィルター２１２と位相補正回路２１４との間に設置されることを示したが、スイッチ２１３は、磁気飽和防止回路２１０の信号の流れを遮断できる多様な位置に設置されてもよい。
【００４７】
このような磁気飽和防止回路２１０は、第１インダクター（Ｌ１）に逆相電流が流れるようにして、磁束を相殺させることによって、電力線（Ｌ）に流れる大電流によって生じる第１インダクター（Ｌ１）の磁気飽和を防止する。即ち、第１インダクター（Ｌ１）は、電磁気誘導原理によって１次側の電力線（Ｌ）に所定の大きさ以上のインピーダンスを誘導して、電力線通信信号の流れを遮断できるが、電力線通信の周波数帯域で優れた減衰特性を得るために、フェライトコアを用いることができる。このような磁性体において、電力線に流れる電流の大きさの増加に伴って増加し、磁界の増加に伴って磁束密度が増加して磁気飽和が生じる。特に、フェライトコアの場合、最大飽和磁束密度が非常に低いため、電力線に流れる大電流によって簡単に磁気飽和が生じ易いため、電力線通信信号の適切な遮断のために、前述の磁気飽和防止回路が必要となる。
【００４８】
一方、本発明の一実施形態に係る電力線通信用遮断フィルターにおいて、第１インダクター（Ｌ１）及び第２インダクター（Ｌ２）は、配線用遮断機（Ｍｏｌｄｅｄ   Ｃａｓｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｒｅａｋｅｒ：ＭＣＣ）の定格電流よりも非常に低いレベルの飽和電流を有してもよい。従って、遮断フィルターがフィルターとして動作しない場合（即ち、遮断制御信号が「オフ」の場合）には、第１インダクター（Ｌ１）及び第２インダクター（Ｌ２）が飽和され、遮断フィルターがフィルターとして動作する場合（即ち、遮断制御信号が「オン」の場合）には、第１インダクター（Ｌ１）及び第２インダクター（Ｌ２）が飽和されないように設定してもよい。このように飽和電流が低いインダクターを用いることによって安価な遮断フィルターを実現することができる。
【００４９】
以上、代表的な実施形態をもって本発明について詳細に説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、前述した実施形態に対して本発明の範囲から逸脱しない限り、多様な変形が可能であることを理解しなければならない。従って、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限定されず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求範囲とその均等物等によって定まるべきである。
【符号の説明】
【００５０】
１０、２０、３０    需要家
１１、２１、３１    電力量計
１２、２２、３２    遮断フィルター
１３、２３、３３    ホームサーバ
１４、２４、３４    端末
１５、２５、３５    屋内電力線
１００    ローパスフィルター部
２１０、２２０    磁気飽和防止回路
２１１    変流器
２１２    ローパスフィルター
２１３、３００    スイッチ
２１４    位相補正回路
２１５    増幅回路
【図１】
0005643283.tif 000002
【図２】
0005643283.tif 000003
【図３】
0005643283.tif 000004