(57)【要約】【課題】情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる電力線搬送通信装置。【解決手段】電力を変圧器及び電力線の系統インピーダンスＬｓを介して搬送する電力搬送部ＰＬ１，ＰＬ２と、電力を該電力搬送部を介して供給する電力供給部Ｖｓと、リアクトル部Ｌｘとスイッチ部ＳＷとが直列に接続された直列回路を有し、該直列回路の両端が電力搬送部の両端に接続され、スイッチ部のオンオフにより電力搬送部に情報信号を重畳する信号発生器１ａとを備え、リアクトル部は、該リアクトル部に流れる電流が小さくなるに従ってインダクタンス値が大きくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変圧器及び電力線の系統インピーダンスを介して搬送する電力搬送部と、
電力を該電力搬送部を介して供給する電力供給部と、
リアクトル部とスイッチ部とが直列に接続された直列回路を有し、該直列回路の両端が前記電力搬送部の両端に接続され、前記スイッチ部のオンオフにより前記電力搬送部に情報信号を重畳する信号発生器とを備え、前記リアクトル部は、該リアクトル部に流れる電流が小さくなるに従ってインダクタンス値が大きくなることを特徴とする電力線搬送通信装置。
【請求項２】
前記リアクトル部は、複数の可飽和リアクトルが直列に接続されてなり、各々の可飽和リアクトルは、互いに異なる電流値で磁気飽和することを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信装置。
【請求項３】
前記リアクトル部は、磁気閉回路を構成する磁性体からなるコアと、
前記コアに巻回されたコイルとを有し、
前記コアには、複数箇所に異なるサイズのギャップ又は穴部が形成され、各箇所において前記コアから前記ギャップ又は穴部を除く前記コアの柱部が磁気飽和することを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信装置。
【請求項４】
前記リアクトル部は、磁気閉回路を構成する磁性体からなるコアと、
前記コアに巻回されたコイルとを有し、
前記コアには、連続してコア断面積が変化するコア断面積変化部が形成され、前記コア断面積変化部の最も小さい断面積部分から順番に磁気飽和することを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信装置。  
【請求項５】
前記リアクトル部は、複数のリアクトルからなり、
前記スイッチ部は、前記複数のリアクトルと１対１に対応で設けられた複数のスイッチからなり、前記リアクトルと前記スイッチとは直列に接続され、
前記複数のスイッチは、順番にオンした後、オンした順番とは逆の順番にオフすることを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を用いて電力及び情報信号を搬送する電力線搬送通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気、ガス、水道の需要家において電力線を用いたネットワーク技術として、ＴＷＡＣＳRと呼ばれる低周波ＰＬＣ（Power Line Communication）システムが実用化されている。「ＴＷＡＣＳR」とは、電気信号に情報信号を重畳することにより双方向通信を実現する技術である。このＴＷＡＣＳRには、図８（ａ）に示すような電力線搬送通信装置が設けられている。
【０００３】
この電力線搬送通信装置は、交流電力を発生する発電所Ｖｓが系統インピーダンスＬｓを介して電力線ＰＬ１，ＰＬ２に接続され、この電力線ＰＬ１，ＰＬ２の両端にはリアクトルＬoと抵抗Ｒ１とスイッチＳＷとの直列回路からなる信号発生器１が接続されている。発電所Ｖｓは、図８（ｂ）に示すような交流電圧Ｖを系統インピーダンスＬｓを介して端子Ｔ１，Ｔ２に供給する。
【０００４】
同時に、スイッチＳＷは、発電所Ｖｓの交流電圧Ｖのゼロクロスポイント（時刻ｔ０）の前後の時刻（ｔ０−Δｔ）から時刻（ｔ０＋Δｔ）までの時間、例えば１．５ｍｓ〜３ｍｓ程度の時間だけオンする。
【０００５】
このため、リアクトルＬoと抵抗Ｒ１とスイッチＳＷとの直列回路からなる信号発生器１には、図８（ｃ）に示すような放物線状の電流が流れる。この放物線状の電流の有無により「０」，「１」の情報信号を出力する。即ち、端子Ｔ１，Ｔ２には発電所Ｖｓからの交流信号と信号発生器１からの情報信号とが得られる。
【０００６】
なお、リアクトルの従来の関連技術としては、特許文献１乃至特許文献４が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公平１−４２３２８号公報
【特許文献２】特開２００２−５７０４６号公報
【特許文献３】特開平７−１８３１３４号公報
【特許文献４】特開平１１−３４００６４号公報
【特許文献５】米国特許４４００６８８号公報
【特許文献６】米国特許４２１８６５５号公報
【特許文献７】米国特許４５５９５２０号公報
【特許文献８】米国特許５４８６８０５号公報
【特許文献９】米国特許５９３３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スイッチＳＷをオンオフすると、端子Ｔ１，Ｔ２間の系統電圧には、図８（ｃ）に示す放物線状の電流を微分した形の歪みが発生する。また、これらの電流及び電圧波形には多くの高周波成分が含まれている。この高周波成分が同一の電力線に接続された機器に悪影響を及ぼす可能性がある。  
本発明の課題は、情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる電力線搬送通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電力線搬送通信装置は、電力を変圧器及び電力線の系統インピーダンスを介して搬送する電力搬送部と、電力を該電力搬送部を介して供給する電力供給部と、リアクトル部とスイッチ部とが直列に接続された直列回路を有し、該直列回路の両端が前記電力搬送部の両端に接続され、前記スイッチ部のオンオフにより前記電力搬送部に情報信号を重畳する信号発生器とを備え、前記リアクトル部は、該リアクトル部に流れる電流が小さくなるに従ってインダクタンス値が大きくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リアクトル部は、該リアクトル部に流れる電流が小さくなるに従ってインダクタンス値が大きくなるので、電流波形の立ち上がり及び立下りが滑らかになる。従って、情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる電力線搬送通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る電力線搬送通信装置の基本的な構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電力線搬送通信装置を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る電力線搬送通信装置を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係る電力線搬送通信装置の変形例の構造例である。
【図５】本発明の実施例３に係る電力線搬送通信装置を示す図である。
【図６】本発明の実施例４に係る電力線搬送通信装置を示す図である。
【図７】本発明の電力線搬送通信装置を適用した自動検針システムを示す構成図である。
【図８】従来の電力線搬送通信装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の電力線搬送通信装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る電力線搬送通信装置の基本的な構成図である。図１（ａ）において、発電所（本発明の電力供給部）Ｖｓは、交流電力を変圧器及び電力線の系統インピーダンスＬｓを介して電力搬送部ＰＬ１，ＰＬ２に供給する。
【００１４】
信号発生器１ａは、可変リアクトルＬｘ（本発明のリアクトル部）とスイッチＳＷとが直列に接続された直列回路を有し、該直列回路の両端が電力搬送部ＰＬ１，ＰＬ２の両端に接続され、スイッチＳＷ（本発明のスイッチ部）のオンオフにより電力搬送部ＰＬ１，ＰＬ２に情報信号を重畳する。
【００１５】
可変リアクトルＬｘは、該リアクトルＬｘに流れる電流が小さくなるに従ってインダクタンス値が大きくなる。図１（ｂ）は可変リアクトルＬｘに流れる電流の波形を示す図である。可変リアクトルＬｘは、電流が小さいときはインダクタンス値を大きくし、電流が大きいときは、インダクタンス値を小さくする。このため、図１（ｂ）において、電流波形の立ち上がり及び立下りでは、実線で示すように、滑らかになる。点線に示す波形は、従来の波形である。
【００１６】
従って、情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる電力線搬送通信装置を提供することができる。
【００１７】
次に、電力線搬送通信装置の具体的な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図２は、本発明の実施例１に係る電力線搬送通信装置を示す図である。図２（ａ）において、所定値以上の電流でコアが飽和してインダクタンス値が急激に小さくなる４つの可飽和リアクトルＬａ〜Ｌｄ（本発明のリアクトル部）を直列に接続し、この直列回路をスイッチＳＷに直列に接続したことを特徴とする。また、４つの可飽和リアクトルＬａ〜Ｌｄの各々は、互いに異なる電流値で磁気飽和する。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、可飽和リアクトルＬａは、電流ｉ１で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。可飽和リアクトルＬｂは、電流ｉ１よりも大きい電流ｉ２で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。可飽和リアクトルＬｃは、電流ｉ２よりも大きい電流ｉ３で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。可飽和リアクトルＬｄは、磁気飽和しない。
【００２０】
即ち、４つの可飽和リアクトルＬａ〜Ｌｄを直列に接続することで、図２（ｂ）に示すように、直列回路全体のインダクタンスが電流の増加に応じて徐々に小さくなる。  
言い換えれば、４つの可飽和リアクトルＬａ〜Ｌｄに流れる電流が小さいほど、インダクタンス値が大きくなるので、図２（ｃ）に示すように、電流波形の立ち上がり及び立下りでは、電流波形が滑らかになる。従って、情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる。
【実施例２】
【００２１】
図３は、本発明の実施例２に係る電力線搬送通信装置を示す図である。実施例２に係る電力線搬送通信装置では、図３（ａ）に示す可変リアクトルＬｅ（本発明のリアクトル部）が、図３（ｂ）に示す磁気閉回路を構成するフェライト等の磁性体からなるコア１０と、コア１０に巻回されたコイル１２とを有している。コア１０には、複数箇所Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に順番に、上下対称なギャップ１３ａ１，１３ａ２と、上下対称なギャップ１３ｂ１，１３ｂ２と、上下対称なギャップ１３ｃ１，１３ｃ２とが形成されている。ギャップ１３ｃ１，１３ｃ２の縦サイズは、最も小さく、ギャップ１３ｂ１，１３ｂ２の縦サイズは、ギャップ１３ｃ１，１３ｃ２の縦サイズよりも大きく、ギャップ１３ａ１，１３ａ２の縦サイズは、ギャップ１３ｂ１，１３ｂ２の縦サイズよりも大きい。
【００２２】
柱部１４ａは、箇所Ｐ１においてコア１０からギャップ１３ａ１とギャップ１３ａ２とを除くコアである。柱部１４ｂは、箇所Ｐ２においてコア１０からギャップ１３ｂ１とギャップ１３ｂ２とを除くコアである。柱部１４ｃは、箇所Ｐ３においてコア１０からギャップ１３ｃ１とギャップ１３ｃ２とを除くコアである。
【００２３】
柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、コア断面積が順番に大きくなっているので、柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃの順番に磁気飽和する。図３（ｂ）（ｃ）に示すように、ギャップ１３ａ１，１３ａ２間に形成された柱部１４ａは、電流ｉ１で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。ギャップ１３ｂ１，１３ｂ２間に形成された柱部１４ｂは、電流ｉ１よりも大きい電流ｉ２で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。ギャップ１３ｃ１，１３ｃ２間に形成された柱部１４ｃは、電流ｉ２よりも大きい電流ｉ３で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。
【００２４】
即ち、柱部１４ａ，１４ｂ，１４ｃを設けることで、図３（ｃ）に示すように、インダクタンスが電流の増加に応じて徐々に小さくなる。言い換えれば、流れる電流が小さいほど、インダクタンス値が大きくなるので、図３（ｄ）に示すように、電流波形の立ち上がり及び立下りでは、電流波形が滑らかになる。従って、情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる。
【００２５】
図４は、本発明の実施例２に係る電力線搬送通信装置の変形例の構造例である。図４に示す変形例は、図３（ｂ）に示すギャップ１３ａ１，１３ａ２、ギャップ１３ｂ１，１３ｂ２、ギャップ１３ｃ１，１３ｃ２に代えて、穴部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設けたことを特徴とする。
【００２６】
柱部１６ａ１，１６ａ２は、箇所Ｐ１においてコア１０から穴部１５ａを除くコアである。柱部１６ｂ１，１６ｂ２は、箇所Ｐ２においてコア１０から穴部１５ｂを除くコアである。柱部１６ｃ１，１６ｃ２は、箇所Ｐ３においてコア１０から穴部１５ｃを除くコアである。
【００２７】
穴部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの縦方向のサイズは、穴部１５ｃ、穴部１５ｂ、穴部１５ａの順番に大きくなっている。このため、柱部１６ｃ１，１６ｃ２、柱部１６ｂ１，１６ｂ２、柱部１６ａ１，１６ａ２の順番でコア断面積が小さくなっているので、図３（ｃ）に示すようにインダクタンス値が変化する。従って、変形例においても、実施例２に係る電力線搬送通信装置の効果と同様な効果が得られる。
【実施例３】
【００２８】
図５は、本発明の実施例３に係る電力線搬送通信装置を示す図である。実施例３に係る電力線搬送通信装置は、リアクトル部として、図５（ａ）に示すように、コア１０と、コイル１２とを備え、コア１０の一部分にコアが楔状に切り欠かれた楔部１７ａ，１７ｂを設けたことを特徴とする。
【００２９】
楔部１７ａと楔部１７ｂとはコア１０に対して上下対称に設けられている。楔部１７ａ，１７ｂ（本発明のコア断面積変化部）は、連続して断面積が変化するようになっている。
【００３０】
楔部１７ａ，１７ｂの先端領域には、図５（ｂ）に示すように、コア１０の長手方向に沿って磁気飽和領域部１８，１９，２０が形成されており、磁気飽和領域部１８、磁気飽和領域部１９、磁気飽和領域部２０の順番にコア断面積が大きくなっている。
【００３１】
このため、磁気飽和領域部１８は、電流ｉ１で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。磁気飽和領域部１９は、電流ｉ１よりも大きい電流ｉ２で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。磁気飽和領域部２０は、電流ｉ２よりも大きい電流ｉ３で磁気飽和して、インダクタンス値が急激に小さくなる。
【００３２】
即ち、電流が大きくなると磁気飽和する領域が広がり、ギャップが徐々に大きくなるのと等価になる。従って、図５（ｃ）に示すように、インダクタンスが電流の増加に応じて徐々に小さくなる。言い換えれば、電流が小さいほど、インダクタンス値が大きくなるので、図５（ｄ）に示すように、電流波形の立ち上がり及び立下りでは、電流波形が滑らかになる。従って、情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる。
【実施例４】
【００３３】
図６は、本発明の実施例４に係る電力線搬送通信装置を示す図である。実施例４に係る電力線搬送通信装置においては、図６（ａ）に示すように、リアクトルＬ１とスイッチＳＷ１との直列回路と、リアクトルＬ２とスイッチＳＷ２との直列回路と、リアクトルＬ３とスイッチＳＷ３との直列回路と、リアクトルＬ４とスイッチＳＷ４との直列回路とが並列に接続されて並列回路を構成している。この並列回路は、電力搬送部ＰＬ１，ＰＬ２の両端に接続されている。
【００３４】
リアクトルＬ１〜Ｌ４は本発明のリアクトル部を構成し、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、本発明のスイッチ部を構成する。
【００３５】
図６（ｂ）は、発電所Ｖｓの電圧で、ゼロクロスポイント前後の電圧を示す。このゼロクロスポイントの前後において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオンする。図６（ｃ）に示すように、時刻ｔ１でスイッチＳＷ１がオンし、時刻ｔ２でスイッチＳＷ２がオンし、時刻ｔ３でスイッチＳＷ３がオンし、時刻ｔ４でスイッチＳＷ４がオンする。
【００３６】
即ち、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の順番でオンすることで、リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が順番に並列に接続されるので、全体のインダクタンスは、図６（ｄ）に示すように、順番に小さくなる。このため、図６（ｅ）に示すように、電流は徐々に増加する。
【００３７】
そして、電流のピーク値を超えた後、時刻ｔ５でスイッチＳＷ４がオフし、時刻ｔ６でスイッチＳＷ３がオフし、時刻ｔ７でスイッチＳＷ２がオフし、時刻ｔ８でスイッチＳＷ１がオフする。
【００３８】
即ち、スイッチＳＷ４、ＳＷ３、ＳＷ２、ＳＷ１の順番でオフすることで、リアクトルＬ４、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１が順番に外されるので、全体のインダクタンスは、図６（ｄ）に示すように、順番に大きくなる。このため、図６（ｅ）に示すように、電流は徐々に減少する。従って、電流波形の立ち上がり及び立下りでは、電流波形が滑らかになる。従って、情報信号によって発生する高周波成分を低減することができる。
【００３９】
上述した実施例１乃至実施例４に係る電力線搬送通信装置は、例えば、図７に示すように、電力メータＭとトランスＴ上位側の高圧系統間の双方向通信により計測データの自動検針を行う自動検針システムに適用可能である。
【００４０】
発電所Ｖｓは、系統インピーダンスＬｓ（変電所変圧器を含む）と電力線とトランスＴとを介して電力メータＭに接続されている。電力線搬送通信装置は、高圧系統側（系統インピーダンスＬｓ、リアクトルＬo1、スイッチＳＷ１、変流器ＣＴ）と電力メータ側（電力メータＭ、リアクトルＬo2、スイッチＳＷ２、電圧計Ｖ）とに設けられている。変流器ＣＴは、スイッチＳＷ２のオンオフにより発生した電流を情報信号として検出する。電圧計Ｖは、スイッチＳＷ１のオンオフにより発生した電圧ひずみを情報信号として検出する。
【符号の説明】
【００４１】
Ｖｓ  発電所
ＰＬ１，ＰＬ２  電力搬送部
Ｌo，Ｌo1，Ｌo2，Ｌ３，Ｌ４  リアクトル
Ｌｘ，Ｌｅ  可変リアクトル
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ  可飽和リアクトル
Ｌｓ  系統インピーダンス
ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４  スイッチ
Ｒ１  抵抗
Ｔ  トランス
Ｔ１，Ｔ２  端子
Ｍ  電力メータ
１，１ａ  信号発生器
１０  コア
１１，１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ１，１３ｂ２，１３ｃ１，１３ｃ２  ギャップ
１２  コイル
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１６ａ１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２，１６ｃ１，１６ｃ２  柱部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  穴部
１７ａ，１７ｂ  楔部
１８，１９，２０  磁気飽和領域部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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