(57)【要約】電力線通信システムは、電力を与えるための給電ケーブルを有し、かつ複数のクライアントを給電ケーブルに接続する少なくとも１つの配電ノードを有する、配電変圧器を含む。高速（ＨＳ）ヘッドエンドは、クライアント配電ノードで電気的に配置され、給電ケーブルは、クライアント配電ノードで分離フィルタを通過して、いかなる高周波数変調信号も除去し、分離された給電ケーブル出力を与える。ＨＳヘッドエンドＨＳ電力線通信（ＰＬＣ）モデムは、ＨＳ通信信号を分離された給電ケーブルに注入する。このＰＬＣモデムは、バックホール通信ネットワークからＨＳ信号を受信し、給電ケーブルは各々のクライアント構内に分岐する。ＨＳＰＬＣモデムは、クライアントの構内に置かれて、ＨＳ信号を抽出する。分離フィルタは、いかなるＨＳ変調信号も、変圧器側に戻らないように電気的に分離する。
2005507223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線通信システムであって、
電力を与えるための給電ケーブルを有する配電変圧器を含み、給電ケーブルは、複数のクライアントを給電ケーブルに接続する少なくとも１つの配電ノードを有し、前記電力線通信システムはさらに、
クライアント配電ノードに電気的に配置された高速（ＨＳ）ヘッドエンドを含み、給電ケーブルは、クライアント配電ノードで分離フィルタを通過して、いかなる高周波数変調信号も除去し、かつ分離された給電ケーブル出力を与え、前記電力線通信システムはさらに、
ＨＳ通信信号を分離された給電ケーブルに注入する、分離された給電ケーブルと電気的に通信するＨＳヘッドエンドＨＳ電力線通信（ＰＬＣ）モデム出力を含み、ＨＳＰＬＣモデムは、バックホール通信ネットワークからＨＳ通信信号入力を受信し、分離された給電ケーブルは、各々のクライアント構内に分岐し、前記電力線通信システムはさらに、
クライアントの構内に置いて、ＨＳ通信信号を分離された給電ケーブルから抽出し、かつＨＳヘッドエンドＨＳＰＬＣモデムとともに双方向ネットワークを形成するＨＳＰＬＣモデムを含み、
分離フィルタは、いかなるＨＳ変調信号も、クライアント配電ノードのクライアント側から変圧器側に戻らないように電気的に分離する、電力線通信システム。
【請求項２】
配電変圧器の給電ケーブル側に電気的に配置された低速（ＬＳ）ヘッドエンドをさらに含み、ＬＳヘッドエンドは、バックホールネットワークと通信して低速通信信号を送受信し、かつ給電ケーブルと通信してそれに沿って低速通信信号を送受信する、ＬＳＰＬＣモデムを含み、低速通信信号は、ＨＳ信号と周波数が重複しておらず、分離フィルタを通過して、各々の配電ノードにおける下流で、および各々の配電ノードの下流でＬＳ通信信号を与える、請求項１に記載の電力線通信システム。
【請求項３】
配電変圧器は、低圧本線周波数電力を与えるための低圧配電変圧器に対して中圧である、請求項１または２に記載の電力線通信システム。
【請求項４】
ＬＳヘッドエンドは、ＨＳヘッドエンドにおけるＬＳＰＬＣモデムと通信することによって、ＨＳヘッドエンドの動作を制御、監視する、請求項３に記載の電力線通信システム。
【請求項５】
ＬＳおよびＨＳヘッドエンドは、低圧本線給電ケーブルまたは他の従来の低速通信手段を介して通信する、請求項４に記載の電力線通信システム。
【請求項６】
ＬＳヘッドエンドは、システムにおける複数の低圧配電変圧器の各々の低圧本線周波数の給電ケーブル側に電気的に配置され、各々のＬＳヘッドエンドは、本線給電ケーブルにおけるクライアント配電ノードに位置するいかなるＨＳヘッドエンドも制御するためのシステム制御装置と低速で通信している、請求項４または５に記載の電力線通信システム。
【請求項７】
ＬＳおよびＨＳヘッドエンドは、本線給電ケーブルからの本線電力消費を制御、監視および調整し、ＬＳヘッドエンドは、ＬＳ信号をＬＳおよびＨＳヘッドエンドの監視および調整を示すシステム制御装置に送信する、請求項６に記載の電力線通信システム。
【請求項８】
ＨＳヘッドエンドは、制御装置およびエネルギ測定手段を含む、請求項７に記載の電力線通信システム。
【請求項９】
ＬＳＰＬＣ通信信号は、クライアント構内での本線給電ケーブルからＬＳＰＬＣモデムによって抽出され、ＬＳＰＬＣモデムは、クライアント構内への本線給電ケーブル上でＨＳヘッドにおけるＬＳＰＬＣモデムとともに、双方向ＬＳ通信ネットワークを形成する、請求項８に記載の電力線通信システム。
【請求項１０】
ＬＳＰＬＣ通信信号は、ＬＳヘッドエンドＬＳＰＬＣモデムとともに双方向ＬＳ通信ネットワークを形成するＬＳＰＬＣモデムによって、クライアント構内での本線給電ケーブルから抽出される、請求項８に記載の電力線通信システム。
【請求項１１】
ＬＳヘッドエンドおよびＨＳヘッドエンドは、以下の媒体、プロトコルまたは技術、すなわち、
光ファイバケーブル、自由空間光通信、ハイブリッドファイバ同軸ケーブル、デジタル加入者線、イーサネット（登録商標）、一般加入電話網、電力線通信もしくはワイヤ線のうちのいずれか１つまたは組合せによって、バックホール通信ネットワークと通信する、請求項３から１０のいずれかに記載の電力線通信システム。
【請求項１２】
ＬＳおよびＨＳヘッドエンドは、その間の自由空間で送信されるＲＦ信号によって、バックホール通信ネットワークと通信する、請求項３から１０のいずれかに記載の電力線通信システム。
【請求項１３】
ＨＳヘッドエンドから各々のクライアントの構内に延びる本線給電ケーブルは、各々の構内への各々の本線給電ケーブルがＨＳヘッドエンドの下流で互いに電気的に並列であるか、またはクライアントの構内への本線給電ケーブルが直列もしくはデイジーチェーン構成で接続されるように形成される、請求項３から１２のいずれかに記載の電力線通信システム。
【請求項１４】
低圧配電変圧器および各々のクライアントの構内への本線給電ケーブルは、既存の送電網の一部である、請求項３から１３のいずれかに記載の配電システム。
【請求項１５】
ＨＳヘッドエンドの下流で分離フィルタによって各々の群のクライアント構内のために分離された給電ケーブルは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を形成し、配電ノードの変圧器側で給電ケーブルに沿った周波数の再使用を可能にする、請求項１から１４のいずれかに記載の配電システム。
【請求項１６】
１つ以上の二次的なＨＳヘッドエンドを含み、これら１つ以上のクライアント構内に位置して、クライアントの構内の本線給電ケーブル内で１つ以上の二次的なＬＡＮを確立する、請求項１から１５のいずれかに記載の配電システム。
【請求項１７】
ＨＳヘッドエンド分離フィルタを通過する配電変圧器給電ケーブル上に配置されて、給電ケーブル下流でＬＡＮを形成するＨＳヘッドエンドを含む、請求項１から１６のいずれかに記載の配電システム。
【請求項１８】
配電変圧器給電ケーブルに配置されたＨＳヘッドエンドの下流の少なくとも１つのクライアント配電ノードに電気的に配置されたＨＳヘッドエンドを含む、請求項１７に記載の配電システム。
【請求項１９】
電力線通信システムを与える方法であって、前記方法は、
電力を配電変圧器の下流の給電ケーブルシステムに与えるステップと、
給電ケーブルを、給電ケーブルに沿って配置された１つ以上の配電ノードを介して、複数のクライアントの構内に接続するステップと、
各々の配電ノードから給電ケーブルを介して、群をなす複数のクライアント構内に給電するステップと、
クライアント配電ノードおよびクライアント構内の中間に電気的に配置された高速（ＨＳ）ヘッドエンドでの給電ケーブルを、分離フィルタによってフィルタリングして、高速通信信号がノードを通って給電ケーブルに返送されるのを防ぐステップと、
クライアントによって使用される高速通信信号を、高速ヘッドエンドでの分離された給電ケーブルに注入するステップと、
クライアント構内での高速通信信号を本線給電ケーブルから抽出するステップとを含む、電力線通信システムを与える方法。
【請求項２０】
高速通信信号を注入、抽出するステップは、クライアントの構内およびＨＳヘッドエンドでのＨＳＰＬＣモデムによって行なわれ、ＨＳＰＬＣモデムはその間に双方向通信ネットワークを形成する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
配電変圧器下流の給電システムにＬＳヘッドエンドを与えるステップと、
ＬＳヘッドエンドにＬＳＰＬＣモデムを与えるステップとを含み、ＬＳＰＬＣモデムは、バックホールネットワークと通信して低速通信信号を送受信し、かつ給電ケーブルと通信してそれに沿って低速通信信号を送受信し、さらに、
給電ケーブルに沿ったＬＳ通信信号を、各々のＨＳヘッドエンドの分離フィルタを介して各々のクライアント構内に送信するステップと、
各々の配電ノードにおける下流で、および各々の配電ノードの下流で、ＬＳ通信信号を与えるステップと、
ＬＳヘッドエンドから、ＨＳヘッドエンドの動作を制御、監視するステップとを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
配電変圧器は、低圧電力を与えるための低圧配電変圧器に対して中圧である、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
ＬＳヘッドエンドを、複数の低圧配電変圧器の各々の本線給電側に電気的に配置し、かつＨＳヘッドエンドを制御するためのＬＳ通信によって、各々のＬＳヘッドエンドおよびシステム制御装置の間に通信を与えるステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ＨＳおよびＬＳヘッドエンドでの本線電力消費を監視し、その間での電力消費を調整するステップと、
ＬＳヘッドエンドによって、本線電力消費についての報告をシステム制御装置に送信するステップとを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
バックホール通信ネットワークをＬＳヘッドエンドおよびＨＳヘッドエンドに接続するステップを含み、バックホールネットワークは、以下の媒体、プロトコルまたは技術、すなわち、
光ファイバケーブル、自由空間光通信、ハイブリッドファイバ同軸ケーブル、デジタル加入者線、イーサネット（登録商標）、一般加入電話網、もしくは電力線通信のうちのいずれか１つまたは組合せを含む、請求項２１から２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
ＬＳおよびＨＳヘッドエンドを、その間で通信するためにＲＦ通信によってバックホール通信ネットワークに接続するステップを含む、請求項２１から２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
群をなす複数のクライアント構内をＨＳヘッドエンドに接続するステップは、各々の構内をＨＳヘッドエンドからの本線給電ケーブルに電気的に並列に配置するか、または本線給電ケーブルおよび各々のクライアント構内を直列またはデイジーチェーン配置で配置す
ることによって行なわれる、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
配電変圧器およびクライアントの構内の間の本線給電ケーブルは、既存の配電システムの一部である、請求項１９から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
ＨＳヘッドエンドの下流のクライアント間にＨＳＬＡＮを形成するステップを含む、請求項１９から２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
クライアントの構内の本線給電ケーブル上に二次的なＨＳＬＡＮを形成するステップを含む、請求項１９から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
配電変圧器給電ケーブルにＨＳヘッドエンドを配置して、それがＨＳヘッドエンド分離フィルタを通過してすべての給電ケーブルの下流でＬＡＮを形成するようにするステップを含む、請求項１９から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
配電変圧器給電ケーブルに配置されたＨＳヘッドの下流の少なくとも１つの配電ノードに、ＨＳヘッドを配置するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
配電ノードでの高速ヘッドエンドの下流で給電ケーブルの帯域幅またはスペクトルに沿ったＨＳ通信信号を再使用するステップを含む、請求項１９から３２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、電力供給装置等の電力線通信システムに関する。
【０００２】
本発明は、電力配電網における使用のために開発され、以下でこの特定の出願を参照して記載される。しかしながら、本発明はこの特定の分野の使用に限定されないことが認識される。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
このような電力供給装置は、発電所による発生電圧で生成され、必要であれば、高圧網にわたる配電のために高圧に変換される。高圧網は、典型的に１５０ｋＶから１．２ＭＶの範囲で動作する。この高圧配電は、送電効率を最大にするために与えられる。
【０００４】
高圧配電は、中圧変電所で終端し、その後電力は、典型的に２．５ｋＶから１５０ｋＶの電圧の範囲にわたって動作する中圧網上で配電される。この中圧網は、低圧配電変圧器で終端し、この低圧配電変圧器は再び電圧をクライアント供給電圧に下げる（このクライアント供給電圧は、国ごとおよびシステムごとに異なるが、典型的には１１０Ｖから４１５Ｖである）。
【０００５】
従来、本線の周波電源において、電力ユーティリティは、支払請求周期中に送電系統から受ける合計エネルギが、支払請求周期にそのクライアントに請求する合計エネルギを大差で超えていることを認識している。この矛盾のいくつかは、配電の際の、たとえば抵抗送電損、変圧器損等による技術的損失または非効率性で説明することができる。しかしながら、この矛盾の多くは、単にユーティリティによって説明できるものではなく、一般的に定額サービスおよび詐欺または窃盗を含む非技術的損失として特徴付けられる。これは、ユーティリティにとってのかなりの財政的損失を意味する。
【０００６】
本質的に、出願人は、この矛盾は従来、配電システムを通じて電力（またはエネルギー）の流れを適切に測定、追跡することができなかったために生じたものと認識している。
【０００７】
電力配電システムはまた、殆どの場合、低圧配電網上で双方向電力線通信（ＰＬＣ）網を形成するものとして知られている。一般的に、変調搬送周波数は、配電変圧器の下流に送信され、これは上記配電変圧器の下流のいずれかによって受信することができる。低圧網において、多数のクライアントはすべて特定の低圧配電変圧器に接続され、低圧送電線を下ってブロードキャストすることのできる予め定められた信号帯域を共有する。低圧網によって送信することのできるデータ速度は、毎秒５０メガビットのオーダーである。しかしながら、低圧配電変圧器下流のすべてのクライアントが同じ帯域幅を共有すると、クライアントへのデータ転送速度が、毎秒１２８キロビットから毎秒２．５メガビットに制限されることがある。配電変圧器から与えられる、クライアントへのデータ転送速度は、クライアントの数が増加するにつれて低下する。
【０００８】
低圧配電変圧器側の各クライアントが、同じ利用可能な帯域幅またはスペクトルを共有する限り、このシステムは、たとえばビデオまたは双方向有料テレビサービスの形態で各々のクライアントに高速通信を与えるのに有益ではない。
【０００９】
理想的に、光ファイバ網は、クライアントの構内への配電システムと共存して、高速通信を与え、たとえば低圧配電変圧器下流の最大２５０のクライアントに、ビデオおよび双方向有料テレビサービスを届けることができる。あいにく、このシステムは、現在商業的に費用のわりに効果的ではないため、実際には実現されそうにない。
【００１０】
既存の電力線通信（ＰＬＣ）システムの配置において、「ヘッドエンド」装置（“head end”unit）は、媒体において低圧配電変圧器に取付けられる。ヘッドエンドの上流は通信媒体であり、これは光ファイバケーブルおよび同軸ケーブルを含むさまざまな形態をとる。ヘッドエンド下流の通信媒体は、低圧配電変圧器を各電力消費者に接続する低圧給電ケーブルネットワークである。
【００１１】
この電力線通信システムは、ヘッドエンドと低圧配電変圧器に接続された任意の数のＰＬＣクライアント、オーストラリアでは一般に２５０人との間で通信するために用いられる。ヘッドエンドにおけるＰＬＣモデムは、低圧配電変圧器の電力線へのデータ信号を変調、復調するために用いられる。同様のＰＬＣモデムは、ＰＬＣシステムクライアントの構内の各々で電力線に接続されて、ヘッドエンドおよび各々のＰＬＣクライアント間の双方向通信リンクを形成する。
【００１２】
低圧電力線ケーブルは、既存のＰＬＣシステムにおいて使用され、その物理的性質によって制限を設け、この制限によって、これらのＰＬＣシステムを実用化するのに、限られた範囲の信号変調周波数しかケーブルの十分な距離上で伝播することができない。上述のように、この制限は帯域幅制限へ変換され、この帯域幅制限は、ＰＬＣシステムによってサポートすることのできるデータ転送速度の上限を設ける。
【００１３】
これらの既知のＰＬＣシステムには、システムのヘッドエンドでＰＬＣモデムによってサポートされる、クライアントへの合計データ伝送速度が、すべてのクライアント間で共有されるという不利な点がある。ほんの一握りのクライアントが配電システムを介してＰＬＣシステムに接続されたとすれば、比較的速いデータ速度が得られる。しかしながら、このように少数のクライアントしか接続されないのであれば、このようなシステムは、今日の高速データ伝送への要求、特にビデオおよび双方向有料テレビサービスへの要求の高まりに完全に対応できなくなる。
【００１４】
接合部および接続点で低圧給電網と整合する不完全な伝送線があると、ＰＬＣシステムにおける受信器での利用可能な信号対雑音比が減じられる。この減少は、実質的な信号の減衰という共通の物理的状況と結び付き、ヘッドエンドおよびＰＬＣクライアントを比較的広い距離で隔てることができる。
【００１５】
複数のＰＬＣ中継器は、一般的に、低圧給電網に沿って取付けられて、ＰＬＣクライアントが、このようなＰＬＣシステムを実行可能にするのに、十分な予め定められた質の通信をヘッドエンドに対して確立できることを保証する必要がある。
【００１６】
既存のＰＬＣシステムにはまた、電力消費者、落雷、切換または給電ケーブル保守によって生じる電気的な雑音の影響を受け易いという不利な点がある。このような干渉は、低圧配電変圧器下流の低圧給電網に接続された多数のクライアントのためのＰＬＣトランシーバの信号対雑音比を減じる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
これらの問題を解決するためにさまざまな努力がなされてきたが、それらはこれまで既存のＰＬＣシステムにおける個々の問題に適用される些細な解決法でしかなかった。たとえば、米国特許第５，８９２，７９５号および第５，８７０，０１６号、ならびに欧州特許出願第１，１８９，４２０号の各々は、伝送信号がモデムを用いてＰＬＣ信号とより効率的に通信するように調整されたシステムを記載している。しかしながら、これらのシステムは、依然としてクライアントに利用可能な帯域幅に制限されており、干渉の影響を受け易い。
【００１８】
国際特許出願第ＷＯ８９／０３６２３号は、ＰＬＣシステムの干渉の影響の受け易さを減じるために、低圧配電変圧器において取付けられたローパスフィルタネットワークを含む低速ＰＬＣシステムについて記載している。このローパスフィルタは、通信信号が、供給権限から直接、低圧配電変圧器の消費者に渡るのを防ぐ。さらに、低圧網で生じた高周波数の雑音は、変圧器の供給権限の側に到達することができない。ローパスフィルタは、変流器と統合して電力消費を測定し、変調された信号は、低圧配電変圧器でフィルタを介して供給線に注入することができる。
【００１９】
しかしながら、この先行技術の特許出願でのシステムは、主として、低圧配電網の各々の低圧配電変圧器下流の多数の消費者が、利用可能な帯域幅またはスペクトルを共有しているという問題を解決していないという点で不利である。
【００２０】
日本特許出願第２００１  ０９４４８３号は、阻止フィルタを用いて、屋内ＰＬＣネットワークを供給権限の電力ケーブル網から分離するためのシステムを開示している。屋内端子は、交換器において置かれた通信制御装置と通信する。この通信制御装置は、屋内ＰＬＣネットワークおよび他の通信メディアの間のゲートウェイ、屋内端子のためのサーバ、および外部ＰＬＣのための通信モード等のさまざまな機能を果たす。
【００２１】
あいにく、この先行技術の特許明細書のシステムは、クライアントの構内で有益でありかつ高周波数通信を使用した阻止フィルタを開示しただけである。このシステムは、高速通信信号帯域幅が不十分であるまたは信号が外部の干渉の影響を受け易い、という既存の問題を解決していない。
【００２２】
発明の目的
本発明の目的は、先行技術の少なくともいくつかの問題を克服するもしくは実質的に改善するか、または有用な代替物を与える電力線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
発明の概要
本発明の第１の局面に従って、電力線通信システムが提供され、上記電力線通信システムは、
電力を与えるための給電ケーブルを有する配電変圧器を含み、上記給電ケーブルは、複数のクライアントを給電ケーブルに接続する少なくとも１つの配電ノードを有し、上記電力線通信システムはさらに、
クライアント配電ノードに電気的に配置された高速（ＨＳ）ヘッドエンドを含み、上記給電ケーブルは、クライアント配電ノードで分離フィルタを通過して、いかなる高周波数変調信号も除去し、かつ分離された給電ケーブル出力を与え、上記電力線通信システムはさらに、
ＨＳ通信信号を分離された給電ケーブルに注入する、分離された給電ケーブルと電気的に通信するＨＳヘッドエンドＨＳ電力線通信（ＰＬＣ）モデム出力を含み、ＨＳＰＬＣモデムは、バックホール通信ネットワークからＨＳ通信信号入力を受信し、分離された給電ケーブルは、各々のクライアント構内に分岐し、上記電力線通信システムはさらに、
クライアントの構内に置いて、ＨＳ通信信号を分離された給電ケーブルから抽出し、かつＨＳヘッドエンドＨＳＰＬＣモデムとともに双方向ネットワークを形成するＨＳＰＬＣモデムを含み、
分離フィルタは、いかなるＨＳ変調信号も、クライアント配電ノードのクライアント側から変圧器側に戻らないように電気的に分離する。
【００２４】
好ましい実施例において、電力線通信システムは、配電変圧器の給電ケーブル側に電気的に配置された低速（ＬＳ）ヘッドエンドをさらに含み、ＬＳヘッドエンドは、バックホールネットワークと通信して低速通信信号を送受信し、かつ給電ケーブルと通信してそれに沿って低速通信信号を送受信する、ＬＳＰＬＣモデムを含み、低速通信信号は、ＨＳ信号と周波数が重複しておらず、分離フィルタを通過して、各々の配電ノードにおける下流で、および配電ノードの下流でＬＳ通信信号を与える。
【００２５】
好ましくは、配電変圧器は、低圧本線周波数電力を与えるための低圧配電変圧器に対して中圧である。
【００２６】
好ましくは、ＬＳヘッドエンドは、ＨＳヘッドエンドにおけるＬＳＰＬＣモデムと通信することによって、ＨＳヘッドエンドの動作を制御、監視し、ＬＳおよびＨＳヘッドエンドは、低圧本線給電ケーブルまたは他の従来の低速通信手段を介して通信する。
【００２７】
好ましい実施例において、ＬＳヘッドエンドは、システムにおける複数の低圧配電変圧器の各々の低圧本線周波数の給電ケーブル側に電気的に配置され、各々のＬＳヘッドエンドは、本線給電ケーブルにおけるクライアント配電ノードに位置するいかなるＨＳヘッドエンドも制御するためのシステム制御装置と低速で通信している。
【００２８】
好ましくは、ＬＳおよびＨＳヘッドエンドは、本線給電ケーブルからの本線電力消費を制御、監視および調整し、ＬＳヘッドエンドは、ＬＳ信号をＬＳおよびＨＳヘッドエンドの監視および調整を示すシステム制御装置に送信し、ＨＳヘッドエンドは制御装置およびエネルギ測定手段を含む。
【００２９】
好ましい実施例において、ＬＳＰＬＣ通信信号は、クライアント構内での本線給電ケーブルからＬＳＰＬＣモデムによって抽出され、ＬＳＰＬＣモデムは、クライアント構内への本線給電ケーブル上でＨＳヘッドにおけるＬＳＰＬＣモデムとともに、双方向ＬＳ通信ネットワークを形成する。
【００３０】
好ましくは、ＬＳＰＬＣ通信信号は、ＬＳヘッドエンドＬＳＰＬＣモデムとともに双方向ＬＳ通信ネットワークを形成するＬＳＰＬＣモデムによって、クライアント構内での本線給電ケーブルから抽出される。
【００３１】
好ましくは、ＬＳヘッドエンドおよびＨＳヘッドエンドは、以下の媒体、プロトコルまたは技術、すなわち光ファイバケーブル、自由空間光通信、ハイブリッドファイバ同軸ケーブル、デジタル加入者線、イーサネット（登録商標）、一般加入電話網、電力線通信もしくはワイヤ線のうちのいずれか１つまたは組合せによって、バックホール通信ネットワークと通信する。代わりの好ましい実施例において、ＬＳおよびＨＳヘッドエンドは、その間の自由空間で送信されるＲＦ信号によって、バックホール通信ネットワークと通信する。
【００３２】
好ましい実施例において、ＨＳヘッドエンドから各々のクライアントの構内に延びる本線給電ケーブルは、各々の構内への各々の本線給電ケーブルがＨＳヘッドエンドの下流で互いに電気的に並列であるか、またはクライアントの構内への本線給電ケーブルが直列もしくはデイジーチェーン構成で接続されるように形成される。より好ましくは、低圧配電変圧器および各々のクライアントの構内への本線給電ケーブルは、既存の送電網の一部である。
【００３３】
好ましくは、ＨＳヘッドエンドの下流で分離フィルタによって各々の群のクライアント構内のために分離された給電ケーブルは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を形成し、配電ノードの変圧器側で給電ケーブルに沿った周波数の再使用を可能にする。さらに好ましくは、配電システムは、１つ以上の二次的なＨＳヘッドエンドを含み、これは１つ以上のクライアント構内に位置して、クライアントの構内の本線給電ケーブル内で１つ以上の二次的なＬＡＮを確立する。
【００３４】
好ましい実施例において、ＨＳヘッドエンドは、ＨＳヘッドエンド分離フィルタを通過する配電変圧器給電ケーブル上に配置されて、給電ケーブル下流でＬＡＮを形成する。より好ましくは、ＨＳヘッドエンドは、配電変圧器給電ケーブルに配置されたＨＳヘッドエンドの下流の少なくとも１つのクライアント配電ノードに電気的に配置される。
【００３５】
本発明の第２の局面に従って、電力線通信システムを与える方法が提供され、上記方法は、
電力を配電変圧器の下流の給電ケーブルシステムに与えるステップと、
給電ケーブルを、給電ケーブルに沿って配置された１つ以上の配電ノードを介して、複数のクライアントの構内に接続するステップと、
各々の配電ノードから給電ケーブルを介して、群をなす複数のクライアント構内に給電するステップと、
クライアント配電ノードおよびクライアント構内の中間に電気的に配置された高速（ＨＳ）ヘッドエンドでの給電ケーブルを、分離フィルタによってフィルタリングして、高速通信信号がノードを通って給電ケーブルに返送されるのを防ぐステップと、
クライアントによって使用される高速通信信号を、高速ヘッドエンドでの分離された給電ケーブルに注入するステップと、
クライアント構内での高速通信信号を本線給電ケーブルから抽出するステップとを含む。
【００３６】
好ましくは、高速通信信号を注入、抽出するステップは、クライアントの構内およびＨＳヘッドエンドでのＨＳＰＬＣモデムによって行なわれ、ＨＳＰＬＣモデムはその間に双方向通信ネットワークを形成する。
【００３７】
好ましい実施例において、上記方法はさらに、
配電変圧器下流の給電システムにＬＳヘッドエンドを与えるステップと、
ＬＳヘッドエンドにＬＳＰＬＣモデムを与えるステップとを含み、ＬＳＰＬＣモデムは、バックホールネットワークと通信して低速通信信号を送受信し、かつ給電ケーブルと通信してそれに沿って低速通信信号を送受信し、上記方法はさらに、
給電ケーブルに沿ったＬＳ通信信号を、各々のＨＳヘッドエンドの分離フィルタを介して各々のクライアント構内に送信するステップと、
各々の配電ノードにおける下流で、および各々の配電ノードの下流で、ＬＳ通信信号を与えるステップと、
ＬＳヘッドエンドから、ＨＳヘッドエンドの動作を制御、監視するステップとを含む。
【００３８】
好ましくは、配電変圧器は、低圧電力を与えるための低圧配電変圧器に対して中圧である。
【００３９】
好ましい実施例において、この方法は、ＬＳヘッドエンドを、複数の低圧配電変圧器の各々の本線給電側に電気的に配置し、かつＨＳヘッドエンドを制御するためのＬＳ通信によって、各々のＬＳヘッドエンドおよびシステム制御装置の間に通信を与えるステップをさらに含む。
【００４０】
好ましい実施例において、この方法は、ＨＳおよびＬＳヘッドエンドでの本線電力消費を監視し、その間での電力消費を調整し、かつＬＳヘッドエンドによって、本線電力消費についての報告をシステム制御装置に送信するステップをさらに含む。
【００４１】
好ましくは、この方法は、バックホール通信ネットワークをＬＳヘッドエンドおよびＨＳヘッドエンドに接続するステップをさらに含み、バックホールネットワークは、以下の媒体、プロトコルまたは技術、すなわち光ファイバケーブル、自由空間光通信、ハイブリッドファイバ同軸ケーブル、デジタル加入者線、イーサネット（登録商標）、一般加入電話網、もしくは電力線通信のうちのいずれか１つまたは組合せを含む。代わりに、この方法は、ＬＳおよびＨＳヘッドエンドを、その間で通信するためにＲＦ通信によってバックホール通信ネットワークに接続するステップをさらに含む。
【００４２】
好ましくは、配電変圧器およびクライアントの構内の間の本線給電ケーブルは、既存の配電システムの一部である。より好ましくは、ＨＳヘッドエンドの下流のクライアント間にＨＳＬＡＮを形成するステップを含み、この方法は、クライアントの構内の本線給電ケーブル上に二次的なＨＳＬＡＮを形成するステップをさらに含む。
【００４３】
好ましい実施例において、この方法は、配電変圧器給電ケーブルにＨＳヘッドエンドを配置して、それがＨＳヘッドエンド分離フィルタを通過してすべての給電ケーブルの下流でＬＡＮを形成するようにするステップを含む。
【００４４】
好ましくは、この方法は、配電変圧器給電ケーブルに配置されたＨＳヘッドの下流の少なくとも１つの配電ノードに、ＨＳヘッドを配置するステップを含む。
【００４５】
好ましい実施例において、この方法は、配電ノードでの高速ヘッドエンドの下流で給電ケーブルに沿ったＨＳ通信信号スペクトルを再使用するステップをさらに含む。
【発明の効果】
【００４６】
したがって、本発明は、ＰＬＣシステムライン検査、性能検査、保守および故障発見が、他のサブネットワークにおけるＨＳＰＬＣを中断することなく、分離されたＰＬＣサブネットワークで行なわれるのを有利に可能にする。さらに、分離されたＰＬＣ通信サブネットワークで生成または送信されたいかなるＨＳ信号も、他のＰＬＣサブネットワークに干渉できない。本発明はまた、負荷制御のプロセスで電力会社によって使用される低周波数のリップル信号の転送を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
ここで好ましい実施例が、図面を参照して例示のためにのみ記載される。
【００４８】
好ましい実施例の詳細な説明
図１を参照して、典型的な配電システム１が示されている。高圧網３は発電所２から配電し、電力は、抵抗損を最小にするために高圧で、典型的に１５０ｋＶから１．２ＭＶで伝送される。高圧網３は中圧変電所４で終端し、この中圧変電所で、電力は典型的に２．５ｋＶから１５０ｋＶのオーダーで中圧網５にわたって配電される。中圧網５は、低圧配電変圧器６で終端し、低圧配電変圧器は電圧を典型的に１１０Ｖから４１５Ｖのオーダーのクライアント供給電圧に低下させる。低圧給電ケーブル網７は、低圧電力をユーティリティクライアント８に伝送する。
【００４９】
本線給電ケーブル７は、少なくとも１つの配電ノード１１を含み、この配電ノードは、群をなす複数のユーティリティクライアントの構内８を低圧電源に接続する。
【００５０】
図２を参照して、好ましい実施例に従った電力線通信システム１０が概略的に示されている。本線給電ケーブル７は、低圧網において、低圧配電変圧器６から各々のユーティリティクライアント８へ進む。電力線通信システム１０はまた、高圧および中圧配電網を含むいかなる電圧網においても使用することができる。
【００５１】
群をなす複数のクライアント構内は、配電ノード１１で本線給電ケーブル７に電気的に接続される。図２は、本線給電ケーブル７から配置された、３つの配電ノード１１で接続された３つの群のクライアント構内８を示している。各々の低圧配電変圧器６は、典型的に３０から１５０のクライアント構内を含み、これは典型的に５から３０に及ぶクライアント配電ノードを有する。
【００５２】
高速ヘッドエンド１２は、各々のクライアント配電ノードにおいて電気的に配置される。本線給電ケーブル７は、ＨＳヘッドエンド１２に入り、分離フィルタ１３を通過し、この分離フィルタは、いかなる高周波数変調信号も除去して、配電ノードにおいて各々のクライアントの構内に延びる分離された本線給電ケーブル７を与える。この分離フィルタ１３は、ＨＳヘッドエンド１２とは分離するか、またはそれと統合することができる。
【００５３】
ＨＳヘッドエンド１２は、本線給電ケーブル７へのまたは本線給電ケーブルからのＨＳ通信信号を送受信する、本線周波数給電ケーブル７と通信するＨＳＰＬＣモデム１４を含む。これらの高速通信信号は、分離フィルタ１３のクライアント構内の側で移動できるに過ぎない。ＨＳＰＬＣモデム１４は、何らかの従来の手段によって給電ケーブル７に結合され、ＨＳヘッドエンド１２から離すかまたはそれと統合することができる。
【００５４】
ＨＳＰＬＣモデム１５は、クライアントの構内８に置かれて、ＨＳ通信信号を抽出または受信し、分離された本線給電ケーブル７にわたって、ＨＳヘッドエンド１２、ＨＳＰＬＣモデム１４とともに双方向ネットワークを形成する。なお、ＨＳＰＬＣ変調信号線は、小さな点線および参照符号７ａで示されており、例示の目的のために給電ケーブル７から分離して示されているに過ぎない。
【００５５】
ＨＳヘッドエンド１２、ＨＳＰＬＣモデム１４は、その間でＨＳデータを送受信するために、バックホール通信ネットワーク３０と通信する。バックホール通信ネットワーク３０およびＨＳＰＬＣモデム１４は、以下の媒体、プロトコルまたは技術３１、すなわち、たとえば光ファイバケーブル、自由空間光通信、ハイブリッドファイバ同軸ケーブル、デジタル加入者線、イーサネット（登録商標）、一般加入電話網、電力線通信もしくはワイヤ線のうちのいずれか１つまたは組合せを介して通信する。たとえば、図３は、バックホール通信ネットワークを接続して、ＨＳＰＬＣモデム１４と通信する光ファイバケーブル３３を示している。
【００５６】
図４は、ＨＳＰＬＣモデム１４が、低圧網の低圧配電変圧器上のみの本線給電ケーブル７を介して、バックホール通信ネットワーク３１に備えられたＨＳ通信リンクによって、バックホール通信リンク３０と通信している例を示している。これらの高周波信号は、ＨＳヘッドエンド１２における分離フィルタ１３を伝播しない。
【００５７】
システム１０は、低圧配電変圧器および給電ケーブル７におけるいかなる配電ノード１１の中間で本線給電ケーブル７に電気的に配置されたＬＳヘッドエンド２０をさらに含む。ＬＳヘッドエンド２０はＬＳＰＬＣモデム２１を含み、このＬＳＰＬＣモデムは、たとえば上述のようないかなる従来の手段３１を介して、バックホールネットワーク３０と通信して、ＬＣ通信信号を送受信する。
【００５８】
ＬＳＰＬＣモデム２１はまた、低圧本線給電ケーブル７と通信して、それに沿ってＬＳ通信信号を送受信する。ＬＳ通信信号は、本線給電ケーブル７に沿って、配電ノード１１を通っておよびＨＳヘッドエンド１２の分離フィルタ１３を通って、送信される。ＬＳＰＬＣモデム２１の信号は、分離フィルタ１３を通って送信され、ＨＳヘッドエンド１２におけるＬＳＰＬＣモデム１６によって受信される。ＬＳＰＬＣモデム１６およびＨＳヘッドエンド１２は、ＬＳＰＬＣモデム２１およびクライアントの構内に置かれたＬＳＰＬＣモデム１７と通信することができる。破線７ｂによって示されたＬＳＰＬＣ変調信号は、本線給電線７を下ってクライアント構内に移動して、ＬＳＰＬＣモデム１７と通信する。ＬＳヘッドエンド２０は、ＨＳヘッドエンド１２の動作を制御、監視し、ＨＳヘッドエンドは次に、ＨＳＰＬＣモデム１４の動作、および給電ケーブル７を通って伝送された本線電力を制御、監視する。ＬＳヘッドエンドはまた、クライアントの構内と直に双方向ＬＳ通信ネットワークを形成する。
【００５９】
ＬＳヘッドエンド２０で生成されたＬＳＰＬＣ変調信号は、代わりにワイヤ線または他の従来の媒体、プロトコルもしくは技術によって、ＨＳヘッドエンド１２に送信することもできる。
【００６０】
ＬＳヘッドエンド２０およびＨＳヘッドエンド１２は、低圧配電網における電気の流れを監視する。ＨＳヘッドエンド１２は、このデータをＬＳＰＬＣ変調信号を介してＬＳヘッドエンド２０に送信し、ＬＳヘッドエンド２０は、バックホール通信ネットワーク３０を介して通信している、システム制御装置６０と通信する。
【００６１】
このようにして、電力ユーティリティは、ＬＳヘッドエンド２０、ＨＳヘッドエンド１２およびクライアント構内８での各々のクライアントへの配電を監視して、いかなる故障の位置も、より正確に決定、報告して、消費され、いかなる損失と決定されたエネルギに対する、与えられるエネルギの調整を行ない、かつ各々のクライアントの電力消費ニーズをより正確に監視することができる。ＨＳヘッドエンド１２は、エネルギ測定手段を含むことができる。
【００６２】
ＬＳＰＬＣ変調信号はまた、ＬＳＰＬＣモデム１７を介して、ＨＳヘッドエンド１２およびクライアント構内８に制御情報を与える。
【００６３】
本線給電ケーブル７は、配電ノード１１でのＨＳヘッドエンド１２から各々のクライアントの構内に延び、ケーブル７は電気的に並列である。他の実施例（図示せず）において、クライアント構内８は、本線給電ケーブル７に電気的に直列に接続されている。したがって、電気的にＨＳヘッドエンド１２の下流の各々の群をなすクライアント構内８は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を形成する。
【００６４】
これらのＬＡＮの各々は、各々のＨＳヘッドエンド１２の分離フィルタ１３によって他のネットワークから分離される。すなわち、本線給電ケーブル７を通って送信されるＨＳ通信信号は、分離フィルタ１３の上流の本線給電ケーブル７から分離される。一実施例において、周波数分割多重方式がＨＳ通信信号伝達において用いられる。
【００６５】
図６は、図３に示された実施例で使用されるＨＳヘッドエンド１２の実施例を示しており、ＨＳ通信信号は、配電ノード１１の低圧配電変圧器側に置かれた本線給電ケーブル７と物理的に平行に配置された光ファイバ網３３を介して、バックホールネットワークに送信される。ＨＳヘッドエンド１２は、電源およびサージ抑制器４０、ＨＳヘッドエンド制御装置４１およびルータ４２を含む。表示パネルおよびキーパネルの形をとるユーザインターフェイス４３も与えられる。
【００６６】
図７は、本線給電器７からのＨＳ通信信号を送受信するＨＳヘッドエンド１２の別の実施例を示している。ローパスフィルタの形をとる１対の分離フィルタ４５を与えて、配電ノード１１の間で給電ケーブル７の部分を分離することにより、本線給電ケーブル７上で搬送周波数を再使用できるようにする。
【００６７】
図２に最もよく示されるように、システム１０はまた、ＨＳヘッドエンド１２′を含み、このＨＳヘッドエンド１２′は、配電変圧器給電ケーブル７に配置され、ＨＳヘッドエンド分離フィルタ（図示せず）を通過して、給電ケーブル７′の下流にＬＡＮを形成する。給電ケーブル７′におけるＨＳヘッドエンド１２′によって形成されたＬＡＮは、給電ケーブル７′においてまたはクライアント配電ノードの下流に配置された、１つ以上の他のＨＳヘッドエンド１２を含むことができる。任意の数の所望のＨＳヘッドエンドＬＡＮを形成することができることがわかる。
【００６８】
図６および７に示されたＨＳヘッドエンドは、エネルギおよび電力質メータモジュール４８（ＥＰＱＭモジュール）を含み、これは図８において一般的な形態で概略的に示されている。ＥＰＱＭモジュール４８は、各々のＨＳヘッドエンド１２に接続された特定のクライアント構内８に対する累積費用を計算するためのエネルギメータを含む。
【００６９】
ＥＰＱＭメータ４８を有する実施例であるＬＳヘッドエンド２０が図９に示されている。概略的に示されたＬＳヘッドエンド２０は、バックホール通信３０へのＲＦ通信リンク（いかなる媒体であってもよい）を含む。ＬＳヘッドエンド２０は、低圧配電変圧器６の下流での電力の流れを監視するための、図８に示されたタイプのＥＰＱＭメータ４８を含む。ＬＳおよびＨＳヘッドエンドにおけるＥＰＱＭメータによって収集された電力消費データは、システム制御装置６０に送信されて、低圧網における電力消費およびいかなる損失も正確に決定することができる。
【００７０】
図１０は、ＬＳおよびＨＳ変調信号通信ネットワークを概略的に示している。変調信号は、ＬＳヘッドエンド２０の間で、何らかの従来の手段３１によってバックホール通信ネットワーク３０に送信される。システム制御装置６０は、示したような公衆網およびＷＡＮ上で従来の手段３１によってＬＳヘッドエンド２０と通信している。
【００７１】
図１１を参照して、クライアントの構内での本線給電ケーブル７に接続するための装置７０の概略的な実施例が示されている。この装置７０は低圧入力７を含み、この低圧入力からＨＳＰＬＣおよびＬＳＰＬＣ変調信号が、ＨＳＰＬＣモデム１５およびＬＳＰＬＣモデム１７によって抽出される。ＨＳまたはＬＳ信号は次に、計量プラットホーム制御装置７１を通って通信出力７２に送信される。本線電力は、ＥＰＱＭモジュール４８を通して、それに接続されかつその間に１つのまたは複数の電気接触器７３を有する、電気器具に転送される。ＥＱＰＭ４８は、器具エネルギ消費および他のパラメータを測定し、次にこれらは需要側の管理のために、ＨＳヘッドエンド１２およびＬＳヘッドエンド２０のいずれかまたは双方に返送される。
【００７２】
記載され示された配電システムの実施例において、ＨＳ通信信号が本線給電ケーブルを介してクライアント構内に効率的に送信することができることがわかる。３５Ｍｂｐｓよりも速いデータ転送速度を達成することができ、配電ノードの一方側で、分離フィルタを通して分離されたすべてのクライアントが、配電ケーブル上でＬＡＮを形成することができる。１から４０メガヘルツのオーダーの搬送周波数をシステムにおいて使用することができる。
【００７３】
したがって、システム１０は、電話ならびに高速および低速インターネットサービスに加えて、ビデオおよび双方向有料テレビサービスの通信にとって好適である。さらに、このシステム１０は、配電網を通して電力消費の制御、監視および調整を行なう。この制御、監視および調整は、ユーティリティによって用いられて、高い電力のピーク需要の領域を監視し、必要であれば分離して、滞納のクライアントを切断し、接続および切断を注視して不正行為の存在を検出することができる。配電システム１０は、特に、工業団地および高層ビル、ならびに空港、鉄道およびハイテク製造業者等の特殊化したクライアントの使用に有利である。
【００７４】
記載された実施例のいくつかにおいて、１０００を超えるＨＳＰＬＣ副搬送波変調周波数を１つの周波数帯域で用いることができ、各々の搬送波は単独で合計データ転送速度の小数部で変調される。単一の周波数帯域において、バックホール通信ネットワーク３０およびクライアントの構内８の間で、５０から１００Ｍｂｐｓのデータ速度を達成することができる。
【００７５】
上記は、本発明の好ましい実施例のみを記載しており、当業者にとって明らかな修正を、本発明の範囲から逸脱することなく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】従来の配電システムの概略図である。
【図２】一実施例に従った配電システムを概略的に示す図である。
【図３】図２のシステムの異なる実施例を示す図である。
【図４】図２のシステムの異なる実施例を示す図である。
【図５】図２のシステムの異なる実施例を示す図である。
【図６】図３の実施例において使用されるＨＳヘッドエンドを示す図である。
【図７】図４の実施例において使用されるＨＳヘッドエンドを示す図である。
【図８】ＥＰＱＭメータを示す図である。
【図９】ＬＳヘッドエンドを示す図である。
【図１０】図２の実施例の概観を示す図である。
【図１１】図２の実施例において使用される装置７０を示す図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2005507223.tif 000049
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