(57)【要約】  単相または多相電力線（Ｌ）を有する電力分配システムにける基準位置（１００）における基準相電圧（Ｒ）に対する遠隔位置（２００）における未知相電圧の配線相を検出するシステムは、基準位置（１００）から遠隔位置（２００）へ信号（Ｃ１）を送信するための回路（１、３、３２）を含み、本信号は特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を含む。さらに、遠隔位置において信号（Ｃ１）の特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を検出し、特徴的信号パターンの検出から、未知相電圧における基準点（Ｓ＋）の発生までの間の第１の時間間隔（Ｔ１）を決定する回路を提供する。基準位置（１００）において特徴的信号パターンから、基準相電圧（Ｒ）における基準点（Ｒ＋）の発生までの間の第２の時間間隔（Ｔ２）を決定する回路（２、５から９）を提供する。本システムは第１の時間間隔Ｔ１および第２の時間間隔Ｔ２から未知相電圧の配線相（Ｓ）を決定する。
2008510149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相または多相の電力線（Ｌ）を有する電力分配システムにおいて基準相電圧（Ｒ）に対する未知（Ｘ）相電圧（Ｓ）の配線相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）を検出するためのシステムであって、
第１の位置（１００）から第２の位置（２００）へ信号（Ｃ１）を送信する回路（１、３、３２）であって、前記信号が特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を含む、前記回路と、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）から、前記第１の位置（１００）の相電圧（Ｒ）における基準点(Ｒ＋)の発生までの間の第１の時間間隔(Ｔ１)を前記第１の位置（１００）において決定する回路（２、５から９）と、
前記信号（Ｃ１）の前記特徴的信号パターンを前記第２の位置において検出し、前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）の検出から、前記第２の位置（２００）の第２の相電圧における基準点(Ｓ＋)の発生までの間の第２の時間間隔(Ｔ２)を決定する回路（２、５から９）と、
前記第１および第２の相電圧のうち前記基準相電圧となる相電圧に対する、前記第１および第２の相電圧のうち前記未知の相電圧の前記配線相(Ｓ)を、前記第１(Ｔ１)および前記第２(Ｔ２)の時間間隔から決定する回路(１)と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記配線相（Ｓ）を決定する前記回路(１)が、前記第１の位置（１００）に位置し、
前記システムが、前記第２の位置（２００）から前記第１の位置（１００）へ、前記第２の時間間隔（Ｔ２）を示す情報を送信する手段(７、１６)
を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記配線相を決定する前記回路が前記第２の位置（２００）に位置し、
前記システムが、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記第１の時間間隔（Ｔ１）を示す情報を送信する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記未知の相電圧の前記配線相を、前記第１および前記第２の時間間隔（Ｔ１、Ｔ２）から決定する前記回路（１）が、
前記第２の時間間隔と前記第１の時間間隔との差分を計算する手段と、
前記差分に基づいて前記配線相を決定する手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）が、一意的な符号語を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記信号(Ｃ１)が、前記特徴的信号パターンに先行するヘッダ部（ＰＲＢ）を含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
検出されるべき前記特徴的信号パターンが、前記信号の先頭であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記信号(Ｃ１)が、所定のシンボル周波数を有するシンボルのシーケンスであって、
前記第１の時間間隔(Ｔ１)を決定する前記回路が、前記特徴的信号パターンから、前記基準相電圧（Ｒ）における前記基準点(Ｒ＋)が発生するまでの間の前記シンボルの数を計数するカウンタ（６）を備え、
前記第２の時間間隔（Ｔ２）を決定する前記回路が、前記特徴的信号パターンの検出から、前記未知相電圧（Ｓ）における前記基準点（Ｓ＋）が発生するまでの間の前記シンボルの数を計数するカウンタ(６)を備える
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の時間間隔(Ｔ１)を検出する前記回路が、
所定のクロック周波数の自由走行カウンタと、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）の検出に応じて、前記自由走行カウンタを始動させる手段と、
前記基準点が発生した場合に、前記カウンタが計数する値を読み取る手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記信号を送信するための前記回路（１、３、３２）が、前記特徴的信号パターンが前記多相電力線の前記相電圧において反復的に発生する前記基準点のいずれとも一致しないように前記信号を送信すべく、適合されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記信号を送信するための前記回路が、前記特徴的信号パターンがランダムタイミング、または、擬似ランダムタイミングを有するように前記信号を送信すべく、適合されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
複数の前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を、異なるタイミング、スペクトルの異なる部分、及び異なる拡散符号を用いたスペクトル拡散変調の少なくともいずれかにより送信し、
複数の送信信号パターンのそれぞれについて、
前記信号の前記特徴的信号パターンから、前記第２の相電圧における基準点（Ｓ＋）の発生までの間の第２の時間間隔（Ｔ２）を前記第２の位置（２００）において決定し、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）から、前記第１の相電圧（Ｒ）における基準点（Ｒ＋）の発生までの間の第１の時間間隔（Ｔ１）を前記第１の位置（１００）において決定して、
複数の第１の時間間隔（Ｔ１）および複数の関連する第２の時間間隔（Ｔ２）を取得する手段（１）を備え、
前記配線相を決定する前記回路(１)が、前記複数の第１および第２の時間間隔（Ｔ１、Ｔ２）から前記配線相を決定するように適合されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の第１および第２の時間間隔から前記配線相を決定する前記回路(１)が、
各第１の時間間隔と、各関連する第２の時間間隔との差分を計算する手段と、
計算された前記差分のそれぞれから予備的配線相を決定する手段と、
決定された前記予備的配線相うち、多数を占める前記配線相を選択する手段と
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記多数は、Ｍ／（Ｍ＋１）で表され、Ｍが２以上の整数であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記信号は、２つの連続する特徴的信号パターン（ＤＥＬ）間の時間間隔が、前記多相電力線の交流電圧周期より長く又は短くなり、かつ、前記交流電圧周期の整数倍と等しくならないようにして、連続して送信されることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基準点（Ｒ＋、Ｓ＋）が、該基準点の電圧および傾きの少なくともいずれかにより特定される各相電圧の各周期における一意的な点であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記基準点が、特定の符号の傾斜を有する各相電圧のゼロ交差であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の時間間隔(Ｔ１)および前記第２の時間間隔（Ｔ２）が、それぞれ前記特徴的信号パターンに続く第Ｎ番目の基準点により終了し、Ｎが１以上の所定の正整数であることを特徴とする請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項１９】
Ｎ＝２であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記信号を送信する前記回路が、前記多相電力線（Ｌ）の少なくとも１相に前記信号を注入する手段(４)を備えることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記信号（Ｃ１）を送信する前記回路が、無線通信チャネルを介して前記信号を送信する送信回路を備えることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記信号を、電話ネットワークを介して送信することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記信号が、ＤＴＭＦ信号であることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２４】
単相または多相の電力線を有する電力分配システムにおいて基準相電圧に対する未知相電圧の配線相を決定する方法であって、
第１の位置（１００）から第２の位置（２００）へ信号（Ｃ１）を送信する工程であって、前記信号が特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を含む、工程と、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）から、第１の相電圧（Ｒ）における基準点(Ｒ＋)の発生までの間の第１の時間間隔(Ｔ１)を、前記第１の位置（１００）において決定する工程と、
前記特徴的信号パターンを前記第２の位置において検出し、該特徴的信号パターン（ＤＥＬ）の検出から、第２の相電圧（Ｓ）における基準点(Ｓ＋)の発生までの間の第２の時間間隔(Ｔ２)を決定する工程と、
前記第１および第２の相電圧のうち前記基準相電圧となる相電圧に対する、前記第１および第２の相電圧のうち前記未知の相電圧の前記配線相(Ｓ)を、前記第１(Ｔ１)および前記第２(Ｔ２)の時間間隔から決定する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相電力線を有する電力分配システムにおける基準相電圧に対する未知相電圧の配線相を検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電力分配システムは、電気分配に多相電力線を使用する。多相電力線は複数の、代表的には３本の導体を含み、各導体は特定の相電圧を有する。良く知られるように多相電力線は、存在すれば多相電力線の追加導体を構成する、ニュートラル導体を有してもよいし、有しなくてもよい。さらに、代表的多相電力線のこれら導体に加えて、接地電位を有するさらなる導体が存在してもよいし、存在しなくてもよい。。
【０００３】
多相電力線は、一定のタイプの負荷、例えば回転磁界を使用する電気機械には利点をもたらすが、所与の多相電力線において利用できる全ての相に接続しない多くの電気の消費者が居る。多くのタイプの負荷にとって、負荷は２相、またはより代表的には、利用できる１相とニュートラル導体との間で接続すれば十分である。この配線方式は、家庭の領域において消費者機器に電気を供給するのに使用する低電圧ネットワークにおいて特に広く普及している。ヨーロッパでは、低電圧電力分配ネットワークは３配線相を有し、それぞれは、ニュートラルに対して２２０ボルトから２４０ボルトの電圧にあり、３相は、１２０゜の角度で間隔を空けている。
【０００４】
特に家庭の領域では、大部分の電気負荷は３配線相Ｒ、Ｓ、Ｔの１つとニュートラル導体Ｎとの間で接続し、負荷を実際に接続する、特に相ＲまたはＳまたはＴは大部分のタイプの単相アプリケーションおよび負荷にとって意味はなく、それ故典型的に未知である。注意すべきは、３相電力線の３配線相には種々の異なる名付け方の慣習がある、ことである。本明細書で使用する名付け方の慣習Ｒ、Ｓ、Ｔは一般性を失うことはない。
【０００５】
ある場合には、所与の負荷を接続する配線相を検出することは望ましい。例えば、通信のために既存の電力分配ネットワークを使用する電力線通信システムでは、送信機が受信機を接続する配線相を知ることは非常に望ましいことで有るかも知れない。それは送信機と受信機を同じ配線相に接続すれば、送信機と受信機が配線相間の容量性または誘導性クロストークを通じて異なる配線相を経て互に通信する場合より、電力線を介する送信機と受信機との間の通信は良好であると期待されるからである。メータが電力線通信を通じて遠隔測定システムにおいて他のノードと通信する場合、消費者宅におけるそれぞれの遠隔メータが接続する相に関する知識は、遠隔測定システム全体としての通信性能を最適化するために貴重な情報である。
【０００６】
複数の消費者が消費する電気エネルギーを測定するための電気測定システムでは、消費者宅内外に位置する電気メータの配線相を検出するその他の適した理由がある。例えば消費者に給電するために単相または多相電気メータを、その接地端子を配線相に接続することにより再配線することがありえた。メータ配線相の反転の是非の有無により、電気メータが不法に、または意図せず再配線され、メータが消費エネルギーを正確に測定しないことを判断することができる。
【０００７】
多相ネットワークの既知基準相との未知相の比較により、多相ネットワーク内の未知配線相を特定する技術が知られている（特許文献１を参照）。このシステムは、第１の位置において基準相に接続する第１のデバイスと、遠隔の位置において未知相に接続する第２のデバイスとを含む。第１および第２のデバイスはそれぞれ２台のデバイス間の電話接続を確立するためのモデムを含む。第１のデバイスは、基準相の交流電圧相を表すディジタル交流信号を生成する回路を含む。この相を表す信号を、２台のモデムおよび電話接続を通じて第１から第２のデバイスに送信する。第２のデバイスは、基準相の交流電圧と未知相の交流電圧との間の位相角を検出することにより未知相を特定するための相検出回路を含む。この既知のシステムでは、基準位置の基準相に対する遠隔位置の配線相を検出することはできるが、このシステムでは２位置間に電話回線の存在を想定するので、多くのアプリケーションにとって実用的ではない。
【０００８】
ＩＥＣ６１３３４−５−２では、第１の基準点、例えばゼロ交差が、基準相電圧に生じる場合に、短いタイムスタンプ信号を多相ネットワークに注入することにより多相ネットワーク内の未知相を特定する方法を規定している。多相ネットワーク自体は、未知相を特定すべき位置に短信号を伝達するのに役立つ。未知相の位置では、短信号を多相電力線から抽出し、短信号の発生と基準点、例えば未知相電圧のゼロ交差との間の時間間隔を測定する。その時間間隔は、その場合基準相と未知相との間の位相角を示す。このようにして決まる位相角により、未知配線相を特定することができる。
【０００９】
既知の方法では、本明細書で基準位置とも呼ばれる既知相の位置から、本明細書で遠隔位置とも呼ばれる未知相の位置へ基準相同期信号を搬送することが普通である。遠隔位置では、受信信号相を遠隔位置が接続する未知相と比較し、その配線相を検出する。相情報が、雑音またはその他の外乱により変化すれば、正しい相検出は達成が困難であることが分かるかもれいない。電力線に接続する多くのタイプの電気負荷は、負荷が接続する相と同期して雑音または外乱を発生させがちである。それ故、相同期雑音信号は、既知の方法では相検出に使用する短い基準相同期信号を妨害し、基準相同期信号の検出を妨げることがある。基準位置と遠隔位置との間の距離が長くなる場合、これはより厳しくなることがある。
【特許文献１】米国特許第４，６２６，６２２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、基準相と同期する短いタイムスタンプ信号の伝送を必要としない、単相または多相の電力分配システムにおける基準相に対する未知相電圧の配線相を検出する方法およびシステム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】
【００１１】
上記課題は、独立請求項に規定する本発明により解決される。
【００１２】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項において与えられる。
【００１３】
単相または多相電力線を有する電力分配システムにおいて基準相電圧に対する未知相電圧の配線相を検出するための本発明の実施形態によるシステムは、第１の位置から第２の位置へ信号を送信する回路を備え、前記信号は特徴的信号パターンを含む。特徴的信号パターンから、第１の位置の第１の相電圧における基準点の発生までの間の第１の時間間隔を第１の位置において決定する回路を提供する。さらにシステムは、信号の特徴的信号パターンを第２の位置において検出し、特徴的信号パターンの検出から、第２の位置の第２の相電圧における基準点の発生までの間の第２の時間間隔を決定する回路を備える。システムは、第１および第２の相電圧のうち未知の一方の相電圧の、第１および第２の相電圧のうち基準相電圧となる他方の相電圧に対する、配線相(Ｓ）を第１および第２の時間間隔から決定する回路をさらに備える。
【００１４】
信号を送信する第１の位置の第１の相電圧を、基準相電圧としてもよく、その一方で第２の位置の相電圧は未知の相電圧であり、第１の相電圧に対するその配線相を検出すべきである。また、信号を受信する第２の位置の第２の相電圧を基準電圧としてもよく、その一方で、第１の位置の第１の相電圧は検出すべき未知の相電圧である。以下では、基準相電圧を有する位置を基準位置と呼ぶ一方、未知相電圧を検出する位置を遠隔位置と呼ぶ。当然のことながら、第１または第２のいずれか一方を基準位置とし、第１または第２のいずれか他方を遠隔の位置としてもよい。
【００１５】
基準位置が、信号を送信する第１の位置である構成において、配線相を決定するための回路は、基準位置に位置することができる。この実施形態によれば、システムは、好ましくは遠隔位置から基準位置へ第２の時間間隔を示す情報を送信する手段を備える。また、配線相を決定する回路は、信号を受信する遠隔位置に位置してもよく、基準位置から遠隔位置へ第１の時間間隔を示す情報を送信する手段を提供する。基準位置において基準相として使用する相の識別子を、基準位置からの送信情報に追加して含めるのは有利であろう。基準位置において基準相として使用する相の事前知識が遠隔位置になくても、これにより遠隔位置は未知相を特定することができる。
【００１６】
基準位置が第２の位置である別の構成では、未知配線相を決定する回路は、再度基準位置に位置することができる。この実施形態によればシステムは、有利には遠隔位置から基準位置へ第１の時間間隔を示す情報を送信するための手段を含む。また、配線相を決定するための回路は、信号を送信する遠隔位置に位置することができ、基準位置から遠隔位置へ第２の時間間隔を示す情報を送信するための手段を提供する。基準位置において基準相として使用する相の識別子を、基準位置からの送信情報に追加して含めるのは有利であろう。基準位置において基準相として使用する相の事前知識が遠隔位置になくても、これにより遠隔位置は未知相を特定することができる。
【００１７】
第２の時間間隔と第１の時間間隔との差分を計算することにより、未知相電圧の配線相を第１および第２の時間間隔から決定することができる。この差分を次に使用して、例えば所与の数の可能な位相角の中の１つとの種々の差分値を伴うテーブルを調べることができる。
【００１８】
特徴的信号パターンは、基準相における基準点と同期するタイムスタンプとして作用する必要はないので、特徴的信号パターンは短くても良いが、必ずしも短くする必要もない。送信信号における特徴的信号パターンは、電力線の交流電圧周期以上の長さの持続時間さえも有することができる。これにより大きな信号エネルギーを持つ特徴的信号パターンを得ることができ、電力線に接続する負荷に起因する雑音および干渉から特徴的信号パターンをより容易に区別することができる。特徴的信号パターンは、有利にはアナログまたはディジタル相関技術によるか、または整合フィルタを使用して検出することができる。特徴的信号パターンは誤り訂正符号化し、誤り訂正復号技術を利用して検出することができる。勿論、その他の検出技術も等しく本発明に適用することができる。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、送信信号は相検出専用信号でなく、電力線に沿いその他の情報の送信に使用する。特徴的信号パターンは、信号においてランダムに生じる所定のシンボルのシーケンスまたはビットのシーケンスであってもよいし、或いは一意的な符号語、例えば複数の送信ビットまたはシンボルの一意的なシーケンスであってもよく、これらビットまたはシンボルは信号の中で隣接するかまたは隣接しなくても良く、信号の千号または信号の任意のその他の所望の位置に与えることができる。誤り訂正符号化技術の使用、及び／又は、特徴的信号パターン部を信号が有するその他の情報部に挟み込み、特徴的信号パターンを電力線の雑音またはその他の外乱に対して保護し、その検出の信頼性を増すのが有利かもしれない。特徴的信号パターンに先行するヘッダ部を信号において供給し、例えば特徴的信号パターン検出回路のためのシンボル同期を容易にすることができる。ヘッダ部は、基準位置から遠隔位置へその他の情報を搬送する信号部であってもよい。
【００２０】
特徴的信号部を検出するための検出回路は、好ましくは第１の位置および第２の位置の両方に設ける。両位置における検出回路は、好ましくは同様の構成を有するか、或いは、同様の方法で動作する。検出工程に実際に要する時間に関わらず、これにより両位置における特徴的信号部の発生の検出における同期を容易に達成することができる。
【００２１】
特徴的信号部を含む信号は、所定のシンボル周波数を持つシンボル、例えばビットのシーケンスであってもよく、第１の時間間隔および第２の時間間隔をそれぞれ決定する回路は、検出する特徴的信号パターンから、未知相電圧における基準点の発生まで、及び、基準相電圧における基準点の発生までのシンボル数を計数するためにシンボル周波数を活用することができる。或いは、自由走行カウンタを所定のクロック周波数で計時することができる。カウンタは、特徴的信号パターンの検出の際に始動させ、基準点が発生する場合にカウンタが計数する値を読み取る。勿論、特徴的信号パターンと基準点との間の時間間隔を検出する任意のその他の構成を採用することもできる。
【００２２】
信号は、好ましくは特徴的信号パターンが、多相電力線の相電圧において繰り返し生じる基準点のいずれとも定期的に時刻を合わせる関係を持つ必要がないように送信する。例えば、特徴的信号パターンをランダムまたは擬似ランダムのタイミングで送信する。
【００２３】
好ましくは、複数の特徴的信号パターンをランダムまたは決定的タイミング、スペクトルの異なる部分、および、異なる拡散符号を用いたスペクトル拡散変調の少なくともいずれかにより反復的に送信し、特徴的信号パターンの冗長送信を達成し、複数の送信する特徴的信号パターンのそれぞれに対し、信号の特徴的信号パターンから、第１の相電圧における基準点の発生までの間の第１の時間間隔を第１の位置において決定し、特徴的信号パターンから、第２の相電圧における基準点の発生までの間の第２の時間間隔を第２の位置において決定し、複数の第１の時間間隔および複数の関連する第２の時間間隔を取得する。これにより、例えば、取得した複数の第１および複数の関連する第２の時間間隔のうち、多数を占める配線相を選択することにより、配線相検出の信頼性を高めることができる。第１の時間間隔および関連する第２の時間間隔の検出において、Ｍ個のうちの１個の誤りが配線相の検出精度に影響しないように、多数をＭ／（Ｍ＋１）で定義でき、このとき、Ｍは２以上の整数である。
【００２４】
好ましくは特徴的信号パターンの発生と電力線における相に同期する外乱との間の相関を抑えるために、２つの連続する特徴的信号パターン間の時間間隔が、多相電力線の交流電圧周期より長く又は短くなり、かつ、交流電圧周期の整数倍に等しくならないように、該信号を送信する。
【００２５】
好ましくは、未知相電圧および基準相電圧における基準点は、該基準点の電圧および傾きの少なくともいずれかにより特定される、各相電圧の各周期における一意的な点であって、例えば特定の符号の傾きを有する各相電圧のゼロ交差、または特定の極性のピーク電圧である。第１の時間間隔および第２の時間間隔は、それぞれ特徴的信号パターンに続く第Ｎ番目の基準点により終了し、Ｎは１に等しいか、好ましくは１より大きい所定の正整数である。Ｎに特に適する値は１または２である。
【００２６】
好ましくは、信号は第１の位置において多相電力線（Ｌ）の個々の相とニュートラル導体との間または２相間の少なくとも１相または好ましくは全ての相に注入する周波数シフトキーイング変調信号である。代わりに、信号を無線通信チャネルまたは電話ネットワークを経て送信することができる。信号をＤＴＭＦ信号として実施し、高調波雑音の回避能力を高めるのが有利かもしれない。
【００２７】
以下では、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して記述する。注意すべきは以下の記述は、本発明を実施することができる方法の例を説明するだけの目的に資する、ことである。記述する実施形態は本発明の範囲を制限するものと決して考えるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明の実施形態の基本的概要を示す。図１でＬは、３相電力線を表す。電力線Ｌは３本の導体Ｒ、ＳおよびＴを含み、それぞれは電力線Ｌのニュートラル導体Ｎに対して指定する相電圧を有する。電力線Ｌは、図１には特に示さない接地導体をさらに含んでいてもよい。３本の導体Ｒ、ＳおよびＴにおいて有する相電圧は、それぞれヨーロッパの家庭領域でよく使用するように２２０ボルトから２４０ボルトであってもよいし、または米国で一般に使用するように１１０ボルトであってもよい。とはいえ注意すべきは、本発明は、例えば２０ｋＶを有する中電圧電力分配ネットワークや、長距離に亘って３８０ｋＶまたはさらに高い電圧レベルの電気を有する高電圧電力分配ネットワークにおける電力線Ｌにも等しく適用可能である。３相電力分配ネットワークにおいてよく知られるように、３相Ｒ、ＳおよびＴにおいて有する電圧は１２０°の位相角だけ互に相違する。
【００２９】
図１の参照番号１００は、第１の位置におけるデバイスを表し、このデバイスは電力線Ｌの３本の配線相Ｒ、ＳおよびＴのそれぞれ、ならびに電力線Ｌのニュートラル導体Ｎにも接続する。この実施形態では、第１の位置は基準位置としての位置を占め、Ｒを基準相として使用する。勿論、３相の内の任意の１相を基準相とすることができる。基準位置のデバイス１００は、電力線を物理的情報伝送媒体として使用する電力線通信ネットワークの通信ノードであることができる。デバイス１００を、例えば電力分配ネットワークの２０ｋＶの中電圧を２２０Ｖから２４０Ｖの低電圧に変圧するための２次サブステーションの変圧器の近くか、または３相Ｒ、ＳおよびＴの１つを基準相として選択するのに利用することができる電力線Ｌに沿う任意のその他の位置に、配置することができる。サブステーションの変圧器における、３相Ｒ、ＳおよびＴの名付け方は単に定義の問題である。３相出力端子における電圧の相シーケンスが観測される限り、３相のいずれもＲと名付けることができる。相電圧Ｒから１２０゜背後の位相角を持つ電圧を有する配線相を次いでＳと名付け、電圧Ｒから２４０゜背後の相電圧をＴと名付ける。勿論、３相を区別する任意のその他の名付け方の慣習を代わりに使用することができる。図１の実施形態では、デバイス１００を３相Ｒ、ＳおよびＴのそれぞれに接続し、電力線Ｌを経て送信するために電力線通信信号を３相のそれぞれに注入し、電力線通信信号が遠隔位置において３相Ｒ、ＳおよびＴにいずれにおいても受信できるようにする。とはいえ、電力線通信信号を３相の１相にのみ注入し、３相の別の１相から電力線通信信号を受信する場合、３相間の誘導性および容量性交差結合を活用してもよい。
【００３０】
参照番号２００は第２の位置のさらなるデバイスを表し、このデバイスは電力線Ｌにおける電力線通信ネットワークにおけるさらなるノードであってもよい。この実施形態では、第２の位置は配線相が未知である遠隔位置である。デバイス２００は負荷を含むか、または消費者、相検出専用の試験デバイス、または任意のその他の適するデバイスの電気消費を測定するための遠隔メータであってもよい。これらのデバイスは基準位置から遠隔の位置において電力線Ｌに接続する。図示する実施形態では、デバイス２００は電力線Ｌの相の１つとニュートラル導体Ｎとの間に接続する。デバイス２００の遠隔位置において電力線Ｌの相導体だけを見る場合、２次サブステーションにおいて３出力端子Ｒ、ＳおよびＴのいずれにデバイス２００が接続されているかに関する情報は不明である。このことを、図１においてサークルＸにより概略的に示す。このサークルは、多くの場合デバイス１００の基準位置からデバイス２００の遠隔位置の方向に沿って、３相Ｒ、ＳおよびＴが具体的にどのように配線されているかを容易に追跡できないことを示す。例えば、電力線Ｌの部分Ｘを埋設するか、またはその他の方法でアクセスできなくなることがある、即ち３相Ｒ、ＳおよびＴの具体的な配線を追跡するには単に遠すぎることがある。
【００３１】
遠隔位置においてデバイス２００の配線相を見出すために、換言すれば３相Ｒ、ＳおよびＴのうちのいずれにデバイス２００が接続されているかを遠隔位置において検出するために、２台のデバイス１００および２００は図２ａに示すように相互に通信する。
【００３２】
図２ａで、Ｒ、ＳおよびＴはそれぞれ３相電圧を表し、配線相ＳはＲの背後１２０゜にあり、配線相ＴはＳの背後１２０゜にある。Ｒ＋、Ｓ＋およびＴ＋は、正の傾斜を持つ各相電圧Ｒ、ＳおよびＴのゼロ交差を表す。Ｒ−、Ｓ−およびＴ−は、負の傾斜を持つ各相電圧Ｒ、ＳおよびＴにおけるゼロ交差を表す。
【００３３】
図２ａのＣ１は、図１のデバイス１００が電力線Ｌの３本の導体Ｒ、ＳおよびＴの少なくとも１本に注入する信号を表す。図１は、信号Ｃ１を電力線の全ての相導体に注入する実施形態を示す。とはいえ電力線に沿う相導体Ｒ、ＳおよびＴ間の交差結合効果により、相導体の１本のみに信号Ｃ１を注入するだけでもよい。３本の相導体のそれぞれに順番に１本ずつ試行錯誤的に信号Ｃ１を注入し、注入信号電力を各導体において高め、これにより電力線に沿う信号Ｃ１の到達距離を伸ばすのが、また有利かもしれない。信号Ｃ１は、電力線通信ネットワークを経て何某かの種類の情報を伝搬するための信号であれば、どのような通信信号でもよい。信号Ｃ１はまた、遠隔位置のデバイス２００における配線相の検出のための専用の通信信号でなくてもよい。信号Ｃ１は図２ａでＤＥＬで表す特徴的信号パターンを含む。デバイス１００は、あるタイミングにおいて電力線に信号Ｃ１を注入する。このタイミングは、３相Ｒ、ＳおよびＴの任意のゼロ交差と同期していてもよいが、必ずしも同期する必要はない。信号Ｃ１は、電力線Ｌの５０Ｈｚサイクルとは関係なくいつ開始されてもよいし、また、例えば２台のデバイス１００と２００との間か、またはデバイス１００と電力線Ｌに接続する任意のその他のデバイスとの間の通信ニーズにより決定されてもよい。
【００３４】
図２ａで、Ｔ２は信号Ｃ１における特徴的信号パターンＤＥＬと、その後に発生する、遠隔地点においてデバイス２００が接続する未知配線相における正傾斜を有する第Ｎ番目のゼロ交差との間の時間間隔を表す。ここでは、時間間隔Ｔ２が非常に小さくなるのを防ぐためにＮ＝２を選択しているが、Ｎ＝１を含む他の値をＮについて選択することもできる。図１に示す実施形態では、説明のために遠隔位置におけるデバイス２００を相Ｓに接続する場合を示す。図２ａに示すように時間間隔Ｔ２は、デバイス１００が基準位置において電力線Ｌに沿って遠隔位置へ送信した特徴的信号パターンＤＥＬに続く、第２のゼロ交差Ｓ＋において終了する。遠隔位置におけるデバイス２００は、この時間間隔Ｔ２を検出する。
【００３５】
図２ａのＴ１は、信号Ｃ１において特徴的信号パターンＤＥＬが発生してから、基準相の正傾斜を持つ第Ｎ番目のゼロ交差までの時間間隔を表す。図示する実施形態では、Ｒを基準相に選択している。時間間隔Ｔ２を測定するデバイス２００に関して記載したのと同様に、基準位置におけるデバイス１００は時間間隔Ｔ１を測定する。
【００３６】
時間間隔Ｔ３は、時間間隔Ｔ１と時間間隔Ｔ２との差分を表す。この差分は、基準相（本例ではＲ）に対する未知相（本例ではＳ）を示す。一旦、情報Ｔ３が利用可能になれば、未知相を特定することができる。時間の差分Ｔ３を得るために、本実施形態ではデバイス２００は、デバイス２００が検出する継続時間Ｔ２に関する情報を基準位置のデバイス１００に送信し、デバイス１００が差分Ｔ２−Ｔ１を取得して、遠隔位置における未知相Ｓを特定できるようにする。代わりの実施形態によれば、基準位置のデバイス１００は、時間間隔Ｔ１の継続時間に関する情報を遠隔位置のデバイス２００に送信し、デバイス２００は次にＴ１とＴ２との間の差分からＴ３を取得し、基準相Ｒに対するその配線相を特定する。これら代替的実施形態のどちらが好ましいかは、相検出情報の遠隔位置または基準位置における必要の有無による。
【００３７】
時間間隔Ｔ２およびＴ１それぞれの継続時間に関する情報は、一方の位置から他方の位置へ任意の適する方法で送信することができる。例えば、この情報は伝送媒体として電力線を使用するネットワーク通信メッセージのようなディジタル符号化フォーマットで送信することができる。この情報を一方の位置から他方の位置へ送信する場合、特別なタイミング上の制約が課せられることはない。情報が送信され、継続時間Ｔ１およびＴ２が同一位置で利用可能になれば直ちに、差分Ｔ３を計算することができ、未知相配線を検出することができる。
【００３８】
図２ｂは、基準位置においてデバイス１００が送信する信号Ｃ１の構成例を示す。図２ｂに示す例によれば、信号Ｃ１は、例えばそれ自体良く知られるように、電力線通信に適する搬送波を周波数変調（ＦＳＫ）することにより送信されるディジタルネットワーク通信信号である。信号Ｃ１は電力線の１以上のＡＣサイクルに亘り、開始フレームデリミタＤＥＬが続くプリアンブルＰＲＢを含み、デリミタＤＥＬは信号Ｃ１のプリアンブル部との後続する情報部とを区切るために使用する。この開始フレームデリミタは信号Ｃ１における特徴的信号パターンであり、特徴的信号パターンは図２ａを参照して記載する時間間隔Ｔ１およびＴ２の決定に使用することができる。開始フレームデリミタＤＥＬに続く情報部は、好適な方法により、例えば適する電力線通信ネットワークプロトコルに従って構成することができる。図の例では、ＬＴは信号Ｃ１のフレーム長を表し、これにＭＡＣアドレスＩＮＤ、制御フィールドＣＴＬ、電力線通信ネットワークにおける信号Ｃ１の冗長伝送のための繰り返しパラメータＰＲが続き、その後に実際の情報フィールド、例えばＭＡＣサービスデータユニットが続き、次いでＣＲＣチェックフィールドおよび終了フレームデリミタＥＦＤが続く。信号を送信するデバイスが検出する時間間隔Ｔ１に関する情報は信号Ｃ１内の適切な場所、例えば情報フィールドＩＮＦまたは、時間間隔Ｔ１が経過するのに十分遅く信号Ｃ１内に登場し利用可能となる専用フィールド(図示せず)に含めることができる。また、例えばＰＲフィールドの前またはＰＲフィールドとＩＮＦフィールドとの間に位置してもよい。しかしながら、図２ｂに示す信号フォーマットは、電力線通信ネットワークにおいて使用することができる非常に多様な種々の信号フォーマットおよびプロトコルから得る一例にすぎない。開始フレームデリミタＤＥＬまたは終了フレームデリミタＥＦＤのような任意の特徴的信号パターンは図２ａに示す時間間隔Ｔ１およびＴ２を測定するのに使用することができる。勿論、フレームデリミタを使用する代わりに専用の特徴的信号パターンを、例えば情報フィールドＩＮＦ、または、制御フィールドＣＴＬ、または、信号フレームＣ１内のその他の位置に含めることができる。特徴的信号パターンは信号Ｃ１における一意的な符号語や、ビットシーケンスであってもよい。また特徴的信号パターン信号は、誤り訂正符号化を伴うか、または伴わない信号におけるものであってもよい。もし特徴的信号パターンが、誤り訂正符号化フォーマットを有する信号Ｃ１におけるものであれば、特徴的信号パターン検出の信頼性をさらに高めることができる。
【００３９】
図３は、基準位置において信号Ｃ１を送信するための図１に示すデバイス１００の構成要素を示すブロック図である。好ましくは、同様の構成要素が、特徴的信号パターンを検出し、時間間隔Ｔ１を測定するための遠隔位置におけるデバイス２００にも提供される。
【００４０】
図３において、参照番号１は、電力線通信ネットワークにおいてネットワークメッセージを送信、受信、生成および処理するためのプログラムを実行するマイクロプロセッサを含むディジタル通信回路を示す。この種の通信回路の内部構成は図示する実施形態に本質的ではない。構成は電力線通信ネットワークの個々の目的および機能に依存し、それ自体良く知られるものである。ディジタル通信回路は、電力線Ｌを介して送信するための特徴的信号パターンを含む信号Ｃ１を生成するための手段として、例えばマイクロプロセッサの出力ポートを有する。参照番号２は、以下で図４ａを参照してより詳細に説明するように、信号Ｃ１における特徴的信号パターンの発生を検出するための回路を示す。Ｃ２は特徴的信号パターン検出器２の出力信号を表し、検出器２の出力信号Ｃ２は信号Ｃ１における特徴的信号パターンの発生を示す。参照番号３は、送信増幅器３２および受信回路３１を有する送受信回路を表す。送受信回路３は、電力線と該送受信回路３との間の通信信号の伝送を妨げることなく、電力線から送受信機回路３を絶縁するためのカップリング・キャパシタ４または任意のその他の適する手段を介して電力線に接続する。送信増幅器３２は通信回路１からディジタル信号Ｃ１を受け取り、この信号を適切な搬送波において変調し送信する。受信器３１は適切なフィルタ手段を介して電力線通信信号を受信し、適切な復調処理を実行し、データ信号を通信回路１に送り、さらに処理する。基準位置におけるデバイス１００において、送受信器３は好ましくは３本の導体Ｒ、ＳおよびＴの少なくとも１本に接続し、回路１００が送信する電力線通信信号を以上で説明したように３相において利用可能にする。２０は基準相Ｒに接続するゼロ交差検出器を示す。この検出器は、入力相信号をゼロと比較し、その入力における相信号と同期して方形信号を出力する、単に比較器により実装する。
【００４１】
参照番号５は、プリセット可能なカウンタを示し、該カウンタ５は、入力ＣＫ１に対するクロック信号の入力に応じてカウントダウン動作を実行する。ＰＳＴは、カウントダウンのためのカウンタ５の初期値をプログラムするためのダウンカウンタ５の入力を示す。プリセット入力ＰＳＴに存在するバイナリ表現の始動値をカウンタ５の入力ＰＥにおけるプリセット起動信号によりカウンタにロードする。２０および２１はカウンタ５の出力の２つの最少有意ビットを示す。参照番号６は、更なるカウンタを示す。該カウンタ６は、入力ＣＫ２に加えられるクロックパルスの計数動作を実行する。ＢＴ１は時間間隔Ｔ１の継続時間のバイナリ表現であるカウンタ６の出力を示す。参照番号７および９はＡＮＤゲートを示すが、参照番号８はＯＲゲートを示す。ＡＮＤゲート７の第１の入力では、ゼロ交差検出器２０から信号ＺＣを受信する。ＡＮＤゲート７のもう一方の入力は信号Ｃ３を受信するために、ＯＲゲート８の出力に接続する。ＡＮＤゲート７の出力はカウンタ５のクロック入力ＣＫ１と接続する。ＯＲゲート８の２つの入力はカウンタ５の出力の２つの最少有意ビット２０および２１と接続する。ＡＮＤゲート９は、ビットクロック信号ＢＣＫを受信するが、該ビットクロック信号ＢＣＫは、通信回路１におけるクロック回復回路(図示せず)が信号Ｃ１からそれ自体よく知られる従来の方法で生成するものである。ＡＮＤゲート９のもう一方の入力は、ＯＲゲート８の出力信号Ｃ３を受信する。ＡＮＤゲート９の出力はカウンタ６のクロック入力と接続する。ＢＴ２はデバイス２００が検出する時間間隔Ｔ２の継続時間に関する情報を示す。この実施形態では、この情報は電力線通信ネットワークを介して受信器３１を通じて遠隔位置におけるデバイス２００から受信する。
【００４２】
情報ＢＴ１およびＢＴ２を図３に図示しない回路において適するように処理し、デバイス２００が接続する未知相を示す基準相に対する相値にこの情報を対応させるか、または直接３相Ｒ、ＳおよびＴの１つに対応させる。この動作は多様な種々の方法で実施することができる。好ましくは、ＢＴ１とＢＴ２との間の差分を計算し、ルックアップテーブルを使用して、ＢＴ１とＢＴ２との間の差分に依存する配線相を調べる。図示する実施形態では、ビットクロック周波数は２０ｍｓのＡＣサイクル当りに４８ビットであるように選択している。ルックアップテーブルは、その場合以下の入力を含む。
【００４３】
［表］
---------------------------------------------------------------------
入力｜          ＢＴ１−ＢＴ２        ｜遠隔ノード２００の配線相
----｜--------------------------------｜----------------------------
１｜０±３、    ４８±３、−４８±３｜基準相と同じ
２｜８±３、  −４０±３            ｜基準相に  ６０゜先行
３｜１６±３、−３２±３            ｜基準相に１２０゜先行
４｜２４±３、−２４±３            ｜基準相に１８０゜先行
５｜３２±３、−１６±３            ｜基準相に２４０゜先行
６｜４０±３、−８±３              ｜基準相に３００゜先行
---------------------------------------------------------------------
【００４４】
このテーブルで、入力１，３および５は、遠隔デバイス２００が電力線の３配線相の１つに接続することを示す。入力２、４および６は、遠隔ユニット２００の逆配線相を示し、遠隔デバイス２００の相端子はニュートラルに接続されているが、遠隔デバイス２００のニュートラル端子は電力線の配線相の１つに接続されている。ＢＴ１−ＢＴ２を入力番号１から６の１つに対応させるこのテーブルルックアップ動作を実行するための処理回路を通信回路１に含むことができる。デバイス２００の未知配線相を得るその他の実装も、勿論採用することができる。
【００４５】
図４ａは特徴的信号パターン検出器２の実施形態を示す。図４ａで、参照番号１９は図示する実施形態における８タップを有するシフトレジスタを表す。勿論、検出すべき特徴的信号パターンを形成するビット数に応じて、その他の数のタップ、例えば１２タップとしてもよい。データはシフトレジスタ１９において図４ａの上から下に向けて矢印が示すようにビットクロックＢＣＫによりシフトする。シフトレジスタ１９は８タップ位置において信号Ｃ１において送信される８つの最近のビットの履歴を維持し、現在のビットは図示する一番上の位置において維持する。図４ａで、シフトレジスタ１９の特別の状態を説明の目的のために図示する。図示する状態では、現在のビットならびに最古のビットは「０」であるが、その間の６ビットは「１」である。このビットパターンは信号Ｃ１において使用する開始フレームデリミタＤＥＬであり、これを特徴的信号パターンとしても使用する。それに応じて説明のために、図４ａは特徴的信号パターンを検出する状態を示す。勿論、この状態は次のビットクロックインパルスＢＣＫにより変化する。参照番号１０から１７は排他的ＯＲ（ＥＸＯＲ）ゲートを表し、それぞれは２入力を有する。ＥＸＯＲゲート１０から１７のそれぞれの２入力のうちの１つは、シフトレジスタ１９の８出力タップの関連する１つと接続する。現在のビットを保持するシフトレジスタの一番上のタップに接続するその入力の１つを有するＥＸＯＲゲート１０は、論理レベル「１」を持つ信号に接続するそのもう一つの入力を有する。同じことは、ＥＸＯＲゲート１７にも当てはまり、ＥＸＯＲゲート１７はシフトレジスタ１９における８つのビットのうちの最古のものを保持するタップに接続するその入力の１つを有する。シフトレジスタと接続しない、その他のＥＸＯＲゲート１１から１６の入力は、「０」の論理レベルを持つ信号に接続する。このように、特徴的信号パターン検出器２は特別の所定の特徴的信号パターン０１１１１１１０を検出できるようにプログラムされている。ＥＸＯＲゲート１０から１７の出力はＡＮＤゲート１８のそれぞれの入力に接続する。ＡＮＤゲート１８の出力は参照番号Ｃ２を持つ。この出力は信号Ｃ１における特徴的信号パターンの発生を示す。勿論、特徴的信号パターン０１１１１１１０はただの例に過ぎない。特徴的信号パターンのその長さおよびそのビットシーケンスの両者に関するその他の実装も勿論可能である。
【００４６】
動作では、図４ａに示す特徴的信号パターン検出器は、シフトレジスタ１９を通じて信号Ｃ１の入力ビットシーケンスを連続的にシフトする。ＥＸＯＲゲート１０から１７の連なりは、シフトレジスタ１９に格納するビットパターンの、このビットパターンのＥＸＯＲゲート１０から１７のそれぞれもう一方の入力に存在する反転ビットパターンとの整合について調べる。完全な整合が得られる場合のみ、ＥＸＯＲゲート１０から１７の全ての入力対は異なる論理レベルを有し、ＥＸＯＲゲート１０から１７の全出力は、従って「１」の論理信号レベルを有し、ＡＮＤゲート１８の出力Ｃ２は論理「１」の値を取る。図４ｂは信号Ｃ１を説明するタイミング図、ビットクロックＢＣＫおよび図４ａの特徴的信号パターン検出器の出力信号Ｃ２を示す。
【００４７】
図５は図３に示す回路の動作を説明するタイミング図を示す。図５に示すように、回路２が信号Ｃ１における特徴的信号パターンの発生を検出すると、インパルスが信号Ｃ２において発生する。このインパルスＣ２はカウンタ５のプリセット起動入力に現れ、特徴的信号パターンの発生と時間間隔Ｔ１の終わりとの間の基準点の数を規定する値Ｎにカウンタをプリセットする。この基準点の数Ｎは、１以上、例えばＮ＝２であることができ、たとえ特徴的信号パターンが図３において回路が検出する基準点の近くで発生しても、図３において回路が測定する時間間隔Ｔ１が一定の長さを有することを保証する。
【００４８】
図５の信号ＺＣは、基準相Ｒにおけるゼロ交差の発生を示すゼロ交差検出器の出力信号である。ダウンカウンタ５が、信号Ｃ２のインパルスによりプリセットされた後、値ゼロに達しない限り、図３の回路におけるＯＲゲート８は信号Ｃ３を論理「１」レベルに維持する。図３に示す実施形態は値Ｎ＝２を使用するので、簡単なＯＲゲートはこの信号Ｃ３を生成するには十分であり、この信号Ｃ３は特徴的信号パターンの発生に始まり、ダウンカウンタ５がゼロに達することにより終わる、論理１レベルを取る。Ｃ３が論理１レベルにある限り、ゼロ検出器２０からのインパルスは、ＡＮＤゲート７によりダウンカウンタ５のクロック入力ＣＫ１に現れる。図５に示す２つの出力信号２０および２１は、プリセット起動入力ＰＥにおける信号Ｃ２に応じてダウンカウンタ５の出力において起こることを示す。信号Ｃ３が論理１レベルにある限り、ＡＮＤゲート９は、ビットクロック回復回路からゲートするビットクロックＢＣＫをその出力に供給し、ビットクロックＢＣＫはカウンタ６に計数動作を実行させ、カウンタ６は特徴的信号パターンの発生と基準相電圧における第２の基準点のその後の発生との間の時間間隔Ｔ１の測定を実行する。図５に示すように時間間隔Ｔ１の継続時間の測定のこの動作中に、２つのクロック端部がダウンカウンタ５のクロック入力ＣＫ１に現れる。第２のクロック端部に応じる「１」から「０」への出力２０における遷移が信号Ｃ３に論理０レベルを取らせることにより、第２のクロック端部後の信号ＣＫ１における論理１の状態の継続時間は非常に短く、ＡＮＤゲート７の出力も論理「０」となる。
【００４９】
図３、図４ａ、図４ｂ、図５を参照して記載する回路およびその動作を図１に示すデバイス１００において提供する。類似の回路を図１のデバイス２００において提供し、ゼロ交差検出器２０の入力を図示するように基準相Ｒよりむしろ未知相に接続する。デバイス２００においてカウンタ６が計数する時間間隔はＴ２である。デバイス２００がさらに図３に示すデバイス１００における回路と異なるのは、時間間隔Ｔ２の継続時間についてカウンタ６が得る情報を通信ノード１に加え、明確なメッセージの形式でデバイス１００に送信することである。デバイス２００において、Ｔ１とＴ２との差分を計算するための手段を提供する必要はない。デバイス２００にとって図３に示す回路のこれらの適応は小さな修正であり、これらは本実施形態の構成および機能の以上の記載から直ちに明らかである。
【００５０】
第１および第２の位置は電力線通信システム、例えば電気の消費を遠隔計測するための電力線通信システムにおけるノードであってもよい。そのようなシステムは複数の遠隔電気メータ、ならびに複数の遠隔メータと通信するマスタとして活動する集線装置を含むことがある。遠隔メータが集線装置から信号Ｃ１を受信すると、遠隔メータは、特徴的信号パターンから遠隔メータが接続する相電圧の次（またはより一般的に第Ｎ番目）のゼロ交差までに存在するビット数を計数する。メータは集線装置にこの情報を含む応答メッセージを返信する。集線装置は、次に遠隔メータが計数し、伝達するビット数と集線装置が計数する特徴的信号パターンから次（または第Ｎ番目）のゼロ交差までのビット数との差分を決定し、遠隔メータが接続する相を見出すことができる。遠隔メータが集線装置からのメッセージにおいて集線装置が計数したビット数に関する情報を受信すれば、メータはこの数およびメータが計数したビット数からその配線相を決定することができる。メータはこの結果、例えば上のテーブルの番号１から６のうち１つを集線装置に伝達し、遠隔メータが検出する遠隔メータの配線相と同じものを通報する。
【００５１】
注意すべきは、記載する実施形態が種々の方法で変更しうる、ことである。例えば、特徴的信号パターン検出回路２を、事前にプログラムするビットパターンとシフトレジスタ１９におけるビットシーケンスとの間の整合動作を行うように示した。しかしながら誤り訂正符号を使用して、特徴的信号パターンを保護し、誤り訂正符号化した特徴的信号パターンを復号するためのデコーダとしてシフトレジスタ１９の内容を評価する回路を実施し、特徴的信号パターン検出器回路２の雑音回避能力を高めるのが有利かも知れない。適する誤り訂正符号化技術それ自体は良く知られ、誤り訂正符号およびその応用に関するあらゆる教科書が参考になる。また、注意すべきは、信号Ｃ１における特徴的信号パターンの発生と基準相および未知相のそれぞれにおける第Ｎ番目の基準点の発生との間の時間間隔を計測するための図３に示す回路は、この時間間隔の測定を実行するのに使用することができる、多くの多様な種々の回路の中の一例である、ことである。図３に示す実施形態は信号Ｃ１におけるビットクロックを使用して、時間間隔Ｔ１およびＴ２をそれぞれ測定するが、自由走行クロック信号生成器を代わりに使用して、カウンタ６が計数するクロック信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態の基本的概要を示す。
【図２ａ】図１に示す実施形態の基本的動作原理を説明するタイミング図を示す。
【図２ｂ】図１に示す実施形態において使用する信号の例を示す。
【図３】相検出動作を実行するための電力線通信システムにおけるネットワークノードの実施形態のブロック図を示す。
【図４ａ】図３に示す特徴的信号パターン検出器２の内部構成を説明するブロック図を示す。
【図４ｂ】信号パターン検出器回路の動作を説明するタイミング図を示す。
【図５】図３に示す回路の相検出動作を説明するタイミング図を示す。
【図１】
2008510149.tif 000003
【図２ａ】
2008510149.tif 000004
【図２ｂ】
2008510149.tif 000005
【図３】
2008510149.tif 000006
【図４ａ】
2008510149.tif 000007
【図４ｂ】
2008510149.tif 000008
【図５】
2008510149.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月4日(2006.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相または多相の電力線（Ｌ）を有する電力分配システムにおいて基準相電圧（Ｒ）に対する未知（Ｘ）相電圧（Ｓ）の配線相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）を検出するためのシステムであって、
第１の位置（１００）から第２の位置（２００）へ信号（Ｃ１）を送信する回路（１、３、３２）であって、前記信号が特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を含む，前記回路と、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）から、前記第１の位置（１００）の相電圧（Ｒ）における基準点(Ｒ＋)の発生までの間の第１の時間間隔(Ｔ１)を前記第１の位置（１００）において測定する回路（２、５から９）と、
前記信号（Ｃ１）の前記特徴的信号パターンを前記第２の位置において検出し、前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）の検出から、前記第２の位置（２００）の第２の相電圧における基準点(Ｓ＋)の発生までの間の第２の時間間隔(Ｔ２)を測定する回路（２、５から９）と、
前記第１および第２の相電圧のうち前記基準相電圧となる相電圧に対する、前記第１および第２の相電圧のうち前記未知の相電圧の前記配線相(Ｓ)を、前記第１(Ｔ１)および前記第２(Ｔ２)の時間間隔から決定する回路(１)と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記配線相（Ｓ）を決定する前記回路(１)が、前記第１の位置（１００）に位置し、
前記システムが、前記第２の位置（２００）から前記第１の位置（１００）へ、前記第２の時間間隔（Ｔ２）を示す情報を送信する手段(７、１６)
を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記配線相を決定する前記回路が前記第２の位置（２００）に位置し、
前記システムが、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記第１の時間間隔（Ｔ１）を示す情報を送信する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記未知の相電圧の前記配線相を、前記第１および前記第２の時間間隔（Ｔ１、Ｔ２）から決定する前記回路（１）が、
前記第２の時間間隔と前記第１の時間間隔との差分を計算する手段と、
前記差分に基づいて前記配線相を決定する手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）が、一意的な符号語を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記信号(Ｃ１)が、前記特徴的信号パターンに先行するヘッダ部（ＰＲＢ）を含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
検出されるべき前記特徴的信号パターンが、前記信号の先頭であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記信号(Ｃ１)が、所定のシンボル周波数を有するシンボルのシーケンスであって、
前記第１の時間間隔(Ｔ１)を測定する前記回路が、前記特徴的信号パターンから、前記基準相電圧（Ｒ）における前記基準点(Ｒ＋)が発生するまでの間の前記シンボルの数を計数するカウンタ（６）を備え、
前記第２の時間間隔（Ｔ２）を測定する前記回路が、前記特徴的信号パターンの検出から、前記未知相電圧（Ｓ）における前記基準点（Ｓ＋）が発生するまでの間の前記シンボルの数を計数するカウンタ(６)を備える
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の時間間隔(Ｔ１)を測定する前記回路が、
所定のクロック周波数の自由走行カウンタと、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）の検出に応じて、前記自由走行カウンタを始動させる手段と、
前記基準点が発生した場合に、前記カウンタが計数する値を読み取る手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記信号を送信するための前記回路（１、３、３２）が、前記特徴的信号パターンが前記多相電力線の前記相電圧において反復的に発生する前記基準点のいずれとも一致しないように前記信号を送信すべく、適合されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記信号を送信するための前記回路が、前記特徴的信号パターンがランダムタイミング、または、擬似ランダムタイミングを有するように前記信号を送信すべく、適合されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
複数の前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を、異なるタイミング、スペクトルの異なる部分、及び異なる拡散符号を用いたスペクトル拡散変調の少なくともいずれかにより送信し、
複数の送信信号パターンのそれぞれについて、
前記信号の前記特徴的信号パターンから、前記第２の相電圧における基準点（Ｓ＋）の発生までの間の第２の時間間隔（Ｔ２）を前記第２の位置（２００）において決定し、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）から、前記第１の相電圧（Ｒ）における基準点（Ｒ＋）の発生までの間の第１の時間間隔（Ｔ１）を前記第１の位置（１００）において決定して、
複数の第１の時間間隔（Ｔ１）および複数の関連する第２の時間間隔（Ｔ２）を取得する手段（１）を備え、
前記配線相を決定する前記回路(１)が、前記複数の第１および第２の時間間隔（Ｔ１、Ｔ２）から前記配線相を決定するように適合されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の第１および第２の時間間隔から前記配線相を決定する前記回路(１)が、
各第１の時間間隔と、各関連する第２の時間間隔との差分を計算する手段と、
計算された前記差分のそれぞれから予備的配線相を決定する手段と、
決定された前記予備的配線相うち、多数を占める前記配線相を選択する手段と
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記多数は、Ｍ／（Ｍ＋１）で表され、Ｍが２以上の整数であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記信号は、２つの連続する特徴的信号パターン（ＤＥＬ）間の時間間隔が、前記多相電力線の交流電圧周期より長く又は短くなり、かつ、前記交流電圧周期の整数倍と等しくならないようにして、連続して送信されることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基準点（Ｒ＋、Ｓ＋）が、該基準点の電圧および傾きの少なくともいずれかにより特定される各相電圧の各周期における一意的な点であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記基準点が、特定の符号の傾斜を有する各相電圧のゼロ交差であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の時間間隔(Ｔ１)および前記第２の時間間隔（Ｔ２）が、それぞれ前記特徴的信号パターンに続く第Ｎ番目の基準点により終了し、Ｎが１以上の所定の正整数であることを特徴とする請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項１９】
Ｎ＝２であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記信号を送信する前記回路が、前記多相電力線（Ｌ）の少なくとも１相に前記信号を注入する手段(４)を備えることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記信号（Ｃ１）を送信する前記回路が、無線通信チャネルを介して前記信号を送信する送信回路を備えることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記信号を、電話ネットワークを介して送信することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記信号が、ＤＴＭＦ信号であることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２４】
単相または多相の電力線を有する電力分配システムにおいて基準相電圧に対する未知相電圧の配線相を決定する方法であって、
第１の位置（１００）から第２の位置（２００）へ信号（Ｃ１）を送信する工程であって、前記信号が特徴的信号パターン（ＤＥＬ）を含む、工程と、
前記特徴的信号パターン（ＤＥＬ）から、第１の相電圧（Ｒ）における基準点(Ｒ＋)の発生までの間の第１の時間間隔(Ｔ１)を、前記第１の位置（１００）において測定する工程と、
前記特徴的信号パターンを前記第２の位置において検出し、該特徴的信号パターン（ＤＥＬ）の検出から、第２の相電圧（Ｓ）における基準点(Ｓ＋)の発生までの間の第２の時間間隔(Ｔ２)を測定する工程と、
前記第１および第２の相電圧のうち前記基準相電圧となる相電圧に対する、前記第１および第２の相電圧のうち前記未知の相電圧の前記配線相(Ｓ)を、前記第１(Ｔ１)および前記第２(Ｔ２)の時間間隔から決定する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
単相または多相電力線を有する電力分配システムにおいて基準相電圧に対する未知相電圧の配線相を検出するための本発明の実施形態によるシステムは、第１の位置から第２の位置へ信号を送信する回路を備え、前記信号は特徴的信号パターンを含む。特徴的信号パターンから、第１の位置の第１の相電圧における基準点の発生までの間の第１の時間間隔を第１の位置において測定する回路を提供する。さらにシステムは、信号の特徴的信号パターンを第２の位置において検出し、特徴的信号パターンの検出から、第２の位置の第２の相電圧における基準点の発生までの間の第２の時間間隔を測定する回路を備える。システムは、第１および第２の相電圧のうち未知の一方の相電圧の、第１および第２の相電圧のうち基準相電圧となる他方の相電圧に対する、配線相(Ｓ）を第１および第２の時間間隔から決定する回路をさらに備える。
【国際調査報告】
2008510149.tif 000010
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