(57)【要約】【課題】２〜３０MHzといったMHzレベルの高周波の搬送波を使った電力線搬送通信においては、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを容量性信号結合装置を使って信号結合する場合、容量性信号結合装置にインピーダンスマッチング用の回路を設置しても、漏洩ノイズの観点で無視できない程大きな漏洩電流が、信号伝送を行う同軸ケーブルの外被に流れることを見出したので、当該漏洩電流による漏洩電磁波を低減する。【解決手段】信号伝送を行う同軸ケーブル４と電力線１とを容量性信号結合装置３を使って信号結合しMHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、前記電力線１と前記容量性信号結合装置３とのインピーダンスマッチングに起因して前記同軸ケーブルに流れる漏洩電流を低減する。【選択図】図１
2008306550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを容量性信号結合装置を使って信号結合しMHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、前記電力線と前記容量性信号結合装置とのインピーダンスミスマッチングに起因して前記同軸ケーブルに流れる漏洩電流を低減することを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記漏洩電流を前記MHzレベルの高周波帯域で高インピーダンスとなるインピーダンス部材で抑制する電力線搬送通信システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記容量性信号結合装置はインピーダンスマッチング回路を備えていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記インピーダンス部材が前記同軸ケーブルの前記容量性信号結合装置との接続部近傍の外被に設置されていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記インピーダンス部材が、前記MHzレベルの高周波帯域で透磁率が高い磁性部材であることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記磁性部材は、フェライト、アモルファス、およびパーマロイから選択された磁性部材であることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項７】
請求項２〜請求項６の何れか一に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記インピーダンス部材が、前記同軸ケーブルをクランプすることにより前記同軸ケーブルの外被上に取り付けられていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項８】
請求項２〜請求項７の何れか一に記載の電力線搬送通信システムにおいて、各相の電力線に信号を重畳させる複数個の前記容量性信号結合装置に接続される前記同軸ケーブルの各々に前記インピーダンス部材が配設されていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項９】
請求項１に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記容量性信号結合装置の接地線側に、前記容量性信号結合装置の電力線側の第１のキャパシタと実質的に同容量の第２のキャパシタが接続されていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記容量性信号結合装置はインピーダンスマッチング回路を備えていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記インピーダンスマッチング回路の１次コイルの一端と電力線との間に前記第１のキャパシタが接続され、前記インピーダンスマッチング回路の１次コイルの他端とアースとの間に前記第２のキャパシタが接続され、前記インピーダンスマッチング回路の２次コイルに前記同軸ケーブルが接続されていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項１２】
MHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムに適用され信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置であって、前記容量性信号結合装置の電力線側の第１のキャパシタと実質的に同容量の第２のキャパシタが接地線側に接続されている容量性信号結合装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電力線搬送通信システムにおいて、前記容量性信号結合装置はインピーダンスマッチング回路を備えていることを特徴とする容量性信号結合装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の容量性信号結合装置において、前記インピーダンスマッチング回路の１次コイルの一端と電力線との間に前記第１のキャパシタが接続され、前記インピーダンスマッチング回路の１次コイルの他端とアースとの間に前記第２のキャパシタが接続され、前記インピーダンスマッチング回路の２次コイルに前記同軸ケーブルが接続されることを特徴とする容量性信号結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を用いて通信がなされる電力線搬送通信システムおよび電力線搬送通信システムに使用される容量性信号結合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力線搬送通信は、電力線に信号を重畳させ、電力線を介して信号の送受信を行う通信技術である。最近では、電力線搬送通信に使用する信号の搬送波を、低周波の周波数帯ではなく、高周波の周波数帯にし、高速大容量の通信が実現できるようになってきている。そのため、変電所や配電トランス等までは光ケーブルやその他の通信手法で信号を伝送し、変電所や配電トランス等から各家庭までを架空線や地中線の電力線を利用した通信により信号を伝送する技術が検討されている。
【０００３】
ここで、電力線に信号を重畳させるには、電力線と通信装置とを電気的に接続する必要があるが、電力線には電力が供給されていることより、例えば数ｋＶ〜数１０ｋＶの電圧の電力線には通信装置を直接接続することができない。そのため、電力線への信号の注入、あるいは、電力線から信号を取り出すための信号結合装置を電力線に取り付け、通信装置をこの信号結合装置に接続することで電力線を介して通信装置間で通信ができるようになっている。
【０００４】
電力線は元来、高周波の信号を伝送させる構造にはなっていないので、高周波信号を流すことで、電力線からの漏洩電磁波が問題となる。そのため電力線の平衡度を上げるために、接地線にクランプ式のコイルを入れることで、電力線上を流れるコモン電流を低減し、漏洩電波を減らしている。（例えば特許文献１）
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３６４５６号公報（３頁４５〜４８行、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力線を通る高周波信号からの漏洩電波のみでなく、所定の周波数帯域での容量性信号結合装置（以下「ＣＣＵ」と略記する）近傍からの漏洩電波にも留意が必要になってきた。その理由は、人体の安全、及び機器の電波によるノイズ問題などの観点からである。
【０００７】
この発明は前記課題を解決ためになされたもので、高周波の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムにおいて、ＣＣＵ近傍からの漏洩電波を抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電力線搬送通信システムは、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを容量性信号結合装置を使って信号結合しMHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、前記電力線と前記容量性信号結合装置とのインピーダンスマッチングに起因して前記同軸ケーブルに流れる漏洩電流を低減するものである。
【０００９】
この発明に係る容量性信号結合装置は、MHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムに適用され信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置であって、前記容量性信号結合装置の電力線側の第１のキャパシタと実質的に同容量の第２のキャパシタが接地線側に接続されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを容量性信号結合装置を使って信号結合しMHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、前記電力線と前記容量性信号結合装置とのインピーダンスマッチングに起因して前記同軸ケーブルに流れる漏洩電流を低減するので、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを容量性信号結合装置を使って信号結合しMHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムにおいては前記同軸ケーブルの外皮には流れないであろうと想定されていたが現実には流れる漏洩電流を抑制でき、同軸ケーブル外被からの漏洩電磁波を低減できる効果がある。
【００１１】
また、この発明は、MHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムに適用され信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置であって、前記容量性信号結合装置の電力線側の第１のキャパシタと実質的に同容量の第２のキャパシタが接地線側に接続されているので、この発明の容量性信号結合装置を、MHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムに適用すれば、容量性信号結合装置と電力線とのインピーダンスマッチングを図ることができ、同軸ケーブル外被を流れる漏洩電流が減るので、同軸ケーブル外被からの漏洩電磁波を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１及び図２により説明する。図１は信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの事例を示す図であり、電力線が配電線である場合について例示してある。図２は容量性信号結合装置に接続された同軸ケーブルにおける信号のリターン経路を示す図である。
【００１３】
図１において、配電線１の電柱２上に取り付けられた通信装置５から送信される信号は同軸ケーブル４を通り、容量性信号結合装置３を介して、配電線１に重畳される。
【００１４】
一般に配電線の特性インピーダンスは数百Ωで、同軸ケーブル４の特性インピーダンスは通常50Ωであるため、容量性信号結合装置３にはインピーダンスマッチング用回路が備え付けられている。
【００１５】
ところが、2〜30(MHz)といった広帯域の高周波帯域では完全にはインピーダンスマッチングしていないことが明らかになり、その原因が、図２に示すように、信号Ｓのリターン経路として、点線で示した同軸ケーブル４のグランド側内部の導体被膜のリターン信号ir1のみならず、実線の矢印で示してあるように、同軸ケーブル４の芯線（導体）41を覆う外被（導体）42にも漏洩電流として、リターン信号ir2が流れ、結果として同軸ケーブルがアンテナとなって電磁波を放射してしまうことにあることを見出した。
【００１６】
更に、前述の同軸ケーブル外被42を流れる漏洩電流を低減するために、容量性信号結合装置側３の同軸ケーブル４との接続部近傍における同軸ケーブル外被42に、2〜30(MHz)において数100Ω程度以上となる高インピーダンス部材６を設置してみた結果、同軸ケーブル外被42のインピーダンスを高め、外被42を流れる漏洩電流を減らし、結果として漏洩電磁波を減らすことができること見出した。
【００１７】
なお、この場合の高インピーダンス部材６のインピーダンスとは、ドーナツ状のコア材に１ターンのコイルを巻いたときにおけるコイルのインピーダンスを意味する。
【００１８】
ここで、本実施の形態１について、その技術的特徴は以下の通りである。
ある周波数帯域にわたり完全なインピーダンスマッチングを図ることは困難であり、従って、インピーダンスミスマッチングにより同軸ケーブル外皮に漏洩電流が発生する。この漏洩電流を高インピーダンス要素を付加して抑制することでＣＣＵ近傍での漏洩電磁波の発生を抑制する。インピーダンスマッチング回路を備えているかどうかに漏洩電流の大きさは変わるが、いずれにせよインピーダンスミスマッチングは起こるので漏洩電流、従って、漏洩電波を抑制することは必要である。
高インピーダンス要素は、通常外皮にインダクタンスを付加することになる。具体的には、磁性材で同軸ケーブルを取り囲む。特にMHzレベルの高周波帯域で透磁率の高い（例えば数百〜数千）磁性材、が望ましい。例えば、2〜30(MHz)で数100Ω程度以上の高インピーダンスとなるフェライト、アモルファス、パーマロイ、ナノクリスタル製の材料等が好ましい。
なお、インピーダンス部材６の荷重を支えるためのインピーダンス部材６の取り付け対象は、同軸ケーブル４の容量性信号結合装置３との接続部近傍の外被42の他に、例えば同軸ケーブル４の外被42以外の例えば容量性信号結合装置３であってもよい。
【００１９】
更に具体的な各種事例は、以下に、実施の形態２〜４として説明する。
【００２０】
実施の形態２．
以下この発明の実施の形態２を図３及び図４により説明する。図３は信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの事例を示す図、図４は図３に例示の電力線搬送通信システムの事例の効果を示す特性図である。
【００２１】
図３において、容量性信号結合装置３の同軸ケーブル４との接続部近傍にクランプ式の2〜30(MHz)で数100Ω程度以上のインピーダンスとなる磁性材からなるインピーダンス部材６を設置している。
【００２２】
図示のように、それぞれ断面半円状の複数の磁性材片61，62を、同軸ケーブル４をその周りからクランプ（挟む）するように組み合わせて両者を一体化し、これら一体化された複数の磁性材片61，62で円筒状のインピーダンス部材６を構成すれば、同軸ケーブル４へのインピーダンス部材６の取付を容易に行える。前記複数の磁性材片61，62の一体化は、例えば、複数の磁性材片61，62を組み合わせて円筒状の磁性材コアとした後に可撓性の緊縛帯（図示省略）で締め付けたり、円筒状に組み合わされた複数の磁性材片61，62を磁性接着剤で相互に接着するなど、周知の一体化技術で対応できる。
【００２３】
なお、インピーダンス部材６として使用できる前記磁性材の事例としては、フェライトコア、アモルファス、ナノクリスタル製の材料等である。
【００２４】
例えば、円筒状に組み合わされ一体化された磁性材片61，62からなる磁性材コアに、１ターンのコイルを巻いたときの内径a、外径b、高さh、真空中の透磁率μ0、比透磁率μr、の磁性材コアの周波数ｆでのインピーダンスZは、Z=２πfμ0μrln(b/a)で表される。
【００２５】
本実施の形態２における効果を確認した結果を、図４に示してある。図４において、縦軸は同軸ケーブル外被を流れる漏洩電流の大きさ（dBuV）、横軸は搬送波の周波数（MHz）であり、ａは磁性部材が無い場合の、ｂは磁性部材が有る場合の、漏洩電流の実測値である。図４に示されているように磁性材（インピーダンス部材６）の有無により同軸ケーブル外被を流れる漏洩電流に違いがあることが実証された。
【００２６】
図４に示されているように、MHzレベルの高周波帯域のなかでも、１〜３MHzといった低周波では余り変わらないが、高周波になるほど外被を流れる漏洩電流が10-20(dB)程度減っていることがわかる。
【００２７】
実施の形態３.
以下この発明の実施の形態３を、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの更に他の事例を示す図５により説明する。
【００２８】
図５に例示してあるように、本実施の形態３は、容量性信号結合装置３を二台（複数台）用いて、各相の電力線１に対して差動で信号を重畳させる場合を例示するものである。この場合、通信装置５からは差動ケーブル８で出力され、途中で分岐させて各相の電力線１に信号を重畳させる。この場合も各容量性信号結合装置３，３とその対応同軸ケーブル４，４との接続部に2〜30(MHz)で高インピーダンスとなるインピーダンス部材６，６をそれぞれ設置することで、漏洩電流を低減できるので、漏洩電磁波を低減することができる。
【００２９】
本実施の形態３の構成は、換言すれば、各相の電力線１に信号を重畳させる複数個の容量性信号結合装置３，３に接続される同軸ケーブル４，４の各々にインピーダンス部材６が配設されている。
【００３０】
実施の形態４.
以下、この発明の実施の形態４を図６及び図７により説明する。図６は信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの更に他の事例を示す図、図７は図６に例示の電力線搬送通信システムの事例の効果を示す特性図である。
【００３１】
図６には、キャパシタンスを用いて電力線に信号を重畳させる架空線用の容量性信号結合装置ＣＣＵの回路構成を示してある。信号は、通信装置５（図１，図５参照）からの同軸ケーブル４と接続されるコネクタ部９を通り、インピーダンスマッチング回路10を介して、電力線用キャパシタンスである第１のキャパシタ11によって電力線１に重畳される。
【００３２】
インピーダンスマッチング回路10には、具体的にはトランス100とその１次コイル101、２次コイル102があり、１次コイル101の一端と電力線１との間に第１のキャパシタ11が接続され、１次コイル101の他端とアース13との間に第２のキャパシタ12が接続され、２次コイル102にコネクタ部９を介して同軸ケーブル４が接続されている。
【００３３】
つまり、本実施の形態４は、信号伝送を行う同軸ケーブル４と電力線１とを容量性信号結合装置３を使って信号結合しMHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、容量性信号結合装置３の接地線７側に、容量性信号結合装置３の電力線１側の第１のキャパシタ11と実質的に同容量の第２のキャパシタ12が接続されている電力線搬送通信システムであり、更に具体的には、インピーダンスマッチング回路10の１次コイル101の一端と電力線１との間に第１のキャパシタ101が接続され、インピーダンスマッチング回路10の１次コイル101の他端とアース13との間に第２のキャパシタ12が接続され、インピーダンスマッチング回路10の２次コイル102に同軸ケーブル４が接続されている電力線搬送通信システムである。
【００３４】
ここで、本実施の形態４では、電力線１とインピーダンスマッチング回路10を介して接続される高圧側の接地線７とインピーダンスマッチング回路10との間に第２のキャパシタ12を接続し、この第２のキャパシタ12は電力線用の第１のキャパシタ11と実質的に同じ容量としてある。その結果、伝送路としての平衡度が上がり、同軸ケーブル４の外被を流れる漏洩電流が低減し、漏洩電波の低減を図ることができることを見出したものである。
【００３５】
本実施の形態４における効果を結果を、図７に示してある。図７において、縦軸は同軸ケーブル外被を流れる漏洩電流の大きさ（dBuV）、横軸は搬送波の周波数（MHz）であり、ｃは接地側に第２のキャパシタ12（図７ではＣと表示）が無い場合の、ｄは接地側に第２のキャパシタが有る場合の、実測値である。図７に示されているように接地線７側の第２のキャパシタ12の有無による同軸ケーブル外被を流れる漏洩電流の違いがあることが実証された。
【００３６】
図７に示されているように、MHzレベルの高周波帯域のなかでも、１〜３MHzといった低周波では余り変わらないが、高周波になるほど外被を流れる漏洩電流が10-20(dB)程度減っていることがわかる。
【００３７】
このように、本実施の形態４では、電力線１に容量性信号結合装置３を用いて通信信号を重畳させる電力線搬送通信において、容量性信号結合装置３の接地線７側に容量性信号結合装置３に使用している容量と同じ容量のキャパシタンスを入れる構成とすることによりに、容量性信号結合装置３と電力線１とのインピーダンスマッチングを図ることができ、反射が減り、同軸ケーブル４の外被42を流れる漏洩電流が減るので、同軸ケーブル４の外被42からの漏洩電磁波を低減でき、また、高圧の接地線７とインピーダンスマッチング回路10との間にキャパシタンスを入れ、このキャパシタンスを電力線１と接続されるキャパシタンスと同じ容量とすることで、容量性信号結合装置３と電力線１間の平衡度が上がり(特性インピーダンスは活線（電力線）１と接地線７間のインピーダンスで決まるので活線のみにキャパシタンスが接続され、接地線７にキャパシタンスが設置されないとインピーダンスマッチングがとれない)、かつインピーダンスマッチングを図ることができることで、同軸ケーブル４の外被42を流れる漏洩電流も減るので、同軸ケーブル４の外被42からの漏洩電磁波を低減できる。
【００３８】
なお、容量性信号結合装置３自体にインピーダンスマッチング回路10を設けてもよい。      
【００３９】
また、MHzレベルの高周波帯域の搬送波を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムに適用され信号伝送を行う同軸ケーブル４と電力線１とを信号結合する容量性信号結合装置３であって、容量性信号結合装置３の電力線１側の第１のキャパシタ11と実質的に同容量の第２のキャパシタ12が接地線７側に接続されている容量性信号結合装置としてもよい。
【００４０】
また、更に具体的に、インピーダンスマッチング回路10の１次コイル101の一端と電力線１との間に第１のキャパシタ11が接続され、インピーダンスマッチング回路10の１次コイル101の他端とアース13との間に第２のキャパシタ12が接続され、インピーダンスマッチング回路10の２次コイル102に同軸ケーブル４が接続される容量性信号結合装置としてもよい。
【００４１】
なお、図１〜図７の各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの事例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図で、容量性信号結合装置に接続された同軸ケーブルにおける信号のリターン経路を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す図で、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの他の事例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２を示す図で、図２に例示の電力線搬送通信システムの事例の効果を示す特性図である。
【図５】この発明の実施の形態３を示す図で、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの更に他の事例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４を示す図で、信号伝送を行う同軸ケーブルと電力線とを信号結合する容量性信号結合装置を使って電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムの更に他の事例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４を示す図で、図６に例示の電力線搬送通信システムの事例の効果を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    電力線、          ２    電柱、        ３    容量性信号結合装置、
４    同軸ケーブル、    ５    通信装置、  
６    高インピーダンス材料(磁性材)、
６１，６２    クランプ式磁性材、            ７    接地線、
８    差動ケーブル、                        ９    通信装置との接続用コネクタ、
10    インピーダンスマッチング回路、        100    トランス、
101    １次コイル、                         102    ２次コイル、
11    第１のキャパシタ、                    12    第２のキャパシタ、
13    アース。
【図１】
2008306550.tif 000003
【図２】
2008306550.tif 000004
【図３】
2008306550.tif 000005
【図４】
2008306550.tif 000006
【図５】
2008306550.tif 000007
【図６】
2008306550.tif 000008
【図７】
2008306550.tif 000009