(57)【要約】【課題】電力線搬送通信において電力線上の漏洩電波の発生を抑制する。【解決手段】柱上変圧器１０２の２次側の単相三線式電線にモデムＡ１０８が設けられ、加入者宅１００内のモデムＢ１０９と電力線搬送通信が行われる。電力線の中性線であるＮ相１０４に接地線１０６が接続されているので、Ｎ相の電力線１０４とＷ相の電力線１０５の対地インピーダンスが不平衡になり、コモン電流Ｉｃが発生する。そこで、接地線１０６にクランプ式コイル１０７を装着し、通信周波数に対するＮ相の対地インピーダンスを高め、コモン電流Ｉｃを低減し、漏洩電波１１３の発生を抑制する。【選択図】  図１
2004336456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源の電力線を通信媒体とし、電力線搬送通信機器による通信を行う電力線搬送通信システムにおいて、
前記電力線が伝送路となる単相三線式電線に送・受信する複数の電力線搬送通信機器を接続し、前記単相三線式電線の中性線に接続されているアース線に対し、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高い対地インピーダンス、商用電源周波数に対しては低い対地インピーダンスを有する電力線フィルタを設けることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項２】
商用電源の電力線を通信媒体とし、電力線搬送通信機器による通信を行う電力線搬送通信システムにおいて、
変圧器の２次側と前記電力線搬送通信機器との間の単相三線式電線に、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高いインピーダンス、商用電源周波数に対しては低いインピーダンスを有する電力線フィルタを設けることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記電力線フィルタは、柱上碍子に固定されている前記単相三線式電線の両側に設けることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項４】
商用電源の電力線を通信媒体とし、電力線搬送通信機器による通信を行う電力線搬送通信システムにおいて、
前記電力線が伝送路となる単相三線式電線に送信する電力線搬送通信機器と受信する電力線搬送通信機器を接続し、前記単相三線式電線の中性線に接続されているアース線に対し、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高い対地インピーダンス、商用電源周波数に対しては低い対地インピーダンスを有する第１の電力線フィルタを設けると共に、変圧器の２次側と前記電力線搬送通信機器との間の単相三線式電線に、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高いインピーダンス、商用電源周波数に対しては低いインピーダンスを有する第２の電力線フィルタを設け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１−４の何れか１項において、
前記電力線フィルタは前記単相三線を停電することなく装着できるコイル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】
商用電源の電力線を通信媒体とする電力線搬送通信システムの漏洩電波を抑制するための電力線フィルタにおいて、
電力線となる単相三線式電線の商用電源の中性線に接続されているアース線に、電力線搬送通信を行う周波数に対して高い対地インピーダンス、商用電源周波数に対しては低い対地インピーダンスを有する素子を設けることを特徴とする電力線用フィルタ。
【請求項７】
請求項６において、
前記素子は前記単相三線式電線を停電することなく装着できるクランプ式コイルであることを特徴とする電力線用フィルタ。
【請求項８】
請求項７において、
前記クランプ式コイルは酸化物フェライト材またはアモルファス合金材の材質でなる電力線用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力線を通信媒体とした電力線搬送通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＳＬやＣＡＴＶ網によるブロードバンドインターネット接続サービスの普及が著しい。電力線搬送通信は機器に電源を供給するために敷設された電力線を伝送路として利用するので、通信のために新たな通信線を敷設する必要がないことが大きな特徴で、無線と共に新たな通信技術として注目されている。しかし、電力線搬送通信は電力線上の平衡度の違いによりコモンモード電流が発生し、漏洩電波が発生しやすいという問題がある。
【０００３】
漏洩電波を抑制する技術は電力線搬送モデムの出力部にコモンモードチョークコイルなどを設置し、モデム自身から発生させるコモンモード電流を抑制する対策が一般的である。しかし電力線を流れるコモンモード電流は通信を行う伝送路の電力線の平衡度に大きく依存し、対となる電力線のインピーダンスの違いによっても発生する。
【０００４】
電力線搬送通信システムにおけるコモンモード電流を抑制する従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この電力線搬送通信システムでは、通信を遮断させたい側に分岐電力線とアース線間にハイパスフィルタを接続し、分岐電力線全体のアース線からみたインピーダンスを低くして誘起される電圧レベルを低減している。これにより、分岐電力線からアース線への漏洩のレベルを減らすとともに、アース線上での漏洩信号を打ち消すことが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４５５７６号公報（段落００２９−００３７、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１の技術は通信を遮断させたい側には有効である。しかし、柱上変圧器等を介して敷設された電力線路で、電力線の一端が接地されている多重接地箇所の考慮がなされておらず、電力線上の不平衡が発生してしまう問題があった。
【０００７】
電力線は通信を目的に設計されていないため平衡度が考慮されておらず、電力線の一端が接地されている相ではインピーダンスが大きく低下し、他の相との不平衡が生じる。わが国では、宅内に引き込まれる電力線が柱上変圧器のある場所で、アース線によって接地されているケースが非常に多い。このため、電力線にインピーダンスの不平衡が生じ、伝送路である電力線上でコモンモード電流が発生すると、漏洩電波が発生する。これをコモンモードチョークコイルなどで対策しようとすると、既設の単相三線式電線を外し、コイルに巻き付けるという作業が発生する。このため、給電系統の停電を伴う作業が必要となり、工事規模も拡大するなど問題が起こる。
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を克服し、柱上変圧器等を介して敷設された電力線を用いる電力線搬送通信システムにおいても漏洩電波を低減できるシステム、及び停電を伴わずに設置可能な電力線フィルタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、商用電源の電力線を通信媒体とし、電力線搬送通信機器による通信を行う電力線搬送通信システムにおいて、前記電力線が伝送路となる単相三線式電線に送・受信する複数の電力線搬送通信機器を接続し、前記単相三線式電線の中性線に接続されているアース線に対し、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高い対地インピーダンス、商用電源周波数に対しては低い対地インピーダンスを有する電力線フィルタを設けることを特徴とする。
【００１０】
これにより電力線搬送通信を行う周波数に対してアース線に接続されている中性線から見た大地面へのインピーダンスが大きくなり、他方の相のインピーダンスとの差が小さくなる。これにより電力線路の不平衡が緩和され、コモンモード電流の発生を抑制することにより漏洩電波の発生を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の電力線搬送通信システムは、変圧器の２次側と前記電力線搬送通信機器との間の単相三線式電線に、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高いインピーダンス、商用電源周波数に対しては低いインピーダンスを有する電力線フィルタを設けることを特徴とする。
【００１２】
前記単相三線式電線に設ける電力線用フィルタは、柱上碍子に固定されている前記単相三線式電線の両側に設けることを特徴とする。
【００１３】
これにより、単相三線から電柱に流れ込むコモンモード電流を低減し、漏洩電波の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の電力線搬送通信システムは、前記単相三線式電線の中性線に接続されているアース線に対し、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高い対地インピーダンス、商用電源周波数に対しては低い対地インピーダンスを有する第１の電力線フィルタを設けると共に、変圧器の２次側と前記電力線搬送通信機器との間の単相三線式電線に、電力線搬送通信を行う周波数に対しては高いインピーダンス、商用電源周波数に対しては低いインピーダンスを有する第２の電力線フィルタを設けることを特徴とする。
【００１５】
前記電力線用フィルタは、クランプ式コイルとすることが好ましい。この場合、電力線搬送通信を行う周波数ｆに対しては、コイルのインダクタンス成分Ｌ〔Ｈ〕によりインピーダンス２πｆＬ〔Ω〕が形成される。一方、商用電源周波数に対しては低いインピーダンスとなるので、既存の接地抵抗への影響を最小限に抑えることができる。
【００１６】
本発明の電力線用フィルタは、電力線となる単相三線式電線の商用電源の中性線に接続されているアース線に、電力線搬送通信を行う周波数に対して高い対地インピーダンス、商用電源周波数に対しては低い対地インピーダンスを有する素子を設けることを特徴とする。前記素子は前記単相三線式電線を停電することなく装着できるクランプ式コイルである。
【００１７】
前記クランプ式コイルは電線を挟み込む形状で、これにより既存の電線を取り外しすることなく、簡単にその途中に挿入設置することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による電力線搬送通信システムの実施例を、図面を参照して説明する。図１は電力線搬送通信システムの実施例１による構成図である。電力線搬送通信システムは、変圧器１０２の２次側の単相三線式電線に設置されたモデムＡ１０８と屋内のモデムＢ１０９からなる。具体的には、電力線Ｗ１０５と電力線Ｎ（中性線）１０４に接続され、電力線Ｗ１０５から電力の供給を受けると共に信号の伝送路としている。実施例１では電力線Ｎ１０４に接続されるアース線１０６に電力線用フィルタを設けることで漏洩電波１１３を抑制する。以下、具体的に説明する。
【００１９】
モデムＡ１０８からモデムＢ１０９に電力線搬送通信信号を送信すると、電力線Ｗ１０５、電力線Ｎ１０４に方向の異なるノーマル電流１２２ａ、ノーマル電流１２２ｂが発生する。電力線Ｗ１０５における対地インピーダンスＺｗ１１０と電力線Ｎ１０４における対地インピーダンスＺｎ１１１が等しければ、双方のノーマル電流は電流レベルが等しくなる。
【００２０】
ところが、図１の構成では電力線Ｎ１０４にアース線１０６が接続されているため、ノーマル電流成分の一部がコモンモード電流として流れる。その結果、方向が異なるノーマル電流１２２ａとノーマル電流１２２ｂとの差により、ある方向性を持ったコモンモード電流Ｉｃ１１２として電力線上に流れる。
【００２１】
コモンモード電流Ｉｃ１１２は電力線Ｎ１０４、Ｗ１０５を流れることによって漏洩電波１１３を発生する。漏洩電波１１３は電力線上を流れるコモンモード電流Ｉｃ１１２と比例関係のあることが、実験結果より明らかになっている。このコモンモード電流の発生を抑えることにより、漏洩電波を抑制することが可能となる。
【００２２】
電力線の平衡度を決める大きな要因は、対となる電線の対地インピーダンスである。図１の場合、単相三線式電線の電力線Ｎ１０４がアース線１０６によって一端が接地されているため、対地インピーダンスＺｎ１１１がＺｗ１１０に比べて大きく低下し、不平衡が生じている。
【００２３】
通常、電柱ではＢ種接地工事により、変圧器１０２に接続されているアース線１０６によって接地されているため、対地インピーダンスＺｎ１１１は約１０Ω以下の低い値となる。一方、Ｗ相の対地インピーダンスＺｗ１１０は実測値によるとおよそ１５０±２０Ωとなる。この結果、対地インピーダンスの不平衡が生じ、コモンモード電流Ｉｃ１１２を発生させることになる。
【００２４】
図１では、モデムＡ、Ｂの直前のアース線１０６に、電力線用フィルタとしてそれぞれコイル１０７を設置しているので、コイル１０７のインダクタンス成分Ｌ〔Ｈ〕によりＮ相の対地インピーダンスωＬ〔Ω〕が増大する。電力線搬送通信を行う周波数は現在、電波法施行規則で認可されている１０ｋＨｚから４５０ｋＨｚと、将来規制緩和が検討されている１．７ＭＨｚから３０ＭＨｚなどである。
【００２５】
従って、コイル１０７は電力線搬送通信の周波数に対しては高いインピーダンスとなり、商用電源周波数に対しては無視できる程度の低いインピーダンスとなる。インダクタンスＬを適当に選ぶと、通信周波数に対しては電力線Ｗ１０５の対地インピーダンスＺｗとコイル１０７のインピーダンスωＬを平衡させることが可能である。
【００２６】
例えば、インダクタンス成分Ｌが２μＨの場合、１０ＭＨｚにおけるインピーダンスは１２６Ωと大きな値となりインピーダンスが増加するので、対地インピーダンスＺｗ（１５０±２０Ω）と平衡するようになる。また、商用電源周波数の６０Ｈｚにおけるインピーダンスは０．００１Ωとなり、既存の接地抵抗に与える影響は無視できる。
【００２７】
これにより、電力線路の不平衡状態が緩和され、電力線Ｎ１０４、Ｗ１０５に流れ込むコモンモード電流１１２の発生を抑止することにより、漏洩電波１１３の抑制を図ることが可能になる。
【００２８】
図２はクランプ式コイルの断面構造を示している。図１のコイル１０７にクランプ式コイルを用いる例で、コネクタ１０７ａにフェライトコア１０７ｂが一体化されて実装されている。フェライトコア１０７ｂはリング形状を２分割したＣ字状でコア片の磁性体であり、再びリング形状に組み合わせる形に構成されている。コネクタ１０７ａは蝶番などの可動部１０７ｄを有し、結合部１０７ｃによって固定される。フェライトコア１０７ｂはフェライト材またはアモルファス合金材など、電力線搬送通信を行う周波数に対してインピーダンス特性が最も適した材質を選定することが好ましい。
【００２９】
図３はクランプ式コイルの外観図で、アース線１０６に介挿された状態を示している。図２のクランプ式コイルはアース線１０６に介挿して図３の状態に閉止し、結合部１０７ｃによって固定している。このようなクランプ式コイルを用いれば、コイル１０７の取り付けに際してアース線１０６を外すことがなく、停電の必要がないので、工事は簡単に済む。
【００３０】
図４はアース線に対する他のコイルの取り付け方式を示す外観図である。図示のように、アース線１０６をクランプコイル１０７にループさせることにより、インピーダンスを変化させることが可能である。ループ回数を調節することにより、所望のインピーダンスを得ることができる。
【００３１】
図９は実施例１の効果を示す特性図である。図示のように、コイルが無い場合に比べ、コイル１０７がある場合はアース線１０６を流れるコモン電流が最大で１５ｄＢμＡ抑制されている。
【００３２】
なお、実施例１では宅外の電力線に適用した場合について説明したが、この発明は宅内で接地されている洗濯機や電子レンジなどのアース線にも広く適用することができ、同等の効果を奏するものである。
【００３３】
図５は電力線搬送通信システムの実施例２を示す構成図である。電力線とモデムの配置は図１の場合と同じで、変圧器１０２の２次側に設置されたモデムＡ１０８から加入者宅１００のモデムＢ１０９との間で電力線搬送通信を行う。この場合に、単相三線式電線１１８（全三線）に流れるコモン電流Ｉｃ１１２は高周波のため空中を伝搬し、電柱１０１に巻かれた腕金１１９などを通じて電柱１０１にも流れることが実験結果として分かっている。
【００３４】
そこで、変圧器１０２の２次側とモデムＡ１０８の間、あるいは電柱１０１の両側の単相三線式電線１１８に対し、三線一括してコイル１１４を設ける。これにより、コモンモード電流Ｉｃ１１２を抑制し、電柱１０１に流れ込むコモンモード電流Ｉｃ−Ａ１１６、Ｉｃ−Ｂ１１７を抑制することが出来る。
【００３５】
図６、図７はクランプ式コイルに流れるノーマル電流とコモンモード電流における磁束発生のメカニズムを示す説明図である。図６において、Ｗ相の電力線Ｗ１０５のノーマル電流１２２ａによって誘起される磁束１２３ａと、Ｎ相の電力線Ｎ１０４のノーマル電流１２２ｂによって誘起される磁束１２３ｂとは逆向きになる。従って、互いの磁束は打ち消されてインピーダンスが発生せず、ノーマル電流成分に与える影響を最小限に抑えることが出来る。
【００３６】
一方、図７のように、コモンモード電流１１２によって誘起される磁束１２４は、Ｗ相、Ｎ相ともに同じ向きとなる。このため、磁束１２４は足し合わされ、大きなインピーダンスを発生するインダクタンスとして働き、コモンモード電流を減衰させることが出来る。
【００３７】
以上のように、単相三線式電線１１８にクランプ式コイル１１４を装着した場合は、通信信号となるノーマル電流を減衰させることなく、コモンモード電流のみを抑制させることが可能となる。なお、上記では単相三線式電線１１８に一括してコイル１１４を設けているが、実際に電力線搬送通信に用いられる電力線が二線のみの場合は、当該二線に対してコイル１１４を設けるようにしてもよい。
【００３８】
図８は実施例２の具体例の一つとして、クランプコイルの設置を示す説明図である。電柱１０１上の低圧碍子１２０に固定してある単相三線式電線１１８の両側に、クランプ式コイル１１４を設けている。図６、７のように、クランプ式コイル１１４の取り付けは単相三線式電線１１８を一括して包み込んで装着するので、工事に際して単相三線式電線１１８の取り外しは必要ない。
【００３９】
漏洩電波１１３は単相三線１１８を流れるコモンモード電流Ｉｃ１１２と比例関係となる為、腕金１１９を通じて電柱１０１に流れるコモンモード電流１１２の発生が抑制され、漏洩電波１１３の抑制を図ることができる。
【００４０】
図１０は実施例２の効果を示す特性図である。クランプ式コイルが無い場合に比べ、クランプ式コイルが有る場合は単相三線式電線１１８に流れるコモン電流は最大で２０ｄＢμＡ抑制されている。
【００４１】
以上、説明したように、実施例１によれば単相三線式電線からアース線を通じて流れるコモン電流を抑制するために、アース線にコイルを装着している。また、実施例２によれば、単相三線式電線から電柱等に流れ込むコモン電流を抑制するために、単相三線式電線の各線一括してコイルを装着している。そこで、実施例３では実施例１と実施例２を併合した構成とし、単相三線式電線からのアース線に第１のクランプ式コイルを装着するとともに、単相三線式電線の各線一括、または通信に利用する二線に第２のクランプ式コイルを装着する。これによれば、両者の利点が補い合ってより効果の大きい漏洩電波対策が可能になる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、電力線搬送通信に利用されている単相三線式電線に接続されているアース線に対し電力線用フィルタを設けるので、通信周波数でのインピーダンスを高め、電力線路の平衡度を改善して漏洩電波の抑制を図る効果がある。
【００４３】
また、本発明によれば、単相三線式電線に一括的に電力線フィルタを設けるので、電柱に流れるコモン電流に対してインピーダンスを高め、漏洩電波の抑制を図る効果がある。
【００４４】
また、電力線フィルタとしてクランプ式コイルを用いるので、電線への装着が停電無しに簡単にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力線搬送通信システムの実施例１を示す構成図。
【図２】本発明の電力線フィルタの一例を示すクランプ式コイルの断面図。
【図３】クランプ式コイルの使用方式を示す外観図。
【図４】クランプ式コイルの他の使用方式を示す外観図。
【図５】本発明の電力線搬送通信システムの実施例２を示す構成図。
【図６】実施例２におけるクランプ式コイルの使用方式とノーマルモードでの磁束の挙動を示す説明図。
【図７】実施例２におけるクランプ式コイルのコモンモードでの磁束の挙動を示す説明図。
【図８】実施例２に一具体例によるクランプ式コイルの取り付け図。
【図９】実施例１の効果を示した特性図。
【図１０】実施例２の効果を示した特性図。
【符号の説明】
１００…需要家Ａ、１０１…電柱、１０２…変圧器、１０３…電力線Ｖ（相）、１０４…電力線Ｎ（相）、１０５…電力線Ｗ（相）、１０６…アース線、１０７…クランプ式コイル、１０８…電力線搬送通信モデムＡ、１０９…電力線搬送通信モデムＢ、１１０…対地インピーダンスＺｗ、１１１…対地インピーダンスＺｎ、１１２…コモン電流Ｉｃ、１１３…漏洩電波、１１４…クランプ式コイル、１１５…負荷、１１６…コモン電流Ｉｃ−Ａ、１１７…コモン電流Ｉｃ−Ｂ、１１８…単相三線、１１９…腕金、１２０…低圧碍子。
【図１】
2004336456.tif 000003
【図２】
2004336456.tif 000004
【図３】
2004336456.tif 000005
【図４】
2004336456.tif 000006
【図５】
2004336456.tif 000007
【図６】
2004336456.tif 000008
【図７】
2004336456.tif 000009
【図８】
2004336456.tif 000010
【図９】
2004336456.tif 000011
【図１０】
2004336456.tif 000012