(57)【要約】【課題】  電力線搬送通信システム、及びこのシステムに適した電力線搬送通信用結合器を提供する。【解決手段】  電力線搬送通信を行う家屋200A、200Cに電力供給が可能な第一配電線91が配置される。第一配電線91には、電線91から家屋200A、200Cへの電力供給が遮断可能なスイッチ部S1、S3をそれぞれ具える。スイッチ部S1がオフのとき、スイッチ部S1の供給側と需要側間を高周波結合する結合器1Aを具える。スイッチ部S3がオフのとき、スイッチ部S3の供給側と需要側間を高周波結合する結合器1Cを具える。結合器1A、1Cにより、スイッチ部S1、S3の開閉に係わらず、第一配電線91を信号伝送路として、高周波信号による通信を行うことができる。【選択図】  図1
2005150977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線搬送通信を行う第一家屋及び第二家屋と、
前記第一家屋及び第二家屋の双方に電力供給が可能な第一配電線及び第二配電線と、
前記第一配電線に設けられて、第一配電線から第一家屋への電力供給を遮断可能な第一スイッチ部と、
前記第二配電線に設けられると共に、第一スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第一家屋への電力供給を遮断し、第一スイッチ部がオフのとき、第一家屋への電力供給を可能にする第二スイッチ部と、
前記第一配電線に設けられて、第一配電線から第二家屋への電力供給を遮断可能な第三スイッチ部と、
前記第二配電線に設けられると共に、第三スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第二家屋への電力供給を遮断し、第三スイッチ部がオフのとき、第二家屋への電力供給を可能にする第四スイッチ部と、
前記第一スイッチ部及び第二スイッチ部の少なくとも一方の需要側又は供給側に配置される第一電力線搬送通信装置と、
前記第三スイッチ部及び第四スイッチ部のうち、前記第一電力線搬送通信装置が配置される配電線と同じ配電線に設けられたスイッチ部の需要側又は供給側に配置される第二電力線搬送通信装置と、
前記第一電力線搬送通信装置が配置される配電線に設けられたスイッチ部がオフのとき、このスイッチ部の供給側と需要側間を高周波結合し、第一家屋が高周波信号による通信を行うことを可能にする第一結合器と、
前記第二電力線搬送通信装置が配置される配電線に設けられたスイッチ部がオフのとき、このスイッチ部の供給側と需要側間を高周波結合し、第二家屋が高周波信号による通信を行うことを可能にする第二結合器とを具えることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項２】
第一電力線搬送通信装置及び第二電力線搬送通信装置が配置される配電線は、シールド層を具え、このシールド層は、スイッチ部の供給側、及び需要側で接地され、
第一結合器及び第二結合器はそれぞれ、
前記両接地箇所を間に挟むように配置される一対の第一強磁性体及び第二強磁性体と、
前記第一強磁性体及び第二強磁性体にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第一巻線及び第二巻線とを具え、
前記第一巻線及び第二巻線を介して前記スイッチ部の供給側と需要側間に高周波信号を伝送することを特徴とする請求項1に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項３】
第一電力線搬送通信装置及び第二電力線搬送通信装置の少なくとも一方は、
配電線に配置される第三強磁性体と、
前記第三強磁性体に配置され、高周波信号が伝送される第三巻線とを具えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項４】
第一家屋と第一スイッチ部及び第二スイッチ部との間には、
第一配電線及び第二配電線に印加される電圧を変圧可能な第一変圧器と、
前記第一変圧器により変圧された電力を第一家屋に供給可能な第一低圧線とを具え、
前記第一変圧器をバイパスして、第一電力線搬送通信装置が配置される配電線と第一低圧線との間の高周波信号による通信を可能にする第一バイパス機構を具え、
第二家屋と第三スイッチ部及び第四スイッチ部との間には、
第一配電線及び第二配電線に印加される電圧を変圧可能な第二変圧器と、
前記第二変圧器により変圧された電力を第二家屋に供給可能な第二低圧線とを具え、
前記第二変圧器をバイパスして、第二電力線搬送通信装置が配置される配電線と第二低圧線との間の高周波信号による通信を可能にする第二バイパス機構を具えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。
【請求項５】
第一変圧器の需要側に配される第一低圧線、及び第二変圧器の需要側に配される第二低圧線は、シールド層を具えておらず、
第一変圧器の供給側に配される配電線、及び第二変圧器の供給側に配される配電線のうち、少なくとも第一電力線搬送通信装置及び第二電力線搬送通信装置が配置される配電線は、シールド層を具えており、
第一バイパス機構及び第二バイパス機構のうち少なくとも一方は、
変圧器の需要側の低圧線、及び変圧器の供給側の配電線にそれぞれ配置される第四強磁性体及び第五強磁性体と、
前記第四強磁性体及び第五強磁性体にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第四巻線及び第五巻線とを具え、
前記第四巻線及び第五巻線を介して変圧器の供給側と需要側間に高周波信号の伝送を可能にすることを特徴とする請求項4に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項６】
電力線搬送通信を行う第一家屋及び第二家屋と、
前記第一家屋及び第二家屋の双方に電力供給が可能な第一配電線及び第二配電線と、
前記第一配電線に設けられて、第一配電線から第一家屋への電力供給を遮断可能な第一スイッチ部と、
前記第二配電線に設けられると共に、第一スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第一家屋への電力供給を遮断し、第一スイッチ部がオフのとき、第一家屋への電力供給を可能にする第二スイッチ部と、
前記第一配電線に設けられて、第一配電線から第二家屋への電力供給を遮断可能な第三スイッチ部と、
前記第二配電線に設けられると共に、第三スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第二家屋への電力供給を遮断し、第三スイッチ部がオフのとき、第二家屋への電力供給を可能にする第四スイッチ部と、
前記第一スイッチ部の供給側、及び第二スイッチ部の供給側の双方に高周波信号の注入及び高周波信号の抽出が可能な第三電力線搬送通信装置と、
前記第三スイッチ部の供給側、及び第四スイッチ部の供給側の双方に高周波信号の注入及び高周波信号の抽出が可能な第四電力線搬送通信装置とを具えることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項７】
第一配電線及び第二配電線は、シールド層を具え、
第三電力線搬送通信装置及び第四電力線搬送通信装置の少なくとも一方は、
第一配電線に設けられたスイッチ部の供給側と第二配電線に設けられたスイッチ部の供給側とにそれぞれ配置される一対の第六強磁性体及び第七強磁性体と、
前記第六強磁性体及び第七強磁性体にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第六巻線及び第七巻線とを具え、
前記第六巻線及び第七巻線を介して、第一配電線に設けられたスイッチ部の供給側及び第二配電線に設けられたスイッチ部の供給側の双方に高周波信号を伝送することを特徴とする請求項6に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項８】
第一家屋と第一スイッチ部及び第二スイッチ部との間には、
第一配電線及び第二配電線に印加される電圧を変圧可能な第一変圧器と、
前記第一変圧器により変圧された電力を第一家屋に供給可能な第一低圧線とを具え、
前記第一変圧器をバイパスして、第一配電線及び第二配電線と第一低圧線との間の高周波信号による通信を可能にする第一バイパス機構を具え、
第二家屋と第三スイッチ部及び第四スイッチ部との間には、
第一配電線及び第二配電線に印加される電圧を変圧可能な第二変圧器と、
前記第二変圧器により変圧された電力を第二家屋に供給可能な第二低圧線とを具え、
前記第二変圧器をバイパスして、第一配電線及び第二配電線と第二低圧線との間の高周波信号による通信を可能にする第二バイパス機構を具えることを特徴とする請求項6又は7に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項９】
第一変圧器の需要側に配される第一低圧線、及び第二変圧器の需要側に配される第二低圧線は、シールド層を具えておらず、
第一変圧器の供給側、及び第二変圧器の供給側に配される第一配電線及び第二配電線は、シールド層を具えており、
第一バイパス機構及び第二バイパス機構のうち少なくとも一方は、
変圧器の需要側の低圧線、及び変圧器の供給側の配電線にそれぞれ配置される第八強磁性体及び第九強磁性体と、
前記第八強磁性体及び第九強磁性体にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第八巻線及び第九巻線とを具え、
前記第八巻線及び第九巻線を介して変圧器の供給側と需要側間に高周波信号の伝送を可能にすることを特徴とする請求項8に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項１０】
シールド層を有する電力線に設けられて電力供給を遮断可能なスイッチ部の供給側に配置される第十強磁性体と、スイッチ部の需要側に配置される第十一強磁性体と、
前記各強磁性体にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第十巻線及び第十一巻線と、
前記第十巻線と第十一巻線とを接続すると共に、低周波数の電流を遮断し、高周波信号を通過させる回路とを具えることを特徴とする電力線搬送通信用結合器。
【請求項１１】
請求項10に記載の電力線搬送通信用結合器により、スイッチ部の供給側と需要側間を高周波結合することを特徴とする電力線搬送通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を利用して通信を行う電力線搬送通信システム、このシステムに利用する電力線搬送通信用結合器、及びこの結合器を用いた電力線搬送通信システムに関するものである。特に、信号伝送路となる電力線がスイッチなどにより遮断された状態であっても、高周波信号による通信が可能な電力線搬送通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力線を利用する通信、例えば、屋内配線などに高周波信号を重畳して高速通信を行う電力線搬送通信(PLC：Power  Line  Communication)が検討されている(例えば、非特許文献1参照)。また、屋内配線などの低圧配電線(例えば、AC100〜200V程度)だけでなく、高圧配電線(例えば、AC6kV〜33kV程度)をも利用した電力線搬送通信が検討されている(特許文献1参照)。
【０００３】
図10は、低圧配電線及び高圧配電線を利用した電力線搬送通信システムの概要を模式的に示す説明図である。図10に示す例において家屋210A、210Bへの電力供給は、変電所に接続される高圧(図10では110kV)の電力線220→第一変圧器室230の変圧器231→高圧配電線90(同20kV)→第二変圧器室240の変圧器241→低圧配電線100(同220V)→電力量メータ室250→各家屋210A、210Bの屋内配線211A、211Bの順に行われる。
【０００４】
各家屋210A、210Bには、電力線搬送通信を行うためにPLCモデム(子モデム)260をそれぞれ具える。また、信号伝送路となる電力線路において低圧配電線100には、高周波信号を中継する中継モデム261、低圧配電線100と高圧配電線90とに接続されるPLCモデム(第一親モデム)262、高圧配電線90とバックボーンネットワークNTとに接続されるPLCモデム(第二親モデム)263を具える。なお、図10に示す例は、バックボーンネットワークとして光ファイバ網を利用した例を示す。
【０００５】
このシステムにおいて、例えば、PLCユーザがバックボーンネットワークNTからの高周波信号を受信する場合、バックボーンネットワークNTから伝送された高周波信号は、光ファイバケーブル400から接続箱401を介してメディアコンバータ(図示せず)で光信号/電気信号に変換されて第二親モデム263に送られて変調/復調され、高圧配電線90に注入される。そして、この高周波信号は、第一親モデム262にて変調/復調されて低圧配電線100に注入され、途中、中継モデム261にて適宜周波数を変換され、各家屋210A、210Bの屋内配線211A、211Bを経て、子モデム260を介してパソコンなどの端末機器270にて抽出される。
【０００６】
高圧配電線は、一般に、広範囲に布設されて電力供給の幹線として利用されている。そのため、バックボーンネットワークが拡充しておらず、バックボーンネットワークとの接続ポイント(図10では接続箱401)がPLCユーザの家屋から離れていても、低圧配電線に加えて高圧配電線をも利用することで、外部との通信が可能となる。
【０００７】
また、高圧配電線は、電力供給の幹線であるため、事故や保守作業などを行う場合などであっても、家屋への電力供給が可能であるように、二つのラインが家屋に接続され、通常時の電力供給用ラインと通常時以外の電力供給用ラインとに使い分けているものがある。通常時の電力供給用ラインをサービスライン、通常時以外の電力供給用ラインをバックアップラインとしている。
【０００８】
例えば、図11に示す例では、高圧配電線90として、第一配電線91及び第二配電線92を具えており、家屋200A、200Bは、第一配電線91をサービスラインとし、第二配電線92をバックアップラインとしている。家屋200A、200Bとサービスライン及びバックアップラインが逆の家屋もある。例えば、家屋200C、200Dでは、第二配電線92をサービスラインとし、第一配電線91をバックアップラインとしている。なお、第一配電線91、第二配電線92はそれぞれ、通常、三相三線式のケーブルが用いられる。
【０００９】
サービスラインとバックアップラインとの切り替えは、第一配電線91、第二配電線92に設けられたスイッチ部にて行われる。例えば、家屋200Aでは、第一配電線91と家屋200A間を接続する配線91A'にスイッチ部S1が設けられ、第二配電線92と家屋200A間を接続する配線92A'にスイッチ部S2が設けられている。そして、通常時は、スイッチ部S1がオン、スイッチ部S2がオフとなり、第一配電線91から配線91A'を経て、変圧器95Aにて適当な電圧に変換され、低圧配電線100Aを経て家屋200Aに電力が供給される。一方、第一配電線91や配線91A'、変圧器95Aの事故や保守作業などの通常時以外は、スイッチ部S1がオフ、スイッチ部S2がオンとなり、第一配電線91及び配線91A'による電力供給が遮断され、第二配電線92及び配線92A'にて家屋200Aに電力が供給される。サービスライン及びバックアップラインを家屋200Aと同じくする家屋200Bも同様に、通常時は、配線91B'に設けられたスイッチ部S5がオン、配線92B'に設けられたスイッチ部S6がオフ、通常時以外は、スイッチ部S5がオフ、スイッチ部S6がオンとなる。一方、サービスライン及びバックアップラインが異なる家屋200Cでは、通常時、配線91C'に設けられたスイッチ部S3がオフ、配線92C'に設けられたスイッチ部S4がオンとなり、第二配電線92及び配線92C'により電力供給が行われ、通常時以外のとき、スイッチ部S3がオン、スイッチ部S4がオフとなり、第一配電線91及び配線91C'により電力供給が行われる。家屋200Dも家屋200Cと同様に、通常時は、配線92D'に設けられたスイッチ部S8がオン、配線91D'に設けられたスイッチ部S7がオフ、通常時以外のときは、スイッチ部S8がオフ、スイッチ部S7がオンとなる。
【００１０】
【特許文献１】特開2002-217796号公報
【非特許文献１】江藤潔、「電力線搬送（PLC：Power  Line  Communication）の現状」、Interface、CQ出版社、2000年9月、p.70-81
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のような電力線路において、高圧配電線を信号伝送路として電力線搬送通信を行う場合、サービスライン及びバックアップラインが異なる家屋間では、通信が行えないという問題がある。
【００１２】
例えば、図11に示すように配線91A'〜91D'にそれぞれPLCモデム(親モデム)501A〜501Dを配置し、PLCモデム501AのみがバックボーンネットワークNTに接続される場合を考える。スイッチ部S1がオンである通常時、家屋200Aは、配線91A'を信号伝送路とし、PLCモデム501Aを介してバックボーンネットワークNTと通信を行うことができる。また、PLCモデム501Aは、第一配電線91に伝送される高周波信号の抽出/第一配電線91への高周波信号の注入が可能である。そのため、第一配電線91をサービスラインとする家屋200Bでは、スイッチ部S5がオンである通常時、PLCモデム501Bにより、第一配電線91に伝送される高周波信号の抽出/第一配電線91への高周波信号の注入を行うことができる。従って、家屋200Bは、PLCモデム501Aを利用してバックボーンネットワークNTとの通信が可能である。
【００１３】
しかし、第二配電線92をサービスラインとする家屋200C、200Dでは、通常時、第一配電線91(配線91C'、91D')に設けられたスイッチ部S3、S7がオフとなっている。そのため、PLCモデム501C、501Dにより、第一配電線91に伝送される高周波信号の抽出/第一配電線91への高周波信号の注入を行うことができず、バックボーンネットワークNTと通信ができない。
【００１４】
また、家屋200Aと家屋200Bとは、第一配電線91を利用して、家屋間の通信を行うことができる。しかし、サービスライン及びバックアップラインが異なる家屋間、具体的には、家屋200Aと家屋200C間、家屋200Aと家屋200D間、家屋200Bと家屋200C間、家屋200Bと家屋200D間ではいずれも、通信を行うことができない。
【００１５】
更に、家屋200Bにおいても、例えば、家屋200Bに接続される配線91B'が断線するなどの事故でスイッチ部S5がオフになり、家屋200Aに接続されるスイッチ部S1がオンである場合、家屋200Bは、外部との通信や家屋200Aとの通信を行うことができない。
【００１６】
そこで、本発明の主目的は、電力線がスイッチなどにより遮断された状態であっても、高周波信号による通信を行うことができる電力線搬送通信システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記システムへの利用に適した電力線搬送通信用結合器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するべく、二つの形態のシステムを提案する。第一形態は、電力線に設けられたスイッチ部の供給側と需要側間を高周波的に結合する構成である。
【００１８】
即ち、本発明電力線搬送通信システムは、電力線搬送通信を行う第一家屋及び第二家屋と、前記第一家屋及び第二家屋の双方に電力供給が可能な第一配電線及び第二配電線とを具える。前記第一配電線には、第一配電線から第一家屋への電力供給を遮断可能な第一スイッチ部、及び第一配電線から第二家屋への電力供給を遮断可能な第三スイッチ部を設ける。前記第二配電線には、第一スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第一家屋への電力供給を遮断し、第一スイッチ部がオフのとき、第一家屋への電力供給を可能にする第二スイッチ部、及び第三スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第二家屋への電力供給を遮断し、第三スイッチ部がオフのとき、第二家屋への電力供給を可能にする第四スイッチ部を設ける。前記第一スイッチ部及び第二スイッチ部の少なくとも一方の需要側又は供給側には、第一電力線搬送通信装置を配置する。前記第三スイッチ部及び第四スイッチ部のうち、前記第一電力線搬送通信装置が配置される配電線と同じ配電線に設けられたスイッチ部の需要側又は供給側に第二電力線搬送通信装置を配置する。そして、前記第一電力線搬送通信装置が配置される配電線に設けられたスイッチ部がオフのとき、このスイッチ部の供給側と需要側間を高周波結合し、第一家屋が高周波信号による通信を行うことを可能にする第一結合器を具える。かつ、前記第二電力線搬送通信装置が配置される配電線に設けられたスイッチ部がオフのとき、このスイッチ部の供給側と需要側間を高周波結合し、第二家屋が高周波信号による通信を行うことを可能にする第二結合器を具える。
【００１９】
上記構成により、第一家屋と第二家屋とが、サービスライン及びバックアップラインが異なる家屋であっても、スイッチ部の供給側と需要側とが高周波結合されているため、両家屋間において高周波信号による通信を行うことができる。具体的には、例えば、第一家屋が第一配電線をサービスライン、第二家屋が第一配電線をバックアップラインとし、第一配電線に第一電力線搬送通信装置(以下、PLCモデムと呼ぶ)及び第二PLCモデムを具える場合を考える。このとき、第一スイッチ部がオンで、第三スイッチ部がオフであっても、第三スイッチ部の供給側と需要側とは、第二結合器により高周波結合されているため、第一PLCモデムと第二PLCモデム間での高周波信号による通信が可能となる。即ち、第二家屋は、第一配電線を信号伝送路として利用することができ、第一家屋間との通信が可能となる。従って、いずれかのPLCモデムがバックボーンネットワークに接続されている場合、第一家屋及び第二家屋の双方がバックボーンネットワークとの通信を行うことができる。即ち、バックボーンネットワークとの接続ポイントが離れている家屋であっても、バックボーンネットワークとの通信を行うことができる。
【００２０】
また、例えば、第一家屋と第二家屋とは、サービスライン及びバックアップラインが同じ家屋であり、第一配電線をサービスライン、第二配電線をバックアップラインとし、第一配電線に第一PLCモデム及び第二PLCモデムを具える場合を考える。このとき、第一スイッチ部がオンであり、第三スイッチ部が事故などでオフとなった場合であっても、第三スイッチ部は、第二結合器により高周波的に結合されているため、第二家屋は、第一配電線を利用して高周波信号による通信を行うことができる。
【００２１】
第二形態は、サービスライン及びバックアップラインの双方に高周波信号の注入/抽出を行う構成である。
【００２２】
即ち、本発明電力線搬送通信システムは、電力線搬送通信を行う第一家屋及び第二家屋と、前記第一家屋及び第二家屋の双方に電力供給が可能な第一配電線及び第二配電線とを具える。前記第一配電線には、第一配電線から第一家屋への電力供給を遮断可能な第一スイッチ部、及び第一配電線から第二家屋への電力供給を遮断可能な第三スイッチ部を設ける。前記第二配電線には、第一スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第一家屋への電力供給を遮断し、第一スイッチ部がオフのとき、第一家屋への電力供給を可能にする第二スイッチ部、及び第三スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第二家屋への電力供給を遮断し、第三スイッチ部がオフのとき、第二家屋への電力供給を可能にする第四スイッチ部を設ける。そして、前記第一スイッチ部の供給側、及び第二スイッチ部の供給側の双方に高周波信号の注入及び高周波信号の抽出が可能な第三電力線搬送通信装置を具える。かつ、前記第三スイッチ部の供給側、及び第四スイッチ部の供給側の双方に高周波信号の注入及び高周波信号の抽出が可能な第四電力線搬送通信装置を具える。
【００２３】
上記構成により、第一家屋と第二家屋とがサービスライン及びバックアップラインが異なる家屋であっても、第一配電線及び第二配電線の双方に高周波信号が伝送されるため、両家屋間において高周波信号による通信を行うことができる。特に、この形態では、第一配電線及び第二配電線の双方に高周波信号の注入/第一配電線及び第二配電線の双方から高周波信号の抽出を一つのPLCモデムで行うことができるため、第一配電線及び第二配電線の双方にPLCモデムを配置することがない。上記第一形態では、第一配電線及び第二配電線の双方を信号伝送路とする場合、第一配電線及び第二配電線の双方にそれぞれPLCモデムを配置する必要があるが、第二形態では、第一配電線及び第二配電線の双方を信号伝送路としても両配電線に対してPLCモデムが一つでよく、PLCモデム数を少なくすることができる。また、第二形態では、第一配電線及び第二配電線の双方を信号伝送路とするため、一方の配電線が断線するなどの事故が生じても、他方の配電線を利用して高周波信号による通信を行うことができる。具体的には、例えば、第一家屋は第一配電線をサービスラインとし、第二家屋は第一配電線をバックアップラインとし、第一配電線が断線した場合を考える。このとき、第一家屋では、第一配電線に設けられた第一スイッチ部がオフ、第二配電線に設けられた第二スイッチ部がオン、第二家屋では、第二配電線に設けられた第四スイッチ部がオンとなっており、第一家屋及び第二家屋は、第二配電線を信号伝送路として高周波信号による通信が可能である。
【００２４】
もちろん、第二形態においても第一形態と同様に、第三PLCモデム、第四PLCモデムのいずれかがバックボーンネットワークに接続されている場合、第一家屋及び第二家屋の双方においてバックボーンネットワークとの通信が可能である。
【００２５】
このように本発明はいずれの形態においても、電力線に設けられたスイッチ部の開閉によらず、高周波信号による通信を可能とする。
【００２６】
以下、本発明をより詳しく説明する。
第一家屋及び第二家屋は、電力線搬送通信が可能な状態にあるものとする。従って、第一家屋及び第二家屋は、例えば、高周波信号の送受信が可能なパソコンなどの端末機器、端末機器に高周波信号の注入/端末機器から高周波信号の抽出を行うPLCモデムなどを具えておく。このPLCモデムは、いわゆる子モデムとして用いられている公知のものを利用してもよい。
【００２７】
第一配電線及び第二配電線は、第一家屋及び第二家屋に電力供給が可能な電力線とする。例えば、6kV以上の高圧配電線を用いてもよく、公知の三相三線式の高圧配電線を利用してもよい。また、導体の外周にシールド層を具える構成のものとしてもよい。シールド層を具える高圧配電線は、地下に埋設される地中線などに利用されている。
【００２８】
第一配電線及び第二配電線を高圧配電線とする場合、各家屋への電力供給は、第一配電線及び第二配電線に印加される電圧を変圧可能な変圧器と、変圧器により変圧された電力を家屋に供給可能な低圧線とを介して行う構成としてもよい。例えば、6kV以上から変圧器により100V又は200Vに変圧して各家屋に電力供給を行う構成としてもよい。このとき、変圧器と第一配電線間、変圧器と第二配電線間はそれぞれ配線により接続しておき、後述する各スイッチ部はそれぞれ、これら配線に設けてもよい。
【００２９】
上記第一配電線には、第一配電線から第一家屋への電力供給を遮断可能な第一スイッチ部、及び第一配電線から第二家屋への電力供給を遮断可能な第三スイッチ部を設ける。また、第二配電線には、第一スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第一家屋への電力供給を遮断し、第一スイッチ部がオフのとき、第一家屋への電力供給を可能にする第二スイッチ部、及び第三スイッチ部がオンのとき、第二配電線から第二家屋への電力供給を遮断し、第三スイッチ部がオフのとき、第二家屋への電力供給を可能にする第四スイッチ部を設ける。この構成により、第一家屋は、第一スイッチ部がオンのとき、第二スイッチ部がオフとなり、第一配電線から電力が供給され、第一スイッチ部がオフのとき、第二スイッチ部がオンとなり、第二配電線から電力が供給される。第二家屋は、第三スイッチ部がオンのとき、第四スイッチがオフとなり、第一配電線から電力が供給され、第三スイッチ部がオフのとき、第四スイッチ部がオンとなり、第二配電線から電力が供給される。
【００３０】
第一形態では、上記第一スイッチ部及び第二スイッチ部の少なくとも一方の需要側、又は供給側に第一PLCモデムを配置する。図11に示す従来のシステムでは、スイッチ部の供給側にPLCモデムを配置すると、スイッチ部がオフになった際、家屋は、PLCモデムと遮断されるため、高周波信号による通信を行うことができない。これに対し、本発明では、後述する結合器によりスイッチ部の需要側と供給側とを高周波結合するため、スイッチ部の需要側、供給側のいずれの側にPLCモデムを配置しても、スイッチ部の開閉に係わらず、高周波信号による通信を行うことができる。
【００３１】
また、第一スイッチ部の需要側(供給側)、及び第二スイッチ部の需要側(供給側)の双方にそれぞれ第一PLCモデムを配置してもよい。このとき、第一家屋は、第一配電線及び第二配電線の双方を信号伝送路として利用することができる。
【００３２】
一方、上記第三スイッチ部及び第四スイッチ部のうち、第一PLCモデムが配置される配電線と同じ配電線に設けられたスイッチ部の需要側又は供給側に第二PLCモデムを配置する。例えば、第一スイッチ部の供給側(需要側)に第一PLCモデムを具える場合、第一PLCモデムは、第一配電線に配置されるから、第三スイッチ部及び第四スイッチ部のうち、第一配電線に設けられた第三スイッチ部の供給側(需要側)に第二PLCモデムを配置する。第一スイッチ部及び第二スイッチ部の双方の供給側(需要側)にそれぞれ第一PLCモデムを配置して、第一配電線及び第二配電線の双方を信号伝送路とする場合、第三スイッチ部及び第四スイッチ部の双方の供給側(需要側)にそれぞれ第二PLCモデムを配置する。
【００３３】
一方、第二形態では、上記第一スイッチ部の供給側、及び第二スイッチ部の供給側の双方に高周波信号の注入及び高周波信号の抽出ができるように、第一スイッチ部の供給側、及び第二スイッチ部の供給側の双方に第三PLCモデムを配置する。また、上記第三スイッチ部の供給側、及び第四スイッチ部の供給側の双方に高周波信号の注入及び高周波信号の抽出ができるように、第三スイッチ部の供給側、及び第四スイッチ部の供給側の双方に第四PLCモデムを配置する。上記配置により、第一家屋及び第二家屋は、第一配電線及び第二配電線の双方を信号伝送路として利用することができる。
【００３４】
上記第一PLCモデム〜第四PLCモデムは、いわゆる親モデムとして利用されている公知のPLCモデムを用いてもよい。また、上記第一PLCモデム〜第四PLCモデムは、例えば、高周波信号を受信する又は信号を送信するための送受信部、送受信部などの各構成部を動作させる動力を得るための電源回路からなる電源部などを具えるものが挙げられる。その他、外部との通信を行う場合、外部との通信に必要な機能、具体的には、10Base、100BaseなどのLANインターフェースなどを具えていてもよい。
【００３５】
第一形態の特徴とするところは、PLCモデムが配置される配電線に設けられたスイッチ部がオフのとき、このスイッチ部の供給側と需要側間を高周波結合して、高周波信号による通信を可能とする結合器を具える点にある。このような結合器としては、電力供給用の低周波数の電流(通常、商用周波数、例えば、50Hz、60Hzの電流)を遮断し、高周波信号となる高周波電流を伝送可能なものであればよく、例えば、第一配電線、第二配電線に直接接続する構成として、コンデンサを利用した構成が挙げられる。コンデンサを用いる場合、第一配電線、第二配電線が6kV以上といった高圧線の場合、容量によっては故障する恐れがある。そこで、コンデンサを用いない構成として、第一配電線、第二配電線に非接触で高周波信号の注入/抽出が可能な構成が挙げられる。例えば、電磁誘導の原理を利用して磁気を介して通電が可能な構成が挙げられる。具体的には、一対の第一強磁性体及び第二強磁性体と、第一強磁性体及び第二強磁性体にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第一巻線及び第二巻線と、第一巻線と第二巻線とを接続すると共に、電力供給用電流などの低周波数の電流を遮断し、高周波数信号を通過させる回路とを具える構成が挙げられる。第一巻線と第二巻線間を接続する回路としては、例えば、コンデンサにより容量結合させる構成が挙げられる。
【００３６】
上記第一強磁性体と第二強磁性体とはそれぞれ、第一PLCモデム及び第二PLCモデムが配置される配電線に設けられたスイッチ部の供給側及び需要側に配置する。このとき、第一PLCモデム及び第二PLCモデムが配置される配電線の導体を信号伝送路とすると、この配電線に設けられたスイッチ部がオフのとき、導体に電流が流れないため、同スイッチ部の供給側と需要側間を高周波的に結合できない。そこで、上記強磁性体と巻線とを具える結合器を利用する場合、第一PLCモデム及び第二PLCモデムが配置される配電線は、シールド層を具えるものとし、このシールド層を信号伝送路として利用することが好ましい。このシールド層は、第一PLCモデム及び第二PLCモデムが配置される配電線に設けられたスイッチ部の供給側及び需要側で接地させておき、これら両接地箇所を挟むように第一強磁性体と第二強磁性体とをそれぞれ配置する。また、このシールド層において、各強磁性体の配置箇所から、スイッチ部から離れる側が接地されることで、上記スイッチ部の供給側及び需要側のそれぞれに、対地との閉ループが形成され、第一巻線、第二巻線を介してスイッチ部の供給側及び需要側間を高周波結合することができる。
【００３７】
上記第一強磁性体と第二強磁性体とをそれぞれ、第一PLCモデム及び第二PLCモデムが配置される配電線に設けられたスイッチ部の供給側及び需要側に配置すると、同スイッチ部がオフのとき、上記各強磁性体内には、電力供給用の電流(通常、商用電流)が流れない。そのため、この電力供給用の電流によりこれら強磁性体内に磁束飽和を生じることがなく、高周波結合を効率よく行うことができる。これに対し、上記スイッチ部がオンとき、上記各強磁性体内には、電力供給用の電流が流れ、この電流によりこれら強磁性体内に磁束飽和を生じることになる。しかし、上記スイッチ部が閉じていることで、通電が可能な状態であるため、第一配電線、第二配電線を利用して通信を行うことができる。従って、本発明は、第一PLCモデム及び第二PLCモデムが配置される配電線に設けられたスイッチ部の開閉に係わらず、高周波信号による通信を行うことができる。
【００３８】
上記強磁性体としては、高周波においても透磁率が大きいフェライトコアを用いることが好ましい。特に、フェライトコアを用いる場合、高周波の結合特性をより向上させるために、信号の周波数を4MHz以上とすることが好ましい。図9は、周波数と減衰量との関係を示すグラフである。図9のグラフに示すように周波数が大きくなるにつれ減衰量が低減しており、約4MHzで減衰量がほぼ一定となる。また、フェライトコアは、環状であることが好ましく、一体構造でもよいが、分割片を組み合わせて環状とする構成とすると、配置し易く好ましい。
【００３９】
第一PLCモデム、第二PLCモデムは、第一配電線(第二配電線)や、変圧器と第一配電線(第二配電線)間を接続する配線に直接接続してもよいが、これらの電力線に非接触で高周波信号の注入/抽出を行ってもよい。後者の場合、例えば、電磁誘導の原理を利用して磁気を介して高周波信号の注入/抽出を行ってもよい。このとき、第一PLCモデム及び第二PLCモデムの少なくとも一方には、配電線に配置される第三強磁性体と、前記第三強磁性体に配置され、高周波信号が伝送される第三巻線とを具えることが好ましい。第一PLCモデム、及び第二PLCモデムの双方に、それぞれ上記強磁性体及び巻線を具えてもよい。強磁性体と巻線とを具える公知のインダクティブカプラを利用してもよい。第三強磁性体としては、フェライトコアが好ましい。
【００４０】
第一PLCモデム、第二PLCモデムに第三強磁性体と第三巻線とを具えて高周波信号の注入/抽出を行う場合、これらモデムを配置した配電線に設けられたスイッチ部がオンになると、この配電線には、電力供給用の電流(通常、商用電流)が流れる。そのため、上記強磁性体は、電力供給用の電流による磁束で磁気飽和しないことが望まれる。この対策として、電力供給用の電流により印加される磁界を打ち消す(キャンセルする)ことができる構成を具えることが挙げられる。例えば、第三巻線に加えて、第三巻線に流れる高周波電流の周波数と異なる周波数の電流が流れるように構成されたキャンセル巻線を第三強磁性体に具えることが挙げられる。キャンセル巻線に流れる電流の周波数としては、第三巻線に流れる高周波電流の周波数よりも相対的に低いものが好ましく、例えば、商用周波数が挙げられる。特開2001-319815号公報に記載される構成を利用してもよい。
【００４１】
なお、結合器として、コンデンサを用いて第一配電線、第二配電線に直接接続する構成で、上記第三強磁性体と第三巻線とを第一PLCモデム、第二PLCモデムに具える場合、第一配電線、第二配電線の導体を信号伝送路とするとよい。一方、結合器として、上記電磁誘導の原理を利用して第一配電線、第二配電線に非接触で高周波信号の注入/抽出を行う構成とする場合、第一配電線、第二配電線は、シールド層を具え、このシールド層を信号伝送路とするとよい。
【００４２】
第二形態において第三PLCモデム、第四PLCモデムを電力線(第一配電線、第二配電線、又は変圧器と第一配電線間を接続する配線、変圧器と第二配電線間を接続する配線)に直接接続してもよい。このとき、上記電力線の導体を信号伝送路とする場合、導体には、電力供給を行うべく、通常、電力供給に必要な周波数(通常、商用周波数)のAC100V、AC200Vなどの電圧が与えられている。そのため、上記電力線の導体に第三PLCモデム、第四PLCモデムを直接接続すると、この接続により第一配電線と第二配電線間が接続されて、これら配電線間でショート(短絡)する。そこで、これら配電線間の短絡事故を効果的に防止するために、第一配電線に設けられたスイッチ部の供給側における高周波信号の注入/抽出点と、第二配電線に設けられたスイッチ部の供給側における信号の注入/抽出点間には、特定の周波数の電流を遮断するようなフィルタを具えることが好ましい。具体的なフィルタとしては、電力供給用の電流の周波数を遮断し易く、信号周波数(高周波)が通過し易いハイパスフィルタが挙げられる。より具体的には、例えば、コンデンサが挙げられる。コンデンサは、例えば、高周波信号の周波数が2〜30MHzの場合、10-3〜103μFの容量を有するもの、特に好ましくは10-2〜10μFの容量を有するものが挙げられる。
【００４３】
第三PLCモデム、第四PLCモデムの少なくとも一方は、上記電力線(第一配電線、第二配電線、又は変圧器と第一配電線間を接続する配線、変圧器と第二配電線間を接続する配線)に直接接続せず、電力線に非接触で高周波信号の注入/抽出を行う構成としてもよい。例えば、電磁誘導の原理を利用して磁気を介して通電が可能な構成を利用してもよい。具体的には、第一配電線に設けられたスイッチ部の供給側と、第二配電線に設けられたスイッチ部の供給側にそれぞれ配置される一対の第六強磁性体及び第七強磁性体と、第六強磁性体及び第七強磁性体にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第六巻線及び第七巻線とを具える構成が挙げられる。第六強磁性体、第七強磁性体は、高周波においても透磁率が大きいフェライトコアが好ましい。第六巻線と第七巻線間は、コンデンサにより容量結合させる構成としてもよい。上記構成により、第六巻線と第七巻線とを介して、第一配電線に設けられたスイッチ部の供給側及び第二配電線に設けられたスイッチ部の供給側の双方に高周波信号の注入及び双方から高周波信号の抽出が可能になる。第三PLCモデム、及び第四PLCモデムの双方に、それぞれ上記第六強磁性体及び第七強磁性体、第六巻線及び第七巻線を具えていてもよい。このように電力線に非接触で高周波信号の注入/抽出を行う場合、第一配電線及び第二配電線は、シールド層を具えるものとし、このシールド層を信号伝送路として利用するとよい。
【００４４】
第一配電線、第二配電線が高圧配電線(例えば、6kV以上)であり、変圧器により変圧して、低圧線を介して各家屋に電力供給を行う場合を考える。即ち、第一配電線に設けられたスイッチ部及び第二配電線に設けられたスイッチ部と家屋との間に第一配電線及び第二配電線に印加される電圧を変圧可能な変圧器と、変圧器により変圧された電力を家屋に供給可能な低圧線とを具える場合を考える。このとき、バックボーンネットワークなどから第一配電線、第二配電線に伝送された高周波信号は、変圧器でブロックされて、低圧線に信号が伝達されず、家屋に送信することが困難である。また、家屋から低圧線に伝送された高周波信号も同様に変圧器でブロックされて、第一配電線、第二配電線に信号の伝送が困難である。そこで、変圧器をバイパスして、PLCモデムが配置される第一配電線、第二配電線と低圧線との間の高周波信号による通信を可能にするバイパス機構を具えることが望まれる。例えば、第一配電線(第二配電線)と低圧線とを直接接続してもよい。このとき、第一配電線(第二配電線)が三相三線式である場合、第一配電線(同)の相間にコンデンサと、このコンデンサに直列に接続された抵抗とを配置し、更に、同抵抗の両端を低圧線に接続する構成が挙げられる。特許文献1に記載される構成を利用してもよい。
【００４５】
上記のように第一配電線(第二配電線)と低圧線とを直接接続してもよいが、これら電力線に非接触で高周波的に結合してもよい。例えば、電磁誘導の原理を利用して磁気を介して通電が可能な構成を利用してもよい。具体的には、変圧器の需要側の低圧線と、変圧器の供給側の配電線にそれぞれ配置される第四強磁性体及び第五強磁性体(第八強磁性体及び第九強磁性体)と、第四強磁性体及び第五強磁性体(同)にそれぞれ配置され、高周波信号が伝送される第四巻線及び第五巻線(第八巻線及び第九巻線)とを具える構成が挙げられる。第四強磁性体(第八強磁性体)、第五強磁性体(第九強磁性体)は、高周波においても透磁率が大きいフェライトコアが好ましい。また、第四巻線及び第五巻線(第八巻線及び第九巻線)間は、高周波信号の伝送が可能なように接続しておく。上記構成により、第四巻線(第八巻線)と第五巻線(第九巻線)とを介して、変圧器の需要側の低圧線と変圧器の供給側の配電線間において高周波信号の伝送を可能にする。このとき、第一配電線(第二配電線)において、導体を信号伝送路とすると、この配電線に設けられたスイッチ部がオフのとき、配電線に信号を伝送することができない。そこで、第一配電線、第二配電線は、シールド層を具え、シールド層を信号伝送路として利用することが好ましい。低圧線は、シールド層を具えていなくてもよく、導体を信号伝送路とするとよい。
【００４６】
上記第四強磁性体及び第五強磁性体を第一PLCモデム(第二PLCモデム)に具えてもよい。また、第八強磁性体及び第九強磁性体を第三PLCモデム(第四PLCモデム)に具えていてもよい。このとき、第一PLCモデム(第二PLCモデム)、第三PLCモデム(第四PLCモデム)は、受け取った信号と異なる周波数の信号を低圧線に出力するリピータとして機能する。また、上記強磁性体と巻線とを具えるバイパス機構とPLCモデムを別個に具える場合、PLCモデムは、リピータ機能を使用しなくても通信可能である。なお、例えば、第一PLCモデムのみ具え、第二PLCモデムを具えてなくても第二家屋において第一配電線(第二配電線)から低圧線に高周波信号の伝送が可能な場合、第二家屋には、上記強磁性体と巻線とを具えるバイパス機構のみ具えていてもよい。同様に、例えば、第三PLCモデムのみを具え、第四PLCモデムを具えていなくても第二家屋において第一配電線(第二配電線)から低圧線に高周波信号の伝送が可能な場合、第二家屋には、上記強磁性体と巻線とを具えるバイパス機構のみ具えていてもよい。
【発明の効果】
【００４７】
以上説明したように本発明システムによれば、電力線により接続される家屋間において、電力線に設けられたスイッチ部が閉じて家屋間が遮断された状態であっても、この電力線を利用して、高周波信号による通信を行うことができるという優れた効果を奏し得る。そのため、例えば、上記電力線路として、スイッチ部によりサービスラインとバックアップラインとを切り替える高圧配電線路を利用することができる。このように広域に布設される高圧配電線を信号伝送路とすることで、バックボーンネットワークが拡充していないエリアにおいても、高圧配電線を介して、電力線搬送通信を可能とする。また、本発明結合器は、上記本発明システムの構築に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００４９】
図1は、本発明電力線搬送通信システムにおいて、第一形態の概要を模式的に示す説明図である。本例では、サービスラインとバックアップラインとを具える高圧配電線90を信号伝送路として利用する場合を示す。高圧配電線90は、第一配電線91及び第二配電線92を具える。この例において各家屋200A〜200Dへの電力供給は、高圧配電線90からそれぞれ変圧器95A〜95Dを介して低圧配電線(低圧線)100A〜100Dを経て行う。各変圧器95A〜95Dと第一配電線91との間、各変圧器95A〜95Dと第二配電線92との間はそれぞれ、電力供給が可能な配線91A'〜91D'、92A'〜92D'により接続され、配線91A'〜91D'、92A’〜92D'にはそれぞれ、各家屋200A〜200Dへの電力供給を遮断可能なスイッチ部S1〜S8を具える。
【００５０】
家屋200A、200Bは、高圧配電線90のうち、第一配電線91をサービスラインとし、第二配電線92をバックアップラインとし、変圧器95A、95Bと第一配電線91間を接続する配線91A'、91B'にそれぞれスイッチ部S1、S5を具える。また、変圧器95A、95Bと第二配電線92間を接続する配線92A'、92B'にそれぞれ、スイッチ部S1、S5がオンのとき、第二配電線92から家屋200A、200Bへの電力供給を遮断するスイッチ部S2、S6を具える。図1では、スイッチ部S1、S5がオン、スイッチ部S2、S6がオフのときを示す。
【００５１】
家屋200C、200Dは、家屋200A、200Bとサービスライン及びバックアップラインが異なる家屋である。即ち、家屋200C、200Dは、高圧配電線90のうち、第一配電線91をバックアップラインとし、第二配電線92をサービスラインとする。そして、変圧器95C、95Dと第一配電線91間を接続する配線91C'、91D'にそれぞれスイッチ部S3、S7を具える。また、変圧器95C、95Dと第二配電線92間を接続する配線92C'、92D'にそれぞれ、スイッチ部S3、S7がオンのとき、第二配電線92から家屋200C、200Dへの電力供給を遮断するスイッチ部S4、S8を具える。図1では、スイッチ部S3、S7がオフ、スイッチ部S4、S8がオンのときを示す。
【００５２】
各家屋200A〜200Dは、電力線搬送通信が可能な家屋であり、パソコンなどの端末機器(図示せず)と、端末機器に高周波信号の注入/端末機器から高周波信号の抽出を行うPLCモデム(いわゆる子モデム、図示せず)を具えている。一方、スイッチ部S1、S5の需要側にそれぞれPLCモデム(いわゆる親モデム)501A、501Bを具えている。また、PLCモデム501A、501Bが配置される配電線と同じ配電線、即ち、第一配電線91に設けられたスイッチ部S3、S7の需要側にもそれぞれ、PLCモデム(いわゆる親モデム)501C、501Dを具えている。本例においてこれらのPLCモデム501A〜501Dはそれぞれ、配線91A'〜91D'の導体に直接接続させている。なお、本例では、PLCモデム501AのみバックボーンネットワークNTに接続されているものとし、バックボーンネットワークNTは、光ファイバケーブル400による光ファイバ網が構築されている。また、PLCモデム501Aは、光信号/電気信号の変換を行うMCを内蔵している。配線91A'〜91D'、92A'〜92D'を含む高圧配電線90は、三相三線式であり、導体の外周にシールド層を具える。
【００５３】
家屋200Aは、通常時、スイッチ部S1がオン、スイッチ部S2がオフとなり、第一配電線91から電力供給がなされる。このとき、家屋200Aは、第一配電線91(配線91A')に具えるPLCモデム501Aを利用してバックボーンネットワークNTとも通信可能である。また、サービスライン及びバックアップラインを家屋200Aと同じくする家屋200Bも、通常時、スイッチ部S5がオン、スイッチ部S6がオフとなり、第一配電線91により電力供給がなされると共に、PLCモデム501Bを利用して第一配電線91に伝送される高周波信号を抽出/第一配電線91に高周波信号の注入が可能である。従って、家屋200Bは、第一配電線91を信号伝送路として、家屋200Aとの間やバックボーンネットワークNTとの間で高周波信号による通信を行うことができる。これに対し、サービスライン及びバックアップラインが家屋200Aと異なる家屋200C、200Dは、通常時、第一配電線91に設けられたスイッチ部S3、S7がオフで第一配電線91と遮断された状態であり、第一配電線91を信号伝送路として高周波信号による通信を行うことができない。また、家屋200Bにおいても、スイッチ部S1がオンのとき、スイッチ部S5がオフとなる場合もある。このような場合であっても、第一配電線91を信号伝送路として高周波信号による通信を可能とするべく、本発明では、PLCモデム501A〜501Dが配置される第一配電線91に設けられたスイッチ部S1、S5、S3、S7の供給側と需要側間を結合器1A〜1Dにより、高周波結合する。
【００５４】
この結合により、スイッチ部S1、S5、S3、S7の開閉によらず、サービスライン及びバックアップラインが異なる家屋間、即ち、家屋200Aと家屋200C間、家屋200Aと家屋200D間、家屋200Bと家屋200C間、家屋200Bと家屋200D間において、第一配電線91を信号伝送路とした高周波信号による通信を可能にする。また、サービスライン及びバックアップラインが同じ家屋間において、一方の家屋のスイッチ部が開くことで、他方の家屋と遮断された状態となっても、高周波信号による通信を可能にする。
【００５５】
例えば、家屋200Aと家屋200Cにおいて、スイッチ部S1がオン、スイッチ部S3がオフの場合、家屋200Cからの高周波信号は、PLCモデム501Cから結合器1Cを介して第一配電線91に伝送され、配線91A'からPLCモデム501Aを介して家屋200AやバックボーンネットワークNTに伝送される。また、家屋200AやバックボーンネットワークNTから第一配電線91に伝送された高周波信号は、配線91C'から結合器1Cを介してPLCモデム501Cにて抽出され、家屋200Cに伝送される。一方、スイッチ部S1がオフ、スイッチ部S3がオンの場合、家屋200Cからの高周波信号は、PLCモデム501Cから配線91C'を経て第一配電線91に伝送され、配線91A'→結合器1A→PLCモデム501Aを介して家屋200AやバックボーンネットワークNTに伝送される。また、家屋200AやバックボーンネットワークNTからPLCモデム501Aを介して伝送された高周波信号は、結合器1Aを介して配線91A'を経て第一配電線91に伝送され、配線91C'を経てPLCモデム501Cに抽出され、家屋200Cに伝送される。
【００５６】
なお、図1に示す例では、配線91A'〜91D'に設けられたスイッチ部S1、S5、S3、S7にのみ結合器1A〜1Dを配置させたが、配線92A'〜92D'に設けられたスイッチ部S2、S6、S4、S8にも上記結合器を具えると共に、スイッチ部S2、S6、S4、S8の需要側にPLCモデムを具えてもよい。このとき、第一配電線91に加えて、第二配電線92も信号伝送路とすることができ、配線91A'〜91D'や第一配電線91が断線などにより使用できない場合であっても、高周波信号による通信を行える。また、本例では、スイッチ部S1、S5、S3、S7の需要側にPLCモデム501A〜501Dを具える例を示したが、スイッチ部S1、S5、S3、S7の供給側でもよい。
【００５７】
結合器1の具体例を説明する。図2は、結合器部分の拡大図である。本例では、結合器1として、電磁誘導の原理を利用した構成を示す。具体的には、スイッチ部Sの供給側の配線91'、及び需要側の配線91'にそれぞれ配置される一対のフェライトコア2a、2bと、コア2a、2bにそれぞれ巻き付けられて高周波信号が伝送される巻線3a、3bと、巻線3a、3b間を容量結合するコンデンサ4とを具える。コンデンサ4により、低周波数の電力供給用電流を遮断し、高周波信号を効率よく通過させることができる。
【００５８】
上記結合器1をスイッチ部Sの供給側と需要側に配置し、図2に示すようにスイッチ部Sが開いている場合、配線91'は、遮断状態であるため、電力供給用の電流が供給側から需要側に流れない。従って、コア2a、2bは、電力供給用の電流による磁束で磁気飽和を生じることがなく、効率よく高周波結合することができる。このとき、高周波信号の周波数を4MHz以上とすると、大きな結合効率が得られる。
【００５９】
一方、スイッチ部Sが閉じている場合、配線91'は、接続状態となるため、電力供給用の電流が供給側から需要側に流れる。従って、コア2a、2bは、上記電力供給用の電流により磁束飽和を生じるが、スイッチ部Sが閉じていることで、配線91'を用いて高周波信号による通信を行うことができる。
【００６０】
上記結合器1を用いる場合、信号伝送路は、配線91'の導体ではなく、導体の外周に具えるシールド層を利用することが好ましい。ここでは、家屋200Aと家屋200Cとの間で高周波信号による通信を行う場合を例にとって説明する。図3は、シールド層を信号伝送路としたときの高周波信号の流れを模式的に示す説明図である。配線91A'、91C'は、導体93と、導体93の外周にシールド層94とを具え、配線91C'のシールド層94においてスイッチ部S3の供給側及び需要側を接地線96により接地する。そして、両接地箇所を間に挟むように結合器1のコア2a、2bを配置する。なお、配線91C’のシールド層94においてスイッチ部S3と離れる側(図3において左側)、及び配線91A'のシールド層94をそれぞれ接地線96により接地する。
【００６１】
この構成により、スイッチ部S3の供給側及び需要側の双方において、シールド層94、及びシールド層94に取り付けられた接地線96を介して対地と閉ループが形成され、高周波信号は、この閉ループに伝送される。即ち、スイッチ部S3が開いていても、スイッチ部S3の供給側、需要側の双方に高周波信号が伝送される。図3において二点鎖線は、高周波信号の流れを示す。
【００６２】
上記のようにシールド層94を信号伝送路とする場合、PLCモデム501A、501Cはそれぞれ、配線91A'、91C’のシールド層94に高周波信号の注入/シールド層94から高周波信号の抽出を行うことができるように配置する。例えば、図3に示すPLCモデム501Cのようにシールド層94に直接接続してもよいし、PLCモデム501Aのように配線91A'に非接触で高周波信号の注入/抽出が可能な構成としてもよい。本例では、PLCモデム501Aに、電磁誘導の原理を利用して高周波信号の注入/抽出を行うインダクティブカプラ10を具える。インダクティブカプラ10は、配線91A'に配置されるフェライトコア11と、コア11に巻き付けられて高周波電流が伝送される巻線12とを具える。また、インダクティブカプラ10のフェライトコア11には、巻線12に加えて、電力供給用の電流による磁界を打ち消すような電流を流すことができるキャンセル巻線を具えていてもよい。このとき、配線91A'に電力供給用の電流が流れても、キャンセル巻線により、この電力供給用の電流による磁界が打ち消されるため、安定したレベルの信号を抽出することができる。
【００６３】
高圧配電線90と低圧配電線100間における高周波信号の伝送方法について説明する。図4は、高圧配電線と低圧配電線との双方に高周波信号の注入/双方から高周波信号の抽出が可能なようにPLCモデムを配置した状態を模式的に示す概略構成図である。上記のように、高圧配電線90と低圧配電線100間には、変圧器95A〜95Dを具えており、変圧器95A〜95Dのもつ漏れインダクタンスにより、高周波で大きなインピーダンスが生じることから、高圧配電線から低圧配電線に向かって高周波信号が伝送されにくい。そこで、高圧配電線90と低圧配電線100間において、高周波信号を効率よく伝送することができるように、変圧器95A〜95Dをバイパスさせるバイパス機構を具えることが好ましい。
【００６４】
バイパス機構としては、例えば、図4の家屋200Cに示すように、PLCモデム501Cから低圧配電線100に高周波信号を注入できるように、低圧配電線100にPLCモデム501Cを直接接続してもよい。また、家屋200Aに示すように、PLCモデム501Aに別途インダクティブカプラ13を具え、低圧配電線100に非接触で高周波信号の注入を行える構成としてもよい。インダクティブカプラ13は、低圧配電線100に配置されるフェライトコア14と、フェライトコア14に巻き付けられて、高周波信号が伝送される巻線15とを具える構成のものが挙げられる。そして、インダクティブカプラ10のフェライトコア11をスイッチ部S1の需要側、即ち、スイッチ部S1と変圧器95A間の配線91'に配置し、インダクティブカプラ13のフェライトコア14を変圧器95の需要側の低圧配電線100に配置する。このとき、配線91A'では、シールド層94を信号伝送路とし、低圧配電線100では、導体を信号伝送路とするとよい。なお、図4の家屋200Bでは、簡略して示しているが、家屋200Aと同様にPLCモデム501Bにインダクティブカプラ10、13を具える例を示す。
【００６５】
このようにPLCモデムにより、高圧配電線及び低圧配電線の双方に高周波信号を注入可能な構成とすることで、変圧器をバイパスさせて、高圧配電線と低圧配電線間において高周波信号による通信を行うことができる。
【００６６】
なお、上記の例においてPLCモデム501A〜501Cは、リピータ機能を使用させる例としているが、リピータ機能を使用しなくても家屋に高周波信号の伝送が可能である場合、図4の家屋200Dに示すようにPLCモデム501Dを配線91D'に配置すると共に、低圧配電線100Dと配線91D'とを接続するバイパス線BLを別途配置して、信号のみをバイパスさせてもよい。その他、図5(A)に示すようにインダクティブカプラ16を具えるバイパス機構により、高圧配電線(配線91')と低圧配電線100間に高周波信号が伝送可能な構成としてもよい。インダクティブカプラ16は、変圧器95の需要側の低圧配電線100、及び変圧器95の供給側の配線91'に具えるシールド層94にそれぞれ配置されるフェライトコア17a、17bと、コア17a、17bにそれぞれ巻き付けられて、高周波信号が伝送される巻線18a、18bとを具える構成が挙げられる。このとき、配線91'では、シールド層94を信号伝送路とし、低圧配電線100では、導体を信号伝送路とするとよい。
【００６７】
更に、図5(B)に示すように上記インダクティブカプラ16を具えるバイパス機構とPLCモデム501とを別個に具えていてもよい。このとき、PLCモデム501は、リピータ機能が不要である。なお、図5(B)では、PLCモデム501にインダクティブカプラ10を具える例を示しているが、図3に示すように配線91'のシールド層94に直接PLCモデム501を接続してもよい。
【００６８】
このような変圧器のバイパス機能を具えることで、図5(C)に示すように、配線91'からの高周波信号がインダクティブカプラ16を介して低圧配電線100に伝送される。
【実施例２】
【００６９】
この例では、一つのPLCモデムにて、サービスライン及びバックアップラインの双方に高周波信号の注入/双方から高周波信号の抽出を行う構成を説明する。図6は、サービスライン及びバックアップラインの双方に高周波信号の注入/抽出を行うPLCモデムを具える本発明電力線搬送通信システムの概要を模式的に示す説明図である。高圧配電線90、変圧器95A〜95D、低圧配電線100A〜100D、配線91A'〜91D'、92A'〜92D'、スイッチ部S1〜S8などの基本的な構成は図1に示す実施例1と同様である。本例の特徴とするところは、各家屋200A〜200Dにおいて、第一配電線91(配線91A'〜91D')に設けられたスイッチ部S1、S5、S3、S7の供給側、及び第二配電線92(配線92A'〜92D')に設けられたスイッチ部S2、S6、S4、S8の供給側の双方に高周波信号の注入及び抽出が可能なPLCモデム502A〜502Dをそれぞれ配置している点にある。
【００７０】
この構成により、各家屋200A〜200Dでは、第一配電線91及び第二配電線92の双方に高周波信号の注入/双方から高周波信号の抽出を一つのPLCモデムで行うことができる。例えば、バックボーンネットワークNT→光ファイバケーブル400→接続箱401を経てPLCモデム502Aに伝送された高周波信号は、PLCモデム502Aから配線91A'、92A’の双方に注入される。この注入により、バックボーンネットワークNTからの高周波信号は、第一配電線91及び第二配電線92の双方に伝送される。そのため、家屋200B〜200Dでは、第一配電線91及び第二配電線92の双方から、PLCモデム502B〜502Dにより高周波信号の抽出が可能である。従って、家屋200B〜200Dは、バックボーンネットワークNTとの通信を行える。また、家屋200A〜200Dから伝送された高周波信号は、PLCモデム502A〜502Dにより、第一配電線91及び第二配電線92の双方に注入され、上記と同様にPLCモデム502A〜502Dにより高周波信号を抽出することができるため、各家屋間の通信を可能とする。
【００７１】
上記のように、この形態も上記実施例1と同様にスイッチ部の開閉にかかわらず、電力線搬送通信を行うことができる。即ち、例えば、サービスライン及びバックアップラインが家屋200Aと異なる家屋200Cとの間での通信が可能となる。また、この形態では、一つのPLCモデムで、第一配電線及び第二配電線の双方を信号伝送路とすることができる。従って、いずれかの配電線や配電線に接続される配線が断線などで利用できない場合であっても、別個にPLCモデムを具えることなく、電力線搬送通信を行うことができる。
【００７２】
PLCモデムの配置方法について説明する。PLCモデム502A〜502Dは、配線91A'〜91D'、92A'〜92D'に直接接続してもよいが、この場合、第一配電線91と第二配電線92とが接続されることになり、短絡する。そこで、短絡を効果的に防止するべく、図7に示すように電力供給用の電流を遮断し、信号用の高周波電流を通過させるハイパスフィルタHPFを配置することが好ましい。ハイパスフィルタHPFは、図7に示す例の場合、スイッチ部S1の供給側の配線91A'における高周波信号の注入/抽出点P1、スイッチ部S2の供給側の配線92A'における高周波信号の注入/抽出点P2間に配置するとよい。本例では、10μFの容量を有するコンデンサからなるハイパスフィルタを用いた。
【００７３】
その他、PLCモデムにインダクティブカプラを具えておき、配線に非接触で高周波信号の注入/抽出を行ってもよい。図8は、インダクティブカプラを具えるPLCモデムを配線に配置した状態を示す概略図である。
【００７４】
図8に示すPLCモデム502Aは、配線91A'に設けられたスイッチ部S1の供給側、及び配線92A'に設けられたスイッチ部S2の供給側にそれぞれ配置される一対のフェライトコア21、23と、各コア21、23にそれぞれ巻き付けられて高周波電流が伝送される巻線22、24と、巻線22、24間を容量結合するコンデンサ25とを具えるインダクティブカプラ20を具える。
【００７５】
上記インダクティブカプラ20を具えることで、スイッチ部S1、S2の供給側に高周波電流が流れると、この電流によりコア21、23にはそれぞれ磁界が発生して、印加される。この磁界とコア21、23の透磁率とに応じた電流が巻線22、24に流れ、この電流をPLCモデム502Aにより抽出することで、通信を行うことができる。一方、モデム502Aからの高周波電流が巻線22、24に流れると、この電流によりコア21、23にはそれぞれ磁界が発生して、印加される。この磁界とコア21、23の透磁率とに応じた電流がスイッチ部S1、S2の供給側に流れ、配線91A'、配線92A'から第一配電線及び第二配電線の双方にこの電流が伝送されることで、通信を行うことができる。なお、PLCモデムにインダクティブカプラを具えて、高周波信号の注入/抽出を行う場合、信号伝送路は、配線91A'、92A'に具えるシールド層とすることが好ましい。
【００７６】
図8に示す例では、PLCモデムを配線に対して非接触で配置しているため、第一配電線と第二配電線とが接続されず、短絡することがない。従って、ハイパスフィルタを設ける必要はない。
【００７７】
この形態でも、上記実施例1と同様に変圧器をバイパスさせるバイパス機構を具えることが好ましい。例えば、図6に示すようにPLCモデム502A〜502Dをそれぞれ低圧配電線100A〜100Dに直接接続して信号を注入させたり、PLCモデム502A〜502Dのそれぞれに図4に示すPLCモデム501A、501Bと同様に別途インダクティブカプラを具えて、このカプラを低圧配電線100A〜100Dにそれぞれ配置し、低圧配電線100A〜100Dに非接触で信号の注入を行ってもよい。このとき、PLCモデム502A〜502Dは、リピータとしても機能する。更に、変圧器をバイパスさせる際にリピータ機能が不要な場合、図4の家屋200Dと同様に低圧配電線と配線とを接続するバイパス線を配置したり、図5(A)に示すようにインダクティブカプラを具えるバイパス機構を具えて、信号のみをバイパスさせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、スイッチなどにより電力供給が遮断されるような電力線路を信号伝送路として電力線搬送通信を行う場合に適する。特に、高圧配電線を信号伝送路として電力線搬送通信を行う場合に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明電力線搬送通信システムにおいて、スイッチ部の供給側と需要側間を結合器により高周波結合する構成の概要を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明電力線搬送通信用結合器の概略構成図である。
【図３】シールド層を信号伝送路とした本発明電力線搬送通信システムにおいて、高周波信号の流れを模式的に示す説明図である。
【図４】高圧配電線と低圧配電線との双方に高周波信号の注入/双方から高周波信号の抽出が可能なようにPLCモデムを配置した状態を模式的に示す概略構成図である。
【図５】(A)は、本発明電力線搬送通信システムにおいて、変圧器をバイパスさせるバイパス機構であって、インダクティブカプラを具える構成の概略を示す説明図、(B)は、インダクティブカプラを具えるバイパス機構及びPLCモデムを具える構成の概略を示す説明図、(C)は、インダクティブカプラを具えるバイパス機構を配置した際の低圧配電線側への高周波信号の流れを示す説明図である。
【図６】サービスライン及びバックアップラインの双方に高周波信号の注入/抽出を行うPLCモデムを具える本発明電力線搬送通信システムの概要を模式的に示す説明図である。
【図７】図6に示す本発明電力線搬送通信システムにおいて、高周波信号の注入/抽出点間にハイパスフィルタを配置した状態を示す説明図である。
【図８】図6に示す本発明電力線搬送通信システムにおいて、インダクティブカプラを具えるPLCモデムを配線に配置した状態を示す概略図である。
【図９】信号の周波数と減衰量との関係を示すグラフである。
【図１０】低圧配電線及び高圧配電線を利用した電力線搬送通信システムの概要を模式的に示す説明図である。
【図１１】低圧配電線及び高圧配電線を利用した電力線搬送通信システムにおいて、高圧配電線に設けられたスイッチ部付近の構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
1,1A〜1D  結合器  2a、2b  コア  3a、3b  巻線  4  コンデンサ
10,13,16,20  インダクティブカプラ  11,14,17a,17b,21,23  フェライトコア
12,15,18a,18b,22,24  巻線  25  コンデンサ
90  高圧配電線  91  第一配電線  91',92',91A'〜91D',92A'〜92D'  配線
92  第二配電線  93  導体  94  シールド層  95,95A〜95D  変圧器
96  接地線
100,100A〜100D  低圧配電線  200A〜200D  家屋  210A,210B  家屋
211A,211B  屋内配線  220  高圧の電力線  230  第一変圧室
231,241  変圧器
240  第二変圧室  250  電力量メータ室  260  子モデム  261  中継モデム
262  第一親モデム  263  第二親モデム  270  端末機器
400  光ファイバケーブル  401  接続箱
501,501A〜501D,502A〜502D  PLCモデム
NT  バックボーンネットワーク  P1,P2  信号の注入/抽出点
S,S1〜S8  スイッチ部
【図１】
2005150977.tif 000003
【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】
2005150977.tif 000009
【図８】
2005150977.tif 000010
【図９】
2005150977.tif 000011
【図１０】
2005150977.tif 000012
【図１１】
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