(57)【要約】【課題】高圧配電線を伝送路とする電力線通信における通信品質を向上させることが可能な電力線通信システムを提供する。【解決手段】電力線通信システム１は、変電所２内のトランス３Ｓの２次側から延びる高圧配電線４と、高圧配電線４上の第１の接続点に接続された第１の電力線モデム６Ｓと、変電所２から見て第１の接続点よりも下流側に位置する高圧配電線４上の第２の接続点に接続され、高圧配電線を介して第１の電力線モデム６Ｓと通信を行う電力線モデム６Ａ，６Ｂと、高圧配電線４上であって、第１の接続点よりも上流側に設けられた磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃを含む信号調整器１５とを備える。変電所２内に進相コンデンサ１１がある場合、進相コンデンサ１１が接続された変電所２側のインピーダンスが低くなるが、信号調整器１５によって変電所２側のインピーダンスが高められるので、高圧配電線４の下流側に流れる信号の減衰が抑えられる。【選択図】図１
2016219994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変電所内のトランスの２次側から延びる高圧配電線と、
前記高圧配電線上の第１の接続点に接続された第１の電力線モデムと、
前記変電所から見て前記第１の接続点よりも下流側に位置する前記高圧配電線上の第２の接続点に接続され、前記高圧配電線を介して前記第１の電力線モデムと電力線通信を行う第２の電力線モデムと、
前記高圧配電線上であって、前記第１の接続点よりも上流側に設けられた少なくとも一つの磁性コアを含む信号調整器とを備えることを特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記高圧配電線上に設けられた開閉器をさらに備え、
前記第２の電力線モデムは、前記開閉器を制御するための制御信号を送受信する、請求項１に記載の電力線通信システム。
【請求項３】
前記変電所内に設けられ、一端が前記高圧配電線に接続された高圧引込線と、前記高圧引込線に接続された進相コンデンサをさらに備え、
前記信号調整器は、前記高圧引込線の接続点よりも下流側に設けられている、請求項１又は２に記載の電力線通信システム。
【請求項４】
前記高圧配電線は、第１乃至第３の配電線を有し、前記信号調整器は、前記第１乃至第３の配電線にそれぞれ設けられた第１乃至第３の磁性コアを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線通信システムに関し、特に、高圧配電線上の開閉器を制御する配電制御システムに好適であり、高圧配電線を通信媒体として用いた電力線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気は一般家庭だけでなく、工場・オフィスなどの産業分野および病院・交通等の社会インフラに必要不可欠であり、停電によるダメージは計り知れないものがある。停電から復旧までに要する時間は短時間であればあるほど社会が被る損失が少なくて済むことから、電力会社は配電システムの高度化を図ってきた（例えば特許文献１参照）。配電ルートの集中制御もその一環であり、電力会社が電力供給する高圧配電線は、ある場所で停電が発生しても他の地域へ停電が波及することを極力低減させる目的で、複数の配電ルートになるよう設計されている。各配電ルートの分岐点には開閉器（ルートスイッチ）が設けられ、配電ルートを切り替えることにより、停電エリアを最小限に抑えることが可能である。
【０００３】
図５は、高圧配電線の配電系統を示すブロック図である。
【０００４】
図５に示すように、高圧配電線２２は変電所２１から複数系統に分岐しながら延びて需要家へ電力を供給している。高圧配電線２２は重要なインフラであるため、冗長性を目的とした配線ルートの二重化やループ化が施されており、短絡・地絡事故が発生した場合でも配電系統を切り換えることで必要最小限のエリアでの停電で済ませることができる。配電系統の接続・切断を行う開閉器２３は電力会社の監視センターから遠隔制御され、その制御信号を伝達する手段として、高圧配電線に高周波信号を重畳させるＰＬＣ（Power Line Communication：電力線通信）が利用される。
【０００５】
高圧配電線２２の６６００Ｖの高圧はトランス２４によって２００／１００Ｖに降圧され、戸建住宅などの小口需要家２６には、トランス２４の二次側に接続された低圧配電線２５を通じて２００／１００Ｖの電力が供給される。一方、集合住宅や工場などの大口需要家２７に対しては、高圧をそのまま需要家施設へ引き込み、その中にある電気室もしくはキュービクル内に設置された降圧トランスを通じて電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２３５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高圧配電線は通信媒体として設計されていないので、安定した通信を確保することに対し以下の問題がある。すなわち、変電所内にエレベータやポンプなどのモーターを使用した電気設備がある場合には、その力率改善のため、高圧配電線には位相を補償する進相コンデンサが設けられる場合がある。ＰＬＣ信号の周波数において進相コンデンサは低インピーダンスに見えるため、変電所近くの高圧配電線に接続された電力線モデムから見て変電所側のインピーダンスの方が低くなり、高圧配電線の下流に流れるＰＬＣ信号のレベルが減衰する。そのため、高圧配電線上の相手方の電力線モデムに十分なレベルのＰＬＣ信号を届けることができず、通信品質が悪化するという問題がある。
【０００８】
ＰＬＣ信号の減衰をカバーするため、例えばＰＬＣ信号を中継するリピータ装置を通信路の途中に設けることも可能であるが、能動機器であるため価格やランニングコストが高くまた無停電で設置する場合には危険が伴うことから、設置工事を行う際には停電させる必要があり、設置コストの増加など、設置面でのハードルが高いという問題もある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、高圧配電線を介して電力線通信を行う電力線モデムの通信品質を向上させることが可能な電力線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明による電力線通信システムは、変電所内のトランスの２次側から延びる高圧配電線と、前記高圧配電線上の第１の接続点に接続された第１の電力線モデムと、前記変電所から見て前記第１の接続点よりも下流側に位置する前記高圧配電線上の第２の接続点に接続され、前記高圧配電線を介して前記第１の電力線モデムと電力線通信を行う第２の電力線モデムと、前記高圧配電線上であって、前記第１の接続点よりも上流側に設けられた少なくとも一つの磁性コアを含む信号調整器とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第１の電力線モデムの信号注入点から見て変電所側の高圧配電線のインピーダンスが信号調整器によって高められているので、高圧配電線の下流側へ送り出されるＰＬＣ信号の信号レベルの減衰を抑えることができる。したがって、高圧配電線上の一対の電力線モデム間の通信品質を確保することができる。
【００１２】
本発明による電力線通信システムは、前記高圧配電線上に設けられた開閉器をさらに備え、前記第２の電力線モデムは、前記開閉器を制御するための制御信号を送受信することが好ましい。この構成によれば、高圧配電線上の開閉器を制御する配電制御システムにおいて、開閉器の制御信号を送受信する一対の電力線モデム間の通信品質を確保することができる。
【００１３】
本発明による電力線通信システムは、前記変電所内に設けられ、一端が前記高圧配電線に接続された高圧引込線と、前記高圧引込線に接続された進相コンデンサをさらに備え、前記信号調整器は、前記高圧引込線の接続点よりも下流側に設けられていることが好ましい。高圧配電線に接続された高圧引込線に進相コンデンサが接続されている場合には、第１の電力線モデムの信号注入点から見て変電所側の高圧配電線のインピーダンスが低くなるため、上記のように高圧配電線の下流側へ送り出されるＰＬＣ信号の信号レベルが減衰する。これに対し、信号調整器を設けることで変電所側のインピーダンスを高めることができ、高圧配電線上の電力線モデムの通信品質を確保することができる。
【００１４】
本発明において、前記高圧配電線は、第１乃至第３の配電線を有し、前記信号調整器は、前記第１乃至第３の配電線にそれぞれ設けられた第１乃至第３の磁性コアを含むことが好ましい。この構成によれば、電力線通信の伝送路として第１乃至第３の配電線のいずれを用いたとしても信号調整器の効果を発揮させることができ、電力線ネットワークを構築する際の柔軟性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高圧配電線を伝送路とする電力線通信における通信品質を向上させることが可能な電力線通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態による電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃの構造の一例を示す略斜視図である。
【図３】図３は、信号調整器の作用を説明するための図であって、信号調整器が無い場合を示している。
【図４】図４は、信号調整器の作用を説明するための図であって、信号調整器がある場合を示している。
【図５】図５は、高圧配電線の配電系統を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の好ましい実施の形態による電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、この電力線通信システム１は、変電所２内のトランス３Ｓから延びる高圧配電線４と、高圧配電線４上の適所にそれぞれ設けられた開閉器５Ａ，５Ｂと、高圧配電線４を介してＰＬＣ信号を送受信する電力線モデム６Ａ，６Ｂ，６Ｓとを備えている。
【００２０】
高圧配電線４は線間電圧が６６００Ｖの三相３線式の配電線であり、第１〜第３の配電線４ａ〜４ｃを有している。戸建住宅などの小口の需要家宅９Ａ，９Ｂには、６６００Ｖの高圧がトランス３Ａ，３Ｂによって降圧された２００Ｖ又は１００Ｖの低圧が低圧配電線８Ａ，８Ｂを通じて供給される。また図示しないが、集合住宅等の大口の需要家施設には６６００Ｖの高圧が直接供給される。トランス３Ａ、３Ｂは、例えば高圧配電線４が架線されている電柱上に設置された柱上トランスであり、その一次側端子は、３本の配電線４ａ，４ｂ，４ｃのうちのいずれか２本にそれぞれ接続されている。
【００２１】
電力線モデム６Ａ，６Ｂ，６Ｓはカプラ７を介して高圧配電線４に接続されており、高圧配電線４を介して相互に通信可能である。電力線モデム６Ｓ（第１の電力線モデム）は、例えば変電所２の監視センター内に設置されており、その高圧配電線４との接続点（第１の接続点）は、電力線モデム６Ａ，６Ｂ（第２の電力線モデム）の高圧配電線４との接続点（第２の接続点）よりも上流側（変電所２側）にある。例えば、変電所２の監視センター内の電力線モデム６Ｓから送信されたＰＬＣ信号は、開閉器５Ａ，５Ｂの制御するための制御信号として電力線モデム６Ａ，６Ｂに送られる。電力線通信では１０ｋ〜４５０ｋＨｚの周波数帯が使用される。カプラ７の構成は特に限定されず、容量結合方式であってもよく、誘導結合方式（クランプ式カプラ）であってもよい。
【００２２】
変電所２内にエレベータやポンプなどのモーターを使用した電気設備がある場合、モーターの力率改善を図るため、高圧配電線４から分岐した高圧引込線１０には進相コンデンサ１１が接続される。このような進相コンデンサ１１は、ＰＬＣ信号の周波数において低インピーダンスに見えるため、電力線通信に悪影響があることは上述の通りである。
【００２３】
本実施形態においては、高圧配電線４上に信号調整器１５が設けられている。信号調整器１５は、電力線モデム６Ｓの接続点ＣＰよりも変電所２のトランス３Ｓ側に設けられている。信号調整器１５は、配電線４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ設置された第１〜第３の磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有している。すなわち、第１の磁性コア１５ａは配電線４ａに設けられており、第２の磁性コア１５ｂは配電線４ｂに設けられており、第３の磁性コア１５ｃは配電線４ｃに設けられている。このように、高圧配電線４を構成する３本の配電線４ａ，４ｂ，４ｃのすべてに磁性コアを設ける理由は、電力線モデム６Ａ，６Ｂ，６Ｓの一対の信号端子が高圧配電線４を構成する３本の配電線４ａ〜４ｃのいずれと接続されていてもＰＬＣ信号を拾えるようにするためである。
【００２４】
図２は、磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃの構造の一例を示す略斜視図である。
【００２５】
図２に示すように、磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、いわゆる二分割型のトロイダルコアであり、円筒形状（円環形状）の中心軸（Ｙ軸）を含む平面で半割りしてなる第１コア部１６ａと第２コア部１６ｂとで構成され、Ｙ軸方向に電力線（ケーブル）を挿通可能な貫通孔１６ｃを有している。磁性コアの材料は特に限定されないが、フェライト等の磁性体からなることが好ましい。第１コア部１６ａと第２コア部１６ｂは不図示の樹脂ケース等に収容されて円筒形状に固定される。そして各磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃの中空部には電力線のみが挿通される。このように引込線１０ａ〜１０ｃに対する磁性コアの設置は非常にシンプルである。
【００２６】
磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、電力線モデム６Ａ，６Ｂ，６Ｓの一対の信号端子を高圧配電線４に接続するためのカプラ７（クランプ式カプラ）と同じものでもよい。すなわちカプラ７と同一製品を磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃとして用いることが可能である。これによれば、部品の統一化によりシステム全体のコストを下げることもできる。
【００２７】
図３及び図４は、信号調整器１５の作用を説明するための図であって、図３は信号調整器１５が無い場合、図４は信号調整器１５がある場合をそれぞれ示している。なお、図３及び図４では電力線モデム６Ｂのみを示し、電力線モデム６Ａの図示は省略している。
【００２８】
図３に示すように、高圧引込線１０に進相コンデンサ１１が接続されている場合、ＰＬＣ信号の周波数において進相コンデンサ１１は低インピーダンスに見えるため、電力線モデム６Ｓの接続点ＣＰから見て変電所２側の高圧配電線４のインピーダンスの方が低くなり、ＰＬＣ信号の大部分は変電所２側へ流れ込んでしまい、高圧配電線４の下流に流れるＰＬＣ信号のレベルが減衰する。そのため、例えば電力線モデム６Ｓから電力線モデム６Ｂに高圧配電線４を通じてＰＬＣ信号を送信する場合、電力線モデム６Ｓから電力線モデム６Ｂに十分なレベルのＰＬＣ信号を届けることができず、通信品質が悪化する。
【００２９】
一方、図４に示すように、高圧配電線４上に磁性コア１５ａ〜１５ｃからなる信号調整器１５が図示の位置に設けられている場合、磁性コアはＰＬＣ信号の周波数に対するインピーダンスが高いため、電力線モデム６Ｓの接続点ＣＰから見て変電所２側の高圧配電線４のインピーダンスが高くなり、高圧配電線４の上流側に流れるＰＬＣ信号が抑えられ、逆に下流側に流れるＰＬＣ信号が強くなる。これにより、電力線モデム６Ｓから電力線モデム６ＢにＰＬＣ信号が届くようになるので、電力線モデム６Ｓと電力線モデム６Ｂとの間の通信品質を確保することができる。
【００３０】
進相コンデンサ１１による低インピーダンスの影響は、電力線モデム６Ｓの接続点が変電所２に近づくほど大きくなるため、信号調整器１５を設けない図３の構成では、低インピーダンスの影響を抑えるために電力線モデム６Ｓの接続点を変電所２から十分遠くに設置する必要があり、変電所２から遠く離れた電力線モデム６Ｓを制御するためも専用線を設ける必要も生じる。しかし、電力線モデム６Ｓの接続点ＣＰよりも変電所２側の高圧配電線４上に信号調整器１５を設ける場合には、変電所２から電力線モデム６Ｓの接続点ＣＰまでの距離を近づけることが可能であり、電力線モデム６Ｓを制御するための専用線を不要とし、電力線モデム６Ｓが設置される監視センターを変電所２内に設けることも可能となる。
【００３１】
上記のように、電力線上の信号を減衰させる装置としてブロッキングフィルタも知られている。しかし、ブロッキングフィルタは需要家内に設置した電力線モデムの信号が他系統や隣家に伝わらないように十分に減衰させる（実質的に遮断する）ための装置であり、互いに分離したい２つの電力線ネットワークの境界に設置されるものである。これに対し、本実施形態による信号調整器１５は、同一ネットワーク内に設置されるものであり、信号を減衰させることよりむしろ、信号注入点から見て信号調整器１５の設置位置とは反対方向に広がるネットワークのできるだけ遠方まで信号が伝わりやすくすることを目的としており、非常に簡易な構造で設置も容易である。このように、信号調整器１５は、ブロッキングフィルタとはその使用目的、設置場所、作用効果が異なる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態による電力線通信システム１は、電力線モデム６Ｓの信号注入点よりも変電所２側の高圧配電線４のインピーダンスが磁性コア１５ａ，１５ｂ，１５ｃを含む信号調整器１５によって高められているので、高圧配電線４上を流れるＰＬＣ信号の減衰を抑えることができる。したがって、高圧配電線４上の一対の電力線モデム間の通信品質を確保することができる。
【００３３】
また、信号調整器１５の構成はシンプル（受動素子）であることから、信頼性も高く、無停電で設置工事できることから、従来のリピータ装置やブロッキングフィルタと比較して設置が容易であり、設置の承認を得やすく、導入コストも低く抑えることが可能である。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、高圧配電線４を構成する配電線４ａ，４ｂ，４ｃのすべてに磁性コアを設けたが、本発明はそのような構成に限定されず、例えば図１において実際に信号伝送路として使用する配電線４ａ，４ｂに磁性コア１５ａ，１５ｂを設け、配電線４ｃ上の磁性コア１５ｃを省略してもよい。あるいは、磁性コア１５ａ，１５ｂのいずれか一方であってもよく、さらには磁性コア１５ｃのみであってもよい。すなわち、少なくとも一つの配電線に磁性コアが設けられていればよい。
【００３６】
また、上記実施形態においては、高圧配電線４のインピーダンスを低下させる要素が進相コンデンサ１１である場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、様々な要素を対象とすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    電力線通信システム
２    変電所
３Ａ，３Ｂ，３Ｓ    トランス
４    高圧配電線
４ａ    第１の配電線
４ｂ    第２の配電線
４ｃ    第３の配電線
５Ａ，５Ｂ    開閉器
６Ａ    電力線モデム
６Ｂ    電力線モデム
６Ｓ    電力線モデム
７    カプラ
８Ａ，８Ｂ    低圧配電線
９Ａ，９Ｂ    需要家宅
１０    高圧引込線
１０ａ〜１０ｃ    引込線
１１    進相コンデンサ
１５    信号調整器
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ    磁性コア
１６ａ    第１コア部
１６ｂ    第２コア部
１６ｃ    貫通孔
２１    変電所
２２    高圧配電線
２３    開閉器
２４    トランス
２５    低圧配電線
２６    小口需要家
２７    大口需要家
ＣＰ    接続点
【図１】
2016219994.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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