JP2003258689A

JP2003258689A - 電力線搬送通信システム及び電力線搬送通信用モデム

Info

Publication number: JP2003258689A
Application number: JP2002051717A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kuwabara; 雅裕桑原; Yoshihisa Asao; 芳久浅尾
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【解決手段】隣接するトランス区間ネットワークＡ，Ｂ
の間に、電力信号を遮断し、通信に用いる高周波信号を
通過させるフィルター装置１を接続した。【効果】フィルター装置１を通して、トランス区間ネッ
トワーク間Ａ，Ｂで、直接高周波信号の伝送が行える。
柱上トランス３の単位にとらわれず、より大きな規模の
ネットワークを簡単、安価に構築することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力線ネットワー
クを通じて通信を行う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】電力線搬送は、電力用配電線を用いて、
データを、一般家庭やオフィスなどのユーザに伝送する
技術である（特開平10-145265号公報参照）。図７に、
従来の電力線搬送通信システムの全体概要図を示す。高
圧配電線１０から柱上トランス３を通して単相三線式の
低圧配電線（以下単に「配電線」という）２がつなが
れ、それらの先に複数の需要家８がつながれている。

【０００３】このような柱上トランス単位で、配電線２
により構成される電力線ネットワークを「トランス区間
ネットワーク」Ａ，Ｂ，．．という（これに対して、イ
ンターネットなどは、より上位のネットワークとな
る）。上位のネットワークから、光ファイバ４（同軸ケ
ーブルでもよい）を通して、光／電気変換装置（Ｏ／
Ｅ）５、ＰＬＴモデム（親モデムという）６が接続さ
れ、親モデム６からトランス区間ネットワークＡ，
Ｂ，．．に接続される。

【０００４】各トランス区間ネットワークＡ，Ｂ，．．
の端末となる家庭やオフィスでは、ＰＬＴモデム（端末
モデムという）９を通してパソコン、テレビなどの情報
端末機器が接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記トランス区間ネッ
トワークＡ，Ｂ，．．は、柱上トランス単位で構築され
ており、異なるトランス区間ネットワークＡ，Ｂ，．．
の間で、データを直接伝送することはできない。異なる
トランス区間ネットワークＡ，Ｂ，．．の間でデータを
伝送するには、親モデムを通さなければならない。言い
換えると、ネットワークの規模は、柱上トランスで制限
されており、柱上トランスの数だけ親モデムが必要にな
るので、大規模なネットワークを構築しようとすると、
親モデムの設置数が増え、システム全体の設置コストが
上がる。

【０００６】そこで、本発明は、電力線搬送通信システ
ムにおいて、柱上トランス単位にとらわれず、より大き
な規模のネットワークを簡単、安価に構築することので
きる電力線搬送通信システム及び電力線搬送通信用モデ
ムを実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】(１)本発明の電力線搬送
通信システムは、隣接するトランス区間ネットワークの
間に、電力信号を遮断し、通信に用いる高周波信号を通
過させるフィルター装置を接続したものである（請求項
１）。前記の構成によれば、フィルター装置を通して、
トランス区間ネットワーク間で、直接高周波信号の伝送
が行える。したがって、フィルター装置を通して、トラ
ンス区間ネットワークを鎖状に接続していくことによ
り、大きな規模のネットワークを構築することができ
る。

【０００８】前記フィルター装置の構成としては、電力
信号を遮断するためのコンデンサを使用してもよく（請
求項２）、高周波用変圧器を使用してもよい（請求項
３）。また、前記フィルター装置に、通信信号を増幅す
る増幅器（リピータ）を付加してもよい（請求項４）。
こうすれば、電力信号を遮断するフィルター機能と、リ
ピータ機能とを１つの装置で実現することができる。前
記増幅器は、双方向増幅が可能なものが好ましい（請求
項５）。

【０００９】(２) 本発明の電力線搬送通信システム
は、隣接するトランス区間ネットワークの間が共通の中
性線で接続され、通信に用いる高周波信号が、この中性
線及び大地の間を通して伝送されることを特徴とする
（請求項６）。中性線は、隣接するトランス区間ネット
ワークの間で共通に接続されていることが多い。そこで
このシステムでは、中性線と大地との間のインピーダン
スが、高周波に対して０でなく有限の値をとることに着
目し、電圧線を用いずに、中性線のみを用いて通信を行
う。したがって、フィルター装置を使用しなくても、ト
ランス区間ネットワークをつないで大きな規模のネット
ワークを構築することができる。

【００１０】本発明の電力線搬送通信用モデムは、隣接
するトランス区間ネットワークの間が共通の中性線で接
続され、通信に用いる高周波信号が、この中性線を通し
て伝送される前記電力線搬送通信システムに用いられる
ものであって、前記中性線につながる配電線に接続され
る端子を備え、前記端子と、当該モデム固有の接地電位
との間で信号を取り込む信号受信回路を備える（請求項
７）。当該モデムが大地に接地され、当該モデム固有の
接地電位（当該モデムのシャーシの電位）が大地電位と
等しいときは、当該モデムは、中性線、この中性線につ
ながる配電線及び端子を通して高周波信号を受信するこ
とができる。当該モデムが大地に接地されていないとき
は、当該モデムと大地との浮遊容量を用いて、中性線、
この中性線につながる配電線及び端子を通して高周波信
号を受信することができる。したがって、いずれの場合
でも、当該モデムは、中性線を通して高周波信号が伝送
される電力線搬送通信システムに用いることができる。

【００１１】前記端子は２本の電極を有する電源プラグ
であり、前記信号受信回路は、電源プラグの２本の電極
にそれぞれ対応して、２つ具備されていることが好まし
い（請求項８）。電源プラグをコンセントに任意の向き
に装着しても、いずれかの信号受信回路によって、中性
線から高周波信号を受信することができる。本発明の電
力線搬送通信用モデムは、隣接するトランス区間ネット
ワークの間が共通の中性線で接続され、通信に用いる高
周波信号が、この中性線を通して伝送される電力線搬送
通信システムに用いられるものであって、前記中性線に
つながる配電線に接続される端子を備え、前記端子と、
当該モデム固有の接地電位との間で信号を送信する信号
送信回路を備える（請求項９）。

【００１２】当該モデムが大地に接地され、当該モデム
固有の接地電位（当該モデムのシャーシの電位）が大地
電位と等しいときは、当該モデムは、端子、中性線につ
ながる配電線及び中性線を通して高周波信号を送信する
ことができる。当該モデムが大地に接地されていないと
きは、当該モデムと大地との浮遊容量を用いて、同様に
して高周波信号を送信することができる。したがって、
いずれの場合でも、当該モデムを、中性線を通して高周
波信号が伝送される電力線搬送通信システムに用いるこ
とができる。

【００１３】前記端子は２本の電極を有する電源プラグ
であり、前記信号送信回路は、電源プラグの２本の電極
にそれぞれ対応して、２つ具備されていることが好まし
い（請求項１０）。電源プラグをコンセントに任意の向
きに装着しても、いずれかの信号送信回路によって、中
性線に高周波信号を送信することができる。前記２つの
信号送信回路は、それぞれ逆位相で高周波信号を送信す
るとよい（請求項１１）。これにより、コモンモードノ
イズの発生を少なくでき、漏洩放射電力を小さくするこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。 ―第１の実施形態― 図１は、本発明を適用する電力線搬送通信システムの全
体概要図である。従来の電力線搬送通信システム（図
７）では、隣接するトランス区間ネットワークＡ，
Ｂ，．．ごとに親モデム６が設置されていたが、この電
力線搬送通信システムは、隣接するトランス区間ネット
ワークＡ，Ｂ，．．の間に、電力信号を遮断し、通信に
用いる信号を通過させるフィルター装置１を接続してい
る。

【００１５】図２は、需要家内の端末モデムの設置状態
図である。柱上トランスの２次側の配電線２が、需要家
８に引き込まれている。需要家８の電気コンセントに、
端末モデム９が接続されている。端末モデム９と配電線
２との接続形態を詳しく言うと、親モデム６が通信回線
に単相３線式の電圧線Ｌ及び中性線Ｎを用いるのなら、
端末モデム９は、当該電圧線Ｌ及び中性線Ｃに接続す
る。単相３線式の両電圧線Ｌ，Ｌを用いるのなら、端末
モデム９は、当該両電圧線Ｌ，Ｌに接続する。図２で
は、通信回線に電圧線Ｌ及び中性線Ｎを使用する例を図
示している。

【００１６】この電力線搬送通信システムでは、親局と
各端末モデム２との通信は、上り、下り信号の周波数帯
域を分割した周波数分割複信（ＦＤＤ；Frequency Divi
sionDuplex）による全二重方式を採用しているが、これ
以外に、時分割複信などの方式を採用してもよい。フィ
ルター装置１について説明する。フィルター装置１は、
トランス区間ネットワークＡ，Ｂの間であれば、どこに
設置してもよい。例えば柱上に設置してもよい。

【００１７】フィルター装置１のカットオフ周波数ｆc
は、通信周波数帯域（数MHz〜数十MHz）よりも低く、商
用周波数帯域（50,60Hz）よりも高い値に選ばれる。フ
ィルター装置１は、通信周波数帯域（数MHz〜数十MHz）
では低インピーダンスとなり、商用周波数帯域（50,60H
z）では高インピーダンスとなる。このフィルター装置
１は、単相三線式の配電線のうち、通信信号が伝送され
る相の配電線に挿入するとよい。

【００１８】このフィルター装置１によって、通信に用
いる高周波信号のみを通過させることができる。フィル
ター装置１の具体的な回路例を示す。図３(a),(b)は、低
周波遮断素子としてコンデンサＣを直列に挿入した回路
構成を示している。コンデンサＣの耐圧は、電源電圧の
ピーク値以上必要である（電源電圧の実効値が100Ｖな
ら141Ｖ以上必要）。

【００１９】単相三線式の配電線のうち、電圧線Ｌａと
中性線Ｎとの間に信号が伝送される場合は、図３(a)に
示すように、コンデンサＣを電圧線Ｌａに挿入する。電
圧線Ｌａと中性線Ｎとの間、電圧線Ｌｂと中性線Ｎとの
間の両方で信号が伝送される場合、図３(b)に示すよう
に、コンデンサＣ1，Ｃ2を２本の電圧線Ｌａ，Ｌｂにそ
れぞれ挿入する。電圧線Ｌａと電圧線Ｌｂとの間で信号
が伝送される場合も、図３(b)に示すように、コンデン
サＣ1，Ｃ2を２本の電圧線Ｌａ，Ｌｂにそれぞれ挿入す
る。

【００２０】なお、前記図３(a),(b)において、電圧線
Ｌａ，Ｌｂのみならず中性線Ｎにもコンデンサを直列に
挿入することとしてもよい。もし初めから隣接するトラ
ンス区間ネットワークＡ，Ｂ，．．の間で中性線が接続
されていない場合は、中性線間をコンデンサで接続して
もよく、直接導体で接続してもよい。図３(c)は、低周
波遮断素子として、コンデンサＣと変圧器Ｔを使用した
回路構成を示す。電圧線Ｌａと中性線Ｎとの間を、コン
デンサＣ及び変圧器Ｔで分離して、高周波信号のみを通
過させている。この変圧器Ｔは、高周波信号が通過可能
な通信用の変圧器を使用する。

【００２１】前記フィルター装置１に、通信信号を増幅
するリピータ機能を付加してもよい。図４(a)は、コン
デンサＣ、増幅器Ａ、ハイブリッド回路Ｈを用いて、低
周波遮断機能とリピータ機能を実現した回路を示す。ハ
イブリッド回路Ｈは、図４(a)に示すように、３端子
ａ，ｂ，ｃを備え、ａ端子から入った入力信号をｂ端子
に、ｃ端子から入った入力信号をａ端子に出力する。こ
のような構成のハイブリッド回路は、２線式電話機に用
いられているように、公知である。

【００２２】前記図４(a)のフィルター装置１におい
て、閉ループｗにおけるハイブリッド回路の回り込み減
衰量（ｃ端子からｂ端子に回り込む信号の減衰量）が、
増幅器の増幅度より小さな場合は、閉ループｗの利得が
１（０ｄＢ）を超えるため、発振する。そこで発振防止
のためにハイブリッド回路Ｈの回り込み減衰量が、増幅
器Ａの増幅度より大きなものを用いる必要がある。前記
図４(a)の説明では、ハイブリッド回路を用いて送受分
離を行ったが、例えば親モデムからの送信信号の周波数
帯域と、端末モデムからの送信信号の周波数帯域が異な
る場合、バンドパスフィルターを使っても送受分離が行
える。

【００２３】図４(b)は、バンドパスフィルターＢＰＦ
１，ＢＰＦ２と増幅器Ａ１，Ａ２とを使って低周波遮断
機能とリピータ機能を実現した回路を示す。増幅器Ａ１
の出力側（入力側でもよい）に、親モデムの送信信号の
周波数帯域を通過させ、端末モデムの送信信号の周波数
帯域を減衰させるバンドパスフィルターＢＰＦ１を挿入
し、増幅器Ｂの出力側（入力側でもよい）に、端末モデ
ムの送信信号の周波数帯域を通過させ、親モデムの送信
信号の周波数帯域を減衰させるバンドパスフィルターＢ
ＰＦ２を挿入している。バンドパスフィルターの帯域外
減衰量は、増幅器の増幅度以上必要である。

【００２４】この回路であれば、ハイブリッド回路を用
いなくても、周波数で送受分離が行える。 ―第２の実施形態― 今までの発明の実施形態では、単相三線式の配電線のう
ち、いずれか２本の線を通信回線として使っていた。し
かし、大地との浮遊容量を利用し、隣接するトランス区
間ネットワークＡ，Ｂ，．．の間で接続されている１本
の中性線を使っても通信の中継を行うことができる。

【００２５】図５は、親モデム６から端末モデム９への
下り通信をする場合の回線構成図である。親モデム６の
モデム本体から送出された高周波信号は、終段増幅器６
１で増幅され、配電線２の中性線Ｎに伝送される。Ｃ6
は親モデム６のシャーシ６０と大地との間の浮遊容量を
表す。中性線Ｎは、いずれかの点で引きおろし線２ａを
経由して大地に接地されている。したがって、低周波の
商用周波数帯域では中性線Ｎの電位は０となる。しか
し、高周波の通信周波数帯域では、引きおろし線２ａは
インダクタンスＬNとして働き、また、中性線Ｎと大地
との間の浮遊容量ＣNもある。したがって、中性線Ｎは
大地との間でインピーダンスを持つことになり、信号を
通すことができる。

【００２６】ここで、数値例をあげる。引きおろし線の
半径をａ[ｍ]、長さをｄ[ｍ]とすると、そのインダクタ
ンスＬ[Ｈ]は、Ｌ＝2ｄ[log(2d/a)−１]×１０^-7 である。周波数ｆの信号に対するインピーダンスＺ[Ω]
は、Ｚ＝２πｆＬで表される。一般に配電線路の特性インピーダンスは、
１００〜４００Ω程度なので、引きおろし線のインピー
ダンスも１００Ωあれば、大地に対して十分な電位を確
保できる。ａ＝0.001ｍ，ｄ＝５ｍとすると、Ｚが１０
０Ω以上となるためには、ｆ＝５.３ＭＨｚ以上あれば
よい。したがって、およそ５ＭＨｚ以上の周波数帯域の
信号なら、中性線Ｎを通して通信が可能となる。

【００２７】端末モデム９は、電源コンセントを通し
て、前記信号を受信する。ユーザは、電源プラグＰを電
源コンセントＣＯＮに差し込む方向が分からなかった
り、間違ったりすることがあるので、端末モデム９で
は、電源プラグＰの２本の線に対して、それぞれ前置増
幅器９１，９２を設けている。Ｃ9は端末モデム９のシ
ャーシ９０と大地との間の浮遊容量を表す。以上の構成
により、親モデム６から中性線Ｎと大地との間を伝送さ
れてくる高周波信号を、端末モデム９で受信することが
できる。また、電源プラグＰを電源コンセントＣＯＮに
差し込む方向がどうであっても、端末モデム９は信号を
受信することができる。

【００２８】次に、端末モデム９から親モデム６への上
り通信をする場合の回線構成を、図６を用いて説明す
る。この場合も、図５と同様、中性線Ｎと大地との間の
インピーダンスを利用して、高周波信号を伝送する。端
末モデム９は、終段増幅器９３，９４を通して電源プラ
グＰの各端子に高周波信号を供給する。高周波信号は、
電源コンセントＣＯＮに入力され、中性線Ｎ、電圧線Ｌ
を伝送する。これらのうち、隣接するトランス区間ネッ
トワークＢに入るのは、中性線Ｎを伝送する信号であ
る。

【００２９】前述のように、２つの終段増幅器９３，９
４を通して電源プラグＰの各端子に高周波信号が供給さ
れるので、ユーザは、電源プラグＰを電源コンセントＣ
ＯＮに差し込む方向が分からなかったり間違ったりして
も、いずれかの信号が中性線Ｎを伝送することとなり支
障は発生しない。親モデム６では、中性線Ｎを通して、
端末モデム９からの信号を受けることができる。

【００３０】なお、図６の端末モデム９において、２つ
の終段増幅器９３，９４は、電源プラグＰの各端子に逆
位相の高周波信号を供給している。この効果は、逆位相
の高周波信号を供給することにより、(１)コモンモード
ノイズの発生が少なくなることと、(２)漏洩放射電力を
小さくすることができること、である。以上で、本発明
の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形
態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の
変更を施すことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、柱上トラ
ンス単位にとらわれず、より大きな規模のネットワーク
を簡単、安価に構築することができる。

【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を示す概略図
である。

【図２】需要家内の端末モデムの設置状態図である。

【図３】(a),(b)は、低周波遮断素子としてコンデンサ
を直列に挿入したフィルター装置の回路構成を示す図で
あり、(c)は、低周波遮断素子として、コンデンサと変
圧器とを使用した回路構成を示す図である。

【図４】(a)は、コンデンサ、増幅器、ハイブリッド回
路を用いて、低周波遮断機能とリピータ機能を実現した
回路を示し、(b)は、増幅器Ａとバンドパスフィルター
を使って、低周波遮断機能とリピータ機能を実現した回
路を示す。

【図５】中性線を使って親モデム６から端末モデム９へ
の下り通信をする場合の回線構成図である。

【図６】中性線を使って端末モデム９から親モデム６へ
の上り通信をする場合の回線構成図である。

【図７】従来の電力線搬送通信システムの全体概要図で
ある。

【符号の説明】

１フィルター装置２ａ引きおろし線２低圧配電線３柱上トランス４光ファイバ５光／電気変換装置６親モデム８需要家９端末モデム１０高圧配電線６０シャーシ６１終段増幅器９０シャーシ９１，９２前置増幅器９３，９４終段増幅器Ａ，Ｂトランス区間ネットワークＨハイブリッド回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配電線を介した電力線ネットワークを利用
して通信を行う電力線搬送通信システムにおいて、隣接するトランス区間ネットワークの間に、電力信号を
遮断し、通信に用いる高周波信号を通過させるフィルタ
ー装置を接続したことを特徴とする電力線搬送通信シス
テム。
【請求項２】前記フィルター装置において、電力信号を
遮断するためのコンデンサが使用されていることを特徴
とする請求項１記載の電力線搬送通信システム。
【請求項３】前記フィルター装置において、電力信号を
遮断するための高周波用変圧器が使用されていることを
特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信システム。
【請求項４】前記フィルター装置において、高周波信号
を増幅する増幅器が付加されていることを特徴とする請
求項１記載の電力線搬送通信システム。
【請求項５】前記増幅器は、双方向増幅が可能であるこ
とを特徴とする請求項４記載の電力線搬送通信システ
ム。
【請求項６】配電線を介した電力線ネットワークを利用
して通信を行う電力線搬送通信システムにおいて、隣接するトランス区間ネットワークの間が共通の中性線
で接続され、通信に用いる高周波信号が、この中性線及
び大地の間を通して伝送されることを特徴とする電力線
搬送通信システム。
【請求項７】隣接するトランス区間ネットワークの間が
共通の中性線で接続され、通信に用いる高周波信号が、
この中性線を通して伝送される電力線搬送通信システム
に用いられる電力線搬送通信用モデムであって、前記中性線につながる配電線に接続される端子を備え、前記端子と、当該モデム固有の接地電位との間で信号を
取り込む信号受信回路を備えることを特徴とする電力線
搬送通信用モデム。
【請求項８】前記端子は２本の電極を有する電源プラグ
であり、前記信号受信回路は、電源プラグの２本の電極
にそれぞれ対応して、２つ具備されていることを特徴と
する請求項７記載の電力線搬送通信用モデム。
【請求項９】隣接するトランス区間ネットワークの間が
共通の中性線で接続され、通信に用いる高周波信号が、
この中性線を通して伝送される電力線搬送通信システム
に用いられる電力線搬送通信用モデムであって、前記中性線につながる配電線に接続される端子を備え、前記端子と、当該モデム固有の接地電位との間で信号を
送信する信号送信回路を備えることを特徴とする電力線
搬送通信用モデム。
【請求項１０】前記端子は２本の電極を有する電源プラ
グであり、前記信号送信回路は、電源プラグの２本の電
極にそれぞれ対応して、２つ具備されていることを特徴
とする請求項９記載の電力線搬送通信用モデム。
【請求項１１】前記２つの信号送信回路は、それぞれ逆
位相で高周波信号を送信することを特徴とする請求項１
０記載の電力線搬送通信用モデム。