JP2006115481A - 配電設備、分電盤、及び配電設備の配線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力線通信の通信品質を向上する。
【解決手段】引込線１２を通じて供給される電力を、屋内に配線され引込線１２に分岐点１４を介して接続する複数の分岐線１１１に供給する構成からなる配電設備１において、少なくともいずれかの分岐線１１１の分岐点１４の近傍に、円環状のコアに２本の導線をキャンセル巻きしてなるインダクタ２３と、２本の導線の間に介在するコンデンサ２４とを含んで構成される第１のフィルタ回路１７を設ける。また複数の分岐線１１１のうち電力線通信を行う通信機器３１，４１が接続されていない分岐線１１１にのみ、第１のフィルタ回路１７を設けるようにする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電力線通信に用いられる配電設備、分電盤、及び配電設備の配線方法に関し、とくに電力線通信の通信品質を向上するための技術に関する。

建物の屋内に配線されている既設の電力線（電灯線）を通信線として利用する電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）が知られている。電力線通信に適用される屋内配電設備１の一例を図６に示している。同図において、建物Ｋの屋内には、柱上変圧器１１から延びる低圧配電線である引込線１２を介して供給される電力を複数の分岐線１１１（電力線）に分配する分電盤１３が設けられている。

分電盤１３には、主幹ブレーカ１５、分岐線１１１ごとに設けられる分岐ブレーカ１６、及び屋内で行われる電力線通信の伝送信号が屋外に漏洩するのを防ぐブロッキングフィルタ１８等が収容されている。引込線１２は単相３線式である。各分岐線１１１（１）〜（５）を構成している２本の導線は、夫々、引込線１２を構成する活線Ｌ１、活線Ｌ２、及び中性線Ｎの３つの配線上のいずれか２つに接続し、建物Ｋの屋内の各部屋に向けて配線されている。
特開２００２−２３２３３２号公報 特開２００４−７４９７号公報 特開２０００−２４４３７６号公報

上記屋内配電設備に示すように、引込線１２には複数の分岐線１１１（１）〜（５）が接続している。従って、ある分岐線１１１を用いて電力線通信を行う場合、引込線１２を介して結合している他の分岐線１１１から混入するノイズや、これら分岐線１１１に接続している電気機器が生じるノイズの影響が問題となる。また通信路のインピーダンスは分岐点１４を介して結合される他の分岐線やこれら分岐線１１１に接続している電気機器の種類や動作状態に影響されて不安定となり、また伝送信号が通信路以外の分岐線１１１に伝搬することによる伝送損失も問題となる。

ここで例えば特許文献１には電力線通信における通信の安定化を図る技術が開示されているが、当該文献では、電力線通信に直接関与しない他の分岐線１１１の影響については何ら考慮がされていない。また特許文献２には、電力線通信の通信速度を向上させ通信の信頼性を高める技術が開示されているが、同文献に開示されている技術ではシステム構成が複雑となり製造コストも高くなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電力線通信の通信品質を向上することができる配電設備、分電盤、及び配電設備の配線方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうちの主たる発明は、引込線を通じて供給される電力を、屋内に配線され前記引込線に分岐点を介して接続する複数の分岐線に供給する構成からなる配電設備であって、少なくともいずれかの前記分岐線の前記分岐点の近傍に、円環状のコアに２本の導線をキャンセル巻きしてなるインダクタ、及び前記２本の導線の間に接続されるコンデンサを含む第１のフィルタ回路を設けることとする。

上記構造からなる第１のフィルタ回路を分岐線の分岐点の近傍に設けることで、電力線通信において障害となる差動信号成分及び同相信号成分の双方を有効に除去することができる。またコンデンサの作用によって、電力線通信の伝送信号の周波数帯の全域にわたって通信路のインピーダンスをフラットな値に保つことができる。また１つのコアを用いて構成したインダクタによって差動信号成分及び同相信号成分の双方を有効に除去できるフィルタ回路を構成できるため、小型化が可能であり、分電盤のような狭いスペースに設置できるフィルタ回路を容易に実現することができる。とくに引込線が単相３線式である場合において、隣接相接続の関係にある分岐線を用いて通信する場合には、差動信号成分及び同相信号成分の双方が問題となるが、上記構成からなる第１のフィルタ回路を設けることで、差動信号成分及び同相信号成分の双方を同時に除去することができる。また本発明によれば、電力線通信に用いられる分岐線以外の他の分岐線や、これら他の分岐線に接続している電気機器によるノイズやインピーダンスの影響を防ぐことができる。さらに第１のフィルタ回路によって電力線通信における通信信号が、当該通信に用いられている分岐線以外の分岐線に伝搬してしまうのを防ぐことができ、伝送信号の伝送損失を減らすことができる。

また、より好ましくは、前記第１のフィルタ回路は、前記分岐線のうち電力線通信を行う通信機器が接続されていない前記分岐線にのみ設けることとする。

このように、電力線通信を行う通信機器が接続されていない分岐線にのみ第１のフィルタ回路を設けることで、電力線通信に用いられる分岐線以外の他の分岐線や、これら他の分岐線に接続している電気機器によるノイズやインピーダンスの影響を防ぐことができ、通信機器を結ぶ通信路の通信品質を向上することができる。

また、上記配電設備は、より具体的には、引込線を通じて供給される電力を、屋内に配線され前記引込線に分岐点を介して接続する複数の分岐線に供給する構成と、少なくともいずれかの前記分岐線の前記分岐点の近傍に設けられ、円環状のコアに２本の導線をキャンセル巻きしてなるインダクタ、及び前記２本の導線の間に接続されるコンデンサとを含んで構成される第１のフィルタ回路と、前記引込線に介在させて設けられ、電力線通信の伝送信号の周波数帯において高インピーダンスとなり、少なくとも前記電力の商用周波数において低インピーダンスとなる第２のフィルタ回路と、前記引込線に介在させて設けられ、前記分岐線への電力の供給を遮断する主幹ブレーカと、前記分岐線の前記分岐点の近傍に前記分岐線に介在させて設けられ、前記分岐線に対する電力の供給を遮断する分岐ブレーカと、前記分岐点、前記第１のフィルタ回路、前記第２のフィルタ回路、前記主幹ブレーカ、及び前記分岐ブレーカを収容する分電盤とを備えることとする。

また、本発明の他の発明の一つは、引込線を通じて供給される電力を、屋内に配線され前記引込線に分岐点を介して接続する複数の分岐線に供給する構成からなる配電設備の配線方法であって、少なくともいずれかの前記分岐線の前記分岐点の近傍に、円環状のコアに２本の導線をキャンセル巻きしてなるインダクタ、及び前記２本の導線の間に接続されるコンデンサを含む第１のフィルタ回路を設けることとする。

さらに、本発明の他の発明の一つは、請求項７に記載の配電設備の配線方法であって、前記分岐線のうち電力線通信を行う通信機器が接続されていない前記分岐線にのみ、前記第１のフィルタ回路を設けることとする。

本発明によれば、電力線通信の通信品質を向上することができる。

図１に本発明の一実施形態として説明する建物Ｋにおける配電設備１の概略的な構成を示している。配電設備１は、一端が柱上変圧器１１に接続され、他端が建物Ｋの屋内に引き込まれる単相３線式の引込線１２と、引込線１２に接続され、建物Ｋの各部屋に電力を供給する電力線（電灯線）である複数の分岐線１１１（１）〜（５）とを含んで構成されている。

分電盤１３には、引込線１２、夫々が２本の導線からなる分岐線１１１（１）〜（５）、主幹ブレーカ１５、分岐ブレーカ１６、第１のフィルタ回路１７、及び第２のフィルタ回路１８が収容されている。なお、引込線１２が屋外へのアクセス経路として用いられる場合には、分岐線１１１にはＰＬＣモデムを介して接続されるルータやメディアコンバータが分電盤１３内に収容されていることもある。

各分岐線１１１（１）〜（５）の２本の導線は、夫々、引込線１２を構成している活線Ｌ１（以下、赤相Ｌ１）、活線Ｌ２（以下、黒相Ｌ２）、及び中性線Ｎ（以下、白相Ｎ）の３つの線うちのいずれか２つに接続されている。

図１において、主幹ブレーカ１５は、分岐線１１１（１）〜（５）への電力の供給／遮断を制御する。なお、主幹ブレーカ１５と柱上変圧器１１との間の引込線１２には、電力量計が設けられていることもある。また、各分岐線１１１（１）〜（５）の分岐点１４（１）〜（５）の近傍には、分岐ブレーカ１６（１）〜（５）が設けられている。分岐ブレーカ１６（１）〜（５）は、夫々、分岐線１１１（１）〜（５）への電力の供給／遮断を制御する。分岐線１１１（１）は、建物内の部屋Ａの照明用の配線であり、分岐線１１１（２）は部屋Ａの電源（コンセント）用の配線、分岐線１１１（３）は部屋Ｂの照明用の配線、分岐線１１１（４）は部屋Ｂの電源（コンセント）用の配線、分岐線１１１（５）はエアコン用の配線である。

図１に示すように、分岐線１１１（２）に設けられているコンセントの一つには、第１の通信機器３１が、ＰＬＣ（Power Line Communication）モデム３２を介して接続されている。また、部屋Ｂに延びる分岐線１１１（４）に設けられているコンセントの一つには、第２の通信機器４１が、ＰＬＣモデム４２を介して接続されている。第１の通信機器３１及び第２の通信機器４１は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等を備えたパーソナルコンピュータである。

ここで第１の通信機器３１と第２の通信機器４１とが夫々異なる分岐線１１１に接続されている場合、これら２つの分岐線１１１の関係には、同相接続の関係と隣接相接続の関係とがある。このうち前者の同相接続の関係とは、２つの分岐線１１１が、引込線１２を構成している３つの線のうち同じ２つの線に接続している関係（例えば一方の分岐線１１１が赤相Ｌ１と白相Ｎに接続され、他方の分岐線１１１も赤相Ｌ１と白相Ｎに接続されている場合）をいう。また、後者の隣接相接続の関係とは、２つの分岐線１１１が、引込線１２を構成している３つの線のうち異なる２つの線に接続している関係（例えば一方の分岐線１１１が赤相Ｌ１と白相Ｎに接続され、他方の分岐線１１１が黒相Ｌ２と白相Ｎに接続されている場合）をいう。図１では、第１の通信機器３１が接続する分岐線１１１（２）は赤相Ｌ１と白相Ｎに接続しており、第２の通信機器４１が接続する分岐線１１１（４）は黒相Ｌ２と白相Ｎに接続しているので、分岐線１１１（２）と分岐線１１１（４）とは隣接相接続の関係にある。

分岐線１１１（２）のコンセントの一つには、ＰＬＣモデム３３を介してブロードバンドに対応したルータ３４が接続されている。ルータ３４には、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）回線網に接続されたメディアコンバータ３５が接続されている。第１の通信機器３１及び第２の通信機器４１は、これらルータ３４やメディアコンバータ３５を介してインターネットにアクセスすることができる。

図１に示すように、主幹ブレーカ１５と分岐点１４（５）との間の引込線１２には、電力線通信の伝送信号が引込線１２を通じて屋外に漏洩するのを防ぐための第２のフィルタ回路１８が設けられている。第２のフィルタ回路１８は、インダクタ、コンデンサ、抵抗等を用いて構成され、電力線通信の伝送信号の周波数帯では高インピーダンスとなり、商用周波数では低インピーダンスとなる回路である（例えば特開平３−２９６３１３号公報を参照）。

分電盤１３内に収容されている分岐線１１１（１），（３），（５）の分岐点１４（１），（３），（５）の近傍には、電力線通信の伝送信号の周波数帯（例えば１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）において高インピーダンスとなり、商用周波数において低インピーダンスとなる第１のフィルタ回路１７（１），（３），（５）が設けられている。

図２は、隣接相接続された通信機器間で通信が行われる場合における開放端の影響を説明する図である。同図において、第１の通信機器３１は、赤相Ｌ１と白相Ｎに接続する分岐線１１１（２）に接続しており、一方、第２の通信機器４１は、黒相Ｌ２と白相Ｎに接続する分岐線１１１（４）に接続している。ここで第１の通信機器３１から第２の通信機器４１に対して通信信号Ｓ１が送信されると、通信信号Ｓ１は、白相Ｎを介して第２の通信機器４１に到達する。また、通信信号Ｓ１についての第２の通信機器４１からの還りの通信信号Ｓ２は、黒相Ｌ２に出力され、通信信号Ｓ２は、赤相Ｌ１と黒相Ｌ２の間の浮遊容量Ｃ１を介して赤相Ｌ１に伝わる。

ここで第２の通信機器４１が接続している分岐線１１１（４）に開放端が存在すれば、第１の通信機器３１から白相Ｎに出力された通信信号Ｓ１については、赤相Ｌ１と白相Ｎの間の浮遊容量Ｃ２を介して赤相Ｌ１に還ってくる経路が存在し、赤相Ｌ１と白相Ｎの間に差動信号成分が生じる。また、第２の通信機器４１の黒相Ｌ２に出力された通信信号Ｓ２については、赤相Ｌ１と黒相Ｌ２との間の浮遊容量Ｃ３を介して第１の通信機器３１の赤相Ｌ１に還ってくる経路が存在し、白相Ｎと黒相Ｌ２の間に同相信号成分が生じる。このように、隣接相接続されている２つの分岐線１１１の夫々に接続されている２つの通信機器の間で通信が行われる場合には、差動信号成分と同相信号成分の双方が問題となる。このため、第１のフィルタ回路（１），（３），（５）を設けることで、これら差動信号成分や同相信号成分が除去されて、電力線通信の通信品質を向上することができる。

なお、第１のフィルタ回路１７（１），（３），（５）を設けることで、電力線通信に用いられる分岐線１１１以外の他の分岐線１１１や、これら他の分岐線１１１に接続している電気機器によるノイズやインピーダンスの影響も抑えることができる。また、電力線通信における通信信号が、当該通信に用いられている分岐線１１１以外の分岐線１１１に伝搬するのを防ぐことができ、伝送損失も減らすことができる。

第１のフィルタ回路１７の一例を図３Ａ，図３Ｂに示している。なお、図３Ａは第１のフィルタ回路１７の回路図であり、図３Ｂは第１のフィルタ回路１７の外観図である。図３Ａ，図３Ｂに示すフィルタ回路は、フェライト等からなる中空円筒状のコア２１にエナメル線や銅線等の２本の導線２２をコア２１の中空部を通して巻回した構造であり、コモンモードフィルタとして機能する。

図４Ａ，図４Ｂは、第１のフィルタ回路１７の他の構成例である。なお、図４Ａは第１のフィルタ回路１７の回路図、図４Ｂは第１のフィルタ回路１７の一部外観図（インダクタ部分のみ）である。図４Ａ，図４Ｂに示すフィルタ回路は、フェライト等からなる円環状のコア２１（トロイダルコア）に、エナメル線や銅線等の２本の導線２２をキャンセル巻きしてなるインダクタ２３と、２本の導線２２の間に接続されるコンデンサ２４とを含んで構成されている。

導線２２は、差動信号成分に対してコア２１内の磁束が互いに打ち消されるようにコア２１に巻回されている。なお、コア２１への導線２２の巻き方は、コンベンショナルトランス的であるため漏洩インダクタンスが存在し、このフィルタ回路は差動信号成分を除去することもできる。また、磁束が打ち消されるため、磁気飽和の影響を考慮する必要もない。また、導線２２は、同相信号成分に対してコア２１内の磁束が互いに強め合うようにコア２１に巻回されており、同相信号成分に対しては、このフィルタ回路はコモンモードフィルタとして機能する。

コンデンサ２４は、第１の通信機器３１と第２の通信機器４１との間を結ぶ電力線通信の通信路のインピーダンスを伝送信号の周波数帯の全域にわたってフラットにする役割を果たす。コンデンサ２４の効果を調べるために行った上記通信路のインピーダンスの測定結果を図５Ａ乃至図５Ｄに示す。このうち図５Ａはコンデンサを用いずに構成したフィルタ回路を分岐線１１１に設けた場合の通信路のインピーダンスの測定結果であり、一方、図５Ｂ乃至図５Ｄは、コンデンサを用いて構成したフィルタ回路を分岐線１１１に設けた場合である。なお、図５Ｂはコンデンサの静電容量を４７０ｐＦとした場合、図５Ｃはコンデンサの静電容量を６９０ｐＦとした場合、図５Ｄはコンデンサの静電容量を０．０１μＦとした場合である。測定は図５Ａ乃至図５Ｄのいずれの場合についても、インピーダンスの測定は第１の通信機器の側から行った。

図５Ａ乃至図５Ｄを比較すると、コンデンサ２４によってインピーダンスのハンプ（跳ね上がり）が抑えられ、電力線通信の伝送信号の周波数帯の全域にわたって通信路のインピーダンスがフラットな値（１００〜３００Ω程度）に保たれていることがわかる。このように、図４Ａ，図４Ｂに示す構成からなるフィルタ回路を第１のフィルタ回路１７として用いることで、隣接相接続の関係にある２つの分岐線１１１の夫々に接続する２つの通信機器間で通信が行われる場合に問題となる差動信号成分と同相信号成分の双方を有効に除去することができる。また、図４Ａ，図４Ｂに示すフィルタ回路は、トロイダルコア１つで構成することができるので、小型化が可能であり、分電盤１３内のような狭いスペースにも容易に設置できるフィルタ回路を実現することができる。

以上の実施形態の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、分岐線１１１に第１のフィルタ回路１７を容易に脱着することができるように第１のフィルタ回路１７に分電盤１３にネジ止めするための取付具を設けてもよい。また、第１のフィルタ回路１７の脱着をソケット式に行えるようにしてもよい。また、あらかじめ各分岐線１１１に第１のフィルタ回路１７を設けておき、スイッチをオンオフすることにより第１のフィルタ回路１７の分岐線１１１への接続有無を切り替えられるようにしてもよい。なお、以上の実施形態の説明は、引込線１２が単相３線式である場合であったが、本発明は単相２線式などの他の配電方式を採用する配電設備に適用することもできる。

本発明の一実施形態による屋内配電設備１の概略的な構成を示す図である。 隣接相接続された通信機器間で通信が行われる場合における開放端の影響を説明する図である。 本発明の一実施形態による、一例として示す第１のフィルタ回路１７の回路図である。 本発明の一実施形態による、一例として示す第１のフィルタ回路１７の外観図である。 本発明の一実施形態による、一例として示す第１のフィルタ回路１７の回路図である。 本発明の一実施形態による、一例として示す第１のフィルタ回路１７の一部外観図である。 本発明の一実施形態による、コンデンサ２４を用いずに構成したフィルタ回路１７を分岐線１１１に設けた場合の通信路のインピーダンスの測定結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態による、コンデンサ２４を用いて構成したフィルタ回路１７を分岐線１１１に設けた場合の通信路のインピーダンスの測定結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態によるコンデンサ２４を用いて構成したフィルタ回路１７を分岐線１１１に設けた場合の通信路のインピーダンスの測定結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態による、コンデンサ２４を用いて構成したフィルタ回路１７を分岐線１１１に設けた場合の通信路のインピーダンスの測定結果を示すグラフである。 電力線通信に用いられる屋内配電設備１の一例を示す図である。

符号の説明

１ 屋内配電設備 １１１ 分岐線
１１ 柱上変圧器 １２ 引込線
１３ 分電盤 １４ 分岐点
１５ 主幹ブレーカ １６ 分岐ブレーカ
１７ 第１のフィルタ回路 １８ 第２のフィルタ回路
２１ コア ２２ 導線
２３ インダクタ ２４ コンデンサ
３１ 第１の通信機器 ３２ ＰＬＣモデム
４１ 第２の通信機器 ４２ ＰＬＣモデム

Claims (8)

1. 引込線を通じて供給される電力を、屋内に配線され前記引込線に分岐点を介して接続する複数の分岐線に供給する構成からなる配電設備であって、
   少なくともいずれかの前記分岐線の前記分岐点の近傍に、円環状のコアに２本の導線をキャンセル巻きしてなるインダクタ、及び前記２本の導線の間に接続されるコンデンサを含む第１のフィルタ回路を設けること
   を特徴とする配電設備。
2. 請求項１に記載の配電設備であって、
   前記分岐線のうち電力線通信を行う通信機器が接続されていない前記分岐線にのみ、前記第１のフィルタ回路を設けること
   を特徴とする配電設備。
3. 請求項２に記載の配電設備であって、
   前記通信機器が接続している前記分岐線は、隣接相接続の関係にあること
   を特徴とする配電設備。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の配電設備であって、
   前記引込線は単相３線式又は単相２線式であること
   を特徴とする配電設備。
5. 引込線を通じて供給される電力を、屋内に配線され前記引込線に分岐点を介して接続する複数の分岐線に供給する構成と、
   少なくともいずれかの前記分岐線の前記分岐点の近傍に、円環状のコアに２本の導線をキャンセル巻きしてなるインダクタ、及び前記２本の導線の間に接続されるコンデンサを含む第１のフィルタ回路と、
   前記引込線に介在させて設けられ、電力線通信の伝送信号の周波数帯において高インピーダンスとなり、少なくとも前記電力の商用周波数において低インピーダンスとなる第２のフィルタ回路と、
   前記引込線に介在させて設けられ、前記分岐線への電力の供給を遮断する主幹ブレーカと、
   前記分岐線の前記分岐点の近傍に前記分岐線に介在させて設けられ、前記分岐線に対する電力の供給を遮断する分岐ブレーカと、
   前記分岐点、前記第１のフィルタ回路、前記第２のフィルタ回路、前記主幹ブレーカ、及び前記分岐ブレーカを収容する分電盤と
   を備えること
   を特徴とする配電設備。
6. 請求項５に記載の前記配電設備に用いられる前記分電盤であって、前記分岐点、前記第１のフィルタ回路、前記主幹ブレーカ、及び前記分岐ブレーカが収容されてなる分電盤。
7. 引込線を通じて供給される電力を、屋内に配線され前記引込線に分岐点を介して接続する複数の分岐線に供給する構成からなる配電設備の配線方法であって、
   少なくともいずれかの前記分岐線の前記分岐点の近傍に、円環状のコアに２本の導線をキャンセル巻きしてなるインダクタ、及び前記２本の導線の間に接続されるコンデンサを含む第１のフィルタ回路を設けること
   を特徴とする配電設備の配線方法。
8. 請求項７に記載の配電設備の配線方法であって、
   前記分岐線のうち電力線通信を行う通信機器が接続されていない前記分岐線にのみ、前記第１のフィルタ回路を設けること
   を特徴とする配電設備の配線方法。
   
   

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