JP2006345308A - 電力線搬送通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電力線に直列に挿入する素子を不要とすることにより、停電せずに設置できる中継増幅装置を得る。
【解決手段】通信装置５１、５２間の電力線１０を伝送路として、搬送波の周波数が１ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下の伝送信号を伝送する電力線搬送通信システムであって、電力線１０の線間に接続される低インピーダンス回路部２５と、低インピーダンス回路部２５の通信装置５１側に設置され、電力線１０と信号線１１を電磁結合する信号結合器２１、２２と、低インピーダンス回路部２５の通信装置５２側に設置され、電力線１０と信号線１１を電磁結合する信号結合器２３、２４と、信号結合器２１、２２によって信号線１１に取り出された伝送信号を受信し、受信した伝送信号を増幅し、増幅した伝送信号を信号線１１へ送信する増幅器４０とを設け、信号線１１へ送信され増幅した伝送信号を、信号結合器２３、２４によって電力線１０へ注入する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電力線を伝送路とする電力線搬送通信において、電力線と並列に素子を挿入することにより設置可能とする電力線搬送通信システムの中継増幅装置に関するものである。
通常の通信線路であれば中継増幅を行う場合、受信信号と送信信号を分離することが容易であり、両者を分離することにより送信信号が受信信号に回り込むことによる発振を防止できる。しかし、電力線を伝送路とする電力線搬送通信システムにおいては、受信信号と送信信号を物理的に分離することは困難であり、そのために電力線に直列に素子を挿入し、送受信間で送信信号の周波数帯域での減衰を得て、発振を防止している。
図５は、従来の電力線搬送通信システムの中継増幅装置の構成を示すブロック図である。また、図６は、図５に示す電力線搬送通信システムの中継増幅装置において電力線に直列に挿入される高インピーダンス回路部Ａの回路例を示す図である。図５において、従来の電力線搬送通信システムの中継増幅装置は、電力線１０に接続されたブロックフィルタ１と、モデム２ａ、２ｂと、論理処理部３と、電源回路４と、電源フィルタ６とが設けられている。また、ブロックフィルタ１は、４つの高インピーダンス回路部Ａと低インピーダンス回路部Ｂから構成されている。この電力線搬送通信システムは、高インピーダンス回路部Ａと低インピーダンス回路部Ｂで送受信間の伝送信号に減衰を発生させ、発振を防止している（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６１−１０２８３３号公報
上述したような従来の電力線搬送通信システムの中継増幅装置では、電力線に直列に素子（高インピーダンス回路部Ａ）を挿入して送受信間の伝送信号の減衰を得ている。しかし、この方法では、電力線に直列に素子を挿入するために、中継増幅装置を設置する際には電力線の停電が必要であり、容易に設置できないという問題点があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、電力線に直列に挿入する素子を不要とすることにより、電力線を停電せずに設置することができる電力線搬送通信システムの中継増幅装置を得るものである。
この発明に係る電力線搬送通信システムは、第１及び第２の通信装置間に中継増幅装置が配置され、前記第１及び第２の通信装置間が少なくとも２本以上の並列した電力線で接続され、前記第１の通信装置又は前記第２の通信装置から送信された信号が前記電力線を介して前記中継増幅装置に入力されて増幅され前記第２の通信装置又は前記第１の通信装置へ伝送される電力線搬送通信システムであって、前記中継増幅装置は、入力した信号を増幅し、増幅した信号を出力する増幅器と、前記増幅器に接続された第１の信号線を前記第１の通信装置側の前記電力線に電磁結合により結合する第１の信号結合器と、前記増幅器に接続された第２の信号線を前記第２の通信装置側の前記電力線に電磁結合により結合する第２の信号結合器と、前記第１及び第２の信号結合器間の前記電力線の線間に接続される低インピーダンス回路部とを設けたものである。
この発明に係る電力線搬送通信システムは、中継増幅装置が電力線に直列に挿入する素子を不要とすることにより、電力線を停電せずに設置することができ、また、電流容量が大きな電力線にも適用することができるという効果を奏する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電力線搬送通信システムについて図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。また、図２は、図１の増幅器の構成を示すブロック図である。さらに、図３は、図１の信号結合器の結合状態を示す斜視図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１において、この実施の形態１に係る電力線搬送通信システムの中継増幅装置は、通信装置５１、５２間の電力線１０と信号線１１を電磁結合する４つの信号結合器２１、２２、２３、２４と、２本の電力線１０の線間に接続され、インピーダンスの値が例えば数オーム（Ω）以下のコンデンサ等の低インピーダンス回路部２５と、伝送信号を増幅する増幅器４０と、増幅器４０に所定電圧を供給するバッテリなどの直流電源３２とが設けられている。
図２において、増幅器４０は、一方の信号線１１に接続された受信部４１と、受信部４１に接続された増幅部４２と、増幅部４２及び他方の信号線１１に接続された送信部４３とが設けられている。この図２では、説明を簡単にするために単方向の例が示されているが、例えば受信部４１に送信部を並列接続し、送信部４３に受信部を並列接続して双方向としてもよい。なお、増幅器４０の電源は、バッテリなどの所定電圧の直流電源３２から供給してもよいし、後述する実施の形態２のように電力線１０から供給してもよい。
図３において、図１に示す信号結合器２３、２４による電力線１０と信号線１１の電磁結合の様子が図示されている。信号結合器２３は、間隙２３ａが設けられた軸心空洞のフェライトコア２３ｂから構成されている。同様に、信号結合器２４は、間隙２４ａが設けられた軸心空洞のフェライトコア２４ｂから構成されている。なお、図示されていないが、信号結合器２１、２２による電力線１０と信号線１１の電磁結合の様子は、信号結合器２３、２４によるものと同様である。
フェライトコア２１ｂ〜２４ｂから構成される信号結合器２１〜２４を電力線１０に巻き、信号結合器２１〜２４（フェライトコア２１ｂ〜２４ｂ）の中に増幅器４０からの信号線１１を通すことにより、電磁結合で信号線１１を電力線１０と結合させる。なお、フェライトコア２１ｂ〜２４ｂは、電力線１０の電流による磁気飽和を防止するために、上述したように間隙２１ａ〜２４ａを設け、搬送波信号の周波数帯域も１ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下とし、信号結合器２１〜２４のサイズを小型化する。
つぎに、この実施の形態１に係る電力線搬送通信システムの中継増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。
この中継増幅装置の基本的な動作は、次の通りである。例えば、通信装置５１から電力線１０に伝送された伝送信号の一部は、信号結合器２１、２２の電磁結合によって、一方の信号線１１に取り出される。電力線１０に伝送された伝送信号の残りは、通信装置５２側へ伝わっていくが、低インピーダンス回路部２５によって減衰され、低インピーダンス回路部２５より先（通信装置５２側）へは伝わらない。反対方向である、通信装置５２から通信装置５１へも同様である。
増幅器４０内の受信部４１は、信号結合器２１、２２により一方の信号線１１に取り出された伝送信号を受信し、増幅部４２は、所定の増幅率で伝送信号を増幅する。この増幅された伝送信号は、送信部４３によって、他方の信号線１１へ送信され、信号結合器２３、２４の電磁結合によって、電力線１０へ注入される。電力線１０へ注入された、増幅された伝送信号は、通信装置５１側と通信装置５２側へ伝わっていくが、通信装置５１側へ伝わっていく伝送信号は低インピーダンス回路部２５によって減衰され、低インピーダンス回路部２５より先（通信装置５１側）へは伝わらない。
電力線１０と信号線１１の結合が信号結合器２１〜２４の電磁結合であるため、電力線１０に電流が流れなければ信号は信号線１１へ伝わらない。反対に、信号線１１に電流が流れなければ信号は電力線１０へ伝わらない。増幅器４０内の送信部４３から他方の信号線１１、信号結合器２３、２４を経て電力線１０へ注入された伝送信号は、通信装置５１側（受信部４１側）と通信装置５２側に分配されるが、受信部４１側へ分配された伝送信号は、前述したように、電力線１０の線間に挿入された低インピーダンス回路部２５へ流れるために、受信部４１側へ流れない。
電力線１０を伝送路とする電力線搬送通信において、伝送信号の搬送波の周波数を１ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下とし、電磁結合により電力線１０と信号線１１を結合し、電力線１０の線間に挿入したコンデンサ等の低インピーダンス回路部２５により送受信間の伝送信号の減衰を得る。
電力線１０と信号線１１を電磁結合とすることにより電流が流れなければ信号は結合しない。前述したように、電力線搬送通信で使用する周波数帯域では充分に低インピーダンスとなる素子（コンデンサ等）を増幅器４０の送受信間に挿入する。送信部４３から注入された伝送信号は、送受信間に挿入された低インピーダンス回路部２５で減衰されるため、受信部４１に帰還しない。
なお、信号結合器２１〜２４を通常の磁性体のみで実現した場合には、大電流が流れる電力線１０では磁気飽和せずに信号を結合させるためには、数十ｃｍのサイズが必要となる。一方、信号結合器２１〜２４の磁性体（フェライトコア２１ｂ〜２４ｂ）に間隙２１ａ〜２４ａを設け、低透磁率の空気などを挟むと、全体の透磁率が下がるため磁性体（フェライトコア２１ｂ〜２４ｂ）のサイズを数ｃｍで実現可能となる。ただし、間隙２１ａ〜２４ａを設けると低周波での結合特性は劣化するため、搬送波信号の周波数帯域は１ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下とする。
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、電力線１０に直列に素子を挿入しないで、中継増幅装置を設置できるので、電力線１０の停電を実施しなくても設置可能となる。また、信号結合器２１〜２４を数ｃｍの大きさで実現可能となるので、メータールーム等の空きスペースに中継増幅装置を設置することができる。また、電流容量が大きな電力線にも適用することができる。
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電力線搬送通信システムについて図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。
図４において、この実施の形態２に係る電力線搬送通信システムの中継増幅装置は、通信装置５１、５２間の電力線１０と信号線１１を電磁結合する４つの信号結合器２１、２２、２３、２４と、伝送信号を増幅する中継増幅器１００とが設けられている。
中継増幅器１００は、電力線１０に接続される電源回路３０と、増幅器４０とから構成される。
電源回路３０は、２本の電力線１０の線間に接続される低インピーダンス回路部２５と、同じく電力線１０の線間に接続される電源部３１とから構成される。この電源部３１は、電力線１０からの所定電圧の交流電源を所定電圧の直流電源へ変換し、増幅器４０へ供給する。
増幅器４０は、上記実施の形態１で説明したように、一方の信号線１１に接続された受信部４１と、受信部４１に接続された増幅部４２と、増幅部４２及び他方の信号線１１に接続された送信部４３とから構成される。
この実施の形態２では、図４に示すように、送受信間に挿入される低インピーダンス回路部２５を中継増幅器１００の電源回路３０に内蔵している。
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、送受信間に挿入される低インピーダンス回路部２５を電源回路３０、つまり中継増幅器１００に内蔵しているので、中継増幅装置の信号結合器２１〜２４を電力線１０に設置し、設置した信号結合器２１〜２４の間の電力線１０から中継増幅器１００（増幅器４０）の電源を供給するだけで、中継増幅装置が設置可能となる。
また、この実施の形態２によれば、電力線１０の線間に接続すべき低インピーダンス回路部２５を現地作業で接続する必要がなく、中継増幅装置の設置作業性が向上する。
この発明の実施の形態１に係る電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。 図１の増幅器の構成を示すブロック図である。 図１の信号結合器の結合状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。 従来の電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。 図５の高インピーダンス回路部Ａの回路例を示す図である。
符号の説明
１０ 電力線、１１ 信号線、２１、２２、２３、２４ 信号結合器、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ 間隙、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ フェライトコア、２５ 低インピーダンス回路部、３０ 電源回路、３１ 電源部、３２ 直流電源、４０ 増幅器、４１ 受信部、４２ 増幅部、４３ 送信部、５１、５２ 通信装置、１００ 中継増幅器。

Claims (3)

  1. 第１及び第２の通信装置間に中継増幅装置が配置され、前記第１及び第２の通信装置間が少なくとも２本以上の並列した電力線で接続され、前記第１の通信装置又は前記第２の通信装置から送信された信号が前記電力線を介して前記中継増幅装置に入力されて増幅され前記第２の通信装置又は前記第１の通信装置へ伝送される電力線搬送通信システムであって、
    前記中継増幅装置は、
    入力した信号を増幅し、増幅した信号を出力する増幅器と、
    前記増幅器に接続された第１の信号線を前記第１の通信装置側の前記電力線に電磁結合により結合する第１の信号結合器と、
    前記増幅器に接続された第２の信号線を前記第２の通信装置側の前記電力線に電磁結合により結合する第２の信号結合器と、
    前記第１及び第２の信号結合器間の前記電力線の線間に接続される低インピーダンス回路部と
    を備える電力線搬送通信システム。
  2. 前記第１の信号結合器は、軸心空洞の第１のフェライトコアを有し、
    前記第１のフェライトコアの軸心に前記電力線と前記第１の信号線が配置され、前記電力線と前記第１の信号線が電磁結合により結合され、
    前記第２の信号結合器は、軸心空洞の第２のフェライトコアを有し、
    前記第２のフェライトコアの軸心に前記電力線と前記第２の信号線が配置され、前記電力線と前記第２の信号線が電磁結合により結合される
    請求項１記載の電力線搬送通信システム。
  3. 前記第１及び第２の通信装置間の前記電力線を介して通信される信号は、１ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下の搬送波の周波数である
    請求項１又は２記載の電力線搬送通信システム。
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