JP2008131371A

JP2008131371A - 無線伝送装置、電波の無給電中継装置

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Publication number: JP2008131371A
Application number: JP2006314449A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Matsuda; 佳之松田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2026-11-21
Also published as: JP4749312B2

Abstract

【課題】作業員の負担を増加させることなく、通信の安定性を向上させる。
【解決手段】送電用鉄塔１−（ｉ）の上部に無給電中継装置３−（ｉ）、送電用鉄塔１−（ｉ）の下部に基地局２−（ｉ）を設ける。手前の送電用鉄塔１−（ｉ−１）から出力された電波は、無給電中継装置３−（ｉ）を経由して基地局２−（ｉ）に出力される。基地局２−（ｉ）は、無給電中継装置３−（ｉ）に出力する。基地局２−（ｉ）が出力した電波は、無給電中継装置３−（ｉ）を経由して次の送電用鉄塔１−（ｉ＋１）に出力される。基地局２−（ｉ）は、地上近くに設けられるので作業員が鉄塔上部に登らなくともメンテナンスできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄塔間の通信を中継する無線伝送装置、電波の無給電中継装置に関する。

架空送電路を構成する送電線鉄塔列においては、周辺の安全や無事故送電を阻害するおそれのある状況、例えば、落雷、風、氷雪などの気象状況、人為的破壊等の異常発生情報等を鉄塔ごとに常時監視する必要がある。

従来、特許文献１には、架空送電路を構成する各鉄塔に基地局を設け、ある鉄塔に設けられた基地局から最も近い鉄塔に設けられた基地局に情報を順次中継していくことで、最終的に所定の情報収集局（監視局）に情報を伝送するシステムが開示されている。この発明では、鉄塔間の通信にＵＨＦ、ＳＨＦの電波を使用している。この周波数帯の電波は、光の性状に近いふるまいをすることが良く知られている。すなわち、直進性が強く、遮蔽物の向こうには電波が到達しにくいという性質である。

架空送電路は、一般的に、発電所、変電所、開閉所を最短距離に接続する直線状に構成されることが多く、直進性の強い電波を利用しても問題なくシステムを構成することができる。
特開２００５−２２９７１５号公報

上述のように、特許文献１記載の発明は、直線状に配列された基地局を中継しながら情報を伝送する。この構成では、送電用鉄塔列にある途中の基地局が通信不能になった場合、そのひとつ向こうの基地局が見通し範囲内であれば、通信不能となった基地局を飛ばして新たなネットワークを再構成することが可能となるが、送電線が山を越えている場合や障害物を迂回している場合は、送信元の基地局と送信先の基地局とが見通し範囲外となり、システムの機能が停止するおそれがある。

そこで、基地局を鉄塔の上部に設置にすると、障害物が少なくなり、基地局の見通し範囲が広がる。しかし、基地局を鉄塔の上部に設置すると、メンテナンスなどの度に作業員が鉄塔の上部に登って、高所作業をしなければならない。また、アンテナのみを鉄塔の上部に延長して取り付けることも可能であるが、この場合、給電線の損失が非常に大きくなるため、設備構築のコストアップにつながる可能性が高い。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鉄塔間の通信を中継する通信装置において、作業員の負担を増加させることなく、通信の安定性を向上させることができる無線伝送装置、及び、電波の無給電中継装置を提供することにある。

前記課題を解決するための発明は、架空送電路を構成する送電用鉄塔に設けられる無給電伝送装置であって、前記送電用鉄塔の上部に設けられる無給電中継装置と、前記送電用鉄塔の下部に設けられる無線通信装置と、を備え、前記無給電中継装置は、当該送電用鉄塔に隣接する２つの送電用鉄塔と、前記無線通信装置とに向いた指向性を有することを特徴とする無線伝送装置である。

また、前記課題を解決するための発明は、架空送電路を構成する送電線鉄塔に設けられる電波の無給電中継装置であって、前記送電用鉄塔の上部に設けられ、当該送電用鉄塔に隣接する少なくとも２つの送電用鉄塔と、当該送電用鉄塔の下部に設けられる通信制御装置とに向いた指向性を有することを特徴とする無給電中継装置である。

本発明によれば、鉄塔間の通信を中継する通信装置において、作業員の負担を増加させることなく、通信の安定性を向上させることができる。

＝＝＝全体構成＝＝＝
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施の形態について説明する。

図１は、送電用鉄塔１の間でデータを伝送する通信システムの構成を説明する模式図である。送電用鉄塔１は、送電線を架設する鉄塔である。複数の送電用鉄塔１からなる送電用鉄塔列は、各送電用鉄塔１で取得された情報を所定の情報収集局（図示せず）へ無線伝送するための架空送電路を構成する。

送電用鉄塔１には、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の基地局２（無線通信装置）が設けられている。無線ＬＡＮなどで用いられる２．４ＧＨｚ帯の電波は、電波法の制限上、大規模なアンテナを付けることはできない。そこで、送電用鉄塔列は、直接通信をするのではなく、送電用鉄塔１−１、送電用鉄塔１−２、・・・のように順次データを中継していく。

なお、以下の説明では、説明の対象となる各送電用鉄塔１を区別する場合は、送信順序を示す添え字を付して、送電用鉄塔１−（ｉ−１）、送電用鉄塔１−（ｉ）、送電用鉄塔を１−（ｉ＋１）のように記載し、また、基地局２及び後述する無給電中継装置３もそれらが設置された送電用鉄塔１と同じ添え字を付けるものとする。

図２は、各送電用鉄塔１の構造を示す模式図である。図２に示すように、送電用鉄塔１の基部には基地局２、送電用鉄塔１の上部にはアンテナである無給電中継装置３が設けられている。なお、図２では、電波の送信方向を矢印で示している。送電用鉄塔１−（ｉ−１）の無給電中継装置３−（ｉ−１）からの電波は、送電用鉄塔１−（ｉ）の無給電中継装置３−（ｉ）に向けて放射され、無給電中継装置３−（ｉ）により、基地局２−（ｉ）に向けて放射される。基地局２−（ｉ）は、無給電中継装置３−（ｉ）から受信した電波を無給電中継装置３−（ｉ）に向けて出力する。無給電中継装置３−（ｉ）は、基地局２−（ｉ）からの電波を、次の送電用鉄塔１−（ｉ＋１）の無給電中継装置３−（ｉ＋１）に向けて放射する。

無給電中継装置３が設置された送電用鉄塔１の上部は、おおむね地上高３０ｍから６０ｍ程度と非常に見通しがよい。無線ＬＡＮなどで用いられるギガヘルツ帯の電波は、直進性が強く、遮蔽物の向こうには電波が到達しにくいという性質があるが、高所に設置することで、見通し範囲が広くなり、良好な電波伝搬特性が得られる。また、基地局２を地上近くに設置するので、作業員が送電用鉄塔１上部に登らなくとも基地局２のメンテナンス作業を行うことができる。

図３は、無給電中継装置３の構成図である。無給電中継装置３は、３つのアンテナユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃからなる。各アンテナユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、２つのアンテナ６ａ、６ｂと、これらアンテナ６ａ、６ｂをそれぞれ収容する２つのアンテナケース５ａ、５ｂと、アンテナ６ａ、６ｂを接続する同軸ケーブル７と、を備えている。同軸ケーブル７は、アンテナケース５ａ、５ｂに設けられたコネクタ１６を介してアンテナ６ａ、６ｂを接続している。

アンテナ６ａ、６ｂは、同じ構成を有している。図４（Ａ）、（Ｂ）に、アンテナ６ａ、６ｂの構造を示す。なお、同図（Ａ）はアンテナ６ａ、６ｂの表面、同図（Ｂ）アンテナ６ａ、６ｂの裏面を示す。アンテナ６ａ、６ｂは、プリント基板１０の表面にコネクタ１６に近いほうから順に反射素子１１、輻射素子１２、導波素子１３が銅箔でプリントされて構成されている。プリント基板１０には、ガラスエポキシ基板のように柔軟性のある素材を使用する。輻射素子１２は、折返しダイポールアンテナであり、その両端は、プリント基板１０に設けられたスルーホール１３を通って、プリント基板１０の裏面に設けられた給電線１４、及び、インピーダンスマッチングのためのスタブ１５に接続される。給電線１４は、コネクタ１６に接続されており、上記のように、このコネクタ１６に接続された同軸ケーブル７を介して他方のアンテナ６ａ又は６ｂのコネクタ１６に接続されている。従って、アンテナ６ａが受信した電波は、同軸ケーブル７を通って、アンテナ６ｂから放射され、アンテナ６ｂが受信した電波は、同軸ケーブル７を通って、アンテナ６ａから放射される。

このアンテナ６ａ、６ｂは、反射素子１１から導波素子１３への方向、すなわち、図面矢印方向の指向性を有する。したがって、アンテナユニット４Ａ〜４Ｃは、それぞれのアンテナ６ａ、６ｂの指向性により、２方向の指向性を有することとなり、同軸ケーブル７を屈曲させることで電波の伝搬方向を変化させることができる。

図３の無給電中継装置３−（ｉ）とすると、この無給電中継装置３−（ｉ）では、アンテナユニット４Ａの指向性を手前の送電用鉄塔１−（ｉ−１）に設けられた無給電中継装置３−（ｉ−１）と次の送電用鉄塔１−（ｉ＋１）に設けられた無給電中継装置３−（ｉ＋１）とに向け、アンテナユニット４Ｂの指向性を手前の送電用鉄塔１−（ｉ−１）に設けられた無給電中継装置３−（ｉ−１）と基地局２−（ｉ）とに向け、アンテナユニット４Ｃの指向性を次の送電用鉄塔１−（ｉ＋１）に設けられた無給電中継装置２−（ｉ＋１）と基地局２−（ｉ）に向けている。

このようにアンテナユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃを配置することで、図５に示すように、手前の送電用鉄塔１−（ｉ―１）に設けられた無給電中継装置３−（ｉ−１）と次の送電用鉄塔１−（ｉ＋１）に設けられた無給電中継装置３−（ｉ＋１）とを繋ぐ第１経路、手前の送電用鉄塔１−（ｉ−１）に設けられた無給電中継装置３−（ｉ−１）と基地局２−（ｉ）とを繋ぐ第２経路、基地局２−（ｉ）と次の送電用鉄塔１−（ｉ＋１）に設けられた無給電中継装置３−（ｉ＋１）とを繋ぐ第３経路の３つの経路を電波が伝播する。

これにより、手前の無給電中継装置３−（ｉ−１）からの電波は第２経路を通って基地局２−（ｉ）に向けて放射されるとともに第１経路を通って無給電中継装置３−（ｉ＋１）に向けて放射され、基地局２−（ｉ）からの電波は第３経路を通って次の無給電中継装置３−（ｉ＋１）に放射される。

図６は、基地局２の構成を示すブロック図である。基地局２は、無給電中継装置３と通信するアンテナ２１、無線ＬＡＮ等の所定のプロトコルに従い通信を制御する通信制御部２２、外部機器からデータを入力する入力インターフフェイス２３を備える。

アンテナ２１は、無給電中継装置３から放射された電波を受信したり、無給電中継装置３に向けて電波を出力する。

また、通信制御部２２は、入力インターフェイス２３を介して外部機器に接続されている。外部機器は、例えば、安全や無事故送電の阻害原因、落雷、強風、氷雪などの気象状況、及び、人為的破壊等の異常事態発生などの監視情報を通信制御部２３に供給する。通信制御部２３は、アンテナ２１が受信した電波で搬送された情報を抽出し、これに外部機器から供給された情報を付加して電波にのせてアンテナ２１から出力する。アンテナ２１から放射された電波は、無給電中継装置３−（ｉ）により次の基地局２−（ｉ＋１）に放射される。このデータは、基地局２−（ｉ＋２）、基地局２−（ｉ＋３）、・・・と各基地局で必要に応じて情報が付加されながら順次中継され、最終的な送信先である情報収集局に到達する。

以上、本実施の形態における通信装置は、基地局２を送電用鉄塔１の基部、無給電中継装置３を送電用鉄塔１の上部に設けることで、基地局２のメンテナンスが高所作業でなくなる。これにより作業員の負担を増加させることなく通信範囲を拡大することができる。

さらに、本実施の形態では、ある基地局２−（ｉ）に不具合が生じたとき、図５の第１経路により無給電中継装置３（ｉ−１）から基地局２−（ｉ）を経由せずに直接無給電中継装置３−（ｉ＋１）へ向けて電波が放射されるので、無給電中継装置３（ｉ−１）５お無給電中継装置３（ｉ＋１）との見通しが悪いときにも中継が途切れることはない。

なお、基地局２−（ｉ）の正常動作時には、第１経路を通った電波と、第２経路及び第３経路を通った電波との両方が次の送電用鉄塔１−（ｉ＋１）の基地局２−（ｉ＋１）に到達し、また、送電用鉄塔１−（ｉ−１）と送電用鉄塔１−（ｉ＋１）の見通しがよい場合、無給電中継装置３−（ｉ−１）からの電波と無給電中継装置３−（ｉ）からの電波の両方が、基地局２−（ｉ）に到達することになるが、基地局２−（ｉ）は、無線ＬＡＮが有するＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Access with Collision Detection）の機能により、データの衝突を起こさないように管理している。

また、本実施の形態では、アンテナケース５ａ、５ｂとして、ＦＲＰ（Fiberglass Reinforced Plastics）のように耐候性、耐久性の優れた素材を用い、アンテナ６ａ、６ｂを保護するため、アンテナユニット４の維持点検作業の頻度が少なくてすむので、維持にかかる労力が低くなる。

また、ギガヘルツ帯のアンテナ６は非常に小型かつ軽量であるため、送電線作業の邪魔になることもなく、送電線鉄塔１の受風面積に影響を与えることもない。

さらに、鉄塔間通信に無線ＬＡＮの電波を利用することにより、送電線周辺での無線ＬＡＮ利用の利便性が向上する。

以上、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。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も含まれる。

例えば、本実施の形態における無給電中継装置の構成は一例であり、３方向に指向性を有し、送電用鉄塔から基地局、基地局から送電用鉄塔の順に電波を発信する機能を有するものであれば、上述した構造でなくともよい。

さらに、本実施の形態では、無線の電波は、無線ＬＡＮで使用されるギガヘルツ帯としたが、他の周波数帯の電波を用いてもよい。

送電用鉄塔間の通信システムの構成を説明する模式図である。送電用鉄塔の構造を示す模式図である。無給電中継装置の構成図である。アンテナの構成図である。無給電中継装置を通過する電波の伝播経路を示す模式図である。基地局の機能構成を示すブロック図である。

符号の説明

１送電用鉄塔２基地局
３無給電中継装置４アンテナユニット
６アンテナ７同軸ケーブル
１０プリント基板１１反射素子
１２輻射素子１３スルーホール
１４給電線１５スタブ
２１アンテナ２２通信制御部
２３入力インターフェイス

Claims

架空送電路を構成する送電用鉄塔に設けられる無線伝送装置であって、
前記送電用鉄塔の上部に設けられる無給電中継装置と、
前記送電用鉄塔の下部に設けられる無線通信装置と、
を備え、
前記無給電中継装置は、当該送電用鉄塔に隣接する２つの送電用鉄塔と、前記無線通信装置とに向いた指向性を有すること
を特徴とする無線伝送装置。
前記無給電中継装置は、２方向に指向性を有する第１及び第２のアンテナユニットを組み合わせてなり、
第１のアンテナユニットは隣接する一方の送電用鉄塔の上部に設けられた無給電中継装置と、当該送電用鉄塔の下部に設けられた前記無線通信装置とに指向性が向くように設置され、
第２のアンテナユニットは隣接する他方の送電用鉄塔の上部に設けられた無給電中継装置と、当該送電用鉄塔の下部に設けられた前記無線通信装置とに指向性が向くように設置されていることを特徴とする請求項１記載の無線伝送装置。
前記無給電中継装置は、２方向に指向性を有する第１〜第３のアンテナユニットを組み合わせてなり、
第１のアンテナユニットは隣接する２つの送電用鉄塔の上部に設けられた無給電中継装置に指向性が向くように設置され、
第２のアンテナユニットは隣接する一方の送電用鉄塔の上部に設けられた無給電中継装置と、当該送電用鉄塔の下部に設けられた前記無線通信装置とに指向性が向くように設置され、
第３のアンテナユニットは隣接する他方の送電用鉄塔の上部に設けられた無給電中継装置と、当該送電用鉄塔の下部に設けられた前記無線通信装置とに指向性が向くように設置されていることを特徴とする請求項１記載の無線伝送装置。
前記アンテナユニットは、それぞれ、一方向の指向性を有する一対のアンテナを、柔軟性を有するケーブルで接続してなることを特徴とする請求項２又は３に記載の無線伝送装置。
前記無線通信装置は、無線ＬＡＮにより通信を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の無線伝送装置。
架空送電路を構成する送電線鉄塔に設けられる電波の無給電中継装置であって、
前記送電用鉄塔の上部に設けられ、当該送電用鉄塔に隣接する少なくとも２つの送電用鉄塔と、当該送電用鉄塔の下部に設けられる通信制御装置とに向いた指向性を有することを特徴とする電波の無給電中継装置。