JP2015146648A - power line communication system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent degradation in communication quality and improve reliability even in a case in which an injection part of a master modem is connected only to a neutral line.SOLUTION: A power line communication system 1 includes a master modem 10 and a slave modem 20A, connected to a low voltage power distribution line 2 of a single-phase three-wire method that is connected to a secondary side of a transformer 4. A transmission/reception circuit 11 of the master modem 10 is connected, by an inductive coupling method, only to a neutral line 2b of the low voltage power distribution line 2 by way of the injection part 12. The slave modem 20A includes an injection part 22 connected, by a capacitive coupling method, to power lines 2a and 2c and the neutral line 2b respectively, a signal synthesis part 23 which is connected to each of the power lines 2a and 2c through the injection part 22 and takes in signals from both of the power lines 2a and 2c, for synthesizing, and a transmission/reception circuit 21 which is connected to the power lines 2a and 2c through the injection part 22 and the signal synthesis part 23, and connected to the neutral line 2b through the injection part 22.

Description

本発明は電力線通信システムに関し、特に親機と複数の子機との間で電力線通信を行う電力線通信システムに関する。   The present invention relates to a power line communication system, and more particularly to a power line communication system that performs power line communication between a parent device and a plurality of child devices.

近年、電力線に10kHz以上の高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信(PLC,Power Line Communications)が注目されている。以前は、電力線通信の周波数帯域としては10kHz〜450kHzの帯域(以下、低周波数帯域という。)のみが認められていたが、2006年10月の電波法令改正により、屋内限定ではあるものの2MHz〜30MHzのより高帯域を用いることが認められた。これに伴い、数十〜数百Mbpsの高速通信が可能になったことから、特に家庭内やオフィス内での利用に注目が集まっている。   In recent years, attention has been focused on power line communication (PLC) that performs communication by superimposing a high-frequency signal of 10 kHz or more on a power line. Previously, only the frequency range of 10 kHz to 450 kHz (hereinafter referred to as the low frequency band) was recognized as the frequency band for power line communication, but it was limited to 2 MHz to 30 MHz although it was limited to indoors due to revision of radio wave law in October 2006. It has been observed to use a higher bandwidth of. Accompanying this, high speed communication of several tens to several hundreds Mbps has become possible, and thus attention is particularly focused on use in homes and offices.

しかし、従来通りの低周波数帯域を用いる電力線通信システムも引き続き多用されている。具体的には、集合住宅内の各戸の電力メータの検針(データ収集)や遠隔地からの機器制御に用いる例が挙げられる。   However, power line communication systems that use a conventional low frequency band are still widely used. Specifically, examples are used for meter reading (data collection) of power meters at each house in an apartment house and device control from a remote location.

住宅内に引き込まれている電力線を用いて通信システムを構築する場合、高周波信号を電力線に重畳させる手段が必要となる。その一つとして、低圧配電線の中性線に誘導結合させるインジェクション方法がある(特許文献1参照)。   When a communication system is constructed using a power line drawn into a house, means for superimposing a high-frequency signal on the power line is required. As one of them, there is an injection method for inductively coupling to a neutral wire of a low-voltage distribution line (see Patent Document 1).

図8は、従来の電力線通信システム40の構成図である。   FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional power line communication system 40.

図8に示すように、従来の電力線通信システム40は、単相3線方式の低圧配電線2に接続された親機側のPLCモデム(親機モデム)10と、子機側のPLCモデム(子機モデム)20A,20Bとを備えている。   As shown in FIG. 8, the conventional power line communication system 40 includes a PLC modem (master modem) 10 on the master unit connected to the single-phase three-wire low voltage distribution line 2 and a PLC modem (master modem) (Slave unit modem) 20A, 20B.

低圧配電線2は、高圧配電線の電圧(6600V)を商用電圧(100V)に降圧する柱上トランス4(変圧器)の2次側に接続された3本の電力線2a,2b,2cからなる。電力線2a,2b,2cのうち、柱上トランス4の2次側の両端にそれぞれ接続された電力線2a,2c(赤線、黒線)は非接地線であり、2次側の中点に接続された電力線(白線)は、接地線6を介して大地に接地された中性線2bである。   The low-voltage distribution line 2 includes three power lines 2a, 2b, and 2c connected to the secondary side of the pole transformer 4 (transformer) that steps down the voltage (6600V) of the high-voltage distribution line to the commercial voltage (100V). . Of the power lines 2a, 2b, and 2c, the power lines 2a and 2c (red line and black line) connected to both ends of the secondary side of the pole transformer 4 are ungrounded lines and are connected to the middle point of the secondary side. The power line (white line) is a neutral line 2 b that is grounded to the ground via the ground line 6.

親機モデム10は、誘導結合方式のインジェクション部12を介して低圧配電線2の中性線2b(白線)に接続されている。親機モデム10の送受信回路11から送信した高周波信号はインジェクション部12から中性線2bに重畳される。中性線2bは共通線であるので、赤白相に設置した子機モデム20Aと黒白相に設置した子機モデム20Bの両方に高周波信号を伝えることができる。したがって、親機モデム10と子機モデム20A,20Bとの間でデータ通信を行うことができる。   The base unit modem 10 is connected to a neutral line 2b (white line) of the low-voltage distribution line 2 via an inductive coupling type injection unit 12. The high frequency signal transmitted from the transmission / reception circuit 11 of the base modem 10 is superimposed on the neutral line 2b from the injection unit 12. Since the neutral line 2b is a common line, a high frequency signal can be transmitted to both the handset modem 20A installed in the red and white phase and the handset modem 20B installed in the black and white phase. Therefore, data communication can be performed between the master modem 10 and the slave modems 20A and 20B.

電力線通信の高周波信号に対する柱上トランス4のインピーダンスはほぼ0オームであるため、柱上トランス4の2次側端子から親機モデム10のインジェクション部12が接続されている場所までの電路長が短すぎると、親機モデム10から見た柱上トランス4側のインピーダンスはほぼ0オームとなる。そのため、容量結合方式のインジェクション部の場合、親機モデム10が発信する高周波信号が柱上トランス4に吸い込まれ、子機モデム20A,20Bに届かなくなる。これに対し、誘導結合方式のインジェクション部12を採用することにより、親機モデム10からの高周波信号は低圧配電線2を流れる電流に重畳されるので、柱上トランス4の近くに設置することによる信号品質の悪化を防止ことができる。   Since the impedance of the pole transformer 4 with respect to the high-frequency signal of power line communication is almost 0 ohm, the electric circuit length from the secondary side terminal of the pole transformer 4 to the place where the injection unit 12 of the master modem 10 is connected is short. If too much, the impedance on the pole transformer 4 side viewed from the base modem 10 becomes almost 0 ohms. Therefore, in the case of the capacitive coupling type injection unit, the high-frequency signal transmitted from the master modem 10 is sucked into the pole transformer 4 and does not reach the slave modems 20A and 20B. On the other hand, by adopting the inductive coupling type injection unit 12, the high-frequency signal from the master modem 10 is superimposed on the current flowing through the low-voltage distribution line 2, so that it is installed near the pole transformer 4. Deterioration of signal quality can be prevented.

特開2004−532562号公報JP 2004-532562 A

図8に示した従来の電力線通信システムは、親機モデム10のインジェクション部12が柱上トランス4の近くに設置されており、インジェクション部12から注入した高周波信号が赤白相と黒白相に分岐して流れることとなるので、子機モデム20A,20Bのいずれも高周波信号を受信することが可能である。しかしながら、受信信号レベルが半分になってしまうため遠方の子機との通信は困難であった。電力線通信システムを電力メータの検針用に用いる場合、1台の親機と通信する子機が多いほど設置コストが安くなるため、より遠方の子機と通信できることが望まれる。   In the conventional power line communication system shown in FIG. 8, the injection unit 12 of the master modem 10 is installed near the pole transformer 4, and the high-frequency signal injected from the injection unit 12 branches into a red-white phase and a black-white phase. Therefore, both of the handset modems 20A and 20B can receive a high frequency signal. However, since the received signal level is halved, it has been difficult to communicate with a remote handset. When the power line communication system is used for meter reading of a power meter, the installation cost is reduced as the number of slave units communicating with one master unit is reduced. Therefore, it is desirable that communication with a remote unit is possible.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、親機モデムのインジェクション部を中性線にのみ接続する場合であっても、通信品質の低下を防止することが可能な信頼性の高い電力線通信システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent deterioration in communication quality even when the injection unit of the master modem is connected only to the neutral line. It is an object of the present invention to provide a highly reliable power line communication system.

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、電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信システムであって、高圧配電線の電圧を降圧して商用電圧に変換する変圧器の2次側に接続された単相3線式の低圧配電線に接続された親機モデムと第1の子機モデムとを含み、前記低圧配電線は、前記変圧器の2次側の両端に接続された第1及び第2の電力線と、前記2次側の中点に接続された中性線とを含み、前記親機モデムは、前記中性線のみに誘導結合方式により接続された第1のインジェクション部と、前記第1のインジェクション部を介して前記中性線に接続された第1の送受信回路とを含み、前記第1の子機モデムは、前記第1の電力線、前記第2の電力線及び前記中性線にそれぞれ容量結合方式により接続された第2のインジェクション部と、前記第2のインジェクション部を介して前記第1及び第2の電力線の各々に接続され、前記第1の電力線と前記第2の電力線の両方からの信号を取り込んで合成する信号合成部と、前記第2のインジェクション部及び前記信号合成部を介して前記第1及び第2の電力線に接続されると共に、前記第2のインジェクション部を介して前記中性線に接続され、前記高周波信号を生成する第2の送受信回路とを含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a power line communication system according to the present invention is a power line communication system that transmits and receives signals by superimposing a high-frequency signal on a power line, and transforms the voltage of a high-voltage distribution line into a commercial voltage by stepping down the voltage. A main unit modem connected to a single-phase three-wire low-voltage distribution line connected to the secondary side of the transformer and a first slave unit modem, the low-voltage distribution line being connected to the secondary side of the transformer First and second power lines connected to both ends, and a neutral line connected to the middle point of the secondary side, and the master modem is connected to only the neutral line by an inductive coupling method A first injection unit, and a first transmission / reception circuit connected to the neutral line via the first injection unit, the first handset modem includes the first power line, the first power line, Capacitive coupling for the second power line and the neutral line Connected to each of the first and second power lines via the second injection unit connected through the second injection unit, and signals from both the first power line and the second power line A signal synthesizing unit that captures and synthesizes the signal, and is connected to the first and second power lines via the second injection unit and the signal synthesizing unit, and is connected to the neutral via the second injection unit. And a second transmission / reception circuit that is connected to a line and generates the high-frequency signal.

親機モデムの第1のインジェクション部が変圧器の近くに設置されている場合、親機モデムから注入した高周波信号が変圧器側に流れ、さらに第1の電力線側と第2の電力線側に分岐して流れることにより、子機モデムが一方の電力線から抽出できる受信信号のレベルは半分になってしまうが、子機モデムが信号合成部を有する場合には、その受信特性を改善ことができ、電力線通信システム全体の信頼性を向上させることができる。さらに、本発明によれば、1つのインジェクション部のみで構成された非常にシンプルな親機モデムを構成することができ、これにより設置工事時間を短縮することができると共に、設置コストを安価に抑えることができる。また、インジェクション部を小型化することができるので、部品コストを低く抑えることができる。   When the first injection unit of the main unit modem is installed near the transformer, the high frequency signal injected from the main unit modem flows to the transformer side, and further branches to the first power line side and the second power line side As a result, the level of the received signal that the slave modem can extract from one power line is halved, but if the slave modem has a signal synthesizer, its reception characteristics can be improved, The reliability of the entire power line communication system can be improved. Furthermore, according to the present invention, it is possible to configure a very simple master unit modem composed of only one injection unit, thereby shortening the installation work time and keeping the installation cost low. be able to. Moreover, since the injection part can be reduced in size, component costs can be kept low.

本発明による電力線通信システムは、電力量を測定する電力メータをさらに備え、前記第1の子機モデムは、前記電力メータに接続されており、前記電力メータが測定した電力量データを前記親機モデムに送信することが好ましい。この構成によれば、親機から見て遠方に設置された電力メータを監視することができ、信頼性の高い遠隔検針システムを構築することができる。   The power line communication system according to the present invention further includes a power meter for measuring the amount of power, the first handset modem is connected to the power meter, and the power amount data measured by the power meter is stored in the base unit. Preferably it is sent to the modem. According to this configuration, it is possible to monitor a power meter installed at a distance as viewed from the parent device, and to construct a highly reliable remote meter reading system.

本発明による電力線通信システムは、前記低圧配電線に接続された第2の子機モデムをさらに備え、前記第2の子機モデムは、前記第1の電力線及び前記第2の電力線のいずれか一方及び前記中性線にそれぞれ容量結合方式により接続された第3のインジェクション部と、前記第3のインジェクション部を介して前記第1及び第2の電力線のいずれか一方と前記中性線との間に接続された第3の送受信回路とを含み、前記第2の子機モデムは、前記第1の子機モデムよりも前記変圧器の近くに設置されていることが好ましい。親機モデム近傍の子機モデムは第1の電力線及び第2の電力線のいずれか一方から信号を受信する基本的な方式とし、親機モデムから遠方の子機モデムは第1及び第2の電力線に重畳された信号の合成信号を受信する信頼性の高い方式とすることで、1台の親機モデムで広いエリアをカバーすることができ、電力の遠隔検針システムを構築するためのコストを大幅に抑えることができる。   The power line communication system according to the present invention further includes a second slave unit modem connected to the low-voltage distribution line, and the second slave unit modem is one of the first power line and the second power line. And a third injection part connected to the neutral line by a capacitive coupling method, and between the neutral line and one of the first and second power lines via the third injection part. The second handset modem is preferably installed closer to the transformer than the first handset modem. The slave modem in the vicinity of the master modem has a basic method of receiving a signal from either the first power line or the second power line, and the slave modem far from the master modem has the first and second power lines. By adopting a highly reliable method for receiving the composite signal of the signal superimposed on the base, a single master modem can cover a large area, greatly increasing the cost of constructing a power remote meter reading system Can be suppressed.

本発明において、前記第1のインジェクション部は、前記変圧器の2次側端子から延びる前記低圧配電線の各電力線が互いに分離した状態から集線化されるまでの間に設けられていることが好ましい。この場合において、前記第1のインジェクション部は、前記変圧器の2次側端子から線路長2mまでの範囲内に接続されていることが好ましい。この構成によれば、親機モデムを柱上トランスの近くに容易に設置することができる。したがって、これにより設置工事時間を短縮することができると共に、設置コストを安価に抑えることができる。   In this invention, it is preferable that the said 1st injection part is provided until each power line of the said low voltage distribution line extended from the secondary side terminal of the said transformer is concentrated from the state mutually isolate | separated. . In this case, it is preferable that the first injection unit is connected within a range from a secondary side terminal of the transformer to a line length of 2 m. According to this configuration, the master modem can be easily installed near the pole transformer. Therefore, the installation work time can be shortened by this, and the installation cost can be kept low.

本発明において、前記第1のインジェクション部は、2つの半環状のコアを組み合わせてなるトロイダルコアと、前記トロイダルコアに巻回された信号線とを含み、前記中性線は、前記トロイダルコアの中空部を貫通していることが好ましい。これによれば、磁路の途中に磁気ギャップが形成されることで磁気飽和を防止することができ、また電力線への設置も容易に行うことができる。   In the present invention, the first injection portion includes a toroidal core formed by combining two semi-annular cores and a signal wire wound around the toroidal core, and the neutral wire is formed of the toroidal core. It is preferable to penetrate the hollow portion. According to this, magnetic saturation can be prevented by forming a magnetic gap in the middle of the magnetic path, and installation on a power line can be easily performed.

本発明によれば、親機モデムの誘導結合方式のインジェクション部を中性線にのみ接続する場合であっても、通信品質の低下させることなくより遠方の子機モデムと通信することができ、信頼性の高い電力線通信システムを提供することができる。   According to the present invention, even when the inductive coupling method injection unit of the main unit modem is connected only to the neutral line, it is possible to communicate with a distant sub unit modem without lowering the communication quality, A highly reliable power line communication system can be provided.

図1は、本発明の第1の実施の形態による電力線通信システム1の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a power line communication system 1 according to the first embodiment of the present invention. 図2は、親機モデム10の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of the master modem 10. 図3は、親機モデム10のインジェクション部12の構成を示す略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of the injection unit 12 of the base modem 10. 図4は、柱上トランス4及び電力線2a〜2cの設置例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an installation example of the pole transformer 4 and the power lines 2a to 2c. 図5は、子機モデム20Aの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of the slave modem 20A. 図6は、子機モデム20Cの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of the slave modem 20C. 図7は、本発明による電力線通信システムの信号受信特性を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing signal reception characteristics of the power line communication system according to the present invention. 図8は、従来の電力線通信システム40の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional power line communication system 40.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態による電力線通信システム1の構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a power line communication system 1 according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、電力線通信システム1は、単相3線方式の低圧配電線2に接続された親機側のPLCモデム(親機モデム)10と、子機側のPLCモデム(子機モデム)20A,20B,20Cとを備えている。   As shown in FIG. 1, a power line communication system 1 includes a PLC modem (master modem) 10 on a master unit connected to a single-phase three-wire low voltage distribution line 2 and a PLC modem (slave unit) on a slave unit side. Modem) 20A, 20B, 20C.

低圧配電線2は、高圧配電線3の電圧(6600V)を商用電圧(100V)に降圧する柱上トランス(変圧器)5の2次側(低圧側)に接続された3本の電力線2a,2b,2cからなる。これらの電力線のうち、柱上トランス4の2次側の一端及び他端に接続された電力線2a,2c(赤線、黒線)は非接地線であるが、2次側の中点に接続された電力線(白線)は、接地線5を介して大地に接地された中性線2bである。したがって、柱上トランス4の2次側の両端(赤黒相)の電圧は200Vとなり、電力線2a又は2cと中性線2bとの間(赤白相、黒白相)ではそれぞれ100Vとなる。   The low voltage distribution line 2 includes three power lines 2a connected to the secondary side (low voltage side) of the pole transformer (transformer) 5 that steps down the voltage (6600V) of the high voltage distribution line 3 to the commercial voltage (100V). 2b, 2c. Among these power lines, the power lines 2a and 2c (red line and black line) connected to one end and the other end on the secondary side of the pole transformer 4 are ungrounded lines, but connected to the midpoint of the secondary side. The power line (white line) is a neutral line 2 b that is grounded to the ground via the ground line 5. Therefore, the voltage at both ends (red and black phase) of the secondary transformer 4 is 200V, and between the power line 2a or 2c and the neutral line 2b (red and white phase, black and white phase) is 100V.

一般に、柱上トランス4から延びる低圧配電線2は、電力需要家内の電力メータ6を介して各家電機器7に接続されている。親機モデム10は柱上トランス4と共に装柱され、低圧配電線2に接続されると共に、柱上トランス4の近くに設置された光ファイバ回線8を介してサーバ9に接続されている。また、子機モデム20A,20B,20Cは、各電力需要家内に引き込まれた低圧配電線2に接続されると共に、電力メータ6に接続され、電力量の検針に使用される。   Generally, the low-voltage distribution line 2 extending from the pole transformer 4 is connected to each home appliance 7 via a power meter 6 in a power consumer. The base modem 10 is mounted together with the pole transformer 4 and is connected to the low-voltage distribution line 2 and is also connected to the server 9 via an optical fiber line 8 installed near the pole transformer 4. The handset modems 20A, 20B, and 20C are connected to the low-voltage distribution line 2 drawn into each electric power consumer and are connected to the power meter 6 and used for metering the amount of power.

図2は、親機モデム10の構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of the master modem 10.

図2に示すように、親機モデム10は、送受信回路11と誘導結合方式のインジェクション部12とを備えており、送受信回路11はインジェクション部12を介して低圧配電線2に接続されている。インジェクション部12は、3本の電力線のうち中性線2b(白線)にのみ接続されている。詳細には、インジェクション部11は、トロイダルコア13と信号線14とを有し、中性線2bはトロイダルコア13の中空部を貫通している。親機モデム10の送受信回路11はトランスT1の1次側に接続され、トランスT1の2次側の一端は信号線14の一端に接続され、トランスT1の2次側の他端は信号線14の他端に接続されている。   As shown in FIG. 2, the base modem 10 includes a transmission / reception circuit 11 and an inductive coupling type injection unit 12, and the transmission / reception circuit 11 is connected to the low-voltage distribution line 2 via the injection unit 12. The injection unit 12 is connected only to the neutral line 2b (white line) among the three power lines. In detail, the injection part 11 has the toroidal core 13 and the signal wire | line 14, and the neutral wire 2b has penetrated the hollow part of the toroidal core 13. As shown in FIG. The transmission / reception circuit 11 of the master modem 10 is connected to the primary side of the transformer T1, one end on the secondary side of the transformer T1 is connected to one end of the signal line 14, and the other end on the secondary side of the transformer T1 is connected to the signal line 14. Is connected to the other end.

親機モデム10が送信した高周波信号はインジェクション部12から中性線2bに重畳される。中性線2bは共通線であるので、赤白相と黒白相の両方に接続された子機モデム20Cはもちろんのこと、赤白相に接続された子機モデム20Aや黒白相に接続された子機モデム20Bにも高周波信号を伝えることができる。したがって、親機モデム10と子機モデム20A,20B,20Cとの間でデータ通信を行うことができる。   The high frequency signal transmitted by the base modem 10 is superimposed on the neutral line 2b from the injection unit 12. Since the neutral line 2b is a common line, not only the handset modem 20C connected to both the red white phase and the black white phase, but also the handset modem 20A connected to the red white phase and the handset connected to the black white phase. A high frequency signal can also be transmitted to the modem 20B. Therefore, data communication can be performed between the master modem 10 and the slave modems 20A, 20B, and 20C.

中性線2bに流れる電流値は、赤白相と黒白相の差分となる。例えば、赤白相に400A、黒白相に300Aの電流がそれぞれ流れていた場合、中性線2bの電流値は両者の差分である100Aとなる。このため、誘導結合方式で問題となるインジェクション部12のトロイダルコアの飽和電流値を比較的小さくすることができ、トロイダルコアの直径方向の大きさを小さくすることができる。   The value of the current flowing through the neutral wire 2b is the difference between the red and white phase and the black and white phase. For example, when a current of 400 A flows in the red-white phase and a current of 300 A flows in the black-white phase, the current value of the neutral line 2 b is 100 A, which is the difference between the two. For this reason, the saturation current value of the toroidal core of the injection part 12 which is a problem in the inductive coupling method can be made relatively small, and the size of the toroidal core in the diameter direction can be made small.

親機モデム10は、誘導結合方式により中性線2bに接続されている。電力線通信の高周波信号に対する柱上トランス4のインピーダンスはほぼ0オームであるため、柱上トランス4の2次側端子から親機モデム10のインジェクション部12が接続されている位置までの電路長が短すぎると、親機モデム10から見た柱上トランス4側のインピーダンスがほぼ0オームとなる。そのため、容量結合方式の場合、親機モデム10が発信する高周波信号が柱上トランス4に吸い込まれ、子機モデム20A〜20Cに届かなくなる。これに対し、誘導結合方式のインジェクション部12を採用した場合、高周波信号は低圧配電線2を流れる電流に重畳されるので、親機モデム10を柱上トランス4の近くに設置することによる悪影響を回避することができる。   The base modem 10 is connected to the neutral line 2b by an inductive coupling method. Since the impedance of the pole transformer 4 with respect to the high-frequency signal of power line communication is almost 0 ohms, the electric circuit length from the secondary side terminal of the pole transformer 4 to the position where the injection unit 12 of the master modem 10 is connected is short. If it is too large, the impedance on the pole transformer 4 side as seen from the base modem 10 becomes approximately 0 ohm. Therefore, in the case of the capacitive coupling method, the high frequency signal transmitted from the parent modem 10 is sucked into the pole transformer 4 and does not reach the child modems 20A to 20C. On the other hand, when the inductive coupling type injection unit 12 is adopted, the high frequency signal is superimposed on the current flowing through the low voltage distribution line 2, so that the adverse effect caused by installing the base unit modem 10 near the pole transformer 4 is adversely affected. It can be avoided.

図3は、親機モデム10のインジェクション部12の構成を示す略斜視図である。   FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of the injection unit 12 of the base modem 10.

図3に示すように、インジェクション部12は、2つの半環状のコア13a,13bを組み合わせてなるトロイダルコア13と、トロイダルコア13に巻回された1本の信号線14からなり、信号線14の両端は親機モデム10の一対の外部端子に接続されている。中性線2bはトロイダルコア13の中空部を貫通しており、これにより親機モデム10は中性線2bに対して誘導結合方式により接続される。なおトロイダルコア13に巻回される信号線14のターン数は3〜4ターンであることが好ましい。   As shown in FIG. 3, the injection unit 12 includes a toroidal core 13 formed by combining two semi-annular cores 13 a and 13 b and a single signal line 14 wound around the toroidal core 13. Are connected to a pair of external terminals of the base modem 10. Neutral wire 2b passes through the hollow portion of toroidal core 13, whereby base modem 10 is connected to neutral wire 2b by an inductive coupling method. The number of turns of the signal line 14 wound around the toroidal core 13 is preferably 3 to 4 turns.

トロイダルコア13の材料としては、通信周波数が2MHz以上30MHz以下である場合にはニッケル系フェライトを用いることが好ましく、また通信周波数が10kHz以上450kHz以下である場合にはマンガン系フェライト、アモルファス系材料、又はナノクリスタル系材料を用いることが好ましい。   As the material of the toroidal core 13, it is preferable to use nickel-based ferrite when the communication frequency is 2 MHz to 30 MHz, and when the communication frequency is 10 kHz to 450 kHz, manganese-based ferrite, amorphous material, Alternatively, it is preferable to use a nanocrystal material.

図4は、柱上トランス4及び電力線2a〜2cの設置例を示す模式図である。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an installation example of the pole transformer 4 and the power lines 2a to 2c.

図4に示すように、2本の電柱31,32間に架橋されたH柱変台33には柱上トランス4が設置されており、柱上トランス4の2次側外部端子から延びる電力線2a〜2cは下方に延設され、途中からシース(集合管)34によって集線される。柱上トランス4からシース34に挿入されるまでの間の電力線の線路長Lは比較的短く、2m以内である。   As shown in FIG. 4, a pole transformer 4 is installed on an H pole base 33 bridged between two power poles 31 and 32, and a power line 2 a extending from a secondary side external terminal of the pole transformer 4. ˜2c extends downward and is concentrated by a sheath (collecting pipe) 34 from the middle. The line length L of the power line from the pole transformer 4 to the insertion into the sheath 34 is relatively short and within 2 m.

親機モデム10は電柱32上の柱上トランス4に近い位置に取り付けられており、柱上トランス4から電源ケーブル35を介して電力を取り込んでいる。また、インジェクション部12のトロイダルコア13は、柱上トランス4からシース34に挿入されるまでの間の中性線2bに設置されている。柱上トランス4からシース34までの範囲においては、個々の電力線に対してトロイダルコア13を容易に取り付けることが可能である。   The base unit modem 10 is attached to a position near the pole transformer 4 on the power pole 32, and takes in power from the pole transformer 4 via the power cable 35. In addition, the toroidal core 13 of the injection part 12 is installed on the neutral wire 2b until it is inserted from the pole transformer 4 into the sheath 34. In the range from the pole transformer 4 to the sheath 34, the toroidal core 13 can be easily attached to each power line.

柱上トランス4付近の電力線2a〜2cは電流容量の関係から太く、且つ施工性から3本が近接している場合が多いため、大型のトロイダルコア13を設置することは非常に難しい。しかし、本実施形態によれば、トロイダルコア13の直径方向の大きさを小さくすることができるので、設置性を向上させることができる。したがって、設置時間の短縮することができ、設置コストを安く抑えることができる。   Since the power lines 2a to 2c in the vicinity of the pole transformer 4 are thick due to the current capacity and are often close to each other due to workability, it is very difficult to install the large toroidal core 13. However, according to this embodiment, since the size of the toroidal core 13 in the diameter direction can be reduced, the installation property can be improved. Therefore, the installation time can be shortened and the installation cost can be reduced.

子機モデム20A,20B,20Cの各々は、送受信回路21と容量結合方式のインジェクション部22とを備えており、送受信回路21はインジェクション部22を介して低圧配電線2に接続されている。   Each of the handset modems 20A, 20B, and 20C includes a transmission / reception circuit 21 and a capacitive coupling type injection unit 22, and the transmission / reception circuit 21 is connected to the low-voltage distribution line 2 via the injection unit 22.

図5は、子機モデム20Aの構成図である。   FIG. 5 is a configuration diagram of the slave modem 20A.

図5に示すように、子機モデム20Aは、低圧配電線2の電力線2a(赤線)と中性線2b(白線)との間に接続されている。詳細には、子機モデム20Aの送受信回路21はトランスT2の1次側に接続され、トランスT2の2次側の一端はキャパシタC1を介して電力線2aに接続され、トランスT2の2次側の他端はキャパシタC2を介して中性線2bに接続されている。   As shown in FIG. 5, the handset modem 20 </ b> A is connected between the power line 2 a (red line) and the neutral line 2 b (white line) of the low-voltage distribution line 2. Specifically, the transmitting / receiving circuit 21 of the slave modem 20A is connected to the primary side of the transformer T2, and one end of the secondary side of the transformer T2 is connected to the power line 2a via the capacitor C1, and the secondary side of the transformer T2 is connected to the secondary side. The other end is connected to the neutral wire 2b via the capacitor C2.

子機モデム20Bの構成は子機モデム20Aと同じであり、低圧配電線2に対する接続のみが異なっている。子機モデム20Bは、低圧配電線2の電力線2c(黒線)と中性線2b(白線)との間に接続されている。詳細には、子機モデム20Bの送受信回路21はトランスT2の1次側端子に接続され、トランスT2の2次側の一端はキャパシタC1を介して電力線2cに接続され、トランスT2の2次側の他端はキャパシタC2を介して中性線2bに接続される。   The configuration of the slave unit modem 20B is the same as that of the slave unit modem 20A, and only the connection to the low voltage distribution line 2 is different. The slave modem 20B is connected between the power line 2c (black line) and the neutral line 2b (white line) of the low-voltage distribution line 2. Specifically, the transmission / reception circuit 21 of the slave modem 20B is connected to the primary side terminal of the transformer T2, and one end of the secondary side of the transformer T2 is connected to the power line 2c via the capacitor C1, and the secondary side of the transformer T2 The other end of is connected to the neutral wire 2b via the capacitor C2.

図6は、子機モデム20Cの構成図である。   FIG. 6 is a configuration diagram of the slave modem 20C.

図6に示すように、子機モデム20Cは信号合成部23をさらに備えている。子機モデム20Cの送受信回路21の一対の出力端子は、トランスT2の1次側に接続されている。トランスT2の2次側の一端は信号合成部23の合成側端子に接続されており、2次側の他端はキャパシタC5を介して中性線2bに接続されている。信号合成部23の分岐側の一方の端子は、キャパシタC3を介して一方の非接地線である電力線2aに接続されており、分岐側の他方の端子は、キャパシタC4を介して他方の非接地線である電力線2cに接続されている。以上の構成により、子機モデム20Cの信号合成部23は、一方の電力線2a(赤線)に重畳された高周波信号成分と、他方の電力線2c(黒線)に重畳された高周波信号成分の両方を取り込んで合成する。   As shown in FIG. 6, the slave modem 20 </ b> C further includes a signal synthesis unit 23. A pair of output terminals of the transmission / reception circuit 21 of the slave modem 20C is connected to the primary side of the transformer T2. One end of the secondary side of the transformer T2 is connected to the combining side terminal of the signal combining unit 23, and the other end of the secondary side is connected to the neutral line 2b via the capacitor C5. One terminal on the branch side of the signal synthesizer 23 is connected to the power line 2a which is one non-ground line via the capacitor C3, and the other terminal on the branch side is connected to the other non-ground via the capacitor C4. It is connected to the power line 2c which is a line. With the above configuration, the signal synthesizing unit 23 of the slave modem 20C has both the high frequency signal component superimposed on one power line 2a (red line) and the high frequency signal component superimposed on the other power line 2c (black line). Is taken in and synthesized.

親機モデム10のインジェクション部12が柱上トランス4の近くに設置されている場合、インジェクション部12から注入した高周波信号が赤白相と黒白相に分岐して流れることとなるので、図8に示した子機モデム20A,20Bのいずれの場合も高周波信号を受信することが可能であるが、受信信号レベルが半分になってしまうため遠方の子機との通信は困難であった。   When the injection unit 12 of the base modem 10 is installed near the pole transformer 4, the high-frequency signal injected from the injection unit 12 branches and flows into a red-white phase and a black-white phase. In either case, the handset modems 20A and 20B can receive a high-frequency signal, but the received signal level is halved, making it difficult to communicate with a remote handset.

そこで、本実施形態のように、子機モデム20Cの送受信回路21が赤線と黒線の両方から信号を取り込み、それらを合成することにより、赤白相と黒白相に分岐した高周波信号を合成することができる。したがって、同じ位置に設置した場合には、信号合成部23がない従来の子機モデム20A,20Bよりも受信レベルを高くすることができ、これにより伝送性能を向上させることができる。   Therefore, as in the present embodiment, the transmission / reception circuit 21 of the slave modem 20C takes in signals from both the red line and the black line and synthesizes them to synthesize a high-frequency signal branched into a red-white phase and a black-white phase. be able to. Therefore, when installed at the same position, the reception level can be made higher than that of the conventional handset modems 20A and 20B without the signal synthesizing unit 23, thereby improving the transmission performance.

図7は、本発明による電力線通信システムの信号受信特性を示すグラフであり、横軸は周波数(kHz)、縦軸は利得(dB)をそれぞれ示している。図7には、信号合成部23を有する子機モデム20Cを使用したときの受信特性(グラフG1)と、信号合成部23を有しない子機モデム(子機モデム20A,20B)を使用したときの受信特性(グラフG2)が示されている。なお、両者を同一条件下で評価するため、低圧配電線へのインジェクション部の接続位置は同じである。このグラフから明らかなように、親機モデム10から中性線2bに注入した信号を子機モデム20Cで受信したときの受信信号の利得は、信号合成部23を有する子機モデム20Cで受信した場合のほうが大きく、信号合成部23を有していない子機モデムで受信した場合のほうが小さいことが分かる。   FIG. 7 is a graph showing signal reception characteristics of the power line communication system according to the present invention, where the horizontal axis represents frequency (kHz) and the vertical axis represents gain (dB). FIG. 7 shows the reception characteristics (graph G1) when using the slave unit modem 20C having the signal synthesis unit 23 and the slave unit modems (slave unit modems 20A and 20B) not having the signal synthesis unit 23. The reception characteristics (graph G2) are shown. In addition, in order to evaluate both on the same conditions, the connection position of the injection part to a low voltage distribution line is the same. As is apparent from this graph, the gain of the received signal when the signal injected from the parent device modem 10 to the neutral line 2b is received by the child device modem 20C is received by the child device modem 20C having the signal synthesis unit 23. It can be seen that the case is larger, and the case where the signal is received by the slave modem not having the signal synthesis unit 23 is smaller.

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、子機モデム20Cが信号合成部23を備え、非接地線である2本の電力線2a,2cの信号成分を合成して取り込むので、子機モデムの受信特性を改善ことができ、電力線通信システム全体の信頼性を向上させることができる。実際には、親機近傍の子機は赤白相、黒白相のいずれかのみから信号を受信する方式とし、遠方の子機は赤黒の合成を受信する方式とすることで、1台の親機で広いエリアをカバーできるので、電力の遠隔検針システムを構築するためのコストを大幅に抑えることが可能である。   As described above, in the power line communication system 1 according to the present embodiment, the slave modem 20C includes the signal combining unit 23, and the signal components of the two power lines 2a and 2c that are non-ground lines are combined and captured. The reception characteristics of the slave modem can be improved, and the reliability of the entire power line communication system can be improved. Actually, a slave unit in the vicinity of the master unit receives a signal only from either the red-white phase or the black-white phase, and a remote slave unit receives a combination of red and black so that one master unit is received. Because it can cover a wide area, it is possible to greatly reduce the cost for constructing a power remote meter reading system.

また、本実施形態による電力線通信システム1は、親機モデム10のインジェクション部12を中性線2bのみに誘導結合方式で接続することとしたので、非常にシンプルな構成とすることができ、これにより親機の設置工事時間を短縮することができると共に、設置コストを安価に抑えることができる。また、インジェクション部の直径方向の大きさを小さくすることができるので、その材料コストを抑えることができ、インジェクションの部品価格を低く抑えることができる。   Moreover, since the power line communication system 1 according to the present embodiment is configured such that the injection unit 12 of the parent modem 10 is connected only to the neutral line 2b by the inductive coupling method, the power line communication system 1 can have a very simple configuration. As a result, it is possible to reduce the installation time of the master unit and to reduce the installation cost. Further, since the size of the injection portion in the diameter direction can be reduced, the material cost can be suppressed, and the injection component price can be reduced.

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。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記実施形態においては、親機モデム10のインジェクション部12が柱上トランス4の近くに設置されている場合を例に挙げたが、柱上トランス4から離れたところに設置することも可能である。すなわち、親機モデム10のインジェクション部12は、柱上トランス4が実質的にショートに見えないくらいの位置に設置されていてもよい。そのような距離は少なくとも10m以上であり、平均的には数十mである。   For example, in the above embodiment, the case where the injection unit 12 of the base modem 10 is installed near the pole transformer 4 is described as an example. However, it can be installed at a position away from the pole transformer 4. It is. That is, the injection unit 12 of the base modem 10 may be installed at a position where the pole transformer 4 does not appear to be substantially short-circuited. Such a distance is at least 10 m or more, and on average several tens of m.

また、上記実施形態においては、親機モデム10のインジェクション部12が柱上トランス4の近くに設置されている場合を例に挙げたが、柱上トランスに限定されるものではなく、マンションの電気室内に設置された変圧器等、低圧配電線に接続された各種の変圧器に対して適用可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the injection part 12 of the main | base station modem 10 was installed in the vicinity of the pole top transformer 4 was mentioned as an example, it is not limited to a pole top transformer, The electric power of an apartment The present invention can be applied to various transformers connected to a low voltage distribution line such as a transformer installed indoors.

また、図1に示した電力線通信システム1の構成は一例であって、低圧配電線2のレイアウトや子機モデムの設置数や配置などは特に限定されない。   The configuration of the power line communication system 1 shown in FIG. 1 is an example, and the layout of the low-voltage distribution line 2 and the number and arrangement of the slave modems are not particularly limited.

1 電力線通信システム
2 低圧配電線
2a 電力線
2b 電力線(中性線)
2c 電力線
3 高圧配電線
4 柱上トランス(変圧器)
5 接地線
6 電力メータ
7 家電機器
8 光ファイバ回線
9 サーバ
10 親機モデム
11 送受信回路
12 インジェクション部
13 トロイダルコア
13a,13b コア
14 信号線
20A,20B,20C 子機モデム
21 送受信回路
22 インジェクション部
23 信号合成部
31,32 電柱
33 柱変台
34 シース
35 電源ケーブル
40 電力線通信システム
1 Power Line Communication System 2 Low Voltage Distribution Line 2a Power Line 2b Power Line (Neutral Line)
2c Power line 3 High voltage distribution line 4 Pillar transformer (transformer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Ground line 6 Electric power meter 7 Household appliances 8 Optical fiber line 9 Server 10 Parent machine modem 11 Transmission / reception circuit 12 Injection part 13 Toroidal core 13a, 13b Core 14 Signal line 20A, 20B, 20C Child machine modem 21 Transmission / reception circuit 22 Injection part 23 Signal synthesizers 31 and 32 Utility pole 33 Pillar base 34 Sheath 35 Power cable 40 Power line communication system

Claims (6)

電力線に高周波信号を重畳して信号の送受信を行う電力線通信システムであって、
高圧配電線の電圧を降圧して商用電圧に変換する変圧器の2次側に接続された単相3線式の低圧配電線に接続された親機モデムと第1の子機モデムとを含み、
前記低圧配電線は、前記変圧器の2次側の両端に接続された第1及び第2の電力線と、前記2次側の中点に接続された中性線とを含み、
前記親機モデムは、
前記中性線のみに誘導結合方式により接続された第1のインジェクション部と、
前記第1のインジェクション部を介して前記中性線に接続された第1の送受信回路とを含み、
前記第1の子機モデムは、
前記第1の電力線、前記第2の電力線及び前記中性線にそれぞれ容量結合方式により接続された第2のインジェクション部と、
前記第2のインジェクション部を介して前記第1及び第2の電力線の各々に接続され、前記第1の電力線と前記第2の電力線の両方からの信号を取り込んで合成する信号合成部と、
前記第2のインジェクション部及び前記信号合成部を介して前記第1及び第2の電力線に接続されると共に、前記第2のインジェクション部を介して前記中性線に接続され、前記高周波信号を生成する第2の送受信回路とを含むことを特徴とする電力線通信システム。
A power line communication system for transmitting and receiving signals by superimposing a high frequency signal on a power line,
A main unit modem and a first sub unit modem connected to a single-phase three-wire low-voltage distribution line connected to the secondary side of a transformer that steps down the voltage of the high-voltage distribution line and converts it to a commercial voltage ,
The low-voltage distribution line includes first and second power lines connected to both ends of the secondary side of the transformer, and a neutral line connected to a midpoint of the secondary side,
The master modem is
A first injection unit connected to only the neutral wire by inductive coupling;
A first transmission / reception circuit connected to the neutral line via the first injection unit,
The first handset modem is:
A second injection unit connected to each of the first power line, the second power line, and the neutral line by a capacitive coupling method;
A signal combining unit that is connected to each of the first and second power lines via the second injection unit, and that takes in and combines signals from both the first power line and the second power line;
The high-frequency signal is generated by being connected to the first and second power lines through the second injection unit and the signal synthesis unit and to the neutral line through the second injection unit. And a second transmission / reception circuit.
電力量を測定する電力メータをさらに備え、
前記第1の子機モデムは、前記電力メータに接続されており、前記電力メータが測定した電力量データを前記親機モデムに送信することを特徴とする請求項1に記載の電力線通信システム。
A power meter for measuring the amount of power;
2. The power line communication system according to claim 1, wherein the first handset modem is connected to the power meter and transmits power amount data measured by the power meter to the base modem.
前記低圧配電線に接続された第2の子機モデムをさらに備え、
前記第2の子機モデムは、
前記第1の電力線及び前記第2の電力線のいずれか一方及び前記中性線にそれぞれ容量結合方式により接続された第3のインジェクション部と、
前記第3のインジェクション部を介して前記第1及び第2の電力線のいずれか一方と前記中性線との間に接続された第3の送受信回路とを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力線通信システム。
A second handset modem connected to the low-voltage distribution line;
The second handset modem is:
A third injection unit connected to any one of the first power line and the second power line and the neutral line by a capacitive coupling method;
3. A third transmission / reception circuit connected between one of the first and second power lines and the neutral line via the third injection unit. 2. The power line communication system according to 2.
前記第1のインジェクション部は、前記変圧器の2次側端子から延びる前記低圧配電線の各電力線が互いに分離した状態から集線化されるまでの間に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電力線通信システム。   The first injection unit is provided between the time when the power lines of the low-voltage distribution line extending from the secondary terminal of the transformer are separated from each other and concentrated. The power line communication system according to any one of claims 1 to 3. 前記第1のインジェクション部は、前記変圧器の2次側端子から線路長2mまでの範囲内に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電力線通信システム。   5. The power line communication system according to claim 1, wherein the first injection unit is connected within a range from a secondary side terminal of the transformer to a line length of 2 m. 6. . 前記第1のインジェクション部は、2つの半環状のコアを組み合わせてなるトロイダルコアと、前記トロイダルコアに巻回された信号線とを含み、
前記中性線は、前記トロイダルコアの中空部を貫通していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電力線通信システム。
The first injection portion includes a toroidal core formed by combining two semi-annular cores, and a signal line wound around the toroidal core,
The power line communication system according to claim 1, wherein the neutral wire passes through a hollow portion of the toroidal core.
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