JP2019153970A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力輸送設備における拠点間の通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供すること。【解決手段】通信システムは、鉄塔添架の送電線で拠点間の電力輸送を行う電力輸送設備における拠点間の通信を行う通信システムであって、各拠点に配置され、送電線にコンデンサを介して接続された結合回路と、各拠点に設置され、結合回路を介して送電線に重畳される高周波信号を送受信する電力線搬送通信装置とを備える。結合回路は、コンデンサに一端が接続され他端が接地される接地線と、接地線が挿通されたフェライトコアと、接地線の一端と電力線搬送通信装置との間に接続されるトランスとを備える。【選択図】図３

Description

開示の実施形態は、電力輸送設備における拠点間の通信を行う通信システムに関する。

従来、鉄塔添架の送電線で拠点（例えば、発電所や変電所）間の電力輸送を行う電力輸送設備には、拠点間の通信に用いる通信システムが設けられている。例えば、電力輸送設備に設けられる通信システムとして、１００ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの低周波の伝送信号を送電線に重畳させて通信を行う電力線搬送通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、拠点間の通信に用いる通信システムとして、鉄塔添架の送電線に並設される光ファイバーケーブルを用いて、各拠点に設けられた光信号伝送装置間で通信を行うＯＰＧＷ（Composite fiber Optical overhead Ground Wire）システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−１０８３８８号公報 特開２００５−１９１７２７号公報

しかしながら、電力輸送設備に設けられる従来の電力線搬送通信システムには、結合回路として、交流電力の排流機能を併せ持つ高耐圧トランスが用いられているため、２ＭＨｚ以上を使用する高速電力線搬送通信には適用が難しいといった課題がある。また、電力輸送設備にＯＰＧＷシステムを導入することで、高速のデータ通信を行うことができるが、光ファイバーケーブルを敷設する必要があり、コスト的な課題がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電力輸送設備における拠点間の通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る通信システムは、鉄塔添架の送電線で拠点間の電力輸送を行う電力輸送設備における前記拠点間の通信を行う通信システムであって、前記各拠点に配置され、前記送電線にコンデンサを介して接続された結合回路と、前記各拠点に設置され、前記結合回路を介して前記送電線に重畳される高周波信号を送受信する電力線搬送通信装置とを備える。前記結合回路は、前記コンデンサに一端が接続され他端が接地される接地線と、前記接地線が挿通されたフェライトコアと、前記接地線の一端と前記電力線搬送通信装置との間に接続されるトランスとを備える。

実施形態の一態様によれば、電力輸送設備における拠点間の通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供することができる。

図１は、実施形態に係る電力輸送設備の構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係る拠点設備の構成例を示す図である。 図３は、実施形態に係るＣＶＴの構成例を示す図である。 図４は、実施形態に係る電力輸送設備に設けられた通信システムの構成を示す図である。 図５は、実施形態に係る結合回路の構成例を示す図である。 図６は、実施形態に係る２線結合回路の構成例を示す図である。 図７は、実施形態に係る２線結合回路の他の構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する通信システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜１．電力輸送設備の構成＞
図１は、実施形態に係る電力輸送設備の構成例を示す図である。図１に示すように、電力輸送設備１は、複数の鉄塔２と、複数の鉄塔２に添架された送電線３と、第１の拠点４_１に設けられた拠点設備５_１と、第２の拠点４_２に設けられた拠点設備５_２とを備える。

送電線３は、３相交流電力を送る３相３線式の送電線であり、６つの送電線３_１１〜３_１３，３_２１〜３_２３を含む。送電線３の電圧は、高電圧または超高圧であり、例えば、２２ｋＶ以上の電圧である。送電線３は、上述したように鉄塔２に添架された鉄塔添架の電線であり、架空電線とも呼ばれる。

送電線３は、送電線３_１１〜３_１３の回線と、送電線３_２１〜３_２３の回線とを含む２回線構成であるが、１回線構成であってもよい。送電線３_１１，３_２１は、例えば、Ｒ相の送電線であり、送電線３_１２，３_２２は、例えば、Ｓ相の送電線であり、送電線３_１３，３_２３は、例えば、Ｔ相の送電線である。

第１の拠点４_１および第２の拠点４_２は、例えば、変電所、発電所、工場などである。例えば、第１の拠点４_１は、発電所であり、第２の拠点４_２は、変電所である。この場合、第１の拠点４_１の拠点設備５_１で発電された電力が、送電線３によって第２の拠点４_２の拠点設備５_２へ送られる。以下、第１の拠点４_１および第２の拠点４_２を拠点４と総称し、拠点設備５_１，５_２を拠点設備５と総称する場合がある。また、送電線３_１１〜３_１３を送電線３_１と総称し、送電線３_２１〜３_２３を送電線３_２と総称する場合がある。

＜２．拠点設備の構成＞
拠点設備５には、例えば、変電設備および通信設備などが設けられる。図２は、実施形態に係る拠点設備の構成例を示す図であり、変電所に設けられる拠点設備の例を示している。なお、拠点４が発電所である場合、拠点設備５には、変電設備および通信設備に加え、発電設備が設けられる。

図２に示すように、拠点設備５は、送電線３で送電される高圧から超高圧の交流電力を低圧の交流電力へ変換する変電設備６と、変電設備６へ高周波成分が流入するのをブロックするライントラップ７_１，７_２と、送電線３_１１〜３_１３，３_２１〜３_２３と変電設備６との間に設けられた線路用開閉器８_１，８_２とを備える。以下、線路用開閉器８_１，８_２を線路用開閉器８と総称する場合がある。

なお、送電線３_１１と線路用開閉器８_１との間には、ライントラップ７_１が配置され、送電線３_２１と線路用開閉器８_２との間には、ライントラップ７_２が配置される。変電設備６には、送電線３_１１，３_２１の電圧（例えば、送電線３_１１，３_２１の電圧の瞬時値や周波数）を計測する電圧器などの種々の計測器を含む計測装置１１が設けられる。

さらに、拠点設備５は、他の拠点４との間で通信を行う通信設備９と、ＣＶＴ（Capacitor Voltage Transformer）１０_１，１０_２と、他の拠点４の通信装置１２との間で相互に通信を行う通信装置１２とを備える。

通信設備９は、他の拠点４に設けられる通信設備９との間で、通信装置１２およびＣＶＴ１０を介して通信を行う。通信設備９は、例えば、音声やＩＰ（Internet protocol）信号を電波や光信号に変換する伝送装置、音声やＩＰ信号を中継したり電話設備に接続したりする交換装置、および各装置の信号を音声やＩＰ信号に変換する情報伝送装置などを備える。

ＣＶＴ１０_１，１０_２（以下、ＣＶＴ１０と総称する場合がある）は、コンデンサ分圧型計器用変圧器であり、ＰＴ(Potential Transformer)とも呼ばれる。かかるＣＶＴ１０は、送電線３の電圧を低い電圧（例えば、１００Ｖ以下の電圧）に分圧して出力する。

図３は、実施形態に係るＣＶＴの構成例を示す図である。図３に示すように、ＣＶＴ１０は、主コンデンサ５１と分圧コンデンサ５２とが直列接続されて構成されたコンデンサ５０と、ウェーブトラップ（ＷＴ）５３と、高耐圧トランス５４と、共振リアクトル５５と、保護ギャップ５６とを備える。

主コンデンサ５１と分圧コンデンサ５２とによって分圧された電圧がウェーブトラップ５３を介して高耐圧トランス５４の一次側巻線へ入力され、高耐圧トランス５４の二次側巻線から電圧が出力される。共振リアクトル５５は、主コンデンサ５１と分圧コンデンサ５２との合成静電容量と送電線３で送られる交流電力の周波数とで共振するようにインダクタンス値が設定されており、これにより、分圧誤差を低減している。

また、高耐圧トランス５４は、低周波トランスであり、例えば、１ＭＨｚ以上の周波数を遮断することができる。ウェーブトラップ５３と高耐圧トランス５４とによって、計測装置１１に対して通信装置１２が送受信する高周波の伝送信号が流入することが防止される。なお、送電線３と通信装置１２との間に接続されるＣＶＴ１０は、図３に示す構成に限定されず、送電線３の電圧を分圧し、かつ分圧電圧を出力するための回路であって高周波インピーダンスが高く設定されている回路であればよい。

ＣＶＴ１０から出力される電圧は、図２に示す計測装置１１へ入力される。計測装置１１は、２つのＣＶＴ１０から出力される電圧に基づいて、送電線３_１，３_２の線間短絡や送電線３_１，３_２の地絡を検出し、かかる検出結果に基づいて、線路用開閉器８および不図示の線路用遮断器を制御し、送電線３と変電設備６との間の接続を切断する。

通信装置１２は、２ＭＨｚ以上の高周波の伝送信号（以下、高周波信号と記載する場合がある）を送電線３に重畳させて通信を行う。送電線３と変電設備６との間には、上述したライントラップ７_１，７_２が設けられている。かかるライントラップ７_１，７_２によって通信装置１２が送受信する高周波信号が変電設備６へ流入することが防止される。以下、通信装置１２について具体的に説明する。

＜３．通信装置の構成＞
図４は、実施形態に係る電力輸送設備に設けられた通信システムの構成を示す図である。図４に示すように、電力輸送設備１に設けられた通信システム１００は、第１の拠点４_１に設けられた通信装置１２と、第２の拠点４_２に設けられた通信装置１２とを含む。

各通信装置１２は、ＣＶＴ１０_１に一端が接続されたケーブル１４_１の他端に接続される結合回路２１_１と、ＣＶＴ１０_２に一端が接続されたケーブル１４_２の他端に接続される結合回路２１_２と、結合回路２１_１と結合回路２１_２とに接続された２線結合回路２２とを備える。

さらに、各通信装置１２は、２線結合回路２２に接続された電力線搬送通信装置２３と、電力線搬送通信装置２３に接続された光変換器２４と、光変換器２４に接続された光ファイバーケーブル２５とを備える。結合回路２１_１と結合回路２１_２とは同一回路である。

結合回路２１_１は、一端がグランド（アース）に接続されたケーブル１５_１の他端に接続される。結合回路２１_２は、一端がグランドに接続されたケーブル１５_２の他端に接続される。以下、結合回路２１_１，２１_２を結合回路２１と総称する場合があり、ケーブル１４_１，１４_２をケーブル１４と総称する場合があり、ケーブル１５_１，１５_２をケーブル１５と総称する場合がある。

図５は、実施形態に係る結合回路の構成例を示す図である。図５に示すように、結合回路２１は、避雷器３１と、接地スイッチ３２と、接地用ケーブル３３（接地線の一例）と、フェライトコア３４_１〜３４_５（以下、フェライトコア３４と総称する）と、高耐圧高周波トランス３５とを備える。これらの避雷器３１、接地スイッチ３２、接地用ケーブル３３、フェライトコア３４および高耐圧高周波トランス３５は、基板３０上に配置される。

基板３０には、導電性の接続端子４０_１，４０_２と、導電性の接続端子４１_１，４１_２が取り付けられている。接続端子４０_１は、ＣＶＴ１０に一端が接続されたケーブル１４の他端に接続され、接続端子４０_２は、グランドに一端が接続されたケーブル１５の他端に接続される。接続端子４０_１と接続端子４１_１とは、ケーブル４２_１で接続され、接続端子４０_２と接続端子４１_２とは、ケーブル４２_２で接続される。

避雷器３１は、送電線３などに雷撃が加わった場合や電気事故が発生した場合にＣＶＴ１０とグランドとの間に生じる過電圧から結合回路２１を保護する。避雷器３１は、接続端子４０_１，４０_２間にケーブル４２_１，４２_２を介して電気的に接続される。

接地スイッチ３２は、接続端子４０_１，４０_２間にケーブル４２_１，４２_２を介して電気的に接続される。接地スイッチ３２は、ケーブル４２_１，４２_２間の短絡および開放を行うスイッチである。作業者は、接地スイッチ３２の開閉操作を行うことができる。例えば、作業者は、接地スイッチ３２への閉操作を行うことで、接続端子４０_１，４０_２間を短絡させることができる。

したがって、接地スイッチ３２によって接地用ケーブル３３を安全に取り外すことができる。すなわち、接地スイッチ３２がない状態で接地用ケーブル３３を接続端子４１_１，４１_２から取り外した場合には接続端子４０_１，４０_２間に高電圧が生じるが、接地スイッチ３２によって接続端子４０_１，４０_２間を短絡させた後に、接地用ケーブル３３を取り外すことで、接続端子４０_１，４０_２間に高電圧が生じることを回避することができる。

接地用ケーブル３３は、多芯線を有する被膜付きのケーブルであり、一端が接続端子４１_１に着脱可能に取り付けられ、他端が接続端子４１_２に着脱可能に取り付けられる。接地用ケーブル３３の他端は、接続端子４１_２に接続されることによって、接続端子４１_２、ケーブル４２_２、接続端子４０_２、およびケーブル１５を介してグランドに接続される。すなわち、接地用ケーブル３３の他端は、接地される。接地用ケーブル３３を多芯のケーブルにすることによって、接地用ケーブル３３に柔軟性を持たせて、接地用ケーブル３３にフェライトコア３４を取り付けやすくすることができる。

また、接地用ケーブル３３は、ケーブル１４，１５に定常的に流れる排流電流より大きな定格電流を有するケーブルであり、例えば、排流電流よりも十分に大きな定格電流を有するケーブルである。このように、接地用ケーブル３３を排流電流よりも十分大きな定格電流を有するケーブルとすることで、排流電流による接地用ケーブル３３の発熱を抑えて接地用ケーブル３３の伸縮の力が接続端子４１_１，４１_２に加わらないようにすることができる。

排流電流は、送電線３の電圧とＣＶＴ１０との静電容量との関係で決まる。ＣＶＴ１０の静電容量は１０００ｐＦ〜２０００ｐＦ程度である。送電線３の電圧が１１０ｋＶであり、かつ、ＣＶＴ１０の静電容量が最大２０００ｐＦである場合、排流電流は２００ｍＡ程度である。

接地用ケーブル３３における高周波インピーダンス（高周波抵抗）は、撚線の数および構成によって増加することから、接地用ケーブル３３を１７２本の撚線とすることで、高周波抵抗を高くすることができる。これにより、接地用ケーブル３３を単芯のケーブルにする場合に比べ、接続端子４０_１，４０_２間の高周波インピーダンスをさらに高くすることができる。

また、ケーブル４２_１，４２_２，４３_１，４３_２は、単芯のケーブルとすることで、接続端子４０_１，４０_２と高耐圧高周波トランス３５との間の高周波インピーダンスを低く抑えることができる。これにより、電力線搬送通信装置２３で送受信される伝送信号がケーブル４２_１，４２_２，４３_１，４３_２によって減衰する量を低減することができる。

なお、接地用ケーブル３３は、１７２本の撚線を有する断面積が１４ｍｍ^２のケーブルに限定されず、接地用ケーブル３３の伸縮の力が接続端子４１_１，４１_２に加わらない程度の定格電流を有するケーブルであればよい。また、耐電圧が２０００Ｖのケーブルを接地用ケーブル３３として用いることで、送電線３などに雷撃が加わった場合や電気事故が発生した場合に、接地用ケーブル３３が損傷する可能性を低減することができる。なお、接地用ケーブル３３の耐電圧は２０００Ｖに限定されない。

５つのフェライトコア３４は、例えば、分割型のフェライトコアであり、分割コアとも呼ばれる。これら５つのフェライトコア３４には、接地用ケーブル３３が挿通される。これにより、接続端子４０_１，４０_２間を高周波成分に対して高インピーダンスにすることができる。なお、フェライトコア３４は、５つに限定されない。

図５に示す例では、接地用ケーブル３３が３回巻かれており、かかる接地用ケーブル３３の３回巻き部分が各フェライトコア３４に挿通される。したがって、各フェライトコア３４に対する接地用ケーブル３３のターン数（以下、フェライトコア３４に対するターン数と記載する）は３であるが、フェライトコア３４に対するターン数は、３に限定されない。

フェライトコア３４に音鳴りが発生するとフェライトコア３４の劣化が促進されるため、フェライトコア３４は、弾力性を持ったシリコンゴムによって基板３０に固定される。シリコンゴムは放熱材でもあることからフェライトコア３４の発熱による特性劣化を抑制することができる。

また、シリコンゴムは、一般に、−４０℃〜１４０℃までの温度変化にも耐えうることから、屋外に設置した場合であっても、フェライトコア３４の基板３０への固定が不安定になることを回避することができる。

フェライトコア３４は、接地用ケーブル３３に流れる排流電流が大きいと磁気飽和により高周波インピーダンスの低下や周波数特性の歪を生じる。すなわち、フェライトコア３４に対するターン数を増加させると、フェライトコア３４の高周波インピーダンスの低下や周波数特性の歪を生じる場合がある。そこで、フェライトコア３４に対するターン数を抑えつつ、フェライトコア３４を複数個取り付けることで、高周波インピーダンスの低下や周波数特性の歪を抑制するようにしている。

ここで、フェライトコア３４の磁気飽和が１Ａで生じるものとし、かつ、排流電流は２００ｍＡ程度であるとする。例えば、送電線３の電圧が１１０ｋＶであり、ＣＶＴ１０の静電容量が２０００ｐＦである場合に、排流電流は２００ｍＡ程度である。この場合、二次高調波や尤度を考慮して７００ｍＡを上限に設定すると、各フェライトコア３４に対するターン数を３にすることで、各フェライトコア３４に挿通される接地用ケーブル３３に流れる電流の合計は、上限値７００ｍＡ以下の６１０ｍＡになる。

このように、排流電流によってフェライトコア３４で磁気飽和が生じないようにフェライトコア３４に対するターン数を決定することで、磁気飽和によるフェライトコア３４の特性低下およびフェライトコア３４の劣化を抑制することができる。

また、接地用ケーブル３３を３回巻いた部分に複数のフェライトコア３４を取り付けることで、接地用ケーブル３３をフェライトコア３４毎に３回巻く場合に比べ、接地用ケーブル３３にフェライトコア３４を取り付けやすくすることができる。

このように、フェライトコア３４の磁気飽和が生じないように、電線の巻き数や巻き方およびフェライトコア３４の個数に工夫を加えることで、接続端子４０_１，４０_２間を高周波に対して高インピーダンスにしている。したがって、電力線搬送通信装置２３は、接地用ケーブル３３に排流機能を持たせつつ、結合回路２１の高周波特性が低下することを防止することができ、結合回路２１を通じて２ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波信号を送受信できる。

また、接地用ケーブル３３は、接続端子４１_１，４１_２に着脱可能に取り付けられているため、例えば、接地用ケーブル３３の交換を容易に行うことができる。接続端子４１_１，４１_２は、例えば、ボルトと、ハンドル付きナットまたはノブ付きナットとを含んでおり、ハンドルまたはノブは絶縁部材で構成される。そのため、接地用ケーブル３３の交換を容易かつより安全に行うことができる。なお、接続端子４０_１，４０_２も、ボルトと、ハンドル付きナットまたはノブ付きナットとを含む構成である。

また、フェライトコア３４を分割型のフェライトコアにすることで、接地用ケーブル３３を接続端子４１_１，４１_２に取り付けた状態で、接地用ケーブル３３へ取り付けるフェライトコア３４の数を容易に増減することができる。

また、結合回路２１は、従来の結合回路のように、排流機能を有する高耐圧トランスを用いていないため、排流に伴う高耐圧トランスのレアショートなどのような故障が発生しない。したがって、通信装置１２の信頼性を向上させることができる。また、結合回路２１は、排流機能を有する高耐圧トランスを用いておらず、接地用ケーブル３３に排流機能を持たせているため、従来の結合回路に比べ、排流電流が大きい。そのため、ＣＶＴ１０を介した計測装置１１への影響を抑制し、かつ、計測装置１１および通信装置１２の故障などを防止することができる。

また、ＣＶＴ１０に一端が接続されるケーブル１４の他端が接続される接続端子４０_１とは異なる接続端子４１_１に接地用ケーブル３３が取り付けられる。そのため、接地用ケーブル３３の交換の際にケーブル１４が接続端子４０_１から誤って外れるといった事態を避けることができ、接地用ケーブル３３の交換をより安全に行うことができる。

高耐圧高周波トランス３５の一次側巻線は、接続端子４１_１に一端が接続されたケーブル４３_１の他端と，接続端子４１_２に一端が接続されたケーブル４３_２の他端とに接続され、接続端子４０_１，４０_２間の高周波成分を二次側巻線へ出力する。高耐圧高周波トランス３５の二次側巻線は、２線結合回路２２に接続されるコネクタ４４に接続される。なお、コネクタ４４の２つの端子のうち１つの端子は、グランドに接続される。

高耐圧高周波トランス３５は、例えば、５０ｋＶ耐圧の非鉄心トランスであり、１００ｋＨｚ以上の周波数の成分を通過させることができる高周波トランスである。かかる高耐圧高周波トランス３５によって、電力線搬送通信装置２３などを高電圧から保護することができ、また、接続端子４０_１，４０_２間の高周波成分を抽出することができる。

図４に戻って、通信装置１２の説明を続ける。通信装置１２に含まれる２線結合回路２２は、結合回路２１_１，２１_２に例えば不図示の同軸ケーブルを介して接続される。かかる２線結合回路２２は、電力線搬送通信装置２３から送信される伝送信号に基づいて、差動信号を生成する。かかる差動信号は、電力線搬送通信装置２３から送信される伝送信号と同相の伝送信号と、電力線搬送通信装置２３から送信される伝送信号の位相を１８０度ずらした伝送信号とを含む。

また、２線結合回路２２は、結合回路２１_１および結合回路２１_２から出力される差動信号の一方の位相を反転して他方と加算することによって合成信号を生成し、生成した合成信号を電力線搬送通信装置２３へ出力する。

図６は、実施形態に係る２線結合回路の構成例を示す図である。図６に示す２線結合回路２２は、トランス６０と、可変抵抗６１と、電流検出部６２と、インピーダンス整合部６３とを備える。

トランス６０の一次側巻線６０ａの一端は、端子７０_１を介して結合回路２１_１に接続され、トランス６０の一次側巻線６０ａの他端は、端子７０_２を介して結合回路２１_２に接続される。トランス６０の二次側巻線６０ｂの両端は、端子７１_１，７１_２を介して電力線搬送通信装置２３に接続される。可変抵抗６１は、一次側巻線６０ａの中点とグランドとの間に接続される。

これにより、トランス６０の一次側巻線６０ａの両端から、電力線搬送通信装置２３から送信される伝送信号に応じた差動信号が出力される。また、トランス６０において、結合回路２１_１および結合回路２１_２から出力される差動信号の一方の位相が反転して他方と加算されて合成信号が生成され、電力線搬送通信装置２３へ出力される。

このように、２線結合回路２２は、送電線３に含まれる６つの送電線３_１１〜３_１３，３_２１〜３_２３のうち２つの線とグランド（アース）とを用いた３線式平衡接続回路を構成する。そのため、送電線３の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置２３のインピーダンスとの整合を容易に行うことができる。また、送電線３_１１，３_２１に重畳した外来ノイズや放送波は、２線結合回路２２によってキャンセルされることになり、電力線搬送通信装置２３間での送受信特性を向上させることができる。

また、電流検出部６２は、可変抵抗６１に流れる電流値を検出する。インピーダンス整合部６３は、電流検出部６２で検出された電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗６１の値を変更する。例えば、インピーダンス整合部６３は、可変抵抗６１に流れる電流を負帰還する負帰還回路を有しており、かかる負帰還回路によって可変抵抗６１を変化させることができる。

このように、２線結合回路２２は、電流検出部６２で検出された電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗６１の値を変更する。そのため、例えば、環境の変化などによって送電線３の線路インピーダンスが変化した場合であっても、送電線３の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置２３のインピーダンスとを自動的に整合させることができる。したがって、漏洩電界を大幅に抑制することができ、また、受信する伝送信号の振幅が低下することを抑制することができる。

２線結合回路２２は、図６に示す構成例に限定されず、図６に示す構成以外の構成であってもよい。図７は、実施形態に係る２線結合回路の他の構成例を示す図である。図７に示す２線結合回路２２は、図６に示す２線結合回路２２と同様に、トランス６０、可変抵抗６１、電流検出部６２およびインピーダンス整合部６３を備える。

さらに、図７に示す２線結合回路２２は、トランス６０の二次側巻線６０ｂの両端と端子７１_１，７１_２との間に固定減衰器６５が設けられ、一次側巻線６０ａの中点とグランドとの間に、さらにトランス６６および固定減衰器６７が設けられる。

トランス６６の一次側巻線６６ａにおける巻き始め端は、トランス６０の一次側巻線６０ａの中点に接続され、トランス６６の一次側巻線６６ａにおける巻き終わり端は、グランドに接続される。また、トランス６６における二次側巻線６６ｂにおける巻き始め端は、固定減衰器６７を介して可変抵抗６１に接続され、トランス６６の二次側巻線６６ｂにおける巻き終わり端は、固定減衰器６７を介してトランス６０の一次側巻線６０ａの中点に接続される。

可変抵抗６１を介して一次側巻線６０ａの中点とグランドとの間に流れる電流とトランス６６の一次側巻線６６ａを介して一次側巻線６０ａの中点とグランドとの間に流れる電流とがトランス６６によって打ち消し合うように、インピーダンス整合部６３によって、可変抵抗６１の値が調整される。すなわち、インピーダンス整合部６３は、電流検出部６２で検出された電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗６１の値を変更する。

これにより、送電線３側と電力線搬送通信装置２３側との高周波インピーダンスをより安定的に整合させることができる。なお、２線結合回路２２は、図６および図７に示す構成例に限定されず、例えば、トランス６０と、差動ドライバと、差動レシーバとを備える構成であってもよい。

電力線搬送通信装置２３は、２ＭＨｚ以上の高周波信号を送受信して他の電力線搬送通信装置２３との通信を行う。電力線搬送通信装置２３は、例えば、ＩＥＥＥ１９０１に準拠した通信装置である。

例えば、電力線搬送通信装置２３は、２ＭＨｚ以上の周波数帯域で、Wavelet−ＯＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing）による伝送方式で通信を行う通信装置である。なお、電力線搬送通信装置２３は、２ＭＨｚ以上の高周波信号を送受信することができる通信装置であればよく、ＩＥＥＥ１９０１に準拠した通信装置に限定されない。

電力線搬送通信装置２３が送受信する伝送信号は、拠点間の通信に用いられる信号であり、例えば、拠点間で音声やデータを送受信するための信号である。例えば、第１の拠点４_１における電力線搬送通信装置２３は、計測装置１１で検出された送電線３の電圧の瞬時値や周波数などの第１の拠点４_１に関する情報を、第２の拠点４_２における電力線搬送通信装置２３へ送信することができる。

また、第２の拠点４_２における電力線搬送通信装置２３は、計測装置１１で検出された送電線３の電圧の瞬時値や周波数などの第２の拠点４_２に関する情報を伝送信号として、第１の拠点４_１における電力線搬送通信装置２３へ送信することができる。また、電力線搬送通信装置２３は、拠点４間の音声通信のための情報を伝送信号によって送受信することができる。

電力線搬送通信装置２３は、光変換器２４および光ファイバーケーブル２５を介して拠点４に設けられた不図示の屋内システムに接続されている。屋内システムには、不図示の各種のサーバが設けられる。サーバは、計測装置１１で検出された送電線３の電圧の瞬時値や周波数などの拠点４に関する情報を計測装置１１から取得し、取得した情報を通信設備９から光ファイバーケーブル２５および光変換器２４を介して電力線搬送通信装置２３へ送信することができる。また、サーバは、線路用開閉器８の状態を示す情報を通信設備９から光ファイバーケーブル２５および光変換器２４を介して電力線搬送通信装置２３へ送信することもできる。また、サーバは、光変換器２４および光ファイバーケーブル２５を介して電力線搬送通信装置２３から送信される他の拠点４の情報を通信設備９から取得することができる。

図４に示すように、結合回路２１_１は、ＣＶＴ１０_１を介して送電線３_１１に接続され、結合回路２１_２は、ＣＶＴ１０_２を介して送電線３_２１に接続されている。そのため、第１の拠点４_１における通信装置１２からの差動信号は、送電線３_１１，３_２１を介して第２の拠点４_２における通信装置１２へ送信される。また、第２の拠点４_２における通信装置１２からの差動信号は、送電線３_１１，３_２１を介して第１の拠点４_１における通信装置１２へ送信される。

送電線３_１１，３_２１に伝送される信号は、通信装置１２からの差動信号であることから、一つの送電線３で電力線搬送通信装置２３の伝送信号を伝送する場合に比べ、送電線３_１１，３_２１の漏洩電界を大幅に低減することができる。

また、送電線３_１１，３_２１への外来ノイズや放送波は、送電線３_１１，３_２１に共通に重畳するが、送電線３_１１，３_２１で伝送される差動信号は、一方の信号が２線結合回路２２で反転されて他方の信号と合成される。そのため、送電線３_１１，３_２１に重畳した外来ノイズや放送波は、２線結合回路２２によってキャンセルされることになり、電力線搬送通信装置２３間での送受信特性を向上させることができる。

上述した実施形態では、ＣＶＴ１０とグランドとの間に結合回路２１を配置する例を説明したが、ＣＶＴ１０とは別に、送電線３に一端が接続されるコンデンサを設け、かかるコンデンサの他端とグランドとの間に結合回路２１を設ける構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、通信システム１００において、２つの送電線３_１１，３_２１に差動信号を重畳させる構成例を説明したが、送電線３_１１，３_２１に代えて、送電線３_１２，３_２２または送電線３_１３，３_２３に差動信号を重畳させる構成であってもよい。また、通信システム１００は、３つの送電線３_１１，３_１２，３_１３のうち２つの送電線に差動信号を重畳させる構成であってもよく、３つの送電線３_２１，３_２２，３_２３のうち２つの送電線に差動信号を重畳させる構成であってもよい。また、通信システム１００は、６つの送電線３_１１，３_１２，３_１３，３_２１，３_２２，３_２３のうち１つの送電線を用いて、電力線搬送通信装置２３間の伝送信号を送受信させる構成であってもよい。この場合、通信装置１２は、２線結合回路２２および結合回路２１_２を設けずに、電力線搬送通信装置２３と結合回路２１_１とを直接接続する構成にすることができる。

以上のように、実施形態に係る通信システム１００は、鉄塔添架の送電線３で複数の拠点４間の電力輸送を行う電力輸送設備１における拠点４間の通信を行う通信システムである。かかる通信システム１００は、各拠点４に配置された結合回路２１および電力線搬送通信装置２３を備える。結合回路２１は、送電線３にコンデンサ５０を介して接続される。電力線搬送通信装置２３は、結合回路２１を介して送電線３に重畳される高周波信号を送受信する。結合回路２１は、コンデンサ５０に一端が接続され他端が接地される接地線である接地用ケーブル３３と、接地用ケーブル３３が挿通されたフェライトコア３４と、接地用ケーブル３３の一端と電力線搬送通信装置２３との間に接続される高耐圧高周波トランス３５を備える。このように、フェライトコア３４に挿通された接地用ケーブル３３を用いることで、接地用ケーブル３３に排流機能を持たせつつ高周波インピーダンスを高めることができるため、鉄塔添架の送電線３を用いた通信において通信速度を向上させることができる。

また、接地用ケーブル３３は、複数回巻かれており、接地用ケーブル３３の複数回巻かれた部分が複数のフェライトコア３４に挿通される。これにより、接地用ケーブル３３をフェライトコア３４毎に複数回巻く場合に比べ、接地用ケーブル３３にフェライトコア３４を取り付けやすくすることができる。

また、結合回路２１は、接地用ケーブル３３の一端が着脱可能に接続される接続端子４１_１（第１端子の一例）と、接地用ケーブル３３の他端が着脱可能に接続される接続端子４１_２（第２端子の一例）と、接続端子４１_１に接続された接続端子４０_１（第３端子の一例）と、接続端子４１_２に接続された接続端子４０_２（第４端子の一例）と、接続端子４０_１と接続端子４０_２との間に設けられた接地スイッチ３２とを備える。これにより、接地用ケーブル３３の交換の際にケーブル１４が接続端子４０_１から誤って外れるといった事態を避けることができ、接地用ケーブル３３の交換をより安全に行うことができる。

また、結合回路２１に接続されるコンデンサ５０は、送電線３の一端に接続されるＣＶＴ１０（コンデンサ分圧型計器用変圧器の一例）に含まれるコンデンサである。これにより、送電線３に対してＣＶＴ１０とは別にコンデンサを設ける場合に比べて、通信装置１２の小型化および低コスト化を図ることができる。

また、各拠点４には、送電線３_１１，３_２１の電圧を計測する計測装置１１が設けられる。電力線搬送通信装置２３は、送電線３を介して計測装置１１による計測結果を送信する。これにより、例えば、第１の拠点４_１の状態を第２の拠点４_２に容易に通知することができる。

また、実施形態に係る通信システム１００は、電力線搬送通信装置２３から出力される高周波信号から差動信号を生成して２つの結合回路２１_１，２１_２へ出力し、２つの結合回路２１_１，２１_２から受信される差動信号を合成して電力線搬送通信装置２３へ出力する２線結合回路２２を備える。送電線３は、差動信号に含まれる一方の信号を伝送する送電線３_１１（第１送電線の一例）と他方の信号を伝送する送電線３_２１（第２送電線の一例）とを含む。これにより、漏洩電界を大幅に抑制することができる。

また、２線結合回路２２は、一端が結合回路２１_１に接続され、他端が結合回路２１_２に接続された一次側巻線６０ａと、両端が電力線搬送通信装置２３に接続された二次側巻線６０ｂとを備えるトランス６０と、トランス６０の一次側巻線６０ａの中点に接続された可変抵抗６１とを備える。これにより、送電線３の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置２３のインピーダンスとの整合を容易に行うことができる。

また、２線結合回路２２は、可変抵抗６１に流れる電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗６１の値を変更するインピーダンス整合部６３を備える。これにより、送電線３の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置２３のインピーダンスとを自動的に整合させることができる。したがって、漏洩電界を大幅に抑制することができ、また、受信する伝送信号の振幅が低下することを抑制することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 電力輸送設備
２ 鉄塔
３，３_１１，３_１２，３_１３，３_２１，３_２２，３_２３ 送電線
４ 拠点
４_１ 第１の拠点
４_２ 第２の拠点
５，５_１，５_２ 拠点設備
６ 変電設備
７_１，７_２ ライントラップ
８，８_１，８_２ 線路用開閉器
９ 通信設備
１０，１０_１，１０_２ ＣＶＴ
１１ 計測装置
１２ 通信装置
１４，１４_１，１４_２，１５，１５_１，１５_２ ケーブル
２１，２１_１，２１_２ 結合回路
２２ ２線結合回路
２３ 電力線搬送通信装置
２４ 光変換器
２５ 光ファイバーケーブル
３０ 基板
３１ 避雷器
３２ 接地スイッチ
３３ 接地用ケーブル（接地線）
３４，３４_１〜３４_５ フェライトコア
３５ 高耐圧高周波トランス（トランス）
４０_１，４０_２，４１_１，４１_２ 接続端子（第１端子から第４端子）
４２_１，４２_２，４３_１，４３_２ ケーブル
５０ コンデンサ
６０，６６ トランス
６１ 可変抵抗（抵抗）
６３ インピーダンス整合部
７０_１，７０_２，７１_１，７１_２ 端子
１００ 通信システム

Claims (8)

1. 鉄塔添架の送電線で拠点間の電力輸送を行う電力輸送設備における前記拠点間の通信を行う通信システムであって、
   前記各拠点に配置され、前記送電線にコンデンサを介して接続された結合回路と、
   前記各拠点に設置され、前記結合回路を介して前記送電線に重畳される高周波信号を送受信する電力線搬送通信装置と、を備え、
   前記結合回路は、
   前記コンデンサに一端が接続され他端が接地される接地線と、
   前記接地線が挿通されたフェライトコアと、
   前記接地線の一端と前記電力線搬送通信装置との間に接続されるトランスと、を備える
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記接地線は、複数回巻かれており、前記接地線の前記複数回巻かれた部分が複数の前記フェライトコアに挿通される
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記結合回路は、
   前記接地線の一端が着脱可能に接続される第１端子と、
   前記接地線の他端が着脱可能に接続される第２端子と、
   前記第１端子に接続される第３端子と、
   前記第２端子に接続される第４端子と、
   前記第３端子と前記第４端子との間に設けられる接地スイッチとを備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記コンデンサは、
   前記送電線の一端に接続されるコンデンサ分圧型計器用変圧器に含まれるコンデンサである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信システム。
5. 前記各拠点には、前記送電線の電圧を計測する計測装置が設けられており、
   前記電力線搬送通信装置は、前記送電線を介して前記計測装置による計測結果を送信する
   ことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
6. 前記電力線搬送通信装置から出力される前記高周波信号から差動信号を生成して２つの前記結合回路へ出力し、前記２つの結合回路から受信される差動信号を合成して前記電力線搬送通信装置へ出力する２線結合回路を備え、
   前記送電線は、
   前記差動信号に含まれる一方の信号を伝送する第１送電線と他方の信号を伝送する第２送電線とを含む、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。
7. 前記２線結合回路は、
   一端が前記２つの結合回路のうち一方の結合回路に接続され、他端が他方の結合回路に接続された一次側巻線と、両端が前記電力線搬送通信装置に接続された二次側巻線とを備えるトランスと、
   前記一次側巻線の中点に接続された抵抗と、を備える
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
8. 前記２線結合回路は、
   前記抵抗に流れる電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように前記抵抗の値を変更するインピーダンス整合部を備える
   ことを特徴とする請求項７に記載の通信システム。

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