JP2662636B2 - 電力線通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 電力会社は、電力需要家の施設に配置された遠隔受信
機へ中央管制局から指令信号を送る手段として電力線通
信システムを利用する。電力線通信システムのなかに
は、遠隔通信機を、中央管制局からの指令を受信し、こ
れに従うことのできる一方向装置として構成したものが
あり、この指令は多くの場合、電力会社にとって負荷需
要のピーク時間帯において、湯沸し器などのような重要
でない所定の電気負荷を切り離せという指令である。電
力線通信システムは電力需要家の場所から中央管制局へ
情報を送信することもできる双方向装置に用いることも
可能である。このような双方向装置を利用すれば電力消
費情報などのようなデータを送信することができる。 電力線通信システムが一方向方式であっても双方向式
であっても、中央管制局は所定のプロトコルに従ってベ
ースバンド・データ．メッセージを作成する。このメッ
セージによって遠隔受信機に対し、重要でない負荷の切
り離し、あるいは遠隔場所に記憶されている情報に関す
るデータを送信するように指令することができる。中央
管制局はベースバンド・データの形でメッセージを作成
したのち、このベースバンド・データ．ビットにより高
周波数信号を変調する。このようなシステムでは種々の
高周波数信号を利用できるが、典型的な周波数は12.5kH
zである。変調された信号は電力線に乗せられるが、こ
の電力線は中央管制局とも、メッセージを送られる遠隔
受信機とも接続している。遠隔受信機は電力線上に入来
メッセージが存在することを検出するとメッセージを復
調し、これに含まれるベースバンド・データ．ビットを
検出する。 典型的な例では、それぞれの遠隔受信機が固有のアド
レスを有すると共に、それぞれの遠隔受信機群がブロッ
ク・アドレスを有する。これにより、電力会社は必要に
応じてそれぞれの受信機を個別にアドレスするか、また
は各受信機群に同時に指令メッセージを送ることができ
る。中央管制局が特定の遠隔受信機に対し、そのメータ
値を読取り、このデータを中央管制局に送信するように
指令したい場合には個別アドレスを利用する。ただし、
中央管制局が１群の遠隔受信機に、ピーク需要期間中、
負荷を切り離させたければ、ブロック・アドレスを利用
する。 電力線に入来メッセージが存在することを検出する
と、遠隔受信機はそのメッセージを検出し、復調する。
復調したら、このメッセージを調べることにより、遠隔
受信機はメッセージが適正な個別アドレスまたはブロッ
ク・アドレスを含んでいるかどうかを確認することがで
きる。従って、遠隔受信機はメッセージがこの遠隔受信
機にアドレスされたものか、他の遠隔受信機にアドレス
されたものであるかを確認することができる。遠隔受信
機へのメッセージ中にブロック・アドレスを個別アドレ
スも含まれていなければ、メッセージは無視される。 米国特許第4,065,763号は配電網電力線通信システム
を開示し、米国特許第4,142,178号は配電網電力線通信
システムに使用される高電圧信号カプラーを開示してい
る。電力線通信信号を電力線を介して相当な遠距離まで
送りたい場合には、送信機から遠隔受信機へ伝送される
過程で信号を受信し、再送信する中継器が使用される。
米国特許第4,032,911号は配電システムと併用される信
号中継器を開示している。 負荷切り離し指令に応答できる一方向遠隔受信機の典
型的な例が米国特許第4,130,874号に開示されている。
この特許は電力線通信システムにおいて複数のアドレス
形式が選択可能な負荷管理端末載置を開示している。ま
た、米国特許第4,355,303号は配電網電力線通信システ
ム用受信機を開示している。 遠隔受信機は電力線を介してメッセージを受信する
と、復調してこれに含まれているベースバンド・データ
信号をとり出す。当業者には種々の変調方式が知られて
いるが、電力線通信システムに利用できる変調方式の一
例として位相シフト・キーイング（PSK）方式がある。
米国特許第4,379,284号は電力線通信システムに用いる
コヒーレント位相シフト・キーイング（CPSK）復調器を
開示している。また、メッセージ・ルートがフレキシブ
ルな配電網通信がシステムが米国特許第4,427,968号に
開示されている。米国特許第4,573,170号は受信機を３
相電力線と併用する場合に多重搬送波信号をサンプリン
グする装置及び方法を開示し、米国特許第4,467,314号
はフィールド絶縁端末装置及び負荷管理端末装置を含む
電力会社通信システムを開示している。 電力会社が遠隔受信機との通信に電力線を利用するこ
とが多くなるに従い、これに伴って種々の問題が起こっ
て来る。この種の通信システムを利用する２つの電力線
を互いに接続すれば、送信されるメッセージが電力線に
沿って本来の宛先とは異なる宛先へ伝送されるおそれが
ある。このような事態が起こるのは単一の配電系に２つ
の独立した電力線通信システムが含まれるか、同じ電力
会社配電網内に２つの配電系が含まれる場合である。経
験に照らして、電力線通信信号は75マイル以上離れた送
信機から受信でき、理論的には100マイル以上の距離に
わたって伝送可能である。従って、電力線システムに接
続して通信信号の送信を有効に阻止することのできる種
々の装置が考えられるが、送信機が電力線通信メッセー
ジを送信すると、宛先以外の多くの受信機がこれを受信
することは充分考えられる。この場合、２つの問題が起
こる。第１に、ある受信機がこの受信機を宛先としない
指令に応答し、適切でない時点において負荷の切り離し
を行うおそれがある。第２に、ある受信機が本当の宛先
がこの受信機ではないメッセージを受信し、復調するた
めに交信中の状態となり、本来この受信機が受信し、応
答しなければならない別のメッセージを無視するおそれ
がある。 これらの問題を回避するためにすでに種々の方法が試
みられているが、その効果は不確実である。例えば、そ
れぞれの電力線通信システムごとにそれぞれ異なる周波
数を使用する。各受信機は特定周波数を受信し、復調す
るように設計された復調器を具備しているから、周波数
の異なるメッセージを無視することになる。しかし、利
用できる周波数には限りがあり、２つの独立の電力線通
信システムが同じ周波数を使用する可能性がある。個別
及びブロック・アドレスの採用は遠隔受信機が受信する
必要のない指令を受信してこれに従うのを防止するのに
効果的である。しかし、固有の個別アドレスを割当てる
には限度があり、ブロック・アドレスの場合、異なる電
力会社がそのブロック・アドレスの識別に類似のナンバ
ーリング方式を採用するおそれがある。さらにまた、ア
ドレス方式を利用することにより、ある遠隔受信機が他
の受信機に宛てられた指令に従うという事態を回避でき
る場合でも、それでもなお、上述した干渉の問題があ
る。即ち、他の受信機へのメッセージを復調する間、塞
がった状態となり、本当に応答しなければならないメッ
セージを受信できない事態が考えられる。 従って、メッセージに含まれるブロック・アドレスま
たは個別アドレスに関係なく、メッセージの本当の宛先
でない受信機がこのメッセージを受信するのを防止する
装置の開発が望まれる。 そこで、本発明の目的は本当の宛先でない受信機が電
力線通信メッセージを受信するのを防止するのに利用で
きる電力線通信装置を提供することにある。 この目的に鑑み、本発明は送信機と、第１巻線及び送
信機に接続した第２巻線を有する変成器と、短絡位置と
非短絡位置の間で切り換え可能であり、第２巻線を短絡
するための手段と、変成器の第１巻線に接続され、電力
線を介して送信すべく送信機を電力線に結合するための
結合手段と、送信機が送信中でない時は第２巻線を短絡
する位置に、また送信機が送信中の時は非短絡位置にあ
るように短絡手段を制御するための制御手段とから成
り、結合手段は第２巻線が短絡されると電力線と大地電
位の間に所定周波数の信号のための低インピーダンス回
路パスを形成するような同調された状態になることを特
徴とする電力線通信装置を提供する。 さらにまた、本発明では電力線と送信機の間に挿入さ
れた回路を、送信機と連携させた受信機が受信すべき電
力線通信メッセージ用の周波数に同調する。例えば、も
し送信機及びこれと連携の遠隔受信機が両者間で伝送さ
れるベースバンド・データ・メッセージで変調するのに
12.5KHz周波数を利用するなら、12.5KHzに同調される同
調回路が得られるように回路素子を選択することにな
る。 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。 本発明は電力線送信システム、特に、所定の送信機以
外からの信号の送信時、干渉信号が電力線を介して遠隔
受信機へ伝送されるのを阻止する装置に係る。 本発明では、送信機が、メッセージを送信していない
時間にわたって変成器の２次巻線を短絡状態に維持す
る。電力線通信信号の送信直前に送信機が短絡手段また
はスイッチを開き、変成器の２次巻線に変調メッセージ
を供給することによって信号を送信する。送信完了の直
後、送信機は短絡スイッチを閉じ、該スイッチは変成器
の２次巻線を短絡する。同調回路の素子は、短絡状態に
ある変成器の１次巻線と共に、電力線と大地電位との間
に変調メッセージの周波数のための低インピーダンス回
路パスを形成するように選択する。送信機が送信中でな
い時に送信機とこれと連携する遠隔受信機との間の電力
線に変調信号が現れても、大地電位への低インピーダン
ス・パスがこれを通し、遠隔受信機へ受信されることが
ない。従って、送信機が送信中でない時、別の送信機か
らの擬似信号は遠隔受信機を避け、遠隔受信機が誤って
これらの送信信号を受信することは防止される。変成器
の２次巻線が短絡スイッチによって短絡されると、所定
周波数の信号が本発明の同調回路により大地へ結合され
るから電力線を介して遠隔受信機に達することはない。 第１図は発電所10が送電線12と接続している典型的な
電力線システムの一部を示す。第１図には２つの配電系
を示してある。第１配電系14は送電線12から降圧変圧器
20を介し線18に沿い、さらに給電線22に沿って電力の供
給を受ける。配電線22に供給された母線電圧は線28に接
続している複数の遠隔需要家の施設26a−26dへの供給の
ため変圧器24によってさらに降圧される。 同様に、第１配電系16は線30、降圧変圧器32及び給電
線34を介して送電線12と接続している。複数の需要家施
設36a−36dが第１図に示すように、他の降圧変圧器38及
び線40を介して給電線34と接続している。 尚、26a−26d以外の需要家施設も配電系14の給電線22
と接続しているのが普通であり、同様に、36a−36d以外
の需要家施設は線22、34の破線で示す延長線で示すよう
に配電系16の給電線34と接続していることはいうまでも
ない。また、需要家施設（即ち、26a−26d及び36a−36
d）のそれぞれには連携の送信機からの信号を受信する
ための受信機が設けてある。例えば、送信機50は結合コ
ンデンサ52を介して配電線22と接続しているから、施設
26a−26dにおける連携の遠隔受信機にメッセージを送信
することができる。この送信信号S1は送信機50により結
合コンデンサ52を介して電力線に供給され、給電線22に
沿い、変圧器24を通り、線28を介して施設26a−26dの遠
隔受信機に到達する。同様に、第２配電系16において、
送信機54は結合コンデンサ56を介して配電線34に結合さ
れ、施設36a−36dの遠隔受信機へ向けて送信する。この
信号S2は結合コンデンサ56、給電線34、変圧器38及び線
40を通って施設36a−36dの遠隔受信機に到達する。従っ
て、送信機50はその指令信号を施設26a−26dの受信機に
送信することができ、送信機54はその指令信号を施設36
a−36dの遠隔受信機に送信することができる。 上述のように、例えば配電系14及び16のように２つの
配電系が共通の送電線、たとえば第１図の線12に接続し
ている場合に問題が発生する可能性がある。問題の一例
を第１図に沿って説明する。送信機54から送信された信
号S2は需要家施設36a−36dの遠隔受信機に指令を送るた
めのものではあるが、この信号S2は変電所の電力変圧器
32、線30及び送電線12を通って配電系14へも伝播する。
この場合、信号は変電所電力変圧器20を通って給電線22
へ、さらに変圧器24を通って需要家施設26a・26dの遠隔
受信機に到達する可能性がある。信号S2は第１配電系14
の遠隔受信機によって受信されることを意図して送信さ
れたものではなく、配電系14の遠隔受信機による信号S2
の受信は意図せざることであり、有害な結果を招くおそ
れがある。例えば、需要家施設26aの遠隔受信機が配電
系16の遠隔受信機の１つと同じ個別アドレスを有する
か、または需要家施設26a−26dの遠隔受信機が第２配電
系16の受信機ブロックと同じブロック・アドレスを有す
る場合が考えらえる。たとえ識別アドレスがこのように
一致しなくても、需要家施設26a−26dの遠隔受信機が信
号S2を復調中であるため塞がった状態にある時に送信機
50が第１配電系14に属するこれらの遠隔受信機によって
受信されることを意図して信号S1の送信を試みるという
こともあり得る。この場合、第１配電系14の遠隔受信機
はやや先に受信した信号S2を復調する動作に専念して信
号S1を信号ノイズとして判断するであろうから、この信
号S1を無視することになる。 本発明の効果は送信機50または54が他の配電系からの
入来信号を阻止してこの擬似信号が電力線に沿って連携
の遠隔受信機へ送信されるのを防止できるようにするこ
とにある。例えば、信号S2が需要家施設26a−26dの遠隔
受信機に伝わるのを阻止できるように送信機50に本発明
の装置を組込む。作用について説明すると、送信機50が
連携の遠隔受信機に信号を送信中でなければ、短絡スイ
ッチを閉じて擬似信号S2が電力変圧器20からアースへ直
接流れ給電線22に沿って伝播しないようにする。従っ
て、送信機54からの信号S2が変圧器32を通って送電線12
を流れても、アースにむかって、逸れ、給電線22を通っ
て送信機50と連携の遠隔受信機に到達することはない。 第２図は本発明の詳細な構成図である。ただし、第２
図に示す電力線システム部分は第１図に示した電力線シ
ステムの比較的大きいセグメントの一部である。第２図
には、送電線12及びこれと連携の変電所変圧器20を配電
系14の送電線及び変電所変圧器の第１図図示部分と同様
に給電線22と接続している状態で示す。第１及び第２図
から明らかなように、第１図の送信機50は送信機部分及
び同調回路部分の双方を含む装置を簡略化して示したも
のであり、第２図では、送信機部分に参照番号64を、同
調回路部分に参照番号62をそれぞれ付してある。同調回
路部分62も送信機部分64も、第１図では送信機50を表わ
すボックスで一括して略示してある。 本発明の同調回路部分62は変成器T1及び送信機部分64
を電力線に結合するための結合回路より成り、この結合
回路はコンデンサC1と接続する排流コイルL1及び整合イ
ンダクタL2を含み、これらの素子は保護用ガス管68と共
に変成器T1の１次巻線70と接続する。変成器T1は１次巻
線70のほかに２次巻線72を具備する。排流コイルL1は第
２図に示すようにアース74と接続する。排流コイルL1の
他端は第１図の配電系14に関連して上述した結合コンデ
ンサ52を介して給電線22と接続する。 本発明の送信機部分64においては、送信機66を変成器
T1の２次巻線72と接続する。２次巻線72の端子間にスイ
ッチSW1を挿入する。このスイッチSW1は送信機または関
連のマイクロプロセッサの制御下に随意に開閉すること
ができる。送信機66は、これと関連の遠隔受信機にメッ
セージを送信したい時にはスイッチSW1を開いて変成器T
1の２次巻線72に変調信号を送る。ただし、送信機66が
その遠隔受信機に対して能動的にメッセージを送信して
いない時には、スイッチSW1を閉じるため、変成器T1の
２次巻線72が短絡される。 短絡スイッチSW1によって変成器T1の２次巻線72が短
絡されると、同調回路62が特定の周波数のための、結合
コンデンサ52を通ってアース74に至る低インピーダンス
・パスを形成する。特定周波数信号のための同調回路を
構成するために選択可能な素子の組み合わせは多様であ
るが、表Ｉは12.5KHz信号のための、アースに至る低イ
ンピーダンス・パスを含む同調回路を構成するため本発
明の好ましい実施例に使用される素子の特性値を例示し
たものである。 表 Ｉ 参照番号 種類または値 C1 １μf,600VDC L1 7mh L2 430μｈ SW1 常閉リレー接点 T1 可調タップ式整合変成器 52 0.61μf,15KV 68 TII 358 スイッチSW1を閉じて、変成器T1の２次巻線72が短絡
状態になると、擬似信号S2がアース74に流れるため給電
線22に沿って伝播しない。再び第１図において、擬似信
号S2は需要家施設36a−36dに設置されている連携の遠隔
受信機に指令メッセージを送る意図で送信機54から送信
されたにも係らず、変圧器32、送電線12、変電所変圧器
20を通って給電線22まで伝播したものである。再び第２
図において、変電所変圧器20を通る擬似信号S2はそのま
まアース74にむかって進む。なぜなら、本発明の同調回
路部分がアース74への極めてインピーダンスの低いパス
を形成して擬似信号S2が給電線22に沿って、第１図に示
した需要家施設26a−26dの遠隔受信機にむかって進むの
を防止するからである。 以上、特に位相シフト・キーイング（PSK）変調方式
に関連して本発明を説明し、この説明には一貫して12.5
KHzの信号の例を利用したが、本発明はこの特定周波数
信号の使用に限定されるものではない。また、本発明に
使用される送信機66は変成器T1の２次巻線72への信号を
送るのに好適なら、ほとんどいかなる種類の送信機であ
ってもよい。

【図面の簡単な説明】 第１図は２つの送信機及び複数の遠隔受信機を含む電力
線システムの一例を示す。 第２図は送信機及び電力線の一部と共に本発明の構成を
詳細に示す。 62……同調回路部分 64……送信機部分 L1……排流コイル C1……コンデンサ L2……整合インダクタ T1……変成器

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．送信機と、 第１巻線及び送信機に接続した第２巻線を有する変成器
   と、 短絡位置と非短絡位置の間で切り換え可能であり、第２
   巻線を短絡するための手段と、 変成器の第１巻線に接続され、電力線を介して送信すべ
   く送信機を電力線に結合するための結合手段と、 送信機が送信中でない時は第２巻線を短絡する短絡位置
   に、また送信機が送信中の時は非短絡位置にあるように
   短絡手段を制御するための制御手段と から成り、 結合手段及び変成器は第２巻線が短絡されると電力線と
   大地電位の間に所定周波数の信号のための低インピーダ
   ンス回路パスを与える同調回路を形成することを特徴と
   する電力線通信装置。 ２．結合手段は誘導性部分と容量性部分とから成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電力線通信
   装置。