JP4708068B2 - 電力線通信システム - Google Patents
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Description
尚、日本の配電システム(TTシステム:図5参照)では、2本の電力線と大地に設置された中性線の3本の電力線から構成されている。従って、電力線に重畳された高周波信号は必ず中性線と他の電力線の一方に重畳されるので、100Vの商用電源にモデムを接続すれば必ず高周波信号を受信することができる。
図5は、日本の配電システムに採用されているTTシステムの概念図である。柱上トランス40の2次側は中点が接地線41により大地に接地されている。従って、トランス40の両端(電力線42と43の間)の電圧は200Vであるが、中性線44との間では夫々100Vとなる。そして、その3線電力線は図示しない電力会社のブレーカを介して、需要家内の電力量計49により電力が積算されて分電盤45に入り、各ブレーカ45a、45b、45cを介して各家電機器46、47、48に供給される。従って、例えば家電機器46がPCであれば、電力線42と中性線に重畳された高周波信号をPC内のモデムが受信して通信を行うことができる。
またフェライトコアを用いた電磁誘導結合(磁気結合)回路にて信号をインジェクションするものとして、特許文献1に開示されたものがある。
本発明は、かかる課題に鑑み、2本の電力線間に高周波的に短絡するバイパス部を、インジェクション部の近傍に且つ対向モデムと反対側に備えることにより、インジェクション部から流出する反対方向の高周波信号を効率良く対向モデム側に誘導して、通信効率を高めた電力線通信システムを提供することを目的とする。
また、他の目的は、対向モデムと反対方向に存在する電力線からの漏洩電界の発生を防止すると共に、対向モデムと反対方向からの雑音を低減する電力線通信システムを提供することである。
本発明の電力線通信システムは、変圧器の2次側の電力線にインジェクション部を備え、モデムから送信した周波数が10MHz〜40MHzの高周波信号を、インジェクション部を介して電力線に重畳してモデム間でデータの授受を行う電力線通信システムである。しかしモデムから対向モデムに高周波信号を送出する際に、インジェクション部から対向モデム側に流れる信号以外に、その信号と反対側に流れる信号が発生する。そしてこの信号は、対向モデムとの通信を行う上では寄与しない信号であるばかりでなく、反対側に流れる信号は不要な電界を発生させ、通信品質と通信効率を低下させる要因となっている。そこで本発明では、この反対側に流れる信号を対向モデム側に誘導するために、変圧器の2次側の電力線間に高周波的に短絡するバイパス部を設けるものである。これにより、反対側に流れる信号はバイパス部を通過して一方の電力線を介して対向モデム側に誘導される。ここで、モデムとは高周波信号を送信して、その信号をインジェクション部から電力線に重畳する側に備えられたモデムを指す。また対向モデムとは、電力線に重畳された高周波信号を電力線から受信するモデムを指す。本発明のバイパス部の効果を最大限に引き出すには、その配置場所が重要となる。即ち、反対側に流れる信号を極力対向モデム側に反射させるためには、インジェクション部に近いほど効果が大きい。また、インジェクション部を中心としてモデム側に対向モデムの方向と反対側に流れる信号が発生するので、その信号をバイパスしてもう一方の電力線に伝えることが重要である。従って、その位置はインジェクション部を中心としてモデム側(対向モデムと反対側)とすることが必要である。電力線に重畳された高周波信号は、表皮効果により電力線の表面に現れる。従って、信号線を電力線の表面に挟み込むようにすれば、その間の磁気結合力により高周波信号のみを取り出すことができる。
また、インジェクション部により磁気結合される信号線は、大地からの電位差を極力無くすように配慮する必要がある。それには、信号線をツイストペアーとすることにより、お互いの電位差を打ち消し合う構成にするのが好ましい。
バイパス部は電力線間に接続されるため、商用周波数に対して大きなインピーダンスを示す必要があり、且つ高周波信号に対しては小さなインピーダンスを示す必要がある。また、2本の電力線間に接続するため、電力線が短絡するのを防止する手段も併せて必要である。そこで本発明では、容量素子とヒューズを直列に接続する構成とし、容量素子の容量は商用周波数に対して大きなインピーダンスを示し、且つ高周波信号に対しては小さなインピーダンスを示す容量に設定される。
また請求項2では、バイパス部は、少なくとも商用周波数を阻止するインピーダンスを有する容量素子と、変圧器の2次側の電力線間の短絡を防止するヒューズとを備え、それらが直列に構成されているので、安全性とハイパスフィルタの機能を併せ持ったバイパス部を簡単な構成で実現することができる。
図1は本発明の実施形態に係る電力通信システムの構成図である。この電力通信システム100は、高圧配電線である主幹電力線30の電圧を降圧して商用電力に変換する柱上トランス(変圧器)32の2次側に、送信すべき信号を重畳し、受信すべき信号を抽出するインジェクション部3と、商用周波数を阻止し対向モデム8に対して反対側に流れる高周波信号11は通過させる特性を有するバイパス部4と、インジェクション部3に送信すべき高周波信号7を信号線9を介して送信するモデム6と、モデム6と信号の送受を行う対向モデム8と、を備えて構成される。
尚、高圧配電線(6600V)30の電圧を商用電圧(100V)に降圧する柱上トランス32の2次側の低圧配電線1、2の一方(この例では低圧配電線1)は接地線34により大地に接地されている。また図示は省略するが、柱上トランス32の低圧配電線1、2から電力会社のブレーカを介して本システムは接続されている。また、バイパス部4は少なくとも商用周波数(50Hz/60Hz)を阻止するインピーダンスを有するコンデンサ(容量素子)4bと、柱上トランス(変圧器)32の2次側の電力線1、2間の短絡を防止するヒューズ4aとを備え、コンデンサ4bとヒューズ4aとが直列に接続されて2次側の電力線1、2間に接続されている。また、インジェクション部3はフェライトコア3a、3bにより構成され、フェライトコア3aは低圧配電線1と信号線9を挟み込み、フェライトコア3bは低圧配電線2と信号線9を挟み込んでいる。またモデム6の2本の信号線は撚り合わされてツイストペアー線9aを構成し、その先端はフェライトコア3a、3bに挟み込まれてループ状に構成されている。また対向モデム8は2次側の電力線1、2と接続されている。
またバイパス部4は、少なくとも商用周波数(50Hz/60Hz)を阻止するインピーダンスを有するコンデンサ4bと、柱上トランス32の2次側の電力線1、2間の短絡を防止するヒューズ4aとを備え、それらが直列に構成されているので、安全性とハイパスフィルタの機能を併せ持ったバイパス部4を簡単な構成で実現することができる。即ち、バイパス部4は電力線1、2間に接続されるため、商用周波数(50Hz/60Hz)に対して大きなインピーダンスを示す必要があり、且つ高周波信号11に対しては小さなインピーダンスを示す必要がある。また、2本の電力線1、2間に接続するため、電力線1、2が短絡するのを防止する手段も併せて必要である。そこで本発明では、コンデンサ4bとヒューズ4aを直列に接続する構成とし、コンデンサ4bの容量は商用周波数に対して大きなインピーダンスを示し、且つ高周波信号11に対しては小さなインピーダンスを示す容量に設定される。
またインジェクション部3については、電力線に重畳された高周波信号は、表皮効果により電力線の表面に現れる。従って、信号線9を電力線1、2の表面に挟み込むようにすれば、その間の磁気結合力により高周波信号のみを取り出すことができる。これにより、商用電力と高周波信号をアイソレーションすると共に、高周波信号のみを磁気結合により電力線に重畳することができる。またインジェクション部3により磁気結合される信号線9は、大地からの電位差を極力無くすように配慮する必要がある。それには、信号線9をツイストペアー(9a)にしてお互いの電位差を打ち消し合う構成にするのが好ましい。これにより、大地からの電位差がなくなり、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
Claims (2)
- 電力線に周波数が10MHz〜40MHzの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、
高圧配電線である主幹電力線の電圧を降圧して商用電力に変換する変圧器の2次側に、送信すべき信号を重畳し、受信すべき信号を抽出するインジェクション部と、商用周波数を阻止し前記高周波信号は通過させる特性を有するバイパス部と、を備え、
前記バイパス部は、前記インジェクション部の近傍で、且つ当該インジェクション部から見て電力線通信を行う対向モデムが接続された側と反対側の前記変圧器の2次側の電力線間を接続するように配置され、前記インジェクション部は、前記高周波信号を送出する信号線が前記変圧器の2次側から延びる電力線のうち2本と夫々磁気結合するように構成されると共に、
前記信号線はツイストペアー線により構成されていることを特徴とする電力線通信システム。 - 前記バイパス部は、少なくとも前記商用周波数を阻止するインピーダンスを有する容量素子と、前記変圧器の2次側の電力線間の短絡を防止するヒューズと、を備え、前記容量素子とヒューズとが直列に接続されている構成を備えた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。
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