JP5963693B2 - 通信システム - Google Patents

Description

この発明は、信頼性に優れた通信を行うことができる通信システムに関するものである。

従来の通信システムの通信装置は、メタル線を伝送媒体として、音声周波数帯（〜３ｋＨｚ）の通信キャリアを使ってデータ伝送している。よって、伝送容量が小さい。そこで、配電網のスマートグリッド化、高機能化に対応するためには、高速伝送が必要になっている。そのため、同じメタル線を使って高速伝送が可能な高周波（１００ｋ〜１０ＭＨｚ）を用いた通信方式が考えられている。しかし、この方式はデジタル信号を、高周波のアナログ信号に変換して高速通信を行う方式である。よって、音声帯域に比べて高周波は、高速伝送はできるものの、距離による信号減衰が大きく、長距離伝送が難しい。

そのため、長距離伝送を実現するために、中継器を通信区間に用いている。高周波通信で主に用いられる中継方式は、２つの異なる周波数帯域を使い分ける周波数分割方式、伝送時間をそれぞれの装置に分割する時分割方式が一般的に使われているものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−６５１６号公報

従来の通信システムは、中継装置が故障した場合、中継装置から先の通信先との通信ができなくなり、信頼性が低下するという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、信頼性に優れた通信を行う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。

この発明の通信システムは、
親局と、上記親局に通信線を介して数珠繋ぎ状に接続される複数の子局とを備えた通信システムであって、
上記複数の子局は、
上記親局からの信号にて処理を行う子局装置と、
上記子局装置に上記親局からの信号を変換して中継する通信インターフェイスと、
上記通信インターフェイスと上記通信線と間に接続され、上記親局からの信号を上記通信インターフェイスに授受するとともに、上記親局からの信号の強度が所定値以上であると当該信号を上記通信線を介して下流側の上記子局に送信するか、上記親局からの信号の強度が上記所定値より小さいと当該信号を増幅して、上記通信線を介して下流側の上記子局に送信するかを切り換える切換増幅部とをそれぞれ備え、
上記複数の子局の内、上記親局からの信号の強度が上記所定値より小さい当該信号を受信した上記子局の上記切換増幅部は当該信号を増幅し、
上記複数の子局の内、上記親局からの信号の強度が上記所定値以上である当該信号を受信した上記子局の上記切換増幅部は当該信号を増幅しないものである。

この発明の通信システムは、上記のように構成されているため、
減衰した信号を増幅して下流の子局に送信することができるため信頼性に優れた通信を行うことができる。

この発明の実施の形態１の通信システムの構成を示す図である。 図１に示した通信システムの第１配電子局の構成を示す図である。 図１に示した通信システムの第４配電子局の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２の通信システムの第１配電子局の構成を示す図である。 この発明の実施の形態３の通信システムの第１配電子局の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４の通信システムの構成を示す図である。 図６に示した通信システムの第１配電子局の構成を示す図である。 この発明の実施の形態５の通信システムの構成を示す図である。 図８に示した通信システムの第１配電子局の構成を示す図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における通信システムの構成を示す図、図２は図１に示した通信システムにおける第１配電子局の構成を示した図、図３は図１に示した通信システムのおける第４配電子局の構成を示した図である。尚、第１〜第５配電子局６〜１０は、同様に形成されているため、その説明は適宜省略する。また、このことは以下の実施の形態においても同様である。

図において、通信システムは、親局としての親局装置４と、複数の子局としての複数の第１〜第５配電子局６〜１０とにて構成されている。親局装置４は直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）にて通信（以下、”ＯＦＤＭ通信”と称す）を行う。第１〜第５配電子局６〜１０は、親局装置４に例えばメタル線にて構成される通信線２０を介して数珠繋ぎ状に接続されている。よって、ＯＦＤＭ通信を行うものである。また、この接続は、第１〜第５端子ＢＯＸ６２〜１０２を介している。尚、配電子局の数は、この例に限られることはなく、５より少なくとも、５より多くとも同様に行うことができるため、その説明は適宜省略する。

第１〜第５配電子局６〜１０は、第１〜第５子局ＣＰＵ６ｂ〜１０ｂ、第１〜第５通信インターフェイス（以下、Ｉ／Ｆと称す）６ａ〜１０ａ、第１〜第５自動切換アンプ部６１〜１０１、および電源部をそれぞれ備えている。第１〜第５子局ＣＰＵ６ｂ〜１０ｂは、親局装置４からの信号を受信して処理する子局装置である。第１〜第５通信Ｉ／Ｆ６ａ〜１０ａは、第１〜第５子局ＣＰＵ６ｂ〜１０ｂに親局装置４から通信線２０を介して通信される信号を変換して中継するためのＯＦＤＭモデムなどにて形成される通信Ｉ／Ｆである。第１〜第５自動切換アンプ部６１〜１０１は、第１〜第５通信Ｉ／Ｆ６ａ〜１０ａと、通信線２０と間に接続された切換増幅部である。電源部は、各子局ＣＰＵ６ｂ〜１０ｂ、各通信Ｉ／Ｆ６ａ〜１０ａ、および、各自動切換アンプ部６１〜１０１に外部からの電力を供給するためのものである。

第１〜第５自動切換アンプ部６１〜１０１は、親局装置４からの信号を第１〜第５通信Ｉ／Ｆ６ａ〜１０ａに授受する。さらに、親局装置４からの信号の強度が所定値以上であると当該信号を通信線２０を介して下流側の配電子局に送信するか、親局装置４からの信号の強度が所定値より小さいと当該信号を増幅して通信線２０を介して下流側の配電子局に送信するかを切り換えるものである。

次に、第１〜第５自動切換アンプ部６１〜１０１の構成の詳細について、図２を用いて説明する。尚、図２においては第１配電子局６を例に説明するが、他の配電子局も同様に形成されているためその説明は適宜省略する。第１自動切換アンプ部６１は、アナログアンプ６１ｄと、切換スイッチ６１ｃと、信号強度判定回路部６１ａと、切換制御回路部６１ｂとにて構成されている。そして、第１自動切換アンプ部６１は、通信線２０と接続され信号の入出力口として１次側、２次側との２つの口を有している。そして、各口は第１端子ＢＯＸ６２の１次側の保安器６２ａおよび２次側の保安器６２ｂにそれぞれ接続されている。そして、第１自動切換アンプ部６１は、１次側の口から入力した信号を、直接、第１通信Ｉ／Ｆ６ａに送信している。そして、第１子局ＣＰＵ６ｂは、第１通信Ｉ／Ｆ６ａにて変換された当該信号に基づいて処理を行う。

そして、２次側の口は、アナログアンプ６１ｄを経由するルートと、アナログアンプ６１ｄを経由しないルートとの２ルートを有している。そして、それぞれのルートは切換スイッチ６１ｃに接続されている。両ルートは切換スイッチ６１ｃで切り換えることが可能となっている。そして、切換スイッチ６１ｃの入力口は、第１通信Ｉ／Ｆ６ａおよび１次側の信号入力口にそれぞれ接続されている。そして、切換スイッチ６１ｃがＯＦＦになると、アナログアンプ６１ｄを経由しないルート、すなわち、信号を増幅することなく下流の子局に信号を送信する。そして、切換スイッチ６１ｃがＯＮになると、アナログアンプ６１ｄを経由するルート、すなわち、信号を増幅して下流の子局に信号を送信する。

そして、信号強度判定回路部６１ａは、第１通信Ｉ／Ｆ６ａと切換スイッチ６１ｃとの間に接続され、信号の強度の判定を行う判定部ある。切換制御回路部６１ｂは、信号強度判定回路部６１ａにて判定された信号の強度によって、切換スイッチ６１ｃを切り換えるものであり、信号の強度が所定値以上であると、切換スイッチ６１ｃをＯＦＦに切り換えて、信号の強度が所定値より小さいと、切換スイッチ６１ｃをＯＮに切り換える。尚、ここで言う所定値とは、当該通信システムにおいて、増幅が必要となる信号の強度の値を指し、採用される通信システムによってあらかじめ適宜設定されるものである。

そして、親局装置４には、変電所サーバ装置３が接続されている。変電所サーバ装置３にはネットワーク２を介して配電自動化サーバ１が接続されている。よって、親局装置４は給電側に配設され、各配電子局６〜１０は受電側に配設されることとなる。そして、親局装置４と各配電子局６〜１０とは配電線（図示せず）に沿って設置され、通信線２０も当該配電線に沿って配設されている。

各配電子局６〜１０は、受電側の配電線にそれぞれ接続された、例えば開閉器および当該開閉器を監視するセンサを備える各監視制御対象機器６０〜１００を監視し、親局装置４は、各監視制御対象機器６０〜１００の制御を各配電子局６〜１０を介して行うとともに各配電子局６〜１０からの各監視制御対象機器６０〜１００の情報を通信線２０を介してそれぞれ得て配電を制御する。

次に、上記のように構成された実施の形態１の通信システムの動作について説明する。ＯＦＤＭ通信は、親局装置４から例えば１０ｋｍ程度の通信限界の箇所までは、通常に通信を行うことが可能である。しかしながら、通信限界を超える、例えば１０ｋｍを超えると、信号が減衰し、正常に通信することができない。例えば、図１においては、第１〜第４配電子局６〜９は、この通信限界内に存在するものとし、第５配電子局１０は、この通信限界を超えて存在するものとする。

よって、第１〜第３配電子局６〜８は、図２に示すと同様に、信号強度判定回路６１ａが、通信線２０から入力される信号が所定値以上であると判定して、切換制御回路部６１ｂは、切換スイッチ６１ｃをＯＦＦにして、当該信号はそのまま下流の配電子局に送信する。そして、第４配電子局９は、図３に示すように、信号強度判定回路９１ａが、通信線２０から入力した信号が所定値より小さいと判定して、切換制御回路部９１ｂは、切換スイッチ９１ｃをＯＮにして、当該信号をアナログアンプ９１ｄにて増幅して、下流の第５配電子局１０に送信する。第５配電子局１０は、図２に示すと同様に、信号強度判定回路が、通信線２０から入力される信号が所定値以上であると判定して、切換制御回路部は、切換スイッチをＯＦＦにして、当該信号はそのまま下流の配電子局に送信する。尚、一端、切換スイッチ６１ｃ、９１ｃは切り換えると、信号の強度が変更しない限りその切り換えた状態が継続する。

上記のように構成された実施の形態１の通信システムは、子局に信号（アナログ信号）の減衰を検出すると、増幅して下流の子局に送信することで、親局と各子局との直接通信距離が長くなり、親局からの各子局への通信制御が容易になり、伝送効率が向上する。また、減衰した信号を増幅することで、信号の変復調を行う中継装置を用いずに、長距離伝送を実現するので、信号の変復調を行う必要がなく、伝送効率が向上する。よって、信頼性に優れた通信を行うことができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１においては、自動切換アンプ部の電源として電源部を備えて、外部から電力を得る例を示したが、本実施の形態２においては、図４に示すように、電源部６３から電力を充電する充電部としてのバッテリ６４を備える。そして、電源部６３が第１自動切換アンプ部６１に電力の供給ができなくなるとバッテリ６４が第１自動切換アンプ部６１に電力を供給する。

上記のように構成された実施の形態２の通信システムによれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、いずれかの配電子局の電源部が停止すると、その配電子局より下流（先）にある配電子局への通信ができなくなっていたが、配電子局が停止した場合でも、バッテリから電力が供給されるため、下流（先）にある配電子局への通信が継続できる。よって、信頼性がより一層向上する通信を行うことができる。

実施の形態３．
上記各実施の形態においては、信号強度判定回路部６１ａを、第１自動切換アンプ部６１に備える例を示したが、これに限られることはなく、本実施の形態３においては、図５に示すように、第１通信Ｉ／Ｆ６ａ内に信号強度判定回路部６６ａを内蔵する。よって、第１通信Ｉ／Ｆ６ａ内にて信号の強度を信号強度判定回路部６６ａにて上記実施の形態１と同様に判定して、その判定結果を切換制御回路部６１ｂに送信して、以下、上記実施の形態１と同様の動作を行う。

上記のように構成された実施の形態３の通信システムによれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、自動切換アンプ部に信号強度判定回路部を形成しないため、自動切換アンプ部の小型化、低コスト化を図ることができる。

実施の形態４．
上記各実施の形態においては、電源部またはバッテリにより自動切換アンプ部の電源を得る例を示したが、これに限られることはなく、図６および図７に示すように、通信線２０に、信号とは別に、アンプ用の電源信号を供給する電源信号供給部５を形成する。そして、電源信号供給部５から通信線２０に対してアンプ用の電源信号を送信する。そして、第１自動切換アンプ部６１には、この電源信号から電源を作成するための、フィルタ６１ｅおよび電源回路部６１ｆとを備えている。そして、フィルタ６１ｅは信号から電源信号を抽出して、電源回路部６１ｆにて電源を作成して、アナログアンプ６１ｄ、切換スイッチ６１ｃ、切換制御回路部６１ｂ、信号強度判定回路６１ａに電源を供給する。

上記のように構成された実施の形態４の通信システムによれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、停電時等であっても、通信線から電源が供給されることにより、中継を継続して機能させることができる。よって、信頼性がより一層向上する通信を行うことができる。

実施の形態５．
上記各実施の形態においては、信号強度判定回路部の判定により自動切換アンプ部を切換対応する例を示したが、図８および図９に示すように、親局装置４が、各自動切換アンプ部の各切換スイッチの切換を、各子局ＣＰＵに直接指示して、各子局ＣＰＵが信号の強度に関係なく、切換制御信号を切換制御回路に送信して、各切換スイッチの親局装置４からの信号を通信線２０を介して下流側の配電子局に送信するか、親局装置４からの信号を増幅して通信線２０を介して下流側の配電子局に送信するかを切り換えるものである。

上記のように構成された実施の形態５の通信システムによれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、通信システムを最適化する場合など、親局装置にて一括して制御することが可能となる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

２０ 通信線、３ 変電所サーバ装置、４ 親局装置、５ 電源信号供給部、
６ 第１配電子局、６ａ 第１通信Ｉ／Ｆ、６ｂ 第１子局ＣＰＵ、７ 第２配電子局、７ａ 第２通信Ｉ／Ｆ、７ｂ 第２子局ＣＰＵ、８ 第３配電子局、
８ａ 第３通信Ｉ／Ｆ、８ｂ 第３子局ＣＰＵ、９ 第４配電子局、
９ａ 第４通信Ｉ／Ｆ、９ｂ 第４子局ＣＰＵ、１０ 第５配電子局、
１０ａ 第５通信Ｉ／Ｆ、１０ｂ 第５子局ＣＰＵ、
６０，７０，８０，９０，１００ 監視制御対象機器、６１ 第１自動切換アンプ部、
６１ａ，９１ａ 信号強度判定回路部、６１ｆ 電源回路部、６３ 電源部、
６４ バッテリ、６６ａ 信号強度判定回路部、７１ 第２自動切換アンプ部、
８１ 第３自動切換アンプ部、９１ 第４自動切換アンプ部、
１０１ 第５自動切換アンプ部。

Claims (8)

1. 親局と、上記親局に通信線を介して数珠繋ぎ状に接続される複数の子局とを備えた通信システムであって、
   上記複数の子局は、
   上記親局からの信号にて処理を行う子局装置と、
   上記子局装置に上記親局からの信号を変換して中継する通信インターフェイスと、
   上記通信インターフェイスと上記通信線と間に接続され、上記親局からの信号を上記通信インターフェイスに授受するとともに、上記親局からの信号の強度が所定値以上であると当該信号を上記通信線を介して下流側の上記子局に送信するか、上記親局からの信号の強度が上記所定値より小さいと当該信号を増幅して、上記通信線を介して下流側の上記子局に送信するかを切り換える切換増幅部とをそれぞれ備え、
   上記複数の子局の内、上記親局からの信号の強度が上記所定値より小さい当該信号を受信した上記子局の上記切換増幅部は、当該信号を増幅し、
   上記複数の子局の内、上記親局からの信号の強度が上記所定値以上である当該信号を受信した上記子局の上記切換増幅部は、当該信号を増幅しない通信システム。
2. 上記切換増幅部は、上記親局からの信号の強度と上記所定値との判定を行う判定部を備えた請求項１に記載の通信システム。
3. 上記通信インターフェイスは、上記親局からの信号の強度と上記所定値との判定を行う判定部を備えた請求項１に記載の通信システム。
4. 上記切換増幅部に外部から電力を供給する電源部と、
   上記電源部からの電力を充電する充電部を備え、
   上記充電部は、上記電源部が上記切換増幅部に電力の供給ができなくなると上記切換増幅部に電力を供給する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 上記通信線に電源信号を送信する電源信号供給部を備え、
   上記切換増幅部は、上記電源信号から当該切換増幅部の電力を作成する電源回路部を備えた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 上記子局装置は、上記親局からの指示により上記親局からの信号の強度に関係なく、上記切換増幅部に対して、上記親局からの信号を上記通信線を介して下流側の上記子局に送信するか、上記親局からの信号を増幅して上記通信線を介して下流側の上記子局に送信するかを切り換える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 上記親局および上記各子局は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）にて通信を行う請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の通信システムは、
   給電側に配設された上記親局と、
   受電側に配設された複数の上記子局と、
   上記親局と上記各子局とが配電線に沿って設置された上記通信線を介して接続され
   上記子局は、上記受電側の上記配電線に接続された監視制御対象機器を監視し、
   上記親局は、上記監視制御対象機器の制御を、上記子局を介して行うとともに上記子局からの上記監視制御対象機器の情報を得て配電を制御する通信システム。

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