JP6025098B2

JP6025098B2 - 電力線搬送通信モジュール

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Publication number: JP6025098B2
Application number: JP2012217612A
Authority: JP
Inventors: 山本　心司; 心司山本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014072734A

Description

本発明は、電力線搬送通信モジュールに関するものである。

従来、図７に示すように、商用電源から各需要家へ商用電力を供給する電力線Ｗ１００に接続した電力線搬送通信モジュールＢ（以降、ＰＬＣ通信モジュールＢと称す）がある（例えば、特許文献１参照）。

図８は、ＰＬＣ通信モジュールＢの内部構成の概略を示す。ＰＬＣ通信モジュールＢは、電力線Ｗ１００に介挿されたフィルタ部２０を備える。

電力線Ｗ１００は、フィルタ部２０の一次側に接続された幹線側電力線Ｗ１００ａと、フィルタ部２０の二次側に接続された需要家側電力線Ｗ１００ｂとで構成される。幹線側電力線Ｗ１００ａは、商用電源や、後述の電力会社によって管理されるデータ収集装置等が電気的に接続されている。一方、需要家側電力線Ｗ１００ｂは、各需要家内の機器に電気的に接続されている。

そして、ＰＬＣ通信モジュールＢは、通信制御部として機能するマイクロコンピュータ１１，１２（以降、マイコン１１，１２と称す）を備える。マイコン１１は、幹線側電力線Ｗ１００ａに接続して、各需要家における電力使用量の検針データを、幹線側電力線Ｗ１００ａを介した電力線搬送通信によって、幹線側電力線Ｗ１００ａ側のデータ収集装置へ送信する。マイコン１２は、需要家側電力線Ｗ１００ｂに接続して、需要家内の各機器との間で需要家側電力線Ｗ１００ｂを介した電力線搬送通信を行うことによって、需要家側電力線Ｗ１００ｂ側の各機器の監視制御が行われる。

すなわち、幹線側電力線Ｗ１００ａは、電力会社−ＰＬＣ通信モジュールＢ間の通信経路（以降、Ａルートと称す）を構成している。また、需要家側電力線Ｗ１００ｂは、ＰＬＣ通信モジュールＢ−需要家間の通信経路（以降、Ｂルートと称す）を構成している。

また、マイコン１１は、結合部１０１を介して、幹線側電力線Ｗ１００ａに接続している。マイコン１２は、結合部１０２を介して、需要家側電力線Ｗ１００ｂに接続している。結合部１０１，１０２は、通信経路に直列接続されたコンデンサで構成されており、電力線搬送通信の周波数帯域を通過させ、商用周波数成分を減衰させる容量に設定されている。

そして、フィルタ部２０は、ローパスフィルタの機能を有している。このフィルタ部２０は、商用電力の周波数成分を通過させ、電力線搬送通信に用いられる通信信号の周波数成分を減衰させる。

したがって、幹線側電力線Ｗ１００ａ上、および需要家側電力線Ｗ１００ｂ上のそれぞれでは、Ａルートの通信信号とＢルートの通信信号とが混在することなく、通信トラフィックを抑制できる。すなわち、Ａルートの通信信号とＢルートの通信信号との干渉を抑制することができる。

特開２０１０−４３８９

しかしながら、上記特許文献１の構成において、マイコン１１，１２のそれぞれは、１チップの集積回路で構成される。したがって、従来、ＰＬＣ通信モジュールＢは、１チップのマイコンを２つ用いる必要があり、コスト増大、大型化の要因となっていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ａルート（電力会社−電力線搬送通信モジュール間の通信経路）の通信信号とＢルート（電力線搬送通信モジュール−需要家間の通信経路）の通信信号との干渉を抑制し、且つコスト低減、小型化を図ることができる電力線搬送通信モジュールを提供することにある。

本発明の電力線搬送通信モジュールは、商用電源からの電力を需要家に供給する電力線を介して電力線搬送通信を行う電力線搬送通信モジュールであって、前記電力線に介挿されたフィルタ部と、前記商用電源から前記フィルタ部への電力供給路となる前記電力線である第１の電力線、および前記フィルタ部から前記需要家の機器への電力供給路となる前記電力線である第２の電力線のそれぞれを介した電力線搬送通信を行う通信制御部とを備え、前記フィルタ部は、前記電力線搬送通信に用いられる通信信号の周波数成分を減衰させ、前記電力線は、２つの電圧極と１つの中性極とを有する単相３線式の配電方式で構成されており、前記通信制御部は、１チップの集積回路で構成されており、前記第１の電力線の２つの前記電圧極に接続して前記電力線搬送通信を行い、前記第２の電力線の前記中性極と１つの前記電圧極とに接続して前記電力線搬送通信を行うことを特徴とする。

この発明において、前記通信制御部は、前記通信信号を送信する送信ポートを１つ具備し、前記送信ポートから送信された前記通信信号を、前記第１の電力線または前記第２の電力線に切替可能に送出するスイッチ部を備えることが好ましい。

この発明において、前記電力線を介して供給される電力を計測する計測部をさらに備え、前記計測部は、前記通信制御部と別体に設けられており、前記通信制御部は、前記計測部の計測データを、前記第１の電力線と前記第２の電力線との少なくとも一方を介して送信することが好ましい。

この発明において、前記電力線を介して供給される電力を計測する計測部をさらに備え、前記計測部は、前記通信制御部と一体に設けられており、前記通信制御部は、前記計測部の計測データを、前記第１の電力線と前記第２の電力線との少なくとも一方を介して送信することが好ましい。

以上説明したように、本発明では、Ａルートの通信信号とＢルートの通信信号との干渉を抑制し、且つコスト低減、小型化を図ることができるという効果がある。

実施形態１の電力線搬送通信モジュールの構成を示すブロック図である。実施形態２の電力線搬送通信モジュールの構成の一部を示すブロック図である。実施形態３の電力線搬送通信モジュールの構成の一部を示すブロック図である。実施形態１〜３の概略構成を示す平面図である。実施形態４の電力線搬送通信モジュールの構成を示すブロック図である。同上の概略構成を示す平面図である。従来の電力線搬送通信モジュールの概略構成を示す平面図である。同上の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の電力線搬送通信モジュールＡ（以降、ＰＬＣ通信モジュールＡと称す）の構成を示す。

ＰＬＣ通信モジュールＡは、商用電源から需要家へ商用電力を供給する電力線Ｗ１に接続しており、マイクロコンピュータ１（以降、マイコン１と称す）、フィルタ部２、開閉器３、電源部４、結合部５（５１，５２）、電力計測部６で構成される。なお、以降において、結合部５を個別に識別する場合、結合部５１，５２，．．．の符号を用いる。

電力線Ｗ１は、フィルタ部２が介挿されており、フィルタ部２の一次側に接続された幹線側電力線Ｗ１ａと、フィルタ部２の二次側に接続された需要家側電力線Ｗ１ｂとで構成される。幹線側電力線Ｗ１ａは、商用電源や、電力会社によって管理されるデータ収集装置（図示なし）等に電気的に接続されている。一方、需要家側電力線Ｗ１ｂは、各需要家内の機器（図示なし）に電気的に接続されている。すなわち、幹線側電力線Ｗ１ａは、商用電源からフィルタ部２への電力供給路となる本発明の第１の電力線を構成する。また、需要家側電力線Ｗ１ｂは、フィルタ部２の二次側に接続して、需要家の機器への電力供給路となる本発明の第２の電力線を構成する。

電力線Ｗ１は、単相三線式の配電方式で構成される。そして、幹線側電力線Ｗ１ａは、２本の電圧極Ｌ１ａ，Ｌ２ａ、中性極Ｎ１ａで構成され、電圧極Ｌ１ａ−電圧極Ｌ２ａ間に２００Ｖ、電圧極Ｌ１ａ−中性極Ｎ１ａ間に１００Ｖ、電圧極Ｌ２ａ−中性極Ｎ１ａ間に１００Ｖが発生している。また、需要家側電力線Ｗ１ｂは、２本の電圧極Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂ、中性極Ｎ１ｂで構成され、電圧極Ｌ１ｂ−電圧極Ｌ２ｂ間に２００Ｖ、電圧極Ｌ１ｂ−中性極Ｎ１ｂ間に１００Ｖ、電圧極Ｌ２ｂ−中性極Ｎ１ｂ間に１００Ｖが発生している。

さらに、ＰＬＣ通信モジュールＡ内において、幹線側電力線Ｗ１ａには、開閉器３が介挿されている。開閉器３は、マイコン１によってオン・オフ制御されることによって、電力線Ｗ１を介して商用電源から各需要家へ供給される商用電力を導通・遮断する。

また、電力計測部６は、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧、電流を測定して、電力線Ｗ１を介して需要家に供給される電力使用量を計測し、この計測結果を検針データとしてマイコン１へ出力する。

そして、マイコン１は、１チップの集積回路で構成されており、演算部１ａと、２つの送受信部１ｂ，１ｃとを備えて、本発明の通信制御部として機能する。なお、電源部４は、幹線側電力線Ｗ１ａから供給される電力を入力として、マイコン１の動作電源を生成している。

送受信部１ｂは、結合部５１を介して、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ，Ｌ２ａに接続している。そして、演算部１ａは、送受信部１ｂを介して、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ，Ｌ２ａとの間で通信信号を授受する。例えば、演算部１ａは、幹線側電力線Ｗ１ａを介した電力線搬送通信によって、需要家における電力使用量の検針データを、幹線側電力線Ｗ１ａ側のデータ収集装置へ送信する。また、演算部１ａは、幹線側電力線Ｗ１ａを介した電力線搬送通信によって、開閉器３の制御信号を受信し、開閉器３のオン・オフ制御を行う。

さらに、送受信部１ｃは、結合部５２を介して、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂに接続している。そして、演算部１ａは、送受信部１ｃを介して、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂとの間で通信信号を授受する。例えば、演算部１ａが、需要家内の各機器との間で需要家側電力線Ｗ１ｂを介した電力線搬送通信を行うことによって、需要家側電力線Ｗ１ｂ側の各機器の監視制御が行われる。また、演算部１ａは、需要家側電力線Ｗ１ｂを介した電力線搬送通信によって、需要家における電力使用量の検針データを、需要家側電力線Ｗ１ｂ側の機器へ送信する。

すなわち、幹線側電力線Ｗ１ａは、電力会社−ＰＬＣ通信モジュールＡ間の通信経路（以降、Ａルートと称す）を構成している。また、需要家側電力線Ｗ１ｂは、ＰＬＣ通信モジュールＡ−需要家間の通信経路（Ｂルートと称す）を構成している。

そして、幹線側電力線Ｗ１ａと需要家側電力線Ｗ１ｂとの間に接続されたフィルタ部２は、ローパスフィルタの機能を有している。すなわち、フィルタ部２は、幹線側電力線Ｗ１ａから需要家側電力線Ｗ１ｂへ供給される商用電力の周波数成分を通過させ、電力線搬送通信に用いられる通信信号の周波数成分を減衰させる周波数特性を有する。なお、商用電力の周波数成分は、５０／６０Ｈｚ、電力線搬送通信に用いられる通信信号の周波数成分は、例えば、１０ＫＨｚ〜４５０ＫＨｚである。

したがって、幹線側電力線Ｗ１ａ上、および需要家側電力線Ｗ１ｂ上のそれぞれにおいて、Ａルートの通信信号とＢルートの通信信号との混在を抑制し、各ルートにおける通信トラフィックを低減できる。すなわち、Ａルートの通信信号とＢルートの通信信号との干渉を抑制することができる。また、Ａルート、Ｂルートの各々では、他方の通信信号が見えなくなることによって、Ａルート、Ｂルートの各々における通信トラフィックが低減することになる。

また、本実施形態では、マイコン１を、２つの送受信部１ｂ，１ｃを備えた１チップの集積回路で構成している。したがって、ＰＬＣ通信モジュールＡは、幹線側電力線Ｗ１ａおよび需要家側電力線Ｗ１ｂのそれぞれを介した通信経路を形成でき、ＡルートおよびＢルートのそれぞれを個別に用いた電力線搬送通信を行うことができる。さらに、本実施形態では、１チップのマイコンを２つ用いる従来技術に比べて、コスト低減、小型化を図ることができる。

すなわち、ＰＬＣ通信モジュールＡを用いることによって、Ａルートの通信信号とＢルートの通信信号との干渉を抑制し、且つコスト低減、小型化を図ることができる。

また、送受信部１ｂは、結合部５１を介して、幹線側電力線Ｗ１ａに接続している。送受信部１ｃは、結合部５２を介して、需要家側電力線Ｗ１ｂに接続している。結合部５１，５２は、通信経路に直列接続されたコンデンサで構成されており、電力線搬送通信の周波数帯域を通過させ、商用周波数成分を減衰させる容量に設定されている。

（実施形態２）
図２は、ＰＬＣ通信モジュールＡのマイコン１周辺の構成を示す。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

まず、マイコン１は、１つの受信ポートＲｘと、１つの送信ポートＴｘとを備える。

受信ポートＲｘは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７１、結合部５３を介して、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ，Ｌ２ａ（２００Ｖ系）に接続し、電圧極Ｌ１ａ−Ｌ２ａ間に伝送している通信信号を受信する。さらに、受信ポートＲｘは、バンドパスフィルタ７２、結合部５４を介して、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ−Ｌ２ｂ間（２００Ｖ系）に接続し、電圧極Ｌ１ｂ−Ｌ２ｂ間に伝送している通信信号を受信する。すなわち、１つの受信ポートＲｘは、幹線側電力線Ｗ１ａおよび需要家側電力線Ｗ１ｂから、電力線搬送通信による通信信号を受信できる。なお、バンドパスフィルタ７１，７２は、電力線搬送通信の通信帯域外を減衰させる。結合部５３，５４は、通信経路に直列接続されたコンデンサで構成される。

送信ポートＴｘは、増幅部８に接続しており、増幅部８は、送信ポートＴｘから送信された通信信号を増幅する。増幅部８の出力は、スイッチ部９によって、結合部５３または結合部５４に切替可能に接続している。そして、結合部５３は、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ−Ｌ２ａ間（２００Ｖ系）に接続している。また、結合部５４は、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ−Ｌ２ｂ間（２００Ｖ系）に接続している。

そして、増幅部８によって増幅された通信信号は、スイッチ部９の切替状態に応じて、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ−Ｌ２ａ間、または需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ−Ｌ２ｂ間に送出される。すなわち、スイッチ部９は、通信信号の送出先を、幹線側電力線Ｗ１ａまたは需要家側電力線Ｗ１ｂに選択的に切り替えるスイッチ機能を有している。マイコン１は、送信ポートＴｘから送信する通信信号の送信先に応じて、スイッチ部９の切替制御を行う。

本実施形態によれば、受信ポートＲｘ、送信ポートＴｘをそれぞれ１つ設けた１チップのマイコン１を用いて、幹線側電力線Ｗ１ａおよび需要家側電力線Ｗ１ｂの２系統との間で、電力線搬送通信を行うことができる。したがって、マイコン１は、幹線側電力線Ｗ１ａおよび需要家側電力線Ｗ１ｂの系統毎に独立した送受信部を設ける必要がなく、簡易な構成のマイコン１を用いることができる。

（実施形態３）
図３は、ＰＬＣ通信モジュールＡのマイコン１周辺の構成を示す。なお、実施形態２と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

実施形態２において、幹線側電力線Ｗ１ａ、需要家側電力線Ｗ１ｂともに、単相３線式の２００Ｖ系の配電路を用いて電力線搬送通信を行っている。

一方、本実施形態において、幹線側電力線Ｗ１ａでは、単相３線式の２００Ｖ系の配電路を用いて電力線搬送通信を行い、需要家側電力線Ｗ１ｂでは、単相３線式の１００Ｖ系の配電路を用いて電力線搬送通信を行う。

まず、マイコン１の受信ポートＲｘは、バンドパスフィルタ７１、結合部５３を介して、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ，Ｌ２ａ（２００Ｖ系）に接続し、電圧極Ｌ１ａ−Ｌ２ａ間に伝送している通信信号を受信する。

また、受信ポートＲｘは、バンドパスフィルタ７２、結合部５４を介して、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ−中性極Ｎ１ｂ（１００Ｖ系）に接続し、電圧極Ｌ１ｂ−中性極Ｎ１ｂ間に伝送している通信信号を受信する。さらに、受信ポートＲｘは、バンドパスフィルタ７２、結合部５５を介して、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ２ｂ−中性極Ｎ１ｂ（１００Ｖ系）に接続し、電圧極Ｌ２ｂ−中性極Ｎ１ｂ間に伝送している通信信号を受信する。

すなわち、１つの受信ポートＲｘは、幹線側電力線Ｗ１ａの２００Ｖ系の配電路、および需要家側電力線Ｗ１ｂの１００Ｖ系の配電路から、電力線搬送通信による通信信号を受信できる。なお、バンドパスフィルタ７１，７２は、電力線搬送通信の通信帯域外を減衰させる。結合部５３，５４，５５は、通信経路に直列接続されたコンデンサで構成される。

次に、マイコン１の送信ポートＴｘは、増幅部８に接続しており、増幅部８は、送信ポートＴｘから送信された通信信号を増幅する。増幅部８の出力は、スイッチ部９によって、結合部５３または結合部５４，５５に切替可能に接続している。そして、結合部５３は、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ−Ｌ２ａ間（２００Ｖ系）に接続している。また、結合部５４は、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ−中性極Ｎ１ｂ間（１００Ｖ系）に接続し、結合部５５は、需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ２ｂ−中性極Ｎ１ｂ間（１００Ｖ系）に接続している。

そして、増幅部８によって増幅された通信信号は、スイッチ部９の切替状態に応じて、幹線側電力線Ｗ１ａの電圧極Ｌ１ａ−Ｌ２ａ間、または需要家側電力線Ｗ１ｂの電圧極Ｌ１ｂ−中性極Ｎ１ｂ間、電圧極Ｌ２ｂ−中性極Ｎ１ｂ間に送出される。

すなわち、１つの送信ポートＴｘは、幹線側電力線Ｗ１ａの２００Ｖ系の配電路、需要家側電力線Ｗ１ｂの１００Ｖ系の配電路へ、電力線搬送通信による通信信号を送出できる。

需要家側電力線Ｗ１ｂに接続された機器は、定格電圧：１００Ｖのものが多い。したがって、需要家側電力線Ｗ１ｂの２００Ｖ系の配電路を用いた電力線搬送通信を行うより、需要家側電力線Ｗ１ｂの１００Ｖ系の配電路を用いた電力線搬送通信を行うほうが、通信効率がよい。そこで、本実施形態では、需要家側電力線Ｗ１ｂの１００Ｖ系の配電路を用いて電力線搬送通信を行うことによって、通信効率の向上を図っている。

ここで、実施形態１〜３の各ＰＬＣ通信モジュールＡを前面からみた概略図を、図４に示す。ＰＬＣ通信モジュールＡは、マイコン１、フィルタ部２、開閉器３、電源部４、結合部５、電力計測部６を一体にした１つのユニットＵで構成されており、このユニットＵが検針メータの筐体Ｋに格納されている。

（実施形態４）
図５は、本実施形態のＰＬＣ通信モジュールＡの構成を示す。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

本実施形態は、ＰＬＣ通信モジュールＡを、通信部Ａ１と、計測・開閉部Ａ２とに分割して、別体に構成したものである。

通信部Ａ１は、マイコン１、電源部４を一体にしたユニットＵ１で構成されている。計測・開閉部Ａ２は、フィルタ部２、開閉器３、結合部５（５１，５２）、電力計測部６を一体にしたユニットＵ２で構成されている。

また、本実施形態のＰＬＣ通信モジュールＡを前面からみた概略図を、図６に示す。上述のユニットＵ１，Ｕ２は、検針メータの筐体Ｋに格納されている。

このように、電力線搬送通信機能を有するユニットＵ１と、フィルタ、開閉器、電力計測部の各機能を有するユニットＵ２とを別体に構成したことによって、電力計測点の自由度が向上する。例えば、電力計測点の周囲の空きスペースが狭い等の状況であっても、ユニットＵ２を単体で配置することによって電力計測が可能になる。

なお、本発明において、ＰＬＣ通信モジュールＡは、１乃至複数のユニットで構成されるものである。

Ａ電力線搬送通信モジュール
１マイクロコンピュータ（通信制御部）
２フィルタ部
３開閉器
６電力計測部
Ｗ１電力線
Ｗ１ａ幹線側電力線（第１の電力線）
Ｗ１ｂ需要家側電力線（第２の電力線）

Claims

商用電源からの電力を需要家に供給する電力線を介して電力線搬送通信を行う電力線搬送通信モジュールであって、
前記電力線に介挿されたフィルタ部と、
前記商用電源から前記フィルタ部への電力供給路となる前記電力線である第１の電力線、および前記フィルタ部から前記需要家の機器への電力供給路となる前記電力線である第２の電力線のそれぞれを介した電力線搬送通信を行う通信制御部とを備え、
前記フィルタ部は、前記電力線搬送通信に用いられる通信信号の周波数成分を減衰させ、
前記電力線は、２つの電圧極と１つの中性極とを有する単相３線式の配電方式で構成されており、
前記通信制御部は、１チップの集積回路で構成されており、前記第１の電力線の２つの前記電圧極に接続して前記電力線搬送通信を行い、前記第２の電力線の前記中性極と１つの前記電圧極とに接続して前記電力線搬送通信を行う
ことを特徴とする電力線搬送通信モジュール。
前記通信制御部は、前記通信信号を送信する送信ポートを１つ具備し、
前記送信ポートから送信された前記通信信号を、前記第１の電力線または前記第２の電力線に切替可能に送出するスイッチ部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信モジュール。
前記電力線を介して供給される電力を計測する計測部をさらに備え、
前記計測部は、前記通信制御部と別体に設けられており、
前記通信制御部は、前記計測部の計測データを、前記第１の電力線と前記第２の電力線との少なくとも一方を介して送信する
ことを特徴とする請求項１または２記載の電力線搬送通信モジュール。
前記電力線を介して供給される電力を計測する計測部をさらに備え、
前記計測部は、前記通信制御部と一体に設けられており、
前記通信制御部は、前記計測部の計測データを、前記第１の電力線と前記第２の電力線との少なくとも一方を介して送信する
ことを特徴とする請求項１または２記載の電力線搬送通信モジュール。