JP6159612B2 - 電力線通信システムおよびこれに用いる電力量計 - Google Patents

Description

本発明は、電力線通信システムに関し、特に、電力使用量の監視に好適な電力線通信システムおよびこれに用いる電力量計に関する。

近年、震災の影響で原子力発電所の運転ができないケースが増え、電力供給の余裕度がなくなり、各電力会社は綱渡りの運用状態が続いている。これを受けて、電力の遠隔検針システムと需要家の消費電力を可視化して節電を促すモニタリングシステム（以下、宅内システム）の導入が急ピッチで検討されている（特許文献１〜３参照）。

特開２００７−０１９６６９号公報 特開２０１０−２８８２８７号公報 特開２０１１−１９９９０９号公報

電力会社が運用する遠隔検針システムと需要家向け宅内システムは、セキュリティ上の問題から同一システムとすることができないため、別々のシステムとして構築する必要がある。日本で使用できる電力線通信には、１０ｋ〜４５０ｋＨｚの低域側の周波数帯を使用するものと、２Ｍ〜３０ＭＨｚの広域側の周波数帯を使用するものの２種類が存在するが、高域側は法規制の関係上、屋内での使用のみが許されている。遠隔検針システムは、屋外から引き込む電力線を使って通信するものであるため、低域側の周波数帯を必然的に使用することになる。宅内システムについても、高域側の周波数帯を使用した屋内ＬＡＮ製品との干渉を避ける目的で、低域側の周波数帯を使用することが望ましい。

しかしながら、遠隔検針システムと宅内システムの両方で低域側の周波数帯を使用した場合、同一電力線上に同一周波数帯を使用する２つのシステムが存在することになり、互いの通信の干渉が避けられないという問題がある。この問題を避けるため、１０ｋ〜４５０ｋＨｚの周波数を両者で分割する案も考えられるが、もともと帯域が狭いため、分割すると伝送速度の低下や耐ノイズ性の低下などの問題が発生する。また、両者を時分割する案も考えられるが、遠隔検針システムのモデムと宅内システムのモデムとの間での同期をとる必要があり、システムが複雑になるという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、共通の電力線上で低域側の周波数帯を使用して遠隔検針システムと宅内システムの両方を共存させることが可能な電力線通信システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような電力線通信システムを実現するための電力量計を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による電力線通信システムは、変圧器から需要家へと延びる接地線、第１の非接地線および第２の非接地線からなる単相３線式の低圧配電線と、前記需要家よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続され前記需要家の電力使用量を計測する電力量計とを有する配電設備に設置する電力線通信システムであって、前記電力量計よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続された第１の電力線モデムと、前記電力量計よりも前記需要家寄りにおいて前記低圧配電線に接続された第２の電力線モデムと、前記第１の電力線モデムの接続点よりも前記需要家寄りであって前記第２の電力線モデムの接続点よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続され、前記第１の電力線モデムと電力線通信を行う第３の電力線モデムと、前記第３の電力線モデムの接続点よりも前記需要家寄りであって前記第２の電力線モデムの接続点よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続され、前記第２の電力線モデムと電力線通信を行う第４の電力線モデムと、前記低圧配電線上の前記第３の電力線モデムの接続点と前記第４の電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第１の非接地線とを接続する第１のバイパスコンデンサと、前記低圧配電線上の前記第３の電力線モデムの接続点と前記第４の電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第２の非接地線とを接続する第２のバイパスコンデンサとを備え、前記第１の電力線モデムおよび前記第３の電力線モデムは、前記低圧配電線の前記接地線に誘導結合方式により接続されており、前記第２の電力線モデムおよび前記第４の電力線モデムは、前記低圧配電線の前記第１の非接地線および前記第２の非接地線の両方に容量結合方式により接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の電力線モデムと第３の電力線モデムとの間の通信ルート（Ａルート）と第２の電力線モデムと第４の電力線モデムとの間の通信ルート（Ｂルート）とを第１および第２のバイパスコンデンサによって分離することができる。したがって、遠隔検針システムを構成するＡルートの電力線通信と宅内システムを構成するＢルートの電力線通信との相互干渉を防止することができ、共通の電力線上で同じ周波数帯を使用して２つの異なる電力線通信を共存させることができる。

また、本発明によれば、非接地線に対して容量結合方式を採用する際に用いるカップリングコンデンサのサイズは、誘導結合方式を採用する際に用いる誘導結合器よりも小型であるため、第４の電力線モデムの小型化を図ることができる。さらに、容量結合方式においてその信号注入点をバイパスコンデンサの近くに設けた場合に信号の注入効率が悪いことを積極的に利用することにより、Ａルートの電力線通信とＢルートの電力線通信とを確実に分離することができる。

本発明において、前記第３の電力線モデムおよび前記第４の電力線モデムは、前記電力量計内に設けられていることが好ましい。上記のように第４の電力線モデムが小型であることから、電力量計に第３および第４の電力線モデムを組み込んだ場合に電力量計自身を小型化することができる。したがって、狭いスペースに設置可能な小型で高性能な電力量計を用いてシステムを構築することができる。

本発明による電力線通信システムは、前記電力量計よりも前記需要家寄りにおいて前記低圧配電線を分岐させる分電盤をさらに備え、前記第２の電力線モデムは前記分電盤内に設けられていることが好ましい。この構成によれば、第２の電力線モデムと第４の電力線モデムとの間の距離が近いので、信号の注入効率が悪い容量結合方式を採用したとしても十分に通信でき、遠隔検針システム側への干渉を防止することができる。

本発明において、前記第３の電力線モデムは、前記電力量計によって計測された前記電力使用量の検針データを前記第１の電力線モデムに送信することが好ましく、前記第４の電力線モデムは、前記電力量計によって計測された前記電力使用量の検針データを前記第２の電力線モデムに送信することが好ましい。この構成によれば、共通の低圧配電線上に遠隔検針システムと宅内システムの両方を共存させることができる。

本発明において、前記第１乃至第４の電力線モデムの使用周波数は１０ｋ〜４５０ｋＨｚであることが好ましい。この構成によれば、低域側の周波数帯を使用して２つの異なる電力線通信を共存させることができる。

また、本発明による電力量計は、変圧器から需要家へと延びる接地線、第１の非接地線および第２の非接地線からなる単相３線式の低圧配電線の需要家寄りに設置され、前記需要家の電力使用量を計測する電力量計であって、前記低圧配電線に接続され、前記電力使用量を計測する計量部と、前記計量部よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続された変圧器側電力線モデムと、前記変圧器側電力線モデムの接続点よりも前記需要家寄りにおいて前記低圧配電線に接続された需要家側電力線モデムと、前記低圧配電線上の前記変圧器側電力線モデムの接続点と前記需要家側電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第１の非接地線とを接続する第１のバイパスコンデンサと、前記低圧配電線上の前記変圧器側電力線モデムの接続点と前記需要家側電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第２の非接地線とを接続する第２のバイパスコンデンサとを備え、前記変圧器側電力線モデムは、前記計量部に接続されると共に、前記低圧配電線の前記接地線に誘導結合方式により接続されており、前記需要家側電力線モデムは、前記計量部に接続されると共に、前記低圧配電線の前記第１の非接地線および前記第２の非接地線の両方に容量結合方式により接続されており、前記変圧器側および需要家側電力線モデムは、前記計量部によって計測された前記電力使用量の検針データを送信することを特徴とする。

本発明によれば、共通の電力線上で低域側の周波数帯を使用して遠隔検針システムと宅内システムの共存を可能にする小型な電力量計を低コストで提供することができる。

本発明において、前記変圧器側電力線モデムおよび前記需要家側電力線モデムは、前記計量部と共通の回路基板上に実装されていることが好ましい。この構成によれば、同じ筐体内に組み込む場合でも、そのサイズを小さくすることができ、小型で高性能な電力量計を用いてシステムを構築することができる。

本発明によれば、共通の電力線上で低域側の周波数帯（１０ｋ〜４５０ｋＨｚ）を使用して遠隔検針システムと宅内システムの両方を共存させることが可能な電力線通信システムを提供することができる。また、本発明によれば、そのような電力線通信システムを実現するための電力量計を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態による電力線通信システムの構成図である。 電力量計１１の具体的な構成の一例を示す略平面図である。 実施例１による電力線通信システムの等価回路である。 実施例２による電力線通信システムの等価回路である。 実施例１におけるＰＬＣテスト信号の伝送特性の測定結果を示すグラフである。 実施例２におけるＰＬＣテスト信号の伝送特性の測定結果を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による電力線通信システムの構成図である。

図１に示すように、電力線通信システム１は、単相３線式の低圧配電線２の終端に接続された分電盤４と、分電盤４を介して低圧配電線２に接続された複数の家電機器７Ａ〜７Ｅと、低圧配電線２に接続された電力線モデム１０Ａ〜１０Ｄと、家電機器７Ａ〜７Ｅを使用する需要家の電力使用量を計測する電力量計１１とを備えている。

低圧配電線２は、高圧配電線の電圧（６６００Ｖ）を商用電圧（１００Ｖまたは２００Ｖ）に降圧する柱上トランス（変圧器）３の２次側（低圧側）に接続された３本の電力線２ａ，２ｂ，２ｃからなる。これらの電力線のうち、柱上トランス３の２次側の一端および他端に接続された電力線２ａ，２ｃ（赤相、黒相）は非接地線であり、２次側の中点に接続された電力線２ｂ（白相）は接地線（中性線）である。電力線２ａ，２ｃ間（赤黒相）の電圧は２００Ｖであり、電力線２ａ，２ｂ間（赤白相）および電力線２ｃ，２ｂ間（黒白相）の電圧はともに１００Ｖである。

電力線モデム１０Ａ（第１の電力線モデム）は、柱上トランス３寄りの低圧配電線２に接続されている。電力線モデム１０Ａは、低圧配電線２の白相の電力線２ｂに誘導結合方式により接続されている。電力線２ｂには誘導結合器５Ａが結合されており、電力線モデム１０Ａの信号入出力端子に接続された信号線６Ａはこの誘導結合器５Ａを介して電力線２ｂに結合している。誘導結合器５Ａは例えばトロイダルコアであり、電力線２ｂおよび信号線６Ａはトロイダルコアの中空部を貫通している。

電力線モデム１０Ａは、柱上トランス３の近くに設置された光ファイバ回線８を介してサーバ９Ａに接続されている。光ファイバ回線８との接続を容易にするため、電力線モデム１０Ａは柱上トランス３と一緒に電柱上に装柱されることが好ましい。

柱上トランス３から延びる低圧配電線２には、分電盤４を介して複数の家電機器７Ａ〜７Ｅが接続されている。家電機器７Ａ、７Ｂは、接地線と一方の非接地線との間（赤白相）に接続され、ＡＣ１００Ｖの電力が供給される機器であり、家電機器７Ｄ、７Ｅは、接地線と他方の非接地線との間（黒白相）に接続され、ＡＣ１００Ｖの電力が供給される機器である。さらに、家電機器７Ｃは、２本の非接地線間（赤黒相）に接続され、ＡＣ２００Ｖの電力が供給される機器である。なお家電機器の種類や数は特に限定されない。これらの家電機器の電力使用量は電力量計１１で計測される。

本実施形態において、家電機器７Ａ，７Ｅには電力線モデム１０Ｅ，１０Ｆがそれぞれ組み込まれている。電力線モデム１０Ｅ，１０Ｆは、低圧配電線２の赤相の電力線２ａおよび黒相の電力線２ｃに容量結合方式により接続されている。すなわち、電力線モデム１０Ｅの一対の信号入出力端子は、カップリングコンデンサ１４ａ，１４ｂを介して電力線２ａと電力線２ｂにそれぞれ接続されており、電力線モデム１０Ｆの一対の信号入出力端子は、カップリングコンデンサ１４ａ，１４ｂを介して低圧配電線２の電力線２ｃと電力線２ｂにそれぞれ接続されている。

家電機器７Ａ，７Ｅは、例えば電力表示機能を有する機器であり、電力量計１１からの検針データを受信し、電力使用状況をディスプレイに表示（可視化）して節電を促す機器である。また、家電機器７Ａ，７Ｅは、電力量計１１からの検針データに基づいて、自身の電力使用を制御する機能を有するものであってもよい。電力線モデム１０Ｅ，１０Ｆは、後述する電力線モデム１０Ｄと通信を行ってもよく、電力線モデム１０Ｃと通信を行ってもよい。

電力線モデム１０Ｄ（第２の電力線モデム）は、電力量計１１の接続点よりも需要家寄りにおいて低圧配電線２に接続されている。電力線モデム１０Ｄ分電盤４内の低圧配電線２に接続されていることが好ましい。通常、電力量計１１は分電盤４の近くに設置されるため、電力線モデム１０Ｄを分電盤４内に設けた場合には、後述する電力量計１１内の電力線モデム１０Ｃとの距離を近づけることができ、宅内システム側の電力線通信の信頼性を高めることができる。電力線モデム１０Ｄは、低圧配電線２の赤相の電力線２ａおよび黒相の電力線２ｃの両方に容量結合方式により接続されている。すなわち、電力線モデム１０Ｄの信号入出力端子から延びる一対の信号線６Ｄ_１，６Ｄ_２は、カップリングコンデンサ１４ａ，１４ｂを介して電力線２ａ，２ｃにそれぞれ接続されている。

電力線モデム１０ＤはＨＥＭＳ（Home Energy Management. System）サーバ９Ｂに接続されている。ＨＥＭＳサーバ９Ｂは家電機器７Ａ〜７Ｅの電力使用量を統合的に管理する機器である。ＨＥＭＳサーバ９Ｂは、電力量計１１が計測した電力使用量を取得し、これに基づいて各家電機器の電力使用量を個別に制御する。ＨＥＭＳサーバ９Ｂと各家電機器７Ａ〜７Ｅとの通信にはZigbee（登録商標）等の近距離無線通信を用いてもよく、電力線通信を用いてもよい。例えば、電力線モデム１０Ｅ，１０Ｆをそれぞれ有する家電機器７Ａ，７ＥとＨＥＭＳサーバ９Ｂとの間では電力線通信を行うことができる。

電力量計１１は、需要家の電力使用量を実際に計測する計量部１２と、低圧配電線２に接続された２つの電力線モデム１０Ｂ，１０Ｃと、低圧配電線２上の電力線モデム１０Ｂの接続点と電力線モデム１０Ｃの接続点との間に設けられた第１および第２のバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂとを備えている。電力量計１１は、分電盤４の近くであって分電盤４よりも柱上トランス３寄りの低圧配電線２に接続されている。

電力線モデム１０Ｂ（第３の電力線モデム）は、低圧配電線２の白相の電力線２ｂに誘導結合方式により接続されている。電力線２ｂには誘導結合器５Ｂが結合されており、電力線モデム１０Ｂの信号入出力端子に接続された信号線６Ｂはこの誘導結合器５Ｂを介して電力線２ｂに結合している。誘導結合器５Ｂはトロイダルコアであり、電力線２ｂおよび信号線６Ｂはトロイダルコアの中空部を貫通している。

電力線モデム１０Ｃ（第４の電力線モデム）は、低圧配電線２の赤相の電力線２ａと黒層の電力線２ｃの両方に容量結合方式により接続されている。すなわち、電力線モデム１０Ｃの信号入出力端子から延びる一対の信号線６Ｃ_１，６Ｃ_２は、カップリングコンデンサ１４ａ，１４ｂを介して電力線２ａ，２ｃにそれぞれ接続されている。

本実施形態において、電力線モデム１０Ｂ，１０Ｃはともに計量部１２に接続されており、計量部１２による電力使用量の検針データは電力線モデム１０Ｂ，１０Ｃにそれぞれ提供される。電力線モデム１０Ｂは、検針データの変調信号を電力線２ｂに注入して電力線モデム１０Ａに送信する。また、電力線モデム１０Ｃは、検針データの変調信号を電力線２ａおよび２ｃに注入して電力線モデム１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆのいずれかに送信する。

第１のバイパスコンデンサ１３ａは、白相の電力線２ｂと赤相の電力線２ａとを接続するものであり、第２のバイパスコンデンサ１３ｂは白相の電力線２ｂと黒相の電力線２ｃとを接続するものである。第１および第２のバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂは、電力線モデム１０Ａ〜１０Ｆの使用周波数に対して低インピーダンスとなり、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に対して高インピーダンスとなるものである。

遠隔検針システムは、電力線モデム１０Ａと電力線モデム１０Ｂとの間の通信によって実現される。電力量計１１に組み込まれた一方の電力線モデム１０Ｂは、電力線２ｂ経由で電力線モデム１０Ａに検針データを送信する。このように、電力線モデム１０Ａと電力量計１１内の電力線モデム１０Ｂとの間の通信ルート（Ａルート）は、電力量計１１の検針データを電力会社に提供するルートである。

一方、宅内システムは、電力線モデム１０Ｄと電力線モデム１０Ｃとの間の通信によって実現される。電力量計１１に組み込まれた他方の電力線モデム１０Ｃは、電力線２ａおよび２ｃ経由で電力線モデム１０Ｄに検針データを送信する。このように、電力線モデム１０Ｄと電力量計１１内の電力線モデム１０Ｃとの間の通信ルート（Ｂルート）は、電力量計１１の検針データを電力需要家に提供するルートである。

本実施形態においては、電力線モデム１０Ｂと電力線モデム１０Ｃとの間には両者を分離する２つのバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂが設けられており、第１および第２のバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂは、Ａルートで使用する信号をＡルート側へ反射させ、Ｂルートで使用する信号をＢルート側へ反射させる効果を有するので、両者間の減衰を確保することができる。これにより、電力線モデム１０Ａと電力線モデム１０Ｂとの間で構成される通信ルート（Ａルート）と電力線モデム１０Ｃと電力線モデム１０Ｄとの間で構成される通信ルート（Ｂルート）とが分離されるので、Ａルートの電力線通信とＢルートの電力線通信が相互に干渉することを防止することができ、通信品質を向上させることができる。

さらに、ＡルートとＢルートとの間では、電力線通信に使用する相を変えているので、一方のルートから他方のルートへ侵入する信号のさらなる減衰が期待できる。Ａルートで使用する電力線とＢルートの通信で使用する電力線が異なり、Ａルートでは電力線２ｂ（接地線）を使用した通信が行われ、Ｂルートでは電力線２ａ，２ｃ（非接地線）を使用した通信が行われるので、ＡルートとＢルートとで通信が相互に干渉することを確実に防止することができ、通信品質を向上させることができる。

また、本実施形態おいては、電力線モデム１０Ｃと低圧配電線２との接続に容量結合方式を採用しているので、電力線モデム１０Ｃの小型化が可能である。接地線（電力線２ｂ）に流れる電流は、第１の非接地線（電力線２ａ）と第２の非接地線（電力線２ｃ）にそれぞれ流れる電流の差分であり、電流値は比較的小さいが、第１の非接地線や第２の非接地線に流れる電流は非常に大きい。そのため、これらの接地線に誘導結合方式により接続する際に用いるトロイダルコアにはその飽和電流が大きいことが要求され、コアサイズも必然的に大きくなる。しかし容量結合方式を採用する際に用いるカップリングコンデンサのサイズはトロイダルコアよりも小さいため、信号注入部の小型化を図ることができ、電力線モデム１０Ｃを含めた電力量計１１全体の小型化を図ることができる。

さらに本実施形態によれば、ＢルートからＡルートへ侵入する信号のさらなる減衰が期待できる。電力線モデム１０Ｃと電力線２ａ，２ｃとの接続に容量結合方式を採用し、その信号注入点をバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂの近くに設けた場合、注入信号に対するバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂのインピーダンスが非常に低いことから、信号の注入効率は非常に悪い。よってこのような信号を電力量計１１の遠方に位置する電力線モデム１０Ａで受信することは非常に困難である。一方、電力量計１１の近くに位置する電力線モデム１０Ｄは、この信号を受信することが十分に可能である。このように、本実施形態においては容量結合方式の注入効率が良くないことを積極的に利用して、遠隔検針システム側と宅内システム側とを確実に分離することができ、Ｂルートの通信品質を確保しつつＢルートからＡルートへの通信干渉を抑えることができる。

図２は、電力量計１１の具体的な構成の一例を示す略平面図である。

図２に示すように、電力量計１１は、電力使用量を実際に計測する計量部１２と、計量部１２で計測された電力使用量の検針データを変調して電力線上に送出する電力線モデム１０Ｂ、１０Ｃと、検針データや電力量計１１の動作状態を表示する表示部１６と、計量部１２、電力線モデム１０Ｂ，１０Ｃおよび表示部１６を制御する制御部１７とを有し、これらはプリント基板１８の一方の主面に実装されている。

プリント基板１８の一方の主面（表面）には、３本のプリント配線１９ａ，１９ｂ，１９ｃが互いに並走するように設けられている。プリント配線１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、図１における低圧配電線２の３本の電力線２ａ，２ｂ，２ｃの一部を構成するものである。具体的には、プリント配線１９ａが赤相の電力線２ａ、プリント配線１９ｂが白線の電力線（中性線）２ｂ、プリント配線１９ｃが黒相の電力線２ｃとなる。プリント配線１９ａ，１９ｂ，１９ｃの一端側は、柱上トランス３側の低圧配電線２に接続され、他端側は分電盤４側の低圧配電線２に接続される。

電力線モデム１０Ｂは、電力線２ｂを構成するプリント配線１９ｂに誘導結合方式により接続されている。誘導結合器５Ｂを構成するトロイダルコアのループは、プリント配線１９ｂを挟んでその両側にそれぞれ形成されたプリント基板１８を貫通する２つの開口１８ａ，１８ｂを通過してプリント配線１９ｂの周囲を取り囲むように設置されている。すなわち、プリント配線１９ｂはトロイダルコアの中空部を貫通している。また、開口１８ａ，１８ｂに挟まれたプリント基板１８の他方の主面（裏面）の領域であって、平面視にてプリント配線１９ｂと重なる位置（図２では意図的に少しずらして示している）には、電力線モデム１０Ｂの信号入出力端子から延びる信号線であるプリント配線１９ｄが配線されており、プリント配線１９ｄもまたトロイダルコアの中空部を貫通している。なお、図中の破線は裏面の配線であることを示している。

電力線モデム１０Ｃは、電力線２ａ，２ｃをそれぞれ構成するプリント配線１９ａ，１９ｃに容量結合方式により接続されている。電力線モデム１０Ｃの一対の信号入出力端子の一方および他方は、プリント配線１９ｅ，１９ｆおよびカップリングコンデンサ１４ａ，１４ｂを介してプリント配線１９ａ，１９ｃにそれぞれ接続されている。特に、プリント配線１９ｆは、その進行方向を横切るプリント配線１９ａ，１９ｂとの接触を回避するため、プリント基板１８の他方の主面を経由してプリント配線１９ｃに接続されている。

電力線モデム１０Ｂの接続点である誘導結合器５Ｂの設置位置と電力線モデム１０Ｃの接続点との間には、バイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂが設けられている。バイパスコンデンサ１３ａの一端はプリント配線１９ａに接続され、他端はプリント配線１９ｂに接続されている。またバイパスコンデンサ１３ｂの一端はプリント配線１９ｃに接続され、他端はプリント配線１９ｂに接続されている。

このように、本実施形態においては、バイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂが設けられているので、ＡルートとＢルートとの間の通信を分離することができ、相互干渉を抑制することができる。さらに、電力線モデム１０Ｃと電力線（プリント配線１９ａ，１９ｃ）との接続に容量結合方式を採用しているので、電力線モデム１０Ｃから電力線に注入される信号のレベルを抑えることができ、これにより宅内システムの信号が遠隔検針システムの通信に与える影響を十分に小さくすることができる。さらに、電力線モデム１０Ｃと電力線との接続に誘導結合方式を採用した場合に必要となるトロイダルコアに比べると、カップリングコンデンサ１４ａ，１４ｂのサイズは十分に小さいことから、電力量計１１の小型化に寄与することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、低圧配電線２の一端側に接続された変圧器が柱上トランス３である場合を例に挙げたが、本発明は柱上トランス３に限定されるものではなく、例えば集合住宅の変電室内に設置された変圧器であっても構わない。大規模な団地やマンションなどではその敷地内に高圧配電線路を直接引き込んで変圧する場合があり、敷地内に設けられた建物の一室に変圧器が設けられるが、このような変圧器を対象とすることもできる。

（実施例１）
図３に示した電力線通信システムの等価回路を用いてＰＬＣ（Power Line Communication：電力線通信）テスト信号の伝送特性を測定した。低圧配電線２の各電力線２ａ、２ｂ、２ｃの一端側（上流側）には、柱上トランスの等価回路（インピーダンス０Ω（短絡））を設けた。また、各電力線２ａ、２ｂ、２ｃの他端側（下流側）の赤白相間ならびに黒白相間には１２Ωの終端抵抗２５を挿入した。

電力線２ｂには、誘導結合器５Ｂを介して信号線６Ｂを結合させ、信号線６Ｂはバラン２３を介してネットワークアナライザ２２の入力端子に接続した。また、電力線２ａおよび２ｃには、カップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２を介して信号線６Ｃ_１，６Ｃ_２をそれぞれ接続し、信号線６Ｃ_１，６Ｃ_２はバラン２４を介してネットワークアナライザ２２の出力端子に接続した。カップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２のキャパシタンスはともに０．４７μＦとした。

低圧配電線２上の誘導結合器５Ｃの接続点とカップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２の接続点との間には、第１および第２のバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂをそれぞれ設置した。第１および第２のバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂのキャパシタンスはともに１μＦとした。

以上の構成において、ネットワークアナライザ２２からテスト信号を出力し、カップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２を介して電力線２ａ，２ｃにそれぞれ重畳させた。テスト信号の周波数は、電力線モデムの搬送周波数帯である５０ｋ〜４５０ｋＨｚとした。そして、電力線の一端側に伝送されたテスト信号をネットワークアナライザ２２で受信し、ＢルートからＡルートへ向かうＰＬＣテスト信号の利得を求めた。

さらに、ネットワークアナライザ２２の入出力端子の接続を逆にして、ＡルートからＢルートへ向かうＰＬＣテスト信号の利得も求めた。すなわち、バラン２４をネットワークアナライザ２２の入力端子に接続し、バラン２３をネットワークアナライザ２２の出力端子に接続し、ネットワークアナライザ２２からテスト信号を出力し、誘導結合器５Ｂを介して電力線２ｂに重畳させた。そして、電力線の他端側に伝送されたテスト信号をネットワークアナライザ２２で受信し、ＰＬＣテスト信号の利得を求めた。

図５は、図３の等価回路におけるＰＬＣテスト信号の伝送特性の測定結果を示すグラフであり、横軸は周波数［ｋＨｚ］、縦軸は伝送特性［ｄＢ］を示している。また、図５において、グラフ"モデムＢ→モデムＣ"は、ＡルートからＢルートへ向かうＰＬＣテスト信号の伝送特性を示しており、グラフ"モデムＣ→モデムＢ"は、ＢルートからＡルートへ向かうＰＬＣテスト信号の伝送特性を示している。

図５に示すように、ＢルートからＡルートへ向かうＰＬＣテスト信号とＡルートからＢルートに向かうＰＬＣテスト信号の伝送特性はほぼ同じになり、ＰＬＣ信号の利得は−５６ｄＢ以下となった。つまりＡ−Ｂルート間では５０ｄＢ以上の減衰量が見込めることが分かった。この結果から、ＡルートとＢルートとの間にバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂを設け、Ａルートの注入点を接地線である電力線２ｂとし、Ｂルートの注入点を非接地線である電力線２ａ，２ｃとする場合には、ＰＬＣ信号がＢルートからＡルートに伝わらないことが明らかとなった。

（実施例２）
図４に示した電力線通信システムの等価回路を用いてＰＬＣテスト信号の伝送特性を測定した。その際、電力線２ａおよび２ｃには、カップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２を介して信号線６Ｃ_１，６Ｃ_２を接続し、信号線６Ｃ_１，６Ｃ_２はバラン２３を介してネットワークアナライザ２２の出力端子に接続した。また、電力線２ａおよび２ｃには、カップリングコンデンサ５Ｄ_１，５Ｄ_２を介して信号線６Ｄ_１，６Ｄ_２を接続し、信号線６Ｄ_１，６Ｄ_２はバラン２４を介してネットワークアナライザ２２の入力端子に接続した。カップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２のキャパシタンスはともに０．４７μＦとした。

また、カップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２の接続点よりも柱上トランスの等価回路寄りには、第１および第２のバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂをそれぞれ設置した。第１および第２のバイパスコンデンサ１３ａ，１３ｂのキャパシタンスはともに１μＦとした。

以上の構成において、ネットワークアナライザ２２からテスト信号を出力し、カップリングコンデンサ５Ｃ_１，５Ｃ_２を介して電力線２ａ，２ｃにそれぞれ重畳させた。テスト信号の周波数は、電力線モデムの搬送周波数帯である５０ｋ〜４５０ｋＨｚとした。そして、電力線の他端側に伝送されたテスト信号をネットワークアナライザ２２で受信し、ＰＬＣテスト信号の利得を求めた。その結果を図６に示す。

図６に示すように、図４の等価回路の伝送特性は２０ｋＨｚにおいて約−１０ｄＢ、４５０ｋＨｚにおいて約−３３ｄＢとなり、同じＢルート内の通信では最大約３３ｄＢの減衰量となることが分かった。この減衰量は、電力線通信システムにおいて通信可能なレベルであり、Ｂルートの一方の電力線モデム１０Ｃから他方の電力線モデム１０ＤにＰＬＣ信号を伝えることが可能である。

１ 電力線通信システム
２ 低圧配電線
２ａ 電力線（第１の非接地線）
２ｂ 電力線（接地線、中性線）
２ｃ 電力線（第２の非接地線）
３ 柱上トランス
４ 分電盤
５Ａ 誘導結合器
５Ｂ 誘導結合器
５Ｃ_１，５Ｃ_２ カップリングコンデンサ
５Ｄ_１，５Ｄ_２ カップリングコンデンサ
６Ａ，６Ｂ 信号線
６Ｃ_１，６Ｃ_２ 信号線
６Ｄ_１，６Ｄ_２ 信号線
７Ａ〜７Ｅ 家電機器
８ 光ファイバ回線
９Ａ サーバ
９Ｂ ＨＥＭＳサーバ
１０Ａ 電力線モデム（第１の電力線モデム）
１０Ｂ 電力線モデム（第３の電力線モデム）
１０Ｃ 電力線モデム（第４の電力線モデム）
１０Ｄ 電力線モデム（第２の電力線モデム）
１０Ｅ，１０Ｆ 電力線モデム
１１ 電力量計
１２ 計量部
１３ａ，１３ｂ バイパスコンデンサ
１４ａ，１４ｂ カップリングコンデンサ
１６ 表示部
１７ 制御部
１８ プリント基板
１８ａ，１８ｂ 開口
１９ａ〜１９ｆ プリント配線
２２ ネットワークアナライザ
２３ バラン
２４ バラン
２５ 終端抵抗

Claims (8)

1. 変圧器から需要家へと延びる接地線、第１の非接地線および第２の非接地線からなる単相３線式の低圧配電線と、前記需要家よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続され前記需要家の電力使用量を計測する電力量計とを有する配電設備に設置する電力線通信システムであって、
   前記電力量計よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続された第１の電力線モデムと、
   前記電力量計よりも前記需要家寄りにおいて前記低圧配電線に接続された第２の電力線モデムと、
   前記第１の電力線モデムの接続点よりも前記需要家寄りであって前記第２の電力線モデムの接続点よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続され、前記第１の電力線モデムと電力線通信を行う第３の電力線モデムと、
   前記第３の電力線モデムの接続点よりも前記需要家寄りであって前記第２の電力線モデムの接続点よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続され、前記第２の電力線モデムと電力線通信を行う第４の電力線モデムと、
   前記低圧配電線上の前記第３の電力線モデムの接続点と前記第４の電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第１の非接地線とを接続する第１のバイパスコンデンサと、
   前記低圧配電線上の前記第３の電力線モデムの接続点と前記第４の電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第２の非接地線とを接続する第２のバイパスコンデンサとを備え、
   前記第１の電力線モデムおよび前記第３の電力線モデムは、前記低圧配電線の前記接地線に誘導結合方式により接続されており、
   前記第２の電力線モデムおよび前記第４の電力線モデムは、前記低圧配電線の前記第１の非接地線および前記第２の非接地線の両方に容量結合方式により接続されていることを特徴とする電力線通信システム。
2. 前記第３の電力線モデムおよび前記第４の電力線モデムは、前記電力量計内に設けられている、請求項１に記載の電力線通信システム。
3. 前記電力量計よりも前記需要家寄りにおいて前記低圧配電線を分岐させる分電盤をさらに備え、
   前記第２の電力線モデムは前記分電盤内に設けられている、請求項１又は２に記載の電力線通信システム。
4. 前記第３の電力線モデムは、前記電力量計によって計測された前記電力使用量の検針データを前記第１の電力線モデムに送信する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力線通信システム。
5. 前記第４の電力線モデムは、前記電力量計によって計測された前記電力使用量の検針データを前記第２の電力線モデムに送信する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力線通信システム。
6. 前記第１乃至第４の電力線モデムの使用周波数は１０ｋ〜４５０ｋＨｚである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力線通信システム。
7. 変圧器から需要家へと延びる接地線、第１の非接地線および第２の非接地線からなる単相３線式の低圧配電線の需要家寄りに設置され、前記需要家の電力使用量を計測する電力量計であって、
   前記低圧配電線に接続され、前記電力使用量を計測する計量部と、
   前記計量部よりも前記変圧器寄りにおいて前記低圧配電線に接続された変圧器側電力線モデムと、
   前記変圧器側電力線モデムの接続点よりも前記需要家寄りにおいて前記低圧配電線に接続された需要家側電力線モデムと、
   前記低圧配電線上の前記変圧器側電力線モデムの接続点と前記需要家側電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第１の非接地線とを接続する第１のバイパスコンデンサと、
   前記低圧配電線上の前記変圧器側電力線モデムの接続点と前記需要家側電力線モデムの接続点との間に設けられ、前記低圧配電線の前記接地線と前記第２の非接地線とを接続する第２のバイパスコンデンサとを備え、
   前記変圧器側電力線モデムは、前記計量部に接続されると共に、前記低圧配電線の前記接地線に誘導結合方式により接続されており、
   前記需要家側電力線モデムは、前記計量部に接続されると共に、前記低圧配電線の前記第１の非接地線および前記第２の非接地線の両方に容量結合方式により接続されており、
   前記変圧器側および需要家側電力線モデムは、前記計量部によって計測された前記電力使用量の検針データを送信することを特徴とする電力量計。
8. 前記変圧器側電力線モデムおよび前記需要家側電力線モデムは、前記計量部と共通の回路基板上に実装されている、請求項７に記載の電力量計。