JPH011427A - フイルタ装置 - Google Patents

フイルタ装置

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JPH011427A
JPH011427A JP62-153943A JP15394387A JPH011427A JP H011427 A JPH011427 A JP H011427A JP 15394387 A JP15394387 A JP 15394387A JP H011427 A JPH011427 A JP H011427A
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JP
Japan
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signal
transformer
frequency
resonant circuit
generator
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幸雄 井上
北岸 貞男
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株式会社三社電機製作所
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、配電系統の交流信号に、信号発生器側の状
態、状況を示す異なる2種類の周波数信号を重畳するフ
ィルタ装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、配電系統において、各負荷に事故や故障が発生
した場合、これらの事故、故障の発生箇所を集中的に管
理し、早急に事故、故障に対処することが行なわれてお
り、従来は各負荷ごとに信号発生器を設け、配電線とは
別に、各信号発生器と管理装置との間に信号線を敷設し
、この信号線を使って各信号発生器側の状態、状況を示
す信号の伝送を行なっている。
ところが、この場合、配電線とは別に信号線を必要とす
るため、敷設すべき信号線の数が多く、高価になり、敷
設に手間を要する。
そこで、いわゆる周波数シフト通信(FSK通信)によ
る信号伝送を行なうことが考えられ、これは異なる2種
類の周波数信号をたとえば論理“°1”。
It OItにそれぞれ対応付けし、画周波数信号を組
み合わせてコード化した信号を配電線を介して前記管理
装置に伝送するものである。
そして、このよりなFSK通信において、配電系統の商
用の交流信号に画周波数信号を重畳するために、種々の
フィルタ装置が考えられており、これらはたとえば第3
図、第4図に示すように構成されている。
まず、第3図において、(1)は商用の交流信号を供給
する変電所などの商用電力源、(2a)、(2b)は電
力源(1)と各負荷と接続する配電線、(3)は異なる
2種類の周波数信号を発生する信号発生器、(4a)。
(4b)は2個のスイッチであり、一端がともに発生器
(3)の一端に接続され、図外の制御手段により、一方
のスイッチ(4a)または(4b)のオン時に、他方の
スイッチ(4b)または(4a)がオフするように制御
され、当該制御手段は、発生器(3)の発振周波数の切
り換えに応じて動作するようになっている。
(5a)、(5b)は一端がそれぞれ両スイッチ(4a
)、(4b)の他端に接続された2個の共振用コンデン
サ、(6a)。
(6b)は2個の共振用リアクトルであり、一端がそれ
ぞれ両コンデンサ(5B)、(5b)の他端に接続きれ
、他端がともに一方の配電線(2a)に接続され、一方
のコンデンサ(5a)およびリアクトル(6a)により
第■直列共振回路(7a)が構成され、他方のコンデン
サ(5b)およびリアクト)v(6b)により第2直列
共振回路(7b)が構成されている。
なお、発生器(3)の他端が他方の配電線(2b)に接
続されている。
つぎに、第4図はJ aumann回路と呼ばれており
、同図において、(8)は1次コイル(8a)および2
次コイル(8b)からなり、1次コイル(8a)の両端
が信号発生器(3)に接続された結合用トランス、(9
1)、(9b)は一端がそれぞれ2次コイル(8b)の
一端、他端に接続でれた2個の共振用コンデンサ、(1
0B)、(10b)は2個の共振用リアクトルであり、
一端がそれぞれ両コンデンサ(9B)、(9b)の他端
に接続され、他端がともに一方の配電線(2a)に接続
され、一方のコンデンサ(9a)およびリアクトル(1
0a)により第3直列共振回路(llB)が構成され、
他方のコンデンサ(9a)およびリアクトル(10b)
により第4直列共振回路(llb)が構成されている。
なお、2次コイル(8b)の中間タップ(りが他方の配
電線(2b)に接続されている。
ところで、たとえば第1.第3直列共振回路(78)。
(llB)の共振周波数がrlになり、第2.第4直列
共振回路(7b)、(Ilb)の共振周波数がf2にな
るように、各容量およびインダクタンスが設定されてい
る。
そして、第5図(a)に示す電力源(1)からの商用交
流信号の1周期(=T)において、たとえば同図(b)
に示すように、発生器(3)から、周波数r1の周波数
信号S1および周波数r2(<自)の周波数信号S2が
172時間ずつ出力されるケースを考えると、第3図の
装置では、前半の172時間は、前記制御手段により両
スイッチ(4B) 、 (4b)がそれぞれオン状態、
オフ状態に制御され、後半の172時間は、前記制御手
段により両スイッチ(411)、 (4b)がそれぞれ
オフ状態、オン状態に制御されるため、前半の172時
間の周波数信号Slは、共振周波数f1の第1直列共振
回路(7a)を介して前記商用交流信号に重畳され、後
半の172時間の周波数信号S2は、共振周波数r2の
第2直列共振回路(7b)を介して前記商用交流信号に
重畳され、その結果、第5図(e)に示すような波形の
信号が配電線(2B)、(2b)を介して伝送される。
一方、前記と同じケースで、第4図の装置では、発生器
(3)からの周波数信号Sl、S2は、それぞれ共振周
波数「1の第3直列共振回路(llB)および共振周波
数r2の第4直列共振回路(llb)を介して前記商用
交流信号に重畳され、第5図(C)に示す波形の信号が
配電線(2a)、(2b)を介して伝送される。
このとき、周波数f1の周波数信号S1を論理+111
1゜周波数r2の周波数信号S2を論理at O”に対
応させておき、周波数信号St 、S2を組み合わせる
ことにより、所定のビット内容の信号を伝送することが
でき、前記管理装置において、伝送された信号のビット
内容を復調して読み取ることにより、送信側の状態、状
況を知ることができる。
たとえば、一定時間ごとに信号Sl 、S2.St、S
2 。
S2.Slを伝送すると、前記管理装置により’+01
001 ”という内容の信号が受信される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、第3図の装置では、周波数信号S1゜S2に
応じて、前記制御手段によりスイッチ(4a)。
(4b)をスイッチング制御するため、両周波数信号S
l、S2を、対応する直列共振@J路(7a)、(7b
)を介して確実に伝送できる反面、2個のスイッチ(4
a) 。
(4b)およびこれらのスイッチング制御用の制御手段
を要し、しかも両スイッチ(4B)、(4b)として応
答性の優れたものが必要となり、構成が複雑で、高価に
なり、スイッチ(4a)、(’4b)の切り換えの際に
じよう乱が発生してノイズが多くなるという問題点があ
る。
また、第4図の装置では、コンデンサ(9a)、(9b
)の容量差による配電系統側からの漏れ成分が発生器(
3)側にまわり込み、前記した容量差による循環電流が
両直列共振回路(lla)、(Ilb)を循環して流れ
、配電線(2a)、(2b)に重畳される周波数信号S
l、S2の電流に前記循環電流が加算され、発生器(3
)側、配電系統側相互に悪影響を及ぼし合うことになる
Lいう問題点がある。
そこで、この発明では、簡単な構成により、配電系統の
交流信号に2種類の周波数信号を効率よく、かつ正確に
重畳できるようにすることを技術的課題とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、前記の諸点に留意してなされたものであり
、配電系統の交流信号に重畳される異なる2種類の周波
数信号を発生する信号発生器と、前記発生器の両端に接
続された共振用第1コンデンサおよび結合用トランスの
1次コイルからなる1次側直列共振回路と、一端が一方
の配電線に接続された前記トランスの2次コイルさ、一
端が前記2次コイルの他端に接続され他端が他方の配電
線に接続された前記トランスの結合係数調整用リアクト
ル、共振用第2コンデンサおよび共振用抵抗からなる2
次側直列共振回路とを備えたことを特徴とするフィルタ
装置である。
〔作 用〕
したがって、この発明によると、2次側直列共振回路の
結合係数調整用リアクトルのインダクタンスを調整し、
結合用トランスの結合係数を調整することにより、1次
側直列共振回路および2次側直列共振回路の共振周波数
が同一でかつ2種類になり、これらの2個の共振周波数
が信号発生器からの2種類の周波数信号の周波数にそれ
ぞれ一致するように、容量、抵抗値やインダクタンスを
設定することにより、信号発生器からの画周波数信号を
効率よく、かつ正確に配電系統の交流信号に重畳できる
ことになる。
このとき、従来のようにスイッチや制御手段が不要にな
り、構成が簡単でかつ安価になり、しかもトランスによ
り1次側と2次側とが分離されているため、従来のJa
umann回路の場合のようなコンデンサの容量差によ
る配電系統側および信号発生器側相互間の影響が防止さ
れる。
〔実施例〕
つぎに、この発明を、その1実施例を示した第1図およ
び第2図について説明する。
(原 理) まず、実施例の説明に先立ち、この発明の原理について
説明する。
この発明の基本回路構成の等価回路図は第2図(a)に
示すようKなり、2種類の周波数信号51.S2を発生
する信号発生器(3)の両端に、発生器(3)等の内部
インピーダンス(2)、共振用第1コンデンサ(13お
よび結合用トランスa→の1次コイ/l/(14a)か
らなる1次側直列共振回路αGが接続され、トランスα
ぐの2次コイル(14b)の両端に、共振用第2コンデ
ンサ0eおよび共振用抵抗α力の直列回路が接続されて
2次側共振回路が形成されている。
そして、インピーダンス(イ)および抵抗0ηの値をR
1、R2とし、第1.第2コンデンサQ3 、0Gの容
量をCI、C2とし、1次コイル(14a)、 2次コ
イIv(14b)のインダクタンスをLl、L2とし、
トランスC141の相互インダクタンスをMとすると、
1次側直列共振回路Of9の共振周波数「aはra=+
/2π暫〒酊  となり、同様にトランスα4の2次側
の共振周波数「bはrb=+/2πdを1 となる。
いま、前記した両共振周波数fa、fbが等しい場合、
すなわちfa=fb=frとなる場合、第2図(a”l
に示す回路は、トランス(14)の結合係数k(=M/
、/’i了口)を用いた次式で表わされる2個の共振周
波数を有する複共振回路となる。
従って、結合係数kを適当に調整することにより、前記
0式の共振周波数f’、f”を、信号発生器(3)の発
生する周波数信号S2.Slの周波数f2.fiにそれ
ぞれ一致させることができるが、実際に結合係数kを可
変することは、トランスの設計上容易ではない。
すなわち、例えば周波数rrをrr =4501(z 
、一方の共振周波数f′をf’= 435 Hzにする
には、前記0式より、結合係数kを、 k= (fr/f’)2−1 = (450/485)
2−1 岬0.07の粗結合値2つまり空心リアクトル
の値にしなければならない。
一方、4501(z程度の共振周波数を得るだめのイン
ダクタンスLl、L2は、通常10  H程度になるが
、これは鉄心入りのトランスの場合の値であり、鉄心入
りトランスの結合係数は一般的に0.9以上で、前記し
た0、07程度の粗結合値にすることは製造上困難であ
り、しかも使用する上でも損失等が大きく、効率が悪い
そこで、第2図(b)に示すように2次側共振回路にト
ランスα→の結合係数調整用リアクトル(2)を挿入し
、リアクトル(至)、第2コンデンサQf9 、抵抗(
17)からなる2次側直列共振・回路αつを構成し、ト
ランス(14)の結合係数を、リアクトルα〜のインダ
クタンスL3により容易に調整できるようにする。
このとき、第2図(b)におけるトランスQ4)の2次
コイlしく14b)のインダクタンスをL2’としたと
きに、前記した第2図(a)の回路でインダクタンスL
2との関係が、R2= L2’ 十L3 となるように
する。
そして、第2図(b)におけるトランスα力の結合係数
をに′とすると、この結合係数に′と、第2図(a)に
おけるトランスα力の結合係数にとの関係は、M=kJ
石1丁=に′必了石Tの関係より、k’/*=J[ヲ石
f        ・・・■となる。
従って、第2図(b)に示すトランスα勺の結合係数に
′全0.9とし、リアクトル(ハ)のインダクタンスL
3による調整後の結合係数kを前記した粗結合値の0.
07にするためには、まず前記0式より、インダクタン
スL2’を、 L2′=(k/に′)2L2=(0,0710,9)2
L2岬0.06L2とし、前記したR2 = L2’ 
+ R8の関係から、インダクタンスL3を、 L3=L2−L2’=L2−0.06L2=0.94L
2    ・・・■とすればよい。
(実施例) つぎに、1実施例、すなわち実際に配電系統に接続した
状態の等価回路図である第1図について説明する。
いま、前記した第3図、第4図の配電線(2a)、(2
b)の等価インピーダンスを抵抗(イ)およびリアクト
ル1211で表わすと、第1図に示すように、前記第2
図(b)における2次側直列共振回路0Iの他端である
端子(22a )および2次コイル(14b)の他端で
ある端子(22b)間に、抵抗四およびインダクタンス
(211を直列に接続する。
そして、第1図におけるリアクトルQ8) 、 [21
+のインクリタンスをL8’、R4と腰抵抗Q7) 、
 e、nの値をR2/ 、 R3としたときに、インク
リタンスIJ’ 、 R4と第2 図(b)におけるリ
アクトル(至)のインダクタンスL3との関係が、 L
8=L8’+L4  となり、同様に、抵抗値R2’、
R3と第2図(b)における抵抗αηの抵抗値R2との
関係が、 R2=R2’+R8となるようにする。
従って、インダクタンスL4および抵抗値R3は、配電
系統の等価インピーダンスの演算により導出できるため
、第1図におけるリアクトル(至)のインダクタンスL
8’は、L8’ = R3−R4の式に前記0式による
R3および既知のR4を当てはめることにより決定でき
、抵抗αηの抵抗値も、R2=R2−R3の式に既知の
R2,R3を当てはめることにより決定でき、第1図に
示す複共振回路構成のフィルタ装置の共振周波数f′、
f′を、発生器(3)の発生する周波数信号S2.Sl
の周波数f2.f7にそれぞれ一致させることができ、
配電系統の商用交流信号に発生器(3)からの画周波数
信号Sl、S2を効率よく、かつ正確に重畳できる。
このとき、従来のように、スイッチや制御手段が不要と
なり、構成が簡単でかつ安価になり、しかもトランス(
14)により1次側と2次側とが分離されているため、
従来のJaumann回路のようなコンテンサの容量差
による配電系統側および信号発生器側相互間の影響が防
止される。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明のフィルタ装置によると、配電
系統の交流信号に2種類の周波数信号を効率よくかつ正
確に重畳でき、従来のようなスイッチや制御手段が不要
となり、構成の簡素化を図ることができ、しかもトラン
スによる1次側、2次側の直列共振回路の分離により、
配電系統側および信号発生器側相互間の影響を防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のフィルタ装置の1実施例の等価回路
図、第2図(a) 、 (b)はこの発明の原理説明図
、第3図および第4図はそれぞれ従来例の結線図、第5
図(a)〜(C)は第3図の動作説明用の各種信号波形
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)配電系統の交流信号に重畳される異なる2種類の
    周波数信号を発生する信号発生器と、 前記発生器の両端に接続された共振用第1コンデンサお
    よび結合用トランスの1次コイルからなる1次側直列共
    振回路と、 一端が一方の配電線に接続された前記トランスの2次コ
    イルと、 一端が前記2次コイルの他端に接続され他端が他方の配
    電線に接続された前記トランスの結合係数調整用リアク
    トル、共振用第2コンデンサおよび共振用抵抗からなる
    2次側直列共振回路とを備えたことを特徴とするフィル
    タ装置。
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