JPH0553326B2

JPH0553326B2 -

Info

Publication number: JPH0553326B2
Application number: JP61011910A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nakamura; Terunobu Myazaki; Eizaburo Sakashiro; Kazuo Nishijima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1993-08-09
Also published as: JPS62171236A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高圧配電線を信号伝送路とする電力
線搬送伝送装置に係り、特に、配電系統の運用上
の切換え時、系統内事故発生時などにより配電系
統の規模が変化しても、安定に通信を行うに好適
な電力線搬送伝送装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、例えば、文献・日立討論
VOL.65，No.６（1983−６）宮原・池田他「配電
線利用情報伝送システムの開発」の高圧配電線利
用零相キヤリア伝送システムの項で述べられてい
るように対地静電容量に対しどの程度の割合で零
相電圧を変化させたら十分な通信が行なえるかが
示されている。すなわち、相電圧の0.2〜0.3（％）
程度の零相電圧の変化で専用線と同程度の伝送が
可能であるとされている。しかし、対地静電容量
の変化に対する対応に関しては配慮されていなか
つた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、第３図に示すような
高圧配電系統において、接地コンデンサ１８（容
量C₁）の大きさを高圧配電線１９の対地静電容
量２０（容量Ｃ）の１（％）程度に選んでいる。
１（％）としたのは、10倍のＳ／Ｎ比を得るため
である。

しかしながら、配電線の区分開閉器を零相キヤ
リア信号伝送装置を用いて開閉制御しようとする
場合、第４図に示すように変電所に親局２１を設
置し各フイーダの区分開閉器２３毎に子局装置２
２を設置することになる。このような配電線にお
いて接地コンデンサ１８は、全２の区分開閉器２
３が接続された時に通信が最適な状態で行なわれ
なければならないことから、この状態の対地静電
容量の１（％）に選ばれている。今遮断器２４か
ら第１番目の区分開閉器S₁₁までの対地静電容量
をC₁₁、第１番目の区分開閉器S₁₁から第２番目の
区分開閉器S₁₂までの対地静電容量をC₁₂、同様に
区分開閉器S₁₂から区分開閉器S₁₃までの対地静電
容量をC₁₃、区分開閉器S₁₃以後の対地静電容量を
C₁₄とし、同様に遮断器２５、遮断器２６におけ
る各フイーダの対地静電容量を各々、C₂₁，C₂₂，
C₂₃，C₂₄，C₃₁，C₃₂，C₃₃，C₃₄とする。実際の配
電線においては、区分開閉器２３の設置される位
置は等間隔とはならず、系統構成により異なる。
このため、対地静電容量C₁₁〜C₃₄は異なるわけで
あるが、今説明の都合上全て等しいものとして以
下説明する。対地静電容量の総和をＣ、すなわち C₁₁＋C₁₂＋C₁₃＋C₁₄＋C₂₁＋……＋C₃₄＝Ｃとすると、これに対し、親局２１、及び子局２２
の接地コンデンサC₁の値は、Ｃの１（％）とす
る。この様な構成において、変電所から配電線上
の区分開閉器S₁₁〜S₃₃を零相キヤリア信号伝送に
より制御し順次区分開閉器２３をONとする操作
を行なつた場合の、親局側から見た対地静電容量
の変化と、通信により発生する零相電圧の大きさ
を第５図ａ，ｂに示した。第５図ａの時間t₀〜t₁₃
の各時刻毎に遮断器２４〜２６、及び区分開閉器
２３の開閉状態を次の通りに制御したとする。

t₀−t₁間 CB₁ON t₁−t₂間 CB₁，S₁₁ON t₂−t₃間 CB₁，S₁₁，S₁₂ON t₃−t₄間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃ON t₄−t₅間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂ON t₅−t₆間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂，S₂₁ON t₆−t₇間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂，S₂₁，
S₂₂ON t₇−t₈間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂，S₂₁，
S₂₂，S₂₃ON t₈−t₉間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂，S₂₁，
S₂₂，S₂₃，CB₃ON t₉−t₁₀間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂，S₂₁，
S₂₂，S₂₃，CB₃，S₃₁ON t₁₀−t₁₁間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂，S₂₁，
S₂₂，S₂₃，CB₃，S₃₁，S₃₂，ON t₁₁−t₁₂間 CB₁，S₁₁，S₁₂，S₁₃，CB₂，S₂₁，
S₂₂，S₂₃，CB₃，S₃₁，S₃₂，S₃₄ON t₁₃−t₁₃間 t₁₁−t₁₂間と同じ第５図ｂから明らかなようにCB₁のみON時の
時間t₀−t₁における親局２１と子局１１との通信
時においては、相電圧の12（％）の零相電圧が発
生している。この値は、系統の完全地絡事故時に
発生する接地形計器用変圧器（GPT）の出力電
圧を190（Ｖ）とすると7.62（Ｖ）となる。この値
は系統保護上無視できる値ではなく、高感度の地
絡保護リレーでは十分動作し得る電圧である。こ
のことは系統保護との協調に問題があることを意
味する。

また、親局、子局における復調回路を実現する
上で、あつかうアナログ量の大きさは0.1（Ｖ）〜
10（Ｖ）程度とすることが汎用のアナログ素子を
使用する上で有利である。すなわち、零相キヤリ
ア伝送の受信限界を相電圧の0.1（％）とすると復
調回路の電圧を0.1（％）〜10（％）を0.1（Ｖ）〜
10（Ｖ）に対応させて構成し、通常は１（％）〜す
なわち１（Ｖ）のアナログ信号で受信するように
することが通信信頼度上からも、回路製作上から
も有利となる。しかし、従来技術においては、通
常の通信レベルの10倍以上の零相電圧が発生する
場合が有り、復調回路を実現する上で不利とな
る。

また、従来技術における実施例として第４図の
ような系統において、全停という状態から順次系
統をいかした場合の対地静電容量の変化を説明し
たが、対地静電容量の変化するケースとして次の
ような場合もある。すなわち通常の運用において
は、２つの変電所において各々電力を供給してい
たが、系統事故または工事等により一時的に２変
電所分の系統に対して１変電所から電力を供給す
る場合がある。この時、対地静電容量は約２倍に
なることから、接地コンデンサを１変電所用に固
定した場合伝送信頼度の低下、または２変電所の
対地静電容量の差が大きい場合には通信不能にい
たることが考えられた。このようなことからも対
地静電容量の変化に追従して零相電圧の発生レベ
ルを一定に保つ方法が必要とされた。

本発明の目的は、対地静電容量が系統の事故
時、及び運用系体により変化しても発生する零相
電圧を一定に保ち、また系統保護との協調がとれ
る電力線搬送伝送装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、系統状態により対地静電容量が変
化しても、常に一定の大きさの零相電圧を発生す
るよう、接地コンデンサの容量を制御することに
より達成される。

〔作用〕

配電線と大地との間にコンデンサを接地して零
相電圧を発生する零相電圧発生回路は接地コンデ
ンサの容量を制御できるように構成されている。
また送受信データを受信するための復調回路とは
別に、零相電圧発生回路により変化した零相電圧
の大きさを測定する計測回路をもうけ、送信する
時の零相電圧の変化を自ら管理できるようにした
ため、対地静電容量が変化しても常に一定の大き
さの零相電圧で、通信ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。配電用変電所内の主変圧器１側に設置された
親局装置４は、系統に零相電圧を発生させるため
の零相電圧発生回路５と高圧配電線２から零相電
圧V₀と基準相電圧V_Aを取り出すための零相受信
分圧回路６と子局装置１１に対して制御指令や計
測指令を送信し子局装置１１からの返信情報を受
信し処理する低圧制御部７とからなつている。子
局装置１１は、高圧配電線２の負荷側に設置さ
れ、零相電圧発生回路５と同一の零相電圧発生回
路１２と、零相受信分圧回路６と同一の零相受信
分圧回路１３と、親局装置４からの制御指令や計
測指令を受信し制御、計測を行ない親局装置４に
返信処理をする低圧制御部１４とからなつてい
る。

この親局装置４と子局装置１１とのON，OFF
データの送受信動作について第６図により説明す
る。但し零相電圧発生回路５、及び１２のスイツ
チSW₁〜SW₃は高圧配電線２の対地静電容量3C_s
に対し接地コンデンサの合成容量が１（％）とな
るようON、またはOFF制御されている。

親局送受信主回路１０は高圧配電線２の基準零
相電圧の分圧出力を第６図ａを入力し、これに同
期して零相電圧発生回路５のスイツチSW₀を第６
図ｂのように、送信するデジタル情報が“０”の
時はOFF制御、“１”の時はON制御する。スイ
ツチSW₀がON、OFFすることにより接地コンデ
ンサC₁〜C₃のいずれかが接地され、系統には基
準相と同相の零相電圧が第６図ｃに示すように発
生する。子局装置１４においては、第６図ｃのよ
うに発生された零相電圧V₀と第６図ａの基準相
電圧V_Aを零相受信分圧回路１３より入力する。
復調回路１５は第７図に示すように乗算回路と２
倍調波の高調波分を除去し直流分を取りだすフイ
ルタ回路と直流分電圧の有無からデイジタルの
“１”、“０”データRDを再生し出力する再生回
路から構成され、乗算回路は基準相電圧V_Aと零
相電圧V₀を入力し第６図ｄのように２倍調波の
高調波成分と直流分を含んだ出力を出力する。

フイルタ回路では直流分のみを取り出し第６図
ｅのように、零相電圧が有る時、すなわち親局装
置４のスイツチSW₀がONの時には電圧有とな
り、スイツチSW₀がOFFの時は電圧無しとなる。
このフイルタ回路出力に対し、再生回路では第６
図ｅに示すような検出レベルをもうけ、この検出
レベルよりフイルタ出力が大きい時、デイジタル
の“１”を出力し、フイルタ出力が小さい時デイ
ジタルの“０”を出力する。このようにして復調
回路１５により復調されたデイジタルの“１”、
“０”データを子局送受信主回路１６は入力し、
親局送受信主回路１０から送信された情報を受信
する。

子局送受信主回路１６から送信された“１”、
“０”データは、親局装置４側の零相受信分圧回
路６、復調回路８により子局装置１１と同様な動
作により親局送受信主回路１０で受信する。以上
のようにして親局装置４と子局装置１１とのデー
タの送受信が行なわれるわけであるが、零相電圧
発生回路５、及び１２のスイツチSW₁〜SW₃の制
御について以下説明する。計測回路９は第８図に
示すように、乗算回路、フイルタ回路、微分回
路、整流回路、Ａ／Ｄ変換回路から構成されてい
る。

零相受信分圧回路６からの基準相電圧V_Aと零
相電圧V₀は復調回路８に入力されるとともに、
計測回路９にも入力されている。計測回路９で
は、第９図ａとｂに示す基準電圧V_Aと零相電圧
V₀から同図ｃのような２倍周波の高調波と零相
電圧V₀に比例した直流分とを乗算回路出力とし
て得る。フイルタ回路では乗算回路出力から高調
波を除去し零相電圧V₀の大きさに比例した大き
さの直流分電圧の有り、無しを出力する。微分回
路では、フイルタ回路出力を微分することによ
り、零相電圧V₀の変化の大きさに比例した出力
を第９図ｆのように出力する。整流回路では、微
分回路出力を全波整流することにより、零相電圧
V₀の変化の大きさに比例した直流分電圧を第９
図ｇに示すように出力する。Ａ／Ｄ変換回路で
は、整流回路出力の直流電圧出力をアナログ量か
らデイジタル量に変換し、親局送受信主回路１０
へ零相電圧の変化の大きさに比例したデイジタル
値を出力する。親局送受信主回路１０ではこの計
測回路９のデイジタル値出力から現在の零相電圧
の変化分の大きさを知ることができるわけであ
る。今、高圧配電線２の対地静電容量３の総和を
３（μF）とし、零相電圧発生回路５のコンデンサ
C₁〜C₃をそれぞれ C₁＝0.01（μF），C₂＝0.02（μF），C₃＝0.04（μF
）とした時の零相電圧発生回路５のスイツチSW₁〜
SW₃の制御動作について説明する。

親局送受信回路１０は、子局装置１１に対しデ
ータを送信する場合、対地静電容量３の値がわか
らないため、接地コンデンサの値を決めることが
できず、SW₁〜SW₃のON，OFF制御ができな
い。そこで第１０図に示すように、基準相電圧
V_Aに同期して第１０図ｅのようにSW₀をONする
前に、まずSW₁を同図ｂのようにONとし、その
後SW₀をONとすると零相電圧V₀は、 0.01（μF）／３（μF）＝0.0033 すなわち相電圧の0.33（％）となる。

計測回路９の整流出力は第１０図ｇのようにな
り、その大きさは、零相電圧の変化に比例した値
となる。

たとえば、相電圧の１（％）の零相電圧の変化
が発生した時に１（Ｖ）の整流出力が出力される
ように調整されているなら、第１０図ｇに示すt₁
の時点で0.33（Ｖ）となる。次に親局送受信主回
路１０は、相電圧の１（％）の零相電圧で送信し
ようとするなら、Sw₁のみONでは計測回路９の
出力が、1Vに対し0.33（Ｖ）と小さいので、接地
コンデンサの容量を増すため、SW₁をOFFにし
SW₂をONとし再度SW₀をONにして発生する零
相電圧の大きさをt₂の時点で計測するわけであ
る。SW₂をONとした場合には 0.02（μF）／３（μF）＝0.0067 すなわち0.67（Ｖ）の計測回路出力を得る。

これでも１（Ｖ）に対し0.67（Ｖ）と小さいの
で、接地コンデンサの容量を増すため、次はSW₁
とSW₂をONとしてからSW₀をONにして発生す
る零相電圧の大きさをt₃において計測する。
SW₁，SW₂をONとした場合は、 0.03（μF）／３（μF）＝0.01 すなわち１（Ｖ）の計測回路出力を得る。

これによつて、始めて親局送受信主回路１０
は、系統の対地静電容量３の大きさを知ることが
でき、SW₁，SW₂をON、SW₃をOFF制御するこ
とにより、t₄以後相電圧の１（％）の零相電圧の
変化により子局装置１１に対して送信するわけで
ある。子局装置１１においては計測回路がないた
め、親局装置４は、子局装置１１に対して返信す
る場合の零相電圧発生回路１２のスイツチSW₁〜
SW₃の制御条件を情報として送信することによ
り、子局装置１１の発生する零相電圧の大きさを
親局装置４が管理できるわけである。本実施例に
よれば、系統の対地静電容量が１（μF）から７
（μF）まで変化しても常に相電圧の１（％）の零
相電圧の変化で送受信ができるという効果があ
る。

次に本発明による親局装置４と子局装置１１を
従来例で適用した第４図に示す配電線に適用した
場合の別の実施例について述べる。

対地静電容量の総和をＣ（μF）とし、零相電圧
発生回路５、及び１２の接地コンデンサを C₁＝1.5C／12×100（μF） C₂＝4.5C／12×100（μF） C₃＝10.5C／12×100（μF）とした時、第５図ａに示したと同様に、t₀〜t₁₃の
時間に対し区分開閉器２３のS₁₁〜S₃₄を順次投入
した場合の零相電圧の大きさを第１１図ｂに示
す。

t₀−t₁間はSW₁のみONで1.5（％） t₁−t₂間はSW₁のみONで0.75（％） t₂−t₃間はSW₂のみONで1.5（％） t₃−t₄間はSW₂のみONで1.1（％） t₄−t₅間はSW₂のみONで0.9（％） t₅−t₆間はSW₂，SW₁ONで1.0（％） t₆−t₇間はSW₂，SW₁ONで0.86（％） t₇−t₈間はSW₂，SW₁ONで0.75（％） t₈−t₉間はSW₃のみONで1.2（％） t₉−t₁₀間はSW₃のみONで1.1（％） t₁₀−t₁₁間はSW₃のみONで0.95（％） t₁₁−t₁₂間はSW₃，SW₁ONで1.0（％） t₁₂−t₁₃間はSW₃，SW₁ONで1.0（％）の零相電圧で通信が行なわれることになり、本実
施例によれば発生する零相電圧の大きさを相電圧
の0.75（％）〜1.5（％）内にすることができ、系
統保護との協調が容易となり、また復調回路の実
現も汎用のアナログ素子でできるという効果があ
る。

次に第２図に示すように子局装置１１を構成し
た別の実施例について以下述べる。第１図の実施
例と異なる点は、子局装置１１に計測回路１７を
追加した点のみである。このことにより、子局装
置１１も親局装置４と同様な手順により、接地コ
ンデンサの容量を決めることができるわけであ
る。

今、親局装置４から子局装置１１に対して、区
分開閉器の操作を行なうと同時にその状態を親局
装置４に返信するよう要求した場合、親局装置４
が送信している時と、子局装置１１が区分開閉器
の操作を実行し、ただちに親局に返信しようとし
た時とでは、系統の対地静電容量は変化して異な
ることが容易に理解できる。したがつて、本実施
例のように、子局装置自身で接地コンデンサの容
量を決めるなら対地静電容量が変化しても適切な
零相電圧レベルで送信できるという効果がある。
また、子局装置１１、親局装置４においても系統
に発生した零相電圧の変化の大きさを計測回路
９，１７により知ることができるから、信号伝送
時零相電圧の変化分がある値（保護リレーが動作
する値よりも小さい値）を超えたときには、直ち
に送信動作を停止するようにする。そして再度送
信するときには最小の接地コンデンサから送信す
るようにする。このように接地コンデンサを制御
することにより、系統の対地静電容量が変化し、
系統保護リレーの動作値を超える零相電圧が発生
する状態になつても直ちに送信停止するため、系
統保護リレーが動作する前に零相電圧の発生を停
止することができる。これにより、系統保護リレ
ー協調が確実に取れるというもう一つの効果があ
る。次に、零相電圧発生回路５，１２のスイツチ
SW₁〜SW₃の制御のやり方についての別の実施例
を以下述べる。前述本発明による実施例において
零相電圧発生回路のスイツチSW₁〜SW₃の制御手
順については、第１０図の波形により説明した。

この場合は、対地静電容量が３（μF）であるた
め、１回目の送信時には0.01（μF）、２回目は0.02
（μF）、３回目に0.03（μF）となり、３回の送信動
作で目標の１（％）にスイツチSW₁〜SW₃を制御
できた。しかし、対地静電容量が７（μF）である
と７回の送信動作によつて目標の１（％）にスイ
ツチSW₁〜SW₃を完了することになる。ところ
が、零相電圧発生回路の用意しているコンデンサ
の容量はあらかじめわかつていること、接地コン
デンサの容量と発生する零相電圧の大きさと比例
関係にあることから、１回目の送信動作により計
測回路より得られる結果から、目標値に対し２回
目の送信時には、１回目の何倍の容量を選べばよ
いか演算により決めることができる。すなわち７
（μF）の対地静電容量の系統に対し、0.01（μF）
のコンデンサで送信した場合、0.14（％）の零相
電圧発生値を得られる。したがつて目標値が１
（％）であれば、１（％）／0.14（％）＝７より、１回目のコンデンサ容量の７倍の容量で送
信すればよいことから、２回目の送信時は、0.07
（μF）のコンデンサで送信するわけである。これ
により、２回の送信動作で目標値の零相電圧発生
ができる。すなわち本実施例によれば、対地静電
容量の大きさに関係なく２〜３回の送信動作によ
りSW₁〜SW₃の組み合せ制御が完了できるという
効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、送信する時の零相電圧の変化
分の大きさを自ら管理できるので、系統の対地静
電容量が変化しても常に一定の電圧で送受信がで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の図、第２図は本発
明の別の一実施例の図、第３図は従来技術を説明
する図、第４図は従来技術による一実施例の図、
第５図は従来技術による実施例を説明する図、第
６図は各部の動作を説明する波形図、第７図は復
調回路のブロツク構成図、第８図は計測回路のブ
ロツク構成図、第９図は各部の動作を説明する波
形図、第１０図は各部の動作を説明する波形図、
第１１図は実施例の動作を説明する説明図であ
る。１……主変圧器、２，１９……高圧配電線、
３，２０……対地静電容量、４，２１……親局装
置、５，１２……零相電圧発生回路、６，１３…
…零相受信分圧回路、７，１４……低圧制御部、
８，１５……復調回路、９，１７……計測回路、
１０……親局送受信主回路、１１，２２……子局
装置、１６……子局送受信主回路、１８……接地
コンデンサ、２３……区分開閉器、２４，２５，
２６……遮断器。

Claims

【特許請求の範囲】１零相信号の大きさにより開放制御される遮断
器を含む三相配電線の零相信号を検出する零相信
号検出部と、三相配電線の特定相と大地間にイン
ピーダンスとスイツチング回路を直列に接続した
直列回路と、スイツチング回路を送信情報に基づ
いて開閉する信号変調回路と、前記零相信号検出
部の出力と前記特定相の信号とを積演算し前記送
信情報を得る信号復調回路とから構成される信号
伝送装置を三相配電線の複数個所に設置して構成
される電力線搬送伝送装置において、少なくとも一つの信号伝送装置の直列回路は、
インピーダンスと選択回路の直列回路が複数組並
列接続され、かつこの並列回路と直列に接続され
たスイツチング回路が三相配電線の特定相と大地
間に設けられており、選択回路は三相配電線に注
入する零相信号の大きさを調整するために使用さ
れることを特徴とする電力線搬送伝送装置。