JPH0666716B2

JPH0666716B2 - 送配電線情報伝送方法

Info

Publication number: JPH0666716B2
Application number: JP62124422A
Authority: JP
Inventors: 剛次中溝; 巳四人近藤
Original assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Current assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1994-08-24
Anticipated expiration: 2009-08-24
Also published as: JPS63290023A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は送配電線情報伝送方法に関するものであり、特
に、結合線と送配電線の相互誘導結合を利用して、種々
の電気信号（情報）を送配電線上に伝播させて伝送する
送配電線情報伝送方法に関するものである。

（従来の技術）最近特に、送配電線路の途中の情報（故障区間検出器の
信号や、雷による閃絡情報など）を、なるべく短時間で
保守員詰所まで伝送しようという要求が強まっている。
そして、この要求に応えるために、通信ケーブル、OPGW
（光ケーブル内在架空地線）、光ケーブルなどを使用し
た伝送システムが採用されつつある。

しかし、これ等の伝送システムは高価であるため、既に
設備されている送配電線を前記情報の伝送路として利用
することが考えられている。

高電圧の送配電線路を情報伝送路として利用し、電気信
号を搬送波にのせて伝送することは、従来より電力線搬
送波として広く知られている。その場合、電気信号で変
調された搬送波を送配電線に結合したり、または送配電
線から被変調搬送波を取出したりする必要がある。

このために、コンデンサ結合方式や分布結合（またはア
ンテナ）方式が提案されている。

コンデンサ結合方式は、コンデンサを介して被変調搬送
波を高圧線路に直接結合させ、注入するものである。

一方の分布結合方式は、例えば電力線と並行して架設さ
れた架空線のような、電力線とは別に架設された結合線
に被変調搬送波を注入し、先端短絡または先端開放状態
で共振させ、電力線を前記結合線に分布結合させるもの
である。

また、電力線を介して伝送された被変調搬送波の取出し
は、前記と同様の構成により、前述とは逆の手順で行な
われる。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の技術は、次のような問題点を有してい
た。

電力線搬送法においては、搬送波の周波数が高い程良い
伝送特性が得られるので、通常は50KHz〜数100KHzの周
波数帯が用いられていた。

しかし、最近では、送配電線から放射される電波輻射の
制限が厳しくなり、一方前記電波輻射は周波数が低いほ
ど小さくなるので、数10KHz程度またはそれ以下の低い
搬送波帯が多く使用されている。

このような低い周波数帯の場合には、伝送特性が悪くな
るばかりでなく、つぎのような問題がある。

（１）コンデンサ結合方式では、結合コンデンサが高
価かつ大型となる。その傾向は、送電電圧の超高圧化お
よび電力線搬送周波数の低下に伴って著しくなる。

（２）分布結合では、一般に結合線（アンテナ）の長
さは、λを搬送波の波長、Ｎを正整数とするとき、（λ
／４＋Ｎλ／２）に選ばれるので、搬送周波数を例えば
10KHzという低い値に選んだとすると、結合線（アンテ
ナ）の長さは、最短でも（Ｎ＝０としたとき）λ／４す
なわち約７、5Kmとなる。一方、送電線鉄塔のスパン長
はせいぜい数100mであるから、前記のような長さの結合
線を実現するためには数10スパンを要することになり、
そのままでは実施は到底不可能である。

その対策としては、結合線に共振用のインピーダンス
（容量やインダクタンス成分）を付加することにより、
共振のために必要な結合線の長さを、例えば鉄塔の１ス
パン長にまで低減することが考えられる。

しかし、この場合でも、搬送波周波数の低下に伴なっ
て、共振のために付加すべきインピーダンスが大きくな
るばかりでなく、電力線と平行配置される結合線の長さ
はほぼ一定（すなわち、鉄塔の１スパンの距離にほぼ等
しいか、またはそれ以下）であるので、結合度合いが悪
くなって伝送効率が低下する。

したがって、アンテナを用いる分布結合方式では、伝送
効率を維持し、かつ構成の複雑大型化を防止しながら、
送配電線からの電波輻射を十分低いレベルに抑えること
が困難であった。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題点を解決するために、本発明は、結合線と送
配電線とを、分布結合ではなく、相互誘導作用によって
電磁的に結合し、結合線と鉄塔および大地によって閉回
路を構成し、この閉回路に信号源（電気信号そのもの、
または被変調搬送波電流源）を挿入することにより、結
合線に非共振状態で信号電流を流すようにした点に特徴
がある。

この結果、本発明によれば、送配電線上を伝播する電気
信号の周波数を格段に低くして電波輻射を低減できると
共に、結合コンデンサを省略でき、耐圧も必要としない
ので、コスト低減と構成および保守の簡略化を実現する
ことができる。また、送配電線の途中に、送信点や受信
点を追加することも容易になる。

（実施例）以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の伝送路構成を示す概略図、
第２図はその動作を説明するための等価回路図、第３図
は結合回路の具体例を示す図である。

第１図において、鉄塔2,2A,…,2Nには架空地線１および
送電線３が架設される。なお、この図では、図の簡略化
のために架空地線１が送電線３の下側に描かれている
が、実際は、架空地線１は送電線３の上側に架設され
る。

また、この明細書において「鉄塔」は、文字どおり鉄製
であることを意味するのではなく、送電線や配電線など
の電力線および架空地線を支持するとともに、それ自身
で、あるいは適当な接地線を介して架空地線を接地する
機能を有する支持体（電柱）を意味するものである。

信号源４は、架空地線１と鉄塔２との間に挿入されて架
空地線１に信号電流を供給する。第２図に示すように、
信号源４に対し架空地線1,鉄塔2,2Aおよび大地５が直列
に接続され、これらは閉回路を構成する。

一方、受信点の近くにおいては、信号検出用の変流器11
が架空地線１に結合するように設けられ、その検出出力
は受信装置12に供給される。

なお、結合コンデンサ17および信号検出器18は、前記変
流器11および受信装置12の代りに、受信点に設けられる
ものであり、結合コンデンサ17は信号検出器18を直接送
電線３に結合し、送電線３に流れる信号電流を信号検出
器18に取込む働らきをする。

信号源４は、伝送しようとしている電気（情報）信号そ
のもの、あるいは電波法による規制対象に該当せず、か
つ実際上電波輻射が問題にならない程度の、例えば10KH
z以下の低い周波数の搬送波を前記電気信号で変調した
被変調搬送波を出力する。

この信号源４は、図からも明らかなように、架空地線１
−鉄塔2A−大地５−鉄塔２からなる閉回路に信号電流I₁
を流す。

送電線３は架空地線１と並行して架設されているので、
両者間には相互誘導結合が生じ、前記信号電流I₁によっ
て送電線３上には信号電圧V₂および伝送電流I₂が誘導さ
れ、これが送電線３にそって伝播される。受信点では、
前記送電線３上の伝送電流I₂によって、逆に架空地線１
上に誘導された誘導電流I₃を変流器11によって検出し、
受信装置12で再生する。

また、その代りに、送電線３上の伝送電流I₂を結合コン
デンサ17を介して信号検出器18に取込んで再生したり、
あるいは図示しない変圧器（GPT）の中性点に流れる信
号電流を検出したりすることもできる。

送信点における結合回路装置の一例を、第３図によって
説明する。

結合トランス９の２次側巻線は架空地線１−鉄塔2A−大
地５−鉄塔２からなる閉回路に直列に挿入され、またそ
の１次巻線は送信器10の出力端に接続される。

短絡リレー８は、送信器10からの制御信号に応答し、送
信が行なわれていない期間には、結合トランス９の２次
側巻線を短絡し、また送信が行なわれている期間中はこ
れを開放する。

したがって、送信中は、送信器10から結合トランス９を
介して信号電流I₁が架空地線１に注入される結果、架空
地線１が結合線としても機能するが、それ以外の期間中
は、結合トランス９の２次側巻線が短絡されるので、架
空地線１は通常の架空地線として機能する。

第１図の伝送路構成において、信号源４の電圧をＶ_ｅ、送信架空地線１の対地帰路インピーダンスをＺ_gs、送信架空地線１に流れる電流をI₁、送信点の架空地線１と送電線３との相互インピーダンス
をＺ_mgs、電流I₁により送電線３に誘導される電圧をV₂、送電線３の自己インピーダンスをＺ_ｅ、送信点の送電線３に流れる誘導電流をI₂、送受信点間の電流減衰定数をα、受信点架空地線１の対地帰路インピーダンスをＺ_gr、受信点の送電線３と架空地線１との相互インピーダンス
をＺ_mgr、受信点の送電線３に流れる信号電流をＩ_er、受信点の架空地線に流れる信号電流をI₃とすると I₁＝Ｖ_ｅ／Ｚ_gs， V₂＝Ｚ_mgs×I₁, I₂＝V₂／Ｚ_ｅ，Ｉ_er＝α×Ｉ_ｅ， I₃＝Ｚ_mgr×Ｉ_er／Ｚ_gr であるから、受信点において架空地線１に誘導される電
流I₃はつぎの式であらわすことができる。

I₃＝Ｖ_ｅ×α ×Ｚ_mgs×Ｚ_mgr／（Ｚ_ｅ×Ｚ_gr×Ｚ_gs）ところで、良く知られているように、架空地線１には送
電線３に流れる商用周波電流の相互誘導作用により、平
常時でも、送電線３に流れる商用周波電流の２〜５％程
度の電流が誘導されて流れている。

その周波数成分は、商用周波の基本波とその高調波が殆
んどであり、そのスペクトルは特殊な場合を除き、3KHz
以下に分布している。

それ故に、信号電流をこれから識別して伝送のＳ／Ｎ比
を良好にするためには、3KHz以上の周波数の搬送波を用
いるのが望ましい。

架空地線１が１条の場合、１鉄塔区間（例えば、第１図
の2,2A間）の大地帰路インピーダンスは、各鉄塔2,2Aの
接地抵抗を含めて、ほぼ100Ω以下（但し、10KHz以下の
周波数帯において）である。

また、３相２回線の送電線系統においては、並行して架
設された２回線分の電力線６本を一括して１本の等価送
電線とみなした場合、この等価送電線と架空地線１との
相互インピーダンスは、５〜6KHzの周波数帯では８Ω／
km程度の値である。

平均的な１鉄塔区間は約250m程度であるからこの区間の
相互インピーダンスは２Ω程度と推定できる。それ故
に、第1,2図において、架空地線１に1Aの信号電流I₁を
流せば、送電線３には1A×２Ω＝2V程度の信号電圧 V₂が誘起されることになる。

そして、この信号電圧V₂による信号電流が送電線３を介
して受信点に向って伝送される。

また一般に、送電線３は単純な一連の線路ではなく、変
電所で各方面に分岐されるため、前記送電線３上を伝播
してきた信号電流は分岐点で反射される。のみならず、
その分岐の状態も変化するので、送電線３の周波数特性
または伝送特性は大きく変動する。

このように周波数特性が大幅に変動する伝送路における
情報伝送は、従来は技術的に困難であったが、例えばス
ペクトラム拡散通信など通信技術の進歩によって情報伝
送が可能となり実用性が高まった。

良く知られているように、スペクトラム拡散通信方式
は、送信側から広い帯域に信号成分を拡散して伝送し、
受信側では拡散された信号をまとめて受信する方式であ
り、無線周波帯では好んで（例えば、衛星通信などに）
用いられている。

スペクトラム拡散通信方式の中でも、本発明に特に好適
なのとしては（１）予定の時間間隔ごとに搬送周波数を予定範囲内
で連続的に変化させるチャープ方式と、（２）予定の時間間隔ごとに搬送周波数を不連続的に
切換えるホッピング方式とがある。

以上では、架空地線１および送電線３にそって１つの送
信点と１つの受信点を設けた例について述べたが、受信
点は送電線３にそった複数の個所にあってもよく、また
送電線３が分岐されてもよいことは当然である。また、
送信点も複数個所に設置することができる。

さらに、本発明は、前述の送電線のみではなく、配電線
にも適用できるものである。そして、架空地線が設けら
れていない送配電線の場合にも、送配電線と並行する架
空線を新たに設けて送配電線と相互誘導結合させ、これ
に信号電流または被変調搬送波電流を流すようにすれ
ば、本発明を実施することができる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

（１）架空地線を結合線として使用するが、共振現象
を利用しないので、使用搬送周波数を低くし、送配電線
からの電波輻射を低減することができると共に、結合線
の長さを実用可能な適宜の長さに抑えても実用上十分な
結合度合いを得ることができる。

（２）相互誘導結合によって送配電線に誘起された信
号電流が、前記送配電線上を伝播するので、送配電線の
低減衰特性、構造上の安定性を効果的に利用できるのみ
ならず、使用搬送周波数を低くできるので、伝送特性も
高周波の場合に比べて安定化し、天候による変化も軽減
される。

（３）結合コンデンサを必要とせず、耐圧も必要とし
ないので、設備のコストを低減できるのみならず、送配
電線上を伝送する信号が電流の形であるので、送配電線
の途中の任意の箇所に、送信点や受信点を追加すること
も容易であり、さらに保守を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の伝送路構成を示す概略図、
第２図はその動作を説明するための等価回路図、第３図
は結合回路の具体例を示す図である。１……架空地線、2,2A,2N……鉄塔、３……送電線、４
……信号源、５……大地、９……結合トランス、10……
送信器、12……受信装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送配電線とは別個に、これと相互誘導結合
するように架設された結合線に、前記結合線および大地
を含む閉回路内に挿入された信号源から非共振状態で信
号電流を供給し、送配電線と結合線との相互誘導作用に
よって送配電線に信号電流を誘導させ、この信号電流を
送配電線上に伝播させる送配電線情報伝送方法であっ
て、前記信号電流は、伝送する情報信号で変調された被変調
搬送波電流であり、その搬送波周波数が通信中に変化させられることを特徴
とする送配電線情報伝送方法。
【請求項２】結合線は架空地線であることを特徴とする
前記特許請求の範囲第１項記載の送配電線情報伝送方
法。
【請求項３】搬送波周波数は、送配電線に流れる商用周
波電流によって架空地線に誘導される電流の周波数より
も高いことを特徴とする前記特許請求の範囲第１または
第２項記載の送配電線情報伝送方法。