JPH088791A - 配電線搬送通信用結合フィルタの通過帯域の制御方法 - Google Patents

配電線搬送通信用結合フィルタの通過帯域の制御方法

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JPH088791A
JPH088791A JP15804994A JP15804994A JPH088791A JP H088791 A JPH088791 A JP H088791A JP 15804994 A JP15804994 A JP 15804994A JP 15804994 A JP15804994 A JP 15804994A JP H088791 A JPH088791 A JP H088791A
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一彦 大場
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善一郎 小島
Yoshio Miyahara
与四男 宮原
Yuichi Shimizu
祐一 清水
Hideji Osoguchi
秀治 獺口
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Saneisha Seisakusho KK
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
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Saneisha Seisakusho KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成が簡潔で広範囲(5〜10KHz)の周
波数通過帯域を有し、且つ、低コストで実現できる配電
線搬送通信用結合フィルタの通過帯域の制御方法を提供
することにある。 【構成】 電源回路と結合回路を一次及び二次の巻線を
有する変成器で結合した第1及び第2の搬送通信用結合
フィルタを配電線と大地間に並列に接続し、第1及び第
2の巻線のインダクタンス値を変えることにより、少な
くとも一次あるいは二次の搬送通信用結合フィルタの周
波数通過帯域を制御し、一次あるいは二次の搬送通信用
結合フィルタの通過帯域を配置させて所定の通過帯域を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は配電線搬送通信用結合フ
ィルタの通過帯域の制御方法に関し、特に、所定の周波
数通過帯域(5〜10KHz)内を維持しつつコンデン
サの容量を減じることによって、コストダウンを可能と
した配電線搬送通信用結合フィルタの通過帯域の制御方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、給電制御や系統保護、更には需要
家の電力量計の自動検針等の用途に対して、高圧配電線
等の配電線を信号伝送路として利用する配電線搬送通信
が広く用いられており、中でも経済的な線路大地間結合
方式が最も普及している。
【0003】線路大地間結合方式は、配電線と大地間に
送受信機を結合させて情報伝送を行うもので、送受信機
として、例えば、図8に示すような結合フィルタ装置が
用いられている。
【0004】この結合フィルタ装置は、送信側の回路を
簡略的に示しており、角周波数ω,送信電圧Eの搬送信
号を出力する送信電源1,内部抵抗2,及び内部静電容
量を構成するコンデンサ3,変成器4を構成する一次巻
線4Aより成る信号発生回路と、二次巻線4Bの一端が
結合コンデンサ5を介して配電線6に接続され、他端が
接地されている結合回路を備え、電源回路と結合回路は
変成器4において結合係数kで結合されて構成されてい
る。
【0005】このような結合フィルタ装置は、フィルタ
の所要特性として帯域通過型で、帯域の利得が大きく、
且つ、平坦であることが必要であり、従って、結合フィ
ルタ装置は配電線6の線路インピーダンスに対する共振
角周波数において上記した特性に適合するように各回路
定数を予め設定して設計されている。
【0006】即ち、内部抵抗2の抵抗値をR1 ,線路イ
ンピーダンスをR2 ,コンデンサ3の静電容量をC1
コンデンサ5の静電容量をC2 ,一次巻線4Aのインダ
クタンスをL1 ,二次巻線4Bのインダクタンスを
2 ,及びインピーダンス整合時の線路インピーダンス
0 に対する共振角周波数をω0 としたとき、上記回路
における整合特性を得るための各定数関係は
【数1】
【数2】
【数3】 1 =Q2 (4) kQ=1 (5) であり、結合係数kは帯域幅によって決まり、上限周波
数/下限周波数=2の場合、略0.6〜0.7の値であ
る。高圧配電線用の結合コンデンサ5は、現在、0.0
1μFと0.05μFが標準化されており、上式から帯
域幅によりkが決まり、ω0 ,C2 が指定されると、
(5),(3),(1) の各式より
【数4】 としてR2 が決まり、これ以外のR2 の値では整合から
外れることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の配電線
搬送通信用結合フィルタ装置によると、5〜10KHz
の通過帯域を維持するために結合コンデンサ5として
0.05μF程度の容量のものを使用しているため、コ
ストダウンに限界が生じている。コストダウンのために
容量値を下げると通過帯域が狭くなる。従って、本発明
の目的は構成が簡潔で広範囲(5〜10KHz)内の周
波数通過帯域を有し、且つ、低コストで実現できる配電
線搬送通信用結合フィルタの通過帯域の制御方法を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は構成が簡潔で広
範囲(5〜10KHz)内の周波数通過帯域を有し、且
つ、低コストで実現できるようにするため、電源回路と
結合回路を一次及び二次の巻線を有する変成器で結合し
た第1及び第2の搬送通信用結合フィルタを配電線と大
地間に並列に接続し、第1及び第2の巻線のインダクタ
ンス値を変えることにより、少なくとも一次あるいは二
次の搬送通信用結合フィルタの周波数通過帯域を制御
し、一次あるいは二次の搬送通信用結合フィルタの通過
帯域を配置させて所定の通過帯域を提供する配電線搬送
通信用結合フィルタの通過帯域の制御方法を提供する。
【0009】
【作用】本発明の配電線搬送通信用結合フィルタの通過
帯域の制御方法によると、電源回路と配電線との間に第
1および第2の搬送通信結合用フィルタを並列に接続す
ることによって、変成器の二次巻線側の静電容量を低減
させることが可能となる。フィルタの通過帯域は並列に
接続された変成器のインダクタンス値を個々に調整して
双方の通過帯域を配置させて1対の通過帯域とすること
により得られる。
【0010】結合回路の直列コンデンサをコスト低減の
ために容量を小さくすると通過帯域が狭くなる。この通
過帯域を変成器のインダクタンスを調整することによっ
て利得を維持したまま周波数軸に沿って移動させる。こ
の移動によって2つの並列結合フィルタ回路の通過帯域
を配置させて1対の通過帯域として利用する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の配電線搬送通信用結合フィル
タの通過帯域の制御方法を詳細に説明する。従来技術と
同様の構成及び機能を有する部分については同一の引用
数字を附しているので重複する説明を省略する。
【0012】図1は、本発明における配電線搬送通信用
結合フィルタを示す等価回路図であり、配電線6に結合
コンデンサ5を介して2つの結合フィルタ回路が並列に
接続されている。
【0013】2つの結合フィルタ回路は共に同一の構成
を有し、送信電源1に接続された内部抵抗2A,2B
と、コンデンサ3A,3Bが後述するタップ7A,7B
を備えた変成器4,40の一次巻線4A,40Aに直列
に接続された電源回路と、変成器4,40の二次巻線4
B,40Bに直列に接続された結合コンデンサ5A,5
Bを有し、並列に接続される結合回路とを有している。
【0014】図2は、変成器4,40に設けられるタッ
プ7A,7Bを拡大して示しており、タップ7A,7B
の切り換えによって、一次巻線及び二次巻線のインダク
タンスL1 ,L2 を6段階に切り換えることができる。
【0015】図3は、上記した配電線搬送通信用結合フ
ィルタにおける一方の結合フィルタ回路を示し、以下、
この回路図に基づいて通過帯域の制御方法を説明する。
【0016】図3において、内部抵抗2の抵抗値を
1 ,配電線6の線路インピーダンスをR2 ,コンデン
サ3の静電容量をC1 ,結合コンデンサ5の静電容量を
2 ,タップ8Aを有する変成器4の一次巻線4Aのイ
ンダクタンスをL1 ,二次巻線4Bのインダクタンスを
2 とし、通過周波数帯5〜10KHz内に適用する配
電線搬送通信用結合フィルタを形成するにあたって (1) C2 =0.01μF (2) R2 =150Ω (3) 低域における谷の利得低下許容値 2dB をフィルタの設計条件とし、タップ8Aの各段における
インダクタンスL1 ,L2 を設定する。
【0017】配電線6の関係からC2 が小さい値に指定
されるにもかかわらず、R2 を小さくしようとすると
【数5】 とする必要がある。このとき、低域における谷の利得低
下許容値が2dBに設定されているので
【数6】 となり、図4に示す利得低下許容値とkQの関係図から
【数7】 が求まる。
【0018】次に、中心周波数f0 を5.3KHzと仮
定し、上限周波数をfh , 下限周波数をfe とすると、
各定数関係は
【数8】
【数9】
【数10】
【数11】 となり、fe が所要の下限周波数、即ち、5KHz以上
のときはf0 を小さくして再度計算する。
【0019】したがって、L1 ,L2 のインダクタンス
【数12】
【数13】
【数14】 として求めることができる。
【0020】上記した各式より、変成器4,40の1段
目について Q=20.0 fe =4.98 KHz (fe <5.0KHz) fh =5.63 KHz k =0.10 L2 =90.2 mH C1 =0.02μF L1 =45.1 mH となる。
【0021】次に、変成器4,40の2段目のインダク
タンスL1 ,L2 を求める。1段目においてはf0 /f
e =5.3/5=1.06となることから、1段目のf
h を1.06倍することによって2段目のf0 が求ま
り、以下の関係式が成立する。
【数15】 したがって、f0 =5.97 KHz 以下、1段目と同様に Q=17.75 fe =5.63 KHz fh =6.33 KHz k =0.10 L2 =70.9 mH C1 =0.02μF L1 =35.5 mH
【0022】以下、6段目まで上記の各式に基づいて計
算した結果を表1に示す。尚、6段目の中心周波数f0
を算出するにあたり、利得の低下が少なく帯域特性がフ
ラットになってきたことから5段目において求められた
上限周波数のfh =8.71を8.85に補正して計算
した。更に、表1の計算結果を図示した帯域特性図を図
5に示す。
【表1】
【0023】以上のようにして変成器4,40のインダ
クタンスL1 ,L2 が6段階に設定される。
【0024】上記した変成器4,40を備えた配電線搬
送通信用結合フィルタの通過帯域を、例えば、5〜5.
7KHz及び7〜8KHzに設定しようとするとき、下
限周波数fe は変成器4,40の1段目において得ら
れ、上限周波数fh は4段目において得られることから
変成器4を1段目に、変成器40を4段目となるように
タップ7A,7Bを切り換えることによってそれぞれの
結合フィルタ回路に異なる通過帯域が設定される。
【0025】このように、それぞれの結合フィルタ回路
の通過帯域を配置させることによって平坦特性を損なう
ことなく広い帯域特性を得ることが可能になり、図6の
帯域特性図に示すように5〜5.7KHz及び7〜8K
Hzにかけての通過帯域特性を示す結合フィルタを得る
ことができる。したがって、変成器4,40を1段目と
2段目、3段目と4段目、5段目と6段目という具合に
設定することによって、通過帯域5KHzから10KH
zに対応できる結合フィルタを提供することができる。
【0026】上記した結合フィルタ回路によれば、変成
器4,40に直列に接続された結合コンデンサ5A,5
Bの容量を従来の1/5とすることが可能になる。前述
したようにコンデンサの容量が1/5になるとコンデン
サの単価が1/10となり、その結果、製造コストを低
減することができる。
【0027】図7は、図1で説明した2つの結合フィル
タ回路を配電線6の異なる相に接続した接続例を示す。
変成器4の二次巻線4Bは結合コンデンサ5Aを介して
配電線6のT相に、変成器40の二次巻線40Bは結合
コンデンサ5Bを介して配電線6のS相にそれぞれ接続
されている。
【0028】上記した接続例において、T相あるいはS
相のいずれかに断線等の不都合が生じた場合、不都合を
生じていない相に接続されている結合フィルタが機能す
ることによって配電線搬送通信が可能になる。図6を参
照するとともに更に詳しく説明すれば、S相に断線が生
じると上限周波数(7〜8KHz)の通過帯域が失われ
て帯域幅は狭くなるが、T相に接続された変成器4によ
って下限周波数(5〜5.7KHz)の通過帯域が確保
されるので、この通過帯域を使用して配電線搬送通信を
行うことができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の配電線搬送
通信用結合フィルタの通過帯域の制御方法によると、電
源回路と結合回路を一次及び二次の巻線を有する変成器
で結合した第1及び第2の搬送通信用結合フィルタを配
電線と大地間に並列に接続し、第1及び第2の巻線のイ
ンダクタンス値を変えることにより、少なくとも一次あ
るいは二次の搬送通信用結合フィルタの周波数通過帯域
を制御し、一次あるいは二次の搬送通信用結合フィルタ
の通過帯域を配置させて所定の通過帯域を提供するよう
にしたため、構成が簡潔で広範囲(5〜10KHz)の
周波数通過帯域を有し、且つ、低コストで実現すること
ができる。
【0030】例えば、結合コンデンサの容量を0.05
μFから0.01μFに低減すると、コンデンサ価格が
1/5になる。全体価格に占めるコンデンサ価格が大き
いので、回路のコストダウンを図ることができる。
【0031】更に、上限/下限周波数の通過帯域を発生
する変成器を配電線の異相にそれぞれ接続することによ
って、一方の相が断線等の不都合を生じても他方の相の
通過帯域を使用して配電線搬送通信を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における配電線搬送通信用結合フィルタ
を示す説明図である。
【図2】図1における変圧器4,40のタップ7A,7
Bを示す説明図である。
【図3】本発明における配電線搬送通信用結合フィルタ
の一方の結合フィルタ回路を示す説明図である。
【図4】利得低下許容値とkQの関係図である。
【図5】本発明における配電線搬送通信用結合フィルタ
の帯域特性図である。
【図6】本発明の一実施例における配電線搬送通信用結
合フィルタの帯域特性を示す説明図である。
【図7】本発明における配電線搬送通信用結合フィルタ
を配電線のS相,T相に接続した接続例を示す。
【図8】従来の配電線搬送通信用結合フィルタを示す説
明図である。
【符号の説明】
1 送信電源 2,2A,2B 内部抵抗 3,3A,3B コンデンサ 4,40 変成器 4A,40A 一次巻線 4B,40B 二次巻線 5,5A,5B 結合コンデンサ 6 配電線 7A,7B タップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮原 与四男 東京都品川区荏原5丁目2番1号 株式会 社三英社製作所内 (72)発明者 清水 祐一 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 獺口 秀治 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東 京電力株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源回路と結合回路を一次及び二次の巻
    線を有する変成器で結合した第1及び第2の搬送通信用
    結合フィルタを配電線と大地間に並列に接続し、 前記第1及び第2の巻線のインダクタンス値を変えるこ
    とにより、少なくとも前記一次あるいは二次の搬送通信
    用結合フィルタの周波数通過帯域を制御し、 前記一次あるいは二次の搬送通信用結合フィルタの通過
    帯域を配置させて所定の通過帯域を提供することを特徴
    とする配電線搬送通信用結合フィルタの通過帯域の制御
    方法。
  2. 【請求項2】 前記第1及び第2の搬送通信用結合フィ
    ルタは、前記配電線の異相にそれぞれ接続される請求項
    第1項記載の配電線搬送通信用結合フィルタの通過帯域
    の制御方法。
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