JPS5816372B2 - レイソウカイロコウインピ−ダンスケツゴウテイデンリユウハイデンセンハンソウソウジシンホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はすべての配電系統において、系統のあらゆる形
態および線路定数の変化に対し、常に安定な搬送波の伝
送特性を作りだすための方式に関するものである。

従来、高圧線の零相回路を利用して搬送波の送受信を行
なうことは一般に知られており、二、三の実施例もある
が、これらの試みにもかかわらず、いずれも零相回路の
伝送特性に長期安定性がなく、その効果は単に試験実施
的なものにすぎなかった。

その大きな理由は我が国の配電線は外国の配電線と異な
り、非接地方式を採用しているため、配電線の頻繁な系
統変更に対して零相インピーダンスが大巾に変化するこ
と、さらにまた配電線の多端子、多分岐形態から（る伝
送回路としての特性インピーダンスの変化も著しいため
、伝送特性がとかく不安定になりがちなためであった。

そこで、この不安定な特性を少しでも補償するため、−
なるべく低い周波数を使用することを余儀なくされて来
た。

しかし、高圧系統は年を追って拡大し、系統規模が大き
くなり、保給系統の総長が３００Ｋｍにも達するものま
であり、また最近ケーブル系の比率の増加と相俟って零
相回路の共振周波数が著しく低下してきた。

このため使用周波数は益々低い方に追いやられ、結局の
ところ２００〜３００Ｈ２以下の周波数帯を用いるか、
５０Ｈ２以下及び直流領域を用いるなどの試みさえ現わ
れており、たださえ不足している配電線の伝送周波帯域
中の不足と信号伝送速度の低下は如何ともしがたいもの
になっていた。

本発明はかかる従来の配電線搬送方式の基本的な欠点を
有せず、根本的に新しい搬送送受信方式本発明の最大の
特徴は配電系統自体のもつ、共振または反共振周波数の
値を配電線自体には何らの手を加えないで、高い周波数
領域へ移動せしめ低い周波数における特性の安定帯域を
拡大するとともに、一つの系統に多数の結合装置を同時
に接続できるものである。

以下に本発明の技術的特色を従来技術と比較して述べる
。

従来、送電線を伝送路とする電力線搬送の原則は （１）一つの送電線の両端において送電線と端局装置を
結合するに１の結合方式であり （２）送電線の両端および分岐個所には搬送波のブロッ
キング装置を設け （３）両端局間の伝送損失を少なくするため、結合装置
を含めた伝送回路のインピーダンスを整合させる。

などを基礎とした搬送技術であった。

これに対し、配電線を伝送路とする場合は上記（１）
、 （２） 、 （３）の事項は一般に通用しない。

（ｌｙ 一つの配電系統の多数の地点で、配電線と端局
装置を結合する。

（２７配電系統の末端や分岐個所には搬送波のブロッキ
ング装置を設けない。

（３７伝送回路のインピーダンスを常時整合状態に保つ
ことが困難である。

従来の送電線搬送技術では一系統の送電線において送受
両端に各１個の結合装置でよいが配電系統の情報伝送で
は一系統の中でＩ：Ｎ対向通信が強く望まれているが、
これを満足するよ５な零相。

回路搬送技術は開発されていない。

など送電線搬送とはかなり異なった要求を満さねばなら
なかった。

このためには、配電系統の多数の地点と中央とを結ぶｌ
：Ｎ対向システムを結合装置のレベルで行なわねばなら
ないのであるが、；このような多重結合システムの構成
において、伝送路のインピーダンス整合を構することは
、従来の搬送技術の通念からみて相当困難なことであっ
た。

したがって配電線の零相回路搬送で、これまで試みられ
たものはこの点を充分解決できたものべがなく、実施さ
れたものはすべて従来の送電線搬送技術の原則を脱して
おらず、前記（１） 、 （２）をたソ単に（ＩＬ（２
Ｆに移２行しただけで、（３）についてははソそのまま
整合の概念が受けつがれ、（３７に対応するものは現わ
れていなかった。

したがってにＮ方式とは云っても結局ある特定の配電系
統において、せいぜい１：２或はｌ：３程度の結合実験
にとどまり、また送電線での通念から当然のように、結
合インピーダンスを配電線の特性インピーダンスに近い
ものとし、送信電圧は定電圧送信の原則で実施されてき
たものであった。

本発明は従来の電力線搬送の基本原則前ａα１）。

（２） 、 （３）を改め、特に（３）の整合条件を捨
て、その反ν対に配電系統の伝送路は不整合のま＼で、
これを有効に利用する考え方に切りかえ、前記（ＩＬ（
２Ｌ（３７の条件を完全に満足するものとした。

発明の構成要素は次の通りである。

（１）配電系統の任意の地点よりその配電系統全体をみ
た特性インピーダンスより大きい結合インピーダンスを
有する結合装置を用いて配電線と送信装置を結合する。

このようにすることの技術的内容は次の通りである。

■ 配電線の零相回路の特性インピーダンスに比較して
かなり大きい結合インピーダンスで結合することにより
零相回路がいわばそれ自身としてフロートした状態を作
り出し、最低共振周波数を２倍以上に引き上げることに
よって利用周波数帯域を拡張する。

■ 多くの結合装置を同時に零相回路に結合する場合の
結合装置相互間の複雑な干渉をなくして配電線を活用し
て■：Ｎ片対向の伝送が可能にする。

■ 商用周波における零相回路に対する結合装置の影響
を僅少にし配電線に不減衰振動現象などの異常現象を発
生させないようにする。

（なお、上記０）の結合インピーダンスとは通過周波数
帯域において配電線側から結合装置側をみたインピーダ
ンスをいい、なるべく大きい値とするが、実用的には零
相回路の特性インピーダンスの数倍以上あればよい。

）（２）結合装置より配電線に向って注入する搬送波の
電流レベルを、配電線の零相インピーダンスの変化と無
関係にはｙ一定に保持せしめる。

なお定電流搬送波を注入送信する理由は次の通りである
。

■ 前に述べた結合装置の高インピーダンス結合によっ
て拡張された利用帯域を有効活用するには変電所フィー
ダー引出口で電流信号を受信する以外に方法はなく、従
って受信電流を極力安定させるために定電流注入しかな
い。

■ 定電流信号電源とは裏をかえせば高インピーダンス
信号電源のことであり、結合装置の高インピーダンスと
相俟って零相回路のフロート状態を一層助長する。

■ 配電線のフィーダー引出口における信号電流が零相
電流検出継電器に悪影響を与えないよう、安全な電流値
が常に保障されるようにする。

（３）受信側では搬送波の電流成分を受信する。

（４）受信方法は配電系統の変電所におけるフィーダー
引出口またはその近傍に零相電流を検出する装置を設け
、これより受信する。

。（５）特殊な場合として、配電系統のフ
ィーダー数が少ないときは、変電所の供給母線と大地と
の間にコンデンサを接続する。

この理由は第１図の配電系統において変電所Ｂｕｓから
の引出フィーダーが１本だけの場合Ｊ信号電流がフィー
ダー引出口に流れ込むことは不可能となる。

またフィーダーが２本の場合でも流れ込みフィーダーの
相手側フィーダーの総亘長が３５Ｋｍ程度以下になると
、伝送特性は第３図の特性変動範囲に比較して変化が大
きくな２るので、母線にコンデンサＣを追加してこのコ
ンデンサＣに流れ込むようにして、第３図の特性範囲に
おさめる。

フィーダーが１本の場合はコンデンサＣは絶対必要とな
る。

３この場合コンデンサ
Ｃの接続方法としては、母線の３相各相に３個のコンデ
ンサＣを星形接続し、その中性点を接地する。

以上の技術的構成条件が満たされるときは、零相回路の
最低共振周波数は大巾に上昇し、その上３昇の程度は従
来の送電線搬送のようなインピーダンス整合型の結合装
置を用いて定電圧送信を行った場合に比較して、２〜４
倍程度上昇し、低周波部の有効利用帯域が大巾に拡大さ
れるばかりでなく１．伝送の受信レベルの低下もθ〜−
６ｄＢと非４常に小さく、また多数の結合装置を同時に
配電線に結合させても結合装置相互干渉や伝送レベルの
変動をなくすることができるものである。

定電圧送信を行なう場合配電線に乗る搬送波の大きさは
送信点は常に電圧定在波の節になり１４波長の地点が電
圧定在波の腹となる。

従って配電系統の末端までの長さが１４波長を超えると
電圧の伝送特性の変動が大きく、変化も複雑になって安
定伝送がむづかしくなる。

一方本発明によるときは結合装置のインピーダンスな零
相回路の特性インピーダンスに比較して大きくとるので
零相回路はそれ自体としてい１わば結合装置からフロー
トするため、配電線自体の形態、定数、によって定在波
の出力が定まる。

定性的に見れば、配電系統の最遠端が電流の節になり系
統の中央部（変電所の位置）が電流の”腹になり全体と
して偽波長の定在波が乗る。

この定在波の発生する周波数以下であれば電流伝送特性
は良好である。

従って定電圧伝送に比較して定電流伝送方式では利用帯
域が２倍に拡張されることになる。

実際には配電線が単純なる一本線でなく多くのフィーダ
ーが放射状に接続されているための効果も加わって２〜
４倍に拡張され、平均的にみて３倍程度拡張される。

（昭和５０年４月電気学会全国大会講演論文集（３）に
発表）以上のことを実例によって従来の技術と比較説明
する。

第１図は配電用変電所の主変圧器ＭＴによって供給され
る高圧配電系統の零相回路の例である。

変電所高圧母線ＢＵＳから放射状に６回線の配電線（Ｆ
、 よりＦ６ まで）が引き出されている。

総亘長は３００Ｋｍ程度以下とする。かかる配電系統上
の任意の地点Ｐより信号を注入送信し、受信地点は変電
所の高圧母線ＢＵＳとする信号伝送回路を例にとって従
来の技術を説明する。

従来技術では、このような地点間で信号伝送を行なう場
合、前述の送電線搬送における結合方式の概念をそのま
ま受けて、配電線の特性インピーダンスに整合するよう
な結合装置を使ってきた。

したがって結合装置の通過帯域における結合インピーダ
ンスＺは通念上数百オームとされていた。

このような結合技術概念に基づくとき、信号送信点Ｐの
送信電圧レベルをなるべく一定にすることが大切とされ
てきた。

いま第１図において、Ｐ点から一定電圧の信号を送信し
、受信点を変電所の高圧母線ＢＵＳとし、かつＰ点を配
電系統上のすべての地点に移動した場合の高圧母線ＢＵ
Ｓの受信電圧レベルは第２図の斜線の範囲になることを
多くのケースから確認した。

（従来はこのこと自体も確認されていないΩ次に本発明
による方法ｉ、従来の結合インピーダンス２の整合概念
を捨てて、２の値を２０００オ一ム以上とする。

この状態において、Ｐ点の送信電流レベルを一定にする
。

このとき受信点は当該フィーダーの引出口Ｑの近傍とし
、零相電流検出装置（例えばＺＣＴ）によって信号電流
成分を受信するものとし、前記と同様の系統構成でＰ点
を移動してみると、送信電流と受信電流のレベルｊ差は
第３図の斜線範囲に存在する。

第２図と第３図とを比較すると、本発明の場合は最低共
振周波数が４倍も高い位置に移動し、かつ特性変動の比
較的少い（θ〜−６ｄＢ位ならば非常に伝送は安定であ
る。

）範囲が大巾に拡張しｊていることが明らかである。

そのうえ、結合インピーダンス２の値も大きいので、多
（の地点に同時に結合してもそれぞれの特性に影響を与
えない。

こ＼で、結合インピーダンス２０００オーム以上という
のは２０００オーム以下では本発明の効２果が少な（な
るのであって、大きければ大きいほど伝送特性面でよく
なることになる。

なお、結合インピーダンス２を大きくすることと、一定
電流送信とは別途の技術的構成概念である。

２
配電線の特性インピーダンスに比較し、２の値は太きけ
れば大きいほどよいが、２の値が大きいほどＺ自体に定
電流作用が生ずることをそのまま利用してもよいし、ま
た送信機側で別途、定電流制御を行ってもよい。

３本発明の基本的な構成と
その効果は以上の通りである。

次に重要な第２の発明として配電線の事故などによりフ
ィーダーＦ、〜Ｆ６のうち、大部分が遮断されたとき、
系統構成が大巾に変化するが、こ３のとき上記の発明の
効果を減少させないための方法として第１図の変電所の
高圧母線ＢＵＳと大地トノ間にコンデンサＣを接続する
。

このＣの値の大きさは配電系統の総延長が１５０ｈ以下
になる場合は０．２５〜０．５μＦ程度のコン４デンサ
な３相の各相と大地との間に入れる。

このようにすれば配電線変更や事故などで配電系統がど
のように変っても第３図の特性を保障できるのである。

特に引出フィーダーの数が少ない変電所、或は事故時や
作業停電操作などでフィーダーが遮断されて実質的な引
出し数が少なくなる場合には伝送の特性を補償するため
に必要である。

本来、配電線を使った搬送であるから配電線の事故時な
ど系統の特性が変動するときには、事故が復旧するまで
待つというのが一般であるが、こういう特殊な場合やフ
ィーダー数の極めて少ない特殊な系統でも使えるように
したい場合には高圧母線にコンデンサＣを入れるのであ
る。

一般的な配電系統の場合、通常コンデンサＣは不要であ
り、無理につけても無益、無害で不経済である。

ただ、特殊系統において伝送の信頼性の向上を考えると
きにはコンデンサＣは必須の条件になるものである。

背後フィーダーがある場合はコンデンサへの流入分は小
さくなるが背後回線の亘長和が３５Ｋｍ以下の場合には
、受信電流はフィーダー引出口から母線のコンデンサを
通じて接地線にも流れいくので各フィーダーの受信をコ
ンデンサの接地線１ケ所で行なえる利点がある。

最後に本発明の産業上の効果について述べる。

本発明は第１図において配電線の各点Ｐから変電所に向
う零相回路上り信号伝送におけるＩＮＮの同時通信を可
能にするものである。

従って零相回路を使って、配電線の多地点遠隔監視、デ
ーター収集等を行うことがはじめて可能になる。

以上の本発明によって従来からの搬送の技術的通念とさ
れてきた「不整合回線では伝送が悪化し、長期安定な伝
送は困難である」とする考え方を改め、配電線の特性を
つかんで積極的に不整合回線を構成することによってシ
ステム全体として、安定させる方式がはじめて確立され
、今後、配電線搬送に一つの新しい方式が導入されるこ
とによって、広い地域に分散する配電線の面的分散情報
の収集技術の基礎がためが可能になるため、零相回路搬
送技術全般に与える効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による零相回路高インピーダンス不整合
結合定電流搬送送受信システムの表わす原理図である。 第２図は従来の特性インピーダンス整合結合、定電圧送
信方式で、第１図のＰ点からＢＵＳに向って伝送した場
合の受信電圧レベルの変動範囲を表わしたものである。 図はＰ点から従来型の２５０オ一ム程度線路の特性イン
ピーダンス整合する結合装置を通して定電圧送信し、変
電所母線ＢＵＳで信号電圧を受信する場合の伝送特性を
示す。 送信点Ｐの位置の変化並びに現用配電系統の延長や形態
のあらゆる変化に対応して、受信される電圧レベルは第
２図の・・ツチングの範囲を変動する。 従って現用配電線のすべてに共通に利用できる周波数の
上限は６ｄＢ程度の変動を許容するとすればおよそ図の
点線で示された周波数以下の範囲に限られることになる
。 第３図は同じ配電系統で本発明による方式を実施した場
合の受信電流レベルの変動範囲を表わしたものである。 図は本発明の構成に従って、第１図のＰ点から配電線の
特性インピーダンスより高い結合インピーダンス（この
場合は２０００オーム）通して送信し、配電線フィーダ
ーの引出口で変流器等により信号電流を受信する場合の
伝送特性を示す。 送信点Ｐの位置の変化並びに現用配電系統の延長や形態
のあらゆる変化に対応して受信される信号電流レベル第
３図の・・ツチングの範囲を変動する。 従ってこの場合の利用周波数の上限は６ｄＢ変動を見込
めば第３図の点線となり、この上限を第２図の上限と比
較すると利用帯域は３倍位に広がる。 ＭＴ・・・・・・配電用変電所の主変圧器、ＢＵＳ・・
・・・・供給母線、Ｆｌ 〜Ｆ６・・・・・・フィーダ
ー（配電線）、Ｓ・・・・・・送信装置、Ｚ・・・・・
・結合インピーダンス（結合装置）、Ｐ・・・・・・信
号送信点（フィーダー上の任意の点）、Ｑ・・・・・・
電流信号受信点、Ｒ・・・・・・受信装置、Ｃ・・・・
・・コンデンサ、ＺＣＴ・・・・・・零相電流検出装置
（例えば零相変流器）、ＣＴ・・・・・・変流器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配電線の零相回路搬送方式において、配電線の任意
   の地点より、その配電系統全体をみた特性インピーダン
   スの値に比較し、大きいインピーダンスを有する結合装
   置を通して配電線の零相回路にほぼ定電流の搬送波を注
   入送信し、その配電線の供給変電所のフィーダー引出口
   または引出口の近傍に零相電流の検出装置を設けて、こ
   の検出装置より搬送波の電流を受信することを特徴とす
   る零相回路高インピーダンス結合定電流配電線搬送送受
   信方式。 ２ 配電線の零相回路搬送方式において、変電所の高圧
   母線と大地との間にコンデンサを接続し、配電線の任意
   の地点より、その配電系統全体をみた特性インピーダン
   スの値に比較し、大きいインピーダンスを有する結合装
   置を通して配電線の零相回路にほぼ定電流の搬送波を注
   入送信し、その配電線の供給変電所のフィーダー引出口
   、または引出口の近傍に零相電流の検出装置を設けて、
   この検出装置より搬送波の電流を受信することを特徴と
   する零相回路高インピーダンス結合定電流配電線搬送送
   受信方式。