JPS5829665B2 - 電力線搬送通信システム - Google Patents

電力線搬送通信システム

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JPS5829665B2
JPS5829665B2 JP55138613A JP13861380A JPS5829665B2 JP S5829665 B2 JPS5829665 B2 JP S5829665B2 JP 55138613 A JP55138613 A JP 55138613A JP 13861380 A JP13861380 A JP 13861380A JP S5829665 B2 JPS5829665 B2 JP S5829665B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は広くいえば電力線搬送通信システム、特に配
電オートメーション機能を果す電力線搬送システムに関
するものである。
電力事業者は、監視制御の目的で遠方の開閉所や変電所
と通信するため長年にわたり、その送電線を使用してき
た。
この送電線は、発電所から開閉所および変電所まで通信
周波数に妨害が入ることなく延在しているので通信には
理想的である。
配電変電所から配電変圧器をとおって電気負荷まで配電
回路網の電力線導体をとおって通信することはあまり広
く使われない。
配電回路網電力線による通信は、配電線路が多数の配電
変圧器と一緒になって電気残音および混信をおこすのみ
ならず、通信信号を急速に減衰させる貧弱な高周波イン
ピーダンス特性を生ずるので、高圧送電線によるよりも
もつと困難である。
需給計器の自動読取り、負荷の選択制御、負荷の連続検
査の実行などのようなある種の配電オートメーション機
能を果す希望が最近増加してきたので、配電線導体を通
信に使用することが注目されてきたが、これに関する問
題は、実際の通信システムを得るためにはどうしても経
済的に関連せざるを得ない。
従来技術 電気事業の配電回路網を通るある形の通信を行うことは
周知である。
電力線の通信と無線通信とを使う通信システムも周知で
ある。
この無線通信路は配電変圧器と配電路にある他の障害物
とを側路することに使われる。
更に、配電系統の各接地点において中性線と接地点との
間に並列共振回路を挿入することによって配電電力線の
中性線導体を通信連絡線として利用することも周知であ
る。
この中性線と接地線との間の通信回路は配電変圧器を側
路する。
もう一つの周知の方法は、配電変圧器の二次側の電力線
導体を使って、受信機の近くを周期的に巡回し無線連絡
路によってその受信機と交信する。
たとえば自動車によって読出値が読出されるまで記憶さ
れている共通の受信機点まで配電変圧器の二次側と組合
ったいろいろのメータの読取値を送ることである。
米国特許第３．９１１，４１５号は配電電力線を通って
通信する装置において中継器を周波数変換器として使う
ことによって通信区域を設け、異なる周波数を使うこと
によって配電電力線に種々の区分を隔離する。
作用効果 この発明の主な目的は、後に詳説するように、中央司令
層からそれぞれの中継器を経て、その中継器に属する遠
方通信端末へ送られる質疑信号の中のアドレスを、前記
中継器において除去修正する装置を設け、この質疑信号
を簡単な形式にした後に遠方通信端末に送り、また、遠
方通信端末によってつくられた応答信号が、その遠方通
信端末と組合った中継器に返送されると、この応答信号
に中継器アドレスをこの中継器において付加修正し、こ
の修正された信号を第２電力線導体、配電変圧器、第１
電力線導体を経て中央司令層に返信するようにし、質疑
信号の場合に、多くの遠方通信端末が中継器に所属する
ときの、多くの質疑信号の処理装置の経費の節減、応答
信号の場合に、この多くの遠方通信端末にそれぞれ設け
られた中継器アドレス付加装置を不要にして、中継器で
付加装置を１個所にまとめるようにして経費の節減をは
かることである。
発明の開示 この目的を考慮して、この発明は、ただ一つ指定される
中継装置、ただ一つ指定される遠方通信端末、指定され
た中継装置の宛名と指定された遠方通信端末の宛名とを
含む質疑信号を生ずる装置、前記質疑信号を生ずる装置
と前記中継装置との間を結合する第１電力線導体を含む
第１通信連絡路、前記中継装置をどれかの遠方通信端末
と相互結合し、第１電力線導体が接続された配電変圧器
の二次側の第２電力線導体を含む第２通信連絡路、前記
中継装置のそれぞれに含まれて、前記第１通信連絡路を
経て送信された質疑信号の中の中継器アドレスをこの質
疑信号から除去することによって修正し、その修正され
た質疑信号をその組合った第２通信連絡路を経て遠方通
信端末にあたえる装置を備え、前記遠方通信端末のそれ
ぞれは、それが接続された第２通信連絡路を通って修正
された質疑信号によってただ一つ指定されると、前記第
２通信連絡路に応答信号をあたえる装置を含み、更にま
た、指定された遠方通信端末によってつくられた応答信
号を前記中継器に送り、この中継器においてその中継器
のアドレスをこの応答信号に加え、再び前記第２電力線
導体、前記配電変圧器、前記第１電力線導体を経てこの
応答信号を受信する質疑応答受信装置を備えている。
簡単にいえば、この発明は、需給計器を自動的に読取り
、給電状態を絶えず検査し、電気負荷を選択制御するよ
うな配電オートメーション機能を果す電力線通信システ
ムを開示したものである。
この発明の通信システムでは、配電回路網は変電所、こ
の変電所から複数の配電変圧器までの一次電力線導体、
および前記配電変圧器から複数の電気負荷までの二次電
力線導体を含む。
質疑応答の複数の通信連絡路が設けられ、これは変電所
に在る中央通信端末と電気負荷にある遠方通信端末との
間に延在する。
これらの通信連絡路は配電系統回路の一次および二次の
電力線導体を利用する。
これらの通信連絡路は配電変圧器に在る信号および周波
数を変換する中継器によって複数の指定区域に分けられ
ている。
これらの中継器は、論理および記憶の機能をもち、変電
所の中央通信端末から受けられ、またはその接続された
遠方通信端末の一つから受けられた信号の周波数をその
受信信号の帯域と重ならない周波数帯域に変換し、゛オ
ン”モードにある遠方端末の故障が通信系統全体に結合
することを防止し、且つ少なくともその質疑通信連絡路
では配電変圧器を側路させるように働く。
変電所にある中央通信端末は、たとえば電話線をとおる
ような普通の装置によって中央制御局から質疑信号を受
け、この信号を変調波として使い、この質疑信号を一次
電力線導体を経て指定される中継器に送るこの質疑信号
は、第１および第２のアドレス、中継器のアドレス、お
よびそれぞれ中継器に接続された遠方通信端末のアドレ
スを含む。
もし一つ以上のオートメーション機能をさせたいならば
前記質疑信号は機能識別子（データを識別し、または表
示する記号）をも含む。
誤りのない質疑信号によってただ一つ指定された中継器
は、そのアドレスをそれから除去して質疑信号を修正し
、その修正された質疑信号を二次電力線導体をとおって
その接続された遠方の通信端末におくり、ただ一つ指定
されたこの遠方通信端末からの応答信号を受けるに十分
な時間だけその中継器の応答受信通信路を駆動して応答
信号を期待している遠方の通信端末のアドレスを記憶す
る。
誤りのない修正質疑信号によってただ一つ指定された遠
方通信端末はデータ表示信号を復号させ、求められた機
能を果し、それが接続された第２電力線導体に少なくと
も応答した遠方通信端末のアドレスを含む応答信号をあ
たえ、もしその求められる機能が需給計器を読取ること
であるならば、その信号はその読取りを表わすデータを
含んでいる。
もしこの中継器が指定時間内にその遠方通信端末からの
誤りのない応答を受けるならば、その中継器はそのアド
レスを付加して応答信号を修正し、その修正された応答
信号を中央通信端末に送る。
もし必要ならば、その中継器は応答通信連絡路に接続さ
れた配電変圧器を側路してもよいが、ここに示した実施
例では、この中継器は前記修正応答信号をその接続され
た配電変圧器の巻線をとおって中央通信端末に送る。
中央通信端末は、誤りのない修正応答信号を受けると、
たとえば電話連絡によるような汎用の装置によってこの
修正応答信号を中央制御局に送る。
電力線導体をとおって中央通信端末、中継器、および遠
方通信端末を経る信号をそれぞれ伝送することは、この
ような信号の受信器をほとんどドリフトを受けないよう
にする新しい且つすぐれた２段周波数変調を一般に利用
する。
また、少なくともある種の質疑応答信号は一般にその前
段にパルス幅変調段があって、これは２進ベースバンド
情報を同期パルス発生形式の２進信号に変換する。
発明の実施例 第１図において、この発明によって構成された配電線搬
送通信システム１０のブロック図が示されている。
その他の図面、たとえば第６図、第７図も必要な場合に
第１図の説明に参照されることがある。
この搬送通信システム１０は質疑信号源１２を含む。
この質疑信号源１２はたとえば電力事業の中央事務所の
ような主制御局に在るディジタルコンピュータのような
質疑応答の制（財）器１４を含む。
このコンピュータはたとえば電気、ガス、または水道の
計器のような多目的の計器の読取りに関するデータを得
るため電力事業の配電線に接続された負荷に組合った遠
方の通信端末に質疑するようにプログラムされ、しかも
あまり重要でない負荷を制御するような別の働きをする
ことを要求するか、またはこれらの倒れかを行う。
電気温水器のような電気負荷は、電力の一定した全体の
需要をあたえるように選択して切られたり入れられたり
する。
負荷の導通試験や電力しゃ所作用もまた行われる。
質疑応答制御器１４によってつくられた質疑信号は任意
の現行の装置で選ばれた変電所へ送られる。
各変電所は、中央制御局に在る質疑信号源１２からの質
疑信号を受け、または質疑信号源１２へ応答信号を送る
中央通信端末を有する。
例として、第１図は、どの変電所も同じであるから、た
だ一つの中央通信端末を含む配電変電所１６を示してい
る。
主制御局の信号源１２と複数の変電所１６との通信用の
便利な手段は電話によることである。
各配電変電所の宛名は、質疑応答制御器１４を、その番
号を自動的にダイヤルして所定の変電所を呼出すことが
できるようになった電話番号である。
同じような仕方で、一つの変電所の通信端末が質疑信号
源１２宛の応答信号を入手すると、その端末はその質疑
信号源１２の電話番号を自動的にダイヤルしてその質疑
信号源を呼出す。
電話連絡は質疑信号源１２と複数の変電所との通信の経
済的なしかも便利な方法であるから、この例では質疑お
よび応答の通信連絡の部分は電話であると仮定する。
しかし、ここにいう連絡は、たとえばラジオやマイクロ
ウェーブまたはその他の任意の形の通信のような無線で
もよいと了解されたい。
各変電所は変圧器１８のような１台以上の降圧用の配電
変圧器を含み、これは高圧送電線２１に接続された一次
巻線２０と一次配電回路網に接続された二次巻線２２と
を備えている。
この−次配電回路網は第１配電線導体２３と呼ぶことに
する。
−次配電回路網電圧の大きさは配電変圧器２４および２
６のような複数の配電変圧器によって接続負荷の近くで
二次電圧の大きさに下げられる。
配電変圧器２４は第１電力線導体２３に接続された一次
巻線２８および第２電力線導体３１に接続された二次巻
線３０を含む。
居住者が使用する電気負荷は第２電力線導体３１に接続
される。
各電気負荷３２，３４，３６，３８はそれと組合った遠
方通信端末４０，４２，４４，４６を備えている。
これらの遠方通信端末はそれぞれ第２電力線導体３１に
接続されている。
同じように、配電変圧器２６は第１電力線導体２３に接
続された一次巻線４８と、第２電力線導体５１に接続さ
れた二次巻線５０とを含んでいる。
電気負荷５２は第２電力線導体５１に接続されている。
この電気負荷５２はそれに接続された指定の遠方通信端
末５４を有し、それは、たとえば電気負荷５２に接続さ
れた計器５６の読取りおよびその他の配電オートメーシ
ョン機能の遂行またはこれらの倒れかのため第２電力線
導体５１に接続される。
各配電変圧器はそれに接続された周波数変換用の中継器
を備え、それらの中継器６０，６２はそれぞれ配電変圧
器２４，２６に接続されている。
これらの中継器は配電変圧器の一次側では単方向性カッ
プラによって電力線導体に結合し、この配電変圧器の二
次側では双方向性カップラによって第２電力線導体に結
合している。
配電変圧器２４の一次側では単方向性カップラ６４が−
っ以上の第１電力線導体２３に磁気結合し、双方向カッ
プラ６６が一つ以上の第２電力線導体３１に接続されて
いる。
配電変圧器２６は単方向性カップラ６８が一つ以上の第
１電力線導体に磁気結合し、双方向性カップラ７０が一
つ以上の第２電力線導体５１に接続されている。
前記通信システム１０は、このようにしてただ一つ指定
される中継器とただ一つ指定される遠方通信端末とによ
って形成される複数の指定域に分けられ、各変電所もま
た全配電系統の中で指定域をもっている。
各変電所で始まる通信回路網だけを考えると、一つの指
定域は、変電所の変圧器１８から第１電力線導体２３を
通って各配電変圧器２４．２６へ延びた第１通信連絡路
を含み、もう一つの指定域は各配電変圧器２４．２６か
ら第２電力線導体３１，５１をそれぞれ通ってその指定
域の負荷へそれぞれ延びている。
質疑応答の観点から通信系統の全体をみると、この質疑
通信連絡路は、質疑信号源１２、この質疑信号源１２と
中央通信端末１６との間の電話回路のような通信連絡路
、中央通信端末１６、第１電力線導体２３、複数の単方
向性カップラ、各配電変圧器に一つずつある組合わせ、
すなわち、単方向カップラ６４、指定される中継器６０
と双方向性カップラ６６、たとえば第２電力線導体３１
゜各第２電力線導体回路網に組合わされた複数の遠方通
信端末４０，４２，４４，４６の組合わせを含む指定さ
れる中継器と双方向性カップラとの組合わせを含む。
配電変圧器２４，２６は質疑通信路の部分ではないこと
に注意されたい。
応答通信連絡路は、たとえば遠方端末４０からたとえば
第２電力線導体３１をとおって、双方向性カップラ６６
、中継器６０を経て、再び双方向性カップラ６６を経て
、第２電力線導体３１に帰り配電変圧器２４の二次巻線
３０から一次巻線２８へ、更に第１電力線導体２３、双
方向性カップラ９７を経て変電所に在る中央通信端末１
６へ、更に電話連絡路を経て中央制御局にある質疑応答
の制御器１４に至る。
この実施例では、質疑信号は配電変圧器を側路するが、
応答信号はこの配電変圧器をとおる。
この装置はもつとも厄介な減衰問題をなくして、経済的
利点が得られる。
質疑連絡路では配電変圧器は、中央通信端末１６および
それに接続された送信器から遠くはなれた位置に在って
、この中央通信端末１６から各配電変圧器までの減衰量
はそれぞれ異なる値である。
それ故、配電変圧器の一次および二次の巻線間に存在す
る相当大きい減衰インピーダンスをこの未知の信号にあ
たえることは望ましくなく、それ故この信号は配電変圧
器の一次側で検出される。
電力線からの信号を受信するカップラは相当安価な磁界
型カップラでよく、これは第１電力線導体装置と直接に
接触する必要はなく、従って６０ヘルツ電流を阻止する
必要はない。
一般に信号を電力線にあたえるカップラはその信号をそ
の導体に有効に結合させるように通常は電力線に接触し
、従って低周波阻止コンデンサを備えねばならない。
信号を一つ以上の低圧第２電力線導体に結合させること
は第」電力線導体に結合させることよりももつと経済的
である。
配電変圧器に中継器が在るので、遠方通信端末から受信
する増幅された応答信号を第２電力線導体へ返えすとき
、第１電力線導体をとおって中央通信端末１６へ伝送す
るため変圧器の二次側にあたえられる信号強度、および
変圧器の一次側に出てくる信号強度は既知である。
配電変圧器によって通信信号にあたえられる減衰インピ
ーダンスは配電変圧器の設計によって定り、配電変圧器
の二次側から一次側への減衰は、−次側から二次側への
減衰の通常約７であり、この性質がここにのべる実施例
に利点として使われる。
また、第１電力線導体に物理接触する型の高圧カップラ
は一次配電回路にはただ一つだけあればよいので信号用
のカップラの価格の大きい節減となる。
指定される中継器もまた複雑性が相当少なくなり、そし
て指定された中継器が質疑信号からそのアドレスを除去
した後にその質疑信号を中継器と接続された遠方通信端
末に送信するから電気負荷に接続された遠方通信端末の
価格も相当減少する。
それ故、各遠方通信端末にあたえられる質疑信号のビッ
トの長さは元の質疑信号に比べて相当減少し、シフト・
レジスタや比較器のような遠方通信端末に接続された装
置のビット数もまた少なくなる。
信号を受けて、その信号の追加ビットを再認するよりも
、送る信号にビットを加える方がもっと安価であるから
、各遠方通信端末はその中継器のアドレスをその応答信
号に加える。
この発明のここにのべた実施例では中継器アドレスをそ
の中継器の応答通信路の応答信号に加える。
この装置は遠方通信端末の必要品を最少にし、且つ指定
される中継器に付属具を追加しようという考えによるも
のであり、配電変圧器やそれに接続された中継器よりも
はるかに多くの遠方の通信端末があるから、この装置に
よって通信系統全体の費用が少なくなる。
質疑信号源１２に在るディジタルコンピュータに応答信
号をあたえる最終の送信器を除いて電力線搬送通信に２
進信号を使用する回路の各送信部は、この２進信号を同
期パルス形式の信号に変換するため搬送波の変調段の前
にパルス幅変調段を備えている。
さらに、このパルス幅被変調信号の各変調は、通常、可
聴範囲のシーケンス音質変調と、このシーケンス音質変
調を高周波搬送波に変調することに使う変調段とを備え
た二段変調である。
この後者の変調段はＦＳＸ段であって、それは搬送波を
変調波周波数によって走る割合で、二つの周波数の間に
切換える。
その結果、生じた搬送信号は二つの周波数間の切換の割
合で走り、周波数の大小によっては走らない。
この二段変調によって処理される信号の受信器はドリフ
ト周波数のゆっくりした変化を受けない。
さて、質疑信号源１２に帰って、質疑応答の制御器１４
によって示された質疑信号をあたえ、且つその応答信号
を受信するディジタルコンピュータの他に中央制御局は
前述のような、フロック７２でその働きが示された並列
から直列への変換器とベースバンド２進信号を同期パル
ス形式に変換するパルス幅変調器とを備える。
ここで生じた直列信号はコンピュータからのパルスを同
期化およびクロックする必要がないような形式を有する
。
同期パルス形式のこの信号はデータ・セットインターフ
ェース１４に、次にモーデム７６にあたえられる。
質疑応答の制御器１４は質疑信号を並列形に作成し、こ
の信号は呼出される予定の遠方通信端末のアドレスを含
む。
このアドレスは二つの部分からなる。
第１の部分は遠方通信端末が接続されている中継器のア
ドレスであり、第２の部分は遠方通信端末自体のアドレ
スである。
複数のオートメーション機能を選択して行いたいときに
は機能識別子も質疑信号に含まれている。
ブロック７２で示されたこれらの機能に使われる並列か
ら直列への変換器およびパルス幅変調器は第２図に詳し
く示しである。
質疑応答の制御器１４からの並列信号はシフト・レジス
タ８０の並列入力側にあたえられ、この信号は１８０ヘ
ルツのクロック８４によって駆動される３分割カウンタ
８２の出力によって直列に一定間隔のパルスを出すよう
にされる。
奇偶ビット発生器８６は奇偶を計算して偶数（必要によ
っては奇数）を得る必要のとき、論理ルベルのビット数
に１ビットヲ加える。
３分割カウンタの所定の出力は直列２進基数バンド信号
を受けるゲート装置８８にあたえられ、このゲート装置
は一連の２進ベ一スバンド信号を受け、各ビットを三部
分に分け、その奇偶ビットを各直列語の終りにある適当
な場所にとおす。
この三部分のビットはビットの始めの了では論理ルベル
にある正方向への変移と共に常に始まり、また、ビット
の中央の部分はシフト・レジスタ８０から受けた元のビ
ットに相当する論理し■ ベルにあり、そしてビン１〜の最後のｉは論理Ｏのレベ
ルにある。
第６図はシフト・レジスタ８０によってつくられた直列
語の形式を示し、元の直列の質疑信号は質疑信号ＩＳＩ
として表わされている。
この質疑信号ＩＳＩは８ビツトの中継器アドレス、５ビ
ツトの遠方通信端末アドレスおよび３ビツトのデータ表
示記号を有するが、中継器の数、一つの中継器について
の最大数の遠方通信端末および行われる最大数の機能に
依って適当な数のビットが使われることに注意されたい
。
第６図ＴＳ２は中継器が受信した質疑信号ＩＳ１の中か
らその中継器において中継器アドレスが削除されたとき
の質疑信号の形式を示している。
また、Ｒ８１は遠方通信端末でつくられた応答信号の形
式を示し、Ｒ８２はこの応答信号を受けた中継器におい
て、その中継器アドレスが追加された後に配電変圧器を
経て応答受信装置に返信される応答信号の形式％式％ 第７図はパルス幅変調される情報の２進性を説明したグ
ラフであって、この情報はグラフを簡単にするため４ビ
ツト通報として示されている。
第２図においてシフト・レジスタ８０からの質疑信号の
ビットを直列のパルスとして発生するために、シフト・
レジスタ８０にあたえられ、カウンタ８２によって６０
ヘルツの同期信号がつくられるので１８０ヘルツのクロ
ックツくルスがクロック８４でつくられることが示され
ている。
そこで、同期化パルスはそれぞれの基本のビットの始め
に現われ、クロックパルスはこの基本のビットを三部分
に分ける。
ゲート８８の論理素子は、同期パルスとクロックパルス
とが一致するとき論理１を生じ、その次のクロックパル
スは、この基本のビットと同じ信号を生ずるようにゲー
トを働かせその次のクロックパルスは論理Ｏを生ずる。
第７図で論理０、論理１、論理１、および論理Ｏとして
示した４ビツト情報は第７図の゛直列Ｐ、 Ｗ、 Ｎ、
信号″としてパルス幅変調形式で現われる。
それぞれの新しくつくられたビットの始めにおける正方
向への変換は同期化の目的で受信器回路に用いられる。
第１図に戻って、モーデム７６は所定の配電変電所１６
（中央通信端末を含む）のモーデム９０と電話連絡路を
つくる。
第７図に示された直列パルス幅被変調信号（Ｐ、 Ｗ、
Ｍ、信号）は第１変調器３９２によってシーケンス音
質信号に変換される。
第７図の゛′第１変調器″の近くに示されたシーケンス
音質信号は、このパルス幅被変調信号が論理Ｏレベルに
あるとき、たとえば２キロヘルツの周波数Ｆ２であり、
しかもこのパルス幅被変調信号が論理０レベルにあると
き、たとえば１キロヘルツの周波数Ｆ１である。
第１変調器３９２によってつくられたシーケンス音質信
号は周波数変調される変調波として第２変調器３９４に
あたえられる。
この第２変調器は通常、ＦＳＸといわれる変調形式のも
のであって、搬送周波数ｆｃはシーケンス音質信号の周
波数によって定る割合で周波数ｆｃ＋△ｆとｆｃ−△ｆ
との間に変わる。
それ故、もし搬送周波数ｆｃが１０１キロヘルツで、△
ｆが１キロヘルツであるならば、この搬送波は、１キロ
ヘルツの音質に応じて１キロヘルツの割合で１０２キロ
ヘルツと１００キロヘルツとの間に切換わる。
第２変調器３９４の出力は第７図に示され、ＣＲ２は第
１変調器３９２の周波数Ｆ２に応する２キロヘルツの変
化率を示し、ＣＲ１は第１変調器３９２の周波数Ｆ１に
応する１キロヘルツの変化率を示している。
ＦＳＫ型の第２変調器３９４の代りに、正弦波搬送波の
瞬時の周波数または位相がその搬送波の周波数または位
相にたいして変調波の値に比例する量だけ異なるような
周波数または位相の変調型のものを使用してもよい。
第２変調器３９４の出力は送信器９６で増幅され、６０
ヘルツ阻止のコンデンサ９８および整合変成器３００を
備えた双方向性カップラ９７を経て一次配電回路網の第
１電力線導体２３の一つに結合される。
この信号は通常、一つの第１電力線導体と、共通の中性
帰線すなわち接地線との間に結合される。
整合変成器３００は一次巻線３０２と二次巻線３０４と
を備える。
送信器９６からの信号は一次巻線３０２の所定のタップ
と接地点との間にあたえられる。
コンデンサ９８と二次巻線３０４とは第１電力線導体２
３の一つと接地点との間で直列に接続されている。
被変調搬送波は単方向性カップラ６４および６８のよう
に、各中継器に接続された単方向性カップラによって検
出される。
これらの単方向性カップラは磁界型のものでよく、カッ
プラ６８についてのべたように、コイル１１２をコンデ
ンサ１１４によって質疑信号周波数に同調させたフエラ
イトロンドアンテナ１１０および増幅器１１６を備える
。
各単方向性カップラ６４，６８によって生じた増幅され
た質疑信号はその組合った指定の中継器たとえば６０お
よび６２にあたえられる。
各中継器は同じ構成のものであるから、中継器６２のみ
について詳しくのべることにする。
この中継器６２は質疑応答通信路を備え、その質疑通信
路は受信器および復調器３２０を備える。
この受信器および復調器３２０は一般に使われるもので
、通常、搬送信号から雑音を除いて搬送信号を増幅する
リミッタ、およびブロック７２（変換器）によってあた
えられる信号に似た変調されたベースバンドパルス幅被
変調質疑論理信号を生ずる復調回路を備える。
受信器および復調器３２０の出力は、質疑信号が接続さ
れた配電変圧器に接続された負荷に組合った遠方通信端
末にたいして定められるかどうかを定める直列から並列
への変換器および復調器回路３２２にあたえられる。
もしこの中継器がその信号および奇偶検査を認知するな
らば、この中継器は質疑信号ＩＳ１からそのアドレスを
除去し、第６図に示された形式の修正質疑信号ＩＳ２を
つくり、並列ベースバンド論理形式の信号をブロック３
２４でまとめて示したように、並列から直列への変換器
、パルス幅変調器、第１および第２の周波数変調器、お
よび増幅送信器にあたえる。
ブロック３２４の送信器部分の出力は双方向性カップラ
７０を経て第２電力線導体５１にあたえられる。
この送信器によってあたえられる質疑信号が占める周波
数帯域は受信器３２０で受けられる信号の周波数帯域と
重ならないものである。
このように周波数を変換すると送信信号が受信器および
復調器３２０への人力として働くことが防止され。
そこで、送信器の利得はフィードバックおよび発振の問
題による制限をうけることなく選ぶことができる。
中継器６２のこの質疑通信路は第３゛図にもつと詳しく
示されている。
もつと明白にいえば、第３図は受信器および復調器３２
０から低域フィルタおよび整形回路３２６へ復調された
ベースバンドパルス幅被変調質疑信号があたえられるこ
とを示している。
この低域フィルタおよび整形回路３２６はシュミツｌ−
１−ＩＪガまたは２進論理スイッチング回路でよい。
この直列信号は、同期化用信号の自己保持形式を使った
直列から並列へのシフト・レジスタ３２８ ニ一定間隔
で出される。
シフト・レジスタ３２８用のシフト信号を生ずる適当な
装置は第１ワンショット回路３２５、整形回路３２７、
および第２ワンショット回路３２９を備える。
この第１ワンショット回路３２５は、各ビットの始めに
信号の立上りレベルに応じてトリガされてそのビットの
大体中央の点で負の方向に変移する方形波をつくる。
前記整形回路３２７は方形波の形を完成して第７図の表
題゛′第１ワンショット″に犬体示した出力を生ずる。
この整形回路３２７による方形波出力が負の方向に変移
すると第２ワンシヨツト３２９がトリガされて第７図に
示されるように、ビットの大体中央の点でおこるシフト
信号を生ずる。
各ビットの中点は、始めにつくられた論理信号を伝え、
したがってその論理信号すなわち論理１または論理Ｏは
シフト・レジスタに等間隔で出されることが思出される
であろう。
論理ルベルの同期ビットは直列データ語の先頭にあって
、このビットがシフト・レジスタの最終段に送られると
データセット・レディ検出器３３６によって検出される
。
この検出器３３６の出力は、このビットを検出すると、
その全語を受信したことを表示することに誤りがないこ
とを表わす。
奇偶検査回路３３８は、選ばれた奇偶コードが合致して
いるかどうか、且つ奇偶検査回路３３８が正しい出力を
生ずることを検査するかどうかを知るため検査し、その
語は誤がないと見做すということを表示する。
シフト・レジスタ３２８の並列出力はインバータゲート
３４０にあたえられ、シフト・レジスタ３２８およびイ
ンバータゲート３４０の出力の中で選ばれた出力はアド
レス比較器３４２にあたえられる。
中継器アドレスを含む質疑信号の部分が、中継器６２の
ただ一つのアドレスに一致するならば、比較器３４２は
一致した、すなわち正しい信号を出す。
比較器３４２からこの一致信号、奇偶検査回路３３８か
らの奇偶検査信号、データセット・レディ検出器３３６
からのデータ使用信号はすべてゲート３４４にあたえら
れる。
もしこれらの信号がすべて正しいものならば、ゲート３
４４は、ブロック３２４（送信器）用の駆動信号とタイ
マ３４８をとおる応答通信路用の限時駆動信号とを生ず
る。
ブロック、すなわち送信器３２４は並列から直列へのシ
フト・レジスタ３４６を備え、質疑信号ＩＳＩの機能識
別子部分および遠方通信端末アドレスのみがそれにあた
えられる。
ゲート３４４が駆動信号を生ずると、１８０ヘルツのク
ロック３４９．３分割カウンタ３５０、およびゲート３
５２は直列パルス幅変調２進信号を生じ、奇偶ビット発
生器すなわち計算器６５４によって必要な奇偶ビットが
この２通信号に追加される。
このベースバンド信号はそれぞれ第１および第２の変調
器３５６，３５８によって前述のような２段の周波数変
調を受けて、その信号は増幅されて送信器３６０を経て
双方向性カップラ７０にあたえられる。
双方向性カップラ７０は前述のような双方向性カップラ
６６に構成が似ているが、それは配電変圧器２６の二次
側に接続されるので、その部品は低電圧定格のものを選
ばれ、従って価格も一層安い。
中継器６２で修正される質疑信号の形式は第６図に質疑
信号ＩＳ２として示されている。
この質疑信号ＩＳ２は、負荷５２に接続された遠方通信
端末５４（第１図）のような、第２電力線導体５１に接
続されたすべての遠方通信端末にあたえられる。
遠方通信端末５４は第２電力線導体５１に接続された双
方向性カップラおよび保安器１６２を備える。
このカップラおよび保安器１６２によって検出された質
疑信号は受信器１６４にあたえられる。
受信器１６４はこの信号を復調して、それを直列から並
列への変換器および復調回路１６６にあたえる。
もし受信した質疑信号がこの遠方通信端末に指定される
ならば、機能識別子１６８は復号されて、求める機能が
果される。
この機能識別子は電気負荷のオン・オフ回数を制御する
ような選択機能を有する。
もし求められる機能が電気、ガス、または水道の計器の
ような計器を読取ることであるならば、全体を１７２で
示した並列から直列への変換器、パルス幅変調器、周波
数変調の第１および第２の段、および増幅送信器などに
計器５６によって得られる計器読取りデータをあたえる
符号器１７０が駆動される。
信号ＩＳ１およびＩＳ２の周波数帯と重ならない周波数
帯を占める送信部分１７２からの直列にされた応答信号
はカップラおよび保安器１６２にあたえられ、これは、
さらにその応答信号を第２電力線導体５１に送る。
第４図は第５図に示された遠方通信端末５４のもつと詳
細なブロック図と概要図とを示している。
修正された質疑信号ＩＳ２は受信器１６４で復調した後
に、低域フィルタ整形器３８０へ、次に直列／並列のシ
フト・レジスタ３８２に送られる。
このシフト・レジスタ３８２は、中継器６２の質疑通信
路のシフト・レジスタ３２８の等間隔のパルス発生につ
いて前述したように、ワンショット回路３８４、整形回
路３８６およびワンショット回路３８８を利用すること
によって復調された質疑信号ＩＳ２の同期パルス形式に
よってパルスを発生する。
同期ビット（先頭の１）がシフト・レジスタ３８２の最
終段まで出されると、データレディ検出器３９０は正し
い出力を生じ、もし奇偶が検査されると、奇偶検査回路
３９３は正しい出力を生じる。
シフト・レジスタ３８２の並列出力はインバータゲート
４００にあたえられ、被変調質疑信号ＩＳ２の遠方端末
アドレス部分に対応する、シフトレジスタ３８２とイン
バータゲート４００との出力の適当な組合わせは遠方ア
ドレス比較器３９６にあたえられる。
もし遠方通信端末５４が修正された質疑信号ＩＳ２によ
ってただ一つだけ指定されると、遠方アドレス比較器３
９６は正しい出力を生じる。
行われる自動的機能の数に相当する複数の比較器は修正
された質疑信号ＩＳ２の機能表示記号を復号するために
設けられる。
例示のため、空気計器読取器（比較器）３９８は自動的
計器読取り作用を識別し、温水器制御器３０８は温水器
制御のような負荷制御作用を識別し、補助制御器３０６
は給電断路作用のような補助制御作用を識別すると仮定
する。
ゲート３０７およびフリップ・フロップ３１１は自動的
計器読取り作用と関係し、ゲート３０９とフリップ・フ
ロップ３１０とは温水器制御作用と関係し、ゲート３１
２とフリップ・フロップ３１４とは補助作用と関係する
。
データ使用検出器３９０、奇偶検査回路３９３および遠
方アドレス比較器３９６の出力はすべてゲート３０７．
３０９および３１２にあたえられる。
空気計器読取器３９８、温水器制御器３０８、補助制御
器３０６の出力はそれぞれゲート３０７３０９および３
１２にあたえられる。
もしゲート３０７への入力信号が正しければ、フリップ
・フロップ３１１が適用されて、符号器１７０用の読取
り信号と、全体を１７２で示した送信器の機能用の駆動
信号とお生する。
この符号器１７０は米国特許第３，８２０，０７３号に
のべられた型のものであるが、任意の他の符号器が使わ
れてもよい。
この符号器１７０は、補助制御器（フリップ・フロップ
）３０６からの読取り信号によって駆動されると、その
計数を並列／直列のシフト・レジスタ３１６にあたえる
。
機能識別子と共にある遠方通信端末のただ一つのアドレ
スもまた、シフトレジスタ３１６にあたえられる。
遠方端末５４に接続された中継器のアドレスをシフト・
レジスタ３１６にあたえることも適当であるが、この発
明のここにのべた実施例では中継器アドレスは、後述す
るように中継器の応答通信路において応答信号に加えら
れる。
シフト・レジスタ３１６への並列入力データの時間が測
定され、同期パルス形式が１８０ヘルツのクロック３１
３および３分割カウンタ３１８によってつくられる。
奇偶ビット発生器３１５はシフトレジスタ３１６の出力
によって必要なとき奇偶ビットを生じ、変調送信器３１
９はゲート８１７の出力によって２段の周波数変調を行
い、これらはすべて変電所に在る中央通信端末の送信部
分および中継器６２の質疑通信路について前述したとお
りである。
前記応答信号の形式は第６図に応答信号Ｒ８Ｉとして示
されている。
この応答信号Ｒ８１は遠方通信端末のアドレス、データ
表示記号、および計器読取データを含むことに注意され
たい。
フリップ・フロップ３１１が働くとタイマが動作して、
計器読取機能を実行するに十分な時間の後にフリップ・
フロップ３１１をリセットする“最終Ａ Ｍ Ｒ”信号
が生ずる。
遠方通信端末は自己パルス発生形式の応答信号を生ずる
と述べたけれども、それは応答通信連絡路から自己パル
ス発生形式を消去することにも適している。
質疑および応答制御器は、一般には正確な発振器を備え
ているから同期パルスは必要でない。
中継器６２の受信通信路は、同期パルス形式からデータ
をパルスとして出す代りに、応答信号の先行同期ビット
そのものと同期する自動発振器を備えてもよい。
一旦同期すると、安価な発振器でも含まれている必要な
相当短いデータ語を正確に検査する性質がある。
もし機能識別子が負荷制御機能を要求するならば、ゲー
ト３０９への入力はすべて正しく、またフリップ・”フ
ロップ３１０は、温水器の回路を開き、またはその温度
制御に応じて回路を閉じるため、前の状態と反対の状態
に設定される。
もしデータ表示記号が補助機能を要するならば、ゲート
３１２への入力は、すべて正しいものであり、またフリ
ップ・フロップ３１４は、その補助機能に所望の制御信
号をあたえるため、前の状態と反対の状態に設定される
。
フリップ・フロップ３１０またはフリップ・フロップ３
１４が働くと、計器読取データを含まないけれども前記
応答信号Ｒ８Ｉに似た応答信号が出始める。
この応答信号は、必要な働きがなされたことを表示する
。
再び第１図を参照して、電２電力線導体５１にあたえら
れる応答信号は双方向性カンブラフ０によって検出され
て中継器６２の受信通信路にあたえられる。
この受信通信路は受信器および復調器３３０、と直列か
ら並列への変換器および復号器３３２とを備える。
もし、条件がすべて満足されると、中継器が奇偶検査か
らの応答を期待している遠方通信端末から応答が受けら
れ、しかもその応答は、応答をうける中継器によって設
定される所定の時間内に受けられ、その応答信号は全体
を３３４で示した二段の周波数変調を行う並列直列変換
器および送信機にあたえられる。
この送信器３３４は中継器６２のアドレスを加え、その
周波数帯を質疑信号ＩＳ１．被変調質疑信号ＩＳ２、お
よび応答信号Ｒ８Ｉと重ならない周波数帯に変換し、修
正された応答信号Ｒ８２を第２電力線導体５１にあたえ
る。
この応答信号は再び、双方向性カップラ７０を通って配
電変圧器２６を経て第１電力線導体２３をとおって中央
通信端末１６に送り帰される。
もし遠方通信端末５４が連続して信号Ｒ３２を送ってい
るときに故障すると、その中継器６２は中央通信端末１
６から信号が送られることを阻止するということに注意
されたい。
そこで、遠方通信端末の故障は全通信系統に広がること
は決してない。
第５図は中継器６２の応答通信路のもつと詳しいブロッ
ク図と概要図である。
受信器３３０からの変調された応答信号Ｒ８Ｉは低域フ
ィルタおよび整形回路４４０にあたえられる。
このフィルタおよび整形回路４４０の出力は直列／並列
のシフト・レジスタ４４２の直列入力側にあたえられる
。
もしこの応答信号が自己パルス発生形式を有するなら、
それは、前述のようにシフト・レジスタ４４２用のシフ
トパルスを生ずるように、ワンショット回路４４４、整
形器４４６およびワンショット回路４４８に利用される
。
もしそれが同期パルス形式を有しないならば、先頭の同
期ビットはシフト・レジスタにパルスを送る発振器を同
期させる。
直列語の先頭の同期ビットパルスがシフト・レジスタ４
４２の最終段に送られると、それはデータレディ検出器
４５０によって検出されて、全語が受けられてシフト・
レジスタ４４２に記憶されるということを表示するため
正しい出力を生じる。
その語の奇偶は奇偶検査回路４５２によって検査され、
奇偶が検査されると奇偶検査回路４５２は正しい出力を
出す。
遠方通信端末のアドレスに相当するシフト・レジスタ４
４２の並列出力は比較器４５８の一方の側にあたえられ
る。
比較器４５８の他側は、中継器６２の質疑通信路が正し
い質疑信号をその遠方通信端末に送るときラッチ（つな
ぎ）４５６に記憶されたアドレスを受信する。
質疑通信路のタイマ３４８（第３図）からの限時駆動力
は、質疑された遠方通信端末５４からの応答信号を受け
るに十分な時間だけラッチ４５６にその情報を保持する
。
もし応答信号の中の遠方通信端末のアドレスがその記憶
されたアドレスと同じならば、比較器４５８は一致すな
わち正しい出力信号を生ずる。
シフト・レジスタ４４２の並列出力はインバータゲート
４５４をとおって、並列／直列のシフトレジスタ３６２
の並列入力側ｌこあたえられ、中継器アドレス４６３で
生じた中継器のアドレスもまたシフト・レジスタ３６２
の並列入力側にあたえられる。
データレディ検出器４５０、奇偶検査回路４５２、およ
び比較器４５８の出力はすべてゲート３６０にあたえら
れ、そしてもしこれらの出力がすべて正しければゲート
３６０はシフト・レジスタ３６２用の駆動信号を生ずる
。
この駆動信号を受けると、クロック３６５は、シフト・
レジスタ３６２から直列に’７’−ト３６４にこのデー
タをパルスでおくる。
奇偶ビット発生器３６６はその奇偶を計算して、必要な
ときビットをゲート３６４に入れる。
ゲ゛−１３６４の出力はそれぞれ第１および第２の変調
器３６８および３７０にあたえられ、次に送信器３７２
にあたえられる。
送信器３７２（第１図の３３４）の出力は第１図の双方
向性カップラ７０にあたえられる。
シフト・レジスタ３６２からの直列出力信号は、前述の
ように、同期化用の自己パルス発生形式を必要としない
ディジタルコンピュータに今つくられた信号が送られる
ので、パルス幅変調されないことに注意されたい。
さて、第１図に帰って、カップラ７０をとおって第２電
力線導体５１にあたえられる修正された応答信号Ｒ８２
は配電変圧器２６をとおって第１電力線導体２３にすす
む。
この修正された応答信号Ｒ８２は双方向性カップラ９７
によって第１電力線導体２３から検出されて受信および
復調回路２８０にあたえられる。
この回路２８０は応答信号を復調して、データ・セット
インターフェース７４に似たデータ・セットインターフ
ェース２８２にそれをあたえる。
モーデム９０はその信号を電話連絡路を経て中央制御局
に送り、そこでモーデム７６に受信されて質疑応答の制
御器１４にあたえられる。
これで、質疑応答の制御器１４によってつくられた質疑
信号■Ｓ１で始められた質疑応答サイクルが完了する。
作用効果 要するにこの発明では配電系統にある配電変圧器のそれ
ぞれに、ただ一つ指定される中継器を設けることによっ
て、遠方負荷に在る通信端末の複雑性を相当少なくした
新しいしかもすぐれた配電回路網電力線通信システムが
開示された。
前記ただ一つ指定される中継器はそれぞれ、質疑信号か
らそのアドレスを除去する記憶および論理機能を備えて
いて、回答を受けることを期待している遠方通信端末の
アドレスを記憶する。
この中継器は、それが遠方通信端末から回答を受けなけ
ればならない期間の開始をも行う。
一つの回答が得られると、それは記憶したアドレスにた
いして検査される。
もし、その回答が適正な遠方通信端末からのものであっ
て、しかも所定の期間内に受けられると、その中継器は
そのアドレスをその応答信号に加えて、それを質疑信号
源に送り返す。
各中継器は配電変圧器の一次側から質疑信号を検出する
ように働く単方向性カップラ、およびその配電変圧器の
二次側に接続された双方向性カップラに組合わされてい
る。
このような装置のため配電変圧器は質疑信号にたいする
インピーダンス源となることがなくなり、配電変圧器の
二次側から一次側をとおって質疑信号源へ応答信号を強
制的に送り返すことによって各中継器に要するカップラ
の経費を相当に節減でき、この送り返す方向は通信信号
にたいして配電変圧器を一次側から二次側へとおる方向
のインピーダンスよりももつと低い減衰インピーダンス
が得られる。
さらに、この発明の新しく、且つ、すぐれた配電電力線
搬送通信システムは同期パルス形式の信号を生じて、質
疑信号源がそのシステム全体に使用する限時および同期
化の信号をあたえる必要がなくなり、また、新しく、且
つ、すぐれた２段変調は従来の装置についておこったド
リフトの問題を相当少なくすることができた。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明によって構成された電力線配電通信シ
ステムのブロック図、第２図は第１図に示された並列か
ら直列への変換器およびパルス幅変調段をブロックで示
した略図、第３図は第１図に示された中継器に使われる
質疑通信路をブロックで示した略図、第４図は第１図に
示された遠方通信端末をブロックで示した略図、第５図
は第１図に示された中継器に使われる応答通信路をブロ
ックで示した略図、第６図は第１図乃至第５図に示され
た配電線通信システムに使われる種々の質疑応答信号の
形式を説明したグラフ、第７図は第１図乃至第５図に示
された電力線通信システムの動作を理解しやすくした信
号の波形のグラフ、である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ ただ一つ指定される中継器、ただ一つ指定される遠
    方通信端末、指定される中継器のアドレスと指定される
    遠方通信端末のアドレスとを含む質疑信号を生ずる質疑
    信号発生装置、この質疑信号発生装置と前記中継器とを
    第１電力線導体を介して接続する第１通信連絡路、前記
    中継器と前記遠方通信端末とを第２電力線導体を介して
    接続する第２通信連絡路、前記中継器に含まれ、質疑信
    号によって指定されたときこの中継器のアドレスを除去
    することによってこの質疑信号を修正し、この修正され
    た質疑信号をこの中継器と組合った第２通信連絡路にあ
    たえる装置、前記遠方通信端末に含まれ修正された質疑
    信号によって指定されたとき応答信号を発生し、この遠
    方通信端末と組合った第２通信連絡路にあたえる応答信
    号発生装置、前記中継器に含まれ、前記応答信号にこの
    中継器のアドレスを付加することによってこの応答信号
    を修正し、この修正された応答信号をこの中継器と組合
    った第２通信連絡路にあたえる装置、前記修正された応
    答信号を受信する応答信号受信装置、および前記第１、
    第２電力線導体にそれぞれ接続された一次巻線と二次巻
    線とを有する配電変圧器を備え、前記修正された応答信
    号は第２電力線導体、配電変圧器、第１電力線導体を経
    て応答信号受信装置へ送られるようになされた電力線搬
    送通信システム。
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