JPS62171237A - 電力線搬送信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力線搬送信号伝送装置に係り、特に系統の
変化に広範囲に対応可能な信号送出用インピーダンスの
決定法に関する。

〔従来の技術〕

本発明が適用される零相キャリヤ伝送方式については、
「日立評論」第７３７号（第６５巻第６号）第１頁〜第
６頁に原理の説明があるも送信用コンデンサーの選定方
法については記述されていないが１，２．４の定差関係
にあるコンデンサ一群を準備し、これを組合せて全ての
整数倍を有するように金遣は実機を製作していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

配電線を利用した信号伝送には種々の方式が提案されて
いるが、その内の一つに３相回路に存在する零相電圧を
利用し特にその変化分に着目した零相伝送方式が実用化
されている。

この方式は非接地或いは高抵抗地方式の配電系統は大地
に対して３相の各大地静電容量を有し、この値は常時は
とんど変化しないが、−相のみ大地間にインピーダンス
（例えばコンデンサー）を挿入すると、以前に発生して
いた零相電圧が変化する。この変化分を零相信号として
情報伝送に利用しようとするものが零相伝送方式であり
、非接地や高抵抗接地系統に於ては３相対地インピーダ
ンス即ち零相インピーダンスの１％程度の静電容址或い
は、同等のインピーダンス（抵抗又はリアクタンス等）
が送信用として用いられている。

しかるに、対地静電容量は配電系統の運用状態によって
変化するもので、同一配電系統図の配電線路長が長い時
は大きく、短い時は小さな値となる。第６図の如く、配
電用変圧器Ｔ　Ｒ１で降圧された電気は母線ＢＵＳより
配電線１，２へ配電用しゃ断器ｃｓｚ、ＣＢｚを介して
供給されるとき、Ｔ　Ｒｔに係る給電範囲（即ち配電線
の長さ）は、各配電線に存在する区分開閉器ＤＭ１１〜
［）Ｍ１□Ｄ　Ｍ２１〜Ｄ　Ｍｚｎの開閉状態及びＣＢ
ｘ、ＣＢｚの開閉状態によって大きく変化する。

すなわち、当該変圧器による供給範囲が全て接続された
ときの最大対地静電界ｆｆ１（即ち隣接区［１ｕ３との
系統切替時の連繋時は隣接変圧器ＴＲ’系統の全容量）
に見合った送信用コンデンサーを準備すれば当該系統内
及び隣接区間との切替え繰作中での零相送受信は出来る
。

以下、非接地系統に於ける零相伝送方式の１例としてコ
ンデンサーを信号送出用インピーダンスとして使用する
場合について説明するが、原理的に抵抗やりアクタンス
分でより事明白である。第６図に於て、変電母線ＢＵＳ
に接続された１０は配電線上の各ＤＭ制御装置１１〜ｉ
ｎ、２１〜２ｎと信号の送受信を行うための親局送受信
装置で、１１〜１　ｎ　、　２１〜２　ｎは各ＤＭ＆監
視・制御するための子局送受信装置である。

この各々の送受信装置にはそれらの接続される系統の対
地静電容量（合計値）の１％程度の送信用コンデンサー
容量を常に準備しておく必要があり、系統の変化に応じ
て最適な送信レベル（コンデンサー値）を別に設けた回
路で選定しその指令に従って零相信号を送出する必要が
ある。

第２図は送信回路の一例で、Ａ、Ｂ、Ｃは３相配電線路
の各相を示し、送信用コンデンサー〇は静止形量閉器Ｓ
Ｗによって開閉され、送信用変成器Ｔ１を介して基準相
Ａと土地間に接続されている。　ここに、送信用コンデ
ンサーＣは系統の変化に応じて選択出来るように夫々に
対応するＳＷを有している。

従来、対地静電容量は連続して大きく変化する車からコ
ンデンサーＣ１〜Ｃｎは１，２，４．．８゜・・・の値
、即ち、２”（ｎ＝０以上の整数）を選びこれ等を組合
せて、１から任意の数値を選ぶようにしていた。

従って、大地静電容量の変動範囲が１〜２ｎ迄変化する
ときにはｎ＋１個の送信用コンデンサーＣｔ＋　Ｃａｌ
　”””Ｃｎ＋ｔとｎ＋１個の送信用ＳＷ。

Ｓ　Ｗ＋　、　Ｓ　Ｗ２　、・・・・・・、ＳＷｎ＋ｉ
　ｌ　を必要とし、装置が大きくなる他、制御も非常に
やっかいとなっていた。

ここに送信用変成器Ｔ　１の差数比をＮｔ＝１とすると
配電系統から見た最大送信用のコンデンサー容量は 第３図は、従来例による系統の対地静電容量と送信用コ
ンデンサーレベルの関係を示すもので横軸に系統運用状
況に応じて変化する対地Ｃの範囲を、縦軸に送信用コン
デンサーレベルを示すもので、第２図の如く、送信用コ
ンデンサーは段階的に切替え選択するから連続的に変化
する対地Ｃに対しては段階的にしか切替え出来ない。

今、対地Ｃの１％の値を示す点の集合を第３図上で右上
りの直線３０で示すと、理想的にはこの線上に送信用コ
ンデンサーレベルが一致すれば良いが１階段状の切替え
となるためその切替え点に於ては対地Ｃに対する割合（
即ち、零相信号レベル）が変化する事となり、好ましく
ない。零相信号レベルがあまり小さいと信号のＳｌＮ比
が悪化し、あまり大きくなると零相電圧の変化が保護継
電器の感度に影響することになる。

第３図に於て、今、対地静電容ｉｃがＮからＮ−１に小
さくなったとき送信ＣレベルをｎからＮ−１に切替える
限界点を（イ）とすると（イ）点に於ける対地Ｃに対す
る送信コンデンサーの割合は□となる。

同様にＮからＮ＋１に大きくなるときの送信Ｃをｎから
ｎ＋１に切替える限界（ロ）に於ける割合は□となる。

この割合はＮが大きい時に於Ｎ＋１ では となりいずれも目標とする−に太軸等しく、所期の目的
を達するがＮが小さい時、とりわけＮ＝１又は２ではそ
の影響は大きくなる。

即ち、Ｎ＝２からＮ＝１に切替える限界点（ハ）に於て
は □＝２．・・・送イａ用Ｃが２倍となり大きすぎる。

他山が２倍にもなる事を意味し好ま しくないつ 又Ｎ＝１からＮ＝２に切替える限界点（ニ）に於ては する零相電圧の変化中が半分とな り好ましくない。

さらに第６図に於てＣＢ１．ＣＢ２が全て「切」となる
と対地ＣはＢＵＳ及びＴ　Ｒ１の対地Ｃであり、短い区
間が接続される６例えばＣＢ　ｓのみ閉路時は１１との
通信が必要で非常に小さな送信用コンデンサーを単位と
して有する必要がある。

このように、従来方式では （１）多くのコンデンサ一群と開閉ＳＷ群を必要とする
。

（２）対地Ｃが小さくなるとその切替え界隈に於いては
その送信レベルが目標値の倍、半分迄変動しあまり好ま
しくない、また、従来方式は多くのコンデンサ一群を有
する為、対地Ｃの大きい時は切替点に於ける送信レベル
の変動が小さいと云える。

（３）最小対地容量が設置個所毎に変化し、装置の製作
、標準化が出来ない。

以上のことから、本発明の目的は、効果的に送信用コン
デンサー（インピーダンス）ステップとすることにより
少ない送信回路で広範囲の送信範囲（対地インピーダン
スの変動範囲）をカバーしようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、等比級数で定まるコンデンサー容量
を準備し、一定比率となるように適宜コンデンサーを切
替える。

〔作用〕

常に一定比率のコンデンサー容量とできるため、コンデ
ンサー切替えによって送信レベルが変動しない。

〔実施例〕 以下に本発明の一実施例を説明する。

先ず、第４図は第３図に対応する切替え点の状況を本発
明による場合について説明するものである。今、送信レ
ベル比を３０を中心に上限、下限。

夫々３１．３２とすると、第４図に於て対比Ｃ＝　Ｘ　
Ｎの時切替え上、下限はＮ Ｎ とする。

対して、上限及び下限値を示し、αはそれ等の比を示す
。

このようにレベルＹＮからＹＮ＋１へ切換ったときの送
信インピーダンス（コンデンサー）の割合をαとなるよ
うに各送信レベルを選定しておけば常に、ａとｂの間、
即ち、３１と３２で囲まれた範囲内を第５図の如く等比
段階で切換えできる事となる。以下に最適なαの値を決
定する。

今、１＋α＝α２となるようなαを選定すると又、 α３＝（１＋α）・α＝α＋α”＝　１　＋２αα４＝
（１＋　　２）壷α２＝　α２＋　α８＝（１＋２）＋
αＢ＝　２　＋　３α α６＝（１＋α）ｅα３ ｃｔ６＝（１＋　α）・α’＝（１＋　ａ）Ｃ２＋、ａ
’＝（１＋α）＋３１＋且ヱ 更に、上式に於てＣ２−α＝１であることから両辺をα
で割ると−＝α−１ 従って、−＝α−１となるようにαを選定するα と、 即ち、最小単位を「１」に選ぶと第１図の如く。

又最小単位を−に選ぶと第７図の如く、各送信イα ンピーダンスレベル間の比をαに選定することが可能と
なる。

云いかえれば、準備する送信用インピーダンス群を夫々
最小単位のα（２°−ｉ）倍（ｎ＝正整数、α図のよう
に組合せすることによって切替える各レベル間の比を一
定値αとなるようにすることが出来、常にａ−ｂ（％）
の間に送信レベルを設けることが可能となる。

具体的な数値を当てはめると 従って、 α２＝（１，６１８）”＝２．６１８＝　１＋α＝　１
　＋　１．．６１８ａ　δ＝　（１，６１８）８＝４．
２３６＝　ａ　＋　ａ　”＝１．６１８＋２．６１８と
なる。

これ等の数値を代入して、送信レベル値と、送（ａイン
ピーダンスの関係をまとめると第８図の如くなる。

即ち、第２図の如き送信回路構成に於てＣ１＝１．０．
Ｃｘ　＝１．６１８．Ｃａ　＝４．２３６．　Ｃ４＝１
１．０８８．Ｃδ＝２９．０３０の５ケのコンデンサー
を市備すれば常に送信レベルの上下限比が１．６１８＝
α　に保たれていることとなる。

今、送信レベルを１．（％）目標とする場合、上限を１
．２（％）とするとα＝２１　、６１８　　より１．６
１８ から１．２（％）の間を送信レベルとすることが出来る
ことを意味する。

１．６　１　８ ＝０．８　　（％） 即ち、０．８〜１．３（％）の間を送信レベルに常に保
つことが出来る。

尚実際に製品を作りコンデンサーの切換え制御を行うと
きはハード誤差等を考慮してａ＝ｂ（％）よりも、幾分
巾をもたせて切換え制御にはヒステリシスを持たせるこ
とは当然実施されるべき事であり、ここではその詳細に
ついて述べない。

次に、送信レベルは当該配電系統に於ける最小系統の時
から最大系統、即ち、隣接との連系を含む対地静電容量
が大きくなった時にも通信をすることが必要であるため
、その送信インピーダンスの切換え範囲（即ち、ステッ
プ）は大きなものが要求される。この対策として第９図
の如く、送イ３用変成器の２次側にタップを設ける。即
ち、第２図と同一記号は同一品を示す。

今、変成器の１次側巻数をｎｌ、２次側巻線比をｎＺ、
ｎ８とするとき１次側から見た静電容量は（１）２次巻
Ｍｔ　ｎ　２に最小単位のコンデンサーＣ１ｎ１ （２）２次巻１１Ａｎδに全てのコンデンサーΣＣが接
続された時には（−）２・ΣＣ となる。従って、今仮に上記（１）と（２）が等しいよ
うにｎｔ、ｎｓを定めると、半分のコンデンサ一群で広
範囲の対地静電容量に対応することが出来る。

例えば、今、コンデンサ一群をＣ１（ｔ）。

Ｃ２（α）、Ｃｇ（Ｃ８）の３個とすると、最大のコン
デンサー容量は１＋α十α６＝α２＋α８＝αｚ（１＋
α）＝α１であるから ｎ五ｎＬ ｎａ　　　　　　　　　　　　　　　ｎｇ従ってｎ”＝
１００とすればｎ、ｒ＊＝　　　　　　＝１．６１８Ｘ ３８．２　となる。

今、３つのコンデンサ一群と１つの中間タップを有する
場合について、本発明を適用した具体例をまとめると第
１０図の如くなる。

即ち、タップｎ８では、１からＣ４までタップｎｚでは
、０番からＣ６までのコンデンサー容量のステップを実
現することが可能となる。

ここに０番で両方向からの切替えを重複させたのは切換
えをスムーズに行わせる為だけであり。

このように重複させたくて、タップｎｓでは１から０番
まで、タップｎｚではαｂからＣ８までとなるようにし
てもよく、或いは適当に重複するようにタップ関係を選
定してもよいこと明白である。

又１以上の説明は、中間タップを１ケの場合について述
べたが同様に任意のタップを設けてもよいこと明白であ
る。

以上の如くすることによってコンデンサーのステップを
広範囲に少ないコンデンサーで実現出来るがその割合は
系統の最小時と最大時の比で決る。

一般に系統の最大容量は地絡保護リレーの誤動作防止の
点より決ってくるが最小８敏は変圧器及び母線の対地Ｃ
であるから一律には決定せず、従って準備するコンデン
サーのステップ数を如何程とするか決めることは容易で
ない。

今、６．６　　（ｋＶ）、６０　（Ｈｚ）の配電線に於
て１線地絡電流が１０（Ａ）の系統に於ける対地Ｃは ωＥ　　１２０ｚＸ６．６ 今、この系統にコンデンサーの切替え方式として、第１
，０図のα６ステツプを適用すると最小ステップは ＝０．０５２９　（Ｆ） となる。

このように、適用最大系統の対地静電容量とコンデンサ
一群の数が決定され、送信変成器のタップ数が決定され
ると零相キャリヤ方式による最適な制御可能の最小対地
静電容量が決まる。

しかし必らずしも、このような対地Ｃが保証されるわけ
ではないので、これ以下の対地Ｃを有する電源母線には
それに見合う静電容量を、３等分して対地間に各相挿入
することとすればよい。

即ち、第１１図の如く配電用変圧器ＴＲ，母線Ｂｕｓ、
送信用コンデンサー〇、変成器Ｔ及びしや断器ＣＢ　ｈ
よりなる母線ＢＵＳに対地静電容量Ｃｏを常時挿入する
。

この値は上述の第１０図の系統に於て１相当り相毎母線
と大地間に挿入するのはコンデンサーでなく抵抗又はリ
アクタンスであっても１等価的な零相インピーダンスを
有すれば良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば最小の送信用インピーダンス群で、広範
囲に変動する系統に於ても常に最適な範囲内の零相信号
レベルを確保する事が出来るので安定した電力線搬送の
送出を安価に実現することが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレベル切替え例を示す図、第２図
は本発明の適用される系統図、第３図は従来方式、第４
図〜第５図は本発明による方式を示す送信レベル切換え
説明図、第６図は配電系統図、第７図〜第８図は本発明
によるレベル切換え例を示す図、第９図と第１０図は送
信レベル切替え例とその回路構成を示す図、第１１図は
本発明の実施例を示す部分系統図である。 １．２・・・適用効象の配電線路、Ｃｘ、Ｃｚ、・・・
Ｃ１１・・・本案の対象となる信号送出用コンデンサー
、も１図 も３目 対地やａ渣Ｃ 対地ヤ電銖ｔＣ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力線の対地インピーダンスと並列に１相のみ対地
   間にインピーダンスを挿入した時生ずる零相電圧の変化
   を利用した電力線搬送信号伝送装置に於て信号発生用と
   して挿入するインピーダンスはあらかじめ固定値とした
   ものを複数個準備し、これ等を組合せて信号送出用イン
   ピーダンスとして使用するとともに、組合せ利用するイ
   ンピーダンスのステップ値がおよそ等比関係となるよう
   にした電力線搬送信号伝送装置。 ２、前１項に於てインピーダンスのステップ比がおよそ
   （１＋√５）／２（略１．６１８）の近傍値を有するよ
   うにした電力線搬送信号伝送装置。 ３、前１項に於て、組合せ使用する為に準備するインピ
   ーダンスの大きさ比を夫々α（＾２＾ｎ＾−＾１）倍（
   ｎ＝正整数）となるようにしたことを特徴とする電力線
   搬送信号伝送装置。