KR100595639B1 - 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치 - Google Patents

임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치 Download PDF

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KR100595639B1
KR100595639B1 KR1020050003535A KR20050003535A KR100595639B1 KR 100595639 B1 KR100595639 B1 KR 100595639B1 KR 1020050003535 A KR1020050003535 A KR 1020050003535A KR 20050003535 A KR20050003535 A KR 20050003535A KR 100595639 B1 KR100595639 B1 KR 100595639B1
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impedance matching
matching transformer
power line
coupling capacitor
housing
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KR1020050003535A
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이재조
오휘명
박영진
박해수
이원태
김관호
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한국전기연구원
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Abstract

개시된 내용은 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치에 관한 것으로서, 고압 전력선이 위치한 주상에 설치되는 고절연 내후성 전기절연체로 된 하우징 내에 일단은 배류 코일에 연결되고 다른 일단은 하우징 외부의 고압 전력선 연결단자를 형성하고 있는 전극에 연결되는 결합 커패시터와, 일단은 하우징 외부의 접지선 연결 단자를 형성하고 있는 전극에 연결되고 다른 일단은 결합 커패시터에 연결되는 배류 코일을 포함하고 있으며, 결합 커패시터와 배류 코일의 연결점에서 통신신호를 인출입하는 신호선이 전주 아래부분에 설치된 임피던스 매칭 트랜스, 방전 피뢰기, 탭 변환기를 포함하는 튜닝 박스에 연결되는 고압 전력선 통신 결합장치에 있어서, 정해진 임피던스 비를 가진 임피던스 매칭 트랜스와 정해진 전압에서 동작하는 방전 피뢰기를 하우징 내에 함께 수용하되, 임피던스 매칭 트랜스의 1차권선과 방전 피뢰기는 배류 코일에 병렬로 접속되어 있으며, 임피던스 매칭 트랜스의 2차권선은 하우징과 통신용 모뎀을 연결하는 연결선의 접속단자에 연결된다. 따라서, 본 발명은 연결선과 결합 커패시터 사이의 부정합 손실을 줄일 수 있으며, 별도의 외부 정합장치를 사용할 필요가 없기 때문에 장치를 간소화하고 경제성을 높일 수 있다.
전력선 통신(PLC), 고압 배전선로, 임피던스 매칭 트랜스, 결합 커패시터

Description

임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치{Coupling apparatus for power line communication built-in impedance matching transformer}
도 1은 일반적인 트랜스의 기본회로,
도 2는 일반적인 트랜스의 결합계수를 사용하여 표현한 등가회로,
도 3은 일반적인 분할교차 권선방법으로 제작된 트로이달 코어의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 일반적인 대지귀로방식의 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 5는 일반적인 금속귀로방식의 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 대지귀로방식의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 임피던스 매칭 트랜스에 사용되는 플랫 케이블의 일 예를 나타낸 도면,
도 8은 플랫 케이블을 코일 재료로 사용한 트로이달 코어의 일 예를 나타낸 도면,
도 9는 플랫 케이블을 사용하였을 때 실현할 수 있는 각 권선의 직렬, 병렬 조합의 예를 나타낸 도면,
도 10은 도 9의 방법으로 제작한 트로이달 코어 트랜스 특성의 일 예를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명에 따른 금속귀로방식의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 12는 도 11의 임피던스 매칭 트랜스 1차권선의 일단에 구비된 전환 스위치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110, 210 : 전력선 120, 220, 230 : 결합 커패시터 패키지
CC : 결합 커패시터 DC : 배류 코일
MT : 임피던스 매칭 트랜스 122, 222, 232 : 방전 피뢰기
130, 240 : 통신용 모뎀 140, 250 : 연결선
234a, 234b : 전환 스위치
본 발명은 고압(Medium Voltage) 전력선 통신 신호 결합장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는 결합 커패시터(coupling capacitor) 패키지 내부에 임피던스 매칭 트랜스(impedance matching transformer)를 실장하여 일체화함으로써, 연결선(feeder)과 결합 커패시터 사이의 부정합 손실을 줄이고 별도의 외부 정합장치를 사용할 필요가 없도록 하는 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력선은 지구상 어느 곳에나 포설되어 있고, 각 가정이나 사무실의 전기전자 기구들은 이미 이 전력선에 연결되어 사용되고 있다.
이처럼 풍부한 인프라가 구축되어 있는 전력선을 통신망으로 활용한다면 별도의 통신선로를 구축할 필요가 없으므로 각 선진국에서는 전력선을 통신망으로 활용하기 위한 기술적 노력을 기울이고 있다.
또한, 트랜스(transformer)는 하나의 에너지 전달장치로서 통신기기에서는 주로 두개의 회로를 결합하여 통신신호를 적은 손실로 전송하기 위하여 사용된다. 즉, 임피던스가 다른 회로를 직접 연결하면 접속점에서 반사가 생겨 신호의 감쇠가 커지고 이 반사현상은 주파수에 따라 다르게 나타나 전송 주파수 특성을 악화시키므로 트랜스는 이러한 접속점에 삽입되어 1, 2차간 권수비를 조정, 양 회로의 임피던스를 정합시킴으로서 이러한 문제점을 해소하는 데 광범위하게 이용되고 있는 것이다.
이와 같은 임피던스 매칭 트랜스는 이미 결정되어 있는 2개의 임피던스에 맞추어 설계되는 것이 보통이므로 제작에 큰 어려움은 없지만, 전력선은 저주파(60Hz 이하)의 고전압 대전류의 전력을 수송하기 위한 선로이므로 통신신호를 전송하기에는 매우 열악한 조건을 가지고 있기 때문에 통신시스템 연결을 위하여 임피던스 변화에 적응할 수 있는 임피던스 매칭 트랜스를 사용하여야 한다.
도 1은 상술한 바와 같은 일반적인 트랜스의 기본회로이며, 도 2는 결합계수를 사용하여 표현한 트랜스의 등가회로이다.
도시된 바와 같이, 이상적인 트랜스는 1차 회로에 입력된 전기신호를 충실하게 2차 회로로 전달하는 것으로 통과손실이 작고 통과주파수대역에 대하여 손실률이 일정(즉, 주파수특성이 평탄)해야 하는 것을 의미한다.
이때, V1은 1차측 전원전압, M은 상호인덕턴스, L1과 L2는 1차, 2차권선 인덕턴스, N1과 N2는 1차, 2차 권선수, n은 권수비(N2/N1), R1 은 전원측 저항, R2는 부하측 저항, K는 결합계수, C1은 1차코일 분포용량, C12는 1차, 2차코일간 결합용량, C 2는 2차코일 분포용량이다.
도 2의 등가회로에서 트랜스 권선은 하나의 인덕턴스 T형 회로망으로 구성하고 있으며, 주파수의 함수임을 알 수 있다. 즉, 직렬요소 (1-K)L1은 고주파 대역에서, 병렬요소 KL1은 저주파 대역에서 전송손실을 증가시키는 역할을 한다. 따라서, 결합계수 K값이 1에 가까울 때 전송손실이 최소가 되고 또한 권선의 인덕턴스 L1값도 충분히 커야 분로전류에 의한 손실을 줄일 수 있음을 알 수 있다. 여기서, (1-K)L1은 자속이 트랜스의 1차 및 2차코일을 함께 쇄교하지 않고 어느 한쪽에만 쇄교 하는 누설자속에 의한 인덕턴스로서 트랜스의 특성을 악화시키는 주요 요소이며 트랜스의 구조와 권선형태에 많이 의존하는 요소이다.
그리고, 트랜스의 각 권선의 분포용량과 1차, 2차 권선간 정전용량은 고주파대역에서는 이들의 영향이 커지기 때문에 등가회로와 함께 표시하였다. 이 도면에서 명백한 것은 각 코일의 분포용량 C1, C2는 주파수가 높아짐에 따라 임피던스가 낮아져서 손실을 증가시키지만, 권선간 정전용량 C12는 C1, C2와 반대로 손실을 감소시켜 고역에서의 주파수특성 악화를 보상하는 작용을 할 수 있다는 점이다.
따라서, 대부분의 광대역 트랜스는 1차, 2차 권선간 결합을 긴밀히 유지하여 결합계수 K와 정전용량 C12의 값을 가능한 한 크게 제작한 것이라고 할 수 있다.
이러한 밀 결합을 강화한 권선방법으로는 분할교차권선법이 일반적으로 사용되고 있는데, 이것은 하나의 권선을 2 이상의 가닥으로 분할하고 각 가닥이 1차와 2차가 교대로 배치되도록 하는 것으로, 도 3에 나타낸 바와 같이 트로이달 코어의 층수가 작은 트랜스에서는 1차, 2차코일 가닥을 서로 사이에 두고 동시에 감아주어 1차, 2차코일 가닥을 서로 밀착시키고 1차, 2차 자체 코일간격은 넓힘으로서 결합계수 K와 정전용량 C12의 값을 증대시키고, 각 코일의 분포용량 C1, C2의 값은 감소시켜 광대역 특성을 얻도록 하였다. 이때, 인접한 코일의 전류의 방향이 반대이기 때문에 그 전류에 의하여 발생하는 자계가 서로 상쇄되어 누설자속이 발생할 소지를 최소화함으로서 전송특성은 더욱 좋아진다.
도 3은 각 권선을 2가닥으로 분할하여 바이필라 권법을 한 것으로서, 권수비 는 1:1이며 한쪽 권선을 직렬로 연결하면 권수비를 1:2(임피던스 비 4)로 할 수 있다. 도면에서 알 수 있듯이 분할 가닥수를 늘릴수록 정전용량 C12의 값이 커져서 결합도는 증가되지만 적정치를 넘으면 효과가 없어진다. 이와같이 트랜스의 고유임피던스(임피던스/턴) 값은 권선의 가닥수와 코일의 굵기, 1차, 2차 선 간격, 그리고 코어의 재질 등에 의하여 결정되므로 이들을 이용하여 적정한 설계를 할 수 있다. 이러한 방법은 권수비가 1:1인 트랜스는 쉽게 만들 수 있고 특정한 권수비에 대하여는 각 선의 가닥을 직렬, 병렬 또는 직, 병렬로 접속하여 많은 근사치를 나타낼 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 고전압 대전류의 전력 수송을 수행하는 전력선의 특성상 고압의 전력선과 통신용 모뎀의 신호결합은 매우 중요하다.
도 4는 상술한 바와 같은 일반적인 대지귀로방식(wire to ground)의 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 종래에는 단상의 전력선(1)이 위치한 주상에는 결합 커패시터(CC)와 배류(drainage) 코일(DC)을 포함하는 결합 커패시터 패키지(3)가 설치되고, 전주 아래에는 임피던스 매칭 트랜스(MT), 방전 피뢰기(Arrestor)(5a), 탭 변환기(5b)를 포함한 튜닝 박스(5)가 설치되고, 통신용 모뎀(7)이 튜닝 박스(5)에 접속되며, 결합 커패시터 패키지(3)와 튜닝 박스(5)는 연결선(9)에 의해 연결되어 있다. 연결선(9)의 양단에는 커넥터(9a, 9b)가 설치되어 있다.
그리고, 상술한 결합 커패시터 패키지(3)는, 고절연 내후성 전기절연체로 된 하우징으로서, 결합 커패시터(CC)의 일단은 배류 코일(DC)에 연결되고 다른 일단은 하우징 외부의 고압 전력선 연결단자를 형성하고 있는 전극에 연결되고, 배류 코일(DC)의 일단은 하우징 외부의 접지선 연결 단자를 형성하고 있는 전극에 연결되고 다른 일단은 결합 커패시터(CC)에 연결되며, 결합 커패시터(CC)와 배류 코일(DC)의 연결점에서 통신신호를 인출입하는 구조로 되어 있다.
이때, 탭 조정을 쉽게 하기 위해 연결선(9)의 아래쪽에 임피던스 매칭 트랜스(MT)를 설치하면 특성 임피던스(Z0, 동축케이블인 경우 50Ω 또는 70Ω)를 가진 연결선(9)의 양 접속점에서 반사손실이 생길 수 있다. 통상적으로 연결선(9)의 길이는 배전전주에 설치할 경우 15미터 이하로 되기 때문에 임피던스 매칭 트랜스(MT)를 연결선(9)의 특성 임피던스에 맞추는 것은 적절하지 않으며, 이에 따라 임피던스 매칭 트랜스(MT)의 효과는 반감된다.
따라서, 임피던스 매칭 트랜스(MT)를 연결선(9)의 상부에 위치한 결합 커패시터 패키지(3) 쪽에 설치하는 것이 바람직하나, 이와 같이 설치하는 경우에는 임피던스 매칭 트랜스(MT)의 탭 변경 작업이 이루어질 때마다 전주에 올라가야 하는 불편함이 발생하였으며, 바로 이 점이 전력선 통신 시스템을 유지, 운용하는 데 가장 큰 걸림돌이 되고 있다.
도 5는 일반적인 금속귀로방식(wire to wire)의 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 2개의 상(예를 들어, A상, B상) 전력선(11)에 결합 커패시터(CC)와 배류 코일(DC)이 구비된 결합 커패시터 패키지(13, 15)를 각각 설치하고 2개의 신호선과 접지선을 전주 아래부분에 임피던스 매칭 트 랜스(MT), 방전 피뢰기(17a), 탭 변환기(17b)를 포함하여 설치된 튜닝 박스(17)에 연결되고, 통신용 모뎀(19)이 튜닝 박스(17)에 접속되어 있는 구조로 되어 있으며, 이와 같은 금속귀로방식 또한 전술한 도 4의 대지귀로방식에서 제시한 것과 동일한 문제점을 지니고 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 결합 커패시터 패키지 내부에 탭 조정을 손쉽게 수행하기 위한 임피던스 매칭 트랜스를 실장하여 일체화함으로써, 연결선과 결합 커패시터 사이의 부정합 손실을 줄이고 별도의 외부 정합장치를 사용할 필요가 없도록 하여 장치를 간소화하고 경제성을 높일 수 있도록 하는 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치는, 고압 전력선이 위치한 주상에 설치되는 고절연 내후성 전기절연체로 된 하우징 내에 일단은 배류 코일에 연결되고 다른 일단은 하우징 외부의 고압 전력선 연결단자를 형성하고 있는 전극에 연결되는 결합 커패시터와, 일단은 하우징 외부의 접지선 연결 단자를 형성하고 있는 전극에 연결되고 다른 일단은 결합 커패시터에 연결되는 배류 코일을 포함하고 있으며, 결합 커패시터와 배류 코일의 연결점에서 통신신호를 인출입하는 신호선이 전주 아래부분에 설치된 임 피던스 매칭 트랜스, 방전 피뢰기, 탭 변환기를 포함하는 튜닝 박스에 연결되는 고압 전력선 통신 결합장치에 있어서, 정해진 임피던스 비를 가진 임피던스 매칭 트랜스와 정해진 전압에서 동작하는 방전 피뢰기를 하우징 내에 함께 수용하되, 임피던스 매칭 트랜스의 1차권선과 방전 피뢰기는 배류 코일에 병렬로 접속되어 있으며, 임피던스 매칭 트랜스의 2차권선은 하우징과 통신용 모뎀을 연결하는 연결선의 접속단자에 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치는, 3상 전력선중 2개의 상 전력선에 결합 커패시터 패키지가 각각 설치되고, 각각의 결합 커패시터 패키지는 고절연 내후성 전기절연체로 된 하우징 내에 일단은 배류 코일에 연결되고 다른 일단은 하우징 외부의 고압 전력선 연결단자를 형성하고 있는 전극에 연결되는 결합 커패시터와, 일단은 하우징 외부의 접지선 연결 단자를 형성하고 있는 전극에 연결되고 다른 일단은 결합 커패시터에 연결되는 배류 코일을 포함하고 있으며, 2개의 통신 신호선과 하나의 접지선이 전주 아래부분에 설치된 임피던스 매칭 트랜스, 방전 피뢰기, 탭 변환기를 포함하는 튜닝 박스에 연결되는 고압 전력선 통신 결합장치에 있어서, 정해진 임피던스 비를 가진 임피던스 매칭 트랜스와 정해진 전압에서 동작하는 방전 피뢰기를 2개의 상 전력선에 각각 구비된 결합 커패시터 패키지중 하나의 결합 커패시터 패키지 내에 함께 수용하되, 임피던스 매칭 트랜스의 1차권선과 방전 피뢰기는 배류 코일에 병렬로 접속되고, 임피던스 매칭 트랜스의 2차권선은 결합 커패시터 패키지와 통신용 모뎀을 연결하는 연결선의 접속단자에 연결되며, 임피던스 매칭 트랜스 1차권선의 일단을 접 지단자에서 분리하여 별도의 외부 인출입 단자에 연결한 것을 다른 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치를 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명에서 적용하는 고압 전력선의 통신신호 임피던스는 주파수의 함수로서 선로에 따라 일정한 주기의 파형을 이루면서 변동하므로 PLC 대역 전체에 걸쳐 정합하는 것은 불가능하고, 대체적으로 그 평균치에 가까운 값으로 정합하는 것이 최선이다.
그리고, 고압 선로의 어느 한 지점에서의 임피던스는 부하변동, 시간 등에 크게 영향을 받지 않고 일정한 패턴(예를 들어, 임피던스 평균치 ±50Ω 범위에서 탭을 변동시켰을 때 전송특성의 변화가 크지 않음)을 가지기 때문에 PLC 결합지점의 임피던스 평균치에 근사한 값으로 제작된 임피던스 매칭 트랜스를 설치하면 탭의 조정이 불필요하기 때문에 연결선의 상부에 위치한 결합 커패시터 패키지 쪽에 설치하여도 운용상 큰 지장이 없게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 대지귀로방식의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 일정 임피던스 값으로 설정된 임피던스 매칭 트랜스(MT)를 단상의 전력선(110)이 위치한 주상에 구비된 결합 커패시터 패키지(120) 내에 실장하여 임피던스 매칭 트랜스(MT)와 고압 PLC 결합장치를 일체화한 것이다.
이때, 정해진 임피던스 비를 가진 임피던스 매칭 트랜스(MT)와 함께 정해진 전압에서 동작하는 방전 피뢰기(122)를 결합 커패시터 패키지(120) 내에 함께 수용하되, 임피던스 매칭 트랜스(MT)의 1차권선과 방전 피뢰기(122)는 배류 코일(DC)에 병렬로 접속되어 있고, 임피던스 매칭 트랜스(MT)의 2차권선은 결합 커패시터 패키지(120)와 통신용 모뎀(130)을 연결하는 연결선(140)의 접속단자에 연결되며, 연결선(140)의 양단에는 커넥터(140a, 140b)가 설치되어 있다.
즉, 본 발명에 적용되는 임피던스 매칭 트랜스(MT)는 1차권선은 배류 코일(DC)과 병렬로 접속하고 2차권선은 결합 커패시터 패키지(120)와 절연상태로 연결선(140)의 커넥터(140a)에 접속하여 상용전력 고전압이 통신 측으로 넘어오지 못하게 하였으며, 임피던스 매칭 트랜스(MT) 1차측에 적정한 방전 피뢰기(122)를 설치하여 안전성을 높이도록 한 것이다.
또한, 상술한 임피던스 매칭 트랜스(MT)는 실제 고압배전계통에서 빈번히 나타나는 임피던스 범위에서 대표값으로 선정된 값을 가진 3, 4종 이내로 제작하고, 이들을 결합 커패시터 패키지에 실장하여 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 PLC 결합장치를 완성하게 되며, 설치시 설치선로 임피던스값에 근사한 것을 선택하여 사용하도록 한다. 이에 따라 별도의 튜닝 박스 설치와 조정작업 등이 불필요하게 되어 비용, 인력을 절약할 수 있게 된다.
또한, 임피던스 매칭 트랜스(MT)를 탭 전환이 불필요한 단일 임피던스 값을 가지게 제작함에 따라 본 발명에서는 트로이달 코어에 바이필라 권법(여러 가닥을 겹쳐서 동시에 감는 것)으로 제작하여 비용을 줄이도록 하였으며, 트로이달 코어는 후술되는 도 8에 도시된 바와 같이 도넛 형의 단일체로 되어 있어 가격이 싸고 소형으로 제작이 가능하여 공간이 좁은 결합 커패시터 내부에 장치하는 데 유리하다.
도 7은 본 발명의 임피던스 매칭 트랜스(MT)에 사용되는 플랫 케이블의 일 예를 나타낸 도면으로서, 플랫 케이블은 여러 가닥의 선이 등 간격으로 붙어있기 때문에 바이필라 감기 효과를 정확하게 실현하고, 감기 작업을 아주 쉽게 할 수 있도록 한다.
도 8은 플랫 케이블을 코일 재료로 사용한 트로이달 코어의 일 예를 나타낸 도면으로서, 도면과 같이 감은 다음 각 가닥을 직렬 또는 병렬로 연결하여 원하는 값에 가까운 권수비(n)를 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 8과 같은 7 가닥의 플랫 케이블을 사용하였을 때 실현할 수 있는 각 권선의 직렬, 병렬 조합은 도 9에 나타낸 바와 같다. 즉, 분할 교차 원칙에 따라 1, 3, 5, 7번 가닥을 1차권선 p, 2, 4, 6번 가닥을 2차권선 s로 하면, 각 권선의 직렬, 병렬 조합의 수는 6개이고, 6가지(즉, 1:1, 3:4, 2:3. 1:2, 1:3, 1:4)의 권수비(n)를 얻을 수 있으며, 이들의 임피던스 비(n2)는 1, 1.78, 2.25, 4, 9, 16이다.
이와 같이 코일의 가닥수와 턴 수, 그리고 직병렬 조합을 적당히 선택하여 원하는 임피던스 값의 근사치를 얻을 수 있다.
도 10은 도 9의 방법으로 제작한 트로이달 코어 트랜스 특성의 일 예를 나타낸 도면으로서, 전송대역과 임피던스값에 있어서 목표치를 충족시킬 수 있는 결과 를 보여주고 있다.
한편, 전술한 바와 같은 고압 전력선 1가닥과 접지(중성선이 있는 경우 중성선)간 통신 신호를 전송하는 대지귀로방식 이외에, 3가닥의 3상 전력선중 2선을 사용하여 통신신호를 전송하며, 평형선로에 가깝기 때문에 대지귀로방식에 비하여 전송손실이 적고 안정된 특성을 가지고 있어 많이 이용되는 금속귀로방식에서도 본 발명을 적용할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 금속귀로방식의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속귀로방식의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치는, 종래와 동일한 구성으로 된 하나의 결합 커패시터 패키지(220)와 임피던스 매칭 트랜스 내장형 결합 커패시터 패키지(230)가 3상 전력선(210)중 2개의 상 전력선(예를 들어, A와 B)에 각각 설치된다.
그리고, 정해진 임피던스 비를 가진 임피던스 매칭 트랜스(MT)와 정해진 전압에서 동작하는 방전 피뢰기(232)가 2개의 상 전력선(210)에 각각 구비된 결합 커패시터 패키지중 하나의 결합 커패시터 패키지(230) 내에 함께 수용되고, 임피던스 매칭 트랜스(MT)의 1차권선과 방전 피뢰기(232)는 배류 코일(DC)에 병렬로 접속되고, 임피던스 매칭 트랜스(MT)의 2차권선은 결합 커패시터 패키지(230)와 통신용 모뎀(240)을 연결하는 연결선(250)의 접속단자에 연결되며, 임피던스 매칭 트랜스(MT) 1차권선의 일단(즉, 접지측)이 접지단자 G에서 분리하여 별도의 외부 인출입 단자 W에 연결되어 금속귀로방식의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치가 완성된다.
한편, 상술한 바와 같이 임피던스 매칭 트랜스(MT) 1차권선의 일단을 외부 인출입 단자 W에 연결되도록 제작하는 것 이외에, 도 12에 도시된 바와 같이 임피던스 매칭 트랜스(MT)의 1차권선 일단에 외부에서 조작이 가능하거나 또는 릴레이로 조작할 수 있도록 전환 스위치(234a)(234b)를 설치할 수 있다.
이처럼 전환 스위치(234a)(234b)를 설치한 경우에는 내부 접지단자 G 또는 외부 인출입 단자 W의 접촉을 통해 금속귀로방식에서 대지귀로방식으로 쉽게 전환이 이루어지며, 이와 같은 전환 기능은 선로의 보수 등 실제 PLC 계통운용에 있어 대단히 유용하다.
이상에서와 같이 본 발명의 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치에 따르면, 임피던스 매칭 트랜스를 결합 커패시터 패키지 내부에 실장시켜 구성함으로써, 연결선과 결합 커패시터 사이의 부정합 손실을 크게 줄일 수 있으며, 별도의 외부 정합장치를 사용할 필요가 없기 때문에 장치를 간소화하고 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 페라이트 트로이달 코어에 플랫 케이블을 코일로 사용하고 바이필라 권법으로 임피던스 매칭 트랜스를 제작하기 때문에 양호한 광대역 특성을 얻을 수 있으며, 소형으로 제작이 가능하여 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 고압 전력선이 위치한 주상에 설치되는 고절연 내후성 전기절연체로 된 하우징 내에 일단은 배류 코일에 연결되고 다른 일단은 상기 하우징 외부의 고압 전력선 연결단자를 형성하고 있는 전극에 연결되는 결합 커패시터와, 일단은 상기 하우징 외부의 접지선 연결 단자를 형성하고 있는 전극에 연결되고 다른 일단은 상기 결합 커패시터에 연결되는 배류 코일을 포함하고 있으며, 상기 결합 커패시터와 상기 배류 코일의 연결점에서 통신신호를 인출입하는 신호선이 전주 아래부분에 설치된 임피던스 매칭 트랜스, 방전 피뢰기, 탭 변환기를 포함하는 튜닝 박스에 연결되는 고압 전력선 통신 결합장치에 있어서,
    정해진 임피던스 비를 가진 임피던스 매칭 트랜스와 정해진 전압에서 동작하는 방전 피뢰기를 상기 하우징 내에 함께 수용하되,
    상기 임피던스 매칭 트랜스의 1차권선과 상기 방전 피뢰기는 상기 배류 코일에 병렬로 접속되어 있으며,
    상기 임피던스 매칭 트랜스의 2차권선은 상기 하우징과 통신용 모뎀을 연결하는 연결선의 접속단자에 연결된 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 임피던스 매칭 트랜스는,
    트로이달 코어에 코일 재료로서 여러 선이 단층으로 평행하게 붙어 있는 플랫 케이블을 사용하여 바이필라 권법으로 상기 플랫 케이블을 감아 제작한 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 임피던스 매칭 트랜스는,
    1차와 2차권선이 교대로 배열되도록 하며, 각 권선의 가닥을 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결하여 원하는 값에 가까운 권수비를 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치.
  4. 3상 전력선중 2개의 상 전력선에 결합 커패시터 패키지가 각각 설치되고, 각각의 결합 커패시터 패키지는 고절연 내후성 전기절연체로 된 하우징 내에 일단은 배류 코일에 연결되고 다른 일단은 상기 하우징 외부의 고압 전력선 연결단자를 형성하고 있는 전극에 연결되는 결합 커패시터와, 일단은 상기 하우징 외부의 접지선 연결 단자를 형성하고 있는 전극에 연결되고 다른 일단은 상기 결합 커패시터에 연결되는 배류 코일을 포함하고 있으며, 2개의 통신 신호선과 하나의 접지선이 전주 아래부분에 설치된 임피던스 매칭 트랜스, 방전 피뢰기, 탭 변환기를 포함하는 튜닝 박스에 연결되는 고압 전력선 통신 결합장치에 있어서,
    정해진 임피던스 비를 가진 임피던스 매칭 트랜스와 정해진 전압에서 동작하 는 방전 피뢰기를 상기 2개의 상 전력선에 각각 구비된 결합 커패시터 패키지중 하나의 결합 커패시터 패키지 내에 함께 수용하되,
    상기 임피던스 매칭 트랜스의 1차권선과 상기 방전 피뢰기는 상기 배류 코일에 병렬로 접속되고,
    상기 임피던스 매칭 트랜스의 2차권선은 상기 결합 커패시터 패키지와 통신용 모뎀을 연결하는 연결선의 접속단자에 연결되며,
    상기 임피던스 매칭 트랜스 1차권선의 일단을 접지단자에서 분리하여 별도의 외부 인출입 단자에 연결한 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 트랜스의 1차권선 일단에 외부에서 조작이 가능하거나 또는 릴레이로 조작되도록 전환 스위치를 구비하여 내부 접지단자(G) 또는 외부 인출입 단자(W) 접촉을 통해 금속귀로방식 또는 대지귀로방식으로의 전환이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 트랜스 내장형 고압 전력선 통신 결합장치.
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