WO2015012230A1 - Ｐｌｃ信号中継システム - Google Patents

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WO2015012230A1
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bypass
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plc signal
coupler
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PCT/JP2014/069224
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都築伸二
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国立大学法人愛媛大学
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
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    • H04B2203/5462—Systems for power line communications
    • H04B2203/5483—Systems for power line communications using coupling circuits
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B2203/5462—Systems for power line communications
    • H04B2203/5491—Systems for power line communications using filtering and bypassing

Definitions

  • the present invention relates to power line communication (PLC) that performs communication via a power line, and more particularly to a system that relays a signal in power line communication.
  • PLC power line communication
  • Power line communication has been attracting attention in recent years and has already become widespread because a high-speed network can be constructed using an existing power line network.
  • power line communication systems disclosed in Patent Documents 1 to 3 below are known.
  • a PLC signal is applied between the L (Live) line and the N (Neutral) line, and a two-wire capacity using a metal line for both forward and return paths.
  • a coupler method is generally adopted.
  • the conventional PLC system since the signal is greatly attenuated when passing through the distribution board or distribution board, the conventional PLC system has to arrange a relay device for amplifying the signal voltage on the distribution board or distribution board.
  • a relay device When installing a relay device, it is necessary to construct an outlet for supplying power from the inside of the panel and to install the relay device itself. This is costly and temporarily causes a power outage of the building. There is also a case to let you.
  • the present invention has been made in view of such problems, and even when installed in a building or the like to perform power line communication between floors, the attenuation of the PLC signal is suppressed as much as possible and stable power line communication is performed. It is an object of the present invention to provide a PLC signal relay system that can perform the above-described operation.
  • a PLC signal relay system is a power line communication system that performs communication between PLC modems installed on branch lines of the power line network using a power line network.
  • PLC signal relay system for bypassing the signal attenuating device of the above, a bypass line electrostatically coupled to the ground, a branch coupler coupled to the branch line by capacitive coupling or inductive coupling, and the bypass line
  • a bypass device that includes a bypass line coupler coupled by inductive coupling and transmits a PLC signal between the branch line and the bypass line, and the PLC signal is formed by the bypass line and the ground It is characterized by flowing on a closed loop circuit.
  • the PLC signal relay system of the present invention even when power line communication is performed between floors of a large building, the use of a closed loop circuit with the ground can suppress the attenuation of the PLC signal compared to the conventional case. Therefore, stable power communication can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a PLC system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit of the inductive coupler according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an installation state of the inductive coupler according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a circuit of a PLC system using a capacitive coupler.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a circuit of a PLC system using an inductive coupler.
  • FIG. 6 is a diagram showing a test result of power line communication using the PLC signal relay system according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing experimental results of power line communication using the PLC signal relay system according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a test result of power line communication using the PLC signal relay system according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a PLC system according to the present embodiment.
  • the present invention is used when performing power line communication between floors (first floor and third floor) of a large building 3 in which a distribution board 12 is installed for each floor. The applied case will be described.
  • the PLC system 5 includes a power line network 10 installed to supply power to each floor of the building 3, a PLC modem 20 that is a power line communication device for performing power line communication in the power line network 10, and a PCL signal relay system. 30.
  • the power line network 10 includes a distribution board 11 installed in another building, a distribution board 12 installed on each floor of the building 3, a main line 14 that is a power cable connecting the distribution board 11 and the distribution board 12, and each A branch line 16, which is a power cable installed on the floor, and a power outlet 18 installed at the tip of the branch line 16 are provided.
  • the trunk line 14 has a vertical line 15 which is wiring between floors for connecting the floors in the building 3 in the vertical direction.
  • the PLC modem 20 is used by being connected to the power outlet 18 and can communicate between the plurality of PLC modems 20 using the power line network 10.
  • a PLC modem 20A is installed on the third floor, and a PLC modem 20B is installed on the first floor.
  • the PLC modem 20 is a commonly used capacitive coupler type PLC modem.
  • the PLC modem 20A installed on the third floor is a transmitter
  • the PLC modem 20B installed on the first floor is a receiver
  • the configuration of the two PLC modems 20 is the same.
  • the PLC modem 20B functions as a transmitter
  • the PLC modem 20A on the third floor also functions as a receiver.
  • the PLC signal relay system 30 is a relay system for performing power line communication between the PLC modems 20 bypassing the distribution board 12 and the distribution board 11 which are signal attenuation devices for attenuating the PLC signal.
  • the PLC signal relay system 30 includes a first bypass device 31A installed on the third floor, a second bypass device 31B installed on the first floor, a first bypass device 31A, and a second bypass device. And a bypass line 40 for connecting the terminal 31B.
  • the L1 line and the L2 line of the vertical line 15 of the power line network 10 are also used as the bypass line 40.
  • the bypass device 31 includes an inductive coupler 32 that is a bypass line coupler that is coupled to the bypass line 40 on the primary side of the distribution board 12 that functions as a signal attenuating device, and a branch line that is coupled to the branch line 16 on the secondary side of the distribution board 12.
  • a relay 33 having a function as a coupler is provided, bypassing the distribution board 12, and directly connecting the branch line 16 and the vertical line 15 on the floor to transmit the PLC signal.
  • the inductive coupler 32 is a non-contact type ferrite clamp, and is coupled to the bypass line 40 by inductive coupling.
  • FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the inductive coupler 32.
  • L1 is an exciting inductance
  • Ll is a leakage inductance
  • r1 is a primary winding resistance
  • r2 is a secondary winding resistance
  • Ri is an iron loss resistance.
  • the right side in the figure is the primary side (vertical line 15 side), and the left side in the figure is the secondary side (branch line 16 side).
  • the inductive coupler 32 has a transformer function, and by changing the number of windings on the secondary side, the winding ratio can be changed and impedance matching can be performed.
  • FIG. 3 is a diagram showing an installation state of the inductive coupler.
  • the power line network 10 according to the present embodiment is a single-phase three-wire system, and the power cable constituting the trunk line 14 is an N (Neutral) line, an L (Live) 1 line, and an L2 line.
  • the L1 line and the L2 line are used as the bypass line 40.
  • FIG. 3 shows that a single ferrite clamp clamps both the L1 line and the L2 line together.
  • FIG. 3B shows a state in which the L1 line and the L2 line are respectively clamped by two ferrite clamps 32 connected in series. Since the same effect can be obtained by adopting either the configuration of FIG. 3A or the configuration of FIG. 3B, a desired configuration is appropriately selected according to the size of the ferrite clamp and the size of the vertical line 15. Adopt it.
  • the PLC signal is transmitted in the common mode on the bypass line 40, and the differential mode noise superimposed on the commercial power source is suppressed.
  • a decrease in inductance due to magnetic saturation can be prevented.
  • the repeater 33 is coupled to the branch line 16 by capacitive coupling, and includes a capacitive coupler 34 that is a branch line coupler, and a transformer 38 that is a transformer for performing impedance matching on the PLC signal.
  • the capacitive coupler 34 includes an outlet plug 35 connected to the power outlet 18 of the branch line 16 and two capacitors 36. By inserting the outlet plug 35 into the power outlet 18, the capacitive coupler 34 is capacitively coupled to the branch line 16. Is done.
  • the transformer 38 has a configuration capable of adjusting the winding ratio between the primary side and the secondary side, and impedance matching can be performed by adjusting the winding ratio.
  • the configuration of the capacitive coupler 34 is the same as that of the capacitive coupling unit of the PLC modem 20, and a commercially available PLC modem can be used as the repeater 33 as it is or with some modifications.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a circuit of a PLC system (capacitive coupler method) using a capacitive coupler
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a circuit of a PLC system (inductive coupler method) using an inductive coupler. is there.
  • each PLC modem is connected to the power cable at two locations of an L line and an N line. And a pair of PLC modems form a closed loop circuit through which a PLC signal current flows.
  • a capacitive coupler system when a low input impedance device 50 such as a home appliance is installed on a closed loop circuit, the PLC signal is absorbed by the low input impedance device 50 and the PLC signal is attenuated (see FIG. 4).
  • each PLC modem when the PLC modem is inductively coupled with the power cable by the inductive coupler, each PLC modem is coupled to the L line serving as the forward line at one place, and the L line (outward line).
  • the N line (return line) and the two low input impedance devices 50 located on both sides of each PLC modem form a closed loop circuit through which a PLC signal current flows.
  • the inductive coupler system when a closed loop circuit is formed by the low input impedance device 50, the inductive coupler system is more useful, but the case where such a closed loop circuit exists is limited. Therefore, in the inductive coupler system, when using the N line as the return line of the closed loop circuit, a capacitor for reducing the impedance between the L1 line and the L2 line and the N line is inserted instead of the low impedance device 50. It is necessary to carry out the construction separately, which takes time and cost. For this reason, the inductive coupler system is not widely used in general.
  • the first bypass device 31 ⁇ / b> A and the second bypass device 31 ⁇ / b> B are inductively coupled to the bypass line 40 (the L1 line and the L2 line of the vertical line 15) as the outbound route, respectively.
  • the loop circuit is formed using the ground as the return line 43.
  • the closed loop circuit 42 is indicated by a dotted line
  • a return line 43 formed by electrostatic coupling between the vertical line 15 and the ground is indicated by a one-dot chain line.
  • the reason why the ground can be used as the return line is that the L1 line and the L2 line of the vertical line 15 as the bypass line 40 are well electrostatically coupled to the ground.
  • An electric wire installed in a building such as a normal building, and an electric wire having a certain length is known to be well electrostatically coupled to the ground, and if it is a building such as a normal building, The present invention can be applied using the vertical line 15 as the bypass line 40.
  • the PLC signal injected from the PLC modem 20A via the power outlet 18 to the branch line 16 on the third floor is a branch coupler.
  • the capacitive coupler 34A extracts the first bypass device 31A by capacitive coupling.
  • the extracted PLC signal is impedance-matched by the transformer 38A and then injected into the bypass line 40 by inductive coupling by the inductive coupler 32A which is a bypass line coupler.
  • 32B is extracted to the second bypass device 31B by inductive coupling.
  • the extracted PLC signal is impedance-matched by the transformer 38B, injected by the capacitive coupler 34B, which is a branch coupler, into the branch line 16 on the first floor by capacitive coupling, and is received by the PLC modem 20B.
  • the L1 line and the L2 line of the vertical line 15 are used as the bypass line 40.
  • the bypass line 40 is well electrostatically coupled to the ground and forms a closed loop circuit together with the ground as a return line.
  • the electric wire functions as a route (one wire)
  • another electric wire can be used as the bypass wire 40 as appropriate.
  • the N wire of the vertical wire 15 may be used.
  • the present invention is useful for power line communication in a building where distribution boards 12 are installed on each floor.
  • a vertical line installed in a vertical direction so as to traverse each floor.
  • a ground line, a LAN cable, and the like are also installed, and these vertical lines can be used as the bypass line 40.
  • FIG. 6 is a diagram showing a test result of power line communication using the PLC signal relay system according to the present embodiment.
  • the receiving PLC modem was fixed on the first floor, and the transfer function was measured while moving the transmitting PLC modem on the first, fourth, fifth and seventh floors.
  • the frequency used for power line communication was in the kHz band (100 to 450 kHz).
  • the horizontal axis shows the frequency band of communication
  • the vertical axis shows the transfer function.
  • the transfer function when the transmitting PLC modem is installed on the seventh floor is shown as a solid line
  • the transfer function when the transmitter PLC modem is installed on the fifth floor is shown as A broken line, a transfer function when installed on the fourth floor, is indicated by a one-dot chain line, and a transfer function when installed on the first floor is indicated by a two-dot chain line.
  • the transmitting PLC modem is installed on a different floor (4th, 5th, 7th floor) from the receiving PLC modem, and communication is performed via the PLC signal relay system. Even if it is installed, it is installed on the same floor (1st floor) and shows almost the same attenuation characteristics as when direct communication is performed only through the branch line, and the attenuation is about -30 to -35 dB.
  • an attenuation of about -60 to -80 dB under the same conditions is used in a PLC that passes through a distribution board or a distribution board without using the PLC signal relay system according to the present embodiment. Therefore, it is considered that the attenuation can be improved by about 30 to 50 dB by employing the PLC signal relay system according to the present embodiment.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams showing experimental results of power line communication using the PLC signal relay system according to the present embodiment, and show results in a 6-story building having a structure different from the experiment of FIG.
  • FIG. 7 shows an experimental result when a trunk line (CVT cable) of a power line network is used as a bypass line
  • FIG. 8 shows an experimental result when a ground line (14 sq IV line) is used as a bypass line.
  • the transmission PLC modem is on the fifth floor and the reception PLC modem is installed on the second floor, the transmission PLC modem is on the sixth floor, and the reception PLC modem is on the third floor.
  • Case 3 where the sending PLC modem was installed on the sixth floor and the receiving PLC modem was installed on the second floor
  • Case 4 where both the sending PLC modem and the receiving PLC modem were installed on the fifth floor. went.
  • the frequency used for power line communication was in the kHz band (100 to 450 kHz).
  • the horizontal axis indicates the communication frequency band
  • the vertical axis indicates the transfer function
  • the transfer function of case 1 is a solid line
  • the transfer function of case 2 is a broken line
  • the transfer function of case 3 is a dashed line
  • the transfer function of Case 4 is indicated by a two-dot chain line.
  • the embodiment of the present invention has been described in detail.
  • the power line communication between floors in a large building, etc. Even in the case of long-distance communication, it is possible to bypass power distribution boards and the like to enable short-distance power line communication, greatly reduce the attenuation of the PLC signal, and realize good power line communication. .
  • all the members constituting the PLC signal relay system are passive elements and can be operated with energy saving.
  • a clamp-type coupler is employed as the inductive coupler 32 that is a bypass line coupler, and the inductive coupler 32 can be installed by simply clamping it to the existing bypass line 40 (vertical line 15 or the like). Therefore, work such as installation of a repeater accompanying a power failure is unnecessary, and it is possible to install a PLC signal relay system at low cost with a simple work on the existing power line network 10.
  • bypass devices are installed on both floors, but it is also possible to install a bypass device on one floor. Even in this case, it is possible to suppress the attenuation of the PLC signal by bypassing the distribution board on the floor where the bypass device is installed.
  • a capacitive coupler that is capacitively coupled to the branch line is used as the branch line coupler.
  • an inductive coupler may be used as the branch line coupler as well as the bypass line coupler.

Abstract

　【課題】ＰＬＣ信号の減衰を極力抑え、安定した電力線通信を行うことが可能なＰＬＣ信号中継システムを提供する。　【解決手段】本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムは、大地と静電結合したバイパス線４０と、支線１６とキャパシティブ結合又はインダクティブ結合により結合する支線カプラ３４と、バイパス線４０とインダクティブ結合により結合するバイパス線カプラ３２とを有し、支線１６とバイパス線４０との間でＰＬＣ信号を伝送するバイパス装置３１と、を備え、ＰＬＣ信号が、バイパス線４０と大地とにより形成された閉ループ回路４２上を流れることで、電力線網１０上に設置された信号減衰機器１１，１２を迂回して通信を行う。

Description

ＰＬＣ信号中継システム
　本発明は、電力線を介して通信を行う電力線通信（ＰＬＣ：Power-Line Communication）に関し、特に、電力線通信において信号を中継するシステムに関する。
　電力線通信は、既存の電力線網を利用して高速なネットワークが構築できるため、近年注目されており、既に広く普及している。例えば、下記特許文献１～３に開示された電力線通信システムが知られている。
　電力線通信では、単相3線式等の電力線網において、Ｌ（Live）線とＮ（Neutral）線との間にＰＬＣ信号を電圧印加し、往路・帰路ともにメタル線を用いる2線式のキャパシティブカプラ方式が一般に採用されている。
特開２０１０－６３０７７号公報 特開２０１０－６２８８７号公報 特開２０１０－１０９７８０号公報
　しかし、キャパシティブカプラ方式のＰＬＣでは、フロア毎に分電盤が設置された大型のビルにおいてフロア間で通信を行う場合、ＰＬＣ信号が、分電盤に電力を供給している配電盤や、さらにはその先に接続されているトランスを経由することになるため、伝送距離が遠くなり、その分信号が減衰してしまう。
　また、配電盤や分電盤を通過する際にも信号が大きく減衰するため、従来のＰＬＣシステムでは、信号電圧を増幅するための中継装置を、配電盤や分電盤に配置する必要があった。中継装置の設置にあたっては、盤内から給電するためのコンセント工事、中継装置自身を設置するための工事が必要なり、コストがかかると共に、また、これらの工事を行うために一時的にビルの停電させる場合もある。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ビル等に設置されてフロア間で電力線通信を行う場合であっても、ＰＬＣ信号の減衰を極力抑え、安定した電力線通信を行うことが可能なＰＬＣ信号中継システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明に係るＰＬＣ信号中継システムは、電力線網を利用して、前記電力線網の支線に設置されたＰＬＣモデム間で通信を行う電力線通信システムにおいて、前記電力線網上の信号減衰機器を迂回して通信を行うためのＰＬＣ信号中継システムであって、大地と静電結合したバイパス線と、前記支線とキャパシティブ結合又はインダクティブ結合により結合する支線カプラと、前記バイパス線とインダクティブ結合により結合するバイパス線カプラとを有し、前記支線と前記バイパス線との間でＰＬＣ信号を伝送するバイパス装置と、を備え、前記ＰＬＣ信号が、前記バイパス線と大地とにより形成された閉ループ回路上を流れることを特徴とする。
　本発明に係るＰＬＣ信号中継システムによれば、大型ビルのフロア間で電力線通信を行う場合であっても、大地との閉ループ回路を用いることによって、従来と比べてＰＬＣ信号の減衰を抑えることが可能となるため、安定した電力通信を実現することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るＰＬＣシステムの構成を模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係るインダクティブカプラの等価回路である。 図３は、本発明の実施形態に係るインダクティブカプラの設置状態を模式的に示す図である 図４は、キャパシティブカプラを用いたＰＬＣシステムの回路を模式的に示す図である。 図５は、インダクティブカプラを用いたＰＬＣシステムの回路を模式的に示す図である。 図６は、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムを用いた電力線通信の実験結果を示す図である。 図７は、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムを用いた電力線通信の実験結果を示す図である。 図８は、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムを用いた電力線通信の実験結果を示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電力線通信システム（以下、「ＰＬＣシステム」とする）について説明する。図１は、本実施形態に係るＰＬＣシステムの構成を模式的に示す図である。本実施形態では、図１に示すように、フロア毎に分電盤１２が設置されているような大型のビル３のフロア間（１階と３階）で電力線通信を行う際に本発明を適用したケースについて説明する。
　ＰＬＣシステム５は、ビル３の各フロアに電力を供給するために設置されている電力線網１０と、電力線網１０において電力線通信を行うための電力線通信機器であるＰＬＣモデム２０と、ＰＣＬ信号中継システム３０とを備えている。
　電力線網１０は、他のビルに設置された配電盤１１と、ビル３の各フロアに設置された分電盤１２と、配電盤１１と分電盤１２とをつなぐ電力ケーブルである幹線１４と、各フロアに設置された電力ケーブルである支線１６と、支線１６の先に設置された電源コンセント１８とを備えている。幹線１４は、ビル３内のフロア間を縦方向につなぐためのフロア間配線である縦線１５を有している。
　ＰＬＣモデム２０は、電源コンセント１８に接続されて使用され、電力線網１０を利用して、複数のＰＬＣモデム２０間で通信を行うことができる。図１では、３階にＰＬＣモデム２０Ａが設置され、１階にＰＬＣモデム２０Ｂが設置されている。ＰＬＣモデム２０は、一般に用いられているキャパシティブカプラ方式のＰＬＣモデムである。
　図１では、３階に設置されたＰＬＣモデム２０Ａが送信機、１階に設置されたＰＬＣモデム２０Ｂが受信器となっているが、二つのＰＬＣモデム２０の構成は同じであり、１階のＰＬＣモデム２０Ｂが送信機、３階のＰＬＣモデム２０Ａが受信器としても機能する。
　ＰＬＣ信号中継システム３０は、ＰＬＣ信号を減衰させる信号減衰機器である分電盤１２や配電盤１１を迂回してＰＬＣモデム２０間で電力線通信を行わせるための中継システムである。
　図１に示すように、ＰＬＣ信号中継システム３０は、３階に設置された第一バイパス装置３１Ａと、１階に設置された第二バイパス装置３１Ｂと、第一バイパス装置３１Ａと第二バイパス装置３１Ｂとの間を接続するバイパス線４０とを備えている。後述するように、本実施形態では、電力線網１０の縦線１５のＬ1線及びＬ2線をバイパス線４０として兼用している。
　バイパス装置３１は、信号減衰機器として作用する分電盤１２の一次側においてバイパス線４０に結合するバイパス線カプラであるインダクティブカプラ３２と、分電盤１２の二次側において支線１６に結合する支線カプラとしての機能を有する中継器３３とを備えており、分電盤１２をバイパスして、フロアの支線１６と縦線１５とを直接接続し、ＰＬＣ信号の伝送を行う。
　インダクティブカプラ３２は、非接触式のフェライトクランプであり、インダクティブ結合によりバイパス線４０と結合している。図２は、インダクティブカプラ３２の等価回路を示す図である。
　図２において、Ｌ1は励磁インダクタンス、Ｃs＝Ｃs1＋Ｃs2は総浮遊容量、Ｌlは漏れインダクタンス、ｒ1は１次巻線抵抗、ｒ2は２次巻線抵抗、Ｒiは鉄損抵抗である。また、図中右側が一次側（縦線１５側）であり、図中左側が二次側（支線１６側）である。
　インダクティブカプラ３２は、トランス機能を備えており、二次側の巻き線数を変更することで、巻き線比を変更し、インピーダンス整合を行うことが可能である。
　図３は、インダクティブカプラの設置状態を示す図である。ここで、本実施形態に係る電力線網１０は、単相３線式であり、幹線１４を構成する電力ケーブルは、Ｎ（Neutral）線と、Ｌ（Live）1線と、Ｌ2線との3線から構成されており、本実施形態では、Ｌ1線及びＬ2線をバイパス線４０として使用している。
　図３に示すように、インダクティブカプラ３２は、Ｌ1線及びＬ2線の双方をクランプしており、図３（ａ）は、単一のフェライトクランプでＬ1線とＬ2線の両方を一緒にクランプさせた状態を示し、図３（ｂ）は、直列に接続された2つのフェライトクランプ３２でＬ1線とＬ2線をそれぞれにクランプさせた状態を示している。図３（ａ）の構成、図３（ｂ）の構成のどちらを採用しても同等の作用効果が得られるため、フェライトクランプのサイズや縦線１５のサイズに応じて、適宜所望の構成を採用すれば良い。
　このように、インダクティブカプラ３２によりＬ1線とＬ2線の両方をクランプすると、バイパス線４０上をコモンモードでＰＬＣ信号が伝送されることになり、商用電源に重畳されたディファレンシャルモードノイズを抑圧し、また、磁気飽和によるインダクタンスの低下を防ぐことができる。
　中継器３３は、キャパシティブ結合により支線１６に結合し、支線カプラであるキャパシティブカプラ３４と、ＰＬＣ信号に対してインピーダンス整合を行うための変圧器であるトランス３８とを備えている。
　キャパシティブカプラ３４は、支線１６の電源コンセント１８に接続されるコンセントプラグ３５と、二つのコンデンサ３６を備えており、コンセントプラグ３５を電源コンセント１８に差し込むことで、キャパシティブカプラ３４は支線１６とキャパシティブ結合される。トランス３８は、一次側と二次側との巻き線比を調整可能な構成であり、巻き線比を調整することで、インピーダンス整合を行うことができる。
　なお、キャパシティブカプラ３４の構成は、ＰＬＣモデム２０のキャパシティブ結合部と同様の構成であり、市販のＰＬＣモデムをそのまま若しくは若干の変更を加えて中継器３３として使用することも可能である。
　以上、ＰＬＣシステム５の構成について説明したが、続いて、ＰＬＣシステム５での作用について説明する。まず、図４及び図５を参照しながら、電力線通信の態様について説明する。図４は、キャパシティブカプラを用いたＰＬＣシステム（キャパシティブカプラ方式）の回路を模式的に示す図、図５は、インダクティブカプラを用いたＰＬＣシステム（インダクティブカプラ方式）の回路を模式的に示す図である。
　図４に示すように、キャパシティブカプラによりＰＬＣモデムを電力ケーブルとキャパシティブ結合した場合には、各ＰＬＣモデムは、Ｌ線とＮ線との二箇所で電力ケーブルに接続され、Ｌ線と、Ｎ線と、一対のＰＬＣモデムとにより、ＰＬＣ信号の電流が流れる閉ループ回路が形成される。このようなキャパシティブカプラ方式では、閉ループ回路上に家電製品等の低入力インピーダンス機器５０が設置されている場合に、低入力インピーダンス機器５０によってＰＬＣ信号が吸収され、ＰＬＣ信号が減衰してしまう（図４参照）。
　一方、図５に示すように、インダクティブカプラによりＰＬＣモデムを電力ケーブルとインダクティブ結合した場合には、各ＰＬＣモデムは、それぞれ往路線となるＬ線と一箇所で結合され、Ｌ線（往路線）と、Ｎ線（帰路線）と、各ＰＬＣモデムの外側に位置する両側二つの低入力インピーダンス機器５０とにより、ＰＬＣ信号の電流が流れる閉ループ回路が形成される。
　よって、低入力インピーダンス機器５０によって閉ループ回路が形成される場合には、インダクティブカプラ方式のほうが有用であるが、このような閉ループ回路が存在する場合は限定的である。そのため、インダクティブカプラ方式において、閉ループ回路の帰路線としてＮ線を用いる場合には、Ｌ1線及びＬ2線とＮ線間のインピーダンスを小さくするためのコンデンサを低インピーダンス機器５０の替わりに挿入するなどの工事を別途行う必要があり、手間とコストがかかる。このため、インダクティブカプラ方式は一般的には普及していない。
　そして、本実施形態では、図１に示すように、第一バイパス装置３１Ａ及び第二バイパス装置３１Ｂを往路線としてのバイパス線４０（縦線１５のＬ1線及びＬ2線）にそれぞれインダクティブ結合すると共に、帰路線４３として大地を用いてループ回路を形成するようにした。図１では、閉ループ回路４２を点線で示し、縦線１５と大地とが静電結合していることで形成される帰路線４３を一点鎖線で示している。
　このように、帰路線として大地を用いることができるのは、バイパス線４０としての縦線１５のＬ1線及びＬ2線が大地と良好に静電結合しているからである。通常のビル等の建物に設置された電線であって、ある程度の長さを有する電線は大地と良好に静電結合されていることが知られており、通常のビル等の建物であれば、バイパス線４０として縦線１５を用いて、本発明を適用することが可能である。
　ＰＬＣシステム５において、ＰＬＣモデム２０ＡからＰＬＣモデム２０Ｂへと信号を送る際には、まず、ＰＬＣモデム２０Ａから電源コンセント１８を介して３階の支線１６に注入されたＰＬＣ信号が、支線カプラであるキャパシティブカプラ３４Ａによって、キャパシティブ結合により第一バイパス装置３１Ａへと抽出される。抽出されたＰＬＣ信号は、トランス３８Ａによりインピーダンス整合された後、バイパス線カプラであるインダクティブカプラ３２Ａによって、インダクティブ結合によりバイパス線４０へと注入される。
　往路線としてのバイパス線４０に注入されたＰＬＣ信号の電流は、バイパス線４０と良好に静電結合した大地を経由して戻ってくるように閉ループ回路４２を流れ、バイパス線カプラであるインダクティブカプラ３２Ｂによって、インダクティブ結合により第二バイパス装置３１Ｂへと抽出される。抽出されたＰＬＣ信号は、トランス３８Ｂによってインピーダンス整合された後、支線カプラであるキャパシティブカプラ３４Ｂによって、キャパシティブ結合により１階の支線１６へと注入され、ＰＬＣモデム２０Ｂに受信される。
　なお、本実施形態では、バイパス線４０として、縦線１５のＬ1線及びＬ2線を使用しているが、大地と良好に静電結合して、帰路線としての大地と共に閉ループ回路を形成する往路線（1線）として機能する電線であれば、適宜他の電線をバイパス線４０として使用することができ、例えば、縦線１５のＮ線を使用しても良い。また、ディファレンシャルモードノイズを抑圧できる等の効果を得ることはできないが、Ｌ1単線やＬ2単線のみをバイパス線４０として使用しても良い。
　さらに、本発明は、各フロアに分電盤１２が設置されているビルにおける電力線通信に有用であるが、このようなビルにおいては、各フロアを縦断するように縦方向に設置された縦線として、グランド線やＬＡＮケーブル等も設置されており、バイパス線４０として、これらの縦線を用いることもできる。
　続いて、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムの効果について、図６～８を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムを用いた電力線通信の実験結果を示す図である。本実験では、受信側ＰＬＣモデムを１階に固定し、送信側ＰＬＣモデムを１階、４階、５階、７階で移動しながら、それぞれの伝達関数を計測した。また、電力線通信で使用する周波数は、kHz帯（100～450kHz）とした。
　同図において、横軸が通信の周波数帯域、縦軸が伝達関数を示しており、送信側ＰＬＣモデムを７階に設置したときの伝達関数を実線、同じく５階に設置したときの伝達関数を破線、同じく４階に設置したときの伝達関数を一点鎖線、同じく１階に設置したときの伝達関数を二点鎖線で示している。
　本実験によれば、多少の誤差はあるが、送信側ＰＬＣモデムが受信側ＰＬＣモデムと異なる階（４，５，７階）に設置され、ＰＬＣ信号中継システムを経由して通信が行われている場合でも、同じ階（１階）に設置され、支線のみを介して直接通信が行われる場合とほぼ同様の減衰特性を示しており、-30～-35dB程度の減衰量となっている。
　本発明者らの別の実験によれば、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムを用いることなく、配電盤や分電盤を経由した場合のＰＬＣでは、同条件で-60～-80dB程度の減衰量となっているため、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムを採用することで、減衰量を30～50dB程度向上させることができると考えられる。
　図７及び図８は、本実施形態に係るＰＬＣ信号中継システムを用いた電力線通信の実験結果を示す図であり、図６の実験とは異なる構造の６階建てビルにおける結果を示している。図７は、バイパス線として電力線網の幹線（CVTケーブル）を用いた場合、図８は、バイパス線としてグランド線（14sqのIV線）を用いた場合の実験結果を示している。
　また、これらの実験では、送信側ＰＬＣモデムが５階で受信側ＰＬＣモデムが２階に設置されたケース１、送信側ＰＬＣモデムが６階で受信側ＰＬＣモデムが３階に設置されたケース２、送信側ＰＬＣモデムが６階で受信側ＰＬＣモデムが２階に設置されたケース３、送信側ＰＬＣモデム及び受信側ＰＬＣモデムの双方が５階に設置されたケース４の4つのケースについて実験を行った。また、電力線通信で使用する周波数は、kHz帯（100～450kHz）とした。
　図７及び図８において、横軸が通信の周波数帯域、縦軸が伝達関数を示しており、ケース１の伝達関数を実線、ケース２の伝達関数を破線、ケース３の伝達関数を一点鎖線、ケース４の伝達関数を二点鎖線で示している。
　図７及び図８においても、多少の誤差はあるが、ＰＬＣ信号中継システムを経由して通信が行われているケース１～３でも、同じ階に送信機と受信器が設置され、支線のみを介して直接通信が行われるケース４とほぼ同様の減衰特性を示しており、-20～-35程度の減衰量となっている。これらの結果は、ＰＬＣ信号中継システムを採用することで、フロア間の通信においてＰＬＣ信号の減衰を大きく抑えることができることを示している。
　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本実施形態によれば、大型のビルでのフロア間における電力線通信など、通常であれば、信号減衰量の大きな分電盤や配電盤を経由して長距離の通信となるような場合でも、分電盤等を迂回して短距離での電力線通信を可能とし、ＰＬＣ信号の減衰を大きく抑えて、良好な電力線通信を実現することができる。また、ＰＬＣ信号中継システムを構成する部材が、全て受動素子であり、省エネルギーで運用することができる。
　また、本実施形態によれば、バイパス線カプラであるインダクティブカプラ３２としてクランプ式のカプラを採用しており、既存のバイパス線４０（縦線１５等）にそのままクランプさせるだけで設置することができるため、停電を伴う中継器の設置等の作業が不要であり、既存の電力線網１０に対して、簡単な作業で低コストにＰＬＣ信号中継システムを設置することが可能である。
　以上、本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、kHz帯のＰＬＣに対して本発明を適用した場合について説明したが、MHz帯のＰＬＣであっても本発明を適用できるのは言うまでもない。
　また、上記実施形態では、フロア間通信において、双方のフロアにバイパス装置をそれぞれ設置しているが、一方のフロアにバイパス装置を設置するだけも良い。この場合でも、バイパス装置が設置されたフロアの分電盤をバイパスすることで、その分、ＰＬＣ信号の減衰を抑えることができる。
　また、上記実施形態では、支線カプラとして、支線とキャパシティブ結合するキャパシティブカプラを使用しているが、バイパス線カプラと同様に、支線カプラとしてもインダクティブカプラを採用するようにしても良い。
　３　　　ビル
　５　　　ＰＬＣシステム
　１０　　電力線網
　１１　　配電盤
　１２　　分電盤
　１４　　幹線
　１５　　縦線
　１６　　支線
　１８　　電源コンセント
　２０　　ＰＬＣモデム
　３０　　ＰＬＣ信号中継システム
　３１　　バイパス装置
　３２　　インダクティブカプラ
　３３　　中継器
　３４　　キャパシティブカプラ
　３５　　コンセントプラグ
　３６　　コンデンサ
　３８　　トランス
　４０　　バイパス線
　４２　　閉ループ回路
　４３　　帰路線
　５０　　低入力インピーダンス機器

Claims (6)

  1. 　電力線網を利用して、前記電力線網の支線に設置されたＰＬＣモデム間で通信を行う電力線通信システムにおいて、前記電力線網上の機器を迂回して通信を行うためのＰＬＣ信号中継システムであって、
    　大地と静電結合したバイパス線と、
    　前記支線とキャパシティブ結合又はインダクティブ結合により結合する支線カプラと、前記バイパス線とインダクティブ結合により結合するバイパス線カプラとを有し、前記支線と前記バイパス線との間でＰＬＣ信号を伝送するバイパス装置と、を備えることを特徴とするＰＬＣ信号中継システム。
  2. 　前記ＰＬＣ信号が、前記バイパス線と大地とにより形成された閉ループ回路上を流れることを特徴とする請求項１記載のＰＬＣ信号中継システム。
  3. 　前記バイパス装置として、第一の支線と前記バイパス線との間でＰＬＣ信号を伝送する第一のバイパス装置と、第二の支線と前記バイパス線との間でＰＬＣ信号を伝送する第二のバイパス装置と、を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のＰＬＣ信号中継システム。
  4. 　前記バイパス線カプラは、クランプ式であることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載のＰＬＣ信号中継システム。
  5. 　前記バイパス線は、前記電力線網の幹線を構成するＬ1線及びＬ2線であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のＰＬＣ信号中継システム。
  6. 　前記バイパス装置は、インピーダンス整合を行うためのトランス機能を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のＰＬＣ信号中継システム。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI729001B (zh) * 2016-09-12 2021-06-01 陳彥伯 可供電力線通訊網路跨相位之無熔絲開關
WO2018218388A1 (zh) 2017-06-02 2018-12-06 陈彦伯 智能型无熔丝开关
CN110771051B (zh) * 2017-06-29 2022-03-01 陈彦伯 可供电力线通讯网络跨相位的无熔丝开关
JP6748038B2 (ja) * 2017-08-15 2020-08-26 Ｖｉｖｉｔａ株式会社 情報処理装置
KR102110857B1 (ko) * 2018-11-14 2020-05-13 주식회사 퀀텀솔루션 게이트웨이를 이용하는 전력망 통신 시스템 및 동작 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003049416A1 (en) * 2001-12-04 2003-06-12 Enikia Llc Passive optical network backhaul for powerline communications
JP2008227885A (ja) * 2007-03-13 2008-09-25 Yamaha Corp 電力線搬送通信の伝送線路構造および電力線開閉器
JP2009239575A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Smk Corp 異相線間カプラ及びカップリング方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003049416A1 (en) * 2001-12-04 2003-06-12 Enikia Llc Passive optical network backhaul for powerline communications
JP2008227885A (ja) * 2007-03-13 2008-09-25 Yamaha Corp 電力線搬送通信の伝送線路構造および電力線開閉器
JP2009239575A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Smk Corp 異相線間カプラ及びカップリング方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKIHIKO GODA ET AL.: "Throughput of Dual-mode PLC system with Simultaneous and Selective Transmission", IEICE TECHNICAL REPORT, vol. 110, no. 440, 24 February 2011 (2011-02-24), pages 293 - 298 *

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