JPH02177731A - 配電線搬送電流信号用受信装置 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、三相配電線路に接がる配電用変圧器の２次側
から注入された単相の電流信号を、変電所の三相のフィ
ーダ変流器のうちの二相により検出する配電線搬送電流
信号用受信装置の改良に関し、配電線の電圧・電流など
の配電線情報や各種制御システムのデータなどの伝達に
好適なものである。

（発明の背景） 配電系統の遠隔監視・制御、配電線情報または各種制御
システムからのデータの収集などを行う場合、一般的に
配電線路がそれらの情報信号の伝送路として使用される
。

この場合、配電系統の電源端の親局装置から負荷側の子
局装置に対して行う、各種の監視・制御のための指令信
号などの搬送方式は、商用周波電圧に数百Ｈｚの比較的
低周波帯の電圧信号を重畳させるリップルコントロール
方式が使用されているが、他方、配電線路を伝送路とし
て子局装置から親局装置に同じく比較的低周波帯の電流
信号を搬送する方式が電流信号伝送方式である。

後者の方式は、配電線路の負荷側の低圧配電線から信号
を電流として注入し、配電用変圧器を介して高圧配電線
（フィーダ）により信号を配電用変電所まで搬送し、フ
ィーダ変流器で電流信号を検出・受信する方式であり、
負荷側での電流信号の注入が可能であること、既設の配
電線路、配電用変圧器、及びフィーダ変流器をそのまま
利用できることなどの理由により、負荷側の開閉器制御
システムなど、監視・制御対象システムのデータを、指
令光である親局装置へ伝送するために簡易−で有効な方
式として広く利用されている。

第５図は一般的な配電線搬送用電流信号伝送方式の構成
図である。

負荷側の子局装置１から低圧配電線２に単相の電流信号
として注入された線路開閉器３などの各種制御システム
からのデータ信号は、配電用変圧器４を経て三相の高圧
配電線（フィーダ）５に入り、変電所主変圧器６を有す
る配電用変電所へと搬送されて、フィーダ変流器７の二
次側に設けられた補助変流器８により検出され、変電所
装置９の受信装置１０により受信される。

変電所装置９の受信装置１０は、受信したデータを通信
線１１により電力会社の営業所に設置された中実装置１
２へ送る。変電所装置９と中実装置１２が親局装置１３
を構成する。

電流信号伝送方式は、搬送信号として低周波帯を用いる
ことから伝送特性が良好であり、上述のように配電系統
の各種システムからのデータ信号などの伝送に非常に有
効な方式であるが、信号の伝送路として専用の信号線を
使用する代わりに商用電力供給用の配電線を使用するた
め、信号の送信側である子局装置１で、三和或いは単相
の配電用変圧器４の二次側の配電線の線間に信号を注入
し、変電所装置９の受信装置１０で、三相の内の二相で
信号を検出・受信しく三相の内の二相から信号を検出・
受信することは、二相の内少な（とも−相に必ず信号が
あり、子局側の信号性入相が自由になることから、一般
的に行われている）、復調した信号をそのままオア回路
を通して出力として得る従来の方法では、信号の伝送帯
域に過大なレベルの雑音を発生する負荷機器が存在する
場合においては、信号受信時のＳ／Ｎ比の劣化により、
信号伝達の信頼性が低下することがある。

特に、三相の負荷機器が大きな三相雑音を発生し、三相
雑音はＳ／Ｎ比の劣化に影響を及ぼす比率が高かった。

このような問題点を解決するため、従来は、信号の標準
注入レベルを雑音レベルに対して一定以上のＳ／Ｎ比が
得られるよう十分な余裕度を見込んだ高レベルに設定し
ていたが、これにより、信号伝送時のＳ／Ｎ比は、殆ど
の適用フィールド及び負荷条件において良好な状態が確
保されるものの、配電系統に接がる負荷機器に対する影
響や、信号送信回路の形状などからは、信号注入レベル
はできるだけ低レベルであることが望ましく、配電線搬
送用電流信号伝送方式における一つの課題となっていた
。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した問題点を解決し、三相雑音を
低減することができ、Ｓ／Ｎ比の向上により安定した受
信に必要な送信信号レベルを小さくして、送信装置の小
型低廉化を可能にすることができる配電線搬送電流信号
用受信装置を提供することである。

（発明の特徴） 本発明は、上記目的を達成するために、電流信号を検出
する二相のフィーダ変流器のうちの進み相で検出された
信号及び雑音成分を、該信号の三分の一の周期だけ遅延
させる遅延手段と、該遅延手段により遅延された信号及
び雑音成分より、二相のうちの遅れ相で検出された信号
及び雑音成分を減算する減算手段と、該減算手段の出力
を復調するｔ［手段とを設け、以て、二相で検出された
信号通過帯域の雑音のうち、２π／３の位相差を有する
ものを相殺するようにしたことを特徴とする。

本発明は、また、二相のうちの第１の相で検出された信
号及び雑音成分を、該信号の三分の一の周期だけ遅延さ
せる第１の遅延手段と、前記二相のうちの第２の相で検
出された信号及び雑音成分を、該信号の三分の一の周期
だけ遅延させる第２の遅延手段と、前記第１の遅延手段
により遅延された信号及び雑音成分より、前記二相のう
ちの第２の相で検出された信号及び雑音成分を減算する
第１の減算手段と、前記第２の遅延手段により遅延され
た信号及び雑音成分より、前記二相のうちの第１の相で
検出された信号及び雑音成分を減算する第２の減算手段
と、前記第１の減算手段の出力を復調する第１の復調手
段と、前記第２の減算手段の出力を復調する第２の復調
手段と、前記第１及び第２の復調手段からの信号出力の
正常性を比較判定する受信判定手段とを設け、以て、三
相雑音成分の相回転方向が変化した場合に対処するため
に、遅延から復調までの処理を二系統で行うようにした
ことを特徴とする。

（発明の実施例） 配電線路に接がる負荷には、三相負荷と単相負荷とがあ
り、負荷機器から発生する電流雑音についても、三相の
位相関係をもつものと、単相のものが混在している。

これに対して、子局装置から親局装置に対して送るデー
タ信号などの電流信号は、通常配電用変圧器の二次側か
ら単相信号として注入されるため、前記の三相の位相関
係をもつ雑音成分との間には位相関係に差があることに
なる。

三相各相の雑音電流１　ｍｌｓ　　１ｗ５ｓ　　ｌ＋＋
ｔ　　は１２０度の位相差を有し、その多くは第２図（
ａ）に示されるように、相回転方向が負荷電流の相回転
方向と同方向である。これに対して、第２図（ｂ）に示
されるように、単相の電流信号１ｓ１％　　ＩＳ’Ａ及
び単相の雑音電流１ｍｍ、Ｉ−ｓ　（三相のうちのＲ相
及びＳ相に流れる場合）は１１１０度の位相差を有する
。

本発明はこのような信号と雑音の位相関係に着目して、
信号の受信側で三相の内の二相で雑音成分を含む信号を
検出し、進み相から検出したものについて、信号の１７
３周期分だけ遅延させて、これから他相のものを減算す
ることにより、信号伝送帯域の三相の雑音成分を除去し
、信号注入レベルを増大させることなく、信号伝送時の
Ｓ／ＮＪｔを向上させるものである。

第１図は、本発明の一実施例である配電線搬送用親局装
置内の電流信号用受信装置を示すブロック図である。

受信装置２０では、二相のフィーダ変流器７Ｒ。

７Ｓ及び補助変流器８Ｒ１８Ｓを介して、雑音成分を含
む電流信号を配電線路の三相の内の二相で検出しく第１
図ではＲ相及びＳ相）、例えば、抵抗から成る電流−電
圧変換回路２１．２２により電圧に変換し、それぞれ帯
域通過形の受信フィルタ２３及び２４でろ波する。

位相が進んでいる相（Ｒ相）から受信した信号及び雑音
成分については、１７３周期遅延回路２５により信号の
１７３の周期に相当する遅延を与える。

一方、位相が遅れている相（Ｓ相）から受信した信号及
び雑音成分については、位相反転回路２Ｇで位相を反転
し、これら二つの相から受信した二つの信号及び雑音成
分を加算回路２７で加算・合成した後、復調回路２８で
復調することにより信号出力を得る。

以上の処理を行うことにより、配電線路５に分布する三
相の雑音成分を除去することができ、受信された信号出
力のＳ／Ｎ比が改善される。

なお、第１図の受信装置２０の構成では、Ｓ相の信号及
び雑音成分について位相反転回路２６で位相を反転し、
遅延されたＲ相の信号及び雑音成分に加算回路２７で加
算するとしているが、Ｓ相の信号及び雑音成分の位相を
反転せず、遅延されたＲ相の信号及び雑音成分からその
まま減算するようにしてもよい。

次に、上述した雑音及び信号処理を数式を用いて説明す
る。

第１図において、Ｒ相及びＳ相の補助変流器８Ｒ，８Ｓ
に接続された受信フィルタ２３．２４の出力をそれぞれ
ｐｍ（ｔ）及びＰｓ（ｔ）とすると、上述した処理は、 Ｔ。

ｈ（ｔ　−−）−Ｆ、（ｔ）　　・・・（１）Ｔｏ：信
号通過帯域の中心周波数の周期（１／ｆ、）と表わされ
る。

まず、三相の雑音成分に対する低減効果は、雑音の周波
数をｆ、とじて、Ｒ相の雑音を単位振幅で、 Ｎｕ（ｔ）＝　　５ｉｎ２πｆ＋＋ｔ　　・　・　・　
（２）と表わすと、Ｓ相の雑音は、 Ｎ、（ｔ）　＝　５ｉｎ（２πｆＮｔ−Ｔπ）（３）と
なり、（２）式及び　（３）式について　（１）式の処
理を行うと、 Ｎｍ（ｔ−！−！’）−Ｎｓ（ｔ） 一５ｉｎ（２πｆｄ−’π） ｘｃｏｓ（２πｆ、＋ｔ Ｔ　（１＋　ｒ＋＋ｔｏ）） ｒｏ：信号通過帯域の中心周波数 （４）式から、周波数ｆ、の三相雑音に対する低減処理
の利得は１ 、π　　ｆ。

Ｇｍ（ｆｓ）　＝　ｌ　２ｓ＋ｎ−（１−−）　ｌ　・
・　（５）３　　「。

となる。雑音の低減処理による三相雑音の利得、Ｇｍ　
（ｆ　Ｉ）の周波数特性は、第３図（ａ）のようになり
、このように処理することで、三相雑音は信号通過帯域
の中心周波数ｒ０の近傍で極めて小さくなる。

次に、単相の信号及び雑音成分に与える処理の影響につ
いて説明する。

まず、Ｒ相またはＳ相のいずれかの一相のみに存在する
信号及び雑音成分は、（１）式の処理による影響は受け
ず、Ｒ相に存在する信号及び雑音成分の時間遅れのみで
、歪は生じない。

Ｒ相及びＳ相の両相に信号（雑音）成分がある場合は、
（１）式の処理により以下の影響を受ける。

即ち、信号周波数をｆｓとして、Ｒ相の信号を単位振幅
で、 Ｓｍ（ｔ）　＝　５ｉｎ２πｆｓｔ　・・・（６）と表
わすと、Ｓ相の信号は単相であるから逆位相となり、 ５ｓ（ｔ）　＝　　５ｉｎ２πｆｓｔ　　・・・（７）
であるから、（６）式及び（７）式について　（１）式
の処理を行うと、 ｘｓｉｎ（２πｆ　ｓ　ｔ　　ａ　ｆ　５ＴＯ）「。：
信号通過帯域の中心周波数 となり、（８）式から単相の信号成分に対する雑音低減
処理の利得をＧｓ　（ｆｓ）とすると、となり、この周
波数特性を第３図（ｂ）に示す。

即ち、このような処理を行っても、単相の信号成分に対
する利得は信号通過帯域の中心周波数ｒ０の近傍で変わ
らない。

また、単相の雑音成分に対する処理利得も同様に変わら
ない。

（８）式から本処理による信号に対する位相特性（遅延
特性）を求めた結果を第３図（ｃ）に示す。

即ち、３「。／２までは位相歪は生じない。

また、６５＝１を基阜にして利得Ｇ５が３ｄＢ変化する
、中心周波数ｆ。を中心とする帯域幅を計算すると、ｆ
ｏ＋〇、０８６ｆｏ　、　ｆｏ−０，１０９ｆｏとなり
、これらの帯域幅における三相雑音の減衰率は、「。＋
〇、　０８６ｆ、で０．１８０　（−１５ｄＢ）ｆｏ　
Ｏ，１０９ｆｏで０．２１８（−１３ｄＢ）となる。こ
れにより、実験ではＳ／Ｎ比が５倍程度向上した。

以上の説明においては、三相のうちの位相の進んでいる
相から受信した信号及び雑音成分について、信号の１７
３周期に相当する遅延を与え、位相が遅れている相から
受信した信号及び雑音成分をそれから減算することによ
り、三相の雑音成分を除去するようにしたが、三相雑音
成分の相回転方向は、信号伝送帯域、或いは、三相交流
モータなどの雑音発生源によって異なることがあり、第
２図（ｃ）に示すように、必ずしも負荷電流の相回転と
同方向ではない場合もある。このように、雑音発生源の
変化により三相雑音の相回転方向が変動する場合は、前
述のように三相雑音成分の進み相を固定した処理のみで
は処理効果が得られなくなることになる。

従って、本発明では、更に、第４図に示すように、受信
装置２０において、二相のフィーダ変流器７Ｒ１７Ｓ及
び補助変流器８Ｒ，８Ｓを介して、雑音成分を含む電流
信号を配電線路の三相の内の二相で検出しく第４図では
Ｒ相及びＳ相）、位相が進んでいる相（Ｒ相）から受信
した信号及び雑音成分について、１７３周期遅延回路２
５により信号の１／３の周期に相当する遅延を与え、一
方、位相が遅れている相（Ｓ相）から受信した信号及び
雑音成分について、位相反転回路２６で位相を反転し、
これら二つの相から受信した二つの信号及び雑音成分を
加算回路２７で加算・合成した後、復調回路２８で復調
することにより信号出力を得るばかりでなく、位相が遅
れている相（Ｓ相）から受信した信号及び雑音成分につ
いても、１／３周期遅延回路２９により信号の１７３周
期に相当する遅延を与え、一方、位相が進んでいる相（
Ｒ相）から受信した信号及び雑音成分については、位相
反転回路３０で位相を反転し、これら二つの相から受信
した二つの信号及び雑音成分を加算回路３１で加算・合
成した後、復調回路３２で復調することにより今一つの
信号出力を得るようにし、これら二つの信号出力を受信
判定回路３３において並行して直列−並列変換を行って
受信データの正常性を判定し、正常に受信された方の受
信データを選択して中実装置１２（第５図）へ伝送する
ようにする。

以上のような処理を行うことにより、フィーダ変流器７
と受信装置２０との接続が自由となり、かつ、負荷変動
に伴って、三相雑音成分の相回転方向が変化しても、常
にいずれかの信号出力から三相雑音成分が低減された信
号を得ることができる。

なお、このような処理においても、単相の信号及び雑音
に対する処理効果は前述の場合と全（同様である。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項１の発明によれば、電流信
号を検出する二相のフィーダ変流器のうちの進み相で検
出された信号及び雑音成分を、該信号の三分の一の周期
だけ遅延させる遅延手段と、該遅延手段により遅延され
た信号及び雑音成分より、二相のうちの遅れ相で検出さ
れた信号及び雑音成分を減算する減算手段と、該減算手
段の出力を復調する復調手段とを設け、以て、二相で検
出された信号通過帯域の雑音のうち、２π／３の位相差
を有するものを相殺するようにしたから、三相雑音を低
減することができ、Ｓ／Ｎ比の向上により安定した受信
に必要な送信信号レベルを小さくして、送信装置の小型
低廉化を可能にすることができる。

また、請求項２の発明によれば、二相のうちの第１の相
で検出された信号及び雑音成分を、該信号の三分の一の
周期だけ遅延させる第１の遅延手段と、前記二相のうち
の第２の相で検出された信号及び雑音成分を、該信号の
三分の一の周期だけ遅延させる第２の遅延手段と、前記
第１の遅延手段により遅延された信号及び雑音成分より
、前記三相のうちの第２の相で検出された信号及び雑音
成分を減算する第１の減算手段と、前記第２の遅延手段
により遅延された信号及び雑音成分より、萌記二相のう
ちの第１の相で検出された信号及び雑音成分を減算する
第２の減算手段と、前記第１の減算手段の出力を復調す
る第１の復調手段と、前記第２の減算手段の出力を復調
する第２の復調手段と、前記第１及び第２の復調手段か
らの信号出力の正常性を比較判定する受信判定手段とを
設け、以て、三相雑音成分の相回転方向が変化した場合
に対処するために、遅延から復調までの処理を二系統で
行うようにしたから、三相雑音成分の相回転方向が変化
しても、常にＳ／Ｎ比の向上により安定した受信に必要
な送信信号レベルを小さくして、送信装置の小型低廉化
を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例である配電線搬送電流信
号用受信装置を示すブロック図、第２図は本発明に関わ
る三相の雑音ベクトル及び単相の信号並びに雑音ベクト
ルの位相関係図、第３図は本発明の一実施例による雑音
並びに信号の周波数対利得特性及び信号の周波数対位相
特性図、第４図は本発明の第二の実施例である配電線搬
送電流信号用受信装置を示すブロック図、第５図は一般
的な配電線搬送用電流信号伝送方式の構成図である。 １１１．子局装置、２１６．低圧配電線、４゜１．配電
用変圧器、５１．、三相の高圧配電線、７・７Ｒ・７Ｓ
、、、フィーダ変流器、８・８Ｒ・８Ｓ、、、補助変流
器、２０．、、受信装置、２３・２４．、、受信フィル
タ、２５．、．１／３周期遅延回路、２６．、、位相反
転回路、２７゜加算回路、２８．、、復調回路、２９．
、。 １／３周期遅延回路、３０．、、位相反転回路、３１１
９．加算回路、３２．、、復調回路、３３゜９．受信判
定回路。 第２図 （ａ） （ｂ） 、／）ｌ　、０ ｔｎｌＩＳ４Ｆ）Ｉへ　１へ ９ｒａ唄取□

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）三相配電線路に接がる配電用変圧器の２次側から
   注入された単相の電流信号を、変電所の三相のフィーダ
   変流器のうちの二相により検出する配電線搬送電流信号
   用受信装置において、前記二相のうちの進み相で検出さ
   れた信号及び雑音成分を、該信号の三分の一の周期だけ
   遅延させる遅延手段と、該遅延手段により遅延された信
   号及び雑音成分より、前記二相のうちの遅れ相で検出さ
   れた信号及び雑音成分を減算する減算手段と、該減算手
   段の出力を復調する復調手段とを設けたことを特徴とす
   る配電線搬送電流信号用受信装置。
2. （２）三相配電線路上の配電用変圧器の２次側から注入
   された単相の電流信号を、変電所の三相のフィーダ変流
   器のうちの二相により検出する配電線搬送電流信号用受
   信装置において、前記二相のうちの第１の相で検出され
   た信号及び雑音成分を、該信号の三分の一の周期だけ遅
   延させる第１の遅延手段と、前記二相のうちの第２の相
   で検出された信号及び雑音成分を、該信号の三分の一の
   周期だけ遅延させる第２の遅延手段と、前記第１の遅延
   手段により遅延された信号及び雑音成分より、前記二相
   のうちの第２の相で検出された信号及び雑音成分を減算
   する第１の減算手段と、前記第２の遅延手段により遅延
   された信号及び雑音成分より、前記二相のうちの第１の
   相で検出された信号及び雑音成分を減算する第２の減算
   手段と、前記第１の減算手段の出力を復調する第１の復
   調手段と、前記第２の減算手段の出力を復調する第２の
   復調手段と、前記第１及び第２の復調手段からの信号出
   力の正常性を比較判定する受信判定手段とを設けたこと
   を特徴とする配電線搬送電流信号用受信装置。