JPS632431A - 電力線通信装置 - 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】 電力会社は、電力需要家の施設に配置された遠隔受信機
へ中央管制局から指令信号を送る手段として電力線通信
システムを利用する。電力線通信システムのなかには、
遠隔通信機を、中央管制局からの指令を受信し、これに
従うことのできる一方向装置として構成したものがあり
、この指令は多くの場合、電力会社にとって負荷需要の
ピーク時間帯において、湯沸し器などのような重要でな
い所定の電気負荷を切り離せという指令である。電力線
通信システムは電力需要家の場所から中央管制局へ情報
を送信することもで′きる双方向装置に用いることも可
能である。このような双方向装置を利用すれば電力消費
情報などのようなデータを送信することができる。

電力線通信システムが一方向方式であっても双方向式で
あっても、中央管制局は所定のプロトコルに従ってベー
スバンド・データ・メツセージを作成する。このメツセ
ージによって遠隔受信機に対し、重要でない負荷の切り
離し、あるいは遠隔場所に記憶されている情報に関する
データを送信するよう指令することができる。中央管制
局はベースバンド・データの形でメツセージを作成した
のち、このベースバンド・データ・ビットにより高周波
数信号を変調する。このようなシステムでは種々の高周
波数信号を°利用できるが、典型的な周波数は１２．５
ｋ）ｌｘである。変調された信号は電力線に乗せられる
が、この電力線は中央管制局とも、メツセージを送られ
る遠隔受信機とも接続している。遠隔受信機は電力線上
に入来メツセージが存在することを検出するとメツセー
ジを復調し、これに含まれるベースバンド・データ・ビ
ットを検出する。

典型的な例では、それぞれの遠隔受信機が固有のアドレ
スを有すると共に、それぞれの遠隔受信機群がブロック
・アドレスを有する。これにより、電力会社は必要に応
じてそれぞれの受信機を個別にアドレスするか、または
各受信機群に同時に指令メツセージを送ることができる
。中央管制局が特定の遠隔受信機に対し、そのメータ値
を読取り、このデータを中央管制局に送信するように指
令したい場合には個別アドレスを利用する。ただし、中
央管制局が１群の遠隔受信機に、ピーク需要期間中、負
荷を切り離させたければ、ブロック・アドレスを利用す
る。

電力線に入来メツセージが存在することを検出すると、
遠隔受信機はそのメツセージを検出し、復調する。復調
したら、このメツセージを調べることにより、遠隔受信
機はメツセージが適正な個別アドレスまたはブロック・
アドレスを含んでいるかどうかを確認することができる
。従って、遠隔受信機はメツセージがこの遠隔受信機に
アドレスされたものか、他の遠隔受信機にアドレスされ
たものであるかを確認することができる。遠隔受信機へ
のメツセージ中にブロック・アドレスも個別アドレスも
含まれていなければ、メツセージは無視される。

米国特許第４．０６５，７５３号は配電網電力線通信シ
ステムを開示し、米国特許第４，１４２，１７８号は配
電ｍ電力線通信システムに使用される高電圧信号カプラ
ーを開示している。電力線通信信号を電力線を介して相
当な遠需距離まで送りたい場合には、送信機から遠隔受
信機へ伝送される過程で信号を受信し、再送信する中継
器が使用される。米国特許第 ４．０３２，９１１号は配電システムと併用される信号
中継器を開示している。

負荷切り離し指令に応答できる一方向遠隔受信機の典型
的な例が米国特許第４，１３０，８７４号に開示されて
いる。この特許は電力線通信システムにおいて複数のア
ドレス形式が選択可能な負荷管理端末装置を開示してい
る。また、米国特許第４，３５５，３０３号は配電網電
力線通信システム用受信機を開示している。

遠隔受信機は電力線を介してメツセージを受信すると、
復調してこれに含まれているベースバンド・データ信号
をとり出す。当業者には種々の変調方式が知られている
が、電力線通信システムに利用できる変調方式の一例と
して位相シフト・キーイング（ＰＳＫ）方式がある。米
国特許第４，３７９，２８４号は電力線通信システムに
用いるコヒーレント位相シフト・キーイング（ＣＰＳＫ
）復調器を開示している。また、メツセージ・ルートが
フレキシブルな配電網通信システムが米国特許第４．４
２７，９８８号に開示されている。米国特許第４．５７
３，１７０号は受信機を３相電力線と併用する場合に多
重搬送波信号をサンプリングする装置及び方法を開示し
、米国特許第 ４．４６７．３１４号はフィールド絶縁端末装置及び負
荷管理端末装置を含む電力会社通信システムを開示して
いる。

電力会社が遠隔受信機との通信に電力線を利用すること
が多くなるに従い、これに伴って種々の問題が起こって
来る。この種の通信システムを利用する２つの電力線を
互いに接続すれば、送信されるメツセージが電力線に沿
って本来の宛先とは異なる宛先へ伝送されるおそれがあ
る。このような事態が起こるのは単一の配電系に２つの
独立した電力線通信システムが含まれるか、同じ電力会
社配電網内に２つの配電系が含まれる場合である。経験
に照らして、電力線通信信号は７５マイル以上離れた送
信機から受信でき、理論的には１００マイル以上の距離
にわたって伝送可能である。従って、電力線システムに
接続して通信信号の送信を有効に阻止することのできる
種々の装置が考えられるが、送信機が電力線通信メツセ
ージを送信すると、宛先以外の多くの受信機がこれを受
信することは充分考えられる。この場合、２つの問題が
起こる。

第１に、ある受信機がこの受信機を宛先としない指令に
応答し、適切でない時点において負荷の切り離しを行う
おそれがある。第２に、ある受信機が本当の宛先がこの
受信機ではないメツセージを受信し、復調するために交
信中の状態となり、本来この受信機が受信し、応答しな
ければならない別のメツセージを無視するおそれがある
。

これらの問題を回避するためにすでに種々の方法が試み
られているが、その効果は不確実である。例えば、それ
ぞれの電力線通信システムごとにそれぞれ異なる周波数
を使用する。各受信機は特定周波数を受信し、復調する
ように設計された復調器を具備しているから、周波数の
異なるメツセージを無視することになる。しかし、利用
できる周波数には限りがあり、２つの独立の電力線通信
システムが同じ周波数を使用する可能性がある。個別及
びブロック・アドレスの採用は遠隔受信機が受信する必
要のない指令を受信してこれ忙従うのを防止するのに効
果的である。しかし、固有の個別アドレスを割当てるに
は限度があり、ブロック・アドレスの場合、異なる電力
会社がそのブロック・アドレスの識別に類似のナンバー
リング方式を採用するおそれがある。さらにまた、アド
レス方式を利用することにより、ある遠隔受信機が他の
受信機に宛てられた指令に従うという事態を回避できる
場合でも、それでもなお、上述した干渉の問題がある。

即ち、他の受信機へのメツセージを復調する間、塞がっ
た状態となり、本当に応答しなければならないメツセー
ジを受信できない事態が考えられる。

従って、メツセージに含まれるブロック・アドレスまた
は個別アドレスに関係なく、メツセージの本当の宛先で
ない受信機がこのメツセージを受信するのを防止する装
置の開発が望まれる。

そこで、本発明の目的は本当の宛先でない受信機が電力
線通信メツセージを受信するのを防止するのに利用でき
る電力線通信装置を提供することにある。

この目的に鑑み、本発明は送信機を電力線システムと信
号通信関係に接続する手段を設け、１次及び２次巻線を
有する変成器を送信機と電力線の間に接続する。本発明
は電力線と大地電位の間に所定周波数のための低インピ
ーダンス回路パスが形成されるように送信機と電力線の
間に接続された回路を電気的に同調する手段を特徴とす
る。本発明はまた、送信機がメツセージ送信に利用され
ていない間、変成器の第２巻線を短絡する手段を含むこ
とを特徴とする。

さらにまた、本発明では電力線と送信機の間に挿入され
た回路を、送信機と連携させた受信機が受信すべき電力
線通信メツセージ用の周波数に同調する。例えば、もし
送信機及びこれと連携の遠隔受信機が両者間で伝送され
るベースバンド・データ・メツセージで変調するのに１
２．５にＨｚ周波数を利用するなら、１２．５ＫＨｚに
同調される同調回路が得られるように回路素子を選択す
ることになる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

本発明は電力線送信システム、特に、所定の送信機以外
からの信号の送信時、干渉信号が電力線を介して遠隔受
信機へ伝送されるのを阻止する装置に係る。

本発明では、送信機が、メツセージを送信していない時
間にわたって変成器の２次巻線を短絡状態に維持する。

電力線通信信号の送信直前に送信機が短絡手段またはス
イッチを開き、変成器の２次巻線に変調メツセージを供
給することによって信号を送信する。送信完了の直後、
送信機は短絡スイッチを閉じ、該スイッチは変成器の２
次巻線を短絡する。

同調回路の素子は、短絡状態にある変成器の１次巻線と
共に、電力線と大地電位との間に変調メツセージの周波
数のための低インピーダンス回路バスを形成するように
選択する。

送信機が送信中でない時に送信機とこれと連携する遠隔
受信機との間の電力線に変調信号が現れても、大地電位
への低インピーダンス・パスがこれを通し、遠隔受信機
へ受信されることがない。従って、送信機が送信中でな
い時、別の送信機からの擬似信号は遠隔受信機を避け、
遠隔受信機が誤ってこれらの送信信号を受信することは
防止される。変成器の２次巻線が短絡スイッチによって
短絡されると、所定周波数の信号が本発明の同調回路に
より大地へ結合されるから電力線を介して遠隔受信機に
達することはない。

第１図は発電所１０が送電線１２と接続している典型的
な電力線システムの一部を示す。第１図には２つの配電
系を示しである。

第１配電系１４は送電線１２から降圧変圧器２０を介し
線１８に沿い、さらに給電線２２に沿って電力の供給を
受ける。配電線２２に供給された母線電圧は線２８に接
続している複数の遠隔需要家の施設２６ａ−２６ｄへの
供給のため変圧器２４によってさらに降圧される。

同様に、第１配電系１６は線３０、降圧変圧器３２及び
給電線３４を介して送電線１２と接続している。複数の
需要家施設３６ａ−３６ｄが第１図に示すように、他の
降圧変圧器３８及び線４０を介して給電線３４と接続し
ている。

尚、２６ａ−２６ｄ以外の需要家施設も配電系１４の給
電線２２と接続しているのが普通であり、同様に、３６
ａ−３６ｄ以外の需要家施設は線２２．３４の破線で示
す延長線で示すように配電系１ｅの給電線３４と接続し
ていることはいうまでもない。また、需要家施設（即ち
、２６ａ−２６ｄ及び３６ａ−３６ｄ）のそれぞれには
連携の送信機からの信号を受信するための受信機が設け
である。

例えば、送信機５０は結合コンデンサ５２を介して配電
線２２と接続しているから、施設２６ａ−２６ｄにおけ
る連携の遠隔受信機にメツセージを送信することができ
る。この送信信号Ｓ１は送信機５０により結合コンデン
サ５２を介して電力線に供給され、給電線２２に沿い、
変圧器２４を通り、線２８を介して施設２６ａ−２６ｄ
の遠隔受信機に到達する。同様に、第２配電系１６にお
いて、送信機５４は結合コンデンサ５６を介して配電線
３４に結合され、施設３６ａ−３６ｄの遠隔受信機へ向
けて送信する。この信号Ｓ２は結合コンデンサ５６、給
電線３４、変圧器３８及び線４０を通って施設３６ａ−
３６ｄの遠隔受信機に到達する。従って、送信機５０は
その指令信号を施設２６ａ−２６ｄの受信機に送信する
ことができ、送信機５４はその指令信号を施設３６ａ−
３６ｄの遠隔受信機に送信することができる。

上述のように、例えば配電系１４及び１６のように２つ
の配電系が共通の送電線、たとえば第１図の線１２に接
続している場合に問題が発生する可能性がある。問題の
一例を第１図に沿って説明する。送信機５４から送信さ
れた信号Ｓ２は需要家施設３６ａ−３６ｄの遠隔受信機
に指令を送るためのものではあるが、この信号Ｓ２は変
電所の電力変圧器３２、線３０及び送電線１２を通って
配電系１４へも伝播する。この場合、信号は変電所電力
変圧器２０を通って給電線２２へ、さらに変圧器２４を
通って需要家施設２６ａ・２６ｄの遠隔受信機に到達す
る可能性がある。信号Ｓ２は第１配電系１４の遠隔受信
機によって受信されることを意図して送信されたもので
はなく、配電系１４の遠隔受信機による信号Ｓ２の受信
は意図せざることであり、有害な結果を招くおそれがあ
る。例えば、需要家施設２６ａの遠隔受信機が配電系１
６の遠隔受信機の１つと同じ個別アドレスを有するか、
または需要家施設２６ａ−２６ｄの遠隔受信機が第２配
電系１６の受信機ブロックと同じブロック・アドレスを
有する場合が考えられる。たとえ識別アドレスがこのよ
、うに−致しなくても、需要家施設２６ａ−２６ｄの遠
隔受信機が信号Ｓ２を復調中であるため塞がった状態に
ある時に送信機５０が第１配電系１４に属するこれらの
遠隔受信機によって受信されることを意図して信号Ｓ１
の送信を試みるということもあり得る。この場合、第１
配電系１４の遠隔受信機はやや先に受信した信号Ｓ２を
復調する動作に専念して信号Ｓ１を信号ノイズと判断す
るであろうから、この信号Ｓ１を無視することになる。

本発明の効果は送信機５０または５４が他の配電系から
の入来信号を阻止してこの擬似信号が電力線に沿って連
携の遠隔受信機へ送信されるのを防止できるようにする
ことにある。例えば、信号Ｓ２が需要家施設２６ａ−２
６ｄの遠隔受信機に伝わるのを阻止できるように送信機
５０に本発明の製雪を組込む。

作用について説明すると、送信機５０が連携の遠隔受信
機に信号を送信中でなければ、短絡スイッチを閉じて擬
似信号Ｓ２が電力変゛圧器２０からアースへ直接流れ給
電線２２に沿って伝播しないようにする。従って、送信
機５４からの信号Ｓ２が変圧器３２を通って送電線１２
を流れても、アースにむかって、逸れ、給電線２２を通
って送信機５０と連携の遠隔受信機に到達することはな
い。

第２図は本発明の詳細な構成図である。ただし、第２図
に示す電力線システム部分は第１図に示した電力線シス
テムの比較的大きいセグメントの一部である。第２図に
は、送電線１２及びこれと連携の変電所変圧器２０を配
電系１４の送電線及び変電所変圧器の第１図図示部分と
同様に給電線２２と接続している状態で示す。第１及び
第２図から明らかなように、第１図の送信機５０は送信
機部分及び同調回路部分の双方を含む装置を簡略化して
示したものであり、第２図では、送信機部分に参照番号
６４を、同調回路部分に参照番号６２をそれぞれ付しで
ある。同調回路部分６２も送信機部分６４も、第１図で
は送信機５０を表わすボックスで一括して略示しである
。

本発明の同調回路部分６２はコンデンサＣ１と接続する
排流コイルＬ１及び整合インダクタＬ２から成り、これ
らの素子は保護用ガス管、６８と共に変成器Ｔ１の１次
巻線７０と接続する。変成器Ｔ１は１次巻線７ｏのほか
に２次巻線７２を具備する。排流コイルＬ１は第２図に
示すようにアース７４と接続する。排流コイルＬ１の他
端は第１図の配電系１４に関連して上述した結合コンデ
ンサ５２を介して給電線２２と接続する。

本発明の送信機部分６４においては、送信機６６を変成
器Ｔ１の２次巻線７２と接続する。２次巻線７２の端子
間にスイッチＳＷ１を挿入する。このスイッチＳＷＩは
送信機または関連のマイクロプロセッサの制御下に随意
に開閉することができる。送信機６６は、これと関連の
遠隔受信機にメツセージを送信したい時にはスイッチＳ
ＷＩを開いて変成器Ｔ１の２次巻線７２に変調信号を送
る。ただし、送信機６６がその遠隔受信機に対して能動
的にメツセージを送信していない時には、スイッチＳＷ
Ｉを閉じるため、変成器Ｔ１の２次巻線７２が短絡され
る。

短絡スイッチＳＷＩによって変成器Ｔ１の２次巻線７２
が短絡されると、同調回路６２が特定の周波数のための
、結合コンデンサ５２を通ってアース７４に至る低イン
ピーダンス・パスを形成する。特定周波数信号のための
同調回路を構成するために選択可能な素子の組み合わせ
は多様であるが、表Ｉは１２．５ＫＨｚ信号のための、
アースに至る低インピーダンス・パスを含む同調回路を
構成するため本発明の好ましい実施例に使用される素子
の特性値を例示したものである。

表　　■ スイッチＳＷＩを閉じて、変成器Ｔ１の２次巻線７２が
短絡状態になると、擬似信号Ｓ２がアース７４に流れる
ため、給電線２２に沿って伝播しない。再び第１図にお
いて、擬似信号Ｓ２は需要家施設３６ａ−３６ｄに設置
されている連携の遠隔受信機に指令メツセージを送る意
図で送信機５４から送信されたにも係らず、変圧器３２
、送電線１２、変電所変圧器２０を通って給電線２２ま
で伝播したものである。再び第２図において、変電所変
圧器２０を通る擬似信号Ｓ２はそのままアース７４にむ
かって進む。なぜなら、本発明の同調回路部分がアース
７４への極めてインピーダンスの低いバスを形成して擬
似信号Ｓ２が給電線２２に沿って、第１図に示した需要
家施設２６ａ−２６ｄの遠隔受信機にむかって進むのを
防止するからである。

以上、特に位相シフト・キーイング（ＰＳＫ）変調方式
に関連して本発明を説明し、この説明には一貫して１２
．５ＫＨｚ信号の例を利用したが、本発明はこの特定周
波数信号の使用に限定されるものではない。また、本発
明に使用される送信機６６は変成器Ｔ１の２次巻線７２
へ信号を送るのに好適なら、はとんどいかなる種類の送
信機であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は２つの送信機及び複数の遠隔受信機を含む電力
線システムの一例を示す。 第２図は送信機及び電力線の一部と共に本発明の構成を
詳細に示す。 ６２・・・・同調回路部分 ６４・・・・送信機部分 Ｌｌ・・・・排流コイル Ｃ１・・・・コンデンサ Ｌ２・・・・整合インダクタ Ｔ１・・・・変成器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力線と信号通信関係に接続した第１巻線及び送信
   機に接続可能な第２巻線を有する変成器を含み、送信機
   を電力線と信号通信関係に接続する手段を具備する電力
   線通信装置であって、第２巻線が短絡されると電力線と
   大地電位との間に所定周波数信号のための低インピーダ
   ンス回路パスが形成されるように前記接続手段を同調す
   べく接続手段と電気的に接続した同調手段と、短絡位置
   と非短絡位置の間で切り換え可能な、第２巻線を短絡す
   る手段を含むことを特徴とする電力線通信装置。 ２、同調手段が誘導性部分と容量性部分とから成り、誘
   導性及び容量性部分が互いに連携して回路を形成し、第
   ２巻線が短絡すると回路が同調されて所定周波数信号の
   ための低インピーダンス・パスが形成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装 置。 ３、短絡手段が第２巻線の端子間に接続されたスイッチ
   から成り、スイッチを第１状態と第２状態の間で切り換
   え操作でき、第２状態において第２巻線を短絡すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４、送信機の送信中以外は送信機と連携して第２巻線を
   短絡するようにスイッチを制御する手段を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装置。 ５、制御手段が送信機の送信時、スイッチをして第１状
   態を維持させることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載の装置。