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技術 通信システム

出願人 九州電力株式会社
発明者 松元孝内藤愛樹
出願日 2018年3月5日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-038958
公開日 2019年9月12日 (9ヶ月経過) 公開番号 2019-153970
状態 未査定
技術分野 有線伝送方式及び無線の等化,エコーの低減
主要キーワード 接地用ケーブル ライントラップ 低周波トランス 保護ギャップ ノブ付きナット 接地スイッチ 屋内システム 電圧器
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

電力輸送設備における拠点間通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供すること。

解決手段

通信システムは、鉄塔添架送電線で拠点間の電力輸送を行う電力輸送設備における拠点間の通信を行う通信システムであって、各拠点に配置され、送電線にコンデンサを介して接続された結合回路と、各拠点に設置され、結合回路を介して送電線に重畳される高周波信号送受信する電力線搬送通信装置とを備える。結合回路は、コンデンサに一端が接続され他端が接地される接地線と、接地線が挿通されたフェライトコアと、接地線の一端と電力線搬送通信装置との間に接続されるトランスとを備える。

概要

背景

従来、鉄塔添架送電線拠点(例えば、発電所変電所)間の電力輸送を行う電力輸送設備には、拠点間通信に用いる通信システムが設けられている。例えば、電力輸送設備に設けられる通信システムとして、100kHz〜450kHzの低周波伝送信号を送電線に重畳させて通信を行う電力線搬送通信システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。

また、拠点間の通信に用いる通信システムとして、鉄塔添架の送電線に並設される光ファイバーケーブルを用いて、各拠点に設けられた光信号伝送装置間で通信を行うOPGW(Composite fiber Optical overhead Ground Wire)システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。

概要

電力輸送設備における拠点間の通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供すること。通信システムは、鉄塔添架の送電線で拠点間の電力輸送を行う電力輸送設備における拠点間の通信を行う通信システムであって、各拠点に配置され、送電線にコンデンサを介して接続された結合回路と、各拠点に設置され、結合回路を介して送電線に重畳される高周波信号送受信する電力線搬送通信装置とを備える。結合回路は、コンデンサに一端が接続され他端が接地される接地線と、接地線が挿通されたフェライトコアと、接地線の一端と電力線搬送通信装置との間に接続されるトランスとを備える。

目的

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電力輸送設備における拠点間の通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

鉄塔添架送電線拠点間電力輸送を行う電力輸送設備における前記拠点間の通信を行う通信システムであって、前記各拠点に配置され、前記送電線にコンデンサを介して接続された結合回路と、前記各拠点に設置され、前記結合回路を介して前記送電線に重畳される高周波信号送受信する電力線搬送通信装置と、を備え、前記結合回路は、前記コンデンサに一端が接続され他端が接地される接地線と、前記接地線が挿通されたフェライトコアと、前記接地線の一端と前記電力線搬送通信装置との間に接続されるトランスと、を備えることを特徴とする通信システム。

請求項2

前記接地線は、複数回巻かれており、前記接地線の前記複数回巻かれた部分が複数の前記フェライトコアに挿通されることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。

請求項3

前記結合回路は、前記接地線の一端が着脱可能に接続される第1端子と、前記接地線の他端が着脱可能に接続される第2端子と、前記第1端子に接続される第3端子と、前記第2端子に接続される第4端子と、前記第3端子と前記第4端子との間に設けられる接地スイッチとを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の通信システム。

請求項4

前記コンデンサは、前記送電線の一端に接続されるコンデンサ分圧計器用変圧器に含まれるコンデンサであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の通信システム。

請求項5

前記各拠点には、前記送電線の電圧計測する計測装置が設けられており、前記電力線搬送通信装置は、前記送電線を介して前記計測装置による計測結果を送信することを特徴とする請求項4に記載の通信システム。

請求項6

前記電力線搬送通信装置から出力される前記高周波信号から差動信号を生成して2つの前記結合回路へ出力し、前記2つの結合回路から受信される差動信号を合成して前記電力線搬送通信装置へ出力する2線結合回路を備え、前記送電線は、前記差動信号に含まれる一方の信号を伝送する第1送電線と他方の信号を伝送する第2送電線とを含む、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の通信システム。

請求項7

前記2線結合回路は、一端が前記2つの結合回路のうち一方の結合回路に接続され、他端が他方の結合回路に接続された一次側巻線と、両端が前記電力線搬送通信装置に接続された二次側巻線とを備えるトランスと、前記一次側巻線の中点に接続された抵抗と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の通信システム。

請求項8

前記2線結合回路は、前記抵抗に流れる電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように前記抵抗の値を変更するインピーダンス整合部を備えることを特徴とする請求項7に記載の通信システム。

技術分野

0001

開示の実施形態は、電力輸送設備における拠点間通信を行う通信システムに関する。

背景技術

0002

従来、鉄塔添架送電線拠点(例えば、発電所変電所)間の電力輸送を行う電力輸送設備には、拠点間の通信に用いる通信システムが設けられている。例えば、電力輸送設備に設けられる通信システムとして、100kHz〜450kHzの低周波伝送信号を送電線に重畳させて通信を行う電力線搬送通信システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

また、拠点間の通信に用いる通信システムとして、鉄塔添架の送電線に並設される光ファイバーケーブルを用いて、各拠点に設けられた光信号伝送装置間で通信を行うOPGW(Composite fiber Optical overhead Ground Wire)システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。

先行技術

0004

特開平10−108388号公報
特開2005−191727号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、電力輸送設備に設けられる従来の電力線搬送通信システムには、結合回路として、交流電力排流機能を併せ持つ高耐圧トランスが用いられているため、2MHz以上を使用する高速電力線搬送通信には適用が難しいといった課題がある。また、電力輸送設備にOPGWシステムを導入することで、高速データ通信を行うことができるが、光ファイバーケーブルを敷設する必要があり、コスト的な課題がある。

0006

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電力輸送設備における拠点間の通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

実施形態の一態様に係る通信システムは、鉄塔添架の送電線で拠点間の電力輸送を行う電力輸送設備における前記拠点間の通信を行う通信システムであって、前記各拠点に配置され、前記送電線にコンデンサを介して接続された結合回路と、前記各拠点に設置され、前記結合回路を介して前記送電線に重畳される高周波信号送受信する電力線搬送通信装置とを備える。前記結合回路は、前記コンデンサに一端が接続され他端が接地される接地線と、前記接地線が挿通されたフェライトコアと、前記接地線の一端と前記電力線搬送通信装置との間に接続されるトランスとを備える。

発明の効果

0008

実施形態の一態様によれば、電力輸送設備における拠点間の通信において通信速度を向上させることができる通信システムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

図1は、実施形態に係る電力輸送設備の構成例を示す図である。
図2は、実施形態に係る拠点設備の構成例を示す図である。
図3は、実施形態に係るCVTの構成例を示す図である。
図4は、実施形態に係る電力輸送設備に設けられた通信システムの構成を示す図である。
図5は、実施形態に係る結合回路の構成例を示す図である。
図6は、実施形態に係る2線結合回路の構成例を示す図である。
図7は、実施形態に係る2線結合回路の他の構成例を示す図である。

実施例

0010

以下、添付図面を参照して、本願の開示する通信システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

0011

<1.電力輸送設備の構成>
図1は、実施形態に係る電力輸送設備の構成例を示す図である。図1に示すように、電力輸送設備1は、複数の鉄塔2と、複数の鉄塔2に添架された送電線3と、第1の拠点41に設けられた拠点設備51と、第2の拠点42に設けられた拠点設備52とを備える。

0012

送電線3は、3相交流電力を送る3相3線式の送電線であり、6つの送電線311〜313,321〜323を含む。送電線3の電圧は、高電圧または超高圧であり、例えば、22kV以上の電圧である。送電線3は、上述したように鉄塔2に添架された鉄塔添架の電線であり、架空電線とも呼ばれる。

0013

送電線3は、送電線311〜313の回線と、送電線321〜323の回線とを含む2回線構成であるが、1回線構成であってもよい。送電線311,321は、例えば、R相の送電線であり、送電線312,322は、例えば、S相の送電線であり、送電線313,323は、例えば、T相の送電線である。

0014

第1の拠点41および第2の拠点42は、例えば、変電所、発電所、工場などである。例えば、第1の拠点41は、発電所であり、第2の拠点42は、変電所である。この場合、第1の拠点41の拠点設備51で発電された電力が、送電線3によって第2の拠点42の拠点設備52へ送られる。以下、第1の拠点41および第2の拠点42を拠点4と総称し、拠点設備51,52を拠点設備5と総称する場合がある。また、送電線311〜313を送電線31と総称し、送電線321〜323を送電線32と総称する場合がある。

0015

<2.拠点設備の構成>
拠点設備5には、例えば、変電設備および通信設備などが設けられる。図2は、実施形態に係る拠点設備の構成例を示す図であり、変電所に設けられる拠点設備の例を示している。なお、拠点4が発電所である場合、拠点設備5には、変電設備および通信設備に加え、発電設備が設けられる。

0016

図2に示すように、拠点設備5は、送電線3で送電される高圧から超高圧の交流電力を低圧の交流電力へ変換する変電設備6と、変電設備6へ高周波成分が流入するのをブロックするライントラップ71,72と、送電線311〜313,321〜323と変電設備6との間に設けられた線路開閉器81,82とを備える。以下、線路用開閉器81,82を線路用開閉器8と総称する場合がある。

0017

なお、送電線311と線路用開閉器81との間には、ライントラップ71が配置され、送電線321と線路用開閉器82との間には、ライントラップ72が配置される。変電設備6には、送電線311,321の電圧(例えば、送電線311,321の電圧の瞬時値周波数)を計測する電圧器などの種々の計測器を含む計測装置11が設けられる。

0018

さらに、拠点設備5は、他の拠点4との間で通信を行う通信設備9と、CVT(Capacitor Voltage Transformer)101,102と、他の拠点4の通信装置12との間で相互に通信を行う通信装置12とを備える。

0019

通信設備9は、他の拠点4に設けられる通信設備9との間で、通信装置12およびCVT10を介して通信を行う。通信設備9は、例えば、音声やIP(Internet protocol)信号を電波光信号に変換する伝送装置、音声やIP信号中継したり電話設備に接続したりする交換装置、および各装置の信号を音声やIP信号に変換する情報伝送装置などを備える。

0020

CVT101,102(以下、CVT10と総称する場合がある)は、コンデンサ分圧計器用変圧器であり、PT(Potential Transformer)とも呼ばれる。かかるCVT10は、送電線3の電圧を低い電圧(例えば、100V以下の電圧)に分圧して出力する。

0021

図3は、実施形態に係るCVTの構成例を示す図である。図3に示すように、CVT10は、主コンデンサ51と分圧コンデンサ52とが直列接続されて構成されたコンデンサ50と、ウェーブトラップ(WT)53と、高耐圧トランス54と、共振リアクトル55と、保護ギャップ56とを備える。

0022

主コンデンサ51と分圧コンデンサ52とによって分圧された電圧がウェーブトラップ53を介して高耐圧トランス54の一次側巻線へ入力され、高耐圧トランス54の二次側巻線から電圧が出力される。共振リアクトル55は、主コンデンサ51と分圧コンデンサ52との合成静電容量と送電線3で送られる交流電力の周波数とで共振するようにインダクタンス値が設定されており、これにより、分圧誤差を低減している。

0023

また、高耐圧トランス54は、低周波トランスであり、例えば、1MHz以上の周波数を遮断することができる。ウェーブトラップ53と高耐圧トランス54とによって、計測装置11に対して通信装置12が送受信する高周波の伝送信号が流入することが防止される。なお、送電線3と通信装置12との間に接続されるCVT10は、図3に示す構成に限定されず、送電線3の電圧を分圧し、かつ分圧電圧を出力するための回路であって高周波インピーダンスが高く設定されている回路であればよい。

0024

CVT10から出力される電圧は、図2に示す計測装置11へ入力される。計測装置11は、2つのCVT10から出力される電圧に基づいて、送電線31,32の線間短絡や送電線31,32の地絡を検出し、かかる検出結果に基づいて、線路用開閉器8および不図示の線路用遮断器を制御し、送電線3と変電設備6との間の接続を切断する。

0025

通信装置12は、2MHz以上の高周波の伝送信号(以下、高周波信号と記載する場合がある)を送電線3に重畳させて通信を行う。送電線3と変電設備6との間には、上述したライントラップ71,72が設けられている。かかるライントラップ71,72によって通信装置12が送受信する高周波信号が変電設備6へ流入することが防止される。以下、通信装置12について具体的に説明する。

0026

<3.通信装置の構成>
図4は、実施形態に係る電力輸送設備に設けられた通信システムの構成を示す図である。図4に示すように、電力輸送設備1に設けられた通信システム100は、第1の拠点41に設けられた通信装置12と、第2の拠点42に設けられた通信装置12とを含む。

0027

各通信装置12は、CVT101に一端が接続されたケーブル141の他端に接続される結合回路211と、CVT102に一端が接続されたケーブル142の他端に接続される結合回路212と、結合回路211と結合回路212とに接続された2線結合回路22とを備える。

0028

さらに、各通信装置12は、2線結合回路22に接続された電力線搬送通信装置23と、電力線搬送通信装置23に接続された光変換器24と、光変換器24に接続された光ファイバーケーブル25とを備える。結合回路211と結合回路212とは同一回路である。

0029

結合回路211は、一端がグランドアース)に接続されたケーブル151の他端に接続される。結合回路212は、一端がグランドに接続されたケーブル152の他端に接続される。以下、結合回路211,212を結合回路21と総称する場合があり、ケーブル141,142をケーブル14と総称する場合があり、ケーブル151,152をケーブル15と総称する場合がある。

0030

図5は、実施形態に係る結合回路の構成例を示す図である。図5に示すように、結合回路21は、避雷器31と、接地スイッチ32と、接地用ケーブル33(接地線の一例)と、フェライトコア341〜345(以下、フェライトコア34と総称する)と、高耐圧高周波トランス35とを備える。これらの避雷器31、接地スイッチ32、接地用ケーブル33、フェライトコア34および高耐圧高周波トランス35は、基板30上に配置される。

0031

基板30には、導電性接続端子401,402と、導電性の接続端子411,412が取り付けられている。接続端子401は、CVT10に一端が接続されたケーブル14の他端に接続され、接続端子402は、グランドに一端が接続されたケーブル15の他端に接続される。接続端子401と接続端子411とは、ケーブル421で接続され、接続端子402と接続端子412とは、ケーブル422で接続される。

0032

避雷器31は、送電線3などに雷撃が加わった場合や電気事故が発生した場合にCVT10とグランドとの間に生じる過電圧から結合回路21を保護する。避雷器31は、接続端子401,402間にケーブル421,422を介して電気的に接続される。

0033

接地スイッチ32は、接続端子401,402間にケーブル421,422を介して電気的に接続される。接地スイッチ32は、ケーブル421,422間の短絡および開放を行うスイッチである。作業者は、接地スイッチ32の開閉操作を行うことができる。例えば、作業者は、接地スイッチ32への閉操作を行うことで、接続端子401,402間を短絡させることができる。

0034

したがって、接地スイッチ32によって接地用ケーブル33を安全に取り外すことができる。すなわち、接地スイッチ32がない状態で接地用ケーブル33を接続端子411,412から取り外した場合には接続端子401,402間に高電圧が生じるが、接地スイッチ32によって接続端子401,402間を短絡させた後に、接地用ケーブル33を取り外すことで、接続端子401,402間に高電圧が生じることを回避することができる。

0035

接地用ケーブル33は、多芯線を有する被膜付きのケーブルであり、一端が接続端子411に着脱可能に取り付けられ、他端が接続端子412に着脱可能に取り付けられる。接地用ケーブル33の他端は、接続端子412に接続されることによって、接続端子412、ケーブル422、接続端子402、およびケーブル15を介してグランドに接続される。すなわち、接地用ケーブル33の他端は、接地される。接地用ケーブル33を多芯のケーブルにすることによって、接地用ケーブル33に柔軟性を持たせて、接地用ケーブル33にフェライトコア34を取り付けやすくすることができる。

0036

また、接地用ケーブル33は、ケーブル14,15に定常的に流れる排流電流より大きな定格電流を有するケーブルであり、例えば、排流電流よりも十分に大きな定格電流を有するケーブルである。このように、接地用ケーブル33を排流電流よりも十分大きな定格電流を有するケーブルとすることで、排流電流による接地用ケーブル33の発熱を抑えて接地用ケーブル33の伸縮の力が接続端子411,412に加わらないようにすることができる。

0037

排流電流は、送電線3の電圧とCVT10との静電容量との関係で決まる。CVT10の静電容量は1000pF〜2000pF程度である。送電線3の電圧が110kVであり、かつ、CVT10の静電容量が最大2000pFである場合、排流電流は200mA程度である。

0038

接地用ケーブル33における高周波インピーダンス(高周波抵抗)は、撚線の数および構成によって増加することから、接地用ケーブル33を172本の撚線とすることで、高周波抵抗を高くすることができる。これにより、接地用ケーブル33を単芯のケーブルにする場合に比べ、接続端子401,402間の高周波インピーダンスをさらに高くすることができる。

0039

また、ケーブル421,422,431,432は、単芯のケーブルとすることで、接続端子401,402と高耐圧高周波トランス35との間の高周波インピーダンスを低く抑えることができる。これにより、電力線搬送通信装置23で送受信される伝送信号がケーブル421,422,431,432によって減衰する量を低減することができる。

0040

なお、接地用ケーブル33は、172本の撚線を有する断面積が14mm2のケーブルに限定されず、接地用ケーブル33の伸縮の力が接続端子411,412に加わらない程度の定格電流を有するケーブルであればよい。また、耐電圧が2000Vのケーブルを接地用ケーブル33として用いることで、送電線3などに雷撃が加わった場合や電気事故が発生した場合に、接地用ケーブル33が損傷する可能性を低減することができる。なお、接地用ケーブル33の耐電圧は2000Vに限定されない。

0041

5つのフェライトコア34は、例えば、分割型のフェライトコアであり、分割コアとも呼ばれる。これら5つのフェライトコア34には、接地用ケーブル33が挿通される。これにより、接続端子401,402間を高周波成分に対して高インピーダンスにすることができる。なお、フェライトコア34は、5つに限定されない。

0042

図5に示す例では、接地用ケーブル33が3回巻かれており、かかる接地用ケーブル33の3回巻き部分が各フェライトコア34に挿通される。したがって、各フェライトコア34に対する接地用ケーブル33のターン数(以下、フェライトコア34に対するターン数と記載する)は3であるが、フェライトコア34に対するターン数は、3に限定されない。

0043

フェライトコア34に音鳴りが発生するとフェライトコア34の劣化が促進されるため、フェライトコア34は、弾力性を持ったシリコンゴムによって基板30に固定される。シリコンゴムは放熱材でもあることからフェライトコア34の発熱による特性劣化を抑制することができる。

0044

また、シリコンゴムは、一般に、−40℃〜140℃までの温度変化にも耐えうることから、屋外に設置した場合であっても、フェライトコア34の基板30への固定が不安定になることを回避することができる。

0045

フェライトコア34は、接地用ケーブル33に流れる排流電流が大きいと磁気飽和により高周波インピーダンスの低下や周波数特性の歪を生じる。すなわち、フェライトコア34に対するターン数を増加させると、フェライトコア34の高周波インピーダンスの低下や周波数特性の歪を生じる場合がある。そこで、フェライトコア34に対するターン数を抑えつつ、フェライトコア34を複数個取り付けることで、高周波インピーダンスの低下や周波数特性の歪を抑制するようにしている。

0046

ここで、フェライトコア34の磁気飽和が1Aで生じるものとし、かつ、排流電流は200mA程度であるとする。例えば、送電線3の電圧が110kVであり、CVT10の静電容量が2000pFである場合に、排流電流は200mA程度である。この場合、二次高調波尤度を考慮して700mAを上限に設定すると、各フェライトコア34に対するターン数を3にすることで、各フェライトコア34に挿通される接地用ケーブル33に流れる電流の合計は、上限値700mA以下の610mAになる。

0047

このように、排流電流によってフェライトコア34で磁気飽和が生じないようにフェライトコア34に対するターン数を決定することで、磁気飽和によるフェライトコア34の特性低下およびフェライトコア34の劣化を抑制することができる。

0048

また、接地用ケーブル33を3回巻いた部分に複数のフェライトコア34を取り付けることで、接地用ケーブル33をフェライトコア34毎に3回巻く場合に比べ、接地用ケーブル33にフェライトコア34を取り付けやすくすることができる。

0049

このように、フェライトコア34の磁気飽和が生じないように、電線の巻き数や巻き方およびフェライトコア34の個数に工夫を加えることで、接続端子401,402間を高周波に対して高インピーダンスにしている。したがって、電力線搬送通信装置23は、接地用ケーブル33に排流機能を持たせつつ、結合回路21の高周波特性が低下することを防止することができ、結合回路21を通じて2MHz以上の周波数を有する高周波信号を送受信できる。

0050

また、接地用ケーブル33は、接続端子411,412に着脱可能に取り付けられているため、例えば、接地用ケーブル33の交換を容易に行うことができる。接続端子411,412は、例えば、ボルトと、ハンドル付ナットまたはノブ付きナットとを含んでおり、ハンドルまたはノブ絶縁部材で構成される。そのため、接地用ケーブル33の交換を容易かつより安全に行うことができる。なお、接続端子401,402も、ボルトと、ハンドル付きナットまたはノブ付きナットとを含む構成である。

0051

また、フェライトコア34を分割型のフェライトコアにすることで、接地用ケーブル33を接続端子411,412に取り付けた状態で、接地用ケーブル33へ取り付けるフェライトコア34の数を容易に増減することができる。

0052

また、結合回路21は、従来の結合回路のように、排流機能を有する高耐圧トランスを用いていないため、排流に伴う高耐圧トランスのレアショートなどのような故障が発生しない。したがって、通信装置12の信頼性を向上させることができる。また、結合回路21は、排流機能を有する高耐圧トランスを用いておらず、接地用ケーブル33に排流機能を持たせているため、従来の結合回路に比べ、排流電流が大きい。そのため、CVT10を介した計測装置11への影響を抑制し、かつ、計測装置11および通信装置12の故障などを防止することができる。

0053

また、CVT10に一端が接続されるケーブル14の他端が接続される接続端子401とは異なる接続端子411に接地用ケーブル33が取り付けられる。そのため、接地用ケーブル33の交換の際にケーブル14が接続端子401から誤って外れるといった事態を避けることができ、接地用ケーブル33の交換をより安全に行うことができる。

0054

高耐圧高周波トランス35の一次側巻線は、接続端子411に一端が接続されたケーブル431の他端と,接続端子412に一端が接続されたケーブル432の他端とに接続され、接続端子401,402間の高周波成分を二次側巻線へ出力する。高耐圧高周波トランス35の二次側巻線は、2線結合回路22に接続されるコネクタ44に接続される。なお、コネクタ44の2つの端子のうち1つの端子は、グランドに接続される。

0055

高耐圧高周波トランス35は、例えば、50kV耐圧の非鉄心トランスであり、100kHz以上の周波数の成分を通過させることができる高周波トランスである。かかる高耐圧高周波トランス35によって、電力線搬送通信装置23などを高電圧から保護することができ、また、接続端子401,402間の高周波成分を抽出することができる。

0056

図4に戻って、通信装置12の説明を続ける。通信装置12に含まれる2線結合回路22は、結合回路211,212に例えば不図示の同軸ケーブルを介して接続される。かかる2線結合回路22は、電力線搬送通信装置23から送信される伝送信号に基づいて、差動信号を生成する。かかる差動信号は、電力線搬送通信装置23から送信される伝送信号と同相の伝送信号と、電力線搬送通信装置23から送信される伝送信号の位相を180度ずらした伝送信号とを含む。

0057

また、2線結合回路22は、結合回路211および結合回路212から出力される差動信号の一方の位相を反転して他方と加算することによって合成信号を生成し、生成した合成信号を電力線搬送通信装置23へ出力する。

0058

図6は、実施形態に係る2線結合回路の構成例を示す図である。図6に示す2線結合回路22は、トランス60と、可変抵抗61と、電流検出部62と、インピーダンス整合部63とを備える。

0059

トランス60の一次側巻線60aの一端は、端子701を介して結合回路211に接続され、トランス60の一次側巻線60aの他端は、端子702を介して結合回路212に接続される。トランス60の二次側巻線60bの両端は、端子711,712を介して電力線搬送通信装置23に接続される。可変抵抗61は、一次側巻線60aの中点とグランドとの間に接続される。

0060

これにより、トランス60の一次側巻線60aの両端から、電力線搬送通信装置23から送信される伝送信号に応じた差動信号が出力される。また、トランス60において、結合回路211および結合回路212から出力される差動信号の一方の位相が反転して他方と加算されて合成信号が生成され、電力線搬送通信装置23へ出力される。

0061

このように、2線結合回路22は、送電線3に含まれる6つの送電線311〜313,321〜323のうち2つの線とグランド(アース)とを用いた3線式平衡接続回路を構成する。そのため、送電線3の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置23のインピーダンスとの整合を容易に行うことができる。また、送電線311,321に重畳した外来ノイズ放送波は、2線結合回路22によってキャンセルされることになり、電力線搬送通信装置23間での送受信特性を向上させることができる。

0062

また、電流検出部62は、可変抵抗61に流れる電流値を検出する。インピーダンス整合部63は、電流検出部62で検出された電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗61の値を変更する。例えば、インピーダンス整合部63は、可変抵抗61に流れる電流を負帰還する負帰還回路を有しており、かかる負帰還回路によって可変抵抗61を変化させることができる。

0063

このように、2線結合回路22は、電流検出部62で検出された電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗61の値を変更する。そのため、例えば、環境の変化などによって送電線3の線路インピーダンスが変化した場合であっても、送電線3の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置23のインピーダンスとを自動的に整合させることができる。したがって、漏洩電界を大幅に抑制することができ、また、受信する伝送信号の振幅が低下することを抑制することができる。

0064

2線結合回路22は、図6に示す構成例に限定されず、図6に示す構成以外の構成であってもよい。図7は、実施形態に係る2線結合回路の他の構成例を示す図である。図7に示す2線結合回路22は、図6に示す2線結合回路22と同様に、トランス60、可変抵抗61、電流検出部62およびインピーダンス整合部63を備える。

0065

さらに、図7に示す2線結合回路22は、トランス60の二次側巻線60bの両端と端子711,712との間に固定減衰器65が設けられ、一次側巻線60aの中点とグランドとの間に、さらにトランス66および固定減衰器67が設けられる。

0066

トランス66の一次側巻線66aにおける巻き始め端は、トランス60の一次側巻線60aの中点に接続され、トランス66の一次側巻線66aにおける巻き終わり端は、グランドに接続される。また、トランス66における二次側巻線66bにおける巻き始め端は、固定減衰器67を介して可変抵抗61に接続され、トランス66の二次側巻線66bにおける巻き終わり端は、固定減衰器67を介してトランス60の一次側巻線60aの中点に接続される。

0067

可変抵抗61を介して一次側巻線60aの中点とグランドとの間に流れる電流とトランス66の一次側巻線66aを介して一次側巻線60aの中点とグランドとの間に流れる電流とがトランス66によって打ち消し合うように、インピーダンス整合部63によって、可変抵抗61の値が調整される。すなわち、インピーダンス整合部63は、電流検出部62で検出された電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗61の値を変更する。

0068

これにより、送電線3側と電力線搬送通信装置23側との高周波インピーダンスをより安定的に整合させることができる。なお、2線結合回路22は、図6および図7に示す構成例に限定されず、例えば、トランス60と、差動ドライバと、差動レシーバとを備える構成であってもよい。

0069

電力線搬送通信装置23は、2MHz以上の高周波信号を送受信して他の電力線搬送通信装置23との通信を行う。電力線搬送通信装置23は、例えば、IEEE1901に準拠した通信装置である。

0070

例えば、電力線搬送通信装置23は、2MHz以上の周波数帯域で、Wavelet−OFDM(Frequency Division Multiplexing)による伝送方式で通信を行う通信装置である。なお、電力線搬送通信装置23は、2MHz以上の高周波信号を送受信することができる通信装置であればよく、IEEE1901に準拠した通信装置に限定されない。

0071

電力線搬送通信装置23が送受信する伝送信号は、拠点間の通信に用いられる信号であり、例えば、拠点間で音声やデータを送受信するための信号である。例えば、第1の拠点41における電力線搬送通信装置23は、計測装置11で検出された送電線3の電圧の瞬時値や周波数などの第1の拠点41に関する情報を、第2の拠点42における電力線搬送通信装置23へ送信することができる。

0072

また、第2の拠点42における電力線搬送通信装置23は、計測装置11で検出された送電線3の電圧の瞬時値や周波数などの第2の拠点42に関する情報を伝送信号として、第1の拠点41における電力線搬送通信装置23へ送信することができる。また、電力線搬送通信装置23は、拠点4間の音声通信のための情報を伝送信号によって送受信することができる。

0073

電力線搬送通信装置23は、光変換器24および光ファイバーケーブル25を介して拠点4に設けられた不図示の屋内システムに接続されている。屋内システムには、不図示の各種のサーバが設けられる。サーバは、計測装置11で検出された送電線3の電圧の瞬時値や周波数などの拠点4に関する情報を計測装置11から取得し、取得した情報を通信設備9から光ファイバーケーブル25および光変換器24を介して電力線搬送通信装置23へ送信することができる。また、サーバは、線路用開閉器8の状態を示す情報を通信設備9から光ファイバーケーブル25および光変換器24を介して電力線搬送通信装置23へ送信することもできる。また、サーバは、光変換器24および光ファイバーケーブル25を介して電力線搬送通信装置23から送信される他の拠点4の情報を通信設備9から取得することができる。

0074

図4に示すように、結合回路211は、CVT101を介して送電線311に接続され、結合回路212は、CVT102を介して送電線321に接続されている。そのため、第1の拠点41における通信装置12からの差動信号は、送電線311,321を介して第2の拠点42における通信装置12へ送信される。また、第2の拠点42における通信装置12からの差動信号は、送電線311,321を介して第1の拠点41における通信装置12へ送信される。

0075

送電線311,321に伝送される信号は、通信装置12からの差動信号であることから、一つの送電線3で電力線搬送通信装置23の伝送信号を伝送する場合に比べ、送電線311,321の漏洩電界を大幅に低減することができる。

0076

また、送電線311,321への外来ノイズや放送波は、送電線311,321に共通に重畳するが、送電線311,321で伝送される差動信号は、一方の信号が2線結合回路22で反転されて他方の信号と合成される。そのため、送電線311,321に重畳した外来ノイズや放送波は、2線結合回路22によってキャンセルされることになり、電力線搬送通信装置23間での送受信特性を向上させることができる。

0077

上述した実施形態では、CVT10とグランドとの間に結合回路21を配置する例を説明したが、CVT10とは別に、送電線3に一端が接続されるコンデンサを設け、かかるコンデンサの他端とグランドとの間に結合回路21を設ける構成であってもよい。

0078

また、上述した実施形態では、通信システム100において、2つの送電線311,321に差動信号を重畳させる構成例を説明したが、送電線311,321に代えて、送電線312,322または送電線313,323に差動信号を重畳させる構成であってもよい。また、通信システム100は、3つの送電線311,312,313のうち2つの送電線に差動信号を重畳させる構成であってもよく、3つの送電線321,322,323のうち2つの送電線に差動信号を重畳させる構成であってもよい。また、通信システム100は、6つの送電線311,312,313,321,322,323のうち1つの送電線を用いて、電力線搬送通信装置23間の伝送信号を送受信させる構成であってもよい。この場合、通信装置12は、2線結合回路22および結合回路212を設けずに、電力線搬送通信装置23と結合回路211とを直接接続する構成にすることができる。

0079

以上のように、実施形態に係る通信システム100は、鉄塔添架の送電線3で複数の拠点4間の電力輸送を行う電力輸送設備1における拠点4間の通信を行う通信システムである。かかる通信システム100は、各拠点4に配置された結合回路21および電力線搬送通信装置23を備える。結合回路21は、送電線3にコンデンサ50を介して接続される。電力線搬送通信装置23は、結合回路21を介して送電線3に重畳される高周波信号を送受信する。結合回路21は、コンデンサ50に一端が接続され他端が接地される接地線である接地用ケーブル33と、接地用ケーブル33が挿通されたフェライトコア34と、接地用ケーブル33の一端と電力線搬送通信装置23との間に接続される高耐圧高周波トランス35を備える。このように、フェライトコア34に挿通された接地用ケーブル33を用いることで、接地用ケーブル33に排流機能を持たせつつ高周波インピーダンスを高めることができるため、鉄塔添架の送電線3を用いた通信において通信速度を向上させることができる。

0080

また、接地用ケーブル33は、複数回巻かれており、接地用ケーブル33の複数回巻かれた部分が複数のフェライトコア34に挿通される。これにより、接地用ケーブル33をフェライトコア34毎に複数回巻く場合に比べ、接地用ケーブル33にフェライトコア34を取り付けやすくすることができる。

0081

また、結合回路21は、接地用ケーブル33の一端が着脱可能に接続される接続端子411(第1端子の一例)と、接地用ケーブル33の他端が着脱可能に接続される接続端子412(第2端子の一例)と、接続端子411に接続された接続端子401(第3端子の一例)と、接続端子412に接続された接続端子402(第4端子の一例)と、接続端子401と接続端子402との間に設けられた接地スイッチ32とを備える。これにより、接地用ケーブル33の交換の際にケーブル14が接続端子401から誤って外れるといった事態を避けることができ、接地用ケーブル33の交換をより安全に行うことができる。

0082

また、結合回路21に接続されるコンデンサ50は、送電線3の一端に接続されるCVT10(コンデンサ分圧型計器用変圧器の一例)に含まれるコンデンサである。これにより、送電線3に対してCVT10とは別にコンデンサを設ける場合に比べて、通信装置12の小型化および低コスト化を図ることができる。

0083

また、各拠点4には、送電線311,321の電圧を計測する計測装置11が設けられる。電力線搬送通信装置23は、送電線3を介して計測装置11による計測結果を送信する。これにより、例えば、第1の拠点41の状態を第2の拠点42に容易に通知することができる。

0084

また、実施形態に係る通信システム100は、電力線搬送通信装置23から出力される高周波信号から差動信号を生成して2つの結合回路211,212へ出力し、2つの結合回路211,212から受信される差動信号を合成して電力線搬送通信装置23へ出力する2線結合回路22を備える。送電線3は、差動信号に含まれる一方の信号を伝送する送電線311(第1送電線の一例)と他方の信号を伝送する送電線321(第2送電線の一例)とを含む。これにより、漏洩電界を大幅に抑制することができる。

0085

また、2線結合回路22は、一端が結合回路211に接続され、他端が結合回路212に接続された一次側巻線60aと、両端が電力線搬送通信装置23に接続された二次側巻線60bとを備えるトランス60と、トランス60の一次側巻線60aの中点に接続された可変抵抗61とを備える。これにより、送電線3の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置23のインピーダンスとの整合を容易に行うことができる。

0086

また、2線結合回路22は、可変抵抗61に流れる電流がゼロまたは予め設定された値以下になるように可変抵抗61の値を変更するインピーダンス整合部63を備える。これにより、送電線3の線路インピーダンスと電力線搬送通信装置23のインピーダンスとを自動的に整合させることができる。したがって、漏洩電界を大幅に抑制することができ、また、受信する伝送信号の振幅が低下することを抑制することができる。

0087

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

0088

1電力輸送設備
2鉄塔
3,311,312,313,321,322,323送電線
4拠点
41 第1の拠点
42 第2の拠点
5,51,52 拠点設備
6変電設備
71,72ライントラップ
8,81,82線路用開閉器
9通信設備
10,101,102CVT
11計測装置
12通信装置
14,141,142,15,151,152ケーブル
21,211,212結合回路
22 2線結合回路
23電力線搬送通信装置
24光変換器
25光ファイバーケーブル
30基板
31避雷器
32接地スイッチ
33接地用ケーブル(接地線)
34,341〜345フェライトコア
35 高耐圧高周波トランス(トランス)
401,402,411,412接続端子(第1端子から第4端子)
421,422,431,432 ケーブル
50コンデンサ
60,66 トランス
61可変抵抗(抵抗
63インピーダンス整合部
701,702,711,712 端子
100通信システム

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