JPH061909B2

JPH061909B2 - 電力線搬送信号伝送装置

Info

Publication number: JPH061909B2
Application number: JP61011924A
Authority: JP
Inventors: 照信宮崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS62171237A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電力線搬送信号伝送装置に係り、特に系統の
変化に広範囲に対応可能な信号送出用インピーダンスの
決定法に関する。

〔従来の技術〕

本発明が適用される零相キャリヤ伝送方式については、
「日立評論」第７３７号（第６５巻第６号）第１頁〜第
６頁に原理の説明があるも送信用コンデンサーの選定方
法については記述されていないが１，２，４の定差関係
にあるコンデンサー群を準備し、これを組合せて全ての
整数倍を有するように今迄は実機を製作していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕配線線を利用した信号伝送には種々の方式が提案されて
いるが、その内の一つに３相回路に存在する零相電圧を
利用し特にその変化分に着目した零相伝送方式が実用化
されている。

この方式は非接地或いは高抵抗地方式の配電系統は大地
に対して３相の各大地静電容量を有し、この値は常時ほ
とんど変化しないが、一相のみ大地相にインピーダンス
（例えばコンデンサー）を挿入すると、以前に発生して
いた零相電圧が変化する。この変化分を零相信号として
情報伝送に利用しようとするものが零相伝送方式であ
り、非接地や高抵抗接地系統に於ては３相対地インピー
ダンス即ち零相インピーダンスの１％程度の静電容量或
いは、同等のインピーダンス（抵抗又はリアクタンス
等）が送信用として用いられている。

しかるに、対地静電容量は配電系統の運用状態によって
変化するもので、同一配電系統図の配電線路長が長い時
は大きく、短い時は小さな値となる。第６図の如く、配
電用変圧器ＴＲ_１で降圧された電気は母線ＢＵＳより配
電線１，２へ配電用しゃ断器ＣＢ₁，ＣＢ₂を介して供給
されるとき、ＴＲ_１に係る給電範囲（即ち配電線の長
さ）は、各配電線に存在する区分開閉器ＤＭ₁₁〜Ｄ
Ｍ_1n，ＤＭ₂₁〜ＤＭ_2nの開閉状態及びＣＢ₁，ＣＢ₂の開
閉状態によって大きく変化する。

すなわち、当該変圧器による供給範囲が全て接続された
ときの最大対地静電容量（即ち隣接区間３との系統切替
時の連繋時は隣接変圧器ＴＲ′系統の全容量）に見合っ
た送信用コンデンサーを準備すれば当該系統内及び隣接
区間との切替え操作中での零相送受信は出来る。

以下、非接地系統に於ける零相伝送方式の１例としてコ
ンデンサーを信号送出用インピーダンスとして使用する
場合について説明するが、原理的に抵抗やリアクタンス
分でより事明白である。第６図に於て、変電母線ＢＵＳ
に接続された１０は配電線上の各ＤＭ制御装置１１〜１
ｎ，２１〜２ｎと信号の送受信を行うための親局送受信
装置で、１１〜１ｎ，２１〜２ｎは各ＤＭを監視・制御
するための子局送受信装置である。

この各々の送受信装置にはそれらの接続される系統の対
地静電容量（合計値）の１％程度の送信用コンデンサー
容量を常に準備しておく必要があり、系統の変化に応じ
て最適な送信レベル（コンデンサー値）を別に設けた回
路で選定しその指令に従って零相信号を送出する必要が
ある。

第２図は送信回路の一例で、Ａ，Ｂ，Ｃは３相配電線路
の各相を示し、送信用コンデンサーＣは静止形開閉器Ｓ
Ｗによって開閉され、送信用変成器Ｔ_１を介して基準相
Ａと土地間に接続されている。ここに、送信用コンデン
サーＣは系統の変化に応じて選択出来るように夫々に対
応するＳＷを有している。

従来、対地静電容量は連続して大きく変化する事からコ
ンデンサーC₁〜C_nは１，２，４，８，…の値、即ち、２
^ｎ（ｎ＝０以上の整数）を選びこれ等を組合せて、１か
ら任意の数値を選ぶようにしていた。

従って、大地静電容量の変動範囲が１〜２^ｎ迄変化する
ときにはｎ＋１個の送信用コンデンサーC₁,C₂，……C
_n+1とｎ＋１個の送信用ＳＷ，ＳＷ_１，ＳＷ_２，……，
ＳＷ_n+1，を必要とし、装置が大きくなる他、制御も非
常にやっかいとなっていた。

ここに送信用変成器Ｔ_１の差数比をＮ_Ｔ＝１とすると配
電系統から見た最大送信用のコンデンサー容量はとなる。

第３図は、従来例による系統の対地静電容量と送信用コ
ンデンサーレベルの関係を示すもので横軸に系統運用状
況に応じて変化する対地Ｃの範囲を、縦軸に送信用コン
デンサーレベルを示すもので、第２図の如く、送信用コ
ンデンサーは段階的に切替え選択するから連続的に変化
する対地Ｃに対して段階的にしか切替え出来ない。

今、対地Ｃの１％の値を示す点の集合を第３図上で右上
りの直線３０で示すと、理想的にはこの線上に送信用コ
ンデンサーレベルが一致すれば良いが、階段状の切替え
となるためその切替え点に於ては対地Ｃに対する割合
（即ち、零相信号レベル）が変化する事となり、好まし
くない。零相信号レベルがあまり小さいと信号のＳ／Ｎ
比が悪化し、あまり大きくなると零相電圧の変化が保護
継電器の感度に影響することになる。

第３図に於て、今、対地静電容量ＣがＮからＮ−１に小
さくなったとき送信ＣレベルをｎからＮ−１に切替える
限界点を(イ)とすると(イ)点に於ける対地Ｃに対する送信
コンデンサーの割合はとなる。

同様にＮからＮ＋１に大きくなるときの送信Ｃをｎから
ｎ＋１に切替える限界(ロ)に於ける割合はとなる。この割合はＮが大きい時に於てはとなりいずれも目標とするn/Nに大略等しく、所期の目
的を達するがＮが小さい時、とりわけＮ＝１又は２では
その影響は大きくなる。

即ち、Ｎ＝２からＮ＝１に切替える限界点(ハ)に於ては …送信用Ｃが２倍となり大きすぎる。すなわち、信号と
する零相電圧の変化巾が２倍にもなる事を意味し好まく
ない。

又Ｎ＝１からＮ＝２に切替える限界点(ニ)に於ては …送信用Ｃが半分となり小さすぎる事を意味する。すな
わち、信号とする零相電圧の変化巾が半分となり好まし
くない。

さらに第６図に於てＣＢ₁，ＣＢ₂が全て「切」となると
対地ＣはＢＵＳ及びＴＲ_１の対地Ｃであり、短い区間が
接続される。例えばＣＢ_１のみ閉路時は１１との通信が
必要で非常に小さな送信用コンデンサーを単位として有
する必要がある。

このように、従来方式では (1)多くのコンデンサー群と開閉ＳＷ群を必要とする。

(2)対地Ｃが小さくなるとその切替え限界に於いてはそ
の送信レベルが目標値の倍、半分迄変動しあまり好まし
くない。また、従来方式は多くのコンデンサー群を有す
る為、対地Ｃの大きい時は切替点に於ける送信レベルの
変動が小さいと云える。

(3)最小対地容量が設置個所毎に変化し、装置の製作，
標準化が出来ない。

以上のことから、本発明の目的は、効果的に送信用コン
デンサー（インピーダンス）ステップとすることにより
少ない送信回路で広範囲の送信範囲（対地インピーダン
スの変動範囲）をカバーしようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、等比級数で定まるコンデンサー容量
を準備し、一定比率となるように適宜コンデンサーを切
替える。

〔作用〕

常に一定比率のコンデンサー容量とできるため、コンデ
ンサー切替えによって送信レベルが変動しない。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を説明する。

先ず、第４図は第３図に対応する切替え点の状況を本発
明による場合について説明するものである。今、送信レ
ベル比を３０を中心に上限，下限、夫々３１，３２とす
ると、第４図に於て対比Ｃ＝Ｘ_Ｎの時切替え上、下限は式（１），（２）よりとする。

即ち、ａ，ｂは、理想値（制御目標値）に対して、上限及び下限値を示し、αはそれ等の比を示
す。

このようにレベルY_NからY_N+1へ切換ったときの送信イン
ピーダンス（コンデンサー）の割合をαとなるように各
送信レベルを選定しておけば常に、ａとｂの間、即ち、
３１と３２で囲まれた範囲内を第５図の如く等比段階で
切換えできる事となる。以下に最適なαの値を決定す
る。

今、１＋α＝α^２となるようなαを選定するとを得る。

又、ａ^３＝（１＋α）・α＝α＋α^２＝１＋２α ａ^４＝（１＋２）・α^２＝α^２＋α^３＝（１＋２）＋α^３＝２＋３α α^５＝（１＋α）・α^３ α^６＝（１＋α）・α^４＝（１＋α）α^２＋α^５＝（１＋α）＋α^３＋α^５：：更に、上式に於てα^２−α＝１であることから両辺をα
で割ると1/α＝α−１従って、1/α＝α−１となるようにαを選定すると、 αは同様にとなる。

即ち、最小単位を「１」に選ぶと第１図の如く、又最小
単位を1/αに選ぶと第７図の如く、各送信インピーダン
スレベル間の比をαに選定することが可能となる。

云いかえれば、準備する送信用インピーダンス群を夫々
最小単位のα^(2n-1)倍（ｎ＝正整数，とすれば、これ等を第１図又は第７図のように組合せす
ことによって切替える各レベル間の比を一定値αとなる
ようにすることが出来、常にａ〜ｂ（％）の間に送信レ
ベルを設けることが可能となる。

具体的な数値を当てはめると従って、 α^２＝(1.618)²＝2.618＝１＋α＝１＋1.618 α^３＝(1.618)³＝4.236＝α＋α^２＝1.618＋2.618 α^４＝(1.618)⁴＝6.854＝α^２＋α^３＝2.618＋4.236 ：：：：：：：：となる。

これ等の数値を代入して、送信レベル値と、送信インピ
ーダンスの関係をまとめると第８図の如くなる。

即ち、第２図の如き送信回路構成に於てＣ_１＝1.0，Ｃ
_２＝1.618，Ｃ_３＝4.236，Ｃ_４＝11.088，Ｃ_５＝29.030
の５ケのコンデンサーを準備すれば常に送信レベルの上
下限比が1.618＝αに保たれていることとなる。

今、送信レベルを１（％）目標とする場合、上限を1.2
（％）とするとα＝a/b=1.618よりとなるから0.74（％）から1.2（％）の間を送信レベル
とすることが出来ることを意味する。

又、上限を1.3（％）とすると即ち、0.8〜1.3（％）の間を送信レベルに常に保つこと
が出来る。

尚実際に製品を作りコンデンサーの切換え制御を行うと
きはハード誤差等を考慮してａ〜ｂ（％）よりも、幾分
巾をもたせて切換え制御にはヒステリシスを持たせるこ
とは当然実施されるべき事であり、ここではその詳細に
ついて述べない。

次に、送信レベルは当該配電系統に於ける最小系統の時
から最大系統、即ち、隣接との連系を含む対地静電容量
が大きくなった時にも通信をすることが必要であるた
め、その送信インピーダンスの切換え範囲（即ち、ステ
ップ）は大きなものが要求される。この対策として第９
図の如く、送信用変成器の２次側にタップを設ける。即
ち、第２図と同一記号は同一品を示す。

今、変成器の１次側巻数をn₁、２次側巻線比をn₂,n₃と
するとき１次側から見た静電容量は (1)２次巻回線ｎ_２に最小単位のコンデンサーＣ_１が接
続された時には（n₂/n₁）^２・Ｃ_１ (2)２次巻線ｎ_３に全てのコンデンサーΣＣが接続され
た時には（n₃/n₂）^２・ΣＣとなる。従って、今仮に上記（１）と（２）が等しいよ
うにn₂,n₃を定めると、半分のコンデンサー群で広範囲
の対地静電容量に対応することが出来る。

例えば、今、コンデンサー群をＣ_１（１），Ｃ
_２（α），Ｃ_３（α^３）の３個とすると、最大のコンデ
ンサー容量は１＋α＋α^３＝α^２＋α^３＝α^２（１＋
α）＝α^４であるから（n₃/n₁）^２α^４＝（n₂/n₁）^２・１→（n₂/n₃）^２＝α^４→n₂/n₃＝α^２従ってｎ^２＝１００とすればとなる。

今、３つのコンデンサー群と１つの中間タップを有する
場合について、本発明を適用した具体例をまとめると第
１０図の如くなる。

即ち、タップn₃では、１からα^４までタップn₂では、α^４からα^３までのコンデンサー容量の
ステップを実現することが可能となる。

ここにα^４で両方向からの切替えを重複させたのは切換
えをスムーズに行わせる為だけであり、このように重複
させたくて、タップｎ_３では１からα^４まで、タップｎ
_２ではα^５からα^９までとなるようにしてもよく、或い
は適当に重複するようにタップ関係を選定してもよいこ
と明白である。

又、以上の説明は、中間タップを１ケの場合について述
べたが同様に任意のタップを設けてもよいこと明白であ
る。

以上の如くすることによってコンデンサーのステップを
広範囲に少ないコンデンサーで実現出来るがその割合は
系統の最小時と最大時の比で決る。

一般に系統の最大容量は地絡保護レリーの誤動作防止の
点より決ってくるが最小容量は変圧器及び母線の対地Ｃ
であるから一律には決定せず、従って準備するコンデン
サーのステップ数を如何程とするか決めることは容易で
ない。

今、６．６（ｋＶ），６０（Hz）の配電線に於て１線地
絡電流が１０（Ａ）の系統に於ける対地Ｃは今、この系統にコンデンサーの切替え方式として、第１
０図のα^３ステップを適用すると最小ステップはとなる。

このように、適用最大系統の対地静電容量とコンデンサ
ー群の数が決定され、送信変成器のタップ数が決定され
ると零相キャリヤ方式による最適な制御可能の最少対地
静電容量が決まる。

しかし必らずしも、このような対地Ｃが保証されるわけ
ではないので、これ以下の対地Ｃを有する電源母線には
それに見合う静電容量を、３等分して対地間に各相挿入
することとすればよい。

即ち、第１１図の如く配電用変圧器ＴＲ，母線ＢＵＳ，
送信用コンデンサーＣ，変成器Ｔ及びしゃ断器ＣＢ_１よ
りなる母線ＢＵＳに対地静電容量Ｃ_０を常時挿入する。

この値は上述の第１０図の系統に於て１相当り程度でよい。又、各相毎母線と大地相に挿入するのはコ
ンデンサーでなく抵抗又はリアクタンスであっても、等
価的な零相インピーダンスを有すれば良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば最小の送信用インピーダンス群で、広範
囲に変動する系統に於ても常に最適な範囲内の零相信号
レベルを確保する事が出来るので安定した電力線搬送の
送出を安価に実現することが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレベル切替え例を示す図、第２図
は本発明の適用される系統図、第３図は従来方式、第４
図〜第５図は本発明による方式を示す送信レベル切換え
説明図、第６図は配電系統図、第７図〜第８図は本発明
によるレベル切換え例を示す図、第９図と第１０図は送
信レベル切替え例とその回路構成を示す図、第１１図は
本発明の実施例を示す部分系統図である。１，２…適用効象の配電線路、C₁,C₂,…C_n…本案の対象
となる信号送出用コンデンサー、Ｃ_０…対地静電容量、
ＴＲ…変圧器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】零相信号の大きさにより開放制御される遮
断器を含む三相配電線の零相信号を検出する零相信号検
出部と、一次巻線と二次巻線を有し、一次巻線が三相配
電線の特定相と大地間に接続された変成器と、該変成器
の二次巻線端子間にインピーダンスとスイッチング回路
を直列に接続した直列回路と、スイッチング回路を送信
情報に基づいて開閉する信号変調回路とを含む信号伝送
装置を三相配電線の複数個所に設置して構成される電力
線搬送信号伝送装置において、少なくとも一つの信号伝送装置の直列回路は、インピー
ダンスとスイッチング回路の直列回路を複数組備えてそ
の一方端を二次巻線の一方端に接続され、その他方端を
選択回路を介して二次巻線の他方端に接続されており、
選択回路により選択されるインピーダンス群の組合せ使
用されるインピーダンスのステップ比が等比関係とされ
ることを特徴とする電力線搬送信号伝送装置。