JPH0740682B2

JPH0740682B2 - 伝送装置

Info

Publication number: JPH0740682B2
Application number: JP59156025A
Authority: JP
Inventors: 眞寺田; 浩鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-07-24
Filing date: 1984-07-24
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS6132626A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、配電系統を利用して情報伝送を行なう伝送
装置に関する。

〔従来の技術〕

配電系統の発達は、電力エネルギーとしての利用が高度
化する一方、情報伝達の媒体のしてその有用性が認識さ
れて益々その度合を高めている。

配電系統は、その構成が多岐に及び形状は単純でも分枝
の多い事が特徴である。

このような系統の運用を自動化するため所謂配電自動化
方式が実用化されつつあるが、この中で、配電線搬送を
利用する方式はその構成が、主回路系統の変更に応じて
対処しやすく、余分の専用伝送路を必要としないという
理由で研究されて来ている。然し乍ら本方式は配電線路
の複雑な構成の中ではその動作に確実性を欠く面があり
種々の原理が考案されて来ている。

その中で低圧配電線では位相パルス信号方式が負荷機器
制御システム、自動検針並びに諸情報収集システムとし
て注目されている。

この従来の方式は配電線の商用周波電圧を直接利用し任
意の位相に過渡的高周波振動を発生させこれを信号波と
して伝播させる方式であり、その詳細は以下に示す通り
である。

第１図に於て（１）は高圧配電線、（２）は柱上変圧
器、（３）は低圧配電線、（４）は送受信器（親側）、
（５）は送受信機（子側）である。

この方式では電源端又は負荷端の送受信機回路の中で高
周波共振回路を接続しその回路を所定の位相でON−OFF
する事により商用周波電源電圧波形に任意位相の過渡的
高周波振動を重畳発生するものである。

その原理図を第２図に示す。

第２図において、（ａ）は位相パルス方式の等価回路図
を、（ｂ）はその波形を示す。この方式の原理は、負荷
端（５）のコンデンサ（51）に蓄えられた電荷をスイツ
チ（53）により放電し、負荷（６）又は電源（０）へイ
ンピーダンス（１），（２），（３），（20）を通して
分流させるものである。

負荷端でコンデンサCo（51）を放電した場合は電源端へ
至る途中柱上変圧器の低圧側を流れる電流i₂を検出する
事になる。

この時、信号として発せられる電圧の波形は例えば、
「電気共同研究」第36巻第５号P37〜38に示されるよう
に、Ｌ＝Z_H＋Zt＋Z_Lのリアクタンス分と表現される。

この方式に於ては発信周波数，位相，レベルが発信回路
定数，低圧配電線，柱上変圧器，需要家負荷などにより
変動を受ける。

この変動は定量的に把握する事は困難で、本方式が比較
的雑音等に弱いと見られる動作を示す一因となつている
と考えられる。

〔発明の目的〕

本発明は、従来装置の上記欠点を解消し新たな方式を提
供せんとするものである。

〔発明の実施例〕

本発明の原理を第３図の等価回路図に示す。第３図
（ａ）に於て、（０）は商用周波電源、（１）は高圧側
インピーダンス、（２）は変圧器の等価インピーダン
ス、（３）は低圧側線路のインピーダンス、（４）は親
側受（送）信機、（40）は信号受信用CT、（５）は子側
送（受）信機、（51）は送信回路用コンデンサ、（52）
はリアクタ、（53）は送信用スイツチ、（６）は負荷で
あり、以上（１）〜（６）は第２図（ａ）の位相パルス
方式の等価回路図と本質的に同じである。

本発明では子側送（受）信機（５）に変成器（50）を追
加したものである。

変成器（50）はコンデンサ（51）の電荷を放電する事に
より生じる負荷（６）への分流分を測定するもので、こ
の測定結果を送（受）信機（５）に加味し、親側への送
信信号を自端から発信する自端負荷の情報に追加する事
を特長とする。

この事により負荷側へ分流消失した分を正確に加味する
事により子側の情報信号に発信時の負荷側への流失分を
加味でき、線路伝播状態の変化があればその有無を考慮
した信号送信が可能となる。

次に第３図（ｂ）に、柱上変圧器側の接続を含む本発明
の原理図を示す。

第３図（ｂ）に於て、（０），（２），（６）は第２図
（ａ），第３図（ａ）のそれと同じである。（21），
（22）は高圧，低圧側に接続されたCTで、その接続は差
動的とする。この出力を電源側受（送）信機（４）に導
入する。

負荷側からの送信信号は信号受信用CT（40）を介して受
（送）信機（４）へ加えられるが柱上変圧器は飽和特性
をもつ非線型インピーダンスの為、高圧側でのキヤパシ
タ等の開閉による過渡現象により複雑な振舞いを示す。
従つてこの等価回路中の励磁を示す分路に流れる差電流
（代数和）を検出し、この波形が特定周波成分（たとえ
ば４₀,6₀,8₀ 10_０）を含む信号受信用CT（40）
を介して得られる受（送）信機（４）の受信信号の受信
判定を一部中止もしくは変更する様な判断を加味する様
にするものである。

特に高圧側に接続された力率改善コンデンサを投入する
際に発生する過渡現象はその波形は異なるが直列に接続
された短絡電流抑制用リアクトルとの共振により発生す
るもので、発生機構自体は同一であり高圧側より柱上変
圧器を介して低圧側へ侵入する際、位相如何では高磁束
密度レベルで動作中の上記変圧器を直流飽和させやす
く、その為にその偶数倍調波分をとることになる。この
ような現象を受信端近傍で直接検出する事により、異常
状態を監視でき、伝送不良を生じた際、受信波形の弁別
により確実性を付与する事ができる。

又、高圧側の開閉等変圧器高圧側の電圧に瞬時変化を来
たした際、同じく柱上変圧来のもつ非線型励磁特性によ
り生ずる励磁インピーダンス分路への分流分により生ず
る過渡現象により生じる高調波波形により、同じく受信
波形が乱れ伝送不良を生じた際、受信波形の弁別により
確実性を付与する事ができる。

以上要するに本方式では、送（受）信端に於て生じる側
路分を、電源／負荷両側で検出するようにした事、並び
に受信側に近接する柱上変圧器の非線型性に生じる異常
現象を検出し、それにより受信側弁別ロジツクに修正を
施す事を可能とするものであり、これにより信号送受信
の確実性を一段と向上するものである。

本発明の一実施例の基本構成を第４図に示す。第４図に
於て、（１）〜（５）は第１図における（１）〜（５）
とほぼその機能は全じである。本実施例に於ては、高圧
側にCT（21a），（21b）、低圧側にCT（22a），（22
b）、低圧側にPT（31a），（31b）親側受（送）信器
（４）に近接してCT（40a），（40b）、子側送（受）信
器（51）に近接してCT（50a），（50b）を設け、かつ、
その２次に計測・処理機能回路（41）及び（54）を付加
した点が異なる。

CT（50a）（50b）及び計測・処理機能回路（55）は前述
した原理第３図（ａ）を実現するためのものであり、CT
（21a）（21b）,CT（22a）（22b）,PT（31a）（31b）及
び計測・処理機能回路（41）は前述の原理第３図（ｂ）
を実現するためのものである。

次に回路の詳細な構成及び動作を以下に示す。第５図に
本発明の一実施例の子局側（送信端）の構成を示す。

第５図に於て、（５），（50−ａ），（51），（52），
（53）は第３図，第４図のそれと同じである。（55a）
はレベルコンバータであり、CT（50−ａ）の２次側の瞬
時値波形を適当なレベルに変換する。（56a）は同じく
レベルコンバータで、低圧回路電圧を同じく瞬時値波形
の適当なレベルをもつものに変換するものである。（57
a）（57b）はサンプルホールドアンプでありレベルコン
バータの出力波形を記憶する。（58a）（58b）はサンプ
ルホールドの制御を司る制御回路で、系統電圧の適当な
位相（たとえば０）を検出し、この時の電流波形をサン
プルするようサンプルホールドアンプ（57a）（57b）に
サンプルパルスを発生する。これにより電源周波数と同
期した送信電流を検出できるようにする。

（59）はマルチプレクサであり、サンプルホールドアン
プ（57a）（57b）のサンプルホールド値を切換え、次段
のA/Dコンバータ（60）へ入力として印加する。

上記A/Dコンバータ（60）では、マルチプレクサ（59）
の出力アナログ電圧を入力とし、これをデイジタル値に
変換して後段のマイクロプロセツサ（61）へ印加する。

尚、説明は省略したが、３相回路のものｂ相−ｎ相間に
ついても同様な回路構成で入力を系統側より取り、サン
プルホールドアンプ（57b）へ加え、制御回路（58b）に
より制御してA/Dコンバータ（60）へ取入れる。

本回路に於てレベルコンバータ（56a）の入力側は必要
に応じPTを使用してもよい。本質的にレベルコンバレー
タの機能とPTの機能は仝一であるが説明を簡単にするた
めにPTを使用しないものとして説明した。

次に本発明の実施例の子局側の動作を次に説明する。

まず子局側より親局側へデータを送信する場合、子局側
はデータの送り出し要求に応じ計量値をソリツドステー
トメータ（７）から受けて子側送（受）信機（５）の伝
送制御回路（TCC）でパルス列とし次段のサイリスタゲ
ート制御回路（GCC）へ印加する。サイリスタモジユー
ル（３）はこのゲート制御回路GCCの出力パルスを受け
点弧するが、この点弧回数に応じ自由振動パルス波形が
コンデンサ（51），リアクタ（52）がら外部回路へ送出
される。

ここで、高周波のパルス信号は、負荷側インピーダンス
に比べ電源側インピーダンスが小さいことから、そのほ
とんどが電源側へながれるが、高周波に対して低インピ
ーダンスのコンデンサ等の負荷が負荷側に接続されて居
ると、コンデンサ（51）よりパルスは負荷側へも分流し
CT（50−ａ）の１次側にも電流が流れるから、その２次
側に電流が流れ、レベルコンバータ（55a）によりサン
プルホールドアンプ（57a）に保持される。但しこの
時、低圧線間電圧をレベル変換し、制御回路（58a）に
加えてあるのでこの極性及び間隔をマイクロプロセツサ
（61）からの指令に応じ設定してコンデンサ（51）の印
加電圧の放電のタイミング及びコンデンサ（51）の両端
電圧の極性と同一方向の時にホールドさせるようにする
と、線間電圧符号に同期した電流波形をサンプルし保持
する事ができる。

即ち送信用スイツチ（３）を閉とした時の位相パルスの
負荷流出分を計測できる。

次にこのようにして得たアナログ値はマルチプレクサ
（59）で切換えの後、A/Dコンバータ（60）によりデイ
ジタル値となり、マイクロプロセツサ（61）により取込
まれそのメモリー内に収納される。

このマイクロプロセツサ（61）が記憶した流出電流波形
の大きさ，周波数，位相をマイクロプロセツサ（61）に
より高速分析し、その値を子側送（受）信機（５）の信
号送出用の伝送制御回路TCCへ印加し、次の伝送サイク
ルに送出する情報に上記情報を重畳して伝送する。流出
電流の情報を入手した親側受（送）信機（４）は、その
情報を基に、先に受信した情報を採用するか否か、或は
再度の送信要求を行なうかの判断を行なう。

配電線路における負荷の状況は、商用周波数の10サイク
ル以内で変動するものではないから、上記流出分を検出
し、次又は至近のサイクルに印加しても、実用上大きな
相違を生じる事はない。

又、伝送制御回路が適当なインテリジエント性を有して
いる時はこの制御回路の動作を変更し送信パルスのレベ
ルを変更するなども可能である。

第６図に本発明の一実施例の親局（受信端）の構成を示
す。

第６図に於て、（１），（２），（３），（４），（40
a）（40b），（40n），（21a），（21b），（21n）は名
称，機能とも第４図のそれと同じである。

（41）は計測処理回路で、以下の構成部分を備える。即
ち、（42a），（42b）は夫々３層の電流変成器（CT），
（43a），（43b）はこの電流変成器（42a），（42b）の
出力を受けてレベル変換を行うレベルコンバータであ
る。又、（44a），（44b）はレベルコンバータ（43
a），（43b）の出力を受けて後述の位相ロツクループよ
りそのホールド，リセツトの制御を受けるサンプルホー
ルドアンプ、（45）はサンプルホールドアンプ（44
a），（44b）の出力を後段のA/Dコンバータ（46）に切
換えて印加するマルチプレクサ、（46）は前述のマルチ
プレクサ（45）を経由して加えられたサンプルホールド
アンプ（44a），（44b）のアナログ出力をA/D変換するA
/Dコンバータである。

（47）は上述のA/Dコンバータ（46）の出力のデイジタ
ル値を読み込み計測演算処理を行うマイクロプロセツサ
であり、適当なスピードとメモリー容量を有するものと
する。

（48）は低圧系統の線間電圧（３）を受け適当な大きさ
の電圧に変換するレベルコンバータ、（49）はサンプル
ホールドアンプ（44a），（44b）を制御する制御回路
で、これら（49），（44a）（44b）は子局側の（58a）
（58b），（44a）（44b）の機能とほぼ同じであるので
詳細な説明を省略するが、系統の電圧に同期し電圧０か
ら次の０迄出力をサンプルホールドアンプに与え、電圧
と同相の電流入力を保持し読込み可能とする。

図中明らかな様にCT（42a）はCT（40a）の２次電流を受
け親局の受信電流を入力とする。

又CT（42b）はCT（40a）（40b）の電流とCT（21a）（21
b）（21n）の合成電流（即ち差動電流）を受け、変圧器
（２）を含む高低圧連系回路部分へ流入する電流の有無
を検出する。

次にこの親局側計測処理回路の動作について説明する。

前述のようにして子局側から発信された位相パルスを重
畳した電流はCT（40a）（40b）（40n）により検出さ
れ、CT（42a）（42b）を介してレベルコンバータ（43
a）（３相分）でレベル変換され、サンプルホールドア
ンプ（44a）でホールドされマルチプレクサ（45）を経
てA/Dコンバータ（46）によつてデイジタル値となつて
マイクロプロセツサ（47）に読込まれる。この時制御回
路（49）の出力により系統電圧変化に同期し所定の継続
時間中の幾つかの値をサンプル値として読む。

この値は幾つか読込まれ送信端から送信された直前のパ
ルス列のもつ発信信号の波形の特徴と照合され一致して
いれば正しいパルスとして受信する。

この正しいパルスを複数個連ねたパルス列により、子側
の計測データ及び送信側パルスの分流状態，波形の特長
を表すデータを復号し計測値としてのチエツクを行い正
式のデータとする。

即ち、位相パルスの振動波形としての特長をアナログ的
に検出し、送信側で検出した同波形としての特長を受信
データにより照合した値と比較してアナログ検定を行う
ものである。以上のようにして送出されたパルス信号列
は瞬時に受信端に表われ、商用周波に位相パルスが重畳
された波形として観測されるので、受信側では所望の計
量データに対応したパルス列と前述の負荷側へ流出漏洩
する電流に対応したパルス列とを受信する事となる。後
者のパルス列は同一送信端で観測した他の計量データに
も追加して送出される事になるから、受信符号を判別す
るロジツクを適当に定めれば送信信号の送出状況がどの
ような状態か、かつ変動しているか否かの判別が可能と
なる。

又、受信パルスのアナログ波高値と、上記流出パルスの
アナログ値を計測した結果を追加した分のパルス列とを
アナログ復調する事により送信側の位相パルスの波形の
状態をアナログ的により忠実に再現する事が可能とな
る。

更に高圧側もしくは低圧側よりこの送信機，受信機を通
過するパルス状の電流が生じる事はあるが、これらは送
信端及び受信端で同一の波形として観測されるので受信
端で送信端からの信号とを上記再現の処理途中に相殺す
る事によりその影響を除去できる。即ち、送信端では、
送信信号と共に、雑音となるパルス状電流も検出できる
から、その雑音情報を次の伝送サイクルで送信できる。
受信端では、この雑音情報を基に先に受信しているデー
タから雑音情報を除去する。このとき、送信端と受信端
は同一の波形を観測しているので忠実な再現ができる。

次にレベルコンバータ回路（３相分）（43b）に加えら
れる波形は、柱上変圧器（２）に流入，出する電流の代
数和であるから常時は比較的小さい。原理のところで述
べた様に、この変圧器（２）の励磁状態が急激に変化す
る時は、励磁電流が大きく流れ流入，出電流の代数和は
一定以上の大きさをもちCT（42b）に加えられる入力は
大きくなる。

特に系統の電圧の急変を生じるような場合には、位相パ
ルス信号の送受信は不要であるから、この時の状況を検
出し送受信された信号を無効とする事がのぞましいがCT
（42b）には入力がありこれをレベルコンバータ（43
b）、サンプルホールドアンプ（44b）を経由し、マルチ
プレサ（45）により切換えた後、A/Dコンバータ（46）
により読込み処理する。

一般に変圧器に印加される電圧の急変により変圧器が直
流飽和して生ずる高調波分は基本周波数に対し偶数次の
高調波分を多く含むのでこの時の調波分をマイクロプロ
セツサ（46）に予め記憶されたアルゴリズムに基くプロ
グラムを内蔵させて判別する。

通常CT（40a）（40b）により検出する低圧系統側の位相
パルス信号の検出は系統周波数に比しその周波数が高く
系統開閉時に生じる変圧器の飽和により生じる高調波に
比しても充分高い。

従つて、位相パルスをアナログ的に適当な精度で検出で
きるような速度をもつA/Dコンバータ（46）ないしマイ
クロプロセツサ（47）の動作周期を選べば、上記系統開
閉により生じる過渡高調波成分を検出処理するに必要な
動作周期は十分長くマイクロプロセツサ（47）の動作サ
イクル責務上負担を増大する事なく十分実現可能であ
る。

又、高圧側に設置された力率改善コンデンサにより内蔵
直列リアクタと共振した第４次高調波を生じこれが柱上
変圧器に侵入し直流飽和を生じ低圧系統側へ新たな高次
高調波を生じる可能性もありうるが、上述の差動電圧を
検出する回路によりアナログ的に検出しマイクロプロセ
ツサ（47）によりデイジタル的に波する事により弁別
して低圧側の位相パルス信号と分離する事が出来る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、負荷側へ流出する
洩れ信号による送受信誤まりを防止し伝送誤まりを低減
しうる他高圧側の系統又は機器操作により生じる高調波
雑音中変圧器の動作状態の変動による分を検出誤判定を
防止する等の効果を有する。

以上本発明を一実施例により説明したが、本実施例に留
まらず、他に幾つかの変形例が考えられる。これらは本
案の趣意を曲げない範囲で本発明の範囲に含まれる事は
言う迄もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の基本構成を示す構成図、第２図は
位相パルス方式の原理を示し、（ａ）は等価回路図、
（ｂ）は説明用波形図、第３図（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ本発明の原理を示す等価回路図、第４図は本発明の一
実施例を示す構成図、第５図及び第６図はその一部分の
詳細構成図である。（０）……商用周波電源、（４）……親側受（送）信
機、（５）……子側送（受）信機、（40）（40a）（40
b）（40c）……信号受信用CT、（50）（50a）（50b）…
…変成器、（51）……送信回路用コンデンサ、（52）…
…リアクタ、（53）……送信用スイツチ、（６）……負
荷、（55a）（56a）……レベルコンバータ、（57a）（5
7b）……サンプルホールドアンプ、（58a）（58b）……
制御回路、（59）……マルチプレクサ、（60）……A/D
コンバータ、（43a）（43b）……レベルコンバータ、
（44a）（44b）……サンプルホールドアンプ、（46）…
…A/Dコンバータ、（45）……マルチプレクサ、（47）
……マイクロプロセツサ、（48）……レベルコンバー
タ、（49）……制御回路。尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配電系統の電圧に同期して高周波信号を該
配電系統に注入し、高周波信号を送受信するようにした
伝送装置において、負荷側に設置され、電源側の親側送
受信機へ高周波信号を送信する子側送受信機、この子側
送受信機から送信された高周波信号の内、負荷側へ流出
する流出分電流を検出する検出器、この検出器の検出し
た流出分電流の情報を至近の伝送サイクルで上記高周波
信号に重畳して上記親側送受信機へ伝送する手段を備え
たことを特徴とする伝送装置。
【請求項２】配電系統の電圧に同期して高周波信号を該
配電系統に注入し、高周波信号を送受信するようにした
伝送装置において、高圧・低圧系統側を連系する柱上変
圧器近傍に設置され、上記高周波信号を送受信する送受
信機、上記柱上変圧器に流出入する電流を検出する検出
器、この検出器の検出する流出入電流に基づいて上記送
受信機の受信した受信結果を制御する処理手段を備えた
ことを特徴とする伝送装置。