JP2006508589A - パワーライン伝送のための誘導カップラの構成体 - Google Patents

Abstract

パワーライン伝送システムの使用のための部品の構成体が与えられている。この構成体は、中心導体と外側導体とを有する同軸パワーケーブルが通されているアパチャを有するコアを備えた誘導カップラを有している。また、前記構成体は、アパチャに通され、前記外側導体をターミナルに接続しているリード線を有している。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、パワーラインの伝送（ＰＬＣ）に関する。本発明は、特に、シールド、即ちニュートラル導体のシールド、即ちシースを有するケーブル周辺の誘導カップラの構成体に関する。本発明は、このケーブルが、地下のパワーラインである場合に特に効果的である。

パワーライン伝送において、データ信号が、米国特許６４５２４８２に説明されているように、誘導カップラによってパワーラインにカップリングされることができる。誘導カップラは、非絶縁位相導体(uninsulated phase conductor)、又は絶縁位相導体の周りに位置されることができる。しかし、地中配電システムには、ケーブルのターミナル付近に、位相導体、又は中心導体のセクションに対する人的なアクセスが、又はこのセクション周辺にスペースがしばしば設けられる。このようなアクセスが存在する場合でさえ、動作規則では、カップラの装着前に、印加されていないケーブルが必要とされ得る。このプロセスは、不便であり、ケーブルのセグメントの両端部に人員を必要とし、時おり、パワーの使用者へのサービスに影響を与え得る。

多くの地中ケーブルは、シールドを与えるという主目的のために、各端部が接地された固体同軸シールドで形成されている。他の地中ケーブルは、絶縁コアの周りに螺旋状に巻かれた複数のワイヤで形成されている。これら複数のワイヤは、ニュートラル導体として機能する。このシールド、即ちニュートラル導体のシースは、中心導体の端部のわずか手前で終端している。シールドされていない中心導体の長さは、非常に短く、また、短すぎて誘導カップラの導入を可能としない。

対照的に、ケーブルの終端からわずかに離れて位置されたシールドされた、即ち覆われたケーブルのセグメントは、ケーブルが印加される間に、カップラの装着のために一般的に利用可能である。しかし、誘導的なカップリングの効果は、ケーブルのシールド、即ちシースによって減じられる。これは、中心導体の信号電流と同様の大きさではあるが反対の位相の、シールド、即ちシースに生じた信号電流のためである。誘導カップラの出力が、カップラのアパチャを貫通する位相の合計電流に比例するので、中心導体と、シールドされた、即ち覆われた導体との信号電流は、カップリングされた信号の大きさを大きく減じてキャンセルさせる傾向にあるであろう。

本発明の一実施形態は、覆われた、即ちシールドされた同軸パワーケーブルの周りの誘導カップラの構成体である。この構成体は、第３の導体のような、シース、即ちシールドを終端させているワイヤを、前記カップラのアパチャに貫通させることを有している。

信号電流を送る中心導体を有する同軸ケーブルでは、同軸シールド（即ちシース）が、同じ大きさではあるが、信号電流とは反対の位相の電流を送るリターン回路として機能する。このようなケーブルが、誘導カップラ(inductive coupler)のコアを通っている場合、２つの電流により発生される磁束は、ケーブルの中心導体の電流に対する、カップラの２次巻線の電流の比を大きく減じてキャンセルさせる傾向にある。かくして、シールドされた同軸ケーブルの周りに誘導カップラを位置させることによって、中心導体で送られる信号電流に弱いカップリングを与える。

ノイズ信号(noise signal)、又はパワー電流のための回路を電気的に接地させるために、“ドレイン”ワイヤのような、前記シールドをワイヤのターミナルに接続するワイヤが考えられる。このドレインワイヤをカップラに通して折り返すことによって、シールド中の電流は、カップラのコアを２度通って、つまり、１度目はシールドへと一方向に、２度目はドレインワイヤを通って反対方向に流れ、電流のシールドの効果を基本的に打ち消している。

図１は、同軸のパワーケーブルを囲む誘導カップラの構成体の図である。この図は、アパチャ１１０を有する磁気コア１０５と、伝送装置１２０に接続される２次巻線１１５とを有する誘導カップラ１００を示している。パワーケーブルであり得る同軸ケーブル１２５が、中心導体１３０と、コア絶縁体１３５と、シールド（即ち、ニュートラル導体）１４０とを有している。リード線、即ちドレインワイヤ(drain wire)１４５が、このシールド１４０を地面１４６に接続している。図１に示されている実施形態では、ケーブル１２５は、アパチャ１１０を貫通して左から右に、また、ドレインワイヤ１４５は、誘導カップラ１００を貫通して右から左に通っている。

理想的には、前記中心導体１３０を通る信号電流Ｉ_１の大きさは、シールド１４０を通る信号電流Ｉ_２の大きさに等しい。また、この信号電流Ｉ_２の大きさは、ドレインワイヤ１４５も通る信号電流Ｉ_３の大きさに等しい。同軸ケーブル１２５とドレインワイヤ１４５とによる誘導カップラ１００のネット起磁力は、Ｉ_１−Ｉ_２＋Ｉ_３、即ちＩ_１である。これは、電気的な“折り返し(peeling back)”のシールド１４０の効果と、中心導体の信号電流、即ちＩ_１と、２次巻線１１５の、並びに伝送装置１２０の信号電流との間にカップリングを与えるという効果とを有している。

前記中心導体１３０に、キロボルトの電位が印加される場合、ストレスコーン(stress corn)を備えた高電圧ターミナル装置が、同軸ケーブル１２５の各ターミナルに位置されるべきである。図１は、誘導カップラ１００の動作、又は位置に影響を与えないターミナルなので、このターミナルを示してはいない。

図２は、図１の構成体の略図である。同軸ケーブル１２５とドレインワイヤ１４５とを通る電流Ｉ_１，Ｉ_２，及びＩ_３の合計は、再び、中心導体１３０を通る電流Ｉ_１に等しい。

前記ドレインワイヤ１４５が、電流Ｉ_３が、図１に示された方向に流れるアパチャ１１０を複数回通る場合、複数の電流Ｉ３を含む対応する電流の合計は、Ｉ_１に比例した、２次巻線１１５の信号電流を生じさせるであろう。

図３は、リード線、即ちドレインワイヤ３００のＩ_３以外は、図１に一致した図である。このドレインワイヤ３００は、アパチャ１１０を貫通してＩ_２と同じ方向に通っている。互いに等しいＩ_１，Ｉ_２，及びＩ３の大きさに関して、図３に示されている同軸ケーブル１２５とドレインワイヤ３００との配置による誘導カップラ１００のネット起磁力は、Ｉ_１−Ｉ_２−Ｉ_３、即ち−Ｉ_１である。逆転した位相は、データ信号に影響を与えないので、この配列の“折り返し”のシールド１４０は、また、中心導体、即ちＩ_１の信号電流と、２次巻線１１５の、並びに伝送装置１２０の信号電流との間にカップリングを与える。拡大により、コア１０５にドレインワイヤ３００を一回以上巻きつけることで、また、Ｉ_１に比例した、即ちＩ_１の倍数の信号電流が回復される。

また、本発明は、パワーケーブル内に設けられた同軸ケーブルに信号をカップリングすることを検討している。また、中心導体１３０は、外側のシールドによって囲まれた複数の導体によって変位されることができる。

本発明の様々な代替及び変更例が、これらの当業者によって考案され得ることは理解されるべきである。これにもかかわらず、本発明は、添付されている請求項の範囲内の前記代替、変更、並びに変形を包含するように意図されている。

同軸パワーケーブル周辺の誘導カップラの構成体を示す図である。 図１の構成体のための回路の略図である。 同軸パワーケーブル周辺の誘導カップラの別の構成体の略図である。

Claims (18)

1. 中心導体と外側導体とを有する同軸パワーケーブルが貫通しているアパチャを備えたコアを有する誘導カップラと、
   前記アパチャを貫通し、前記外側導体をターミナルに接続するリード線とを具備する、パワーライン伝送システムでの使用のための部品の構成体。
2. 前記外側導体は、第１の方向へと前記アパチャを通る電流のためのパスを与え、また、
   前記リード線は、第２の方向へと前記アパチャを通る前記電流のためのパスを与えている請求項１の構成体。
3. 前記第２の方向は、前記第１の方向とは反対の方向である請求項２の構成体。
4. 前記誘導カップラは、前記中心導体によって伝送信号をカップリングする請求項１の構成体。
5. 前記リード線は、前記アパチャを複数回通されるように、前記コアに巻かれている請求項１の構成体。
6. 中心導体と外側導体とを有する同軸パワーケーブルを、誘導カップラのコアのアパチャに通すことと、
   前記アパチャを通り、前記外側導体をターミナルに接続するリード線を通すこととを具備する、パワーライン伝送システムでの使用のために信号を同軸ケーブルによってカップリングさせるための方法。
7. 前記外側導体は、第１の方向へと前記アパチャを通る電流のためのパスを与え、また、
   前記リード線は、第２の方向へと前記アパチャを通る前記電流のためのパスを与える請求項６の方法。
8. 前記第２の方向は、前記第１の方向とは反対の方向である請求項７の方法。
9. 前記誘導カップラは、前記中心導体によって伝送信号をカップリングさせる請求項６の方法。
10. 前記リード線は、前記アパチャを複数回通されるように、前記コアの周りに巻かれる請求項６の方法。
11. 同軸パワーケーブルが第１の方向へと通っているアパチャを有するコアを備えた誘導カップラと、
    第２の方向へと前記アパチャを貫通している前記同軸パワーケーブルの外側導体を終端させている導体とを具備する、パワーライン伝送システムでの使用のための同軸パワーケーブル周辺の誘導信号カップラの構成体。
12. 前記導体は、前記第２の方向へと前記アパチャを複数回貫通している請求項１１の構成体。
13. 同軸パワーケーブルを第１の方向へと誘導カップラのコアのアパチャに貫通させることと、
    前記同軸パワーケーブルの外側導体を終端させているリード線を、第２の方向へと前記アパチャに貫通させることとを具備する、パワーライン伝送システムでの使用のために同軸パワーケーブルによって信号をカップリングさせるための方法。
14. 前記リード線は、前記第２の方向へと前記アパチャを複数回通される請求項１３の方法。
15. 同軸パワーケーブルが所定の方向に通っているアパチャを有するコアを備えた誘導カップラと、
    前記方向へと前記アパチャを貫通している前記同軸パワーケーブルの外側導体を終端させている導体とを具備する、パワーライン伝送システムでの使用のための同軸パワーケーブル周辺の誘導信号カップラの構成体。
16. 前記導体は、前記方向へと前記アパチャを複数回通っている請求項１５の構成体。
17. 同軸パワーケーブルを、所定の方向へと誘導カップラのコアのアパチャに通すことと、
    前記パワーケーブルの外側導体を終端させているリード線を、前記方向へと前記アパチャに通すこととを具備する、パワーライン伝送システムでの使用のために同軸パワーケーブルによって信号をカップリングさせるための方法。
18. 前記リード線は、前記方向へと前記アパチャを複数回通される請求項１７の方法。

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