JP2008061143A - Power line communication system and power line communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配電線等の電力線を用いてネットワークを構成するための電力線通信装置及び電力線通信方法に関する。 The present invention relates to a power line communication device and a power line communication method for configuring a network using power lines such as distribution lines.
電力線通信(PLC:Power Line Communication)は、各家庭や事業所に引き込まれている配電線を信号伝送路として、商用交流電圧(電流)にデータ通信の信号を重畳させる通信方式であり、新規に通信用の屋内配線を行う必要がないという利点を有する。例えば、マンション等の集合住宅では、共有設備である電気室に変圧器が設置され、そこから各部屋に配電線が引き込まれている。そこで、電気室内に電力線通信用のモデムの親機が設置され、変圧器の低圧側電路に接続される。また、この親機には、外部から光ファイバが接続される。一方、各部屋のコンセントにはモデムの子機が接続される。これにより、親子のモデム間は配電線を介して通信可能となり、子機から親機を介してインターネット接続が可能となる(例えば、特許文献1参照。)。 Power Line Communication (PLC) is a communication system that superimposes data communication signals on commercial AC voltage (current) using a distribution line drawn into each home or office as a signal transmission line. There is an advantage that it is not necessary to perform indoor wiring for communication. For example, in an apartment house such as a condominium, a transformer is installed in an electric room which is a shared facility, and a distribution line is drawn into each room from there. Therefore, a main unit of a modem for power line communication is installed in the electric room and connected to the low voltage side electric circuit of the transformer. In addition, an optical fiber is connected to the parent device from the outside. On the other hand, a cordless handset is connected to the outlet of each room. Thereby, communication between the parent and child modems becomes possible via the distribution line, and the Internet connection is possible from the child device via the parent device (see, for example, Patent Document 1).
上記変圧器は、電力線通信の高周波信号に対するインピーダンスがほぼ0オームである。従って、変圧器から親機が接続されている場所までの電路長が短すぎると、親機から見た変圧器側のインピーダンスがほぼ0オームとなる。その結果、親機が発する高周波信号は変圧器に吸い込まれ、子機に届かなくなる。かかる事態を回避すべく、変圧器の低圧側接続端子から電路の十分な長さ(10m以上)を確保した位置に、親機が接続される。十分な長さの電路を確保することにより、ある程度のインピーダンス(数オーム以上)が確保されるので、高周波信号が変圧器にすべて吸い込まれることを、抑制することができる。 The transformer has an impedance of approximately 0 ohm with respect to a high-frequency signal for power line communication. Therefore, if the length of the electric circuit from the transformer to the place where the master unit is connected is too short, the impedance on the transformer side viewed from the master unit becomes approximately 0 ohm. As a result, the high-frequency signal emitted from the parent device is sucked into the transformer and does not reach the child device. In order to avoid such a situation, the master unit is connected to a position where a sufficient length (10 m or more) of the electric circuit is secured from the low-voltage side connection terminal of the transformer. By securing a sufficiently long electric circuit, a certain amount of impedance (several ohms or more) is ensured, so that all high-frequency signals can be prevented from being sucked into the transformer.
しかしながら、上記のような従来の電力線通信の構成において、電気室は通常、狭い空間であるので、電気室内の電路で10m以上の長さを確保することは困難な場合がある。また、かかる場合に、親機を電気室内に設置して、接続のみ電気室の外で行うことにより10m以上を確保することも可能であるが、工事が面倒になる。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、電力線通信において電力線へ信号を重畳する装置の接続を容易なものとすることを目的とする。
However, in the conventional power line communication configuration as described above, since the electric room is usually a narrow space, it may be difficult to ensure a length of 10 m or more in the electric path in the electric room. In such a case, it is possible to secure 10 m or more by installing the master unit in the electric room and performing only the connection outside the electric room, but the construction becomes troublesome.
In view of the conventional problems as described above, an object of the present invention is to facilitate connection of a device that superimposes a signal on a power line in power line communication.
本発明の電力線通信システムは、変圧器の低圧側接続端子と接続された配電線路と、使用する最大波長の1/100以上で10m未満の線路長を、前記低圧側接続端子から隔てた位置において、前記配電線路に接続された第1の電力線通信装置と、前記低圧側接続端子からの線路長が前記第1の電力線通信装置よりも長い位置において前記配電線路に接続され、前記第1の電力線通信装置の通信相手となる第2の電力線通信装置とを備えたものである。 In the power line communication system of the present invention, the distribution line connected to the low-voltage side connection terminal of the transformer and the line length of 1/100 or more of the maximum wavelength to be used and less than 10 m are separated from the low-voltage side connection terminal. The first power line communication device connected to the distribution line, and the line length from the low-voltage side connection terminal is connected to the distribution line at a position longer than the first power line communication device, and the first power line And a second power line communication device serving as a communication partner of the communication device.
上記のように構成された電力線通信システムにおいては、最大波長の1/100以上で10m未満の線路長とすることにより、線路の特性インピーダンスが現れ、当該線路を分布定数回路として扱うことができる。従って、第1の電力線通信装置の信号注入点から見て変圧器側及び第2の電力線通信装置側の双方に特性インピーダンスが現れ、高周波電流は双方に流れる。これにより、2つの電力線通信装置間で電力線通信が可能となる。 In the power line communication system configured as described above, by setting the line length to 1/100 or more of the maximum wavelength and less than 10 m, the characteristic impedance of the line appears and the line can be handled as a distributed constant circuit. Accordingly, when viewed from the signal injection point of the first power line communication device, characteristic impedance appears on both the transformer side and the second power line communication device side, and high-frequency current flows in both. Thereby, power line communication becomes possible between two power line communication devices.
また、上記電力線通信システムにおいて、配電線路に設けられた主開閉器の接続端子に、第1の電力線通信装置を接続してもよい。
この場合、主開閉器の接続端子は露出しているので、電力線通信装置の接続が容易である。
In the power line communication system, the first power line communication device may be connected to a connection terminal of a main switch provided in the distribution line.
In this case, since the connection terminal of the main switch is exposed, the connection of the power line communication device is easy.
一方、本発明の電力線通信方法は、使用する高周波信号の最大波長の1/100以上で10m未満の線路長を、変圧器の低圧側接続端子から隔てた位置において、配電線路に電力線通信装置を接続して高周波信号の注入及び抽出を行うものである。特に、既存の配電線路の、使用する高周波信号の最大波長の1/100以上で10m未満の線路長を、変圧器の低圧側接続端子から隔てた位置に、電力線通信装置を接続して高周波信号の注入及び抽出を行う場合に有用性が高い。 On the other hand, in the power line communication method of the present invention, the power line communication device is connected to the distribution line at a position where the line length is 1/100 or more of the maximum wavelength of the high-frequency signal to be used and less than 10 m from the low-voltage side connection terminal of the transformer. It is connected to perform high-frequency signal injection and extraction. In particular, the power line communication device is connected to the existing distribution line at a position that is 1/100 or more of the maximum wavelength of the high-frequency signal to be used and less than 10 m away from the low-voltage side connection terminal of the transformer. This is highly useful in the case of injection and extraction.
上記の電力線通信方法においては、最大波長の1/100以上で10m未満の線路長を、変圧器の低圧側接続端子から隔てることにより、線路の特性インピーダンスが現れ、当該線路を分布定数回路として扱うことができる。従って、信号注入点から見て変圧器側及び他方の双方に特性インピーダンスが現れ、高周波電流は双方に流れる。これにより、他方に設けられた他の電力線通信装置との間で電力線通信が可能となる。 In the above power line communication method, by separating the line length of 1/100 or more of the maximum wavelength and less than 10 m from the low-voltage side connection terminal of the transformer, the characteristic impedance of the line appears and the line is treated as a distributed constant circuit. be able to. Therefore, the characteristic impedance appears on both the transformer side and the other when viewed from the signal injection point, and the high frequency current flows in both. Thereby, power line communication is possible with another power line communication device provided on the other side.
本発明の電力線通信システム又は電力線通信方法によれば、最大波長の1/100以上で10m未満の線路長とすることにより、特性インピーダンスが現れて電力線通信が可能となるので、変圧器の近傍に電力線通信装置を配置することができ、接続が容易である。また、10m未満の線路長は、狭い電気室でも確保可能である。本発明は特に、既存の配電線路に電力線通信装置を接続して高周波信号の注入及び抽出を行う場合に有用性が高い。 According to the power line communication system or the power line communication method of the present invention, by setting the line length to 1/100 or more of the maximum wavelength and less than 10 m, characteristic impedance appears and power line communication becomes possible. A power line communication device can be arranged and connection is easy. A track length of less than 10 m can be secured even in a narrow electric room. The present invention is particularly useful when a power line communication device is connected to an existing distribution line to inject and extract a high frequency signal.
図1は、マンション等の集合住宅において電力線通信システムを構成した一例を示す接続図である。図において、マンション1には共有の電気室2が設けられ、この電気室2内には変圧器3が設置されている。変圧器3は、高圧ケーブル4から供給された高圧の電圧を、低圧(100/200V)に変圧する。変圧器の低圧側の配電線路5には主開閉器(主幹となるMCCB等の遮断器)6が接続され、その2次側の配電線路7は各戸1A,1B,1Cに引き込まれている。
FIG. 1 is a connection diagram illustrating an example in which a power line communication system is configured in an apartment house such as a condominium. In the figure, a condominium 1 is provided with a shared
一方、主開閉器6の2次側には電力線通信装置の親機となるモデム8が接続されている。モデム8は、光ファイバ9を介してインターネット10へ接続する通信回線を構成する。各戸に引き込まれた配電線路7は、遮断器(MCCB)11を介して宅内の配電線路12と接続されている。宅内の配電線路12には子機のモデム13が接続され、これに、パソコン14が接続されている。また、配電線路12には、他の家電機器15,16,17が接続される。
On the other hand, the secondary side of the main switch 6 is connected to a
図2は、図1における主要部を、より実体配線に近い形で表した接続図である。図において、変圧器3の低圧側接続端子3aには配電線路5(銅バー又はケーブル)が接続され、その先に主開閉器6が接続されている。主開閉器6の2次側接続端子6aには配電線路7が接続され、その先に遮断器11が接続されている。遮断器11の2次側の配電線路12にはコンセント18が設けられ、ここに、モデム13のプラグ13aが差し込まれることにより、モデム8とモデム13との間での電力線通信が可能となる。
FIG. 2 is a connection diagram showing the main part in FIG. 1 in a form closer to the actual wiring. In the figure, a distribution line 5 (copper bar or cable) is connected to the low-voltage
図2において、変圧器3の低圧側接続端子3aから、モデム8が接続されている主開閉器6の2次側接続端子6aまでの線路長Lは、1m以上確保されている。一般には、変圧器3と主開閉器6との物理的な配置の必要性から自然に1m以上の線路長が確保される。但し、1m以上確保できるのであれば、主開閉器6の1次側接続端子6bにモデム8を接続してもよい。
In FIG. 2, the line length L from the low voltage
上記主開閉器6の接続端子6a,6bは、銀メッキされた銅バーが露出した状態で用いられており、これにボルト締めにより配電線路5,7を接続することができるようになっているので、モデム8の電源コード8aを一緒に接続することも極めて容易である。
The
また、上記配電線路5が銅バーの場合であって、途中で1m以上の線路長が確保できれば、その途中において、モデム8を接続してもよい。なお、配電線路5がケーブルである場合、途中でモデム8を接続するには絶縁被覆を剥ぐ必要があり、現実には好ましくない。従って、その場合には、上記のように、主開閉器6の2次側接続端子6a(又は1次側接続端子6b)に接続することが好ましい。
If the distribution line 5 is a copper bar and the line length of 1 m or more can be secured in the middle, the
次に、上記「1m」の根拠について説明する。モデム8,13間の電力線通信に使用される高周波信号の周波数は2〜30MHzである。電力線(配電線路及び接続機器)上での高周波信号の伝達速度は、概略、2×108m/secである。この場合、2MHzの波長λ2M及び30MHzの波長λ30Mはそれぞれ、
λ2M=(2×108)/(2×106)=100[m]
λ30M=(2×108)/(30×106)=6.7[m]
となる。従って、電力線上における電力線通信の波長は6.7〜100[m]の範囲となる。
Next, the basis of the “1m” will be described. The frequency of the high frequency signal used for power line communication between the
λ 2M = (2 × 10 8 ) / (2 × 10 6 ) = 100 [m]
λ 30M = (2 × 10 8 ) / (30 × 10 6 ) = 6.7 [m]
It becomes. Therefore, the wavelength of power line communication on the power line is in the range of 6.7 to 100 [m].
ここで、2〜30MHzの高周波信号が伝搬する電路は、その線路長が波長の概ね1/100以上から線路の特性インピーダンスが現れ、分布定数回路として扱うことができる。従って、最大波長の100mの1/100である1mの線路長を確保することにより、この1m以上の線路は上記高周波信号に対して特性インピーダンスを持ち、分布定数回路として扱うことができる。 Here, in the electric circuit through which a high frequency signal of 2 to 30 MHz propagates, the characteristic impedance of the line appears when the line length is approximately 1/100 or more of the wavelength, and can be handled as a distributed constant circuit. Therefore, by securing a line length of 1 m which is 1/100 of 100 m of the maximum wavelength, the line of 1 m or more has a characteristic impedance with respect to the high frequency signal and can be handled as a distributed constant circuit.
図3は、図2の接続図における線路部分を分布定数回路として見た回路図である。図において、モデム8の接続箇所から左側には、インダクタンスL、抵抗R、キャパシタンスC及びコンダクタンスGを基本構成とする分布定数回路d1が存在している。また、モデム8の接続箇所から右側にも、同様な分布定数回路d2が存在している。これらの分布定数回路の特性インピーダンスZ0は、Z0≒(L/C)1/2で表され、高周波電流はd1及びd2の双方に流れる。すなわち、高周波信号が変圧器3に吸い込まれて、モデム13に届かなくなる事態を、防止することができる。従って、モデム8とモデム13との電力線通信が可能となる。
FIG. 3 is a circuit diagram in which the line portion in the connection diagram of FIG. 2 is viewed as a distributed constant circuit. In the figure, a distributed constant circuit d1 having an inductance L, a resistance R, a capacitance C, and a conductance G as basic components exists on the left side from the connection location of the
なお、距離Lの上限としては、5〜6mが好適であるが、10m未満の長さであれば狭い電気室でも確保可能である。10m以上とすると、電気室内で確保することができない場合がある。
また、例えば、上記実施形態とは異なって、柱上変圧器と、同じ電柱に取り付けられたモデムとを接続する場合にも、1m以上で10m未満の範囲内で接続することができる。10m以上では長すぎて設置しにくい。
In addition, as an upper limit of the distance L, 5-6 m is suitable, but if it is less than 10 m in length, it can be secured even in a narrow electric room. If it is 10 m or longer, it may not be secured in the electrical room.
Also, for example, unlike the above embodiment, when connecting a pole transformer and a modem attached to the same utility pole, the connection can be made within a range of 1 m or more and less than 10 m. If it is 10m or more, it is too long and difficult to install.
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
3 変圧器
3a 低圧側接続端子
5 配電線路
6 主開閉器
6a 2次側接続端子
6b 1次側接続端子
7 配電線路
8 モデム(第1の電力線通信装置)
13 モデム(第2の電力線通信装置)
DESCRIPTION OF
13 Modem (second power line communication device)
Claims (3)
使用する高周波信号の最大波長の1/100以上で10m未満の線路長を、前記低圧側接続端子から隔てた位置において、前記配電線路に接続された第1の電力線通信装置と、
前記低圧側接続端子からの線路長が前記第1の電力線通信装置よりも長い位置において前記配電線路に接続され、前記第1の電力線通信装置の通信相手となる第2の電力線通信装置と
を備えたことを特徴とする電力線通信システム。 A distribution line connected to the low-voltage side connection terminal of the transformer;
A first power line communication device connected to the distribution line at a position that is 1/100 or more of the maximum wavelength of the high-frequency signal to be used and less than 10 m away from the low-voltage side connection terminal;
A second power line communication device connected to the distribution line at a position where a line length from the low-voltage side connection terminal is longer than that of the first power line communication device, and serving as a communication partner of the first power line communication device. A power line communication system characterized by the above.
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