JPH03107775A - 電気ケーブルに用いる抵抗性障害の位置を測定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 通信または送電に用いられる電気ケーブルはしばしば、
絶縁導体間、絶縁導体と金属しゃへいまたは外装との間
、絶縁導体と大地との間、もしくは金属しゃへいまたは
外装と大地との闇に障害を起こす。これらの障害は通常
、地下水がある場合に電気的障害を生じる絶縁の損傷ま
たは劣化の結果として起こる。もう１つの同題は、水に
よる抵抗性障害が時間および電圧によって異なる点であ
る。水障害により一部短絡される導体が印加電圧、印加
電圧の極性、および時間によって変化するのは、電気分
解がイオンの存在および露出導体表面を変えるからであ
る。この可変障害抵抗は予測できず、かつ的単なループ
抵抗法を使用不能にする。

いろいろなブリッジ法を用いるいくつかの計算は、障害
点までの距離を計算するのに使用できる導体の障害点ま
での電気抵抗を測定するのに利用できる。ブリッジ法は
、特に障害抵抗が導電抵抗に関して高いとぎ、障害導体
の遠端から測定ブリッジのアームまで［ストラップ・バ
ック、１する並列導体または導体の対を要求する。無障
害の導体が得られないならば、ブリッジ測定法は不可能
である。

もう１つの障害位ｆｌＮ定法は、障害のあるラインに送
られる短い電気パルスを使用する。障害点で、送られた
エネルギーの一部は送信端に反射して戻され、そこで検
出される。発信から帰信までの時間遅延は障害点までの
推定距離を与える。この方法はある形の導体にのみ役立
ち、高抵抗障害を容易に検出することができない。

１１立１１ かくして本発明は、従来技術における上述の問題点の解
決に指向するもので、従来既知の方法のような固有の制
限を受けることなしに、導体上における障害点までの距
離を容易にかつ正確に決定することのできる、新規にし
て有用性の豊かな測定方法及び装置を提供することを目
的とする。

すなわち、本発明の１つの様相においては、電気導体の
第１端と第２端との間の抵抗性ｇｔ＊の位置を測定する
方法であって、 （ａ）　　導体の第１端にＤＣ電圧を加え、（ｂ）　　
４体の第１端で定常状態のＤＣ電圧およびｍｉを測定す
るとともに、事実上同時に導体の第２端で定常状態のＤ
Ｃ？ｔ１圧を測定し、（Ｃ）　　導体の第２端にＤＣｆ
ｔ２圧を加え、（ｄ）　　導体の第２端で定常状態のＤ
Ｃ電圧および？［流を測定するとともに、事実上同時に
導体の第１端で定常状態のＤＣ電圧を測定し、（Ｃ）　
　測定された電圧および電流から、導体の抵抗性障害と
その少なくとも一端との間の導体の抵抗を計算し、 （ｆ）　　計算された導体の抵抗から、導体の抵抗性障
害とその少なくとも一端との間の距離を計算する、こと
を特徴とする前記測定方法が提供される。

本発明のもう１つの様相においては、電気導体の第１端
と第２端との間の抵抗性障害の位置を測定する装置であ
って、 導体の第１端にＤＣ電圧を加える第１Ｔｉ力供給装置と
、 導体の第１端の電圧および電流を測定する第１４測装置
と、 導体の第２端にＤＣ電圧を加える第２電力供給装置と、 導体の第２端の電圧および電流を測定する第２計測装置
と、 第１および第２　ｉｆ測装置に作動接続されて、それに
よって測定された電圧および電流から導体の各端間の抵
抗ならびにそこにある障害を計σし、かつ導体の少なく
とも一端から障害までの導体に沿った距離を計算する計
ｎ装置と、 を含むことを特徴とする前記測定装置が提供される。

こうして、本発明はブリッジまたは信号及剣法を使用せ
ず、むしろ１ｌｉｉＩ書のある導体の両端における電圧
および電流を測定することにより、障害の位置を決定で
き、また、反対電位を持つ順次ＤＣ信号を用いる１組の
測定が実行されて、大地誘起の誤差を訂正しかつ測定蛤
の統計的平均を得ることができる、という特有の効果を
奏するもので、これは後述の実施例を参照する説明によ
り明らかになるであろう。

１皇１ 次に、本発明の実施例を付図について詳しく説明する。

図面から、第１図は１２で接地ｇ［害のある導体１０に
接続された暴本測定回路を示す。ディジタル電圧計１４
Ａ１電流計１６Ａ、ＤＯＴ！力供給装置１８Ａ１スイッ
チング機構５Ｗ（ａ）および接地基準Ｇ（ａ）が障害の
ある導体のＡ端に接続されている。同様に、ディジタル
電圧計１４１３、電流計１６８１ＤＣ電力供給装胃１８
Ｂ、スイツヂング機構５Ｗ（ｂ）および接地基準Ｇ　（
ｂ）が導体の８端に接続されている。導体の障害点１２
からＡ端およびＢ端までの導体抵抗はそれぞれＲ（ａ）
ならびにＲ（ｂ）である。障害抵抗はＲ（ｆ）である。

接地点Ｇ（ａ）およびＧ　（ｂ）の抵抗はそれぞれＲ（
Ｇａ）ならびにＲ（Ｇｂ）である。

電位（バイアス電圧）が大地に関して障害導体の一端へ
に加えられると、電流は導体を通って障害部に流れ、ま
た隣接導体を通ったり直接に周囲の大地に流れる。導体
の対向端Ｂが電気的に間であるならば、導体の第２部分
に電流は流れない。

したがって、ケーブルの８端における電圧Ｖ　（ｂ）は
障害部の電圧Ｖ（ｆ）に等しい。これらの値を用いて、
ケーブル部分の抵抗は下記の式から計算することができ
る： ただしＶ（ａ）は印加ライン電圧を表わし、Ｖ　（ｂ）
は障害部の電圧を表わし、 （ａ）はライン電流を表わす。

測定ｆｆｉ流は大地抵抗Ｒ（Ｇａ）およびＲ（Ｇｂ）を
介して駆ｖＪされる。大地抵抗は一般に不明であるが、
考慮しなければ重大な測定、？！斧を生じることがある
。この考えられる誤差を回避づるために、本発明は局部
大地Ｇ　（ａ）またはＧ　（ｂ）の電圧傾度区域外に置
かれる基準大地２２（ａ）および２２（ｂ）を使用する
。局部大地抵抗の電圧降下および誤差はそれによって最
小化される。大地抵抗に加えて、測定誤差を招くことが
ある他の彰費もしばしば現われる。第２図に示される通
り、外部影特および他の電気化学プロセスからの大地雷
流１（０１）ならびにＩ　（ａ２）は、障害のある４体
にしばしば電圧および２４を印加する。これらの外部影
響から生じる誤差を相殺するために、スイッチング機構
５Ｗ（ａ）およびｓｗｃｂ＞が使用されて、まず測定輪
に影響を加えて次に測定値から影響を引く。これらの影
響の誤差は、使用される平均化アルゴリズムにおいてそ
の後除去される。、測定は下記の通り行われる： １、　電力供給袋″ｆｉ１８Ｂが切り離され、電力供給
装置１８Ａがスイッチ５Ｗ（ａ）を介して導体１０のＡ
端に接続され、導体を正にする。

２、　　ｖ！闇的に正確なある点で、電圧および電流が
安定してから、ｖｃａ＞、ｖ（ｂ）、および１（ａ）の
読みが同時に測定される。

３４　　スイッチ５（ａ）１．ｔｅ体を負にするように
投入され、第２段階が繰り返される。

４、　段Ｎ２および３は（Ｖ　（ａ）　−Ｖ　（ｂ）　
）／ｉ　（ａ）の平均が与えられた統計確度内で知られ
るまで繰り返される。

５、　電力供給装置１８Ａが切り離され、電力供給装置
１８Ｂがスイッチ５Ｗ（ｂ）を介して導体１０の８端に
接続され、導体を正にする。

６、　　Ｖ　（ｂ＞、Ｖ　（ａ）オヨヒｉ　（ｂ）ヲ３
１１定するために段ｌ＠２〜４が練り返される。

障害点までの導体抵抗は次に下記の通り測定される： ただしＮは導体の各端における試験ルーチンの間にとら
れた測定の回数である。

導体抵抗計算を用いて、Ｆｉｉ害点までの距離が下記の
通リム［口される Ｄ（ａ）＝　Ｄ（ｔ）Ｒｆａ）／（Ｒ（ａ）＋Ｒ（ｂ）
）　　　　　　１３１Ｄ（ｂ）＝　Ｄ（ｔ）Ｒ（ｂ）／
（ＩＩ（ａ）＋Ｒ（ｂ））　　　　　　（４）ただしＤ
　＜ａ）はＡ端から障害点までの距離であり、 Ｄ　（ｂ）はＢ端から障害点までの距離であり、Ｄ（ｔ
）は点Ａから８までのケーブルの全距離である。

計算はケーブルの単位長さ当たりの導体抵抗が一定であ
ると想定している。

別法として、もし中位長さ当たりの導体抵抗が既知であ
るならば、導体障害点までの距離は手記によって計算す
ることができる Ｄ（ａ）＝　Ｒ（ａ）／　Ｒ（ｎ）　　　　　　　　　
ｆ！、ｉｌ口（ｂ）＝　Ｒ（ｂ）／　Ｒ（ｎ）　　　　
　　　　　　　　　　　　（６まただしＲ’　（ｎ　＞
は単位長さ当たりのオームで表わした導体の特性抵抗で
ある。

上記にｍ説された手順は、障害位置測定プロセスの基本
的な考え方を表わす。上述の通り、データが試験中のケ
ーブルの対向端で記録されるとぎ、測定が同時に行われ
ることが大切である。したがって、試験中の導体の対向
端の間の通信が要求される。

所要の精度、タイミングおよび通信を達成するために、
コンピュータを基本とした自動化されたれ抵抗障害ロケ
ータが開発された。ロケータは、少なくとも１個の金属
じゃへい、外装または導体を含むケーブルの外部シャッ
トにある１つのｌｉ’５害点の位置を測定するように設
計されている。１−障害」とは、周囲の土地または１個
以上の隣接導体に対する微小電気通路（高抵抗）を作る
機械的その他の故障による電気絶縁外部ジャケットの破
壊である。

ロケータは別の専用導体対を使用する必要がない。その
代わりに、本装置はこの応用に特に開発された大地塁＊
法を使用でる。グー１ルの端間通信は、試験中の導体に
ついて行われる。通信信号し゛用いられる導体以外の導
体の使用はサービス中断前にケーブルの障害を検出さＵ
“、かつケーブルの使用中に試験を可能にする。試験中
のケーブルの各端に同一のロケータ装置が使用される。

第３図から、各ロケ−タ装置２４はマイクロコンピュー
タ２６とオペレータ・インターフ１−ス２８とから成る
。インターフェースはデータ表示装置およびキーボード
である。コンピュータ２６は多チャネル・アナログ・デ
ィジタル変換器３０、イごシ”Ｊコンディショナ３２お
よびライン・インターフエース３４に接続されている。

カスタム・ソフトウェア・プログラム３６は試験順序を
働かせてデータ結果を表示する。ライン接続３８で試験
中の導体に、４０で大地に、そして４２で１ｌｉ−１器
１ｔｐレニ、外部接続が行われる。

第４図はロケータ装置のライン・インターフェース構成
部品の概略図である。ライン・インターフェースには、
オン／オフ・スイッチ４６を経て転換スイッチ４８の極
性に接続される分離式５０ＶＤ（［力供給装置１８が含
まれている。転換スイッチは双極双投スイッチであり、
１つの投５０はオン／オフ・スイッチを経て電力供給装
置の負端子に接続されている。投５０は端子５１または
端子５２のいずれかに接続する。他の投５４は電力供給
装置１８の正端子に接続されかつスイッチの端子５５ま
たは５６のいずれかに接続する。

端子５１および５６はイネーブル・スイッチ５８を経て
ロケータ装置のライン・コネクタ３８に接続されている
。端子４２Ｊ３よび４５は抵抗器６０を経て装置の接地
端子４０に接続されている。

こうして、イネーブル・スイッチが１看じられかつ端子
４１と４５が結合されると、ライン端Ｆ３８は接地端子
４０に関して負電位となる。スイッチ端子４２と４６が
結合されると、ライン端ｆ３Ｂは接地端子４０に圓して
正となる。

増幅器６１が抵抗器６０の両端に並列に接続されて、ラ
イン端子３８と接地端子４０との間のＩｎｌ路のライン
電流を表わす信号を供給する働きをする。ライン電圧増
幅器６４はイネーブル・スイッチ５８の上流側および計
算基準端Ｆ４２に接続されて、ライン端子３８と計算基
準端子４２との間のｔｆＸｊＪ−を表わ１信号を作る。

これは第１図の電圧Ｖ（ａ）に等しい。

もう１つの増幅器６６は接地端子４０と計算基準端子４
２との間に接続されて、これら両端子間の電圧を表わす
信号を作る。３個の増幅器からの出力はロケータ装置の
信号コンディショナ３２に送られる。分路スイッチ７０
はライン端子３８と接地端子４０との間に接続されてい
る。

本装置を用いて試験を行うために、２１１！のロケータ
装置が第５図に示される通り試験”すべきクープル導体
の対向端に接続される。導体のいずれの蟻からでも試験
を１７ｆｌ始することができる。試験を開始する端は「
ローカル」または「マスタ」装置ど叶ばれる一方、反対
端は「リモート」または［フレーブ」装置と呼ばれる。

試験前に作られるべき各ロケータ装置の多くの外部接続
がある。これらの接続の良否は障害位首測定プロセスの
精度に影響を及ぼす。

さらに第５図を参照すると、バイアス電圧がライン・コ
ネクタ３８と接地コネクタ４０との間に加えられる。ラ
イン接続は、試験中の金属導体に対する直接電気接続で
ある。接地接続は、実際の障害点から接地または局部接
地接続を経る帰路である。試Ｓ雷流はこれら２点間を流
れる。接地接続の抵抗はできるだけ低くなければならな
い。既存の大形接地構造物、例えば水道管や既存の接地
装置を使用することが望ましい。

第３接続は計算基準接続４２である。七１器基準は、１
次接地によって作られることがあるすべての大地電位界
７２の外側の専用接地である。計算ｍｌ１１！播地は１
次接地となるので低インピーダンスを要求しないが、無
ＭＯ基準を確保するためにできるだけ低く保つ必要があ
る。この接地には他の接続は作られない。

計算基準がすべての大地電位界７２の外側であることを
保証するようにシ１器基準が↑接地接続から必要とされ
る距離は、土の導電性および主接地端の抵抗に左右され
る。代表的な値は５〜１０フイート（１５〜３０メート
ル）である。

２個の導体周に障害があって内導体がケーブルの各端で
利用できる場合、ロケータ装置は第２導体のそれぞれの
端に結合される接地コネクタ４０および基準コネクタ４
２と接続されることがあるので、第２導体は接地基準と
して働く。

２個の装置聞の通信は、主試験ルーチンと同じハードウ
ェアおよび接続を使用する。指令およびデータはまず２
進コードに変換される。」−ドは、試験中の導体に試験
電位を加え次に２進コードに従って印加極性を交互する
ことによって送られる。

データは、アナログ・ディジタル変換器の主計測チャネ
ルを用いることによって回復される。次にデータはマイ
クロコンピュータで処理される。＾レベル信号、超低速
データ送信、および受信データの進歩した処理の使用は
、苛酷な条件下での最小の誤り率と確実な通信とを保証
する。

ソフトウェア・プログラムはマイクロコンピュータを制
御し、アナログ・サブシステム回路を作動させ、所定の
測定順序を遂行して、結果を幹出するゆいったん試験が
開始されると（完全試験）、それ以上オペレータの操作
を必要とせずにいくつかの段階が自動釣に生ずる。ライ
ンの全長（Ｄ（ｔ））およびラインの抵抗（Ω／ＫＪＲ
）を含むＩｎデータもマイクロコンピュータに入力され
なければならない。

実際の試験に先立って、装置は第６図の流れ図により自
己試験を行う。内部コンピュータＲ能を監視するほか、
この試験はローカルおよびリモート大地電圧の過度レベ
ルをも測定する。この試験にパスすると、試験を開始し
たユニットはそれがマスク装置としてまた従ＦＡ制御と
してのリモートＳ装置として識別されることを要求する
。いったんこれらの段階が完結すると、プログラムは第
７図による能動試験に進む。

能動試験は、Ｒ（ａ）の値を求める試験順序である。能
動試験が要求されると、試験抜取りの数はマスクによっ
て送られ、スレーブによって合意される。試験が始まる
と、マイクロコンピュータはそのタイミングの基礎を送
られた最後のデータ信号に置く。この点から能動試験の
終りまで、同時測定を保証するために事象は慎重に同期
される。

試験手順は、第１正抜取り航に負の極性が筒単に加えら
れる事ｔｔｉＷ４整段階である。第１正値が加えられる
と、両マイクロコンピュータはライン電圧（マスクでの
Ｖ（ａ）およびスレーブでのＶ　（ｂ）　）ならびにラ
イン電流（マスクでの１（ａ））を測定・記録づる。

次に極性が反転され、同じ値Ｖ　（ａ＞　、　Ｖ　（ｂ
）およびｉ　（ａ）が測定・記録される。各電Ｌｔ測定
は計算基準接続に関するものであるが、電流はライン接
続に流れるＷｉ流である。

所要数の試験サイクル後、装置はデータ転送モードに入
る。スレーブ装置によって記録されたすべてのデータ値
はマスクに送り返される。この段階の完了侵に受動試験
モードが入れられる。

受動試験は、スレーブ装置が試験中のラインに電圧を加
えてラインｆｆ電流を測定・記録する以外は能動試験と
同様である。測定・記録される値はＶ　（ａ　）　、　
Ｖ　（ｂ）　ｔ３ヨＵ　ｉ　（ｂ）　’：Ｊトチａル。

この試験順序の良好な結果として、記録された値はスレ
ーブからマスクへ送られる。

すべてのデータがマスクによって受信されると、マイク
ロコンピュータはＤ（ｔ）の構造傾に基づきＲ（ａ）と
Ｒ（ｂ）、　Ｒ（ｆ）、およびＤ（ａ）とＤ　（ｔ））
の値を篩用する。

障害場所の精度は多くのパラメータによって影響される
。良好な接地および均質の導体を想定すれば、場所の精
度は計測の精度に障害点の抵抗とラインの抵抗（Ω／単
位距離）との比を１１トけたものにｌｔ！達される。計
測粘度を０．０５％（０，０００５）、障害抵抗を２０
．００００、ライン抵抗を２０Ω／Ｋ１１とすれば、生
ずる誤差は次のようになる。

誤差−０，０００５Ｘ２０．０００／２０＝Ｏ，０Ｏ０
５Ｘ１０００ −０．５７Ｑｗ 接地の良否および障害ラインにある電気的ｔｌＬ音や電
圧オフセットによる影響といったようないくつかの他の
要因の追加は結果を悪化させる。ラインの全長にわたる
抵抗のわずかな変化も結果に直４゜ 接影響を及ぼす。

これらの影響はライン全長の百分率を表わすので、より
短い距１ＩＩ（例えば予測される障害場所の少し前およ
び後）での以後の試験は正確な障害場所を予測する能力
を増大させる。

本発明の１つの実施例が上記に１Ｆｉｌ示されたが、言
うまでもなく、本発明の範囲内で他の実施例が可能であ
る。したがって本発明は特許請求の範囲によってのみｉ
ＩＩ＋限されるものと考えるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による基本測定回路の図、第２図は障害
のある導体に電圧や電流を加える大地電流などの概略図
、第３図は制御ユニットのブロック図、第４図は制御ユ
ニットに含まれるライン・インターフェースの概略図、
第５図は本装置の接地接続を表わす概略図、第６図、第
７図および第８図は本装置の作動順序を表わす流れ図で
ある。 符号の説明： １０−３９体；１２−ｇ１害点：１４Ａ、Ｂ−電圧計：
１６Δ、Ｂ−電流計：１８Ａ、１３−電力供給装置；２
２（ａ＞、（ｂ）−基準大地；５Ｗ（ａ）、（ｂ）−ス
イッチング４１ＨＭ：Ｇ（、ａ）、（ｂ）−接地基ｉ；
Ｒ（ａ）、（ｂ）−導体抵抗５Ｒ（ｆ）−障害抵抗：２
４−制御ユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気導体の第１端と第２端との間の抵抗性障害の
   位置を測定する方法であつて、 （ａ）導体の第１端に大地に関してＤＣ電圧を加え、 （ｂ）導体の第１端で大地に関して定常状態のＤＣ電圧
   および電流を測定するとともに、事実上同時に導体の第
   ２端で大地に関して定常状態のＤＣ電圧を測定し、 （ｃ）導体の第２端に大地に関してＤＣ電圧を加え、 （ｄ）導体の第２端で大地に関して定常状態のＤＣ電圧
   および電流を測定するとともに、事実上同時に導体の第
   １端で大地に関して定常状態のＤＣ電圧を測定し、 （ｅ）測定された電圧および電流から、導体の抵抗性障
   害と少なくとも一端との間の抵抗を計算し、 （ｆ）計算された導体の抵抗から、導体の抵抗性障害と
   その少なくとも一端との間の距離を計算する、 ことを特徴とする前記測定方法。
2. （２）ＤＣ電圧は第１接地接続に関して導体に加えられ
   、また定常状態のＤＣ電圧は第２の独立した接地接続に
   関して測定される、ことを特徴とする請求項１記載によ
   る測定方法。
3. （３）正極性の印加ＤＣ電圧で半数回そして負極性の印
   加ＤＣ電圧で他の半数回の合計複数回だけ階段（ａ）お
   よび（ｂ）を繰り返し、正極性の印加ＤＣ電圧で半数回
   そして負極性の印加ＤＣ電圧で他の半数回の合計複数回
   だけ段階（ｃ）および（ｄ）を繰り返すことを含み、ま
   た計算段階は導体の障害点から各端までの導体抵抗の複
   数個の値を計算し、平均された導体抵抗を得るために障
   害点から各端までの抵抗の値を平均し、そして平均導体
   抵抗から障害点と第１および第２導体の端の少なくとも
   １つとの間の距離を計算することを含む、ことを特徴と
   する請求項１記載による測定方法。
4. （４）電気導体の第１端と第２端との間の抵抗性障害の
   位置を測定する装置であつて、 導体の第１端に調節接地接続に関してＤＣ電圧を加える
   第１電力供給装置と、 導体の第２接地接続に関してＤＣ電圧を第１端で測定す
   る第１電圧計側装置と、 導体の電流を第１端で測定する第１電流計測装置と、 導体の第２端に第３接地接続に関してＤＣ電圧を加える
   第２電力供給装置と、 導体の第２接地接続に関してＤＣ電圧を第２端で測定す
   る第２電圧計測装置と、 導体の電流を第２端で測定する第２電流計測装置と、 計測装置に作動接続されて、それによつて測定された電
   圧および電流から導体の各端間の抵抗ならびにそこにあ
   る障害を計算し、かつ導体の少なくとも一端から障害ま
   での導体に沿つた距離を計算する計算装置と、 を含むことを特徴とする前記測定装置。
5. （５）導体の第１および第２端に接続する第１および第
   ２制御ユニットであり、各制御ユニットは導体上の他の
   制御ユニットに信号を送る装置と同ユニットから信号を
   受ける装置とを含む前記制御ユニットを含むことを特徴
   とする請求項４記載による測定装置。
6. （６）信号を送る装置は導体に加えられるＤＣ電圧の極
   性を選択反転するスイッチ装置を含み、それによつて２
   進信号が発生される、ことを特徴とする請求項５記載に
   よる測定装置。
7. （７）第１制御ユニットにＤＣ電圧をケーブルの第１端
   に加えさせて次に定常状態のＤＣ電圧および電流を第１
   端で測定させ、また第２制御ユニットに定常状態のＤＣ
   電圧を第２端で測定させるのと事実上同時に電圧および
   電流を第１端で測定させる装置と、第２制御ユニットに
   ＤＣ電圧を導体の第２端に加えさせて次に定常状態のＤ
   Ｃ電圧および電流を第２端で測定させ、また第１制御ユ
   ニットに定常状態のＤＣ電圧を第１端で測定させるのと
   事実上同時に電圧および電流を第２端で測定させる装置
   と、を含むことを特徴とする請求項５記載による装置。