JPS60227526A - 中継器内の給電回路 - 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】 本発明は、平向対伝送線路を用いて多重信号を伝送する
ＰＣＭ方式、同軸線路で多重信号を伝送する同軸方式等
において、線路途中に挿入される複数の中継器に伝送線
路を介して直列に給電するようにした直列給電方式の各
中継器内の給電回路に関し、特に、線路の断線障害（給
電断障害）が発生した場合に、どの中継区間で障害が発
生したかを探索可能とするための改良に関する。

第１図は、従来のＰＣＭ通信方式の給電方式の一例を示
す回路図である。すなわち、各中継器１の人、出力と平
面対伝送線路２との間には、トランス３が接続され、入
力側および出力側それぞれのトランス３の線路側巻線の
中点相互間にツェナーダイオード５が接続されている。

中継器１の伝送方向と反対方向の伝送路は、複数の中継
器１′および平向対伝送線路２′と前記と同様なトラン
ス３′によって構成されている。そして、監視局に設置
された給電装置４からトランス３および線路２を通して
一定電流の給電電流が送出され、該給電電流は、各中継
器内の給電回路のツェナーダイオード５を直列に通って
ル番目の中継器まで給電し、ル番目の中継器内の給電回
路はツェナーダイオード５の一端を反対方向の伝送路の
線路２′に接続されたトランス３′の中点に接続するこ
とによって給電帰路に折り返えされる。他の各中継器１
′の人。

出力と線路２′との間に接続された２つのトランス３′
のそれぞれの線路側巻線の中点は相互に接続されていて
給電帰路を構成している。従って、給電電流は、上記給
電帰路を通って給電装置４に帰る。

給電電流によって、各中継器内のツェナーダイオード５
の両端に生じた一定のツェナー電圧により中継器１およ
び１′の動作用の電源が供給される。

すなわち、給電電流は、各中継器内の給電回路を直流に
通って供給される。トランス３，３′は、中継器と線路
とのインピーダンス整合および上述の給電電流を信号電
流と分離するために使用されている。給電装置４は給電
用直流定電流を出力する定電流回路で構成される。また
、コンデンサ６でトランス３，３′の中点を接地するこ
とにより、給電回路で発生した雑音等を除去することが
できる。

コンデンサ６の静電容量は０．０１マイクロファラッド
程度である。上述の給電回路は、線路２および２′およ
びトランス３，３′で構成された重信回線に直列に挿入
されていると考えることができる。

そして、該重信回線を通して各中継器ｌ、１′に直列給
電すれば、各中継器は上下方向が対になって給電され同
時に動作する。直列に接続される中継器数が多くなると
、給電装置４０両端の電圧が犬になる。給電装置４の両
端の最大電圧は伝送線路の直流耐圧以下であり、かつ保
守者の人体への安全を確保するために制限されるから、
直列給電される中継器の数が制限を受け、実用的には８
〜９中継程度である。従って、ル番目までの中継器が１
つの監視局から直列給電され、ル＋１番目以遠の中継器
は、図示されない反対側の監視局から上記同様に直列給
電を受ける。従って、ル番目の中継器とル＋１番目の中
継器間の線路２，２′には給電電流は流されていない。

上述の伝送路においては、各中継器は、各中継器ごとに
固有の信号が定められていて、監視局から送られた信号
が自己に割り当てられた固有の信号であるときは、その
信号および又は、中継器の性能に基づいて発生する他の
信号を、別に設けられた中継器障害標定用の伝送線路全
通して監視局へ返送するように構成されている。すなわ
ち、監視局から上記固有信号によって中継器を指定し。

該指定された中継器から返送された信号を吟味すること
により障害中継器または障害線路区間を探索することが
できる。しかし、線路２ｆたは２′が断線障害を発生し
たときは、直列給電路が断となり、すべての中継器が不
動作となるため、上述の信号授受による障害区間の探索
はもはや不可能である。一般には、伝送線路は、道路沿
いに配設されていることが多く、例えば地下ケーブルが
土木工事によって誤断されるという障害は多発１−てい
る。断線障害は、迅速に障害場所を発見し°（修理回復
させることが通信サービス提供上重要であるが、現状で
は、このような種類の断線障害に対しての対策は確立さ
れていない。

１つの方法として、第１図に点線で示したように、各中
継器内の給電回路に給電電圧とは逆極性のダイオードと
抵抗の直列接続回路を並列に接続しておいて、障害時に
は給電装置４金切り離し、給電装置４とは逆極性の電圧
で線路２，２′間の合成抵抗を測定することにより障害
区間を判定することが考えられる。しかし、伝送路が断
線した場合は、単に断線のみでなく絶縁低下障害をも伴
なうのが一般的である。この絶縁低下障害により給電路
と給電帰路間は、湿度、水分等の影響により不特定かつ
不安定な終端インピーダンスで終端されることになる。

また、上記終端インピーダンスは、測定時の電気化学反
応のために、非直線特性を持つことすらある。従って、
上述の方法は、上記終端インピーダンスが十分大である
場合のみにしか有効でない。また、他の方法として、給
電路正負間の合成静電容量を測定する方法もあるが、こ
の場合はさらに上記終端インピーダンスに対する条件が
きびしく、絶縁抵抗が数メグオーム以上でないと測定誤
差が大きくなるという欠点がある。

本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、給電断障
害が発生した場合に、迅速かつ容易な障害区間の探索を
可能とする中継器内の給電回路を提供することにある。

本発明の給電回路は、複数の中継器に直列に給電する直
列給電方式の各中継器内の給電回路において、各中継器
内の給電回路の出力側と給電帰路との間に接続されたサ
イリスタと、各中継器内の給電回路の入力端に接続され
た低域を波器と、各中継器内の給電回路の出力側電圧の
上昇を検出して前記サイリスタをトリガするトリガ電圧
発生手段とを備えたことを特徴とする。

なお、上記トリガ電圧発生手段を各中継器内の給電回路
出力側に接続された分圧器で構成すれば、トリガ電圧の
調整が容易でかつ安価に提供できる。

さらに、前記トリガ電圧発生手段を、給電装置から遠方
に接続された中継器ｉｔど低い電圧上昇でトリガ電圧を
発生するように設定すれば、急峻な電圧上昇の場合のみ
でなく、ゆるやかな電圧上昇によっても障害区間の直前
の中継器内の給電回路で折り返し給電することが可能と
なる。

次に、本発明について、図面を参照して詳細に説明する
。

第２図は、本発明の一実施例を示す回路図である。ただ
し給電回路にのみ着目し、中継器回路については記載を
省略している。同図において、第１図と同一の参照数字
は前述と同様な構成要素を示す。本実施例においては、
各中継器内の給電回路出力側正負両線間にサイリスタ７
を接続し、サイリスタ７のゲートと給電回路出力側の正
極線との間にはツェナーダイオード８が接続されている
。

本実施例では、ツェナーダイオード８がトリガ電圧発生
手段を構成している。そして、各給電回路入力端には低
域ｒ波器を構成するために、インダクタンス９を直列に
挿入し、インダクタンス９と線路２（または図示されな
いトランス３の中点）との接続点はコンデンサ６によっ
て給電帰路の線路２′に接続され、または接地されてい
る。上記各給電回路は、線１１２！２，２’を介してル
個直列に接続される。ル番目の給電回路は、他の中継器
のように前記サイリスタ７、ツェナーダイオード８．イ
ンダクタンス９等は不要であり、ツェナーダイオード５
の他端を線路２′に折返し接続することによって直列給
電路が形成される。そして、監視局に設置された給電装
置４から一定の給電電流■が直列給電される。各給電回
路のツェナーダイオード５の両端に発生する一定電圧に
よシ図示されない中継器１，１′を動作させることは従
来と同様である。勿論、正常の給電状態においては各給
電回路のサイリスタ７Ｆｉオフ状態である。

今、いずれかの中継区間において線路２または２′が突
然断線障害を発生すると給電電流ＩがＯになるため、線
路の特性インピーダンスｚ０と給電電流Ｉの積に相当す
るステップサージ電圧を発生する。該サージ電圧は、線
路上を伝播して給電電源側に伝送される。このサージ電
圧が障害区間の直前（給電装置側）の中継器内の給電回
路の出力側に伝送されて、該出力側電圧を上昇させる。

これにより該給電回路のツェナーダイオード８が導通し
、サイリスタ７をトリガする。サイリスタ７がオンする
と、該給電回路で給電路が折返えされるから、該中継器
以前（給電装置４に近い方〕の各中継器には、給電が続
行される。上記給電回路のサイリスタフのターンオンま
での短時間内に、前記サージ電圧がさらに給電装置４側
に伝播して次の中継器内のサイリスクがトリガされるこ
とを防ぐために、インダクタンス９およびコンデンサ６
からなる低域ｒ波器が役立つ。従って、サイリスタ７が
トリガされオンするのは、障害地点直前の給電回路のみ
である。しかし、それ以遠の各中継器は当然給電所とな
るため、通信信号は停止し、これにより回線不良の警報
が発生する。保守者は、この警報により、各中継器の状
態を試験するが、この試験により給電されている中継器
と、給電されていない中継器は明確に判断することがで
きる。

すなわち、断線区間は容易かつ迅速に探索可能であると
いう効果がある。

本実施例においては、ｋ番目の中継器内に設置されるツ
ェナーダイオード８の降伏電圧ＶＺｋは、下記（１）式
に示す値に設定されている。

ＶＺｋ＝ＶＲＡ＋ｘ＋几に＋□Ｉ＋α＋（ｒＬ−１−ｋ
　）ΔＶ・・・・・・（１） ただし、”’に＋ｘ　は正常給電時にに’１番目の中継
器の給電入力端における正負画線間に生ずる電圧、Ｂ’
に＋１はに番目とに＋１番目の中継器間の往復の給電路
直流抵抗、Ｉは正常給電時の給電電流である。なお、α
およびΔＶは以下のように決定される。なお、Ｖ”Ａ＋
、＋　”ｋ＋１１は平常時におけるに番目の中継器内の
給電回路出力０１ｌＩ電圧に等しい０ 今、特性インピーダンス２゜なる線路に、■なる電流が
流れており、これが突然断線になったときは、ｚ＋＝ｚ
ｏＩなるステップ電圧が発生し、これが断線直前の電圧
に重畳されて電源側に向って進行して行くことが知られ
ている。本実施例においては、中継器から最も遠方、す
なわち次位の中継器の直前で断線障害が発生した場合に
も該中継器内のサイリスタ７がトリガされ、次位の中継
器の直後で断線障害が発生した場合には、そのサージ電
圧によっては、該中継器内のサイリスタ７がトリガされ
ないように設定する。例えば今伝送線路として、０．９
閣の市外ＰＥＦ無装荷ケーブルの損失Ｌ　（ｄＢ／ｋｍ
　）は、周波数ｆが１ＯＫＩ″ｌｚ〜１■丑の範囲で、 ｂ＝ｏ、７ｓ＋ｏ、ｚ４ｖ’７＋ｏ、ｏｏｉ４ｆ（ｄＢ
／ｋｒＩＬ）・・・・・・（２） である。また特性インピーダンス２゜は約１００オーム
であり、最大中継区間長を約４ｋｍとすると、給電電流
Ｉ　＝　１ｏ　ｏ　ｍＡが突然０になったときに発生す
るステップ電圧ｘｃｉｏｘｏ、１＝ｌｏＶが線路を伝送
して中継器に到達する電圧Ｖｔ（Ｚ）式により計算する
と、第３図に示すようになる（ただし、簡単のため（２
）式の右辺第３項は無視した〕。第３図においては、サ
ージ電圧の先端が中継器に到達した時間を０とし、横軸
に時間を、縦軸に到達電圧をとって記載されている。時
間ｌμｓ以下は、上述の省略によりあまり正確ではない
が大した問題ではない。また、一定時間後の到達電圧は
７■程度となる。第３図から理解されるように、（１）
式の△Ｖ２ｏとし、αを例えば４■に設定しておけば、
サージ到達後１．５μｓ後にはトリガ電流が流れ始める
。（２）式において、ｆの小さい所、すなわち、ある程
度の時間が経過した後においては、右辺第１項のみが効
いてきて前述したように約７■となる。すなわち、一般
的に、−中継スパン当りの減衰量Ｌ′は、Ａ、Ｂ、Ｃを
定数として、Ｉ、’＝Ａ＋Ｂｖ７７　＋Ｃｆ　（ｄＢ）
　・・・・・・（３）と表わすことができ、到達したサ
ージ電圧のある時間後の電圧Ｖ′は、 と表わすことができる。このような電圧上昇（前記７■
に相当する）では確実にトリガされ、かつ、以下にのべ
る場合にはトリガされないためには、（１）式のαは（
４）式のＶ′よりある程度低く例えば４■に設定するの
が妥当である。

次に、ｋ番目の中継器の直後で断線した場合は、障害発
生の瞬間にに番目の中継器内のツェナーダイオード８が
導通しサイリスタフのトリガ電流が流れ始める。サイリ
スタ７はトリガされても直ちにオン状態とはならず、最
悪５μｓ程度の時間を要するものがある。この間に、上
記サージ電圧は、前位の中継器（ｋ−１番目）の方へ伝
播していく、しかし、ｋ番目の中継器のサイリスタ７が
ターンオンした後は上記サージ電圧は消滅するから、パ
ルス幅５μｓの孤立パルスが前位中継器へ伝播するもの
と考えればよい。該孤立パルスは、インダクタンス９お
よびコンデンサ６からなる低域Ｐ波器によって減衰され
る。今、コンデンサ６の静電容量をＣ、インダクタンス
９の値ｉＬとして、電圧Ｖ。、パルス幅Ｔの孤立波を図
中右方から印加したとき、左方への出力電圧ｖｇは、時
刻ｔ＜Ｔの範囲で、 となり、時刻ｔ≧Ｔでは、 で表わされる単一周波数の持続波が表われることになる
。今、Ｔ＝ｓμＳ　、　Ｃ＝　０．００５μＦ、Ｌ＝ｉ
ｘｍＨとすると、ｔ＜Ｔの範囲でυｔの最大は約０．２
２υ。となり、ｔ≧Ｔでは最大−ｖｏの振幅で周波数約
２１幻七の持続波となる。２１１０ｋにおける前記伝送
線路の減衰量は約１　、８　ｄ　Ｂ／に７７Ｌ　である
から、中継間隔を仮９に３血としても約５．６ｄＢの減
衰がある。従って、　ｋ−１番目の中継器に到達する最
大電圧は、約０．３５１１゜であり、ｔｌｏが１０■で
あれば約３．５ｖとなる。従って、前述のように（１）
式のαを４■に設定すれば障害地点の直前以外の中継器
内のサイリスタがトリガされることはない。すなわち、
トリガ電圧発生手段は正常電圧よ５３．ｓＶ以上７■以
下の電圧上昇でトリガ信号を出力するように設定すれば
よい。

次に、何等かの原因により、断線時にサイリスタがトリ
ガされないかまたは誤動作したような場合に一度給電を
停止し、ある時間後に再投入して、給電電圧を徐々に上
昇させて障害点を探索する場合について考える。この場
合は、正常給電時に対して、トリガ開始までの所要電圧
上昇値を給電装置から遠方になるに従って低下させてお
けばよい。

この電圧差を与えるものが（１１式の右辺第４項である
。トリガ開始に必要な電圧上昇■は、前述のように、中
継区間の最遠端で発生したステップ電圧の最大値すなわ
ち（４）式で与えられるＶ＝ｚ、Ｉ・ＩＱ−２０より小
であり、次位中継器の直後で発生したステップ電圧によ
る孤立パルスが次位中継器の低域フィルタを通過した周
波数ｆ。の持でなければならない。ただしｆ。は第２図
のインダクタンス９．コンデンサ６からなる低域ｆ波器
の遮断周波数である。従って、その許容範囲は、ａ　（
＜１　）を安全係数として、 である。前述の例では３．５Ｖ以上７ｖ以下である。

今、中継数をルとして上記許容範囲をｎ−１個の中継器
に割り当てることにすると、 ・・・・・・（６） に設定することができる。前述の伝送路で、例えばルー
１０　、　ａ　＝０．８とすれば、ΔＶ　＝　ｏ、ｓ　
（７−３，５）／９キ０．３■である。従って１０番目
の中継器を除き、最も遠方の９番目中継器から順に例え
ば３．ｓＶ　、　４．ＩＶ　、　４．４Ｖ・曲・６．５
ｖの電圧上昇でそれぞれのサイリスタがトリガされるよ
うに各ツェナーダイオード８の降伏電圧を設定すれば、
各中継器内の給電回路は、各中継区間の最遠点で断線が
発生した場合でもサイリスタのオンにより折返され、次
位中継器の直後で断線が発生したときは該中継器のサイ
リスタがオンしない。次位の中継器のサイリスタは勿論
オンされるＯＩＯ番目の中継器内では最初から折返され
ているからトリガ電圧発生回路は必要でない。

この場合は、いかなる位置で線路の突然断が発生した場
合でも、該障害点より給電装置側の直前の中継器内の給
電回路のみサイリスタがオンするこことは前述と同様で
ある。しかし、例えば絶縁抵抗不良等の原因により、断
線発生時に直前のサイリスタがオンしないようなとき、
または誤った動作をしたようなときは、給電を一旦停止
しである時間後に再投入し、給電電圧を徐々に上昇させ
ることにより障害点直前の中継器内のサイリスタをオン
させることができる。従って、絶縁抵抗不良等により断
線時にサイリスタがトリガされないような場合であって
も、給電電圧を徐々に上昇させることによジ障害点の直
前の中継器で折り返し給電することが可能であり、障害
区間の判定が容易になされるという効果がある。絶縁抵
抗が相当低いときは、該絶縁抵抗を通して障害地点以前
の中継器には一定電流が給電されているから、これによ
って障害区間を判定することが可能である。また、ル番
目の中継器とル千１番目の中継器間の伝送線路が断線し
たときは、各中継器にはすべて給電されているから、前
述した通常の信号授受による障害区間判定が可能である
ことは勿論である。

第４図は１本発明の他の実施例を示す回路図であり、各
中継器内の給電回路の出力側正負両線間に抵抗ｒＩ＋ｒ
２で構成される分圧器を接続し、分圧電圧でサイリスタ
７をトリガする。この場合はサイリスタ７のトリガ開始
電圧の調整が容易であり、かつ、安価に提供できる効果
がある。

なお、上述はすべて平向対伝送線路の場合について説明
したが、同軸ケーブル方式においても同様な構成によっ
て本発明を実施することが可能である。この場合前記ト
リガ電圧発生手段の設定電圧等は、同軸ケーブルの伝送
特性に適応するように設定されることは勿論である。

以上のように、本発明においては、各中継器内の給電回
路の出力側正負両線間にサイリスタを接続し、給電回路
出力電圧の上昇を検出して前記サイリスタをトリガする
トリガ電圧発生手段によって、前記サイリスタをオンさ
せて該給電（ロ）路で給電を折返すように構成したから
、伝送線路の断線した場合でも断線直前の中継器までは
給電することが可能である。なお、各中継器内の給電回
路には入力側に低域フィルタを接続した構成としたから
、障害地点の直前よりさらに給電装置に近い中継器のサ
イリスタはオンされない。従って、保守者は、断線障害
が発生したときに、どの中継器まで給電されているかを
判定することが可能である。

すなわち障害区間を容易かつ迅速に探索できる効果があ
る。

また、前記サイリスタのトリガに必要な電圧上昇が、給
電装置から遠い中継器はど低くなるように、前記トリガ
電圧発生回路を設定しておけば、例えば絶縁抵抗不良等
のために断線時に前記サイリスタがトリガされないよう
な場合または誤動作したような場合であっても、一度給
電装置をオフにして、一定時間経過後、すべての中継器
内のコンデンサ等の電荷が放電した後に、再投入すれば
、給電装置自体の内蔵する平滑コンデンサの充電等のた
めに線路に送出される給電電圧は数１０ミリセカンド以
上の立上シ時間で徐々に上昇するから、断線障害点の直
前の中継器内のサイリスタが最初にトリガされる。すな
わち、給電装置の再投入時において障害点直前の中継器
内の給電回路で給電が折返される。これによって障害区
間を判定することが可能となる。なお、前記トリガ電圧
発生手段を各中継器内の給電回路正負画線間に接続され
た分圧器によって構成すれば、トリガ開始電圧の調整が
容易であり、しかも安価に提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＰＣＭ通信方式の直列給電方式の一例を
示す回路図、第２図は本発明の一実施例を示す回路図、
第３図は伝送線路の断線時に中継器に到達したステップ
電圧の一例を示すタイムチャート、第４図は本発明の他
の実施例を示す回路図である。 図において、１．１’・・・中継器、２，２′・・・平
向対伝送線路、３，３′・・・トランス、４・・・給電
装置、５・・・ツェナーダイオード、６・・・コンデン
サ、７・−・サイリスタ、８・・・ツェナーダイオード
（トリガ電圧発生手段）、９・・・インダクタンス、ｒ
Ｉ＋ｒ２・・・抵抗（分圧器）。 代理人　弁理士　住　１）俊　宗 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一（１）複数の中継器に直列に給電する直列給電方式の
   各中継器内の給電回路において、各中継器内の給電回路
   の出力側と給電帰路との間に接続されたサイリスタと、
   各中継器内の給電回路の入力端に接続された低域ｒ波器
   と、各中継器内の給電回路の出力側電圧の上昇を検出し
   て前記サイリスタをトリガするトリガ電圧発生手段とを
   備えたことを特徴とする中継器内の給電回路。 （２、特許請求の範囲第１項記載の中継器内の給電回路
   において、前記トリガ電圧発生手段は、各中継器内の給
   電回路出力側と給電帰路との間に接続された分圧器であ
   ることを特徴とするもの。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の中継器
   内の給電回路において、前記トリガ電圧発生手段は、給
   電装置から遠方に接続された中継器はど低い電圧上昇で
   トリガ電圧を発生するように設定されたことを特徴とす
   るもの。