JP2514397B2 - 平衡線路の測定装置 - Google Patents

平衡線路の測定装置

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JP2514397B2
JP2514397B2 JP3360488A JP3360488A JP2514397B2 JP 2514397 B2 JP2514397 B2 JP 2514397B2 JP 3360488 A JP3360488 A JP 3360488A JP 3360488 A JP3360488 A JP 3360488A JP 2514397 B2 JP2514397 B2 JP 2514397B2
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広昭 古賀
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、平衡形通信線路(以下平衡線路と呼ぶ)の
途中に、インピーダンス不均等点がある場合に、その不
均等インピーダンスとその位置を推定する装置に関する
ものである。
本発明は浸水その他により通信線路が劣化したときに
その劣化位置と劣化の程度を測定するために利用する。
〔従来の技術〕
通信線路の途中にインピーダンス不均等点がある場合
には、その位置を求めるために従来から平衡線路用パル
ス試験器が用いられいた。この測定器によるインピーダ
ンス不均等点の位置探索原理を説明すると、先ず、パル
スを通信線路に送出し、インピーダンス不均等点で反射
されて戻ってくる反射波を捕らえる。そしてパルスの往
復時間T、線路の伝ぱん速度Vより、インピーダンス不
均等点の位置Dを D=1/2(T×V) として求めるものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、この従来例測定器では、インピーダンス不均
等点が、短絡または開放(断線)のように、特性インピ
ーダンスから大きく変化している場合はその位置を検出
することが可能であるが、線路の途中に例えば10KΩ〜5
00KΩ程度の特性インピーダンスに大きく影響を与えな
いインピーダンスが並列付加された絶縁劣化のような場
合には、反射パルスが小さく、その位置はもちろんイン
ピーダンスの大きさも検出できない。
また、インピーダンス不均等点の位置分解能を上げる
にはパルス幅を小さくすればよいが、パルスの減衰量が
大きくなってしまい、検出可能な測定器からインピーダ
ンス不均等点までの距離が小さくなるという欠点があっ
た。
本発明は、平衡線路の一部に絶縁劣化が生じたあるい
は浸水したなどによるとき、その障害点の位置を探索
し、かつ、絶縁劣化の場合にはその絶縁抵抗値を、容量
変化の場合にはその容量値を推定する方法を提供するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、線路長l0、伝ぱん定数γ、特性インピーダ
ンスZ0で、終端開放状態の平衡線路が劣化する前の入力
アドミタンスY0Xと、上記線路の一部に付加インピーダ
ンスZ2が付加されたときの入力アドミタンスY0とを単一
または複数の周波数で測定する入力アドミタンス測定部
と、この入力アドミタンス測定部で測定したデータを測
定した周波数とともに記憶させる測定データ記憶部と、
測定した周波数およびこの周波数に対する上記線路の伝
ぱん定数γ、特性インピーダンスZ0、および線路長l0
記憶する線路定数記憶部と、上記測定データ記憶部から
線路が劣化した後と前との入力アドミタンスを各周波数
ごとに読み出し、入力アドミタンスの差分Ym=Y0X−Y0
を検出する差分検出部と、上記線路定数記憶部から、伝
ぱん定数γ、特性インピーダンスZ0および線路長l0を読
み出し、式(1)に代入し、一方、上記差分検出部から
入力アドミタンスの差分Ymを呼び出し、式(1)の値Y
と入力アドミタンスの差分Ymとが一致するように、式
(1)右辺の付加インピーダンスZ2および付加位置l1
各周波数ごとに推定する演算部と、この演算部での演算
結果を出力する出力部とを備えたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明は、障害が起こった後と起こる前との入力アド
ミタンスの測定値の差から、不均等点の付加インピーダ
ンスとその位置を推定する。
従って、障害点が絶縁劣化のような場合であっても、
これらを推定できる点が従来の技術と異なる。
〔実施例〕
本発明の実施例ブロック構成図を第1図に示す。符号
1は平衡線路、2は線路の遠方に並列に付加されたイン
ピーダンス、または絶縁劣化などで生じたインピーダン
ス付加部(以下、付加インピーダンスZ2と呼ぶ)、3は
周波数ごとに付加インピーダンスZ2の付加後と付加前の
入力アドミタンスを測定できる入力アドミタンス測定
部、4は入力アドミタンス測定部3の測定データを記憶
する測定データ記憶部、5は測定データ記憶部4の記憶
データより、付加インピーダンスZ2の付加後と付加前の
入力アドミタンスの差分を検出する差分検出部、6は線
路定数並びに線路長を記憶する線路定数記憶部、7は差
分検出部5および線路定数記憶部6のデータより、不均
等点インピーダンスとその位置を推定するための演算
部、8は推定結果を出力する出力部、11は平衡線路1と
入力アドミタンス測定部3とを接続する接続端子であ
る。
これを動作させるために、先ず、付加インピーダンス
Z2およびその付加位置を推定する原理を以下に説明す
る。
線路長l0、伝ぱん定数γ、特性インピーダンスZ0の終
端開放の平衡線路において、測定端からl1の位置に付加
インピーダンスZ2が並列付加された場合に、付加インピ
ーダンスZ2の付加後と付加前の入力アドミタンスをそれ
ぞれY0X、Y0、またその差をYとすると、これらは、次
式で表される。
式(1)の分子第2項は、付加インピーダンスZ2の影
響による項である。また、付加インピーダンスZ2が絶縁
劣化のような場合は、 Z2>>Z0 であるため、この項は第1項に比べて小さい。したがっ
て、第1項にわずかな誤差があれば、付加インピーダン
スZ2の影響が現れにくくなる。一方、式(3)では、式
(1)の分子第1項が完全に除かれるため、付加インピ
ーダンスZ2の影響が直接求められ式(1)に比べ精度が
向上する。
終端開放線路において、付加インピーダンスZ2と線路
長l0が一定で、付加インピーダンスZ2の付加位置l1を変
化させたとき、この付加インピーダンスが付加される後
と前の入力アドミタンスの差Yを測定周波数fごとに式
(3)により求め、複素平面上に示した一例を第2図に
示す。この例では、付加インピーダンスZ2が抵抗性で、
10KΩであり、測定周波数fをそれぞれ、1KHz、2KHz、5
KHz、10KHzにとっている。また各測定周波数fについ
て、付加インピーダンスZ2の付加位置を1kmおきに・印
で示している。
線路の特性は、測定周波数f=1KHzにおいて、 γ=0.195+j0.199 すなわち実数部が0.195Np/km、虚数部が0.199rad/km
であり、特性インピーダンスは Z=948.7e−j0.777 すなわち、大きさが948.7Ω、偏角が−0.777radであ
る。
第2図より、付加インピーダンスZ2の付加位置l1が増
大すると、アドミタンスの差Yの偏角は0から時計方向
に回転すること、測定周波数fが高くなるとこの回転す
る角度が大きくなること、付加位置l1が線路長l0に達し
た点においては、アドミタンスYの大きさが小さくなる
ことがわかる。
例示していないが、付加インピーダンスZ2が容量性の
場合は、アドミタンスの差Yの偏角は付加位置l1の増大
とともにπ/2から時計方向に回転すること、回転はじめ
アドミタンスの差Yの大きさが測定周波数に依存して大
きくなることが式(3)よりわかる。
第3図に、終端開放線路において線路長l0と測定周波
数fとが一定で、付加インピーダンスの付加位置l1を変
化させたとき、その付加インピーダンスZ2が付加される
後と前の入力アドミタンスの差Yを付加インピーダンス
Z2ごとに式(3)により求め、複素平面上に示した一例
を示す。線路長l0が5km、測定周波数fが1KHzである。
線路の特性は、第2図の場合と同様である。また、付加
インピーダンスZ2の付加位置を1kmおきに・印で示して
いる。この例では、付加インピーダンスZ2が大きくなる
にしたがって、弧がほぼ相似形に小さくなること、付加
インピーダンスZ2の大きさにほとんど依存せず、付加イ
ンピーダンスZ2の付加位置l1に対する偏角がほぼ等しい
ことがわかる。
このように、線路長l0、周波数f、およびこの周波数
fにおける伝ぱん定数γと特性インピーダンスZ0が既知
であれば、複素平面上の一点は、唯一の付加インピーダ
ンスZ2とその付加位置l1を表すことになる。したがっ
て、終端開放の平衡線路において、付加インピーダンス
Z2が線路に付加される後と前との入力アドミタンスの差
Ymを適度な周波数fにおいて求め、一方、線路長l0、お
よびこの周波数fにおける伝ぱん定数γ、特性インピー
ダンスZ0を式(3)の右辺に代入すれば、式(3)の右
辺の変数は、付加インピーダンスZ2とその付加位置l1
2変数のみとなり、上述のごとく演算により唯一の組合
せとして、付加インピーダンスZ2とその付加位置l1を求
められる。
次に、式(3)の計算値Yと測定値Ymとを対比した例
を第4図に示す。この図では、線路長l0が1kmであり、
線路の特性は、第2図の場合と同じである。また、計算
値Yと測定値Ymとをそれぞれ実数部と虚数部に分け、縦
軸に付加インピーダンスZ2の付加位置l1を横軸にとっ
た。なお測定値Ymについては、図中○印で示している。
この図より、計算値Yと測定値Ymとはよく一致すること
が認められ、上記の原理を用いて付加インピーダンスZ2
とその付加位置l1が求まることがわかる。
以上、インピーダンス不均等点の付加インピーダンス
およびその位置を推定する原理、並びに計算値Yと測定
値Ymとの対比について説明した。以下、この原理により
インピーダンス不均等点の付加インピーダンスおよびそ
の位置を推定する装置について第1図の実施例を用いて
説明をする。
線路長l0、伝ぱん定数γ、特性インピーダンスZ0で、
終端開放状態の平衡線路1を入力アドミタンス測定部2
の接続端子11に接続し、平衡線路1が劣化する前の入力
アドミタンスY0Xを入力アドミタンス測定部3により、
単一または複数の周波数で測定し、そのデータを測定し
た周波数と共に測定データ記憶部4に記憶させておく。
また同時に、測定した周波数、各周波数に対する伝ぱん
定数γ、特性インピーダンスZ0、および線路長l0を線路
定数記憶部6に記憶する。
次に、測定端子11から距離l1の平衡線路1に、絶縁劣
化などで付加インピーダンスZ2が並列付加された時の入
力アドミタンスY0を入力アドミタンス測定部3により、
前記と同一の周波数で測定し、そのデータを測定した周
波数ともに測定データ記憶部4に記憶させる。差分検出
部5は測定データ記憶部4より、線路が劣化した後と前
との入力アドミタンスを読み出し、各周波数ごとに入力
アドミタンスの差分 Ym=Y0X−Y0 を検出する。
演算部7では、各周波数ごとに、差分検出部5から差
分Ymを読み出し、一方線路定数記憶部6からは伝ぱん定
数γ、特性インピーダンスZ0、および線路長l0を読み出
して上記式(3)の右辺に代入し、演算によりYと差分
Ymとが一致するような式(3)右辺の付加インピーダン
スZ2および付加位置l1を推定する。この演算結果を出力
部8にて出力する。なお、本装置では、複数の周波数
で、それぞれ付加インピーダンスZ2および付加位置l1
求めることができるので、データの平均化などの処理に
より精度を向上させることができる。
次に、本装置を用いて線路長l0=1kmの途中0.2km、0.
4km、0.6km、0.8kmの位置に、付加インピーダンスZ2
付加した時、入力アドミタンスの差分Ymと、この値から
付加インピーダンスZ2の位置とその大きさを推定した例
を表に示す。この例の場合は、付加インピーダンスZ2
容量性であるので、この値をnFの単位で示している。ま
た、測定周波数fを5KHzおよび10KHzとした、なお、線
路定数の表示でjは虚数単位、γの実数部の単位はNp/k
m、虚数部の単位はrad/km、Z0の大きさの単位はΩ、偏
角の単位はradである。本装置では、各周波数ごとに付
加インピーダンスZ2および付加位置l1を推定できること
が確認される。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、従来のパルス
試験器では困難であった線路の劣化部の付加インピーダ
ンスと劣化位置の推定が可能となる。また、複数の周波
数でそれぞれ付加インピーダンス2および付加位置l1
求めることができるので、データの平均化などの処理に
より、推定値の精度を向上させることができるという利
点も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例装置の構成図。 第2図は終端開放線路において、付加インピーダンスと
線路長が一定で、付加インピーダンスの付加位置を変化
させたとき、その付加インピーダンスが付加される後と
前の入力アドミタンスの差を測定周波数ごとに複素平面
上に示す図。 第3図は終端開放線路において、線路長と測定周波数と
が一定で、付加インピーダンスの付加位置を変化させた
とき、その付加インピーダンスが付加される後と前の入
力アドミタンスの差を付加インピーダンスごとに複素平
面上に示した一例を示す図。 第4図は終端開放の平衡線路において、付加インピーダ
ンスが線路に付加される後と前との入力アドミタンスの
差を計算値と測定値とで対比した例を示す図。 1……平衡線路、2……付加インピーダンス、3……入
力アドミタンス測定部、4……測定データ記憶部、5…
…差分検出部、6……線路定数記憶部、7……演算部、
8……出力部、11……接続端子。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】線路長l0、伝ぱん定数γ、特性インピーダ
    ンスZ0で、終端開放状態の平衡線路が劣化する前の入力
    アドミタンスY0Xと、上記線路の一部に付加インピーダ
    ンスZ2が付加されたときの入力アドミタンスY0とを単一
    または複数の周波数で測定する入力アドミタンス測定部
    と、 この入力アドミタンス測定部で測定したデータを測定し
    た周波数とともに記憶させる測定データ記憶部と、 測定した周波数およびこの周波数に対する上記線路の伝
    ぱん定数γ、特性インピーダンスZ0、および線路長l0
    記憶する線路定数記憶部と、 上記測定データ記憶部から線路が劣化した後と前との入
    力アドミタンスを各周波数ごとに読み出し、入力アドミ
    タンスの差分 Ym=Y0X−Y0 を検出する差分検出部と、 上記線路定数記憶部から、伝ぱん定数γ、特性インピー
    ダンスZ0および線路長l0を読み出し、 に代入し、一方、上記差分検出部から入力アドミタンス
    の差分Ymを呼び出し、式(1)の値Yと入力アドミタン
    スの差分Ymとが一致するように、式(1)右辺の付加イ
    ンピーダンスZ2および付加位置l1を各周波数ごとに推定
    する演算部と、 この演算部での演算結果を出力する出力部と を備えたことを特徴とする平衡線路の測定装置。
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