JPH04285874A - ケーブルの事故点標定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地絡事故等の発生した
ケーブルの事故点をパルスレーダ法により標定するケー
ブルの事故点標定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ケーブルに地絡事故等が発生すると、保
護継電装置により事故区間の切離しを行なう一方、事故
点を正確に標定し、その復旧処理が行なわれる。この事
故点標定の方法の１つに、パルスレーダ法がある。これ
は、ケーブルの一端を測定端とし、そこからケーブルへ
計測用の電気パルスを印加し、事故点における放電によ
り生じた反射波を捕らえて、測定端から事故点までの距
離を演算する方法である。

【０００３】図４に、その原理図を示す。即ち、ケーブ
ルの測定端より印加される矩形の送信波が、事故点にτ
時間後に到達したものとする。この場合、送信波１が観
測されて反射波２が観測されるまでの時間は２τとなる
。ここで、電気パルスの伝播速度をｓ、測定端から事故
点までの距離をＬとすると、次の式が成立つ。 ２τ＝２Ｌ／ｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（１）この　（１）式を用いて、事故点までの距
離Ｌを演算すればよい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なパルスレーダ法においては、次のような問題があった
。図５に、ケーブル中を伝播する伝播波１の波形図を示
す。図５に示すように、ケーブル中を伝播する伝播波１
は、その立上がりと立ち下がり部分がなだらかな傾斜を
持つ波形となる。ここで、ケーブルの事故点においては
、一般に、ケーブル絶縁層にピンホール状の破壊孔が形
成される。即ち、ケーブルの導体と遮蔽層との間は、こ
の破壊孔によって空気絶縁された状態となっている。 従って、ケーブル測定端より所定の電圧の電気パルスを
送り込み、事故点で放電を発生させ、その信号を受信し
ようとする場合、図６に示すような現象が生じる。

【０００５】図６には、事故点に達した伝播波１と、事
故点での放電開始電圧Ｖｂ　との関係を示すグラフを図
示した。図のグラフは、横軸に時間、縦軸に電圧を示し
たものである。図のように、伝播波１は、事故点に達し
た後、一定の速度で電圧を上昇させ、ΔＴの時間が経過
した後、放電開始電圧Ｖｂ　に達する。放電開始電圧Ｖ
ｂ　に達すると、破壊孔における空気絶縁が破壊され、
放電が開始して反射波が発生する。従って、測定端にお
いて、電気パルスを送り込んでから反射波を受信するま
での実測値をｔとし、この電気パルスの真の往復伝播時
間を２τとすると、実測値ｔは次のような式で表わされ
る。 ｔ＝２τ＋ΔＴ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（２）即ち、この　（２）式に示すように、実測
値には、伝播波１の現実の電圧上昇速度に見合った誤差
ΔＴが発生する。 例えば、電気パルスのケーブル中の伝播速度は１μｓｅ
ｃ　当たり　１６０〜２００ｍ程度となる。従って、上
記放電遅れ時間ΔＴを　０．５μｓｅｃ　とすると、標
定誤差が８０〜１００ｍ程度となってしまう。従って、
従来のパルスレーダ法においては、この程度の誤差を容
認した上で標定を行なわなければならなかった。

【０００６】しかしながら、事故点をより正確に標定す
れば、事故復旧の迅速化を図ることができる。特に、直
接肉眼で検査することのできない地下ケーブル等におい
ては、より高い精度の標定が行なわれることが望ましい
。本発明は以上の点に着目してなされたもので、パルス
レーダ法による正確な事故点標定を可能とするケーブル
の事故点標定方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のケーブルの事故
点標定方法は、ケーブルの測定端に、事故点での放電開
始電圧に達するまでの電圧上昇速度が互いに異なる第１
の上昇パルス波と第２の上昇パルス波を印加し、前記両
上昇パルス波の事故点からの反射波を検出して、前記両
上昇パルス波の前記測定端と前記事故点の間の往復伝播
時間を実測し、前記両上昇パルス波の往復伝播時間の時
間差と両上昇パルス波の電圧上昇速度の関係から、何れ
か一方の上昇パルス波の事故点での放電遅れ時間を求め
、当該上昇パルス波の前記往復伝播時間から前記放電遅
れ時間を差引くことにより、真の往復伝播時間を求めて
、前記測定端から事故点迄の距離の標定を行なうことを
特徴とするものである。

【０００８】尚、往復伝搬時間を求めるには、健全相と
事故相に別々にパルス波を印加し、各々の反射波形の引
算をすれば、遠方の終端部や分岐部の影響を受けずに事
故点からの反射波を検出することができる、波形をデジ
タル化して検出すれば波形の引算は容易にできる。

【０００９】

【作用】この方法は、測定に当たって、互いに電圧上昇
速度の異なる２種の上昇パルス波を使用する。電圧上昇
速度が異なれば、放電遅れ時間も相違してくる。従って
、両上昇パルス波を用いてそれぞれ求めた往復伝播時間
の時間差は、放電遅れ時間の差に等しい。しかも、この
放電遅れ時間の相違は、両上昇パルス波の電圧上昇速度
により一定の関係式で表わすことができる。このような
関係から、一方の上昇パルス波の放電遅れ時間を演算し
、その往復伝播時間から差引けば、真の往復伝播時間が
求められる。こうして、放電遅れ時間に基づく誤差を除
去できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明のケーブルの事故点標定方法実
施例を示す概略説明図である。図において、ケーブル１
０は、事故点１１において絶縁破壊事故を発生している
ものとし、測定端１２においてパルスレーダ法による事
故点標定が行なわれるものとする。ここで、ケーブル１
０の測定端１２においては、パルス発生器２１を用いて
、図中左上のグラフに示すような２種の上昇パルス波Ａ
，Ｂを印加する。第１の上昇パルス波Ａは、事故点での
放電開始電圧Ｖｂ　に達するまでにΔＴ１　時間を要す
るような電圧上昇速度のパルスで、第２の上昇パルス波
Ｂは、同じく電圧Ｖｂ　に達するまでにΔＴ２　時間を
要するパルスとする。尚、このΔＴ１　，ΔＴ２　自体
は、予め判明しているものではなく、例えば、ある時間
Ｔｍ　の間に電圧Ｖ１　ボルトに達するものを第１の上
昇パルス波Ａとし、例えば、同じ時間にその２倍の電圧
Ｖ２　まで達するものを第２の上昇パルス波Ｂとする。

【００１１】このような上昇パルス波を測定端１２に印
加すると、その上昇パルス波は、図中の■の破線に示す
ように事故点１１に達し、事故点１１における放電を発
生させ、反射波が演算部２２に受信される。この場合、
第１の上昇パルス波Ａによる往復伝播時間をｔ１　、第
２の上昇パルス波Ｂによる往復伝播時間をｔ２　とする
。こうして実測された往復伝播時間、例えばｔ１　は、
真の片道伝播時間をτ、放電遅れ時間をΔＴ１　とする
と、次の　（３）式で表わされることは既に説明した通
りである。 ｔ１　＝２τ＋ΔＴ１　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（３）演算部２２においては、この２種の上昇パ
ルス波Ａ，Ｂによる往復伝播時間ｔ１　，ｔ２　の差、
ΔＴ２１を求める。

【００１２】ここで、図１左上に示したグラフから、簡
単な幾何学の法則により、第１の上昇パルス波Ａの放電
遅れ時間ΔＴ１　と、第２の上昇パルス波Ｂの放電遅れ
時間ΔＴ２　の比は、時間Ｔｍ　における電圧Ｖ１　と
Ｖ２　の比ｋに等しいことが分かる。この関係を　（４
）式に示す。 ΔＴ１　／ΔＴ２　＝Ｖ２　／Ｖ１　＝ｋ　　　　…（
４）ここで、両上昇パルス波Ａ，Ｂの往復伝播時間ｔ１
　，ｔ２　の差は、その放電遅れ時間ΔＴ１　，ΔＴ２
　の差に等しく、　（４）式により、ΔＴ２　をΔＴ１
　とｋにより表わすことができるため、往復伝播時間の
時間差は　（５）式に示すように、ΔＴ１を用いて表わ
すことができる。

【００１３】 ｔ１　−ｔ２　＝ΔＴ１　−ΔＴ２ ＝ΔＴ１　（ｋ−１）　　　　　　…（５）その結果、
ΔＴ１　は　（６）式に示すようにして求められる。 ΔＴ１　＝（ｔ１　−ｔ２　）／（ｋ−１）…（６）こ
うして、第１の上昇パルス波Ａによる放電遅れ時間ΔＴ
１　を演算によって求めることができる。この　（６）
式と上記　（３）式の関係によって、真の往復伝播時間
τを求めると、　（７）式に示すようになる。 ２τ＝ｔ１　−ΔＴ１　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（７）演算部２２のこのような処理結果に基づい
て、標定部２３においては、事故点までの距離を正確に
演算する。その演算法は、図４に示した通りで、先に従
来技術で示した　（１）式を使用する。

【００１４】以上で、本発明のケーブルの事故点標定方
法の概略説明を終わる。実際の標定に当たっては、先ず
、ケーブルに印加する上昇パルス波のピーク電圧が、事
故点での放電開始電圧Ｖｂ　以下の場合には、事故点で
の放電が行なわれず、往復伝播時間の測定が不可能とな
る。また、この種の測定は、精度を高めるために条件を
代えて、複数回行なうことが好ましい。　　以上のこと
から、より実際的な本発明の実施例を以下に例示して説
明する。

【００１５】先ず、この実施例では、図２に示すように
、ケーブルの測定端に５種の上昇パルス波ａ〜ｅを印加
する。この上昇パルス波は、例えば時間Ｔｍ　において
、それぞれ１０ＫＶ，２０ＫＶ，３０ＫＶ，４０ＫＶ，
５０ＫＶに達する電圧上昇速度を持つパルスとする。尚
、先に説明した通り、本発明の方法では、各上昇パルス
波の電圧上昇速度が、少なくとも事故点での放電開始電
圧Ｖｂ　に達するまで、ほぼ直線的な特性を示し、演算
を容易にするために、これらの比が簡単な整数比となる
ように設定することが好ましい。

【００１６】例えば、図２の実施例の場合、上記のよう
にピーク電圧を設定すれば、事故点での放電開始電圧Ｖ
ｂ　に達するまでの時間、即ち放電遅れ時間は、１０Ｋ
Ｖ設定の上昇パルス波ａはΔＴ１　、２０ＫＶ設定の上
昇パルス波ｂはΔＴ２　、３０ＫＶ設定の上昇パルス波
ｃはΔＴ３　、４０ＫＶ設定の上昇パルス波ｄはΔＴ４
　、５０ＫＶ設定の上昇パルス波ｅはΔＴ５　となる。 そして、各放電遅れ時間ΔＴ１　〜ΔＴ５　の関係は、
次の　（８）〜（１１）式のように表わされる。 ΔＴ２　＝ΔＴ１　／２　　　　　　　　　　　　　　
　　…（８）ΔＴ３　＝ΔＴ１　／３　　　　　　　　
　　　　　　　　…（９）ΔＴ４　＝ΔＴ１　／４　　
　　　　　　　　　　　　　　…（１０）ΔＴ５　＝Δ
Ｔ１　／５　　　　　　　　　　　　　　　　…（１１
）尚、一般にケーブルの等価回路は、分布定数回路で表
わされ、パルス印加時にはケーブルは、抵抗素子として
扱える。従って、測定端にＬ，Ｃの直列回路から成るパ
ルス発生回路から所定の電圧を印加すると、電圧上昇曲
線は　ｅｘｐカーブで表わされる。

【００１７】印加電圧は、そのカーブの係数となるから
、電圧波形の立上がり部分では直線と見ることができ、
ちょうどその電圧上昇速度が印加電圧に比例したものと
なる。従って、実際には、図２に示すように、ピーク電
圧を所定の整数比に設定すれば、放電開始電圧もその整
数比で表わすことができる。

【００１８】次に、図３を用いて、標定方法の手順を具
体的に説明する。先ず始めに、１０ＫＶのパルス（フロ
ーチャート中では上昇パルス波ａ〜ｅを、単にパルスと
表現した）を印加する（ステップＳ１）。そして、その
往復伝播時間ｔ１　を測定する（ステップＳ２）。次に
、２０ＫＶのパルスを印加する（ステップＳ３）。そし
て、その往復伝播時間ｔ２　を測定する（ステップＳ４
）。同様に３０ＫＶのパルスを印加し（ステップＳ５）
、往復伝播時間ｔ３　を測定し（ステップＳ６）、４０
ＫＶのパルスを印加して（ステップＳ７）、往復伝播時
間ｔ４　を測定し（ステップＳ８）、最後に５０ＫＶの
パルスを印加して（ステップＳ９）、その往復伝播時間
ｔ５　を測定する（ステップＳ１０）。これらによって
、演算に必要なデータの収集が終了する。　　今度は、
図１に示した演算部２２による演算が開始される。

【００１９】尚、上記往復伝播時間ｔ１　〜ｔ５　は、
真の片道伝播時間τと放電遅れ時間ΔＴ１　〜ΔＴ５　
を用いて、（１２）〜（１６）式のように表わすことが
できる。 ｔ１　＝２τ＋ΔＴ１　（１０ＫＶ印加）　　…（１２
）ｔ２　＝２τ＋ΔＴ２　（２０ＫＶ印加）　　…（１
３）ｔ３　＝２τ＋ΔＴ３　（３０ＫＶ印加）　　…（
１４）ｔ４　＝２τ＋ΔＴ４　（４０ＫＶ印加）　　…
（１５）ｔ５　＝２τ＋ΔＴ５　（５０ＫＶ印加）　　
…（１６）次に、ここでは、放電遅れ時間ΔＴ５　の計
算を行なう。 その計算式は、先に　（５）式を用いて説明したと同様
の要領で、上記　（８）〜（１１）式の関係を用いて、
次の（１７）〜（２０）式のように計算できる。

【００２０】ΔＴ５４はｔ４　とｔ５　により求めたΔ
Ｔ５　、ΔＴ５３はｔ３　とｔ５　により求めたΔＴ５
　、ΔＴ５２はｔ２　とｔ５　により求めたΔＴ５　、
ΔＴ５１はｔ１　とｔ５　により求めたΔＴ５　である
。 ΔＴ５４＝４（ｔ４　−ｔ５　）　　　　　　　　　　
…（１７）ΔＴ５３＝３（ｔ３　−ｔ５　）／２　　　
　　　…（１８）ΔＴ５２＝２（ｔ２　−ｔ５　）／３
　　　　　　…（１９）ΔＴ５１＝（ｔ１　−ｔ５　）
／４　　　　　　　　…（２０）即ち、理論的には、先
の　（５）式に示したように、２回の測定だけで一方の
放電遅れ時間を計算できるが、５回の測定によってそれ
ぞれ別個にΔＴ５　を求め、この平均値をとることによ
って、より精度の高い測定が可能となる。また、実際に
、例えば、図２に示した１０ＫＶ設定の上昇パルス波ａ
では、放電が開始されない場合もあり、その場合には、
上昇パルス波ａを用いた測定値を除外してΔＴ５　の計
算が行なわれる。

【００２１】ステップＳ１１において以上の計算を実行
した後、ステップＳ１２においては、放電が開始されな
い場合の測定値を除外する判断を行なう。即ち、例えば
、上昇パルス波ｂと上昇パルス波ｅの往復伝播時間差Δ
Ｔ５２が、１μｓｅｃ　よりも大きいか否かを判断する
。１μｓｅｃ　よりもΔＴ５２が大きいということは、
一方の測定値が事故点までの放電によるものではないこ
とを意味する。従って、この場合には、ΔＴ５２は、デ
ータとして使用できないから、ステップＳ１３に移行し
、ΔＴ５４とΔＴ５３の平均値を求め、ΔＴ５　を算出
する。

【００２２】一方、ステップＳ１２において、ΔＴ５２
が１μｓｅｃ　以下であると判断された場合には、ステ
ップＳ１４に移行し、ΔＴ５１が１μｓｅｃ　を越えて
いるか否かが判断される。この場合、ΔＴ５１が１μｓ
ｅｃ　を越えていれば、上昇パルス波ａによる放電が開
始されていないことが分かり、ｔ１　の測定データが無
視される。従って、ステップＳ１５において、ΔＴ５４
とΔＴ５３とΔＴ５２の平均値によりΔＴ５が求められ
る。ステップＳ１４において、ΔＴ５１が１μｓｅｃ　
以下と判断された場合には、ステップＳ１６へ移行し、
ΔＴ５４からΔＴ５１までの４種のデータの平均値によ
りΔＴ５　を求める。

【００２３】以上、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１６の
何れかの演算結果に基づいて、ステップＳ１７において
真の往復伝播時間の計算を行なう。この計算は、次の（
２１）式による。 ２τ＝ｔ５　−ΔＴ５　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（２１）これは、先に　（７）式を用いて説明し
たものと同様である。こうして、ケーブルの事故点標定
を精度良く行なうことができる。本発明は以上の実施例
に限定されない。 各上昇パルス波の往復伝播時間から、特定の上昇パルス
波の放電遅れ時間を求める演算手順や演算式等は、その
原理に従って種々変形することが可能である。また、ケ
ーブル測定端に印加する上昇パルス波は、少なくとも２
種でよく、２種以上なら何種類にしてもさしつかえない
。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した本発明のケーブルの事故点
標定方法によれば、電圧上昇速度が異なる２種の上昇パ
ルス波を印加し、その上昇パルス波の往復伝播時間の時
間差から、放電遅れ時間を求めて、実測値を補正するよ
うにしたので、印加電圧波形に基づく放電遅れ時間によ
る誤差を除去し、より正確な事故点標定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のケーブルの事故点標定方法実施例を示
す概略説明図である。

【図２】本発明のより具体的な実施例を示すための印加
される上昇パルス波の波形を示すグラフである。

【図３】本発明の方法の具体的な実施例の手順を示すフ
ローチャートである。

【図４】パルスレーダ法による事故点標定原理説明図で
ある。

【図５】ケーブル中を伝播する伝播波の波形説明図であ
る。

【図６】従来の問題点を説明する放電遅れ時間の説明図
である。

【符号の説明】

１０　　ケーブル １１　　事故点 １２　　測定端 ２１　　パルス発生器 ２２　　演算部 ２３　　標定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ケーブルの測定端に、事故点での放電
   開始電圧に達するまでの電圧上昇速度が互いに異なる第
   １の上昇パルス波と第２の上昇パルス波を印加し、前記
   両上昇パルス波の事故点からの反射波を検出して、前記
   両上昇パルス波の前記測定端と前記事故点の間の往復伝
   播時間を実測し、前記両上昇パルス波の往復伝播時間の
   時間差と両上昇パルス波の電圧上昇速度の関係から、何
   れか一方の上昇パルス波の事故点での放電遅れ時間を求
   め、当該上昇パルス波の前記往復伝播時間から前記放電
   遅れ時間を差引くことにより、真の往復伝播時間を求め
   て、前記測定端から事故点迄の距離の標定を行なうこと
   を特徴とするケーブルの事故点標定方法。