JP2002164820A - 海底給電方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多数の海底装置が海底ケーブルにより鎖状に接
続された海底施設の給電に対する信頼性を向上させる。
給電端子電圧を低くして、装置や部品を安価にするとと
もに信頼性を向上させる。単に両端から給電する給電形
態だけでなく、複数の陸上給電装置から給電を可能にす
るとともに、海底施設を枝状あるいは環状に構成するこ
とができるようにする。 【解決手段】陸上の給電装置に対応して海底装置の複数
に給電回路を実装し、その給電回路と陸上の給電装置と
を陸揚げケーブルにより接続し、その給電回路から海底
ケーブルの両方向にそれぞれ極性の異なる直流定電流を
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海底ケーブルによ
り鎖状に接続された海底装置に対して、海底ケーブルに
実装された電力線を介して海底装置の動作に必要な電力
を供給するための方式に関する。本発明は、海底に設置
する地震計などの海底観測装置に利用するために開発さ
れた装置であるが、光ファイバや同軸ケーブルなどを伝
搬する通信信号を中継する海底中継装置にも同様に利用
することができる。本発明は、海底ケーブルの一部が切
断されるなどの障害が発生しても、複数の給電装置が相
互に補完して海底装置に対して給電を継続することがで
きる給電方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】海底ケーブル通信方式では、多数の海底
装置に通信信号を再生または増幅する中継装置をそれぞ
れ実装し、この海底装置を海底ケーブルにより鎖状に接
続し、これを陸上の二点間の海底に敷設する技術が旧く
から知られている。このような海底ケーブルには電力線
が実装され、各海底装置ではその電源回路がこの電力線
に直列回路を構成するように接続される。そしてこの電
力線に両端の陸上給電装置から、一定値の直流電流（直
流定電流）を送電して、各海底装置ではその直流定電流
の電圧降下分をそれぞれ電力として利用するようになっ
ている。

【０００３】このような構成の海底ケーブル通信方式で
は、何らかの原因により海底ケーブルが切断されると、
その切断箇所で海底ケーブル内の電力線が海水に接する
ことになるから、海水を帰路とするループが形成され
て、両端の陸上給電装置の出力端の電圧は変化しても、
直流定電流は維持されて各中継装置の電源回路は維持さ
れる。これにより、かりに通信信号の伝送が切断箇所で
途切れても、各中継装置の電源回路が維持されているか
ら、切断箇所の探索および復旧などの措置を合理的にか
つ短時間で行うことができる。

【０００４】一方、海底ケーブルの障害は陸揚げケーブ
ルなど浅海部分で多く発生することから、浅海と深海の
境界に設置される海底装置に分岐回路を設けて、陸揚げ
ケーブルを二重化する方式が知られている（特公平８−
１５３７０号公報（特許第２１１２３１号）、特許第２
８０５１９７号）。これは浅海部分で二重化された海底
ケーブルの一方が切断されても、他方の海底ケーブルを
利用して通信信号および電力の伝送を維持するように構
成したものである。この従来方式には、海底ケーブルの
分岐装置で電力線を海水の電位に接続するための開閉ス
イッチを設けて、切り替えにより利用しない側の岐路に
なる海底ケーブルの電力線についても、その電力供給を
接地電位を経由して維持するための技術が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術
は、いずれも陸上の二点間を結ぶ通信路を構成するもの
であって、通信路となる海底ケーブルの両端となる陸揚
げ局から、海底ケーブル内の電力線を介して給電を行う
ことが基本的な考え方である。そして浅海でケーブル障
害が深海に比べて多発するとの統計に基づき、浅海部分
を重複化してこれを救済しようとするものである。しか
し、今後海底ケーブルにより鎖状に接続される海底施設
は、かならずしも線状であるとは限らず、その両端で陸
揚げをするように設計するように限るものではなくな
る。すなわち、海底ケーブルを網状に接続して３箇所ま
たは４箇所に陸揚げケーブルを設けるように設計するこ
とが可能であれば、さらに合理的なあるいは自由度の大
きい通信網の構築が可能になる。海底通信装置の陸揚げ
点の立地条件などから、かならずしも一端が給電点にな
ることが合理的であるとは限らない。一つのシステムに
給電点を３以上設けることができるなら、海底施設の電
力給電に対する信頼性を飛躍的に向上させることができ
る。また、両端が給電点になる場合には、定電流で電力
を供給すると、海底装置の数に比例して端子電圧が高く
なるから、陸揚げ局の電源装置の給電端子電圧がきわめ
て高くなる場合がある。給電点を多数配置することがで
きるなら、一つの電源装置の端子電圧を低くすることが
可能になる。電源装置の端子電圧を低く設計することが
できるなら、電源装置のみならず、ケーブルおよび全海
底装置が安価になるとともにその信頼性が向上する。

【０００６】上記従来例装置では、海底ケーブルの二箇
所で電力線が接地されるような障害が発生したときに
は、その二箇所の間にある海底施設には給電を継続する
ことは全く不可能である。

【０００７】通信用の海底ケーブル施設以外のもので
は、例えば海底観測装置の場合などでは、海底の特定の
領域に多数の観測装置を集中的に配置するなど、海底ケ
ーブルを枝状あるいは環状に構成することが必要になる
場合がある。さらに、漁業権の問題や漁業機器の高度化
により、陸揚げケーブルを重複させて信頼性を向上させ
ることは必ずしも適当であるとは限らない場合が発生し
ている。陸揚げケーブルの数は、一つの網状ケーブルの
施設でできるだけ少なくするとともに、漁業に利用され
ない海域に陸揚げケーブルを設置することが望ましい場
合がある。

【０００８】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、海底ケーブルを枝状または網状もしくは環状に
形成することを可能にする電力供給方式を提供すること
を目的とする。海底施設に対する電力供給の信頼性を向
上することを目的とする。本発明は、海底ケーブルの二
箇所以上で電力線が接地されるような障害が発生した場
合にも対応することができる海底給電方式を提供するこ
とを目的とする。本発明は、一つの海底施設に対して３
以上の陸上給電装置を配置することが可能であり、海底
施設の給電に対する信頼性を飛躍的に向上させることを
目的とする。本発明は、給電回路の出力端子電圧を低く
することができる海底給電方式を提供することを目的と
する。本発明は、高い信頼性を有する海底施設を安価に
提供することを目的とする。本発明は、海底区間の一部
に障害が発生しこれを修理する場合に、修理のために給
電を一時停止する区間を最小限にすることができる海底
給電方式を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の海底装
置（１）と、この海底装置（１）を鎖状に接続する海底
ケーブル（２）と、この海底装置（１）に電力を供給す
る陸上の給電装置（３）とを備え、この海底装置（１）
の電源回路（５）は前記海底ケーブル内の電力線（４）
により直列に接続された海底給電方式であって、前記陸
上の給電装置（３）が複数設けられ、この複数の給電装
置（３）のそれぞれに対応する複数の海底装置（１ａ）
にはそれぞれ給電回路（６）が設けられ、この給電回路
（６）の入力端（７）と前記給電装置（３）とをそれぞ
れ接続する陸揚げケーブル（８）を備え、この給電回路
（６）には共通電位点（１０）に対して極性の異なる直
流電力を出力する二つの出力端（１１、１２）が設けら
れ、この二つの出力端（１１、１２）はその海底装置
（１ａ）に接続された前記海底ケーブル（２）のそれぞ
れ異なる方向の前記電力線（４）に接続されたことを特
徴とする。

【００１０】上記括弧内の数字は、後から説明する実施
例図面の参照数字である。これは発明の構成が理解しや
すいように付すものであって、本発明の構成を実施例の
構成に限定して理解するためのものではない（以下同
じ）。

【００１１】この構成により、陸上から電力を送る給電
装置（３）は、一つのシステムについて２個、３個、４
個・・・と任意に多くすることができるとともに、この
複数の給電装置が相互に連携してシステムに給電を行
い、一つの給電装置が動作を停止しても他の給電装置が
自動的にこれを補完するから、電力供給の信頼性をシス
テムに必要な程度に十分に高くすることができる。本発
明の構成では給電装置の両側に電力を送ることが可能で
あるから、異なる給電区間の二箇所で同時に電力線が接
地電位に接触するような障害が起きた場合にも、すべて
の海底装置に電力供給を継続することができる。

【００１２】この給電回路（６）は、前記二つの出力端
（１１、１２）と前記共通電位点（１０）との間に接続
され等しい出力電流を送出する二つの定電流電源（１
３、１４）を含む構成とすることができる。この定電流
電源（１３、１４）はそれぞれ給電を停止した状態でそ
の給電極性の逆方向の出力インピーダンスが十分に低く
なるように設定されることがよい。定電流給電を行うと
給電端の端子電圧は海底装置の数に比例して増大する
が、本発明の構成では給電装置の数を多くすることがで
きるから、海底装置の数が大きくなっても端子電圧はむ
やみに大きくならない。端子電圧を低くすることによ
り、給電回路をはじめ全システムの信頼性は著しく向上
するとともに、絶縁部品が小型化されて装置全体が小型
に構成できることになる。全体として電源装置が安価に
なる。上記「出力インピーダンスが十分に低く」とは、
給電を停止した定電流電源の出力インピーダンスは、た
とえば出力側から導通状態の半導体スイッチが見えるな
どほとんど零になることが望ましいことを意味する。し
かし、給電を停止した定電流電源が他の定電流電源にと
って大きな負荷になり給電を継続することが不能になる
ことがない程度であれば、ある程度のインピーダンス値
を持つこと、すなわちある程度の電圧降下を生じさせる
ことは許容できる。給電が停止した状態で出力インピー
ダンスを低くすることは、実用的には定電流電源の出力
端子間に逆電圧に対する耐圧の大きいダイオードを逆方
向に接続することにより実現することができる。

【００１３】前記共通電位点（１０）と海水の電位とを
接続する通路に設けた開閉回路（１５）と、前記給電回
路（６）の二つの定電流電源（１３、１４）が共に給電
状態にあるときにこの開閉回路を自動的に閉じその二つ
の定電流電源（１３、１４）の少なくとも一方が給電を
停止したときにこの開閉回路を自動的に開く第一の制御
回路（１６）とを備えた構成とすることができる。

【００１４】この構成により、定電流電源（１３、１
４）が正常に動作しているときには、海底ケーブル
（２）内の電力線（４）の接地電位に対する電圧を低く
するとともに、定電流電源の一つが障害状態になったと
きには隣接する給電回路（６）および全システムの電力
を利用して給電を維持させることができる。

【００１５】前記第一の制御回路（１６）を操作により
オートモードまたはマニュアルモードに設定する手段
と、この第一の制御回路を無効化した状態（マニュアル
モード）で前記開閉回路（１５）を操作により閉または
開に操作する手段とを備えた構成とすることができる。
この構成により、海底障害区間の修理を行う場合の給電
停止区間を最小限にすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施例図面を用いて説明する。図
１は本発明実施例海底給電方式の説明図である。この例
は多数の海底装置１（および１ａ）を海底ケーブル２に
より鎖状に接続して海底に敷設した海底施設である。図
２は各海底装置１および海底ケーブル２のブロック構成
図である。この海底装置１は、それぞれ内部に地震計そ
の他の計測装置２１と、その計測装置２１の出力を通信
信号として伝送する中継装置２２とを備える。計測装置
２１および中継装置２２には給電回路６から必要な電力
が供給される。給電回路６は海底ケーブル２の内部の電
力線４に接続され、さらに具体的には電力線４に直列回
路を構成するように接続され、電力線４に供給されてい
る定電流にこの電源回路５で生じる電圧降下分がこの海
底装置１の必要な電力となる。計測装置２１では計測デ
ータをディジタル信号に変換し、中継装置２２から通信
信号として伝送するように構成されているが、本発明は
その主題が給電方式であるから、この計測装置２１およ
び中継装置２２の詳しい内部構成については説明を省略
する。

【００１７】図１に示すように、この海底施設は３箇所
で陸上の給電装置３と陸揚げケーブル８により接続され
ている。この陸揚げケーブル８に接続された海底装置１
ａは、図３に示すように、他の海底装置１と同様に計測
装置２１および中継装置２２を備えるほかに、陸上の給
電装置３から送電される電力を直流定電流に変換して各
海底装置１に送電する給電回路６を備えている。この給
電回路６の入力端７は陸上げケーブル８に接続され、２
個の出力端子１１および１２は、それぞれ海底ケーブル
内に設けられた電力線４に接続される。そして本発明の
特徴として、この２個の出力端１１および１２は、鎖状
に接続されたケーブルの異なる方向に異なる極性の電流
を供給するように構成されている。すなわち、入力端７
に受電した電力は、共通電位点１０で接続された二つの
出力極性のことなる定電流電源１３および１４に供給さ
れる。

【００１８】図３に示すように、給電回路６に設けられ
た二つの極性の異なる定電流電源１３および１４は共通
電位点１０で相互に接続されているが、この共通電位点
は開閉回路１５により接地電位（海水の電位）に接続す
ることができる。この開閉回路１５は制御回路１６によ
り制御される。この制御回路１６は、全体が正常な動作
を継続していて、二つの定電流電源１３および１４から
それぞれ異なる方向に一定の電流を供給している状態で
は、開閉回路１５を閉（接）に制御している。しかし、
二つの定電流電源１３および１４のいずれかが動作を停
止したときには、これを自動的に検知して開閉回路１５
を開（断）に制御する。

【００１９】すなわち、二つの定電流電源１３および１
４が共に正常な動作をしているときには、出力端１２に
送出した電流の帰路は接地電位となり開閉回路１５を介
してこの定電流電源１３および１４に戻るように形成さ
れる。定電流電源１３および１４の一方が動作を停止し
たときには、正常に動作を続けている定電流電源の出力
端電圧が自動的に上昇し、開閉回路１５を開いて動作を
停止した定電流電源をバックアップする。このときその
動作を継続する定電流電源は接地電位にたいしてフロー
ト状態となる。定電流電源１３および１４は、その動作
を停止したときには出力端子のインピーダンスが十分低
くなるように設計されていて、一つの定電流電源１３ま
たは１４がその動作を停止しても、他方の定電流電源は
動作を継続して定電流を送電しつづける。

【００２０】図１に戻って、この海底施設は海底ケーブ
ルで鎖状に接続されているが、その両端から給電が行わ
れるのではなく、陸上の給電装置３に接続するために都
合のよい３箇所から給電が行われ、その両端の海底装置
１では給電電力の帰路を海水の電位に、あるいは海底ケ
ーブル２の内部に電力線４とは別に設けた給電電力の帰
路に接続される。この図１の例では、陸上の給電装置３
は３箇所のみであり、陸揚げケーブル８も対応して３個
であるが、海底装置１が必要とする電力に応じて、また
利用できる島あるいは半島などを利用して、一連の海底
施設に対していくつでも給電装置３を設けることができ
る。したがって、一つの給電回路６が送出する直流定電
流の端子電圧はむやみに高くなることはない。また、海
底ケーブル２のいずれかの箇所で、あるいは海底装置１
のいずれかで、給電障害が発生しても全体の給電が停止
するようなことはなく、装置を動作状態に維持すること
ができる。

【００２１】図３で給電回路６の入力端７には陸上の給
電装置３から陸揚げケーブル８を介して電力が供給され
るが、これはこの例では直流給電である。すなわち図３
にはその構成を示す図が省略されているが、定電流電源
１３および１４はそれぞれＤＣ−ＤＣコンバータであっ
て、入力端７に供給される直流電力を定電流として出力
するように構成されている。この入力端７に供給する電
力を交流として設計することもできる。その場合には、
給電回路６の内部に整流回路および直流定電圧制御回路
を設け、その出力を定電流電源１３の電源入力とするこ
とになる。

【００２２】さらに本発明の原理を見方をかえて説明す
る。図４に示すように両方向に給電する海底観測システ
ムが図のように２システムあるとする。陸上の給電装置
３から陸揚げケーブル８を介して海底装置に実装された
給電回路６は、正負の直流定電流電源１３および１４を
有する。このようなシステムが２システム隣接して設置
されている場合を考えると、両システムの海底装置１が
等しい給電電流で動作しているとすれば、図４におい
て、左側の給電回路６から給電される右端の海底装置１
と、右側の給電回路６から給電される左端の海底装置１
はそれぞれ接地されているから（図４の矢印）、これを
接続してしまってもなんら問題はない。しかも左側の海
底装置１の接地に流れる電流と右側の接地電流とは大き
さが等しく向きが逆であるから、両接地をひとまとめに
すると接地電流は零となる。したがって接地しておく必
要がなくなる。ただし接地を外したときこの点の対地電
圧が零になるとは限らない。

【００２３】この様子を図５に示す。この状態で、かり
に右側の給電装置３が故障して（図５のＸ印）、給電が
不能になったものとする。このとき対応する給電回路６
の共通電位点の接地をはずせば（図５のｘ印）、左側の
給電回路６から供給される直流定電流は、右側の給電回
路６の定電流電源１３および１４を通過して、右端の海
底装置１まで流れ、海底装置１はその全部が正常に動作
する。すなわちこのシステムはいっさい給電障害の影響
を受けないことになる。これは、左側の陸上給電装置が
故障した場合も同様である。これによりシステム全体が
給電障害になる確率は１系統の障害発生確率の２乗とな
るから、システム障害の確率はきわめて小さくなる。

【００２４】図６は上で説明した構成をさらに一般化し
て表示するものである。すなわち、海底装置１のきわめ
て多数を海底ケーブルにより鎖状に接続し、陸上の給電
装置３を数個（この例では４個）設け、この給電装置３
に対応する海底装置１ａにはそれぞれ給電回路６を設け
たものである。さらにこの一連の海底施設の両端には給
電回路６の片側ずつを分割して、定電流電源１３ａおよ
び１４ａを設ける。このように構成することにより、い
ずれかの給電装置３または給電回路６が動作を停止する
ことがあっても、対応する給電回路６の開閉回路１５を
開くことによりシステム全体の電力供給を継続すること
ができる。

【００２５】ここでこの図６に説明する例では、各海底
装置１に正常動作時には開に維持されている給電路接地
用の第二の開閉回路３２を設けてある。特定の海底装置
１でこの第二の開閉回路３２を閉じるとその点で海底ケ
ーブル２内に実装された電力線４が接地される。すなわ
ち、海底ケーブルに切断障害が発生したときに、その切
断障害が発生した点の両側でそれぞれ最も近い海底装置
１で、この第二の開閉回路３２を閉じることにより給電
経路を確保することができる。この図では海底装置一つ
に対して開閉回路３２を一つのみ示すが、本来はこの開
閉回路３２を二つ設けることがさらに好都合である。次
にこの第二の開閉回路３２についてさらに詳しく説明す
る。

【００２６】図７は一つの海底装置１の構成図であり、
その電源回路５の両側に海底ケーブル内に実装された電
力線４を接地することができる二つの開閉回路、すなわ
ち第二の開閉回路３２および第三の開閉回路３３が設け
られている。いま、電力線４に矢印で示すような給電電
流が流れているものとする。この電力線４がこの電源回
路５の左方または右方で断線になったとする。この断線
点がこの電源回路５の左方であれば、この電源回路５に
は負のステップ状サージ電圧が到来する。この断線点が
この電源回路５の右方であれば、この電源回路５に正の
ステップ状サージ電圧が到来する。電流サージで考える
とこれらとは逆極性のサージが到来する。この二つの開
閉回路（第二の開閉回路３２および第三の開閉回路３
３）を制御する第二の制御回路は、この電力線４から到
来するサージの方向を検出し、その到来した方向の開閉
回路を閉じることにより給電回路を維持することができ
る。

【００２７】図８に、上記のように構成した場合の正常
動作時の電圧分布を示す。ここでは陸揚げケーブル８の
数は４とする。それぞれ給電回路（図示せず）で区切ら
れた「区間」の数は５となる。いま、給電回路６に設け
た第一の開閉回路１５はすべて閉じている。したがって
各給電回路６の共通電位点１０の電位は零となる。海底
装置１はすべて同一規格であって、一つの海底装置１で
は給電回路６から供給される定電流に対して電圧降下ａ
を生じるものとする。一つの「区間」の海底装置の数は
ｋであるとすると、１区間の電圧降下はケーブル上での
電圧降下を無視してakとなる。図８の下段はこの電圧分
布の状態を示す。すなわち、１区間の最大対地電圧はak
/2となる。これは両端から給電する場合には両端の給電
回路出力端でその最大対地電圧が 4akになることを考え
ると、本発明により枝状の給電を行うことにより最大対
地電圧をきわめて低くすることができることがわかる。

【００２８】いま図８において、左端の定電流電源１３
と右端の定電流電源１４は、いずれもその端部は接地状
態であるから、これを一つに連結して、つまりこの一連
の海底施設をループ状に接続しても、まったく同様に動
作する。すなわち、本発明の構成では、海底施設は一本
の紐状でなくともループ状でもよいことになる。

【００２９】次に給電障害に対する耐力について説明す
る。

【００３０】（１）陸上の給電装置、陸揚げケーブル、
または海底装置の給電回路が障害になった場合 この様子を図８にならって図９に示す。ここでは例とし
て、左から二番目の陸揚げケーブル８が障害になったも
のとする（図９のＸ印）。そうするとこれに対応する第
一の開閉回路は開状態となり、その給電回路６の接地は
切り離される。この状態では隣接する給電回路６の出力
端の電圧はそれぞれakに上昇する。給電を停止した左か
ら二番目の給電回路６の共通電位点は必ずしも対地電位
が零にはならない。しかし、すべての海底装置には給電
が継続される状態となる。

【００３１】この状態でさらに隣の陸揚げケーブル８が
障害になったものとする（図９の破線のＸ）。この場合
も上記一つの障害と同様に対応する給電回路６の第一の
開閉回路１５は開放されて、図９の下段に破線で示すよ
うな電位分布となって、すべての海底装置に給電が継続
される。さらに別の陸揚げケーブルに障害が発生して
も、１枝だけ正常であれば全システムにわたり給電は維
持されることになる。

【００３２】 （２）幹線ケーブルで地絡障害が発生した場合 （２−１）陸揚げ局用定電流電源を含む定電流電源に挟
まれるいずれかの区間で発生した場合 この場合は障害点が強制的に接地されることになる。い
ま二つの陸揚げケーブルの間の区間で障害が発生したと
する（図１０のＸ点）。正常時は両側の給電回路により
その電力供給は半分ずつ分担されていて、接地に対する
零電位点は区間のほぼ中央であった。これに対し、障害
点が接地されたため、零電位点が強制的に障害点に移
る。そのため、両側の給電回路の分担電圧が変化する。
たとえば、この区間の海底機器数をｋ、この区間の中間
点から障害点までの海底機器数をｊ（中間点より右へ数
える）とすると、右側の給電回路では出力端電圧がka/2
から、a(k/2+j)に左側の給電回路では出力端電圧が-ka/
2から-a(k/2-j)に変化する。

【００３３】しかし全区間にわたって給電電流変化はな
いから、給電系から見る限りシステム障害にはならな
い。通信伝送路としては、障害点で問題が起こったとし
ても、各陸揚げケーブルから別ルートを経由して個々の
海底機器との通信が保たれるよう伝送路を構成しておけ
ば、通信信号についてもある条件のもとに維持すること
ができる。

【００３４】この場合、接地された点では接地に対して
電流は流れないので、以上のことが各区間で１カ所であ
れば複数区間で同時に発生しても、各海底分岐装置の分
担電圧が変化するのみで、全体の給電電流に変化は起こ
らず、システム障害にはならない。

【００３５】いま地絡点が１箇所であるとしたが、ケー
ブルが１箇所で断線し、分断された両方面への２つの断
点が同時に地絡しても、それは１箇所と見なすことがで
きる。１区間内で海底装置を介して２箇所以上の点で同
時に地絡障害が発生すると、障害点がそれぞれ零電位に
なるので、障害点に挟まれた間だけは給電が不能にな
り、その間に設置された海底装置のみが不動作となる。

【００３６】（２−２）システム端末が陸揚げ局でない
時の端末区間のいずれで発生した場合 図１１に示すように、この場合の例として左端が陸揚げ
ケーブルでなく、海中で接地されているものとする。そ
して図１１に示すＸ点で電力線が接地される障害が発生
したものとする。この場合は障害点Ｘよりケーブル端末
側に向かっては給電することは不可能となる。すなわち
障害点までの海底装置は動作するがその先の海底装置は
不動作となる。この区間で複数の地絡障害が同時に発生
したとしても、給電回路から直近の障害点までの海底機
器までは給電されるが、それ以遠の海底機器は不動作と
なる。

【００３７】 （３）海底ケーブルの給電路が断線した場合 図１２にこの場合の例を示す。二つの陸揚げケーブル８
の間の区間で、海底ケーブル内の電力線が断線し（図１
２のＸ点）、これが海水には接していないものとする。
給電中のケーブルが断線すると、断線点から、左右に向
かって逆局性の電圧、および電流サージが発生し海底ケ
ーブル内の電力線を伝搬する。このサージは、障害点の
左および右にある海底装置の電源回路で検出され、上述
のように制御回路の制御により障害点に当面する上記第
二の開閉回路３２および第三の開閉回路３３が自動的に
閉じる。サージはさらに左右に伝搬するが、二つの開閉
回路３２および３３が閉じるので、ステップ状のサージ
は、断線点の両端の海底装置を超えた後は、パルス状の
サージに変化する。このパルス状のサージは低周波エネ
ルギー成分が少なく、海底装置の電源回路には低域濾波
特性を持たせてあるのでここで減衰を受ける。このパル
ス状サージは次の区間を伝搬するときにはケーブルによ
りさらに減衰を受けるので、次の海底装置の開閉回路３
２または３３を閉じるようなことはない。

【００３８】このように第二の開閉回路３２および第三
の開閉回路３３が動作した状態は、前述の（２）の場合
の給電路が１箇所で地絡したことと等価となり、定電流
電源に挟まれた区間内での１箇所の断線であれば、全部
の海底装置に対して給電が継続される。

【００３９】また、電源回路と海底装置との間で断線と
なった場合でも定電流電源は正常に動作しているので第
一の開閉回路は閉のままである。したがってこの場合も
全海底機器は動作を継続することができる。

【００４０】以上説明した障害種別とシステムの受ける
影響を整理すると、表１のようになる。

【００４１】

【表１】

【００４２】以上、障害状況の種別ごとの対応動作を述
べてきたが、システム保守者は、これら障害がどこで発
生したかを迅速に把握し、早期に修理回復を図らなけれ
ばならない。本発明では、いずれの種類の障害に対して
も、障害発生区間に対応する海底分岐装置内の定電流電
源の出力電圧が正常時から変動する。また、断線障害に
対しては、海底機器内の給電接地用スイッチが動作す
る。また、本発明では、システムが全区間にわたって不
動作となるようなことはきわめて希なこととなる。した
がって、これら定電流電源の出力電圧の測定結果および
海底装置の給電路接地用の開閉回路の動作状況などを障
害点を迂回するルートを通る伝送路に乗せて常時収集
し、これらを処理すれば、障害位置が、海底分岐装置を
含む海底機器のいずれといずれの間にあるかまでを即座
に知ることができる。

【００４３】本発明の給電方式では、一部の区間だけ給
電を停止することができる。海底区間で障害が発生して
これを修理するときには、その障害が発生した区間だけ
給電を停止して、障害に直接関係のない区間は給電を継
続することが望ましい。すなわちこの海底システムが通
信システムであるときには、障害に直接関係のない区間
の通信は維持することが望ましいし、また海底システム
が観測システムであるときには、障害に直接関係のない
区間は観測を継続することが望ましい。このためには、
図３に示す正負の定電流電源１３および１４を陸上から
の遠隔制御によって、任意に動作させまたは停止させる
ことが可能であることが必要である。また開閉回路１５
は、本来そなえている定電流電源１３および１４の一方
または双方が動作停止時に開となる機能とは独立に、こ
の開閉回路１５を制御できることが必要である。

【００４４】これを具体的に図１０の例で説明すると、
海底給電装置に挟まれた一区間で修理を行う場合には、
この一区間の給電を一時的に停止することが必要であ
る。これは、上で説明した定電流電源の一方または双方
が動作を停止したときに、開閉回路１５を開とするオー
トモードのほかに、マニュアルモードを設けておくこと
により実現することができる。すなわち、障害修理の際
には、障害点両端の海底給電装置をマニュアルモードに
設定し、これらの給電回路の開閉回路１５を閉に保っ
て、障害点をはさむ二つの定電流電源の動作を停止させ
る。このようにすることにより、この障害点を含む一区
間のみが給電停止となり、その他の区間は開閉回路１５
を介して給電が継続されるので、障害修理中も給電を停
止する区間は最小限にすることができる。障害修理後に
は、障害修理中に停止した二つの定電流電源をそのまま
動作させればシステムは復旧するから、先にマニュアル
モードにした設定をオートモードに戻せばすべてが復旧
することになる。

【００４５】これは図１１に示すように片側に給電区間
がある場合も同様である。すなわち図１１の例にあるよ
うに、海底給電装置と端末との間の半区間内で障害が発
生しこれを修理する場合にも、障害点に向かう海底給電
装置をマニュアルモードに設定し、この給電回路の開閉
回路１５を閉に保ち、この給電回路の障害点に向かう定
電流電源の動作を停止させる。これにより障害点を含む
半区間のみが給電停止となり、その他の区間は給電が継
続されるから、障害修理中の給電停止区間は最小限にと
どまる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、各種給電障害に対し
て、動作を停止する海底装置を最小限に抑えることがで
き、障害の中でも最も発生確率が高い給電線地絡障害に
対しては、これが同時に複数箇所で発生しても、条件に
よっては全海底機器の動作を継続させることができる。
これによりシステム全体の信頼性をきわめて高くするこ
とができる。また給電電圧を海底に設置した各給電回路
が分担するので、片端、または両端給電に比べて、給電
端子電圧を低くすることができるから、ケーブルや機器
を高耐圧にする必要がなくなり、これらの経済化と高信
頼化を図ることができる。これらのことから、今後さら
なる発展が見込まれる、ワールドワイドなインフォメー
ションネットワークに組み込まれる通信や観測用海底ケ
ーブル網に適用してきわめてその効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例方式の全体構成図。

【図２】実施例方式の海底装置および海底ケーブルの構
造を説明するブロック図。

【図３】陸揚げケーブルに対応する海底装置の構造を説
明するブロック図。

【図４】本発明の原理を説明する二つの海底観測システ
ムの構成図。

【図５】図４で説明した二つの海底観測システムを連結
された構成図。

【図６】本発明実施例海底ケーブル伝送方式のシステム
構成図。

【図７】電力線を設置する開閉回路の構成図。

【図８】海底施設のケーブルに沿う給電電位を説明する
ための図（正常な場合）。

【図９】陸揚げケーブルで障害が発生した場合の給電電
位を説明する図。

【図１０】海底ケーブルの電力線が接地される障害が発
生した場合の給電電位を説明する図。

【図１１】ケーブル端の区間で電力線が接地される障害
が発生した場合を説明するための図。

【図１２】第二および第三の開閉回路の動作説明図。

【符号の説明】

１ 海底装置 ２ 海底ケーブル ３（陸上の）給電装置 ４（海底ケーブル内に実装された）電力線 ５ 電源回路 ６ 給電回路 ７ 入力端 ８ 陸揚げケーブル １０ 共通電位点 １１、１２ 出力端 １３、１４ 定電流電源 １５（第一の）開閉回路 １６ 制御回路 ２１ 計測装置 ２２ 中継装置 ３２（第二の）開閉回路 ３３（第三の）開閉回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 勝義 神奈川県横須賀市夏島町２番地15 海洋科 学技術センター内 (72)発明者 青柳 勝 神奈川県横須賀市夏島町２番地15 海洋科 学技術センター内 (72)発明者 佐々木 清志 神奈川県川崎市中原区小杉町一丁目403番 地 日本電気海洋エンジニアリング株式会 社 Ｆターム(参考） 5G375 AA08 AA18 CC02 EA08 EA20 5K046 AA01 CC01 CC15 PP02 ZZ11

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の海底装置と、この海底装置を鎖状に
   接続する海底ケーブルと、この海底装置に電力を供給す
   る陸上の給電装置とを備え、前記海底装置の電源回路は
   前記海底ケーブル内の電力線により直列に接続された海
   底給電方式において、 前記陸上の給電装置が複数設けられ、この複数の給電装
   置のそれぞれに対応する複数の海底装置にはそれぞれ給
   電回路が設けられ、この給電回路の入力端と前記給電装
   置とをそれぞれ接続する陸揚げケーブルを備え、この給
   電回路には共通電位点に対して極性の異なる直流電力を
   出力する二つの出力端が設けられ、この二つの出力端は
   その海底装置に接続された前記海底ケーブルのそれぞれ
   異なる方向の前記電力線に接続されたことを特徴とする
   海底給電方式。
2. 【請求項２】前記給電回路は、前記二つの出力端と前記
   共通電位点との間に接続され等しい値の出力電流を送出
   する二つの定電流電源を含む請求項１記載の海底給電方
   式。
3. 【請求項３】前記定電流電源はそれぞれ給電を停止した
   状態でその出力インピーダンスが十分に低くなるように
   設定された請求項２記載の海底給電方式。
4. 【請求項４】前記共通電位点と海水の電位とを接続する
   通路に設けた開閉回路と、前記給電回路の二つの定電流
   電源が共に給電状態にあるときにこの開閉回路を自動的
   に閉じその二つの定電流電源の少なくとも一方が給電を
   停止したときにこの開閉回路を自動的に開く第一の制御
   回路とを備えた請求項３記載の海底給電方式。
5. 【請求項５】前記第一の制御回路を操作により無効化す
   る手段と、この第一の制御回路を無効化した状態で前記
   開閉回路を操作により閉または開に操作する手段とを備
   えた請求項４記載の海底給電方式。
6. 【請求項６】前記海底装置には、その電源回路の入力側
   電力線と海水の電位との間に挿入された入力側開閉回路
   と、その電源回路の出力側電力線と海水の電位との間に
   挿入された出力側開閉回路と、海水に対する前記電力線
   の電位を監視してその電位が変動したときに前記入力側
   開閉回路または前記出力側開閉回路のいずれかを閉じる
   第二の制御回路とを備えた請求項２記載の海底給電方
   式。
7. 【請求項７】前記海底装置にはその電源回路に直列に挿
   入された低域濾波器を設け、 前記第二の制御回路は、サージ電圧の到来側を識別する
   手段と、この手段により識別されたサージ電圧の到来側
   の前記入力側開閉回路または前記出力側開閉回路を閉じ
   る手段とを備えた請求項６記載の海底給電方式。