JP2011247839A - ケーブル捜索装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、多数存在するケーブルの中から必要とするケーブルを容易に探し出すケーブル捜索装置を提供することにある。
【解決手段】識別信号を発生させる発信器と、前記発信器の信号を断続するスイッチと、前記スイッチを動作させるためのクロック発信器と、前記断続した信号を、捜索対象の電線又はケーブルに流す電力増幅器と、前記電力増幅器からの信号を捜索対象の前記電線又はケーブルに接続するケーブルとを備えた識別信号発生装置を備えると共に、捜索対象の前記電線又はケーブルを流れる信号を検出するクランプと、前記クランプから入力された識別信号の周波数に同期して発振出力するフィルタ回路により、前記識別信号の周波数以外の信号を減衰させる子機ユニットを備えることを特徴とする。
【効果】本発明によれば、多数存在するケーブルの中から必要とするケーブルを容易に探し出すケーブル捜索装置を提供することが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明はケーブル捜索装置に関する。

昨今の原子力発電所は、運転開始から数十年経過しており、設備の更新およびシステム更新等と同時に、中央制御室から現場機器間及び現場盤から機器間のケーブルも更新している。しかし、ケーブルの発点・着点はケーブルのタグを見て判別するが、その布設途中である電線路（ケーブルトレイ，ダクト）を識別するためには、発点側或いは着点側からケーブルを追いかけていくという地道な作業を強いられ非常に非効率的であった。そして、結局撤去されないまま新しい電路を作っており、コスト高となっていた。また、ケーブルを切断して撤去する場合、ケーブルを誤って切断する可能性もあったため、確実に当該ケーブルを捜索できる技術が必要であった。

特許文献１には、特定周波数（例えば４０Ｈｚ）の信号をケーブルに印加し、クランパによってケーブル１本１本を判別する発明を開示する。

特開平９−２１１０５７号公報

しかし、特許文献１の発明では、原子力発電所のように、数百本あるケーブルの中から目的のケーブルを探す場合、非効率的であり現実的ではなかった。

そこで、本発明の目的は、多数存在するケーブルの中から必要とするケーブルを容易に探し出すケーブル捜索装置を提供することにある。

本発明は、識別信号を発生させる発信器と、前記発信器の信号を断続するスイッチと、前記スイッチを動作させるためのクロック発信器と、前記断続した信号を、捜索対象の電線又はケーブルに流す電力増幅器と、前記電力増幅器からの信号を捜索対象の前記電線又はケーブルに接続するケーブルとを備えた識別信号発生装置を備えると共に、捜索対象の前記電線又はケーブルを流れる信号を検出するクランプと、前記クランプから入力された識別信号の周波数に同期して発振出力するフィルタ回路により、前記識別信号の周波数以外の信号を減衰させる子機ユニットを備えることを特徴とする。

本発明によれば、多数存在するケーブルの中から必要とするケーブルを容易に探し出すケーブル捜索装置を提供することが可能である。

識別信号発生装置（親機）の内部系統図及びケーブル概略図を示す。 汎用クランプメータと子機ユニットの概略図を示す。 子機ユニットを用いた判定基準を示す。

以下の実施例は、制御盤から現場機器に布設されたケーブルトレイ上のケーブル（又は電線）から、捜索対象ケーブルを効率よく捜索するための装置に関する。

（構成の説明）
以下、図面を用いて本実施例を説明する。図１は、識別信号発生装置（親機）の内部系統図及びケーブル概略図を示す。

識別信号発生装置（親機）１は、正弦波発信器１１，クロック部１２，電力増幅器１５，信号ＦＢ部１４を主に備える。この識別信号発生装置（親機）１は、中操側に設けられた装置である。正弦波発振器１１は、識別信号２２を発生させる。発信周波数は、捜索環境の商用周波数である５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ及びそれらの高調波成分（基本周波数のｎ倍，１／ｎ倍）と干渉しない低周波８２Ｈｚとする。スイッチ１３は、正弦波発振器１１で発生した識別信号２２を、断続した識別信号２３へ変換する。クロック部１２は、断続したパルスをスイッチ１３に供給し、スイッチ１３をＯＮ−ＯＦＦする。この断続したパルスは、概ね、スイッチ１３を３秒ＯＮした後、１秒ＯＦＦする波形（以下、３Ｓ ＯＮ−１Ｓ ＯＦＦと表記する）となる。可変抵抗器２１は、測定判別し易い５０〜３００ｍＡの範囲で電流を設定する。スイッチ１３により断続したパルス（識別信号２３）は、電力増幅器１５へ入力される。パルス（識別信号２３）は断続しているため、連続的なパルス信号に比べて判別し易い。そして、電力増幅器１５は、識別信号２３を汎用クランプメータで読み取れる信号に増幅する。電力増幅器１５は、５０〜３００ｍＡrmsの範囲で、断続した識別信号電流を出力する。電力増幅器１５は、電源電圧ＤＣ１８Ｖと低く設定してあるため、万が一接続部が外れ端子部に人体が接触しても十分に安全な電圧である。そして、電力増幅器１５は、保護抵抗兼捜索回路のループ抵抗を一定にする（１０〜２０Ω程度）保護抵抗兼可変抵抗２５を介し、捜索ケーブルへ接続される。なお、信号電流送出端子２６は、電力増幅器１５によって増幅された識別信号２３を捜索ケーブルへ供給するための端子である。プラグ１８及び絶縁クリップ１９を両端に備えたケーブル１７−１は、捜索するケーブルの端部と識別信号発生装置１を接続するケーブルである。

一方、信号電流回収端子２７は、識別信号電流を回収するための接続端子である。この信号電流回収端子２７は、ケーブル１７−２によって、接地線又は接地端子４２と連絡したワニ口プラグ１９に接続されている。

信号ＦＢ部１４（小型トランス）は、信号電流回収端子２７から回収した電流を電流／電圧変換する。そして、回収した電流を電力増幅器１５及び位相反転回路２４に供給し、入力側に帰還させ、閉ループの安定を図る。また、メータ１６と表示ランプ３１は、捜索電流を常時監視し、捜索中であることを表示する。そして、断線時、メータ１６が表示０となるため、断線時の目安となる。

次に、現場側の捜索ケーブル現場側端子４３は、絶縁クリップ１９を取り付けたケーブル２０と接続されている。また、絶縁クリップ１９は、現場側アース端子４４と接続されている。以上の構成により、ケーブルとアース線を介した閉ループ２８が構成される。

そして、ケーブルを捜索する際、（１）発点（盤側）・着点（現場側）にて捜索対象ケーブルを確認し、（２）ケーブル１７−１，１７−２，２０を用いて、電線とアース線を介した閉ループを構成し、（３）ループ抵抗（捜索対象ケーブルの抵抗＋接地線の抵抗）をテスタで測定する。ここで、ループ抵抗が１０Ω未満であれば、保護抵抗兼抵抗器２５を調整し、１０〜２０Ω前後に調整する。

図２は、汎用クランプメータと子機ユニットの概略図を示す。子機ユニット（共振ユニット）５３は、前置増幅器（Ａ），ＨＰＦ（Ｂ），８２Ｈｚ発振部（Ｃ），共振部（Ｄ），ＡＣ／ＤＣ変換部（Ｅ），表示部（Ｆ）を備える。また、汎用クランプメータ５１は、子機ユニット５３と接続されている。捜索に使用するクランプメータ５１−１，５１−２（複数使用可）は、ケーブルトレイ上に設置された複数本のケーブルを挟む。また、周波数カウンタ表示（ＤＭＭ）５２は、共振部（Ｄ）と接続されている。

次に、子機ユニット２の働きを説明する。ＡＣ電圧出力ケーブル付（各電流レンジ／２００ｍＶac）汎用クランプメータ５１は、複数本のケーブルを一括してクランプし、合成電流（商用周波数と８２Ｈｚ）を検出する。前置増幅器（Ａ）は、クランプメータの電流レンジ（１Ａ，２Ａ，５Ａ，１０Ａ）に応じて、１０倍〜１００倍（１０倍，２０倍，５０倍，１００倍）まで構成電流を増幅する。ＨＰＦ（Ｂ）は、信号周波数である８２Ｈｚの信号を通過させ、商用周波数である５０Ｈｚ，６０Ｈｚの信号を減衰させる。その後、８２Ｈｚ発振部（Ｃ）は、親機と同一の周波数にのみ同期して発振出力するフィルタ回路によって、さらに商用周波数を減衰させ信号周波数のみを通過させる。共振部（Ｄ）は、ＢＮＣ端子５５に接続されたＤＭＭ５２により、周波数を表示させることが可能である。そして、ＡＣ／ＤＣ変換部（Ｅ）は、信号をＡＣ／ＤＣ変換する。表示部（Ｆ）は電流値を表示する。可変抵抗器５４は表示部（Ｆ）に接続されている。表示部（Ｆ）は、可変抵抗器５４にて任意の電流値を表示することが可能である。そのため、予め設定電流に等しい値（前例なら２００ｍＡac相当）に可変抵抗器５４を調整しておく。電線及びケーブル捜索時に、汎用クランプメータ５１が一括クランプしたケーブルの中に捜索対象ケーブルが含まれていれば、表示部（Ｆ）は設定電流相当の表示をする。また、他のケーブル（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）やノイズであれば、ＨＰＦ（Ｂ），８２Ｈｚ発振部（Ｃ）が信号を減衰させるため、表示部（Ｆ）は設定電流とかけはなれた表示となり、捜索外ケーブルと判断できる。このように、ＤＭＭの入力部にはクランプメータからの微小識別信号を増幅しＨＰＦ通過後、親機の識別信号の周波数にのみ同期して出力する発振回路を通過するフィルタを有する。このフィルタは、急峻な単峰特性により、商用周波数である５０Ｈｚ、および６０Ｈｚの信号を限りなく０に減衰させて測定ミスのリスクを低減させる。

次に、ケーブル捜索方法を説明する。識別信号発生装置１の電源を入れ、可変抵抗器２１を調整し、測定判別し易い５０〜３００ｍＡの範囲で電流を設定する。子機ユニット５３を接続したＤＭＭ５２により、設定した電流値及び周波数（８２Ｈｚ）を確認し、メモしておく。付属のメータも設定した電流値を分かり易い読値に合わせる。クランプメータ５１及びＤＭＭ５２が接続された子機ユニット５３のセットを現場に持ち込み、数箇所でトレイ内のケーブルを数本ずつクランプし、当該捜索電流が流れているケーブルを探す。

図３は、子機ユニットを用いた判定基準を示す。（１）クランプしたケーブルを流れる電流は設定電流相当か？、（２）その電流は間欠（３Ｓ ＯＮ−１Ｓ ＯＦＦ）動作か？、（３）ＤＭＭにおける周波数表示は８２Ｈｚか？、といった３基準が全てＹＥＳの場合、当該ケーブルは捜索対象と判断する。一方、３基準のうち１つでもＮＯＴがあれば、当該ケーブルは捜索対象から除外する。例えば、（１）２００ｍＡａｃ相当のケーブルをクランプ（ＹＥＳ）しても、（３）周波数が８２Ｈｚでない場合（ＮＯＴ）、又は、（２）その電流が間欠（３Ｓ ＯＮ−１Ｓ ＯＦＦ）動作してなかった（ＮＯＴ）場合である。

ここで、捜索電流を２００±５ｍＡに設定した場合を説明する。当該ケーブルと思われるケーブルを捜しあてたら、（１）電流の読値が設定電流の読値（２００±５ｍＡ）と合っているか？、（２）その電流は３Ｓ ＯＮ−１Ｓ ＯＦＦの断続した電流か？、（３）周波数は８２Ｈｚか？、の３基準を判断する。

また、子機のフィルタ性能によって、商用周波数およびノイズ等は出力されない。（通常の負荷は相バランスがとれていればクランプメータは０を指示する。ケーブルを一括クランプした場合でも０になるため当該ケーブルが含まれていればより判別が容易になる。）
なお、同一ループ内における電流はどの位置で測定しても一定であるという原則から、２００ｍＡ以外のケーブルを捜索する必要は無い。

このように、捜索対象の電線又はケーブルを流れる信号を検出するクランプと、クランプから入力された識別信号の周波数に同期して発振出力するフィルタ回路により、識別信号の周波数以外の信号を減衰させる子機ユニットを備えることにより、クランプが識別信号以外の信号周波数（たとえば、商用周波数である５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ、又はこれらの高調波および雑音等）を捉えたとしても、前記フィルタ回路が識別信号以外の信号周波数を排除する。そのため、識別信号を正確に検出可能である。また、識別信号以外の信号電流が接地線から他のシールド線等に分流し、そのケーブルをクランプした場合も、検出電流の大きさは最大でも供給電流の１／２以下である。そのため、本実施例は定量的な測定で判断するため、捜索対象ケーブルを誤って判断することを防ぐことが出来る。このように構造及び捜索電流の検出がシンプルであり、また操作も容易であることから費用対効果も大きくコストパフォーマンスに優れている。

また、本実施例の発信器は、正弦波を発信する。捜索対象のケーブルと同一に布設されているケーブルには、微小信号の電線およびケーブルも布設されており、電線およびケーブル間のクロストーク（漏話）により電磁誘導されたひずみ波形や、ノイズの誘導障害により他の電線およびケーブルの出力を変化させシステムに悪影響を及ぼすものもある。そのため、ひずみの少ない正弦波が必要となる。特に信号電流がパルス状の波形は高調波成分が多く含まれている。また、高周波電流は正弦波でも誘導障害として顕著に現れ、原子力設備においては使用時期が制限される（又は使用不可）となる。したがって常時使用できる周波数帯域は商用周波数帯域に近い低周波に限定される。

本発明は、前記した実施例に限定したものではなく、親機の識別用発振周波数を任意に変化させることにより捜索範囲をより拡大することも可能であり、子機側も親機の発振周波数に合わせて同調させることにより広範なエリアでの捜索が可能となる。ただし、親機の発振周波数も商用周波数に近い５０Ｈｚ、又は、６０Ｈｚ近辺では捜索時誤判断の要因になりえるため避ける。実質４５Ｈｚ以下又は６５Ｈｚ以上が推奨される。また根本的なシステム変更はせずとも種々応用も可能である。

１ 識別信号発生装置（親機）
１１ 正弦波発信器
１２ クロック部
１３ スイッチ
１４ 信号ＦＢ部
１５ 電力増幅器
１７ ケーブル
５３ 子機ユニット

Claims (3)

1. 識別信号を発生させる発信器と、前記発信器の信号を断続するスイッチと、前記スイッチを動作させるためのクロック部と、前記断続した信号を、捜索対象の電線又はケーブルに流す電力増幅器と、前記電力増幅器からの信号を捜索対象の前記電線又はケーブルに接続するケーブルとを備えた識別信号発生装置を備えると共に、
   捜索対象の前記電線又はケーブルを流れる信号を検出するクランプと、
   前記クランプから入力された識別信号の周波数に同期して発振出力するフィルタ回路により、前記識別信号の周波数以外の信号を減衰させる子機ユニットを備えることを特徴とするケーブル捜索装置。
2. 請求項１記載のケーブル捜索装置において、
   前記発信器は、正弦波を発信することを特徴とするケーブル捜索装置。
3. 請求項１記載のケーブル捜索装置において、
   捜索時の識別信号電流の値を任意に変更する可変抵抗器を備えることを特徴とするケーブル捜索装置。

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