JP3308157B2 - ケーブル探知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数本の敷設ケー
ブルの中から敷設ルートの中間部で特定のケーブルを探
知するケーブル探知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発電所や変電所、プラントの中央制御盤
などには数百本から数千本に及ぶケーブルが敷設され、
これらのケーブルは所内各所の関連する電気機器に接続
されている。これらのケーブルは１本当たり数十メート
ルから数百メートルにも及ぶ長さを持っており、建屋ま
たは室内への導入部またはそこからの導出部では、建屋
の壁面や床面を貫通して敷設される。したがって、ケー
ブル敷設ルートの中間部で多数のケーブルの中から特定
のケーブルを目視等により探知することはかなり困難で
ある。

【０００３】中央制御盤や所内各所の電気装置を改修し
たりする場合、制御室以外の任意の中間部で特定のケー
ブルを探知し、電気装置の改修内容に応じてそのケーブ
ルを切断したり再接続したりする必要性がしばしば生じ
る。

【０００４】この種のケーブル探知装置として大別すれ
ば電磁誘導型のものと静電結合型のものとの２種が知ら
れている。

【０００５】電磁誘導型のケーブル探知装置において
は、図６に例示するように、１本のケーブル２の導体４
の一端と大地６との間に送信機８から正弦波電圧Ｔを印
加し、導体４の他端を大地６に接続して正弦波電流が環
流するループ回路を形成する。この時、ケーブル２の周
囲に発生する磁界をサーチコイル１２によって検知し、
その検知出力を受信機１４により測定する。その時の検
知出力として他のケーブルに関する検知出力との間に有
意差のある測定値の得られたケーブルを探知目的のケー
ブルとして識別する。

【０００６】同様に電磁誘導型のケーブル探知装置とし
て図７に例示するものも知られている。この場合は、２
本のケーブル２Ａおよび２Ｂを用い、各ケーブルの導体
４Ａ，４Ｂの一端どうしの間に送信機８から正弦波電圧
Ｔを印加し、導体４Ａ，４Ｂの他端どうしを導体１０に
より短絡して正弦波電流が環流するループ回路を形成す
る。この場合、正弦波電圧を印加したとき各ケーブル２
Ａ，２Ｂの周囲に発生する磁界をサーチコイル１２Ａ，
１２Ｂおよび受信機１４Ａ，１４Ｂにより検知する。こ
の検知出力として他のケーブルとの間に有意差のある測
定値の得られたケーブルを探知目的のケーブルとして識
別する。検知出力はバーグラフによりレベル表示した
り、レベルが所定値以上あったときブザーを鳴らしたり
するものが知られている。この型の探知装置は例えば特
開昭５７−１８０３０４号公報により公知である。

【０００７】静電結合型のケーブル探知装置において
は、図８に示すように、１本のケーブル２の一端の最外
層導体（これが存在しないときは心線４）と大地６との
間に送信機８から正弦波電圧を印加し、導体の他端は大
地から絶縁された（浮いた）状態とする。これによって
ケーブル２の周りに発生する電界を、ケーブル２の最外
層の絶縁層１６の上から測定電極１８を介して受信機２
０により測定し、その測定結果として他のケーブルとの
間に有意差のある測定値の得られたケーブルを探知目的
のケーブルとして識別する。この型の探知装置は例えば
特開平７−２７０４６９号公報により公知である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来装置にあっ
ては、測定信号として正弦波電圧を用いるので、使用で
きる周波数帯域幅に制限があり、また、周波数分解能の
問題があって、同時に特定作業を行うことのできるケー
ブルの数が限定される。さらに静電結合型のケーブル探
知装置において、正弦波電圧を送出する場合、ケーブル
長にかかわりなく同じ電界強度を得るためには、ケーブ
ル長に対応する分布容量に応じて増大するエネルギーな
いしパワーを必要とする。

【０００９】したがって本発明は、多数ケーブルのもと
でも特定のケーブルの識別作業を短時間に少エネルギー
で高精度に遂行し得るケーブル探知装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数本の敷設ケーブルの中から敷設ルート
の中間部で特定のケーブルを探知するケーブル探知装置
において、ケーブルに近端注入部で注入されたパルス信
号が敷設ルートの中間部に位置する検出点に達した時点
を基準としここを通ってケーブルの反対端に達するまで
の時間をパルス伝搬時間として、特定のケーブルに近端
注入部からパルス伝搬時間よりも短いパルス幅のパルス
信号を注入する発信手段と、特定のケーブルに近端注入
部で注入されたパルス信号を敷設ルートの中間部に位置
する検出点で静電結合により検知するプローブと、プロ
ーブの検知出力に基づいて特定のケーブルを識別する受
信手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１１】

【００１２】

【００１３】パルス信号の繰返し周期はパルス伝搬時間
の数倍以上に設定するのがよい。こうすることにより、
検出点でのパルス信号の受信に際してパルス反射波の影
響をほとんど受けないようにすることができる。

【００１４】

【００１５】

【発明の実施の形態】図１および図３は本発明の一実施
の形態を示すものである。本発明の装置は、発信機と受
信機との組み合わせからなっており、図１は発信機を、
図３は受信機をそれぞれ示すものである。

【００１６】図１に示す発信機３０は、ケース３２内に
収納された電源回路３４、コード生成器３６、およびス
イッチング回路３８を備えている。電源回路３４は商用
電源または電池電源を入力とし、数ボルトから数十ボル
トの直流電圧を出力し、それをコード生成器３６および
スイッチング回路３８に与える。コード生成器３６は検
査対象とするケーブルごとに予め設定された固有のコー
ドパターンを生成し、それをスイッチング回路３８のコ
ード入力端子に入力する。スイッチング回路３８は検査
対象のケーブル数に対応する数のコード入力端子と、そ
れに対応する出力端子とを持っており、入力された各コ
ードパターンおよび電源電圧に基づき、各ケーブルに固
有のコードパターンに対応するパルス電圧Ｐ１，Ｐ２，
…，ＰＮを各出力端子に順次サイクリックに時分割で出
力する。個々のパルスは、時間幅（パルス幅）が伝搬時
間より短くするものとし、例えばケーブル長を仮に１０
０ｍとすれば０．１〜１０μｓ（マイクロ秒）程度にす
ればよく、電圧値は数ボルトから数十ボルト程度であれ
ばよい。コードのビット数ｎに応じて、原理的には（２
ⁿ −１）種類のコードパターンを生成することができ、
例えば、ｎ＝８なら、２５５種類のコードパターンを生
成し、２５５本までのケーブルを特定することができ
る。図２（ａ）はコードパターンの一例を各ビットがす
べて“１”である場合について示し、同図（ｂ）はビッ
ト配列が“１，０，１，１，０，１，０，１”である場
合について示している。

【００１７】こうすることにより、複数本のケーブルを
検査対象とする場合であっても、各瞬時に複数のコード
パルスが重なることもなく、後述のごとく受信側で送信
側との同期をとったりする必要もなく、ケーブル識別が
容易になる。

【００１８】受信機側の機器構成については、１本のケ
ーブルを対象として１個のプローブと１入力型の受信機
本体を備え、測定対象ケーブルを切換えるべく１人の作
業者が受信機本体内の設定コードパターンを次々と切換
えながらプローブを移動操作する第１の形式のものと、
１個のプローブとそれに接続される１入力型の受信機本
体からなる受信機を対象ケーブルの数に応じて複数組準
備し、各受信機本体に別々のケーブルの別々のコードパ
ターンを設定しておくことにより、複数人により多数ケ
ーブルの同時測定を行う第２の形式のものと、複数本の
ケーブルの同時測定を意図した複数個のプローブと個々
のプローブにそれぞれ個々に接続される１入力型の複数
個の受信機本体を備える第３の形式のものとがあり得
る。第１の形式の受信機はプローブを測定対象のケーブ
ルに従い順次切換え測定し、それに応じて受信機本体の
コードパターン設定も切換える。第２の形式の受信機は
発信機と同期して受信機本体においてもコードパターン
設定をサイクリックに切換える必要がある。第３の形式
の受信機は機器の設置コストが多少かさむ難点がある
が、予め測定対象のケーブルに従いコードパターンを内
部設定しておくことができるので、多数本のケーブルを
多数の測定者により迅速に識別したい場合には便利であ
る。

【００１９】図３に示す受信機は最も原理的な第１の形
式のものを示すものである。この受信機はプローブ４０
および受信機本体５０からなっている。プローブ４０
は、機能的には、検査対象のケーブルと静電結合するた
めの測定電極４２と、この測定電極４２で検知した電気
信号を増幅する前置増幅器４４とからなっている。増幅
器４４は内部にシールド４６を張り巡らしたケース４８
の中に収納されている。受信機本体５０は、電源部５
２、減衰器５４、主増幅器５６、コードパターン設定ス
イッチ５８、判別器６０、およびレベル指示計６２を備
えている。電源部５２は受信機がケーブル敷設現場で携
帯用として用いられることからして、一般的には電池電
源とするのが好ましい。プローブ４０と受信機本体５０
との間に多心の接続線７０が配設され、これを介して前
置増幅器４４の出力信号が減衰器５４に入力されるとと
もに、本体５０の電源部５２からプローブ４０の前置増
幅器４４に対し動作電力が供給される。ここでは、図が
繁雑になるのを避けるため電源部５２の出力線は図示が
省略されている。本体５０内において、電源部５２は各
構成要素すなわち減衰器５４、主増幅器５６、判別器６
０、およびレベル指示計６２に対しても動作電力を供給
する。ここでもそれらの動作電力供給ラインは図示が省
略されている。

【００２０】減衰器５４は、例えば、０，６，１４，２
０，２６，３４，４０ｄＢの７種類の減衰量を切換設定
し得るように構成され、入力信号レベルに応じて切換使
用される。入力信号レベルに応じて４０，３４，２６，
２０，１４，６，０ｄＢと順次切換えて、判別器６０の
出力が予め設定したコードと一致した旨を表示した時
に、減衰器５４の減衰量としてレベルを検知し、それを
レベル指示計６２に表示する。

【００２１】受信機においては、ケーブルの進行波パル
スが発生する電界をプローブ４０の測定電極４２を用い
静電結合により検出する。その検出信号は前置増幅器４
４で増幅され、受信機本体５０に導かれる。受信機本体
５０に導かれた検出信号は減衰器５４および主増幅器５
６を介して判別器６０に測定信号として入力される。こ
こで、入力パルスが所定値以上で、コードパターン設定
スイッチ５８で設定されて基準信号として入力された、
特定すべきケーブルに注入されたパルスのコードパター
ンと一致するかどうかを判別する。判別器６０の入力レ
ベルはしきい値を一定として、減衰器５４の減衰量を種
々変えて判別器６０が一致したと判別する最大の減衰量
を受信感度として表示する。

【００２２】以上のように構成された発信機３０、プロ
ーブ４０および受信機本体５０はケーブルに対し次のよ
うに接続して用いられる。

【００２３】図４に示すように、注入端において特定対
象のケーブル２Ａ，２Ｂ，…，２Ｎの最外層導体である
金属遮蔽層Ｓを露出させ、これと大地間に発信機３０か
ら、各ケーブルごとに予め設定された固有のコードをも
ってコードパルスを注入する。なお、遮蔽層なしのケー
ブルの場合は、金属遮蔽層Ｓの代わりにケーブルの心線
を用いればよい。発信機３０の両出力端子のうちの低圧
側とケース３２は共に接地する。一部または全長にわた
り並行するシールド付きケーブルが存在しない場合は、
特定すべきケーブルの心線を代用して接地する。

【００２４】受信機本体５０においては、接地端子を建
屋の接地端子などの最寄りの接地端子に接続する。プロ
ーブ４０の測定電極４２を絶縁層からなるケーブル表面
に接触させるか、または測定電極４２をケーブル表面と
並行にして数百mmの距離から探査する。特定すべきケー
ブルが含まれているケーブル群中の全てのケーブルにつ
いて、同一距離と角度を保ってプローブ４０の測定電極
４２をケーブル表面に近付けた時の受信感度が、他のケ
ーブルのものよりも有意差をもって大きい時、これが特
定すべきケーブルであると判断する。実験によれば、プ
ローブ４０の測定電極４２をケーブルから２００mm程度
離しても有意差判定が可能であった。

【００２５】発信機３０から注入されたコードパルスは
特定すべきケーブルの遮蔽層と心線の間、または並行す
るケーブルの遮蔽層との間を伝搬する。本発明において
はパルスの伝搬を利用するのであるが、パルスのエネル
ギーは、伝搬媒体を集中定数回路としてみた時の静電容
量を考慮する必要はなく、分布定数回路としてみた時の
特性インピーダンス（ほとんどが数十オーム）と注入点
から特定操作地点までの若干の減衰とを考慮すればよ
い。したがって、長尺ケーブルの場合でも感度低下を起
こすことがなく、高感度測定を実現することができ、そ
のため機器の誤動作につながる大エネルギー信号の送出
を不要とすることができる。

【００２６】図５に示すように、注入端Ｅｉにおいて発
信機３０からケーブル２に注入されたコードパルスの第
１波Ｐa1はケーブル２中を伝搬し、反対端Ｅｒが開放さ
れている場合はそこで反射して測定端に戻ると若干減衰
して第２波Ｐa2となる。いま個々のパルスの時間幅すな
わちパルス幅Ｔｂを特定対象のケーブル２の特定操作を
行う地点（プローブ４０の設置点）から反対端Ｅｒまで
のパルス伝搬時間Ｔｐよりも短く（すなわち、Ｔｂ＜Ｔ
ｐと）する。併せて、注入パルスの注入周期すなわちパ
ルス繰返し周期Ｔｒをパルス伝搬時間Ｔｐの数倍以上
（すなわち、Ｔｒ＞Ｔｐの数倍）にすると、反対端Ｅｒ
および注入端Ｅｉでの複数回の反射の影響をほとんど受
けないようにすることができる。図において、Ｐa3は第
３波すなわち２回目の反射波を示している。同様に第２
の注入パルスはＰb1で示され、その第３波はＰb3で示さ
れている。反対端Ｅｒが短絡されている場合の第１注入
パルスＰa1，Ｐb1の反射波Ｐm2，Ｐn2の減衰は割合少な
い。

【００２７】ケーブル長を仮に１００ｍとすると、パル
スの伝搬速度は普通１００〜２００ｍ／μｓ程度なの
で、パルス伝搬時間Ｔｐは１〜２μｓとなり、パルス幅
Ｔｂは１μｓ以下の、減衰の少ない値に選定すればよ
く、パルスの繰返し周期Ｔｒを６μｓ以上にしておけ
ば、第３波までの影響をほとんど受けないようにするこ
とができる。したがって、ケーブル２の反対端Ｅｒの接
地／非接地その他の終端方式、例えばＬ，Ｃ，Ｒの任意
のインピーダンス終端でも測定可能であり、遠端操作も
必要である。

【００２８】従来の正弦波信号注入方式では使用できる
周波数帯域に制限があり、また、周波数分解能の問題も
あって同時に特定作業を行うことのできるケーブル数は
かなり限定されるが、本発明に従いコード化したパルス
信号を用いることにより、事実上、周波数帯域の制限を
なくすことができる。また、複数のコードパターンの判
別は容易であり、多数ケーブルを対象とするケーブル特
定には、高い精度と大幅な時間短縮を期待することがで
きる。

【００２９】同様にして、ケーブル単独ではなく、複数
のケーブルを集束状態としたケーブル群を単位としての
特定も可能である。

【００３０】なお、受信機を１本のケーブルに対して複
数台用意し、１本のケーブルの複数箇所でのケーブル特
定を行うことも可能である。

【００３１】以上述べた実施の形態によれば、次のよう
な作用・効果を達成することができる。 １．注入パルスのパルス幅を反射波の伝搬時間より短く
することができ、それにより少パワーのもとで高精度の
ケーブル特定作業を能率的に遂行することができる。 ２．ケーブルの反対端は接地、開放、Ｌ，Ｃ，Ｒ終端の
いずれの状態でも測定可能で、遠端操作が不要である。 ３．注入パルスをコード化することにより、Ｓ／Ｎ比を
向上させ、測定精度の向上を達成することができる。 ４．注入パルスをコード化することにより、同時に特定
作業を行うことのできるケーブルの数を事実上無制限と
することができ、多数ケーブルの特定作業の大幅な時間
短縮を図ることができる。 ５．ケーブル中を伝搬するパルスのエネルギーは、ほと
んどケーブル長に左右されることなくサージインピーダ
ンスにより決定されるので、長尺ケーブルの特定におい
ても感度低下を来すことなく特定作業を遂行することが
できる。 ６．特定すべきケーブルが遮蔽層を有していれば活線状
態での作業も可能である。

【００３２】

【発明の効果】注入パルスのパルス幅を反射波の伝搬時
間より短くし、それにより少パワーのもとで高精度のケ
ーブル特定作業を能率的に遂行することができる。ま
た、ケーブルの反対端は接地、開放、Ｌ，Ｃ，Ｒ終端の
いずれの状態でも測定可能で、遠端操作を不要にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発信機のブロック図。

【図２】図１の発信機において生成されるコードパター
ンの一例を示す説明図。

【図３】図１の発信機と組み合わせて用いられる受信機
のブロック図。

【図４】本発明による発信機および受信機の作用を説明
するための説明図。

【図５】ケーブルにパルス信号を注入したときの反射波
の挙動を説明するための説明図。

【図６】従来の電磁誘導型のケーブル探知装置の第１の
例を示す機器配置図。

【図７】従来の電磁誘導型のケーブル探知装置の第２の
例を示す機器配置図。

【図８】従来の静電結合型のケーブル探知装置の例を示
す機器配置図。

【符号の説明】

２，２Ａ，２Ｂ ケーブル ４，４Ａ，４Ｂ 導体 ６ 大地 ８ 発信機 １０ 導体 １２，１２Ａ，１２Ｂ アンテナ １４，１４Ａ，１４Ｂ 受信機 １６ 測定者 １８ 絶縁層 ２０ 測定電極 ２２ 受信機 ３０ 発信機 ３２ ケース ３４ 電源回路 ３６ コード生成器 ３８ スイッチング回路 ４０ プローブ ４２ 測定電極 ４４ 前置増幅器 ４６ シールド ４８ ケース ５０ 受信機本体 ５２ 電源部 ５４ 減衰器 ５６ 主増幅器 ５８ コードパターン設定スイッチ ６０ 判別器 ６２ レベル指示計 ７０ 接続線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−111772（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−25272（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−148481（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/02 H01R 13/64 H01R 43/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の敷設ケーブルの中から敷設ルート
   の中間部で特定のケーブルを探知するケーブル探知装置
   において、 前記ケーブルに近端注入部で注入されたパルス信号が前
   記敷設ルートの中間部に位置する検出点に達した時点を
   基準としここを通ってケーブルの反対端に達するまでの
   時間をパルス伝搬時間として、前記特定のケーブルに近
   端注入部から前記パルス伝搬時間よりも短いパルス幅の
   パルス信号を注入する発信手段と、 前記特定のケーブルに近端注入部で注入されたパルス信
   号を前記敷設ルートの中間部に位置する前記検出点で静
   電結合により検知するプローブと、 前記プローブの検知出力に基づいて前記特定のケーブル
   を識別する受信手段とを備えたことを特徴とするケーブ
   ル探知装置。
2. 【請求項２】前記パルス信号の繰返し周期は前記パルス
   伝搬時間の数倍以上に設定されていることを特徴とする
   請求項１に記載のケーブル探知装置。