JP3694053B2 - 海底通信システム用の分岐装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、海底通信システム用の分岐装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海底ケーブルシステムは元来例えば大西洋の両岸等の２つの地上ターミナルを接続するものであった。その後、一方の側に２つの地上ターミナルを有し、他方の側に第３のターミナルを有するものが開発され、第３の地上ターミナルと分岐装置（ｙ相互接続）との間に延在する主ケーブル、および分岐装置から２つの他のターミナルに延在する支線ケーブルが設けられる。したがって、中継器は主ケーブルと支線ケーブル中に配置され、電力供給が行われなければならない。中継器は、分岐（主または支線）ケーブルの一端の地上ターミナル（ターミナルステーション）と遠方の地上との間に電流を供給（単一端部供給）するか、或は任意の２つのターミナルステーション間に供給（二重端部供給）することによって給電されることができる。既知のタイプの分岐装置により行われ、主ケーブルおよび１つの支線ケーブルにおける中継器の給電は二重端部供給により、一方別の支線ケーブルにおける中継器のそれは単一端部供給により行われ、接地が分岐装置と一体の海中接地によって行われる。分岐装置はその１つに故障状態が生じた場合にその分岐装置を分離し、その一方で他の分岐装置に給電し続けるために給電が変化される（切替えられる）ことができるリレーを含んでいる。
【０００３】
長距離用の光ファイバ海底ケーブルシステムは、多数の上陸地点、およびしたがって多数の分岐装置並びに複雑なトラフィックルーティング要求によって設計されている。多数の分岐装置システムに適した基本的な分岐装置は、英国特許第2252686A号明細書に記載されている。しかしながら、この基本装置は受動装置である。すなわち、それは光信号用の中継器／発生器を含まず、３ラインのケーブルを終端し、給電のために海中接地を行うように設計されている。それに続く能動設計は、ツェナーダイオードチェーンおよび全波整流器ブリッジのために中継器等の補助回路に給電する装置が設けられている英国特許出願第9304328.9 号明細書に記載されているような光学中継器（再発生器）を含んでいた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
能動分岐装置の特有の問題は、システムのパワーアップ中の“ホット”スイッチングの問題である。英国特許出願第9304328.9 号明細書に記載された能動装置は、ホットスイッチングを行ない、したがって主リレーへのダメージを阻止する補助切替えリレーを設けることによってこの問題に対処している。本発明は、上記の出願の細部の回路において使用されることができる。
本発明はこの問題に対する別の解決方法に関する。
本発明の目的は、電力用の遠隔地ホットスイッチングを提供するように構成された海底通信システム用の分岐装置を提供することである。
本発明の別の目的は、１以上のスイッチング装置およびそれらと関連した海岸ステーションを含み、海岸ステーション内においてホットスイッチングを行なう手段が設けられている海底通信システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
分岐装置は、３つのラインケーブルの異なるものに対して１つづつ３個の端子と、ラインケーブルからの給電を必要とする１以上の電力需要回路と、相対的なライン電圧に応じて１以上の電力需要回路を介して３個の端子のうちの適切な対の間の電流路を完全にするための付勢可能なスイッチング回路と、電力需要回路に供給され、このスイッチング回路の付勢時に生じた電流より高く、また対になっていない端子と海中接地用の第４の端子との間に回路を完成するのに効果的な電流に応じてこのスイッチング回路の付勢後に付勢可能な別のスイッチング手段とを含んでいる。
【０００６】
スイッチング回路は、直列に配列され、デルタネットワークの一側を形成する動作コイルおよび通常の閉じられた１対のコンタクトをそれぞれ有する３個の電気リレーを含み、デルタネットワークの各側は３個の端子の異なる対の間に接続されており、各リレーはまた通常デルタネットワークに端子の異なる１つを接続するが、付勢された場合には第４のスイッチング手段を介して第４の端子にその端子を接続することを可能にする１対の切替えコンタクトを有している。
【０００７】
第４のスイッチング手段は、そのコイルが電力需要回路と直列に接続されたリレーを含んでいる。
【０００８】
【実施例】
本発明およびその他の好ましい特徴は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することによってさらに容易に理解されるであろう。
図面を参照すると、分岐装置はホットスイッチングを行わずにパワーアップ過程を経るように構成されている。これは２段スイッチング方式によって達成され、その２つの段は、パワーアップ中に電流が上昇する予め定められた電流レベルでそれぞれ実行される。
【０００９】
図１の分岐装置において、リレーＡ，ＢおよびＣは、例えば約 400maの電流で切替わるように構成されている。接地リレー（リレーＤ）は、そのコイルをライン電流が通過するように構成され、リレーＡ，ＢおよびＣより高いライン電流で切替えるように構成されている。典型的に、リレーＤは約 800maのコイル電流で切替わる。電流は続いて約1.6 a の全ライン電流まで上昇することができる。したがって、リレーＡ，ＢおよびＣは構成リレーとして機能し、リレーＤは電流感知接地リレーとして機能する。図２に示された電流／電圧特性は、十分なマージンが２つのスイッチングウインドウ間において達成されることができることを示す。リレーＤのコイルはツェナーダイオードにより保護されている。
【００１０】
この構造は単一のツェナーダイオード故障（25％の電圧降下を結果的に生じる）に耐え、したがって高い信頼性の組込みシステムを提供することが認められる。
図１の分岐装置は完全に対称的であり、大型の多支線海底ケーブルシステムにおける使用を意図されている。
【００１１】
端子１，２，３のうちの２つの間の予め定められた差動電圧に対応した上記の構造において、第１のリレー（Ａ，ＢおよびＣ）が切替わる端子１，２，３のうちの２つの間の予め定められた差動電圧に対応した低い（ 400ma）電流より上の電流で、この第１のリレーはトランクから対応した支線を遮断する。したがって、支線ターミナルステーション（示されていない）は電気的に変化する支線ケーブルを放電するように構成されている。高い（ 800ma）電流しきい値より上の連続的なトランク給電は、分岐装置が接地接続を完成することを可能にする。したがって、システム構造は海底にホットスイッチングを設けずに設置される。
【００１２】
図３を参照すると、分岐装置（ＢＵ1 乃至ＢＵ4 ）がスイッチ（Ｓ1 乃至Ｓ4 ）を介して各給電装置（ＰＦＥ1 乃至ＰＦＥ4 ）から給電されるシステムが示されている。別の給電装置（ＰＦＥ5 およびＰＦＥ6 ）は、システムの端部に給電する。
【００１３】
システムのパワーアップシーケンスは次の通りである；
１．スイッチＳ1 乃至Ｓ4 を開く
２．給電装置ＰＦＥ5 の電圧を正に、およびＰＦＥ6 を負に傾斜して増加させる（ramp）。
【００１４】
３．分岐装置ＢＵ1 乃至ＢＵ4 は 400maの電流で成立し、 600maの電流に達したときに傾斜を停止する。
【００１５】
４．スイッチＳ1A乃至Ｓ4Aは海底ではなく、ケーブルヘッドで支線ケーブルを放電するように閉じられる。
【００１６】
５．給電装置ＰＦＥ5 およびＰＦＥ6 の電圧を傾斜して増加し続ける。 800maの電流に達したときに接地接続が行われる。
【００１７】
６．トランクが給電されると、スイッチＳ1B乃至Ｓ4Bが閉じられ、Ｓ1A乃至Ｓ4Aが開かれる。
【００１８】
７．給電装置ＰＦＥ1 乃至ＰＦＥ4 を1.6aの全動作電流に上昇させる。ここで、システムはフルパワーになる。
【００１９】
図４は、図１の基本回路の細部の詳細を示し、各リレーコイルＡ，Ｂ，Ｃの付近に１つづつ３個の整流器ブリッジを含む。これらの整流器ブリッジは、電流が支線を通って（端子の間を）どの方向に流れても、コイル付勢電流が常に単極であり、フライホイール効果によりリレーのドロップアウト時間の増加を助長することを確実にする。故障状態下において、分岐装置を流れる電流はケーブルが放電して短絡すると突然反転する。この反転プロセスは遠方の故障に対して非常に緩慢であり、したがって付勢されたリレーが電流の欠乏する期間が存在し、さらにそれは反対の極性で再度磁化しなければならない。要約すると、リレーはその時の電圧に応じて切替えられずに主トランクケーブルに支線ケーブルを接続し、リレーに損傷を与える高い電流サージを生じさせる。さらに、コイルブリッジは“フライホイール”として動作する。電流供給を取除くことはコイルに逆電圧（back voltage）を発生させ、その極性はブリッジダイオードによって導通状態にされる。さらに、ダイオードの導通状態は磁界の減衰を延長し、したがってリレーのドロップアウト時間を延長する。この制動効果は、ライン電流反転中リレーを保持し、接地された支線が主トランクに接続されることを阻止するのに十分である。リレーコイルＡ，Ｂ，Ｃの付近にブリッジダイオードが設けられているために、直線性バイパス抵抗30がそれらのそれぞれと並列に配置される。これは、これらのブリッジダイオードが低い供給電圧で導通しないためである。
【００２０】
示された構造において、４個の電力需要回路は再発生器20の形態で存在し、それらの給電回路が直列に接続されている。もっとも、これがただ１つの可能性ではない。各ツェナーダイオード21は各再発生器20と並列に接続され、再発生器への供給電圧を制限し、４個のツェナーダイオード21は直列に接続されている。４個のツェナーダイオード21の配置は、基本的に各リレーコイルＡ，ＢおよびＣと並列に配置されている。
【００２１】
同じ方向に導通する整流器ダイオード25A 乃至25F の３つの対22，23および24は、再発生器およびツェナーダイオードの直列接続と並列に配置されている。１対の整流器ダイオードは各分岐ケーブル端子と関連している。コイルＢおよびＣの両方が接続された接続部26は、整流器ダイオードの対の間の点22に接続され、コイルＡおよびＢの間の接続部27は整流器ダイオードの対の間の点23に接続され、コイルＡおよびＣの間の接続部28は整流器ダイオードの対の間の点24に接続される。コイルＡ，ＢおよびＣは、整流器ダイオードの各対22，23および24と関連している。例えば、コイルＣはダイオード対22および24と関連し、これら２対の４個のダイオードは整流器ブリッジとして構成されている。ライン端子１および３およびコイルＣは１対のブリッジの端子間に接続され、再発生器20の給電回路およびツェナーダイオード21は別の対のブリッジの端子間に接続されている。
【００２２】
例えば電流が端子１および３の間を流れるように、電圧が２つのステーション間に供給されたとき、端子２はラインＡ1 ／Ｂ1 に接続され、またリレーコイルＤを通る電流が 800maより上に上昇した場合には、リレーは付勢され、端子２は海中接地に接続される。さらに、電流は接続部26から整流器ダイオード25A 、再発生器20およびツェナーダイオード21の直列接続、並びに整流器ダイオード25F を通って接続部28に流れ、したがって端子３に流れる。
【００２３】
したがって、再発生器給電回路は効果的に脚部(leg) と直列に配置され、この脚部を通って電流が供給され、ここにおいて端子（この例では１および３）が接続され、したがって電流が再発生器に常に供給される。コンタクトＤ1 が切替えられたときに、電流が端子１および３間を流れ、端子３が海中接地に接続された場合、電流は整流器ダイオード25A 、再発生器給電回路20およびツェナーダイオード21、並びに整流器ダイオード25D を通って接続部27に流れ、したがって端子２に流れる。コンタクトＤ1 が切替得られ、電流が端子２から端子３に流れたときに、端子２および３が接続され、端子１が海中接地に接続された場合、それはまた接続部27から整流器ダイオード25C 、再発生器給電回路20およびツェナーダイオード21、並びに整流器ダイオード25F を通って接続部28に流れる。例えば最後の場合に関して電流が反転され、端子３から端子２に流れた場合、電流は接続部28から整流器ダイオード25E 、再発生器20およびツェナーダイオード21、並びに整流器ダイオード25D を通って接続部27に流れ、したがって端子２に流れる。構造は対称的でリバーシブルであり、２つの端子（システムのアームまたは分岐枝）のどちらが給電されるかにかかわらず、また電流方向に関係なく再発生器に電流を供給する要求を満たす。
【００２４】
端子１および３の間に供給される電流を考えると、リレーコイルＣはコイルＡおよびＢの２倍の電圧を印加され、これはリレーＣがそのコンタクトＣ1 を切替えることができるが、リレーＡおよびＢはその電圧の半分しか有しないのでそれらのコンタクトＡ1 およびＢ1 を切替えることができないことを意味する。４個のツェナーダイオード21は、再発生器給電回路20、リレーコイルＡ，ＢおよびＣ並びに整流器ダイオード対して同時にサージ保護を行う。すなわち、電流過渡現象期間中保護を行なう。これらはケーブルが切断された場合等に発生し、それは海水に対して短絡し、非常に大きい電流（ 300乃至 400アンペア）が流れる可能性が高い。そのため、再発生器と並列のツェナーダイオードを有することによって、それらは再発生器の両端子間の電圧およびリレーコイルの両端子間の電圧を制限する。したがって、システムは全体的に内部的にサージに対して保護される。さらに、サージ保護コイル29は、短絡故障の場合に立上り時間を延長し、またそうでない場合よりも長い時間にわたってそれより小さい過渡現象を与えるように端子１，２および３と接続部26，27および28との間に設けられている。したがって、サージコイルは電流過渡現象中再発生器の間において、並びに整流器ダイオードおよびリレーコイルの間において誘導性電圧スパイクを制限する。
【００２５】
低いライン電流でケーブル故障を発見するためには、定められた抵抗を有するｄｃ路を備えていることが必要である。低い給電電圧では整流器ブリッジはそれ程導電しないため、抵抗30がこのような通路を提供する。
【００２６】
図４には、別のリレーコイルＤに関連した上記の別のリレーコンダクトＤ1 が海中接地とコンタクトＡ1 ，Ｂ1 およびＣ1 との間に示されている。リレーＤは、それがターミナルステーションによって放電されるまで接地から支線を分離する。
【００２７】
本発明は、
１）パワーアップ中真空リレーのホットスイッチングを行わず、したがって“アーク伝導(Arc-Transfer)”を阻止して、多支線システムの給電を可能にし、
２）分岐装置を流れるシステムライン電流によって制御された定められた２段切替え工程を有し、
３）完全に給電されてしまったら、海中接地に第３の支線を自動的に接続して、任意の２つの支線を通る電流の流れを可能にし、
４）正しい動作のために電流方向に感応せず、
５）短絡によるツェナーダイオードの素子故障に絶える分岐装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】遠隔地ホットスイッチングを具備した分岐装置の簡単化された回路図。
【図２】図１の装置のためのスイッチングプロトコールの電圧／電流特性を示したグラフ。
【図３】多数の分岐装置を含んでいるシステムの概略図。
【図４】図１の回路に基づいたさらに詳細な回路図。

Claims (8)

1. 電力用の遠隔地ホットスイッチングを行うように構成されている海底通信システム用の分岐装置において、
   ３つのラインケーブルのそれぞれに対して１つづつの３個の端子と、
   ラインケーブルから供給される電力を必要とする１以上の電力需要回路と、
   相対的なライン電圧に応じて前記１以上の電力需要回路を通って３個の端子の中の選択された１対の端子の間の電流路を完成させるように付勢により切替えを行うスイッチング回路と、
   前記選択された１対の端子以外の残りの端子と海中接地用の第４の端子との間に回路を完成させるように付勢により切替えを行う別のスイッチング手段とを具備し、
   前記別のスイッチング手段は前記スイッチング回路の付勢時に生じた電流よりも高い電流が電力需要回路に供給されるのに応じて前記スイッチング回路の付勢後に付勢可能にされることを特徴とする海底通信システム用の分岐装置。
2. 前記スイッチング回路は、直列に配置され、デルタネットワークの一側を形成する動作コイルおよび通常閉じられた１対のコンタクトをそれぞれ有する３個の電気的なリレーを備え、デルタネットワークの各側は３個の端子の異なる対の間に接続されており、３個の端子の各リレーはまた通常デルタネットワークに端子の異なる１つを接続するが、付勢された場合には前記第２のスイッチング手段を介して第４の端子にその端子を接続することを可能にする１対の切替えコンタクトを有している請求項１記載の分岐装置。
3. 前記スイッチング手段はそのコイルが前記電力需要回路と直列に接続されたリレーを含んでいる請求項２記載の分岐装置。
4. 前記スイッチング回路の第１、第２および第３のリレーの動作コイルは、整流器ダイオードを介してラインケーブル端子の各対の間に接続されている請求項２または３記載の分岐装置。
5. ツェナーダイオード、または直列に接続された複数のツェナーダイオードを含むツェナーダイオード装置を具備し、各リレーコイルがツェナーダイオードまたはツェナーダイオード装置と並列に配置されている請求項２乃至４のいずれか１項記載の分岐装置。
6. ３対の直列接続された整流器ダイオードを含み、各対がツェナーダイオードまたは直列接続されたツェナーダイオードおよび電力需要回路と並列に配置された各ラインケーブル端子と関連し、各ラインケーブル端子は各対の２つの整流器ダイオードの間の接続点に接続可能であり、各コイルが前記接続点の各対の間に接続されており、コイルと関連した４個の整流器ダイオードが整流器ブリッジとして構成され、ツェナーダイオードは電力需要回路、リレーコイルおよび整流器ダイオードに対するサージ保護を同時に行なう請求項５記載の分岐装置。
7. 各ラインケーブル端子と各点との間に各サージ保護コイルが配置されている請求項６記載の分岐装置。
8. 前記スイッチング回路の第１、第２および第３のリレーの各リレーコイルは各整流器ブリッジと関連しており、付勢されたリレーのラッチ状態を解除してリレーコンタクトでサージを発生させるライン電流の反転を防止する請求項１乃至７のいずれか１項記載の分岐装置。

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