JP6620185B2 - 故障位置検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、メタル回線の故障位置を検知する技術に関する。

近年の光アクセス網の拡大に伴い、メタル回線の需要は減少しているが、メタル回線は、従来の固定電話サービスおよびＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）サービスの提供に使用されているため、メタル回線を保守し続ける必要がある。

メタル回線は長期間運用しているため、接続部などの劣化による絶縁不良（混線、地絡）、断線、短絡等により故障が発生する。メタル回線の心線に故障が発生した場合、空き心線に切り替えて対処することがある。メタル回線の故障を修理せずにいると正常な心線が減少してしまうので、メタル回線の故障位置を特定し、故障箇所を修理する必要がある。

メタル回線の故障位置の特定について、特許文献１には、故障位置を推定する技術が開示されている。メタル関連技術は、技術的には古い技術でありながら、今後も修繕等の保守により既存設備を活用していくことが重要である。

特開平１０−２４７８６６号公報

メタル回線の故障位置を特定する測定方法はいくつか存在するが、メタル回線の線路構成および心線の状態に応じて適切な測定方法を選択する必要がある。また、測定方法によっては、心線の状態に応じて回線をループさせる必要がある。

メタル回線の状態の判定には、回線試験を行って心線とアース間の直流電圧、静電容量、及び絶縁抵抗を測定し、これら直流電圧、静電容量、及び絶縁抵抗の値に基づいて状態を判定する必要がある。

回線試験を行う装置および故障位置を測定する装置は存在するが、作業者は、回線試験結果からメタル回線の状態を判定するとともに、適切な測定方法を選択し、測定方法に応じて適切に結線する必要がある。

このように、メタル回線の故障位置の特定は難しく、故障位置の特定には高度なスキルを要するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、高度なスキルを要することなくメタル回線の故障箇所を特定することを目的とする。

本発明に係る故障位置検知装置は、メタル回線の心線間および心線とアース間の直流電圧、静電容量及び絶縁抵抗を測定する回線試験部と、測定された前記直流電圧、静電容量及び絶縁抵抗に基づいて前記メタル回線の状態を判定する判定部と、メタル回線にパルス電圧を印加して故障点で反射するパルス電圧を観測することで故障位置を検知するパルス測定部と、装置内の２つの抵抗を末端を短絡した２つの前記心線のそれぞれの端に接続し、接続点間に電流が流れなくなるときの前記２つの抵抗の大きさの比を測定することで、故障点までの線路抵抗値を求めて故障位置を検知する抵抗測定部と、前記メタル回線の状態に適した前記パルス測定部による測定方法および前記抵抗測定部による測定方法の両方、またはいずれか一方を前記メタル回線の状態に対応付けたテーブルと、前記テーブルにおいて前記メタル回線の状態に対応付けられた測定方法を表示する表示部と、を有することを特徴とする。

上記故障位置検知装置において、前記テーブルは、前記メタル回線の状態と結線方法を示す結線方法図とを対応付けており、前記表示部は、前記テーブルにおいて前記メタル回線の状態に対応付けられた結線方法図を表示し、前記結線方法図は、当該故障位置検知装置の備える測定端子を区別できる態様で前記結線方法を図示することを特徴とする。

本発明によれば、高度なスキルを要することなくメタル回線の故障箇所を特定することができる。

本実施の形態における故障位置検知装置の構成を示す機能ブロック図である。 メタル回線の状態、状態に適した測定方法、及び結線方法を対応付けたテーブルの一例を示す図である。 結線方法図の例を示す図である。 本実施形態の故障位置検知装置を用いた故障位置の検知処理の流れを示すフローチャートである。 回線試験時に表示される回線試験画面の例を示す図である。 メタル回線が正常な状態の回線試験結果の例を示す図である。 メタル回線のＬ１が断線した状態の回線試験結果の例を示す図である。 メタル回線が自己混線の状態の回線試験結果の例を示す図である。 メタル回線が両線間絶縁不良の状態の回線試験結果の例を示す図である。 メタル回線のＬ１が地気の状態の回線試験結果の例を示す図である。 メタル回線のＬ１が絶縁不良の状態の回線試験結果の例を示す図である。 判定部の処理の流れを示すフローチャートである。 絶縁抵抗の値に応じたメタル回線の状態を示す図である。 ＲＦＬ測定の測定画面の例を示す図である。 ＴＤＲ測定の測定画面の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態における故障位置検知装置の構成を示す機能ブロック図である。故障位置検知装置１は、メタル回線の障害を分析し、障害の内容に応じた測定方法および結線方法を提示して、故障位置を特定する装置である。

故障位置検知装置１は、回線試験部１１、パルス方式測定部１２、抵抗測定方式測定部１３、判定部１４、表示部１５、記憶部１６、及び測定端子２０を備える。

回線試験部１１は、試験対象のメタル回線の心線（以下、単に「メタル回線」と称することもある）に対して回線試験を行い、直流電圧、静電容量、及び絶縁抵抗をＬ１−Ｌ２間、Ｌ１−Ｅ間、及びＬ２−Ｅ間において測定する。

パルス方式測定部１２は、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：時間領域反射測定）法により、メタル回線の故障位置を検知する。ＴＤＲ法は、メタル回線にパルス電圧を印加し、故障点で反射するパルス電圧を観測し、その往復伝搬時間に基づいて故障点までの距離を測定する方法である。パルス電圧の伝播速度はケーブル種別毎に異なるが、伝播速度と往復伝播時間の積により故障点までの距離を測定できる。ＴＤＲ法は、メタル回線の状態が断線（Ｄ）および自己混線（ＳＣ）のときの測定に適する。なお、ＴＤＲ法は、メタル回線が分岐するマルチ接続の線路構成の場合は適さない。

抵抗測定方式測定部１３は、ＲＦＬ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ：抵抗故障点探索）法により、メタル回線の故障位置を検知する。ＲＦＬ法は、ホイットストーンブリッジの原理を応用して、装置内の２つの抵抗を末端を短絡した２つの線路のそれぞれの端に接続し、接続点間に電流が流れなくなるときの前記２つの抵抗の大きさの比を測定することで、故障点までの線路抵抗値を求め、求めた抵抗値を線路長へ変換することで故障点までの距離を測定する。ＲＦＬ法は、メタル回線の心線の末端を短絡（ストラップ）してループ回線にする必要があり、さらに比較測定用の良線が必要である。ＲＦＬ法は、メタル回線の状態が地気（Ｅ）、自己混線（ＳＣ）、及び絶縁不良（ＩＮＳ，Ｍｉｎｓ）のときの測定に適する。ＲＦＬ法は、線路構成がマルチ接続の場合にも適する。

判定部１４は、回線試験部１１の回線試験結果に基づいてメタル回線の状態を判定する。

表示部１５は、記憶部１６に記憶したテーブルを参照し、判定部１４の判定したメタル回線の状態に応じた測定方法および結線方法を表示する。

記憶部１６は、メタル回線の状態、状態に適した測定方法、及び結線方法を対応付けたテーブルと、結線方法を示す結線方法図の画像データを記憶する。

図２に、記憶部１６の記憶するテーブルの例を示す。同図に示すテーブルには、判定部１４の判定した回線状態、その回線状態に適した測定方法を示すガイダンス、及びガイダンスの示す測定方法を実行する際の結線方法を図示する結線方法図の番号が記載されている。テーブルに登録されたガイダンスは、表示部１５が測定方法を提示する際に表示する文章である。テーブルの左端の数字は、メタル回線の各状態を示す番号である。

図３に、記憶部１６の記憶する結線方法図の例を示す。図３の各結線方法図には、１番から４番までの番号が割り振られている。この番号が、図２のテーブルに結線方法図の番号として登録される。一つの状態に複数の番号が登録されてもよい。例えば、図２のテーブルの９番目のメタル回線の状態のガイダンスには、ＴＤＲ測定またはＲＦＬ測定の実施を促す文が登録されており、結線方法図には１番と２番が登録されている。ＴＤＲ測定のときは１番の結線方法図を表示し、ＲＦＬ測定のときは２番の結線方法図を表示する。

表示部１５は、テーブルに登録された番号の結線方法図の画像データを取得して表示する。結線方法図には、故障位置検知装置１（図中では測定器本体）、測定端子２０、及び配線が図示される。必要であれば、配線を短絡するストラップも図示される。結線方法図に示される測定端子は、故障位置検知装置１の備える測定端子２０の色と同じ色で描かれている。したがって、作業者は、どの測定端子２０をどの配線に接続すればよいか一目瞭然である。なお、結線方法図で図示する測定端子は、測定端子２０を区別できる態様であればよい。例えば、測定端子２０を区別するために、測定端子２０を文字や記号などで区別できるようにして、結線方法図においても同じ文字や記号を付した測定端子を配置してもよい。

測定端子２０は、回線試験および各種測定の際にメタル回線の心線あるいはアースに取り付ける測定端子である。各測定端子２０は、互いに異なる色を有し、区別が可能である。

次に、本実施形態の故障位置検知装置１を用いた故障位置の検知処理について説明する。

図４は、本実施形態の故障位置検知装置１を用いた故障位置の検知処理の流れを示すフローチャートである。

まず、作業者は、故障位置検知装置１の測定端子２０を試験対象のメタル回線に接続して回線試験を実施する（ステップＳ１）。図５に、回線試験時に表示部１５に表示される回線試験画面の例を示す。作業者がメインメニュー（図示せず）から回線試験の項目を選択すると図５の回線試験画面が表示される。回線試験画面の上部には、回線試験をする際の結線方法を図示する結線方法図が表示される。この結線方法図の画像データも記憶部１６に記憶されている。なお、図５の回線試験画面は、回線試験を実施した後の画面例であり、画面の下部に回線試験結果と判定結果が表示されている。回線試験を実施する前は、回線試験画面には回線試験結果と判定結果は表示されていない。

作業者が、表示部１５に表示された結線方法図に従って測定端子２０をメタル回線に接続し、回線試験画面の右上の試験開始ボタンを押下すると、回線試験部１１は、メタル回線の回線試験を実施し、Ｌ１−Ｌ２間、Ｌ１−Ｅ間、及びＬ２−Ｅ間のそれぞれの直流電圧、静電容量、及び絶縁抵抗を測定する。回線試験後、表示部１５は、図５の回線試験画面の左下に示すように、回線試験結果を表示する。表示部１５は、異常の見られる値を強調表示してもよい。

回線試験結果が得られると、判定部１４は、回線試験結果に基づいて、メタル回線の心線の状態を判定する（ステップＳ２）。

図６から図１１に、メタル回線の心線の状態と回線試験結果との関係のいくつかの例を示す。

図６は正常な状態の例である。同図の回線試験結果に示すように、Ｌ１−Ｌ２間、Ｌ１−Ｅ間、及びＬ２−Ｅ間の直流電圧、静電容量、及び絶縁抵抗の値が全て所定の範囲内であれば正常な状態である。

図７はＬ１が断線した状態の例である。Ｌ１が断線した状態では、Ｌ１−Ｅ間の静電容量が小さくなっている。

図８は自己混線の状態の例である。自己混線の状態では、Ｌ１−Ｌ２間の静電容量が０、Ｌ１−Ｌ２間の絶縁抵抗が小さくなっている。

図９は両線間絶縁不良の状態の例である。両線間絶縁不良の状態では、Ｌ１−Ｌ２間の絶縁抵抗が小さくなっている。ただし、自己混線の状態の絶縁抵抗よりも大きい。

図１０はＬ１が地気の状態の例である。Ｌ１が地気の状態では、Ｌ１−Ｅ間の静電容量が０、Ｌ１−Ｅ間の絶縁抵抗が小さくなっている。

図１１はＬ１が絶縁不良の状態の例である。Ｌ１が絶縁不良の状態では、Ｌ１−Ｅ間の絶縁抵抗が小さくなっている。ただし、地気の状態の絶縁抵抗よりも大きい。

このように、回線試験結果からメタル回線の状態を判定できるが、メタル回線の状態の判定には、高度なスキルを有する。そこで、本実施形態では、判定部１４が回線試験結果に基づいてメタル回線の状態を判定する。以下、ステップＳ２の判定処理の詳細について説明する。

まず、判定部１４は、図１２のフローチャートに従って、Ｌ１−Ｌ２間、Ｌ１−Ｅ間、及びＬ２−Ｅ間の直流電圧の値（それぞれＶ＿Ｌ１Ｌ２，Ｖ＿Ｌ１Ｅ，Ｖ＿Ｌ２Ｅとする）に基づいてメタル回線の状態を判定する。

Ｖ＿Ｌ１Ｌ２が電圧閾値ａ以上の場合（ステップＳ２１のｔｒｕｅ）、メタル回線の状態は、図２のテーブルの１番目の状態であると判定する。枠内の数字は、図２のテーブルのメタル回線の状態を示す番号である。

Ｖ＿Ｌ１Ｌ２が電圧閾値ａ未満の場合（ステップＳ２１のｆａｌｓｅ）、ステップＳ２２へ進む。

Ｖ＿Ｌ１Ｅが電圧閾値ａ以上であって（ステップＳ２２のｔｒｕｅ）、Ｖ＿Ｌ２Ｅが電圧閾値ａ以上の場合（ステップＳ２３のｔｒｕｅ）、メタル回線の状態は、図２のテーブルの４番目の状態であると判定する。

Ｖ＿Ｌ１Ｅが電圧閾値ａ以上であって（ステップＳ２２のｔｒｕｅ）、Ｖ＿Ｌ２Ｅが電圧閾値ａ未満の場合（ステップＳ２３のｆａｌｓｅ）、メタル回線の状態は、図２のテーブルの２番目の状態であると判定する。

Ｖ＿Ｌ１Ｅが電圧閾値ａ未満であって（ステップＳ２２のｆａｌｓｅ）、Ｖ＿Ｌ２Ｅが電圧閾値ａ以上の場合（ステップＳ２４のｔｒｕｅ）、メタル回線の状態は、図２のテーブルの３番目の状態であると判定する。

Ｖ＿Ｌ１Ｌ２，Ｖ＿Ｌ１Ｅ，Ｖ＿Ｌ２Ｅの全てが電圧閾値ａ未満の場合（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４のｆａｌｓｅ）、次の判定へ進む。

次の判定では、判定部１４は、Ｌ１−Ｌ２間、Ｌ１−Ｅ間、及びＬ２−Ｅ間の静電容量の値に基づいて、アンバランスな値の容量あるいは異常な値の容量を検出した場合に、断線、他混、あるいは保守器等接続の疑いがあると判定する。なお、図２のテーブルには、静電容量の値に基づいて判定されるメタル回線の状態を登録していないが、静電容量の値に基づくメタル回線の状態を追加の情報として表示してもよい。

静電容量の値に基づく判定後、判定部１４は、図１３の表に従って、Ｌ１−Ｌ２間、Ｌ１−Ｅ間、及びＬ２−Ｅ間の絶縁抵抗の値に基づいてメタル回線の状態を判定する。表中の数字は、図２のテーブルのメタル回線の状態を示す番号である。例えば、図５の回線試験画面の左下に示す回線試験結果が得られた場合、Ｌ１−Ｌ２間およびＬ１−Ｅ間の絶縁抵抗がいずれも５０ＭΩ以上で、Ｌ２−Ｅ間の絶縁抵抗が１０ｋΩ以上５０ＭΩ未満であるので、メタル回線の状態は、図２のテーブルの３０番目のＬ２絶縁不良であると判定する。

以上の処理により、判定部１４はメタル回線の状態を判定する。

図４に戻り、判定部１４がメタル回線の状態を判定すると、表示部１５は、記憶部１６に記憶したテーブルを参照して、メタル回線の状態の判定結果を表示するとともに、メタル回線の状態に応じた測定方法を提示する（ステップＳ３）。例えば、判定部１４がメタル回線の状態は図２のテーブルの３０番目であると判定した場合、表示部１５は、図５の回線試験画面の右下の判定結果に示すように、図２のテーブルの３０番目に登録された回線状態「Ｌ２ｉｎｓ（Ｌ２絶縁不良）」を表示するとともに、適した測定方法を示すガイダンス「ＲＦＬ測定を実施してください」を表示する。表示部１５は、回線試験画面内に、ＴＤＲ測定を開始するＴＤＲボタンとＲＦＬ測定を開始するＲＦＬボタンを表示してもよい。作業者がこれらのボタンのいずれかを選択すると、画面は選択したボタンに対応する測定を実施するための測定画面に遷移する。なお、ガイダンスの提示する測定方法に対応するボタンのみを表示してもよい。例えば、ＲＦＬ測定の実施を促す文が表示された場合は、ＲＦＬボタンのみを表示するか、ＴＤＲボタンを選択できないようにする。

回線試験画面内に適切な測定方法とその測定方法を実施するためのボタンが表示されるので、作業者は、容易に適切な測定方法を実施することができる。

作業者が測定方法を選択すると、表示部１５は、選択された測定方法の測定画面において、メタル回線の状態に適した結線方法を表示し、結線後、測定開始ボタンが押下されると、パルス方式測定部１２または抵抗測定方式測定部１３は、故障位置の測定を開始する（ステップＳ４）。このとき表示部１５は、メタル回線の状態に対応する結線方法図の番号を記憶部１６のテーブルから取得し、結線方法図の番号の画像データを記憶部１６から読み出して測定画面に表示する。

図１４は、ＲＦＬ法の測定画面の例を示す図である。図１４の測定画面では、画面上部の右側に結線方法図を表示し、画面下部にＲＦＬ法に必要な区間毎の心線径およびその距離を設定する領域を表示している。結線方法図の左側には、判定部１４の判定した故障状態（図ではＬ１−Ｅ）と測定モード（図では良線一本法）を表示している。表示された結線方法図は、この故障状態と測定モードに適した結線方法を示す図である。作業者が測定モードを別のもの（例えば良線二本法）に変更した場合は、その測定モードに適した結線方法図を表示する。

作業者が、図１４の測定画面に表示された結線方法図に従って測定端子２０およびストラップを心線およびアースに結線した後に、画面右上の測定開始ボタンを押下すると、抵抗測定方式測定部１３は故障位置の測定を開始する。故障位置が特定されると、表示部１５は特定した故障位置を表示する。

図１５は、ＴＤＲ測定の測定画面の例を示す図である。図１５の測定画面では、画面上部の右側に結線方法図を表示し、画面上部の左側に、測定モード（図ではシングル測定）等のＴＤＲ測定に必要な設定を行うための領域を表示している。表示された結線方法図は、この測定モードに適した結線方法を示す図である。作業者が測定モードを別のもの（例えば比較測定）に変更した場合は、その測定モードに適した結線方法図を表示する。画面下部は、測定結果を表示する領域である。

作業者が、図１５の測定画面に表示された結線方法図に従って測定端子２０を心線に結線した後に、画面右上の測定開始ボタンを押下すると、パルス方式測定部１２は故障位置の測定を開始する。故障位置が特定されると、表示部１５は特定した故障位置を表示する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、回線試験部１１が、メタル回線の回線試験を実施し、判定部１４が回線試験結果に基づいてメタル回線の状態を判定し、表示部１５がメタル回線の状態に応じた適切な測定方法を表示することにより、作業者は、メタル回線の状態に応じた適切な測定方法を選択できる。

本実施の形態によれば、故障位置検知装置１が、ＴＤＲ測定を行うパルス方式測定部１２と、ＲＦＬ測定を行う抵抗測定方式測定部１３と、メタル回線の状態とメタル回線の状態に適したＴＤＲ測定またはＲＦＬ測定を提示するガイダンスとを対応付けたテーブルと、を備え、表示部１５が判定部１４の判定したメタル回線の状態に対応付けられたガイダンスを表示することにより、作業者は、故障位置検知装置１で測定可能な、メタル回線の状態に応じた適切な測定方法を選択できる。

本実施の形態によれば、メタル回線の状態と測定端子２０を区別できる態様で結線が図示された結線方法図とを対応付けておき、表示部は、メタル回線の状態に対応付けられた結線方法図を表示することにより、作業者は、提示された測定方法で故障位置を検知する際、メタル回線の状態に適した結線を容易に行うことができる。

１…故障位置検知装置
１１…回線試験部
１２…パルス方式測定部
１３…抵抗測定方式測定部
１４…判定部
１５…表示部
１６…記憶部
２０…測定端子

Claims (2)

1. メタル回線の心線間および心線とアース間の直流電圧、静電容量及び絶縁抵抗を測定する回線試験部と、
   測定された前記直流電圧、静電容量及び絶縁抵抗に基づいて前記メタル回線の状態を判定する判定部と、
   メタル回線にパルス電圧を印加して故障点で反射するパルス電圧を観測することで故障位置を検知するパルス測定部と、
   装置内の２つの抵抗を末端を短絡した２つの前記心線のそれぞれの端に接続し、接続点間に電流が流れなくなるときの前記２つの抵抗の大きさの比を測定することで、故障点までの線路抵抗値を求めて故障位置を検知する抵抗測定部と、
   前記メタル回線の状態に適した前記パルス測定部による測定方法および前記抵抗測定部による測定方法の両方、またはいずれか一方を前記メタル回線の状態に対応付けたテーブルと、
   前記テーブルにおいて前記メタル回線の状態に対応付けられた測定方法を表示する表示部と、
   を有することを特徴とする故障位置検知装置。
2. 前記テーブルは、前記メタル回線の状態と結線方法を示す結線方法図とを対応付けており、
   前記表示部は、前記テーブルにおいて前記メタル回線の状態に対応付けられた結線方法図を表示し、
   前記結線方法図は、当該故障位置検知装置の備える測定端子を区別できる態様で前記結線方法を図示することを特徴とする請求項１に記載の故障位置検知装置。

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