JPH07508146A - 電気伝送線路の故障検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気伝送線路の故障検出方法 末完９は、電気伝送線路の故障を検出するための方法であって、伝送線路が一端 にパルスを与えられ、また同一端において反射された信号が検出される方法に関 する。

この形式の公知の方法（エム・ピントリングマイヤー、アー・ハークおよびカー ・キニーネマン著「通信伝送技術のユニット、基本用語、測定方法」シーメンス ・アクチェンゲゼルシャフト、１９６９年出版、第８０および８１頁）では送信 パルスとそのエコー信号との間の時間差が、それから線路故障の位置を推定する ために測定される。送信信号の相応の大きさに関してのエコー信号の高さおよび 形状から故障の値および形式がめられる。しかしながら公知の方法は送信信号の 供給個所からあまり遠く離れていない線路故障をめるためにのみ遺しており、離 れて位置する線路故障をめるためには応用できない、なぜならば、遠く頑れだ故 障の際のエコー信号は雑音に埋もれるからである。さらに、公知の方法では、オ ンログラフのスクリーン上に表示される送信およびエコー信号の経通を専門家が 故障かどうかを解釈しなければならない。

本発明の課題は、電気伝送線路の故障を検出するための方法であって、故障の認 識および決定が著しく容易にされ、また伝送線路の供給端から比較的離れた位置 に生ずる故障の検出も可能にする方法を提供することにある。

この課題を解決するため、本発明によれば、冒頭に記載した種類の方法において 、線路パルス応答が伝送線路と等しい形式の線路の相い異なる線路長さにおいて められ、かつ記憶され、伝送線路にディラックパルスを与えた際に、反射信号と して伝送線路の検出されたパルス応答の区間から、また等しい形式のそれぞれ時 間的に相応する記憶された線路パルス応答の区間から、それぞれ相関係数が計算 され、伝送線路のパルス応答のそのつどの区間からの値と等しい形式の線路の線 路パルス応答の時間的に相応する値との比に関係するそれぞれ計１Ｆ値が形成さ れ、この計ｙ値からそのつどの相関係数との乗算により反射係数がめられ、また 反射係数により関係式 ％式％）） ここで２は通信伝送線路の波動インピーダンスに従って故障の個所におけるオー ム抵抗の値が形成される。

本発明による方法の主要な利点は、解釈の必要なしに故障が検出されることにあ る。

別な利点は、伝送線路のパルスを与えられた端部の近くに位置する線路故障が検 出されるだけでなく、比較的遠く離れて位置する故障も、反射信号が比較的強い 雑音を含んでいるにもかかわらず、検出されることである。確かに、伝送線路の 故障を検出するための本発明による方法の範囲内で、人工的に発生された故障を 有する等しい形式の線路の相い異なる線路長さにおいてそれぞれディラックパル スを与えられ、またそのつどの線路パルス応答が検出され、かつ記憶されること によって、等しい形式の線路の線路パルス応答を予めめる必要があるが、これら の処理は検査すべき電気伝送線路の形式に対して一回行うだけでよい、その代わ りに、線路パルス応答は、等しい形式の線路に固有のパラメータが顧慮されるこ とによって、計算によってもめることができる６本発明による方法の実施態様の 範囲内で、それぞれ検査すべき電気伝送線路の線路パルス応答のモデルが形成さ れ、このモデルにより、測定時間にわたり連続的に相関パターンを変更する線路 オリエンティラドな相関が行われる。

本発明による方法では、相関係数の計算は種々の仕方で行われ得る。相関係数の 計算を等しい形式の線路の線路パルス応答の上昇時間および下降時間から成る継 続時間にわたり行うと有利であることが判明している。

相関係数の計算を、遠く離れて生ずる故障に対して経路パルス応答の下降時間が 上昇時間の何倍かである状況の顧慮のもとにできるだけ正確に行うため、有利な 仕方で、ある部分相関係数の計算が等しい形式の線路の線路パルス応答の上昇時 間の間に、また別の部分相関係数の計算がその線路パルス応答の下降時間の間に 行われ、また相関係数が部分相関係数の乗算により得られる。それによって、上 昇時間が相関の際にすべての線路パルス応答に関して常に少ない結果を生ずるこ とが防止される。

本発明による方法では、相関係数は伝送線路のパルス応答のそれぞれ密に相い続 く区間に対して計算されるが、このことは非常に高い検出または計算費用と結び 付けられている。

本発明による方法の実施の際の計算費用をできるだけわずかに保つため、伝送線 路のパルス応答が予め定められたしきい値の超過に関して検査され、また故障の 個所におけるオーム抵抗の値の計算が専らしきい値超過の時点で行われると金利 である。その場合、相関係数および他の上記の量の計算は超過した点においての み行われ、それによって測定結果が比較的迅速に得られる。

本発明による方法では、故障の個所におけるオーム抵抗の値の計算は伝送線路の パルス応答の固定の点でも行われる。これらの時点は好適には等しい形式の線路 の線路パルス応答の受け入れ時点に相応して選ばれている。従ってこの形式の本 発明による方法は、なかんずく伝送線路の予め定められた個所における故障の監 視のために適している。

本発明を説明するため、 図１は本発明による方法を実施するための装置のブロック回路図、図２は相関を 説明するための概要図、 図３は本発明による方法の実施の際に達成される利点を示すための２つのダイア グラムを有する図、 図４は伝送線路のオーム抵抗のめられた値を時間を横軸にとって示す図である。

本発明による方法を実施するための図１に示されている装置は、電気伝送線路と しての対称な線路ｌ上の故障を検出する装置である。対称な線路ｌは一端２で結 合器３と接続されており、この結合器に入力端４を介して、制御装置７から導線 ６を介してトリガパルスを与えられているパルス発生器５のパルスが供給される 。対称な線路１からの反射信号ＪＡは出力端８および後段に設けられている増幅 器９を介してサンプリング装置１０に供給され、このサンプリング装置にはアナ ログ−ディジタル変換器１１が付設されている。この変換器１１はデータバス１ ２を介して制御装置７と接続されている。制御装置７、好ましくは電子計算機に サンプリング値が記憶される。制御装置７の後段には別のデータバス１３を介し て指示装置１４が設けられている。

本発明による方法の実施の際には、たとえば先ず検査すべき対称な線路１と等し い形式の線路の線路パルス応答が仮定された故障終端、たとえば短絡または開端 のＶ＠離に関係して検出される０等しい形式の線路のこうしてめられた相い異な る線路パルス応答の値はいわばパルスモデルとして制ｗｊｖ装置または計真機７ に記憶される。

パルスモデルが記録されている線路と等しい形式でなければならない対称な線路 １上の故障を検出するため、一端２にディラックパルスが与えられる。同時に対 称な線路１のパルス応答ＪＡが検出され、その際にパルス応答はたとえば図２の ダイアグラムａに時間を横軸にとって示されている経過を有し得る。パルス応答 の値は同じり＠御装置７にその時間的順序を保って記憶される。

続いて、検査すべき対称な線路ｌのパルス応答の値が予め定められたしきいの超 過Ｗに関して検査される。対称な線路のパルス応答のしきい値を超過する個々の 値をめることによりその時間的順序も確認され、またこうして、続く区間の図２ のダイアグラムａによるパルス応答と等しい形式の線路の相応の線路パルス応答 との相関が行われる。それらのうち３つの線路パルス応答Ｊｌ、Ｊ２およびＪ３ が図２のダイアグラムｂに例として示されている。それぞれ部分相関係数ｒｌお よび「、（図２のダイアグラムｂ参照）がそれぞれそのつどの線路パルス応答Ｊ ｌないしＪ３の上昇時間に対して、またそれぞれ下降時間に対して計算される。

この計算は、先ず下式（１）による共分散系列Ｓｘｙ、が線路パルス応答Ｊｌの 上昇時間に対して形成されるという仕方で行われる。

５ｘｙＩ−（１／　（Ｎ−］）ｌ　・　ｌΣＸ＊　Ｙｔ　（１／Ｎ）　・ΣＸ、 Σ”ｙ’ｔｌこの式（１）でＮは線路パルス応答Ｊｌの上昇時間の間に生じてい る図２のダイアグラムａによるパルス応答ＪＡのサンプリング値Ｘ１の敵である 。またＹｔは線路パルス応答Ｊｌの上昇時間の間に生じているサンプリング値で ある。その際に量ｉはｌとＮとの間を変化する。

さらに下記の式（２）および（３）により゛標準偏差Ｓｘ＋およびＳＦ＋がめら れる。

Ｓｘ−（［Σｘｔ”（ΣＸｔ）富／Ｎｌ／（Ｎ−１））””　（２）Ｓｙ＝（（ Σｙｔ”（ΣＸｙ）”／Ｎｌ／（Ｎ−１））””　（，３）量Ｓｘｙ、　、Ｓｘ 、およびＳＦ＋により次いで下記の式（４）により相関係数ｒ、が線路パルス応 答Ｊ１の上昇時間に対してめられる。

ｒ＋　−５ｘｙ＋　／　（Ｓｘ＋　Ｓ）’＋　）　（４）相応して部分相関係数 「２が線路パルス応答Ｊ１の下降時間に関して計算される。線路パルス応答Ｊｌ に対する相関係数ｒＪ＋は全体として次いで下記の関係式（５）により得られる 。

ｒ、、ｌ１ｌｊｒ、・ｒ冨　（５） 相応して別の相関係数ｒＪ＊およびｒＪ３が線路パルス応答Ｊ２およびＪ３に関 して計算される。

図３のダイアグラムｂには相関係数ｒの経過が時間むを横軸にとって、また線路 １の長さを横軸にとって示されており、その際に１００Ωのオーム終端を有する 故障が８６ｍ（約９００ｎｓ）の距離に存在していると仮定している０図３のダ イアグラムａはこのような故障の場合に対してサンプリング値Ｘｉの経通を時間 ｔを横軸にとった関数ｒ　（Ｘ）として示す、注意すべきこととして、ダイアグ ラムｂ中の相関係数「の経過は、第２図中に示されているものと興なって、等し い形式の線路の時間的に密に相い続く線路パルス応答による連続的な計算に基づ いて決定されている。

相関係数ｒは図２のダイアグラムａおよびｂによる関数のＩｆｆＨ性に対する尺 度を示すので、時点ｔｌでの計算は非常に急峻なパルスを生ずる。なぜならば、 ダイアグラムａによる検査すべき線路１のパルス応答およびダイアグラムｂによ る等しい形式の線路の線路パルス応答Ｊ１は互いに非常に類（以しているからで ある。

相関係数は相応して高い０時点ｔ２ではダイアダラムＣ中のより平らなパルスが 期待される。なぜならば、検査すべき線路ｌのパルス応答はこの個所におけるそ の形状が本質的にパルスモデル（Ｊ２）から偏差しているからである。その結果 は小さい相関係数である０時点ｔ３で初めて、はぼダイアグラムｂによるパルス モデル（Ｊ３）に相当するダイアグラムａによるパルス応答が存在し、その結果 、高い相関係数が生ずる。

検査すべき線路１上の故障の個所におけるオーム抵抗の値をめるためには、追加 的に、下記の関係式 ％式％（６） により与えられている計算値ＶＸ３’Ｊｌが計算されなければならない。

計Ｘ値ｖＸＹｉ＋は線路パルス応答Ｊ１のピーク値の時点に関して関係式％式％ （７） によっても計算され得る。

比ｖＸＦＪＩは等しい形式の線路１の線路パルス応答Ｊ１の重み、従ってまた反 射係数Ｒ（ｔ）に相当する。

反射係数Ｒ（ｔ）は下記の関係式で表わされる。

Ｒ（ｔ）　＝　ｌ　Ｘ！　’　・ｒ　ｊ＋／Ａｓｍｍ　（８）この式（７）でＡ ＠１１１１は線路パルス応答Ｊｌのピーク値を示す、検査すべき電気線路１上の 故障の個所におけるオーム抵抗の値を計算するためには、下記の式（９）が使用 される。

Ｒ，、（ｔ）−（１／２）−Ｚ　・（１／Ｒ（ｔ）＋１］　（９）図４には、図 ３の考察の際に基礎とした故障の場合と同一の故障の場合に関して、導電率値が シーメンス（Ｓ）を単位として時間を横軸にとって示されている。

導電率値は約１０ｍ５の値に到達し、これは約１００Ωの故障終端に相当する。

７１図 埋 Ｖ：ｌ−１１ １ｔ１ｔ２ｔ３ １１浦！／ｎｓ ）・　１［／１ 時間／　ｎｓ 国際調査報告 国際調査報告　ＰＣＴ／ＤＥ　’１３１００５０８＋＋＋＋＋＋＋、−−−＋　 ＰＣＴ／ＤＥ　９３１００５０Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．電気伝送線路の故障を検出するための方法であって、伝送線路が一端にパル スを与えられ、また同一端において反射信号が検出される方法において、−線路 パルス応答（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）が伝送線路（１）と等しい形式の線路の相い異 なる線路長さにおいて求められ、かつ記憶され、−伝送線路（１）にディラック パルスを与えた際に、反射信号として伝送線路（１）の検出されたパルス応答（ ＪＡ）の区間から、また等しい形式のそれぞれ時間的に相応する記憶された線路 パルス応答（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）の区間から、それぞれ格間係数（ｒ１、ｒ２、 ｒ３）が計算され、−通信伝送線路（１）のパルス応答（ＪＡ）のそのつどの区 間からの値（Ｘｉ）と等しい形式の線路の線路パルス応答（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３） の時間的に相応する値（Ｙｉ）との比に関係するそれぞれ計算値（Ｖｘｙｊ１） が形成され、この計算値からそのつどの相関係数（ｒｊ１）との乗算により反射 係数（Ｒ（ｔ））が求められ、また −反射係数（Ｒ（ｔ））により関係式 Ｒａｂ（ｔ）＝（１／２）・Ｚ・（１／Ｒ（ｔ）＋１）ここでＺは通信伝送線路 の波動インピーダンスに従って故障の個所におけるオーム抵抗の値Ｒａｂ（ｔ） が形成されることを特徴とする電気伝送線路の故障検出方法。
2. ２．相関係数（ｒｊ１、ｒｊ２、ｒｊ３）の計算が等しい形式の線路の線路パル ス応答（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）の上昇時間および下降時間に相応する継続時間の間 に行われる ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．ある部分相関係数（ｒ１）の計算が等しい形式の線路の線路パルス応答（Ｊ １）の上昇時間の間に、また別の部分相関係数（ｒ１）の計算がその線路パルス 応答の下降時間の間に行われ、また −相関係数（ｒｊ１）が部分相関係数（ｒ１、ｒ３）の乗算により得られること を特徴とする請求項２記載の方法。
4. ４．伝送線路（１）のパルス応答（ＪＡ）が予め定められたしきい値（Ｗ）の超 過に関して検査され、また −故障の個所におけるオーム抵抗の値（Ｒａｂ（ｔ））の計算が専らしきい値超 過の時点で行われる ことを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。
5. ５．故障の個所におけるオーム抵抗の値の計算が伝送線路（１）のパルス応答（ ＪＡ）の固定の時点で行われる ことを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。