(57)【要約】【課題】  使用中の電線にも適用でき、確実に断線が検出できる電線の断線検出方法を提供する。【解決手段】  電線８にパルス信号を印加し、そのとき電線８に流れる電流を計測し、その電流波形を参照用の電流波形と比較し、その波形差から断線を検出するので、電力や信号を通電している使用中の電線８にも適用でき、確実に断線が検出できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線にパルス信号を印加し、そのとき電線に流れる電流を計測し、その電流波形を参照用の電流波形と比較し、その波形差から断線を検出することを特徴とする電線の断線検出方法。
【請求項２】
予め対象の電線に上記パルス信号を印加してそのときの電流波形を参照用の電流波形として記録しておき、経時後に当該電線で計測した電流波形を記録されている参照用の電流波形と比較することを特徴とする請求項１記載の電線の断線検出方法。
【請求項３】
同一構造を有する複数の電線にそれぞれ上記パルス信号を印加し、得られた複数の電流波形を相互に参照用の電流波形として比較し合うことでそれぞれの電線の断線を検出することを特徴とする請求項１記載の電線の断線検出方法。
【請求項４】
対象の電線が電力又は信号を通電中であり、その通電中の周波数よりも上記パルス信号の周波数が十分に高いことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の電線の断線検出方法。
【請求項５】
上記パルス信号は単発パルスであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の電線の断線検出方法。
【請求項６】
上記パルス信号をコンデンサを介して上記電線に印加することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の電線の断線検出方法。
【請求項７】
上記電線の断線検出対象区間の少なくとも一端に上記パルス信号を遮断するためのインダクタを挿入し、上記パルス信号の印加及び電流の計測は上記電線の断線検出対象区間内で行うことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の電線の断線検出方法。
【請求項８】
上記電流の計測は上記電線の周囲に生じる誘導電流を検出して行うことを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の電線の断線検出方法。
【請求項９】
上記パルス信号の印加から断線の検出までの過程を繰り返し行うことを特徴とする請求項１〜８いずれか記載の電線の断線検出方法。
【請求項１０】
計測した電流波形の立ち上がり時点と波形差が生じた時点との時間間隔に基づき、電流計測箇所から断線箇所までの距離を求めて断線箇所を特定することを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の電線の断線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に行う電線の断線検出方法に係り、使用中の電線にも適用でき、確実に断線が検出できる電線の断線検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電線は複数の素線を撚り合わせて構成される。素線に断線が生じると、電線の断面積が減少してインピーダンスが上昇するなどの不具合につながる。
【０００３】
電線の断線検出、とりわけ素線の断線検出に用いられる方法として、電線の導体抵抗を測定する方法が一般的であり、以下の２つの方法が知られている。
【０００４】
（１）電線の両端に直流電圧を印加し、このとき流れる電流を計測してその電流と印加電圧とから電線の直流抵抗を測定し、この抵抗値の変化（予め健全時に求めておいた抵抗値に対する変化）から素線断線を検出する。
【０００５】
（２）上記直流電圧の代わりに交流電圧を印加することで、電線の交流抵抗を測定し、この抵抗値の変化から素線断線を検出する（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特公平７−６９３７５号公報（特開平２−９５２７３号公報）
【特許文献２】特許第２６３８７６６号公報（特開平４−２５１５１６号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
背景技術の方法は、使用中の電線には適用できない。すなわち電線が送電ケーブルや機器内の電力ケーブル、信号ケーブルとして配線されており、送電や機器の運転中、つまり電力又は信号を通電しているときには、抵抗が測定できないので、実施できない。このようなケーブルとして配線された電線の素線断線を検出するためには、送電や機器の運転を停止し、ケーブルを接続されている機器から外し、ケーブル単体として抵抗測定に供する必要がある。
【０００８】
また、素線が部分的に断線しているとき、その断線部における抵抗変化が全抵抗に比して小さいため、断線を検出することが難しい。
【０００９】
また、ケーブルを曲げることで断線箇所が接触したり離れたりするため、一回の抵抗測定では断線を見逃すことがある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、使用中の電線にも適用でき、確実に断線が検出できる電線の断線検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、電線にパルス信号を印加し、そのとき電線に流れる電流を計測し、その電流波形を参照用の電流波形と比較し、その波形差から断線を検出するものである。
【００１２】
予め対象の電線に上記パルス信号を印加してそのときの電流波形を参照用の電流波形として記録しておき、経時後に当該電線で計測した電流波形を記録されている参照用の電流波形と比較してもよい。
【００１３】
同一構造を有する複数の電線にそれぞれ上記パルス信号を印加し、得られた複数の電流波形を相互に参照用の電流波形として比較し合うことでそれぞれの電線の断線を検出してもよい。
【００１４】
対象の電線が電力又は信号を通電中であり、その通電中の周波数よりも上記パルス信号の周波数が十分に高くてもよい。
【００１５】
上記パルス信号は単発パルスであってもよい。
【００１６】
上記パルス信号をコンデンサを介して上記電線に印加してもよい。
【００１７】
上記電線の断線検出対象区間の少なくとも一端に上記パルス信号を遮断するためのインダクタを挿入し、上記パルス信号の印加及び電流の計測は上記電線の断線検出対象区間内で行ってもよい。
【００１８】
上記電流の計測は上記電線の周囲に生じる誘導電流を検出して行ってもよい。
【００１９】
上記パルス信号の印加から断線の検出までの過程を繰り返し行ってもよい。
【００２０】
計測した電流波形の立ち上がり時点と波形差が生じた時点との時間間隔に基づき、電流計測箇所から断線箇所までの距離を求めて断線箇所を特定してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２２】
（１）不使用中の電線はもとより使用中の電線にも適用できる。
【００２３】
（２）確実に断線が検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１に示されるように、本発明の断線検出方法を実施する装置は、高周波パルスを発生する高周波パルス発生器１と、この高周波パルスのパルス信号を対象の電線に印加する（注入する）ためのコンデンサ２と、対象の電線に流れる電流によってその電線の周囲に生じる誘導電流を検出する非接触式の電流センサ（以下、ＣＴという）３と、その検出電流からパルス信号によって電線に流れる電流を計測してその電流波形を記録する波形記録測定器４と、計測した電流波形を参照用の電流波形と比較してその波形差から断線を検出する演算部（図示せず）とを備える。
【００２６】
図示した例では、対象の電線は、移動する機器５と移動しない電源装置６との間をつないで機器５に電源を供給する移動用ケーブル７を構成する３本のケーブル８である。機器５が移動することによって移動用ケーブル７は繰り返し屈曲を受けるので、各ケーブル８は素線断線が生じやすい状況にある。図１には、これらのうち２本のケーブル８にパルス信号を印加するようすが示されている。
【００２７】
それぞれのケーブル８には、両端、すなわち機器５の直前と電源装置６の直前とに高周波阻止用のインダクタ９が挿入されているとよい。
【００２８】
本発明では、対象の電線（ケーブル８）が電力又は信号を通電中、つまり機器５が運転中にも実施できる。ただし、断線検出のためにケーブル８に印加する電圧信号が機器５にダメージや誤動作を与えないようにする必要がある。また、ケーブル８に本来流れている通信信号や商用周波数電流などが電流計測に影響を与えないようにする必要がある。これらの観点から、機器５に通常備わっているノイズカット機能で除去できる程度の信号、つまり機器５にとって平凡なノイズと同等の電圧信号として高周波の単発パルス（インパルス）を使用する。これがパルス信号である。
【００２９】
このような高周波の単発パルスであるパルス信号をケーブル８に印加しやすくするために、高周波インピーダンスが小さいコンデンサを使用する。一方、電流を計測する側では、商用周波数電流を除去でき、しかもケーブル８に対して非接触で電流が計測できる高周波ＣＴ３を使用する。
【００３０】
さらに、本発明では、電源装置６にパルス信号による電流が流入しないように、高周波阻止用のインダクタ９を使用する。機器５のノイズカット機能が弱い場合は機器５のほうにもインダクタ９を使用する。これにより、機器５及び電源装置６にはパルス信号による電流が流れにくくなる。この場合、それぞれのケーブル８はインダクタ９，９間が断線検出対象区間となる。コンデンサ２及びＣＴ３は断線検出対象区間内に設けられる。
【００３１】
以下、図１の断線検出装置の動作を説明する。
【００３２】
高周波パルス発生器１で発生したパルス信号は、コンデンサ２を介してケーブル８に印加される。このパルス信号はケーブル８を伝搬してＣＴ３の取り付け箇所を通過し、インピーダンスが変化している機器５側のインダクタ９で反射する。あるいは機器５側のインダクタ９がない場合、パルス信号はケーブル８と機器５との接続部などのインピーダンスが変化する箇所で反射する。反射してケーブル８を逆向きに伝搬するパルス信号は、ＣＴ３の取り付け箇所を先述とは逆方向に通過することになる。
【００３３】
高周波パルス発生器１でパルス信号を発生した瞬間から反射したパルス信号がＣＴ３の取り付け箇所を通過するまでの間、ＣＴ３で検出した電流信号を波形記録測定器４に記録する。
【００３４】
ここまでの動作を一定時間ごとに繰り返し行う。図示しない演算部では、過去に記録された電流波形を参照用の電流波形とし、今回、計測、記録された電流波形を参照用の電流波形と比較することにより、断線があるかどうかを判定する。具体的には、両電流波形の差をとり、その波形差が有意の大きさであれば断線有りと判定する。また、演算部では、波形差が生じている時間的位置（時点）から断線箇所を特定する。
【００３５】
次に、断線判定の詳細を説明する。
【００３６】
図２に電流波形の一例を示す。横軸は時間であり、高周波パルス発生器１でパルス信号を発生した時点を原点としている。縦軸は電流値（単位は規定しない）である。ケーブル８が健全時の電流波形２１を太い線で示し、断線時の電流波形２２を細い線で示してある。両電流波形の大部分は重なっているので、断線時の電流波形は波形差が生じている部分だけが図に現れている。
【００３７】
電流波形を解説すると、まず、健全時の電流波形では、約５０ｎｓの時点で電流値が急激に増加しすぐに減少している。これはパルス信号がＣＴ３の取り付け箇所を通過したことを示している。その後、１５０ｎｓの少し前から後にかけて電流値が負側に増加し減少している。これはインダクタ９で反射してきたパルス信号がＣＴ３の取り付け箇所を通過したことを示している。つまり、この電流波形において正の立ち上がりから負への立ち下がりまでの時間が、パルス信号がＣＴ３からインダクタ９までを往復伝搬した時間Ｔａということになる。
【００３８】
次に、波形差に着目すると、この波形差が生じる原因が素線の断線にある。つまり、素線の断線箇所においてインピーダンス変化があるため、その箇所からパルス信号が一部反射するのである。この断線箇所からの反射信号は、インダクタ９で反射したものより早くＣＴ３に戻ってくる。したがって、この例では、１００ｎｓのやや後にＣＴ３に到着している。断線箇所で反射しなかった大部分のパルス信号は健全時の場合と同等に伝搬するので、断線時の電流波形２２は波形差の部分を除いて健全時の電流波形２１とほとんど同じになる。よって、両電流波形の差を取ると波形差だけが残ることになる。この波形差が有意の大きさであれば断線有りと判定することができる。
【００３９】
電流波形の立ち上がりから波形差までの時間が、パルス信号がＣＴ３から断線箇所までを往復伝搬した時間Ｔｂということになる。一方、ＣＴ３からインダクタ９までのケーブル８の距離は既知であるから、この距離と往復伝搬時間Ｔａとによりパルス信号の伝搬速度を得ることができる。よって、伝搬速度×時間Ｔｂ／２を計算すれば断線箇所（ＣＴ３から測った距離）を求めることができる。
【００４０】
以上説明したように、本発明では、対象の電線にパルス信号を印加し、そのとき電線に流れる過渡的な電流を計測するようにしたので、対象の電線が電力又は信号を通電中、つまり機器の運転中であってもそれに影響を与えたり受けたりすることなく、電流計測が可能である。
【００４１】
また、本発明では、機器の運転中でも実施できることから、パルス信号の印加から断線の検出までの過程を定期的に繰り返して行うことができる。このため、素線断線のように断線箇所が接触したり離れたりする場合でも見逃すことなく確実に検出することができる。このことは、図１の移動用ケーブル７のように頻繁に屈曲しているケーブルを常時監視し、断線の発生をリアルタイムで検出したり、経時変化を長期的に監視できることを意味している。
【００４２】
また、本発明では、電流波形の差を用いて断線を検出しているので、抵抗変化から断線を検出する従来技術に比べ、精度良く断線を検出することができる。
【００４３】
さらに、本発明では、位置情報が時間情報に変換されている電流波形を用いて断線を検出しているので、断線箇所を特定することができる。
【００４４】
上記実施形態の説明では、予め対象の電線にパルス信号を印加してそのときの電流波形を参照用の電流波形として記録しておき、経時後に当該電線で計測した電流波形を記録されている参照用の電流波形と比較するようにした。しかし、図１のように同一構造を有する複数の電線が一括してケーブルになっている場合、それぞれの電線におけるインパルス応答電流波形はほぼ同じである。よって、それぞれの電線にパルス信号を印加し、得られた複数の電流波形を相互に参照用の電流波形として比較し合うことでそれぞれの電線の断線を検出することができる。例えば、図１のような機器５、移動用ケーブル７が以前から設置されて稼働している場合、すでに素線が部分的に断線している疑いがある。このとき、各ケーブル８が全く同じ箇所で断線している可能性は極めて小さいので、任意の２本のケーブル８について電流波形を比較すれば、それぞれのケーブル８の全ての断線箇所から波形差を得ることができる。
【００４５】
また、これまでの説明では、対象の電線は、機器に接続されてケーブルとして使用されている電線としたが、機器を停止して外したケーブルに対しても、あるいは未使用の電線に対しても本発明は適用可能である。この場合、コンデンサ２やインダクタ９は特に使用する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の断線検出方法を実施する装置の構成図である。
【図２】電流波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  高周波パルス発生器
２  コンデンサ
３  電流センサ（ＣＴ）
４  波形記録測定器
５  機器
６  電源装置
７  移動用ケーブル
８  電線（ケーブル）
９  インダクタ
【図１】
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【図２】
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