(57)【要約】【課題】給電路の不要な切替を防止することができる給電路切替回路を得ることを目的とする。【解決手段】サージの伝播に伴う継電器２の端子間電圧Ｖｈの上昇を阻止する避雷管３を継電器２と並列に接続し、サージの伝播時に避雷管３が維持する端子間電圧Ｖｈが継電器２の給電電圧Ｖｏｎ（第１の動作電圧）より低く、かつ、継電器の給電電圧Ｖｏｆｆ（第２の動作電圧）より高くするように構成した。Ｖｏｆｆ＜Ｖｈ＜Ｖｏｎこれにより、給電路の不要な切替を防止することができる効果を奏する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電路を切り替える際に開閉される接点と、上記接点を駆動する継電器とを備えた給電路切替回路において、サージの伝播に伴う上記継電器の端子間電圧の上昇を阻止する過電圧防護素子を上記継電器と並列に接続し、サージの伝播時に上記過電圧防護素子が維持する上記端子間電圧が上記継電器による接点の第１の動作電圧より低く、かつ、上記継電器による接点の第２の動作電圧より高いことを特徴とする給電路切替回路。
【請求項２】
過電圧防護素子が避雷管であることを特徴とする請求項１記載の給電路切替回路。
【請求項３】
給電路を切り替える際に開閉される接点と、上記接点を駆動する継電器とを備えた給電路切替回路において、上記継電器の両端にインダクタを直列に接続して直列回路を構成するとともに、サージの伝播に伴う上記直列回路の端子間電圧の上昇を阻止する避雷管を上記直列回路と並列に接続し、サージの伝播時に上記避雷管が維持する上記端子間電圧が上記継電器による接点の第１の動作電圧より低く、かつ、上記継電器による接点の第２の動作電圧より高いことを特徴とする給電路切替回路。
【請求項４】
継電器と並列にツェナ・ダイオードを接続したことを特徴とする請求項３記載の給電路切替回路。
【請求項５】
非給電時には接点を開いている継電器の場合、第１の動作電圧は上記継電器が接点を閉じる際の給電電圧に相当し、第２の動作電圧は上記継電器が接点を開く際の給電電圧に相当することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の給電路切替回路。
【請求項６】
非給電時には接点を閉じている継電器の場合、第１の動作電圧は上記継電器が接点を開く際の給電電圧に相当し、第２の動作電圧は上記継電器が接点を閉じる際の給電電圧に相当することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の給電路切替回路。
【請求項７】
非給電時には接点を一方の端子に接続している継電器の場合、第１の動作電圧は上記継電器が接点の接続先を他方の端子に切り替える際の給電電圧に相当し、第２の動作電圧は上記継電器が接点の接続先を一方の端子に切り替える際の給電電圧に相当することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の給電路切替回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、海底ケーブルシステムの給電路を切り替える給電路切替回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給電路切替回路は、サージ電流による中継器回路ＲＥＰの破損を防止するため、ダイオードＤ５のツェナー電圧よりもダイオードＤ１〜Ｄ４のツェナー電圧を大きくすることにより、サージ電流が流入したとき、チョークコイルＬ１，Ｌ２によって周波数の高いサージを減衰させて、そのサージ電流がダイオードＤ１，Ｄ２と、ダイオードＤ３，Ｄ４の２つに分流して流れるようにしている。
この際、ダイオードＤ１〜Ｄ４のツェナー電圧よりもダイオードＤ５のツェナー電圧が低く、かつ、ブリッジの接続点ｃ，ｄ間が同じ電位となるので、中継器回路ＲＥＰにはサージ電流が流れない（以下の特許文献１を参照）。
以下の特許文献１は、サージ電流による中継器回路ＲＥＰの破損を防止するものであるが、その中継器回路ＲＥＰの代わりに継電器を搭載すれば、サージ電流による継電器の破損を防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２６８１２３号公報（段落番号［００１７］から［００２４］、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の給電路切替回路は以上のように構成されているので、サージが伝播してきても継電器の破損を防止することができる。しかし、継電器の接点が閉状態にあるときにサージが印加されてアレスタが放電を開始すると、その放電時のアレスタの放電維持電圧が一般的に放電開始電圧よりも低いため、その継電器への給電電圧が低下して継電器の接点が開状態に変化し、給電路の不要な切替が発生する。一方、継電器に電流が流れず接点が開状態にあるときにサージが印加されると、その継電器に電流が流れて接点が閉状態になり、給電路の不要な切替が発生する課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、給電路の不要な切替を防止することができる給電路切替回路を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る給電路切替回路は、サージの伝播に伴う継電器の端子間電圧の上昇を阻止する過電圧防護素子を継電器と並列に接続し、サージの伝播時に過電圧防護素子が維持する端子間電圧が継電器による接点の第１の動作電圧より低く、かつ、継電器による接点の第２の動作電圧より高くしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による給電路切替回路を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による給電路切替回路が適用される海底ケーブルシステムの一部を示す構成図である。
図１において、継電装置１は給電路を切り替える際に接点を駆動する継電器２と、サージの伝播に伴う継電器２の端子間電圧の上昇を阻止する避雷管３とから構成されている。ただし、この実施の形態１では、避雷管３が継電器２を保護するものについて示すが、継電器２の端子間電圧の上昇を阻止するものであれば、避雷管３に限るものではなく、他の過電圧防護素子を用いてもよい。
【０００８】
図２において、継電装置１１〜１４は図１の継電装置１に相当し、１１ａは継電装置１１の接点、１２ａは継電装置１２の接点、１３ａ，１３ｂは継電装置１３の接点、１４ａ，１４ｂは継電装置１４の接点である。２１，２６，２９，３０は接地、２２，２５，２８は電源、２３，２４，２７は給電路である。
なお、図２では継電装置１１〜１４に電流が給電されていないときの接点の状態を示している。
【０００９】
次に動作について説明する。
海底ケーブルシステムにおいては、陸上端局での落雷やケーブル障害により、ケーブル中をサージが伝播する場合がある。一般に給電路切替回路に使用されている継電器２は過大電流に弱いため、サージが伝播してきても継電器２に過大電流が流れないようにする必要がある。
【００１０】
最初に、サージの伝播がないときの給電路の切替動作を説明する。
まず、給電路２３，２４に接続されている中継器（図示せず）に対して両端給電し、給電路２７に接続されている中継器（図示せず）に対して片端給電する場合、給電電流制御によって電源２２，２５を駆動して、給電電流を電源２２、給電路２３、継電装置１１、接点１４ｂ、接点１２ａ、給電路２４、電源２５の経路で流すようにする。この結果、給電路２３，２４に接続されている中継器は、両端給電によって給電される。
【００１１】
その後、その給電電流が継電装置１１における継電器２の動作電流に達すると、即ち、継電器２に印加される電圧が上昇して接点１１ａの接続先をａ端子からｂ端子に切り替える際の給電電圧Ｖｏｎ（第１の動作電圧）に到達すると、接点１１ａの接続先を切り替えて給電路２３と給電路２７間を開成すると同時に、継電装置１３と給電路２７間を閉成する。
ここで、継電装置１１は、継電器２に印加される電圧が下降して接点１１ａの接続先をｂ端子からａ端子に切り替える際の給電電圧Ｖｏｆｆ（第２の動作電圧）に到達すると、接点１１ａの接続先をｂ端子からａ端子に切り替えるが、給電電圧Ｖｏｎと給電電圧Ｖｏｆｆの間には次の関係がある（図５を参照）。
Ｖｏｆｆ＜Ｖｏｎ
【００１２】
上記のようにして、継電装置１３と給電路２７間が閉成されると、電源２８を駆動して、給電電流を接地３０、継電装置１３、接点１１ａ、給電路２７、電源２８の経路で流すようにする。この結果、給電路２７に接続されている中継器は、片端給電によって給電される。
【００１３】
その後、その給電電流が継電装置１３における継電器２の動作電流に達すると、即ち、継電器２に印加される電圧が上昇して接点１３ａを閉じる際の給電電圧及び接点１３ｂを開く際の給電電圧Ｖｏｎ（第１の動作電圧）に到達すると、接点１３ａを閉じると同時に接点１３ｂを開いて、継電装置１３と給電路２７間の接続を自己保持するようにする。
ここで、継電装置１３は、継電器２に印加される電圧が下降して接点１３ａを開く際の給電電圧及び接点１３ｂを閉じる際の給電電圧Ｖｏｆｆ（第２の動作電圧）に到達すると、接点１３ａを開くと同時に接点１３ｂを閉じるが、給電電圧Ｖｏｎと給電電圧Ｖｏｆｆの間には次の関係がある（図５を参照）。
Ｖｏｆｆ＜Ｖｏｎ
【００１４】
次に、給電路２３，２７に接続されている中継器に対して両端給電し、給電路２４に接続されている中継器に対して片端給電する場合、給電電流制御によって、電源２２，２８を駆動して、給電電流を電源２２、給電路２３、継電装置１２、接点１３ｂ、接点１１ａ、給電路２７、電源２８の経路で流すようにする。この結果、給電路２３，２７に接続されている中継器は、両端給電によって給電される。
【００１５】
その後、その給電電流が継電装置１２における継電器２の動作電流に達すると、即ち、継電器２に印加される電圧が上昇して接点１２ａの接続先をａ端子からｂ端子に切り替える際の給電電圧Ｖｏｎ（第１の動作電圧）に到達すると、接点１２ａの接続先を切り替えて給電路２３と給電路２４間を開成すると同時に、継電装置１４と給電路２４間を閉成する。
ここで、継電装置１２は、継電器２に印加される電圧が下降して接点１２ａの接続先をｂ端子からａ端子に切り替える際の給電電圧Ｖｏｆｆ（第２の動作電圧）に到達すると、接点１２ａの接続先をｂ端子からａ端子に切り替えるが、給電電圧Ｖｏｎと給電電圧Ｖｏｆｆの間には次の関係がある（図５を参照）。
Ｖｏｆｆ＜Ｖｏｎ
【００１６】
上記のようにして、継電装置１４と給電路２４間が閉成されると、電源２５を駆動して、給電電流を接地３０、継電装置１４、接点１２ａ、給電路２４、電源２５の経路で流すようにする。この結果、給電路２４に接続されている中継器は、片端給電によって給電される。
【００１７】
その後、その給電電流が継電装置１４における継電器２の動作電流に達すると、即ち、継電器２に印加される電圧が上昇して接点１４ａを閉じる際の給電電圧及び接点１４ｂを開く際の給電電圧Ｖｏｎ（第１の動作電圧）に到達すると、接点１４ａを閉じると同時に接点１４ｂを開いて、継電装置１４と給電路２４間の接続を自己保持するようにする。
ここで、継電装置１４は、継電器２に印加される電圧が下降して接点１４ａを開く際の給電電圧及び接点１４ｂを閉じる際の給電電圧Ｖｏｆｆ（第２の動作電圧）に到達すると、接点１４ａを開くと同時に接点１４ｂを閉じるが、給電電圧Ｖｏｎと給電電圧Ｖｏｆｆの間には次の関係がある（図５を参照）。
Ｖｏｆｆ＜Ｖｏｎ
【００１８】
次に、サージが伝播してきたときの継電器２の保護動作を説明する。
継電装置１１〜１４の継電器２には、図１に示すように、避雷管３が並列に接続されているが、サージの伝播時に避雷管３が維持する継電器２の端子間電圧、即ち、避雷管３が放電しているときの継電器２の端子間電圧（以下、放電維持電圧Ｖｈと称する）と、継電器２の給電電圧Ｖｏｎ，Ｖｏｆｆの間には次の関係があるものとする。
Ｖｏｆｆ＜Ｖｈ＜Ｖｏｎ                                  （１）
【００１９】
例えば、既に継電器２に電流が供給され、給電路の切替動作が実施された後に、サージの伝播に伴って継電器２の端子間電圧が上昇して、その端子間電圧が避雷管３の放電開始電圧に到達すると、避雷管３が放電を開始するため、継電器２の端子間電圧の上昇が阻止されて、継電器２が保護される。
避雷管３の放電維持電圧Ｖｈは、その放電開始電圧と比べて低いが、仮に避雷管３の放電維持電圧ｖｈが給電電圧Ｖｏｆｆより低いと、サージの伝播に伴って継電器２の接点の状態が変化する。例えば、継電装置１１の接点１１ａの接続先がｂ端子にあるとき、サージが伝播すると、その接点１１ａの接続先がａ端子に切り替えられ、給電路の不要な切替が発生する。
【００２０】
ただし、この実施の形態１では、上述したように、避雷管３の放電維持電圧Ｖｈと継電器２の給電電圧Ｖｏｆｆの間には、式（１）の関係が成立するので、避雷管３が放電している間も、継電器２の接点の状態は変化せず、給電路の不要な切替が発生することはない。
【００２１】
また、継電器２に電流が供給されていないときに、サージの伝播に伴って継電器２の端子間電圧が上昇して、その端子間電圧が避雷管３の放電開始電圧に到達した場合も、避雷管３が放電を開始するため、継電器２の端子間電圧の上昇が阻止されて、継電器２が保護される。
しかし、避雷管３の放電維持電圧ｖｈが給電電圧Ｖｏｎより高い場合には、サージの伝播に伴って継電器２の接点の状態が変化する。例えば、継電装置１１の接点１１ａの接続先がａ端子にあるとき、サージが伝播すると、その接点１１ａの接続先がｂ端子に切り替えられ、給電路の不要な切替が発生する。
【００２２】
ただし、この実施の形態１では、上述したように、避雷管３の放電維持電圧Ｖｈと継電器２の給電電圧Ｖｏｎの間には、式（１）の関係が成立するので、避雷管３が放電している間も、継電器２の接点の状態は変化せず、給電路の不要な切替が発生することはない。
なお、この条件下において、継電器２の端子間電圧が上昇したとき、一般に避雷管３が放電を開始する時間の方が、継電器２の接点が動作する時間よりも速いため、避雷管３の動作前に継電器２の端子間電圧が一時的に給電電圧Ｖｏｎを超えても、継電器２の接点の状態は変化しない。
【００２３】
以下、具体的数値を用いて説明する。
ここでは、継電器２の給電電圧Ｖｏｎが１４［Ｖ］、給電電圧Ｖｏｆｆが７［Ｖ］、抵抗値が２００［Ω］とし、避雷管３の放電開始電圧が１００［Ｖ］、放電維持電圧が１０［Ｖ］とする。
【００２４】
この条件下で、継電装置１に１００［ｍＡ］の電流を流すと、継電器２の電圧降下が２０［Ｖ］に到達して、接点の状態が変化する。
その後、継電装置１に２００［Ａ］のサージ電流が流れると、継電器２はインダクタンス成分を持つため、継電器２の端子間電圧が上昇し、その端子間電圧が１００［Ｖ］に到達した時点で、避雷管３が放電を開始する。
避雷管３が放電を開始すると、避雷管３が継電器２の端子間電圧を１０［Ｖ］に維持する。その後、サージ電流が消失すると避雷管３の放電が停止し、継電器２の端子間電圧が２０［Ｖ］に戻る。この一連のイベントにおいて、継電器２の接点の状態は維持される。
【００２５】
次に、継電装置１に電流を給電していないとき、継電装置１に２００［Ａ］のサージ電流が流れると、継電器２はインダクタンス成分を持つため、継電器２の端子間電圧が上昇し、その端子間電圧が１００［Ｖ］に到達した時点で、避雷管３が放電を開始する。
避雷管３が放電を開始すると、避雷管３が継電器２の端子間電圧を１０［Ｖ］に維持する。その後、サージ電流が消失すると避雷管３の放電が停止し、継電器２の端子間電圧が０［Ｖ］に戻る。この一連のイベントにおいて、継電器２の接点の状態は維持される。
【００２６】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、サージの伝播に伴う継電器２の端子間電圧Ｖｈの上昇を阻止する避雷管３を継電器２と並列に接続し、サージの伝播時に避雷管３が維持する端子間電圧Ｖｈが継電器２の給電電圧Ｖｏｎより低く、かつ、継電器の給電電圧Ｖｏｆｆより高くするように構成したので、給電路の不要な切替を防止することができる効果を奏する。
【００２７】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による給電路切替回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
インダクタ４は継電器２の両端に直列に接続され、継電器２と共に直列回路を構成している。
この実施の形態２では、２個のインダクタ４による電圧降下をＶｃとすると、２個のインダクタ４と継電器２から為る直列回路の端子間電圧Ｖｈ−Ｖｃと、継電器２の給電電圧Ｖｏｎ，Ｖｏｆｆの間には次の関係があるものとする。
Ｖｏｆｆ＜Ｖｈ−Ｖｃ＜Ｖｏｎ                            （２）
【００２８】
次に動作について説明する。
例えば、既に継電器２に電流が供給され、給電路の切替動作が実施された後に、サージの伝播に伴って継電器２の端子間電圧が上昇して、避雷管３の放電開始電圧に到達すると、避雷管３が放電を開始するため、継電器２の端子間電圧の上昇が阻止されて、継電器２が保護される。
この際、継電器２には避雷管３の放電維持電圧Ｖｈから２個のインダクタ４の電圧降下Ｖｃを引いた残りの電圧Ｖｈ−Ｖｃが印加されるが、仮に、その電圧Ｖｈ−Ｖｃが給電電圧Ｖｏｆｆより低いと、サージの伝播に伴って継電器２の接点の状態が変化する。例えば、継電装置１１の接点１１ａの接続先がｂ端子にあるとき、サージが伝播すると、その接点１１ａの接続先がａ端子に切り替えられ、給電路の不要な切替が発生する。
【００２９】
ただし、この実施の形態２では、上述したように、その電圧Ｖｈ−Ｖｃと継電器２の給電電圧Ｖｏｆｆの間には、式（２）の関係が成立するので、避雷管３が放電している間も、継電器２の接点の状態は変化せず、給電路の不要な切替が発生することはない。
【００３０】
また、継電器２に電流が供給されていないときに、サージの伝播に伴って継電器２の端子間電圧が上昇して、避雷管３の放電開始電圧に到達した場合も、避雷管３が放電を開始するため、継電器２の端子間電圧の上昇が阻止されて、継電器２が保護される。
この際、継電器２には避雷管３の放電維持電圧Ｖｈから２個のインダクタ４の電圧降下Ｖｃを引いた残りの電圧Ｖｈ−Ｖｃが印加されるが、その電圧Ｖｈ−Ｖｃが給電電圧Ｖｏｎより高い場合には、サージの伝播に伴って継電器２の接点の状態が変化する。例えば、継電装置１１の接点１１ａの接続先がａ端子にあるとき、サージが伝播すると、その接点１１ａの接続先がｂ端子に切り替えられ、給電路の不要な切替が発生する。
【００３１】
ただし、この実施の形態２では、上述したように、その電圧Ｖｈ−Ｖｃと継電器２の給電電圧Ｖｏｎの間には、式（２）の関係が成立するので、避雷管３が放電している間も、継電器２の接点の状態は変化せず、給電路の不要な切替が発生することはない。
【００３２】
以下、具体的数値を用いて説明する。
ここでは、継電器２の給電電圧Ｖｏｎが１４［Ｖ］、給電電圧Ｖｏｆｆが７［Ｖ］、抵抗値が２００［Ω］とし、避雷管３の放電開始電圧が１００［Ｖ］、放電維持電圧が１０［Ｖ］、インダクタ４のインダクタンスが１［ｍＨ］とする。
【００３３】
この条件下で、継電装置１に１００［ｍＡ］の電流を流すと、継電器２の電圧降下が２０［Ｖ］に到達して、接点の状態が変化する。
その後、継電装置１に２００［Ａ］のサージ電流が流れると、主にインダクタ４のインダクタンス成分により避雷管３の両端電圧が上昇し、その両端電圧が１００［Ｖ］に到達した時点で、避雷管３が放電を開始する。
避雷管３が放電を開始すると、避雷管３が両端電圧を１０［Ｖ］に維持する。その後、サージ電流が消失すると避雷管３の放電が停止し、その両端電圧が２０［Ｖ］に戻る。この一連のイベントにおいて、継電器２の接点の状態は維持される。
【００３４】
次に、継電装置１に電流を給電していないとき、継電装置１に２００［Ａ］のサージ電流が流れると、主にインダクタ４のインダクタンス成分により避雷管３の両端電圧が上昇し、その両端電圧が１００［Ｖ］に到達した時点で、避雷管３が放電を開始する。
避雷管３が放電を開始すると、避雷管３が両端電圧を１０［Ｖ］に維持する。その後、サージ電流が消失すると避雷管３の放電が停止し、その両端電圧が０［Ｖ］に戻る。この一連のイベントにおいて、継電器２の接点の状態は維持される。
【００３５】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、継電器２の両端にインダクタ４を直列に接続して直列回路を構成するとともに、サージの伝播に伴う直列回路の端子間電圧Ｖｈ−Ｖｃの上昇を阻止する避雷管３を直列回路と並列に接続し、サージの伝播時に避雷管３が維持する端子間電圧Ｖｈ−Ｖｃが継電器２の給電電圧Ｖｏｎより低く、かつ、継電器２の給電電圧Ｖｏｆｆより高くするように構成したので、給電路の不要な切替を防止することができる効果を奏する。
また、この実施の形態２によれば、継電器２の両端に直列にインダクタ４を接続しているので、インダクタ４のインダクタンス成分を適切に選択すれば、継電器２の特性に依らず、避雷管３の放電開始時間を調節することができる。そのため、継電器２の接点の状態をより確実に保持することができる効果を奏する。
【００３６】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による給電路切替回路を示す構成図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ツェナ・ダイオード５は継電器２と並列に接続されている。
この実施の形態３では、上記実施の形態２における図３の継電装置１と比較して、継電器２と並列にツェナ・ダイオード５を接続している点でのみ相違しており、基本的な動作は図３の継電装置１と同様である。
【００３７】
しかし、継電器２と並列にツェナ・ダイオード５を接続しているので、定常給電時において継電器２を保護すると同時に、サージの伝播時に避雷管３が放電を開始する前に流れる過大電流からも継電器２を保護することができる。したがって、継電器２をより確実に保護することができる効果を奏する。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、サージの伝播に伴う継電器の端子間電圧の上昇を阻止する過電圧防護素子を継電器と並列に接続し、サージの伝播時に過電圧防護素子が維持する端子間電圧が継電器による接点の第１の動作電圧より低く、かつ、継電器による接点の第２の動作電圧より高くするように構成したので、給電路の不要な切替を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による給電路切替回路を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による給電路切替回路が適用される海底ケーブルシステムの一部を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による給電路切替回路を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３による給電路切替回路を示す構成図である。
【図５】第１の動作電圧である給電電圧Ｖｏｎと第２の動作電圧である給電電圧Ｖｏｆｆの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  継電装置、２  継電器、３  避雷管（過電圧防護素子）、４  インダクタ、５  ツェナ・ダイオード、１１〜１４  継電装置、１１ａ  継電装置１１の接点、１２ａ  継電装置１２の接点、１３ａ，１３ｂ  継電装置１３の接点、１４ａ，１４ｂ  継電装置１４の接点、２１，２６，２９，３０  接地、２２，２５，２８  電源、２３，２４，２７  給電路。
【図１】
2004215421.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004215421.tif 000007