(57)【要約】【課題】アース線を用いることなく、例えばラック上にあり、太くて重い複数のケーブルの中から、目的のケーブルを特定する。【解決手段】両端において特定されているケーブルを、中間の任意の点で特定するために、両端の一端においてケーブル内の２線間を短絡し、他端において同一の２線間に高周波信号を印加し、中間の任意の点で、ケーブル外部の磁界の検出によって、高周波信号の印加されたケーブルを特定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端において特定されているケーブルを、両端の中間の任意の点で特定するケーブル探査方法において、
両端の一端においてケーブル内の２線間を短絡し、
両端の他端において同一の２線間に高周波信号を印加し、
前記中間の任意の点で、ケーブル外部の磁界の検出によって、高周波信号の印加されたケーブルを特定することを特徴とするケーブル探査方法。
【請求項２】
前記高周波信号の印加されたケーブルの特定時に、該ケーブルを含む複数のケーブルに対してそれぞれ磁界を検出する複数のセンサを用いて、該高周波信号の印加されたケーブルを特定することを特徴とする請求項１記載のケーブル探査方法。
【請求項３】
前記ケーブルの特定時に、前記ケーブル内の２線に流れる電流のそれぞれによる磁界の差の検出によって、前記ケーブルを特定することを特徴とする請求項１記載のケーブル探査方法。
【請求項４】
両端において特定され、該両端の一端においてケーブル内の２線間に高周波信号が印加され、両端の他端において該２線間が短絡されたケーブルを、両端の中間の任意の点で特定するケーブル探査装置において、
ケーブル外部の磁界の検出によって、高周波信号の印加されたケーブルを特定するケーブル特定手段を備えることを特徴とするケーブル探査装置。
【請求項５】
前記ケーブル特定手段が、前記中間の任意の点を通る複数のケーブルに対応して、それぞれ磁界を検出する複数のセンサを備えることを特徴とする請求項４記載のケーブル探査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はケーブル探査方式に係わり、例えば互いに近接して敷設された多数の電力ケーブルの中から、例えば高周波信号による電流が流れているケーブルを、ケーブル外部の磁界の検出によって特定するケーブル探査方法、および探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばケーブルラックの中に収容されている複数のケーブルからある特定のケーブルを発見するためには、ケーブルの末端から元側まで順次たどっていくのが一般的方法である。またケーブルと大地の間などに信号を注入し、ケーブルの途中でその信号を検出することによって、ケーブルを特定する装置も実用化されている。このようなケーブル探査の従来技術として次のような文献がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−９７９１号公報「ケーブルルート探査方法」
【特許文献２】
特開平８−９７７８１号公報「ケーブル探査装置」
【０００４】
【特許文献３】
特開２００１−７４８００号公報「電源供給元配線の特定方法」
特許文献１には、ケーブルの中間点で絶縁外被の１点に高周波の探査用信号を注入し、離れた点でケーブルから放射される電磁波を検出することによってケーブルを特定する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ケーブルの一端から注入された探査信号をサーチコイルなどの受信部で受信してケーブルを探査する装置において、送信器とケーブルの一端との間にフィルタを接続して、高圧ケーブルが探査ケーブルに隣接していても探査機能が損なわれない探査技術が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、特定パターンの信号を利用して、配線への電源供給を遮断することなく、負荷点に電源を供給している配線を特定する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来技術においては、例えばケーブルと大地の間に信号が注入される必要があり、ケーブルの元側と末端側、および中間のケーブル探査地点で必ず接地端子が必要となるため、接地端子がない場合や、元側と末端側の接地系統が異なる場合などには、ケーブル探査を行なうことができないという問題点があった。
【０００８】
例えば太いケーブルや長いケーブルになるほど、重くなり、ケーブル探査とその撤去のために労力が必要となるため、末端だけ必要な処理を行なって、ケーブルが通っているラック上などにおいてはケーブルをそのまま放置してしまうケースも多かった。そのような場合には、放置されたケーブルはいわゆる死滅電線となって、ラックや配管が一杯となり、新しいケーブルを敷設しようとすると新たにラックを増設する必要がおこり、コストが上昇するという問題点もあった。
【０００９】
本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、ケーブル内の２線間に高周波信号を印加し、中間の任意の点でケーブル外部の磁界を検出することによって、高周波信号が印加されたケーブルを、接地線を必要とすることなく特定するケーブル探査方法、および探査装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明のケーブル探査方法の原理的な機能ブロック図である。同図は両端、すなわち元端と末端側とで特定されているケーブルを、両端の中間の任意の点で特定するケーブル探査方法の機能ブロック図である。
【００１１】
図１において、まず１でケーブルが無電圧であることを確認した後、２で両端の一端、すなわち元側、または末端側のいずれかでケーブル内の２線間を短絡し、３で他端、すなわち元側が短絡された場合には末端側、末端側が短絡された場合には元側において、同一の２線間に高周波信号を印加し、４で中間の任意の点で、ケーブル外部の磁界の検出によって、高周波信号の印加されたケーブルを特定する。
【００１２】
発明の実施の形態においては、高周波信号の印加されたケーブルの特定時に、そのケーブルを含む複数のケーブル、例えば同一ラック内に収容されている複数のケーブルに対して、それぞれ、例えば近接して磁界を検出するための複数のセンサを用いて、高周波信号の印加されたケーブルを特定することもでき、またケーブルの特定時に、ケーブル内の２線に流れる電流のそれぞれによる磁界の差の検出によって、高周波信号の印加されたケーブルを特定することもできる。
【００１３】
次に本発明のケーブル探査装置は、両端において特定され、両端の一端においてケーブル内の２線間に高周波信号が印加され、他端においてその２線間が短絡されたケーブルを、両端の中間の任意の点で特定するものであり、ケーブル外部の磁界の検出によって高周波信号の印加されたケーブルを特定するケーブル特定手段を備える。
【００１４】
発明の実施の形態においては、ケーブル特定手段が中間の任意の点を通る複数のケーブルに対応して、それぞれ磁界を検出する複数のセンサを備えることもできる。
【００１５】
以上のように本発明によれば、例えばケーブルの元側、あるいは末端側において、ケーブル内の２線間に高周波信号を印加し、任意の中間点でケーブルの特定が行なわれる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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２は、本実施形態において対象とするケーブルの例の説明図である。同図において、例えば三相（３Φ）３線の３本の電線が含まれる１本のケーブルを対象とするものとし、３線のそれぞれに対する元側と末端側での対応が分かっていること、例えば電線の色によって対応が分かっていることを基本とする。
【００１７】
ケーブル内の電線は三相３線に限らず、単相２線でもよく、また４本以上の電線が通っているケーブルでもよい。ケーブルの種類は例えば架橋ポリエチレンを絶縁に用いたＣＶＴケーブル６０〜３２５ｍｍ２  、ＶＣＴケーブル１４〜３８ｍｍ２  とし、その長さは最大２５０ｍとするがそれ以上のものも可能である。ケーブル探査装置としては、接地線は使用せず、例えばバッテリー駆動で、携帯型のものを目標とする。
【００１８】
図３、図４は本実施形態における磁界検出原理の説明図である。図３においては、１本の電線に電流Ｉが流れている場合、電線の軸からｒの距離にある点の磁界が
Ｈ＝Ｉ／２πｒ
で与えられることが示されている。
【００１９】
図４は、２本の電線に逆方向に電流が流れている場合の磁界の説明図である。このような往復電流による磁界は、電流Ｉ１  による磁界と、Ｉ２  による磁界とが打ち消しあうため、Ｉ１  ＝Ｉ２  であり、距離ｒ１  とｒ２  との値の差が小さい場合には、磁界の値はほぼ０となる。しかしながら、複数の電線の布設状態や、センサの位置を変更することにより、磁界の差を検出可能であると考えられる。
【００２０】
一般に、例えばケーブルの末端側で２線間を短絡して元側からその２線間に信号を注入すると、ケーブル途中では２線の電流による磁界が相殺されて外部からは磁界を観測することができないとされている。しかしながら、図４で説明したように、例えば撤去の手数がかかる太いケーブルほど、またセンサの位置が適切であれば元側から末端側に流れる電流の位置と、末端側から元側に流れる電流の位置との間にずれが生じ、磁界を検出することが可能となる。本実施形態では、この原理を応用して、ケーブルの途中、すなわちラック上などにおいて、ケーブルが多数敷設されていても、信号が注入されたケーブルだけを特定するものとする。
【００２１】
図５は本実施形態におけるケーブル探査方式の原理的な説明図である。同図においては、例えば三相３線のケーブル１０を対象とし、一端では３芯の全てが短絡される。他端では２線間に高周波信号電源１１が接続される。ここでは赤相と白相との間に高周波信号が印加されている。
【００２２】
短絡側では、本来赤相と白相とを短絡すればよいが、ケーブルの途中で接続間違いなどがある場合に備えて、図５では黒相も短絡されている。また高周波信号としては単なる正弦波信号でなく、例えばＦＳＫ変調方式によって特定パターンのデータをのせて、ノイズとの区別を明確にさせることもできる。またインバータなどのノイズから離すために、できるだけ高い周波数を用いることにし、例えば８ｋＨｚ±２００Ｈｚの高周波信号を用いるものとする。
【００２３】
図６は、図５における磁界計算の説明図である。同図においてまず単芯、すなわち１本の線だけに電流が流れている場合の磁界は、例えば黒相に電流Ｉが流れているものとすると、センサが図のような位置にある場合にその大きさは最大となり、その最大値は次式で与えられる。
【００２４】
Ｈ＝Ｉ／２π（ｒ＋ｔ）
次に往復電流、すなわち２芯に電流Ｉが流れている時、図６で赤相からＸ１  、白相からＸ２  の距離にあり、センサの位置が図のようにθだけ回転した位置にある場合、磁界の大きさは次式で与えられる。
【００２５】
ｈ＝（Ｉ／２πＸ１  ）−（Ｉ／２πＸ２  ）
ここで、
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図６においてはｒの値を１３．３５ｍｍ、ｔを１０ｍｍとすると、Ｈの値は０．０６８Ａ／ｍとなる。往復電流の場合にはθの値によってｈの値が変わるが、その最大値を計算すると０．０２８Ａ／ｍとなり、往復電流の場合は、単芯電流の場合に比べて磁界の値が約０．４倍となることが理論的に計算される。
【００２６】
なお図６に示されるセンサ１２は、コイルに流れる電流を、ＬＣによる共振を利用して検出するものである。このセンサは特許文献３に開示されているセンサと同様の構造を持ち、その出力信号から前述のような特定パターンの検出を行なうことも可能である。
【００２７】
図７は図６におけるＸ１  とＸ２  の計算法の説明図である。同図において
ａ＝Ｒｃｏｓθ＋（ｒ／√３），ｂ＝Ｒｓｉｎθ−ｒ，
ｃ＝Ｒｓｉｎθ＋ｒ
が成立し、これらの関係からＸ１  とＸ２  が計算される。なお、３本のケーブルの中心を結ぶ正三角形の重心と一辺との距離としてｒ／√３が求められる。
【００２８】
図８は往復電流による磁界の理論値とセンサ出力との比較の説明図である。実測においてはケーブルとしてＣＶＴ６０ｍｍ２  、注入信号として８ｋＨｚ１００ｍＡ、センサとして図６で説明したセンサを用いた。
【００２９】
図８において縦軸左側は磁界の値を示し、右側はセンサ出力電圧を示す。理論値、実測値はほぼ一致し、θの値が０と１８０度付近で磁界の値は０となり、その最大値は前述のようにほぼ０．０２８Ａ／ｍとなることが分かる。
【００３０】
図９、図１０は単芯電流と往復電流による測定結果の比較の説明図である。図９はこの比較のためのケーブルの配置の説明図であり、３２５ｍｍ２  のケーブルを模擬するために、ＣＶＴ６０ｍｍ２  のケーブルを図のように離して配置して、測定を行なった。注入信号は、前述と同様に８ｋＨｚ１００ｍＡであり、センサは前述と同じである。
【００３１】
図１０はセンサ出力電圧を示す。往復電流の場合の磁界の最大値ｈと、単芯電流の場合のＨとの比は０．４２倍と、ほぼ理論値と一致している。
図１１は、図５の原理に基づく実験方法の説明図であり、図１２〜図１４は途中のケーブルラックの上でのセンサ出力波形を示す。
【００３２】
図１１において、工場内の分電盤上の右側の３線が短絡され、末端側から信号を注入することによって、ケーブルラック上でのセンサによる出力波形の観測、および親機による信号の検出を行なった。この親機とはセンサが接続された機械であり、例えばランプやブザーによって信号が検出されたことを示すものである。
【００３３】
ケーブルはＣＶＴ３２５ｍｍ２  、その長さは１４５ｍであり、注入信号は８ｋＨｚ±２００Ｈｚ、１００ｍＡであり、赤、青、白の三相のうちで青相と赤相の間に信号を注入して、実験を行なった。
【００３４】
図１２はケーブル途中、すなわちラック上での赤相に対するセンサ出力を示す。その出力レベルはピーク−ピークで４３ｍＶであり、親機での反応、すなわちランプやブザーによる反応が検出された。
【００３５】
図１３はラック上での青相に対する出力波形であり、図１２と同様のレベルの出力と親機での反応が観測されている。
これに対して図１４は、ラック上での白相に対する出力波形を示し、そのレベルは６ｍＶとノイズのレベルであり、親機での反応も検出されなかった。これにより本実施形態において、ケーブルラック上での測定の結果、信号が注入されたケーブルのみが検出可能であり、また良好な信号波形を観測できることが分かった。
【００３６】
図１５は能率的な測定を可能とするためのマルチセンサボックス方式の説明図である。一般にケーブルラック２０上には多数のケーブル１０が収容されており、センサ１本で各ケーブルに近接させながら測定を行なうとかなり時間がかかることになる。そこで複数のセンサ１２を備えたマルチセンサボックス２２を用いて、親機２１で各センサ１２の出力を切り替えながら検出を行なったり、各センサ１２の出力を切り替えて波形観測などを行なうことによって、高周波信号の印加されたケーブルを簡単に特定することが可能となる。
【００３７】
このようなマルチセンサボックスを用いることによって、例えば高所かつ狭い場所で、複数のケーブルを一度にチェックすることができ、ケーブル特定の作業性が向上する。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ラック上などで簡単にケーブルを特定することが可能となり、例えば複数の場所でケーブル特定を行なってマーキングをし、撤去可能な長さ、あるいは重さにケーブルを切断して撤去を行なうことが可能となる。これによって死滅電線によるラックの占有がなくなり、かつ活線の熱放散がよく、活線の電流低減率が改善され、撤去ケーブルを資源としてリサイクルすることができ、更に不要なケーブルをなくして設備管理を行ないやすくできるという大きな効果が期待される。また複数のセンサを備えるマルチセンサボックスを用いることにより、作業時間の短縮、安全性の改善、および不慣れな作業者の活用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケーブル探査方法の原理的な機能ブロック図である。
【図２】本実施形態で対象とするケーブルの例を説明する図である。
【図３】単芯電流による磁界の説明図である。
【図４】往復電流による磁界の説明図である。
【図５】本実施形態におけるケーブル探査方式の基本説明図である。
【図６】単芯電流と往復電流による磁界の計算を説明する図である。
【図７】図６における距離Ｘ１  ，Ｘ２  の計算法の説明図である。
【図８】往復電流による磁界の理論値と実測値の比較を示す図である。
【図９】単芯電流と往復電流による磁界の測定法の説明図である。
【図１０】単芯電流と往復電流による磁界の測定結果の比較を示す図である。
【図１１】センサによる信号波形観測実験の説明図である。
【図１２】センサによって観測された信号波形の例（その１）を示す図である。
【図１３】センサによって観測された信号波形の例（その２）を示す図である。
【図１４】センサによって観測された信号波形の例（その３）を示す図である。
【図１５】測定効率化のためのマルチセンサボックスの説明図である。
【符号の説明】
１０          ケーブル
１１          高周波電源
１２          センサ
２０          ケーブルラック
２１          親機
２２          マルチセンサボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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