(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陸上から沖合い方向に展開するＮ（Ｎは２以上の任意の整数；以下同様）列の定電圧給電線と、前記各定電圧給電線に接続され、定電圧給電装置から前記各定電圧給電線を介して定電圧で給電を受けるＭ（Ｍは１以上の任意の整数；以下同様）段の海底給電分岐装置と、第Ｎ＋１または第Ｎ−１列の定電圧給電線に接続された第Ｍ段目の海底給電分岐装置とこれに行方向に隣接する海底給電分岐装置とを海底中継器及び定電流給電線を介してつなぎ、前記各海底給電分岐装置に内蔵された定電流給電装置から給電を受ける第１〜第Ｐ行（Ｐは２以上の任意の整数；以下同様）の定電流給電線とで構成され、前記各海底電分岐装置と前記各海底中継器が平面に対し、マトリクス状に展開されることを特徴とする海底ケーブル給電システム。
【請求項２】
陸上より沖合い方向にＭ段展開され、それぞれ海底中継器を介して第１列〜第Ｎ列の定電圧給電線に展開された海底給電分岐装置（Ｍ，Ｎ；例えばＭ＝２，Ｎ＝２は海底給電分岐装置が平行な定電流給電線２本と平行な定電圧給電線２本がつくる四方形の４隅に１台づつ設置することを示す）と、第１段目に位置する第１列〜第Ｎ列の海底給電分岐装置（１，Ｎ；Ｍ＝１は海底給電分岐装置が陸上に一番近い位置にある定電流給電線上に展開している場合）に、それぞれ定電圧で給電する第１列〜第Ｎ列の定電圧給電部と、前記各海底給電分岐装置内に設けられ、該装置に隣接する列に位置する海底給電分岐装置間を接続する区間に定電流給電する定電流給電装置とを有することを特徴とする海底ケーブル給電システム。
【請求項３】
陸上等に設置された前記第１列〜第Ｎ列の定電圧給電部からそれぞれ定電圧給電線を通じて第１段目に位置する前記第１列〜第Ｎ列の海底給電分岐装置に定電圧給電が行なわれ、前記第１列〜第Ｎ列の海底給電分岐装置は、それぞれ定電圧給電からマイナス（−）の定電流給電及びプラス（＋）の定電流給電に変換し、それぞれの第１〜第Ｐ行に対応した定電流給電線を通じて次列の海底給電分岐装置までの間に位置する複数の海底中継器に分岐給電し、前記定電流給電された各海底中継器は、定電圧給電に変換し、対応する観測部へ定電圧給電し、前記各海底給電分岐装置は、定電圧給電線を切断せずに、対応する各定電圧給電部からの定電圧給電を定電圧給電線を通じて第２段目に位置する第１列〜第Ｎ列の海底給電分岐装置に定電圧給電を行ない、第Ｍ段目の海底給電分岐装置まで接続しながら延長して給電を繰り返すことにより、陸上から縦方向に海底給電分岐装置を展開していくことを特徴とする請求項１又は２記載の海底ケーブル給電システム。
【請求項４】
前記各海底給電分岐装置は、前記定電圧給電線で２個（入力と出力で各１個）と前記定電流給電線で２個（マイナス（−）定電流電源部用に１個，プラス（＋）定電流電源部用に１個）の計４個の水中コネクタ、マイナス（−）定電流電源部、及びプラス（＋）定電流電源部で構成され、前記定電圧給電部又は前段の海底給電分岐装置から前記定電圧給電線を通じて前記定電圧給電線の水中コネクタに定電圧給電が供給され、給電された定電圧からマイナス（−）定電流電源部が定電流に変換を行い、前記定電流給電線の水中コネクタ及び前記定電流給電線を経由して次列の海底中継器に給電されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の海底ケーブル給電システム。
【請求項５】
前記各海底給電分岐装置は、定電圧給電からマイナス（−）の定電流を作り出すマイナス定電流電源部と、プラス（＋）の定電流を作り出すプラス定電流電源部と、２カ所以上に定電圧を給電するための給電線分配部と、前記定電圧給電線及び前記定電流給電線に接続され、海中で取りはずし、取り付け可能な水中コネクタとを有し、定電圧給電を２方向以上に分岐でき、前記定電圧給電線，前記定電流給電線、及び前記海底中継器の展開範囲を広げることができることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の海底ケーブル給電システム。
【請求項６】
前記海底中継器は、定電流給電から、定電圧に変換し、観測部用給電線に出力する定電流ＤＣ／ＤＣコンバータと、定電流給電線及び観測部用給電線と接続し、海中で取りはずし、取り付け可能な水中コネクタを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の海底ケーブル給電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底ケーブル給電システムに関し、特に、平面に対し、マトリクス状に敷設した海底ケーブルに接続する海底中継器に給電する海底ケーブル給電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の海底ケーブル装置の海底ケーブル給電システムは、陸上電源から、海底ケーブルの給電線を介して、海底に設置された１個の海底中継器又は、直列に複数個接続された海底中継器に給電することを目的として用いられている。例えば、論文海底同軸ケーブル通信方式（筆者：志村  静一、発行年月日：１９７９年３月２５日）の第１８２ページ第７行目から第１８３ページ第８行目には、陸上の直流定電流電源から海底ケーブルの給電線を介して直列に複数個接続された海底中継器に給電する方式が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のシステムでは、次のような問題がある。
【０００４】
第１の問題点は、定電流給電の場合、陸上部からの給電制御だけで、海底ケーブルの給電線を分岐し、平面に対し、マトリクス状に海底中継器が展開できないということである。その理由は、海底ケーブルの給電線の分岐後に接続した海底中継器の個数、各海底中継器の消費電流及び海底ケーブルの給電線長により、各々の分岐されたケーブルの負荷が異なるため分岐された海底ケーブルの給電線ごとの電流値が異なってしまうため中継器に一定の給電ができないためである。
【０００５】
次に、海底ケーブルシステムにおける既存技術ではないが、定電圧並列給電（第２の問題点）及び交流給電（第３の問題点）には次のような問題がある。
【０００６】
第２の問題点は、定電圧給電の場合、海底ケーブルの給電線を分岐することは可能であるが、各海底中継器の電源部の入力電圧範囲を広くしなければならない。その理由は、海底中継器を連結するケーブルが長くなるにつれケーブルの抵抗による電圧降下のために、各海底中継器の端子電圧は同一にならず、すべての海底中継器の電源部について最大入力電圧の仕様で製造する必要があるからである。
【０００７】
第３の問題点は、交流給電の場合、電圧が自由に変えられるので陸上の給電システムではよく使われているが、海底ケーブルは単線構造であり、単線による交流給電では力率が悪く、長距離の電力伝送をすることができない。また海底中継器ごとに、低周波用のトランスが必要になるので、海底中継器の大型化という問題から海底に設置する機器には使用できない。
【０００８】
本発明の目的は、海底ケーブルの給電線を分岐し、平面に対し、マトリクス状に海底中継器が展開することができる海底ケーブル給電システムを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、海底ケーブルの給電線の延長・短縮及び海底中継器の増設・撤去があとから容易にできる海底ケーブル給電システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による海底ケーブル給電システムは、陸上より縦方向に接続されている海底給電分岐装置（１０又は１０ａ）に定電圧用給電線（２及び２ａ）を用いて定電圧で給電するラインと海底給電分岐装置（１０又は１０ａ）間を接続する定電流用給電線（３，３ａ及び３ｂ）を用いて定電流で給電する横方向のラインを複数組み合わせる。これにより海底中継器（２０）などの給電を必要とする機器を平面に対しマトリクス状で無限に展開をすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１を参照すると、本発明の一実施の形態としての構成図が示されている。図において、陸上等に設置する定電圧給電部１及び１ａは定電圧用給電線２又は２ａを通じて定電圧を海底給電分岐装置１０に給電する。海底給電分岐装置１０は、定電圧給電からマイナス（−）の定電流給電及びプラス（＋）の定電流給電に変換し、定電流用給電線３，３ａ，３ｂを通じて海底中継器２０へ定電流給電を行う。また、定電圧給電を次段に接続する海底給電分岐装置１０又は１０ａへ定電圧用給電線２又は２ａを通じて給電する。海底給電分岐装置１０ａは、定電圧給電からマイナス（−）の定電流給電及びプラス（＋）の定電流給電に変換し、定電流用給電線３ａを通じて海底中継器２０へ定電流給電を行う。また、複数段の海底給電分岐装置１０又は１０ａへ定電圧用給電線２又は２ａを通じて定電圧給電を行う。海底中継器２０は、海底給電分岐装置１０又は１０ａもしくは別の海底中継器２０から定電流用給電線３，３ａ，３ｂを通じて給電される定電流から、定電圧に変換し、観測部４に給電する。
【００１３】
図２を参照すると、図１に示す海底給電分岐装置１０の詳細が示されている。図において、海底給電分岐装置１０は、定電圧給電からマイナス（−）の定電流を作り出すマイナス（−）の定電流電源部６とプラス（＋）の定電流を作り出すプラス（＋）の定電流電源部７と定電圧用給電線２及び定電流用給電線３を接続する海中で取りはずし、取り付け可能な水中コネクタ５を有する。
【００１４】
図３を参照すると、図１に示す海底給電分岐装置１０ａの詳細が示されている。図において、海底給電分岐装置１０ａは、定電圧給電からマイナス（−）の定電流を作り出すマイナス（−）の定電流電源部６とプラス（＋）の定電流を作り出すプラス（＋）の定電流電源部７と２カ所以上に定電圧を給電するための給電線分配部８と定電圧用給電線２ａ及び定電流用給電線３ａと接続する海中で取りはずし、取り付け可能な水中コネクタ５を有する。
【００１５】
図４を参照すると、図１に示す海底中継器２０の詳細が示されている。図において、海底中継器２０は、定電流給電から、定電圧に変換し、観測部用給電線１１に出力する定電流ＤＣ／ＤＣコンバータ９と定電流用給電線３及び観測部用給電線１１と接続する海中で取りはずし、取り付け可能な水中コネクタ５を有する。
【００１６】
以上詳細に実施例の構成を述べたが、図の定電圧給電部と観測部は、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。
【００１７】
次に、図１の海底ケーブル給電システムの動作について説明する。陸上等に設置する定電圧給電部１から定電圧用給電線２を通じて１段目の海底給電装置１０に定電圧給電を行なう。海底給電分岐装置１０は、定電流給電の特徴である直列接続された負荷に同一電流を流すことができ、各海底中継器の電源回路を統一かつ単純な構成で実現できることを利用し、複数の海底中継器２０を長距離にわたり給電させるため定電圧給電からマイナス（−）の定電流給電及びプラス（＋）の定電流給電に変換し、定電流用給電線３を通じて海底中継器２０に分岐給電される。この時の定電流給電の極性については、図２又は図３に記す。定電流給電を供給された海底中継器２０は、定電圧給電に変換し、観測部４へ定電圧給電を供給する。また、海底給電分岐装置１０は、定電圧給電の特徴である定電圧用給電線２を切断せずに、接続だけで延長できることを利用し、定電圧給電部１からの定電圧給電を２段目に定電圧用給電線２を通じて定電圧給電を行なう。さらに、海底給電分岐装置１０を３段目、４段目と接続しながら延長することにより、陸上から縦方向に海底給電分岐装置１０を展開していく。
【００１８】
また、接続は必要なときに必要な数だけ増設が出来るため初めから高電圧にする必要がないため、定電圧給電部品等経済的に実現できる。この時、定電圧給電は、並列接続では、ケーブルの抵抗による電圧降下のため各海底給電分岐装置１０の端子電圧が同一にならないという問題があるが、複数の海底中継器２０を接続する定電流用給電線３に比較して、定電圧用給電線２の方が短距離であること、そして海底中継器２０より海底給電分岐装置１０の方が数が少ないため、高電圧にする必要がないなど機器への影響は小さくなる。
【００１９】
また、定電圧給電の特徴である給電線の分岐が容易にできることを利用した海底給電分岐装置１０ａを接続することにより２方向に海底給電分岐装置１０を展開する。この時、海底給電分岐装置１０のかわりに海底給電分岐装置１０ａを展開することもできる。又、この海底給電分岐装置１０及び１０ａは、定電圧用給電線２又は２ａが接続できるところであれば自由に組み合わせることができる。そして、各海底給電分岐装置１０及び１０ａから、マイナス（−）の定電流給電及びプラス（＋）の定電流給電を海底中継器２０に供給することで横方向に海底中継器２０を複数接続する。なお、海底中継器２０の接続は、海水やケーブルリターンにより回路を構成することもできる。
【００２０】
また、海底中継器２０の接続状況により海底給電装置１０の冗長性のために、定電圧給電部１から離れた場所に定電圧給電部１ａを設置し、上記と同様に、定電圧用給電線２ａを通じて１段目の海底給電装置１０に定電圧給電を行なう。定電圧給電部１及び１ａについても、海底給電分岐装置１０，１０ａと海底中継器２０と同様、接続を行うことにより広範囲に展開を行なう。
【００２１】
図２は、本実施例における海底給電分岐装置１０の構成例を示すブロック図である。図２において、海底給電分岐装置１０は、４個の水中コネクタ５、マイナス（−）定電流電源部６、プラス（＋）定電流電源部７で構成される。陸上等に設置する定電圧給電部１もしくは１ａ又は海底給電分岐装置１０もしくは１０ａから定電圧用給電線２又は２ａを通じて水中コネクタ５に定電圧給電が供給される。給電された定電圧からマイナス（−）定電流電源部６が定電流に変換を行い、水中コネクタ５及び定電流用給電線３を経由して海底中継器２０に給電される。この時、定電流用給電線３ａ，ｂもしくはそれ以上に接続された定電流給電線の場合がある。同様に、プラス（＋）定電流電源部７も定電流給電を、水中コネクタ５を経由して行う。
【００２２】
さらに定電圧給電を延長する場合は、水中コネクタ５及び定電圧用給電線２を経由して次段の海底給電分岐装置１０又は１０ａに定電圧給電を給電することができる。なお、水中コネクタ５を使用しているので、いつでも延長、分岐することができる。
【００２３】
図３は、本実施例における海底給電分岐装置１０ａの構成例を示すブロック図である。図３において、海底給電分岐装置１０ａは、図２の海底給電分岐装置１０の構成に、定電圧給電を分配する給電線分配部８及び次段の海底給電分岐装置１０又は１０ａへ給電できる水中コネクタ５を１個追加している。尚、次段へ複数給電する場合には、複数個の水中コネクタ５準備することにより可能である。
【００２４】
図４は、本実施例における海底中継器２０の構成例を示すブロック図である。図４において、海底中継器２０は、３個の水中コネクタ５と定電流ＤＣ／ＤＣコンバータ９で構成される。海底給電分岐装置１０もしくは１０ａから定電流用給電線３，水中コネクタ５経由で供給される定電流給電より定電流ＤＣ／ＤＣコンバータ９で定電圧に変換される。変換後の定電圧給電は、観測部４に給電するため観測部用給電線１１に定電圧給電が供給される。
【００２５】
このように、上記実施例では、陸上等から縦方向には定電圧給電、横方向には、定電流給電と組み合わせて接続しているので、海底中継器（２０）などの給電を必要とする機器を平面に対しマトリクス状で無限に展開をすることができる。なお、上記実施例では、海底給電分岐装置１０ａを陸上等に設置する定電圧給電部１及び１ａに接続したり、海底給電分岐装置１０ａを直列接続など多様な接続としてもよい。
【００２６】
尚、定電圧電源部については、直流でも交流でも構成できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、次のような効果が得られる。
【００２８】
本発明による第１の効果は、電圧を分岐可能な定電圧給電ラインと複数の海底中継器の電源回路を同一かつ簡単に構成できる定電流給電ラインとを複数組み合わせて接続できるため、海底ケーブルの給電線を分岐し、平面に対し、マトリクス状に海底中継器を展開することができる。
【００２９】
本発明による第２の効果は、定電圧給電の場合、接続している負荷分のみ出力するため、海底ケーブルの給電線の延長及び海底中継器の増設が事後的に容易にできる。
【００３０】
本発明による第３の効果は、並列接続の場合、新しく海底給電分岐装置を接続するとき、給電線を切断する必要がないため、陸上からの給電を一時停止することなく、沖合い方向に延長できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る海底ケーブル給電システムの構成を示したブロック図である。
【図２】図１の海底給電分岐装置（１０）の構成を示したブロック図である。
【図３】図１の海底給電分岐装置（１０ａ）の構成を示したブロック図である。
【図４】図１の海底中継器（２０）の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１    定電圧給電部
１ａ  定電圧給電部
２    定電圧用給電線
２ａ  定電圧用給電線
３    定電流用給電線
３ａ  定電流用給電線
４    観測部
５    水中コネクタ
６    マイナス（−）定電流電源部
７    プラス（＋）定電流電源部
８    給電線分配部
９    定電流ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０    海底給電分岐装置
１０ａ  海底給電分岐装置
１１    観測部用給電線
２０    海底中継器
【図１】
0004025553.tif 000002
【図２】
0004025553.tif 000003
【図３】
0004025553.tif 000004
【図４】
0004025553.tif 000005