JP2557527B2 - 灯火断芯検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の灯火が直列に接続された点灯回路に
おける断芯した灯火を検出する灯火断芯検出装置に関す
るものである。

（従来の技術） 直列灯火点灯回路は、一般に、空港の滑走路等を照明
するために用いられるものであるが、この直列灯火点灯
回路には、上述したように、複数の灯火の中から断芯し
た灯火を検出する装置が設けられている。

第５図は、上述した従来の灯火断芯検出装置の構成を
示したブロック図である。

第５図において、交流電源１は、所定の交流電流を出
力する。定電流電源装置２は、交流電源１から供給され
た電流を受けてこれを位相制御することによって一定に
保ち、この位相制御によって一定に保たれた電流を、直
列点灯回路36に供給する。直列点灯回路36は、直列に接
続された絶縁変流器CT1,CT2,…,CTnと、これら直列に接
続された絶縁変流器CT1,CT2,…,CTnの二次側に夫々接続
された灯火L1,L2,…,Lnとから成っている。灯火L1,L2,
…,Lnは、夫々、定電流電源装置２から出力され、絶縁
変流器CT1,CT2,…,CTnを通して供給される電流により、
各々の灯火L1,L2,…,Lnの輝度が一定に維持されるよう
になっている。

断芯検出部35は、上述した直列点灯回路36を構成して
いる各々の灯火L1,L2,…,Lnの断芯を計器用変流器33と
計器用変圧器34とを通して検出するものである。

ここで、断芯検出部35による灯火の断芯検出のプロセ
スについて説明する。第５図にて図示した灯火L1,L2,
…,Lnのうちのいずれか一つ以上の灯火が断芯すると、
その断芯した灯火が接続されている絶縁変流器の二次側
は開放状態となり、それによって前記断芯した灯火に対
して電流を供給している定電流電源装置２から見た負荷
インピーダンスが変化する。このように定電流電源装置
２から見た負荷インピーダンスが変化することにより、
定電流電源装置22の出力電圧波形と出力電流波形とは、
第６図にて図示するようなものとなる。この場合の灯火
の断芯を検出する原理については、特公昭61−15556号
公報に記載されているので、その説明を省略する。灯火
の断芯によって絶縁変流器の二次側が開放状態となる
と、それにより磁気飽和現象が発生し、定電流電源装置
２の出力電流の立上がりは絶縁変流器が磁気飽和するま
での間、緩慢になり、灯火に断芯が発生していないとき
よりも立上がりの遅れた波形となる。一方、定電流電源
装置２の出力電圧についてみれば、出力電流の立上がり
が遅れている間（飽和時間α）に、急峻に立上がった波
形となる。このときのハッチングで示された部分の面積
に相当する、電圧波形の時間積分値は、断芯した灯火の
数に比例する。ここで、１個の灯火が断芯したときの時
間積分値をm1とすると、前記断芯検出部35により求めら
れた時間積分値がm3であれば、断芯した灯火の数は３個
であることがわかる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したような構成の従来の灯火断芯検出
装置においては、灯火に断芯が発生したこと及び断芯が
発生した灯火の数については前述したように検出可能で
あるが、断芯の発生した灯火が灯火L1,L2,…,Ln中のい
ずれであるかを検出、判定することはできない。

そのため、前記断芯検出部35により、灯火L1,L2,…,L
nのいずれかに断芯が発生したことが検出されると、作
業員が空港の滑走路を巡回点検して断芯した灯火を発見
しなければならず、保守点検作業の効率が悪いという問
題点がある。

又、断芯した灯火の交換作業が遅れると、この断芯し
た灯火が接続されている絶縁変流器の二次側が開放状態
となったままで長時間に亘って放置されることとなるの
で、高電圧による巻線間の短絡事故が発生したり、温度
上昇による巻線等の焼損を招来するという問題点もあっ
た。

従って本発明は、上記問題点を解消するためになされ
たもので、その目的は、複数個配設されている灯火に断
芯が発生したときに、灯火に断芯が発生したこと及び断
芯が発生した灯火の数が検出可能であるのみならず、断
芯が発生した灯火がいずれの灯火であるのかその配設位
置をも検出することが可能な灯火断芯検出装置を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、定電流形の交流
電源に直列に接続された二つ以上の変成器の二次側にそ
れぞれ接続された灯火を点灯する直列点火回路における
灯火断芯検出装置において、いずれかの灯火が断芯する
と、この断芯発生を検出する断芯発生検出部と、前記断
芯発生検出部により断芯の発生が検出されると、断芯し
た前記灯火に接続された前記変成器の二次側を短絡する
短絡部と、前記灯火毎に異なった値に設定された短絡解
除時間の間、前記短絡を解除する短絡解除部と、断芯が
発生した後の、前記交流電源の出力電流波形の立下がり
時点及び前記交流電源の出力電流波形の立上がり時点を
それぞれ検出し、前記出力電流波形の立下がり時点から
前記出力電流波形の立上がり時点までの間の前記交流電
源の出力電圧値を時間により積分した時間積分値を求め
る時間積分値演算部と、前記時間積分値演算部が求めた
時間積分値を連続的に測定し、時間積分値の前回測定値
に対して規定値以上上昇した状態が継続する時間が前記
灯火毎に異なる前記短絡解除時間のいずれと一致してい
るかを判断することによって、前記灯火のうちのいずれ
が断芯したかを判断する断芯位置判断部と、を備えた構
成とした。

（作 用） 断芯発生検出部により断芯が検出されると短絡部によ
り変成器の二次側が短絡され、さらに短絡解除部により
短絡解除時間の間、この短絡が解除される、短絡が解除
されることによって交流電源の出力電圧波形の時間積分
値を連続的に測定し、時間積分値の前回測定値に対して
規定値以上上昇した状態が継続する時間が前記灯火毎に
異なって設定された短絡時間のいずれと一致しているか
が判断されることによりいずれの灯火が断芯したかが検
出されて、断芯のあった灯火の位置が検出される。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例に従う灯火断芯検出装置
の構成を示したブロック図である。

第１図において、交流電源１は、所定の交流電流を出
力する。定電流電源装置２は、交流電源１から供給され
た電流を受けてこれを位相制御することによって一定に
保ち、この位相制御によって一定に保たれた電流を、直
列点灯回路36に供給する。直列点灯回路36は、直列に接
続された絶縁変流器CT1,CT2,…,CTnと、これら直列に接
続された絶縁変流器CT1,CT2,…,CTnの二次側に夫々接続
された灯火L1,L2,…,Lnとから成っている。灯火L1,L2,
…,Lnは、夫々、定電流電源装置２から出力され、絶縁
変流器CT1,CT2,…,CTnを通して供給される電流により、
各々の灯火L1,L2,…,Lnの輝度が一定に維持されるよう
になっている。

前記各灯火L1,L2,…,Lnには、これら各々の灯火L1,L
2,…,Ln毎に端末部R1,R2,…,Rnが設けられている。端末
部R1,R2,…,Rnは、各々が同一の内部構成を備えてお
り、それらの内部構成は、第２図にて図示するようにな
っている。上述した各々の端末部R1,R2,…,Rnの構成の
詳細については、後に、第２図を用いて詳述する。

時間積分値演算部５は、前述した従来装置に係る断芯
検出部35と同様にして定電流電源装置２の出力電圧の時
間積分値を求める。時間積分値演算部５は、直列点灯回
路36を構成している各々の灯火L1,L2,…,Lnの断芯を計
器用変流器３、計器用変圧器４を通して検出するように
なっている。

波形変化時間測定部６は、前記各々の端末部R1,R2,
…,Rnが行なう短絡によって生ずる定電流電源装置２の
出力電圧波形の変化した時間を測定して断芯位置判断部
７に出力する。断芯位置判断部７は、波形変化時間測定
部６にて測定された時間値に基づいて、断芯した灯火が
前記灯火L1,L2,…,Lnのいずれであるかを判断するよう
になっている。この断芯した灯火を判断するプロセスに
ついても後に詳述する。

第２図は、前記第１図にて図示した各々の端末部R1,R
2,…,Rnのうちの端末部R1についての内部構成を示した
ブロック図である。前述したように、端末部R1,R2,…,R
nの内部構成については同一であるので、説明の都合上
端末部R1の内部構成のみを図示することとした。

第２図において、絶縁変流器CT1の二次側には、上述
した灯火L1に対して夫々並列になるように、過電圧検出
部12と、短絡部11とが接続されている。過電圧検出部12
は、前記灯火L1に過電圧が印加されるとこれを検出して
出力するようになっている。短絡部11は、絶縁変流器CT
1の二次側を短絡するサイリスタ部11cと、この短絡を解
除する時間を設定する短絡解除時間設定部11aと、この
短絡解除時間設定部11aによって設定された短絡解除時
間と、過電圧検出部12からの出力信号とに基づいて、前
記サイリスタ部11cをON/OFF制御する短絡制御部11bとを
有している。

次に、上述した構成の端末部R1の動作について説明す
る。灯火L1が断芯すると、絶縁変流器CT1の二次側に高
電圧が発生し、この高電圧は、過電圧検出部12によって
検出される。ここで、過電圧検出部12は、該過電圧検出
部12に対して過電流が流れ込まないように高インピーダ
ンスに設定されている。過電圧検出部12は、前記高電圧
の発生を検出すると、短絡制御部11bに対して所定の検
出信号を出力する。短絡制御部11bは過電圧検出部12か
ら絶縁変流器CT1の二次側に高電圧が発生したことを示
す検出信号が出力されると、サイリスタ部11cを制御す
ることによって絶縁変流器CT1の二次側を短絡する。そ
してこの短絡を、短絡解除時間設定部11aによって設定
された短絡解除時間に基づき、該時間が経過するまでの
間、解除する。上述した短絡解除時間の長さは、第１図
にて図示した各々の端末部R1,R2,…,Rnが有する短絡解
除時間設定部11a毎に、夫々異なった値t1,t2,t3に設定
されている。よって、ここでは一定周期Ｔ（第３図
（ａ）にて図示）毎に前記端末部R1に対応する時間t1が
経過するまでの間、絶縁変流器CT1の二次側の短絡が解
除されることになる。

一方、第１図にて図示した時間積分値演算部５は、定
電流電源装置２の出力電流波形及び出力電圧波形を読込
んで、第６図にて図示したように、前記出力電流波形の
立下がり時点から立上がり時点までの間の前記出力電圧
波形の時間積分値（斜線にて示した部分の面積）を求め
る。この時間積分値は、既に説明した内容から明らかな
ように、絶縁変流器CT1の二次側の短絡／短絡解除によ
って異なった値を示す。

上述したような絶縁変流器CT1の二次側の短絡／短絡
解除があると、定電流電源装置２の出力電圧波形は、第
３図（ａ）にて図示するように変化する。即ち、周期Ｔ
において、符号Ａにて示す期間中は、絶縁変流器CT1の
二次側の短絡が解除されており、灯火L1に断芯が発生し
てその断芯が発生した状態が放置されている場合に相当
するために、上述したように定電流電源装置２の出力電
圧波形は急峻な立上がりをみせ、時間積分率は大きな値
となる。符号Ｂにて示す期間中は、絶縁変流器CT1の二
次側が短絡されており、定電流電源装置２の出力側から
見れば断芯が生じていない場合と同様であるため、従っ
て定電流電源装置２の出力電圧波形は図示のように正常
時と同様なものとなり、時間積分率は前記期間Ａよりも
低下する。前記期間Ａ（前記定電流電源装置２の出力電
圧波形に変化が現われた期間）の時間を、第１図にて図
示した波形変化時間測定部６が、定電流電源装置２の出
力側に接続された計器用変圧器４を通して測定する。こ
の測定は、時間積分値演算部５が求める期間Ａ中の定電
流電源装置２の出力電圧の時間積分値を利用して行な
う。この時間積分値がこの測定の前の測定によって得ら
れた時間積分値から規定値以上増加している間は、前記
符号Ａにて図示した期間が継続中であり、この期間Ａに
おける時間積分値が規定値以上低下した時点で、符号Ｂ
にて示す期間（短絡状態となっている期間）に移行した
と判断することとなる。

次に、上述したようなプロセスを経て求められた短絡
解除時間に基づいて、断芯位置判断部７において断芯し
た灯火がいずれであるかの判断がなされる。

先ず、時間積分値の変化から前記灯火のいずれかに断
芯が発生したことが検知され、更にこの時間積分値の変
化が継続している時間が第３図（ａ）にて図示したよう
に、短絡時間設定部11により設定された短絡解除時間t1
と一致している場合には、断芯が発生したのは灯火L1で
あると判断される。

そして断芯した灯火の数は同じ１個であるが、前記の
時間が第３図（ｂ）のように短絡解除時間t2と一致して
いる場合には、断芯が発生したのは灯火L2であると判断
される。

以上説明した内容から明らかなように、或る端末部Ri
から出力される短絡信号と短絡解除信号との判別を、当
該周期における時間積分値と当該周期と続く前周期にお
ける時間積分値との間の差分値（増加値）が予め設定さ
れた規定値以上になったときに、短絡状態から短絡解除
状態に移行したものとみなすことによって行なうことと
したので、前記複数の端末部Rnの中に、短絡解除状態の
端末部Riが存在していても、前記差分値（増加値）に基
づいて前記信号を発生している端末部Riを容易に検出す
ることが可能である。

以上のようにしていずれの灯火が断芯したかという判
断を的確に行なうことができるため、断芯した灯火を発
見するために、作業員が滑走路を巡回点検する必要がな
く、保守点検作業の効率を大幅に向上させることができ
る。また灯火に断芯が発生した場合にも、絶縁変流器の
二次側を一定周期Ｔ毎に比較的短い時間である短絡時間
だけ短絡することによって、長時間に渡って高電圧が絶
縁変流器の二次側に発生することが回避されるため、巻
線間の短絡や、温度上昇による焼損が生じるのを防止す
ることができる。

次に、その他の実施例について説明する。これは、上
述の実施例の端末部R1,R2,…,Rn（第２図）の構成内容
を変えたものであり、第４図に端末部RR1として示す。
第２図の端末部R1では、断芯が発生したことを、過電圧
検出部12により絶縁変流器CT1の二次側に発生した過電
圧を検出することで検出していた。これに対し、この端
末部RR1では、断芯の発生により灯火L1に流れていた電
流が断たれることを、灯火L1に直列に接続された変流器
23から電流が検出されなくなったことを、灯火電流断検
出部22が検出することによって行う点が異なっている。
このようにして断芯が発生したことを検出することを除
いて、他の構成は上述の実施例と全く同様である。

尚、上述した実施例はいずれも一例であって、本発明
の灯火断芯検出装置を限定するものではない。例えば、
変成器として絶縁変流器を用いているが、変圧器を用い
た直列点灯回路に対しても適用することができ、またこ
のような変成器の二次側を短絡するものとして、実施例
ではサイリスタを用いているが、リレーを用いてその接
点の開閉により行うものである等、他の手段によって短
絡するものであってもよい。また実施例では、灯火毎に
断芯検出部と短絡部とを有した端末部を設けているが、
これと異なり、一か所にこれらの機能を有するものを設
け、それぞれの灯火の断芯検出や短絡を行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の灯火断芯検出装置は、
いずれかの灯火が断芯すると変成器の二次側を短絡し、
さらにこの短絡を灯火毎に異なる時間解除し、短絡して
いる期間中電圧波形が変化した波形変化時間がどの短絡
解除時間と一致しているかを判断することにより、断芯
した灯火の位置が検出されるため、断芯した灯火を発見
するために巡回点検等を行なう必要がなく、保守点検作
業の効率を向上させることができると同時に、断芯によ
り変成器に長時間に渡って高電圧が負荷される事態が回
避され、巻線間の短絡や焼損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の灯火断芯検出装置の構成を
示すブロック図、第２図は同装置の端末部の構成を示す
ブロック図、第３図は同装置における定電流電源装置の
出力電圧波形の変化を示す説明図、第４図はその他の実
施例による灯火断芯検出装置の端末部の構成を示すブロ
ック図、第５図は従来の灯火断芯検出装置の構成を示す
ブロック図、第６図は断芯発生により定電流電源装置の
出力電圧及び電流波形の変化を示す説明図である。 １……交流電源、２……定電流電源装置、3,33……計器
用変流器、4,34……計器用変圧器、５……時間積分値演
算部、６……波形変化時間測定部、７……断芯位置判断
部、11,21……端末部、11a,21a……短絡解除時間設定
部、11b;21b……短絡制御部、11c,21c……サイリスタ
部、12……過電圧検出部、22……灯火電流断検出部、23
……変流器、36……直列点灯回路、R1,R2,…,Rn……端
末部、LT1,LT2,…,LTn……灯火。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定電流形の交流電源に直列に接続された二
   つ以上の変成器の二次側にそれぞれ接続された灯火を点
   灯する直列灯火回路における灯火断芯検出装置におい
   て、 いずれかの灯火が断芯すると、この断芯発生を検出する
   断芯発生検出部と、 前記断芯発生検出部により断芯発生が検出されると、断
   芯した前記灯火に接続された前記変成器の二次側を短絡
   する短絡部と、 前記灯火毎に異なった値に設定された短絡解除時間の
   間、前記短絡を解除する短絡解除部と、 断芯が発生した後の、前記交流電源の出力電流波形の立
   下がり時点及び前記交流電源の出力電流波形の立上がり
   時点をそれぞれ検出し、前記出力電流波形の立下がり時
   点から前記出力電流波形の立上がり時点までの間の前記
   交流電源の出力電圧値を時間により積分した時間積分値
   を求める時間積分値演算部と、 前記時間積分値演算部が求めた時間積分値を連続的に測
   定し、時間積分値の前回測定値に対して規定値以上上昇
   した状態が継続する時間が前記灯火毎に異なる前記短絡
   解除時間のいずれと一致しているかを判断することによ
   って、前記灯火のうちのいずれが断芯したかを判断する
   断芯位置判断部と、 を備えたことを特徴とする灯火断芯検出装置。