CN101478853A - 高压钠灯故障在线自动检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种高压钠灯故障在线自动检测方法及其装置，实时检测照明灯具的有功功率，当检测到的有功功率小于设定的有功功率下限门值，则判定高压钠灯故障并输出报警信号，本发明能在高压钠灯通电时或通电10分钟内，进行检测、判定高压钠灯故障与否，判定故障则输出报警信号并实时发送到照明监控中心，方便照明管理者只要在中心而无需通过人工巡查的方式更快地发现故障灯具，为照明管理者及时更换故障灯，为提高亮灯率提供一种更加有效的新方法，并可省掉因人工巡查发生的巨额维护成本。本发明具有使用方便，安装、调试、维护成本低和检测准确性高的优点。

Description

高压钠灯故障在线自动检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种高压钠灯故障在线自动检测方法及其装置，尤其是对公共照明系统中大量使用的高压钠灯进行在线自动化故障检测的方法和装置，具体地说是一种高压钠灯故障在线自动检测方法及其装置。

背景技术

随着全球不可再生资源减少，节约资源、节约能源已引起全社会高度关注，节能减排显的越来越重要。特别是公共照明灯具，90％以上都采用具有发光效率高、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点的高压钠灯。

随着科技的进步，照明自动化的要求越来越高，对照明灯具的使用、维护要求也相应提高，对故障灯更换的及时性也提出了更高的要求，特别是公共照明灯的故障会给城市的交通、市民的生活带来不便，影响夜晚的出行和交通安全。建设部、国家发展和改革委员会于2004年就要求大城市亮灯率要达到97％，中小城市要达到95％。为了达到要求的亮灯率，大多公共照明管理部门都投入了大量的人力物力通过定期巡查的方式来发现是否有故障灯。目前有少量应用的高压钠灯故障在线自动检测方法为通过检测电流是否小于一定的值来判定高压钠灯是否故障，虽然高压钠灯故障多为开路故障，故障时流过高压钠灯的电流接近零，远小于正常工作电流，但由于高压钠灯不是独立工作的，它还要有镇流器、触发器和无功补偿电容配合才能正常工作，而这些配套的器件往往都与高压钠灯集中装在一个灯罩内形成一个便于安装使用的照明灯具，所以高压钠灯故障时仍有较大的电流I_C流过无功补偿电容，而在高压钠灯工作正常时，灯具的总电流I为流过高压钠灯的电流I_L与流过无功补偿电容电流I_C的矢量和，因I_C是纯容性电流，而I_L中含较高的感性分量，所以在高压钠灯正常时总电流I和故障时总电流I(等于I_C)是相近甚至相同，如图4所示，为现有的高压钠灯故障在线自动检测的示意图。因此，通过检测流过照明灯具的电流来判定高压钠灯是否故障就很容易产生错误。为了避免检测错误这就要求只检测流过高压钠灯的电流来判定高压钠灯是否故障，但要只检测流过高压钠灯的电流就需要把检测装置安装到灯罩内，还要改动原有的接线关系，甚至调整内部器件的布局，如果灯罩内空间不够大无法加装检测装置，还要重新设计和生产灯罩，要是将检测装置装在灯罩外，则需将检测线引出，这样就会带来很多麻烦，且增加费用。如要在已投用的路灯中加装则更是又费时又费力，安装成本很高。目前还有一种高压钠灯故障在线自动检测方法是：根据电流电压相位差来辨别单灯是否工作正常，此种方式都为采用过零检测的方法来检测过零时间差，但由于电力线上往往干扰比较严重，过零检测容易受到干扰，所以用这种方法来检测高压钠灯的故障也容易出错。

发明内容

本发明的目的是针对现有的高压钠灯故障基于电流检测的方法及其装置所存在的易出错或为避免出错、安装不方便和安装成本太高的问题，提出了一种通过检测整体灯具有功功率来判定高压钠灯故障的在线自动检测方法及其装置。本方法基于：高压钠灯故障时虽仍有较大的电流流过无功补偿电容，甚至电流的大小与高压钠灯正常时相近甚至相同，但由于电流流过无功补偿电容时只产生无功功率不产生有功功率，也即高压钠灯故障时有功功率接近零，远小于正常工作时的有功功率，所以通过检测整体灯具的有功功率能准确判断出高压钠灯是否故障。

本发明的技术方案是：

一种高压钠灯故障在线自动检测方法，其特征是它包括以下步骤：

(a).首先设置照明灯具有功功率的下限门值；

(b).在照明灯具通电后测出被测照明灯具的有功功率；

(c).将测出的被测照明灯具有功功率和设置的照明灯具有功功率下限门值进行比较，如果测出的被测照明灯具有功功率小于设置的照明灯具有功功率下限门值，判定高压钠灯发生故障，并由报警电路产生报警信号；否则，重复步骤b、c。

本发明的照明灯具有功功率下限门值的设定根据被测照明灯具的功率来选择。

本发明的高压钠灯故障检测在通电一段时间后进行，所述的一段时间为通电后的1-10分钟。

本发明的照明灯具有功功率的测量通过电力测量芯片或CPU内的嵌入式软件程序计算得到。

一种权利要求1所述的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，其特征是它包括电压取样电路、电流取样电路、计算单元、CPU和报警电路，电压取样电路的取样信号输入端作为高压钠灯故障在线自动检测装置的电压信号输入并接在照明灯具的供电电源端，电流取样电路的取样信号输入端作为高压钠灯故障在线自动检测装置的电流信号输入串接在照明灯具的供电电源端，照明灯具由市电电源220V供电，电压取样电路和电流取样电路的取样信号输出端分别接计算单元的信号输入端，计算单元的输出接CPU的信号输入端，CPU的报警信号输出端接报警电路的信号输入端。

本发明的计算单元为电力测量芯片或CPU内的嵌入式软件程序。

本发明的报警电路是一个电力载波通信接口，报警信号通过电力载波通信接口向上一级报警器发送。

本发明的有益效果：

1、本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，能在高压钠灯通电时或通电10分钟内，正确判定高压钠灯故障与否，判定故障则输出报警信号，实时发送到照明监控中心，方便照明管理者只要在中心而无需通过人工巡查的方式更快地发现故障灯具，为照明管理者及时更换故障灯，为提高亮灯率提供一种更加有效的新方法，并可省掉因人工巡查发生的巨额维护成本。

2、本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，采用电力载波技术，进行窄带双频的低压电力线双载波通讯，报警信号可以直接耦合在AC220V电力线上传输，无需铺设专用电缆，可大大降低安装成本。

3、本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，通过检测整体灯具的有功功率来判定高压钠灯的故障，检测装置无需安装到灯罩内，也无需从灯罩内引出检测线，只需串并在灯具的供电电源上即可，所以安装方便，安装成本低，且检测准确性很高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明实施例的结构示意图。

图3是本发明实施例的电原理图。

图4是现有的高压钠灯故障在线自动检测的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种高压钠灯故障在线自动检测方法，其特征是它包括以下步骤：

(a).首先根据不同的被测照明灯具设置照明灯具有功功率的下限门值，存放于CPU的EEPROM内；

(b).在照明灯具通电后测出照明灯具的有功功率；

(c).比较测出的照明灯具有功功率和设置的照明灯具有功功率下限门值，如果测出的照明灯具有功功率小于设置的照明灯具有功功率下限门值，判定照明灯具发生故障，并由报警电路产生报警信号，重复b-c的步骤。

本发明的高压钠灯故障在线自动检测在通电一段时间后进行，所述的一段时间为通电后1-10分钟。主要是考虑到高压钠灯冷启动时间较长，刚通电时有功功率较低，然后遂惭上升，一般通电10钟后才能稳定，所以在通电一段时间后进行检测判断能更容易准确地判断高压钠灯是否故障。

本发明的照明灯具有功功率通过电力测量芯片或CPU内的嵌入式软件程序计算得到。

本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，如图1所示：它包括电压取样电路、电流取样电路、计算单元、CPU和报警电路，照明灯具由市电AC220V供电，高压钠灯故障在线自动检测装置的电压取样电路并接在照明灯具的供电电源上、电流取样电路串接在照明灯具供电电源的相线上，电压取样电路和电流取样电路的取样信号输出端接计算单元的信号输入端，计算单元的输出接CPU的信号输入端，CPU的报警信号输出端接报警电路的信号输入端。

本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，所述的计算单元为电力测量芯片或CPU内的嵌入式软件程序。

本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，所述的报警电路是一个电力载波通信接口，报警信号通过电力载波通信接口向上一级发送。

具体实施时：

本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法，它包括以下步骤：

(a).首先根据不同的被测照明灯具在CPU内设置照明灯具有功功率的下限门值，存放于CPU的EEPROM内；

(b).开灯一段时间后，照明灯具的有功功率基本稳定，通过电压取样电路和电流取样电路，同时分别得到照明灯具的电压取样信号和电流取样信号并送至计算单元，如图1所示；

(c).通过计算单元算出照明灯具的有功功率P送至CPU的比较单元；

(d).在CPU的比较单元中比较被测照明灯具的有功功率P和设置的有功功率下限门值，当有功功率P小于设置的有功功率下限门值时，判定高压钠灯发生故障，CPU产生报警信号送至报警电路报警，重复b-d的步骤。

如图2所示：本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，它包括电压取样电路、电流取样电路、电力测量芯片IC1(型号可为ADE7753)、CPU(型号可为PL3120)和报警电路(采用电力载波技术通过电力线传输报警信号)。电压取样电路的取样信号输入端作为高压钠灯故障在线自动检测装置的电压取样信号输入接市电电源端的火线L、零线N；电流取样电路的取样信号输入端作为高压钠灯故障在线自动检测装置的电流取样信号输入，一端接火线L，另一端接被测照明灯具的火线输入端；电压和电流取样电路的取样信号输出端分别接电力测量芯片IC1的电压、电流测量信号输入端，电力测量芯片IC1的SPI通信接口与CPU的SPI通信接口相连，CPU的报警信号输出端与报警电路的信号输入端相连。

如图3所示，本发明的高压钠灯故障在线自动检测装置电压取样电路包括电阻R16-R19、R20、R21和滤波电容C15、C16。电流取样电路包括电感L3、L4、L5、取样电阻MR、电阻R14、R15和滤波电容C13、C14，电流取样电路的取样信号输入端从电感L5的一端引入，电感L5的另一端接电阻MR的一端，电阻MR的另一端作为电流取样电路的另一个取样信号输入端，电阻MR的两端分别通过电感L3、电阻R15和电感L4、电阻R14接电力测量芯片IC1的电流测量信号输入端，电阻R14与电力测量芯片IC1的连接点通过电容C13接地，电阻R15与电力测量芯片IC1的连接点通过电容C14接地，电压取样电路的取样信号输入端从分压电路的输入端即电阻R16的一端输入，分压电路的输出端即电阻R19的一端接电力测量芯片IC1的电压测量信号输入端，电阻R19与电力测量芯片IC1的连接点通过并联电容C16、电阻R21接地，电压取样电路的另一个取样信号输入端即电力测量芯片IC1的另一个电压信号输入端通过并联电容C15、电阻R20接地，电力测量芯片IC1的SPI通信接口与CPU的SPI通信接口连接。

本发明的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，报警电路采用电力载波技术将报警信号耦合到电力线上进行报警信号传输。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1、一种高压钠灯故障在线自动检测方法，其特征是它包括以下步骤：

(a).首先设置照明灯具有功功率的下限门值；

(b).在照明灯具通电后测出被测照明灯具的有功功率；

(c).将测出的被测照明灯具有功功率和设置的照明灯具有功功率下限门值进行比较，如果测出的被测照明灯具有功功率小于设置的照明灯具有功功率下限门值，判定高压钠灯发生故障，并由报警电路产生报警信号；否则，重复步骤b、C。

2、根据权利要求1所述的高压钠灯故障在线自动检测方法，其特征是所述的照明灯具有功功率下限门值的设定根据被测照明灯具的功率来选择。

3、根据权利要求1所述的高压钠灯故障在线自动检测方法，其特征是高压钠灯故障检测在通电一段时间后进行，所述的一段时间为通电后的1-10分钟。

4、根据权利要求1所述的高压钠灯故障在线自动检测方法，其特征是所述的照明灯具有功功率的测量通过电力测量芯片或CPU内的嵌入式软件程序计算得到。

5、一种权利要求1所述的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，其特征是它包括电压取样电路、电流取样电路、计算单元、CPU和报警电路，电压取样电路的取样信号输入端作为高压钠灯故障在线自动检测装置的电压信号输入并接在照明灯具的供电电源端，电流取样电路的取样信号输入端作为高压钠灯故障在线自动检测装置的电流信号输入串接在照明灯具的供电电源端，照明灯具由市电电源220V供电，电压取样电路和电流取样电路的取样信号输出端分别接计算单元的信号输入端，计算单元的输出接CPU的信号输入端，CPU的报警信号输出端接报警电路的信号输入端。

6、根据权利要求5所述的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，其特征是所述的计算单元为电力测量芯片或CPU内的嵌入式软件程序。

7、根据权利要求5所述的高压钠灯故障在线自动检测方法所采用的装置，其特征是所述报警电路是一个电力载波通信接口，报警信号通过电力载波通信接口向上一级报警器发送。

Images