CN103687253B - 路灯故障侦测装置及其路灯故障侦测方法 - Google Patents
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Abstract
一种路灯故障侦测装置及其路灯故障侦测方法。路灯故障侦测装置耦接至一路灯回路，且储存一阻抗状况表，其界定一参考阻抗区间及一非参考阻抗区间。路灯故障侦测装置于一量测期间，量测路灯回路的一总阻抗值。若总阻抗值于量测期间稳定地落于参考阻抗区间内，则路灯故障侦测装置判断路灯回路处于一正常运作状态，以及若回路总阻抗于量测期间落入非参考阻抗区间，则路灯故障侦测装置判断路灯回路处于一故障状态。
Description
技术领域
本发明关于一种路灯故障侦测装置及其路灯故障侦测方法。更具体而言，本发明路灯故障侦测装置及其路灯故障侦测方法系藉由量测一路灯回路的一总阻抗值，并将总阻抗值与一阻抗状况表进行比较，以侦测路灯回路中路灯的故障状态。
背景技术
随着都市快速发展，夜间照明的需求与日俱增，因此照明工程更显得越来越重要。路灯通常位于道路旁或公共用地，其主要功能系提供照明，以防止交通意外及犯罪。路灯通常藉由远端伺机器控制其所在区域的供电箱，在入夜的时候启动，而在黎明后关闭。
然而，由于路灯数量庞大且维护控管方式是以人工巡视，因此后续维护相当不易，不仅耗费许多人力，更无法及时发现故障状态。若路灯发生故障且无法及时进行维修，则不但会造成交通问题，更容易成为治安的死角。此外，采用在每一座路灯上安装感测器，并且配合即时通讯的方式来监测路灯的状态，虽可达到及时发现的目的，但感测器的安装困难且成本过高。
有鉴于此，在此技术领域中亟需一种安装简单、低成本且可即时侦测路灯故障状态的侦测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路灯故障侦测装置及其路灯故障侦测方法。本发明的路灯故障侦测装置可安装至一区域的供电箱中或其周边，藉由即时量测一路灯回路的一总阻抗值，并将总阻抗值与一阻抗状况表进行比较，以判断路灯回路中的路灯故障状态。当路灯回路处于一故障状态，路灯故障侦测装置更可根据总阻抗值，判断路灯的故障原因及数量，并将其判断结果回传至远端伺服器。据此，相较于习知技术，本发明的路灯故障侦测装置不但安装简单、具低成本且更可即时侦测路灯故障状态。
为达上述目的，本发明揭露一种路灯故障侦测装置，其耦接至一路灯回路且包含一储存器、一量测器及一处理器。该储存器用以储存一阻抗状况表。该阻抗状况表界定一参考阻抗区间以及一非参考阻抗区间。该量测器用以于一量测期间，量测该路灯回路的一总阻抗值。该处理器电性连结至该储存器以及该量测器。若该总阻抗值于该量测期间稳定地落于该参考阻抗区间内，则该处理器判断该路灯回路处于一正常运作状态。若该总阻抗值于该量测期间落入该非参考阻抗区间，则该处理器判断该路灯回路处于一故障状态。
此外，本发明更揭露一种回路式路灯故障侦测方法，用于一路灯故障侦测装置。该路灯故障侦测装置耦接至一路灯回路，且包含一储存器、一量测器及一电性连结至该储存器以及该量测器的处理器。该侦测方法包含下列步骤：(a)令该储存器，储存一阻抗状况表，该阻抗状况表界定一参考阻抗区间以及一非参考阻抗区间；(b)令该量测器，于一量测期间，量测该路灯回路的一总阻抗值；(c)于步骤(b)之后，若该总阻抗值于该量测期间稳定地落于该参考阻抗区间内，则令该处理器判断该路灯回路处于一正常运作状态；以及(d)于步骤(b)之后，若该总阻抗值于该量测期间落入该非参考阻抗区间，则令该处理器判断该路灯回路处于一故障状态。
于参阅图式及随后描述的实施方式后，所属技术领域具有通常知识者便可了解本发明的技术手段及实施态样。
附图说明
图1为本发明第一实施例的路灯系统的示意图；
图2描绘本发明第一实施例中，总阻抗值ZT对应至参考阻抗区间及非参考阻抗区间；
图3为本发明第二实施例的路灯系统的示意图；
图4描绘本发明第二实施例中，总阻抗值ZT对应至参考阻抗区间及故障阻抗区间；
图5为描绘本发明第二实施例中，总电阻值RT对应至参考阻抗区间及故障阻抗区间；
图6描绘本发明第二实施例中，总电抗值XT对应至参考阻抗区间及故障阻抗区间；以及
图7为本发明的第三实施例的路灯故障侦测方法的流程图。
主要元件符号说明
1供电箱
3路灯故障侦测装置
5路灯回路
5_1路灯回路
5_n路灯回路
31储存器
33处理器
35量测器
ZT总阻抗值
51a灯源
51b镇流器
51c电容器
53a灯源
53b镇流器
53c电容器
Rb等效电阻
Lb等效电感
Rh等效电阻
C等效电容
ΔT量测期间
R电阻值
X电抗值
Z阻抗值
T时间
具体实施方式
本发明的内容将透过以下实施例来解释，但本发明的实施例并非用以限制本发明必须在如以下实施例中所述的任何特定的环境、应用或方式方能实施。因此，以下实施例的说明仅在于阐释本发明，而非用以限制本发明。在以下实施例及图式中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示，且绘示于图式中的各元件之间的尺寸比例仅为便于理解，而非用以限制为实际的实施比例。
本发明的第一实施例如图1所示，其描绘一路灯系统，其包含一供电箱1、路灯故障侦测装置3及复数路灯回路5_1~5_n。供电箱1电性连接至路灯回路5_1~5_n，并由一远端服务器（图未绘示）所控制以提供交流电。路灯故障侦测装置3电性连接于供电箱1与各路灯回路5_1~5_n间，以侦测各路灯回路5_1~5_n是否处于一正常运作状态。此外，路灯故障侦测装置3亦可由远端服务器所控制，且直接安装于供电箱1中或其周边。
路灯故障侦测装置3包含一储存器31、一处理器33及一量测器35。储存器31针对各路灯回路5_1~5_n，分别储存一阻抗状况表，其界定一参考阻抗区间以及一非参考阻抗区间。一量测器35，于一量测期间，量测各路灯回路5_1~5_n的一总阻抗值ZT。具体而言，量测器35于量测期间（例如：10分钟、20分钟等）内，基于电压、总电流与总阻抗值ZT间的关系，以每分钟取得各路灯回路5_1~5_n的总阻抗值ZT的取样速率，对各路灯回路5_1~5_n的总阻抗值ZT进行观测。此外，观测的频率可先预设于路灯故障侦测装置3中，或透过远端伺机器进行设定或改变。举例而言，路灯故障侦测装置3于每日晚间6点至隔日凌晨6点，以每小时一次的频率对各路灯回路5_1~5_n的总阻抗值ZT进行观测。
处理器33电性连结至储存器31以及量测器35。处理器33根据阻抗状况表所定义的参考阻抗区间以及非参考阻抗区间，判断各路灯回路5_1~5_n是否处于正常运作状态。详言之，以路灯回路5_1作为说明，若路灯回路5_1的总阻抗值ZT于量测期间稳定地落于参考阻抗区间内，则处理器33判断此路灯回路5_1处于一正常运作状态。反之，若路灯回路5_1的总阻抗值ZT于量测期间落入非参考阻抗区间内，则处理器33判断此路灯回路处5_1于一故障状态。
举例而言，如图2所示，横轴为时间T，纵轴为阻抗值Z。参考阻抗区间系由一参考阻抗值Z0加减一误差容许值所构成，即Z0±Z0×e%欧姆，其中Z0×e%系为误差容许值。非参考阻抗区间系参考阻抗区间以外的区域。参考阻抗值Z0可根据路灯回路5_1的路灯数量及各路灯出厂时的阻抗值而得到。于本例中，总阻抗值ZT于量测期间ΔT并非稳定地落于参考阻抗区间内，而是最后稳定地落于非参考阻抗区间内，因此处理器33可依据总阻抗值ZT落入非参考阻抗区间内，而判断路灯回路5_1处于故障状态。须注意者，在此所述的「稳定地」系指总阻抗值ZT在变动后趋于稳态的情况。
此外，若路灯回路5_1总阻抗值ZT于量测期间ΔT稳定地落于参考阻抗区间内，则处理器33可根据总阻抗值ZT，修正参考阻抗值Z0。举例而言，处理器33可将总阻抗值ZT与参考阻抗值Z0的平均值作为新的参考阻抗值Z0，并更新阻抗状况表，及其参考阻抗区间与非参考阻抗区间。
本发明的第二实施例如图3所示。本实施例系基于第一实施例以提供更具体的说明。因版面的大小限制且为更清楚地阐述本发明的技术内容，图3仅描绘出一路灯回路5及其路灯51、53。然而，所属技术领域中具有通常知识者可轻易了解，于实际状况下，路灯回路可包含两个以上的路灯，以及如何基于本实施例的叙述达到侦测此路灯回路的故障状态。
如图3所示，路灯回路5具有二并联的路灯51、53。路灯51包含一灯源51a、一镇流器51b以及一电容器51c，以及路灯53包含一灯源53a、一镇流器53b以及一电容器53c。灯源51a具有一等效电阻Rh，镇流器51b具有一等效电阻Rb及一等效电感Lb，以及电容器51c具有一等效电容C。同样地，灯源53a具有一等效电阻Rh，镇流器53b具有一等效电阻Rb及一等效电感Lb，以及电容器53c具有一等效电容C。须说明者，等效电阻Rh的电阻值，等效电阻Rb的电阻值，等效电感Lb的电抗值，以及等效电容C的电抗值可于路灯51、53出厂时透过量测得知，或依据内部电子元件的规格得知。
当路灯回路5处于故障状态时，处理器33根据故障状况表判断路灯51、53的一故障原因及一故障数量。故障原因可为一灯源短路故障、一灯源开路故障、一电容器开路、一镇流器故障以及一过功率故障。举例而言，假设等效电阻Rh的电阻值为200欧姆，等效电阻Rb的电阻值为100欧姆，等效电感Lb的电抗值为300欧姆，以及等效电容C的电抗值为-100欧姆，则处理器33根据各种可能发生的故障原因，计算路灯回路5的电阻值R、电抗值X及阻抗值Z（），以产生故障状况表，如表1所示：
表1
| 状况 | 路灯1 | 路灯2 | 电阻值R | 电抗值X | 阻抗值Z |
| 0 | 正常 | 正常 | 130.7 | 100 | 164.6 |
| 1 | 灯源开路 | 正常 | 300 | 100 | 316.2 |
| 2 | 灯源短路 | 正常 | 87.5 | 112.5 | 142 |
| 3 | 电容器开路 | 正常 | 147.5 | 122.9 | 192 |
| 4 | 灯源短路 | 电容器开路 | 73.1 | 124.4 | 144.3 |
| 5 | 灯源开路 | 电容器开路 | 300 | 200 | 360.5 |
| 6 | 灯源开路 | 灯源短路 | 100 | 200 | 223.6 |
| 7 | 灯源短路 | 灯源短路 | 20 | 100 | 101 |
| 8 | 电容器开路 | 电容器开路 | 150 | 150 | 212.1 |
| 9 | 灯源开路 | 灯源开路 | ∞ | ∞ | ∞ |
依据表1，当路灯回路处于故障状态时，则故障原因系包含灯源短路故障、灯源开路故障以及电容器开路至少其中之一。参考阻抗区间及非参考阻抗区间系根据整体阻抗值Z来界定。如图4所示，参考阻抗区间系由一参考阻抗值164.6欧姆及一误差容许值0.82欧姆所构成（即164.6±0.82欧姆）。于图4中，Z0~Z9分别为表1各状况所对应的阻抗值。当总阻抗值ZT稳定地落于在164.6±0.82欧姆的范围（即参考阻抗区间）时，处理器33会判断路灯回路5处于正常运作状态。须说明者，因供电箱1所提供的交流电通常具有波动范围（例如：0.5%），故因应此波动而设定误差容许值（即164.6×0.5%欧姆）。误差容许值将依各地区供电箱所提供的交流电的波动范围而改变。
此外，于本实施例中，非参考阻抗区间（即参考阻抗区间以外的区间）更包含复数个故障阻抗区间，分别为316.2±316.2×0.5%欧姆、142±142×0.5%欧姆、192±192×0.5%欧姆、144.3±144.3×0.5%欧姆、360.5±360.5×0.5%欧姆、223.6±223.6×0.5%欧姆、101±101×0.5%欧姆以及212.1±212.1×0.5%欧姆。
如图4所示，于量测期间ΔT，总阻抗值ZT落入的非参考阻抗区间，因此处理器33判断路灯回路5处于故障状态。同时，因总阻抗值ZT最后稳定地落于状况3的故障阻抗区间（192±0.82欧姆），故根据表1，处理器33更可判断故障原因为路灯51、53其中之一发生电容器开路，而另一处于正常运作状态。据此，根据表1，当路灯回路处于故障状态时，处理器33可藉由判断总阻抗值是否稳定地落于这些故障阻抗区间其中之一内，以判断路灯的故障原因及故障数量。
另一方面，当路灯回路处于该故障状态时，若总阻抗值ZT变动于参考阻抗区间及这些故障阻抗区间其中之二之间，则处理器33判断故障原因包含镇流器故障。举例而言，若镇流器51b发生故障，则交流电将断断续续地提供至灯源51a，而使得灯源51a发生闪烁，进而导致量测器35所测量的总阻抗值ZT于二个区间上下变动。换言之，若总阻抗值ZT无法进入稳态，以最后稳定地落于参考阻抗区间或故障阻抗区间，则代表路灯51、53至少其中之一的镇流器发生故障。
此外，若总阻抗值ZT未落于这些故障阻抗区间内，则处理器33判断故障原因包含过功率故障。此时，路灯回路5可能具有偷电或漏电的状况发生。
须说明者，处理器33亦可透过比较路灯回路5的电阻值R及电抗值X，来判断路灯51、53的故障原因及故障数量。如图5及图6所示，R0~R9分别为表1各状况所对应的电阻值，而X0~X9分别为表1各状况所对应的电抗值。由于所属技术领域中具有通常知识者可基于前述描述、表1、图5及图6，轻易了解处理器33如何根据量测器35所测量的总电阻值RT及总电抗值XT，而判断路灯51、53的故障原因及故障数量，故在此不再加以赘述。
本发明的第三实施例如图7所示，其系为一路灯故障侦测方法的流程图。本实施例所述的路灯故障侦测方法可用于一路灯故障侦测装置，例如：第一实施例及第二实施例的路灯故障侦测装置3。路灯故障侦测装置耦接至一路灯回路，且包含一储存器、一量测器及一电性连结至储存器以及量测器的处理器。
首先，于步骤S701中，令储存器，储存一阻抗状况表，其界定一参考阻抗区间以及一非参考阻抗区间。参考阻抗区间系由一参考阻抗值及一误差容许值所构成。然后，于步骤S703中，令量测器，于一量测期间，量测路灯回路的一总阻抗值。接着，于步骤S705中，令处理器判断总阻抗值于量测期间为（I）稳定地落于参考阻抗区间内；或为（II）落入非参考阻抗区间。若为（I），则执行步骤S707，令处理器判断路灯回路处于一正常运作状态。反之，若为（II），则执行步骤S709，令该处理器判断路灯回路处于一故障状态。
另一方面，于步骤S707后，可更包含步骤：令处理器根据总阻抗值，修正参考阻抗值。再者，路灯回路包含复数个路灯且各路灯包含一灯源、一镇流器以及一电容器，以及非参考阻抗区间包含复数个故障阻抗区间。各故障阻抗区间系由一故障阻抗值及一误差容许值所构成。在此情况下，于步骤S709后，更包含下列步骤：
(1)令该处理器判断路灯的一故障原因及一故障数量，其中故障原因选自于由一灯源短路故障、一灯源开路故障、一电容器开路、一镇流器故障以及一过功率故障所组成的群组；
(2)若总阻抗值稳定地落于这些故障阻抗区间其中之一内，则令处理器判断故障原因包含灯源短路故障、灯源开路故障以及电容器开路至少其中之一；
(3)若总阻抗值变动于参考阻抗区间及这些故障阻抗区间其中之二之间，则令处理器判断故障原因包含镇流器故障；以及
(4)若总阻抗值稳定地落于这些故障阻抗区间外，则令处理器判断故障原因包含过功率故障。
除了上述步骤，本实施例的侦测方法亦能执行第一实施例及第二实施例所描述的所有操作及具备所对应的所有功能，且所属技术领域具有通常知识者可直接了解本实施例的控制方法如何基于第一实施例及第二实施例的揭露内容执行此等操作及具备此等功能，于此不再赘述。
综上所述，本发明的路灯故障侦测装置及其路灯故障侦测方法藉由产生一阻抗状况表，以界定参考阻抗区间及非参考阻抗区间，并透过量测器量测路灯回路的总阻抗值，以根据总阻抗值落于参考阻抗区间或非参考阻抗区间，判断路灯回路是否处于正常运作状态。据此，本发明的路灯故障侦测装置可直接安装至区域的供电箱中，以判断各路灯回路的状况，故具有低成本、安装简单及时侦测的优点。
上述实施例所阐述的内容仅用以例举本发明的部分实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用以限制本发明的实质保护范畴。因此，任何熟悉本技术领域者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，且本发明的权利保护范围以申请专利范围为准。
Claims (14)
1.一种路灯故障侦测装置，耦接至一路灯回路且包含：
一储存器，用以储存一阻抗状况表，该阻抗状况表界定一参考阻抗区间以及一非参考阻抗区间；
一量测器，用以于一量测期间，量测该路灯回路的一总阻抗值；
一处理器，电性连结至该储存器以及该量测器，若该总阻抗值于该量测期间稳定地落于该参考阻抗区间内，则该处理器判断该路灯回路处于一正常运作状态，以及若该总阻抗值于该量测期间落入该非参考阻抗区间，则该处理器判断该路灯回路处于一故障状态；
其中，该路灯回路包含多个路灯，该等路灯以并联方式耦接于该路灯回路中，各该路灯包含一灯源、一镇流器以及一电容器，以及当该路灯回路处于该故障状态时，该处理器更判断该等路灯的一故障原因及一故障数量，该故障原因选自于由一灯源短路故障、一灯源开路故障、一电容器开路、一镇流器故障以及一过功率故障所组成的群组。
2.如权利要求1所述的路灯故障侦测装置，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，当该路灯回路处于该故障状态时，若该总阻抗值稳定地落于该等故障阻抗区间其中之一内，则该处理器判断该故障原因包含该灯源短路故障、该灯源开路故障以及该电容器开路至少其中之一。
3.如权利要求1所述的路灯故障侦测装置，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，当该路灯回路处于该故障状态时，若该总阻抗值变动于该参考阻抗区间及该等故障阻抗区间其中之二之间，则该处理器更判断该故障原因包含该镇流器故障。
4.如权利要求1所述的路灯故障侦测装置，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，以及当该路灯回路处于该故障状态时，若该总阻抗值稳定地落于该等故障阻抗区间外，则该处理器判断该故障原因包含该过功率故障。
5.如权利要求1所述的路灯故障侦测装置，其特征在于，该参考阻抗区间系由一参考阻抗值及一误差容许值所构成。
6.如权利要求5所述的路灯故障侦测装置，其特征在于，若该总阻抗值于该量测期间稳定地落于该参考阻抗区间内，则该处理器更根据该总阻抗值，修正该参考阻抗值。
7.如权利要求1所述的路灯故障侦测装置，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，以及各该故障阻抗区间系由一故障阻抗值及一误差容许值所构成。
8.一种路灯故障侦测方法，用于一路灯故障侦测装置，该路灯故障侦测装置耦接至一路灯回路且包含一储存器、一量测器及一电性连结至该储存器以及该量测器的处理器，该路灯回路包含多个路灯，该等路灯以并联方式耦接于该路灯回路中，各该路灯包含一灯源、一镇流器以及一电容器，该侦测方法包含下列步骤：
(a)令该储存器，储存一阻抗状况表，该阻抗状况表界定一参考阻抗区间以及一非参考阻抗区间；
(b)令该量测器，于一量测期间，量测该路灯回路的一总阻抗值；
(c)于步骤(b)之后，若该总阻抗值于该量测期间稳定地落于该参考阻抗区间内，则令该处理器判断该路灯回路处于一正常运作状态；以及
(d)于步骤(b)之后，若该总阻抗值于该量测期间落入该非参考阻抗区间，则令该处理器判断该路灯回路处于一故障状态；
其中，该步骤(d)更包含下列步骤：
(d1)当该路灯回路处于该故障状态时，令该处理器判断该等路灯的一故障原因及一故障数量，该故障原因选自于由一灯源短路故障、一灯源开路故障、一电容器开路、一镇流器故障以及一过功率故障所组成的群组。
9.如权利要求8所述的路灯故障侦测方法，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，该步骤(d)更包含下列步骤：
(d2)当该路灯回路处于该故障状态时，若该总阻抗值稳定地落于该等故障阻抗区间其中之一内，则令该处理器判断该故障原因包含该灯源短路故障、该灯源开路故障以及该电容器开路至少其中之一。
10.如权利要求8所述的路灯故障侦测方法，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，该步骤(d)更包含下列步骤：
(d3)当该路灯回路处于该故障状态时，若该总阻抗值变动于该参考阻抗区间及该等故障阻抗区间其中之二之间，则令该处理器判断该故障原因包含该镇流器故障。
11.如权利要求8所述的路灯故障侦测方法，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，该步骤(d)更包含下列步骤：
(d4)当该路灯回路处于该故障状态时，若该总阻抗值稳定地落于该等故障阻抗区间外，则令该处理器该故障原因包含该过功率故障。
12.如权利要求8所述的路灯故障侦测方法，其特征在于，该参考阻抗区间系由一参考阻抗值及一误差容许值所构成。
13.如权利要求12所述的路灯故障侦测方法，其特征在于，该步骤(c)更包含下列步骤：
(c1)若该总阻抗值于该量测期间稳定地落于该参考阻抗区间内，令该处理器根据该总阻抗值，修正该参考阻抗值。
14.如权利要求8所述的路灯故障侦测方法，其特征在于，该非参考阻抗区间包含多个故障阻抗区间，以及各该故障阻抗区间系由一故障阻抗值及一误差容许值所构成。
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