JP2011112549A - 電気配線の異常検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】瞬間的な断線であっても検出可能で、完全断線を未然に防止することができる電気配線の異常検出装置及び方法を提供する。
【解決手段】電気配線１を流れる電流信号に基づいて電気配線１の異常を検出する電気配線１の異常検出装置１０おいて、電気配線１の近傍に配置され、電気配線１の断線により生じる電磁ノイズを検出するノイズ検出コイル１１と、ノイズ検出コイル１１で検出された電磁ノイズにより発生する電流を電圧に変換する抵抗１２、抵抗１２に印加される電圧の時系列変化を示す波形データを計測し、波形データを出力する波形計測手段１４を含む電磁ノイズ出力手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気配線の断線等の異常を検出する電気配線の異常検出装置及び方法に関する。

従来、例えば発電用ガスエンジンやディーゼルエンジン等において機器を制御するための電流信号は、図４に示すように、制御盤５１に収容されたコントローラ５２から操作端５３へ電気配線５４を介して送信される。機器の制御系に不具合が発生した時、電気配線５４の断線によるものか、操作端５３の異常によるものか、あるいはコントローラ５２の異常によるものかを特定することは困難であった。

そこで、特許文献１（特開２００６−２３１０５号公報）では、電気配線の断線を検出する方法として、電気配線にパルス信号を印加し、そのとき電気配線に流れる電流を計測し、その電流波形を参照用の電流波形と比較し、その波形差から断線を検出する方法を提案している。

また、特許文献２（特開２００８−１６６０６１号公報）では、１次巻線と２次巻線とを有する磁気コアを点灯ランプと直列に挿入し、点灯ランプ−１次巻線−電源−点灯ランプの回路にて、スイッチをＯＮにし点灯ランプを点灯させると１次巻線−２次巻線間の電磁誘導作用により２次巻線を含む回路に電流が流れ、点灯確認ランプが点灯する装置を提案している。この装置では、回路内に断線が生じると電磁誘導作用が生じず、２次巻線を含む回路には電流が流れないため点灯確認ランプが消灯し、断線を検出できるようになっている。

特開２００６−２３１０５号公報 特開２００８−１６６０６１号公報

しかしながら、上記した従来の方法では、電気配線の素線が一部断線し、火花等が発生して電流信号が瞬間的に途絶えたり、完全な断線はしていないが信号波形が乱れるような事象については断線を検出することが難しかった。
図５は断線の種類を説明する図である。図５（Ａ）は完全な断線の場合の電流検出値を示すグラフで、このような完全断線の場合には機器の制御系に不具合が発生するため迅速な対応が必要となる。図５（Ｂ）は瞬間的な断線の場合の電流検出値を示すグラフで、図５（Ｃ）は断続的な断線の場合の電流検出値を示すグラフである。

電気配線が完全断線すると機器に不具合が発生してしまうため、これを未然に防止することが求められる。特に、瞬間的な断線や断続的な断線の場合、完全な断線となる可能性が大きいため、早期に検出することが望ましい。
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、瞬間的な断線であっても検出可能で、完全断線を未然に防止することができる電気配線の異常検出装置及び方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る電気配線の異常検出装置は、電気配線の異常を検出する電気配線の異常検出装置において、前記電気配線の近傍に配置され、前記電気配線の断線により生じる電磁ノイズを検出するノイズ検出コイルと、前記ノイズ検出コイルで検出された前記電磁ノイズを時系列的な波形データとして出力する電磁ノイズ出力手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、電気配線の断線の際に発生する電磁ノイズを検出するノイズ検出コイルを備えることにより、瞬間的な断線であっても確実に検知することが可能となる。また、断線した瞬間を検出することが可能であるため、起動時には断線状態ではなく突然完全な断線となる場合など、最初から完全断線している場合以外の断線を全て検出可能である。さらに、本発明の装置は電気配線に直接接続する必要がないため、電気配線を被覆する保護管を取り除く必要がない。なお、ノイズ検出コイルは、電気配線のうち断線の可能性が高い部位を予測して設置することが好ましい。また、ノイズ検出コイルは、電気配線に対して、該電気配線を流れる電流による磁場の変化を検出可能な距離に配置する。

また、前記電磁ノイズ出力手段は、前記ノイズ検出コイルで検出された前記電磁ノイズにより発生する電流を電圧に変換する抵抗と、前記抵抗に印加される電圧の時系列変化を示す波形データを計測し、前記波形データを出力する波形計測手段とを有することが好ましい。
このように、抵抗と波形計測手段とを備えることにより、電磁ノイズを波形データから明瞭に検出することが可能となる。
さらに、前記電気配線に電流計を設置することが好ましく、これにより電気配線が始めから完全に断線しているか否かを判定することができ、断線の種類も同時に特定することが可能となる。

さらにまた前記波形データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記波形データから前記電磁ノイズの発生回数をカウントするカウント部と、前記カウント部でカウントされた前記電磁ノイズの発生回数に基づいて前記電気配線の異常を判定する異常判定部とを有する診断手段とをさらに備えることが好ましい。
このように、電磁ノイズの発生回数に基づいて電気配線の異常を判定することにより、完全断線を未然に防止することが可能となる。

また、本発明に係る電気配線の異常検出方法は、電気配線の異常を検出する電気配線の異常検出方法において、前記電気配線の近傍に配置されたノイズ検出コイルで前記電気配線の断線により生じる電磁ノイズを検出する工程と、前記電磁ノイズの発生回数をカウントする工程と、前記カウントされた前記電磁ノイズの発生回数から回数積算計算を行って前記電磁ノイズの発生頻度を求め、前記発生頻度を予め設定されたしきい値と比較し、前記発生頻度が前記しきい値より大きい場合に前記電気配線に異常が発生したと判定する工程とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、ノイズ検出コイルにより電気配線の断線時に発生する電磁ノイズを検出し、この電磁ノイズの発生回数に基づいて電気配線の異常を判定することにより、完全断線を未然に防止することが可能となる。

以上記載のように本発明によれば、電気配線の断線の際に発生する電磁ノイズを検出するノイズ検出コイルを備えることにより、瞬間的な断線であっても確実に検知することが可能となる。また、断線した瞬間を検出することが可能であるため、起動時には断線状態ではなく突然完全な断線となる場合など、最初から完全断線している場合以外の断線を全て検出可能である。さらに、本発明の装置は電気配線に直接接続する必要がないため、電気配線を被覆する保護管を取り除く必要がない。

本実施形態に係る電気配線の異常検出装置を示す全体構成図である。 本実施形態の変形例である電気配線の異常検出装置を示す全体構成図である。 電気配線の異常検出方法を示すフローチャートである。 電気配線の構成を示す図である。 断線の種類を説明する図で、（Ａ）は完全な断線の場合の電流検出値、（Ｂ）瞬間的な断線の場合の電流検出値、（Ｃ）断続的な断線の場合の電流検出値をそれぞれ示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る電気配線の異常検出装置を示す全体構成図である。
電気配線の異常検出装置１０は、主に、電気配線１の近傍に配置されたノイズ検出コイル１１と、ノイズ検出コイル１１で検出された電磁ノイズを出力する電磁ノイズ出力手段とを備える。

異常検出対象である電気配線１は、制御盤５に設置されたコントローラ６と操作端８との間をつないでコントローラ６からの電流信号を操作端８に送信する配線である。電気配線１は複数の配線が保護管内に収容されている。それぞれの配線には、コントローラ６側にインダクタ７が挿入されていてもよい。

ノイズ検出コイル１１は、電気配線１の断線により生じる電磁ノイズを検出する。このノイズ検出コイルは、電気配線１に対して、該電気配線１を流れる電流による磁場の変化を検出可能な距離に配置する。また、ノイズ検出コイル１１は、電気配線１のうち断線の可能性が高い部位を予測して設置することが好ましい。例えば、保護管のコネクタ部等のように、電気配線１が振動等により移動した際に摩擦により断線する可能性がある部位に設置する。
電磁ノイズを検出は、断線によって磁場の方向が変化してノイズ検出コイル１１に電圧が発生するので、その変化を電磁ノイズとして捉えることにより断線の検出ができる。また、断線により火花が発生する可能性があり、その際に発生する電磁ノイズをノイズ検出コイル１１で捉えることによっても断線を特定できる。

電磁ノイズ出力手段は、ノイズ検出コイル１１で検出された電磁ノイズを時系列的な波形データとして出力する。具体的には、電磁ノイズ出力手段は、ノイズ検出コイル１１で検出された電磁ノイズにより発生する電流を電圧に変換する抵抗１２と、抵抗１２に印加される電圧の時系列変化を示す波形データを計測し、この波形データを出力する波形計測手段とを有する。波形計測手段は、抵抗１２の両端に接続されたプローブ１３を有するオシロスコープ１４であってもよい。

上記構成を備える電気配線の異常検出装置１０では、電気配線１の断線時に発生する電磁ノイズをノイズ検出コイル１１で検出し、この電磁ノイズにより発生する電流を抵抗１２で電圧に変換し、抵抗に印加される電圧の時系列変化をオシロスコープ１４により計測して波形データを出力する。オシロスコープ１４により図１に示すような波形データが得られ、この波形データにあらわれる電磁ノイズに基づいて電気配線１の異常を判断する。

このように、電気配線１の断線の際に発生する電磁ノイズを検出するノイズ検出コイル１１を備えることにより、瞬間的な断線であっても確実に検知することが可能となる。また、断線した瞬間を検出することが可能であるため、起動時には断線状態ではなく突然完全な断線となる場合など、最初から完全断線している場合以外の断線を全て検出可能である。さらに、装置を電気配線１に直接接続する必要がないため、電気配線１を被覆する保護管を取り除く必要がない。

また、電気配線の異常検出装置１０は、上記構成に加えて電気配線１の電流値を計測する電流計１５をさらに備えることが好ましい。電流計１５はクランプ式電流計であるとより好ましい。このように、電流計１５を備えることにより、電気配線１が始めから完全に断線しているか否かを判定することができ、断線の種類も特定することが可能となる。

以上、本発明の実施形態の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
図２は本実施形態の変形例である電気配線の異常検出装置を示す全体構成図である。
電気配線の異常検出装置１０は、図１にて説明した構成に加えて、オシロスコープ１４に接続されて波形データを記憶する記憶手段２１と、オシロスコープ１４及び記憶手段２１に接続され、波形データに基づいて電気配線１の異常を判定する診断手段２２とをさらに備える。

記憶手段２１は、オシロスコープ１４で計測された波形データを時系列的に記憶する装置であり、必要に応じて診断手段２２により波形データを取り出すことができる。また、電流計１５を設置している場合には、電流計１５で検出された電流値も記憶することが好ましい。
診断手段２２は、記録手段２１に記憶された波形データから電磁ノイズの発生回数をカウントするカウント部２３と、カウント部２３でカウントされた電磁ノイズの発生回数に基づいて電気配線１の異常を判定する異常判定部２４と、異常判定結果を出力するモニタ等の出力部２５とを有する。なお、診断手段２２は、各種演算処理を行うＣＰＵと、カウント部２３、異常判定部２４及び出力部２５等の各機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録したメモリとを含み、このプログラムを実行することによって各機能が実現されるようになっている。

次に、図３のフローチャートを参照して、電気配線の異常検出方法を説明する。
まず、電気配線１の近傍に設置されたノイズ検出コイル１１により電気配線１の電磁ノイズを検出する（Ｓ１）。このとき、オシロスコープ１４で計測された波形データは記憶手段２１に記憶する（Ｓ２）。診断手段２２により波形データに電磁ノイズが存在するか否かを判断し（Ｓ３）、電磁ノイズが無い場合には電気配線１に異常がないと判定する（Ｓ４）。電磁ノイズがある場合には、診断手段２２のカウント部２３により電磁ノイズの発生回数をカウントする（Ｓ５）。

そして、診断手段２２の異常判定部２４により、検出された電磁ノイズの発生回数から回数積算計算により発生頻度を求め、この発生頻度と予め設定されたしきい値とを比較し（Ｓ６）、電磁ノイズの発生頻度がしきい値よりも大きい場合には、電気配線１に異常があると判定し（Ｓ７）、判定結果を出力部２５に出力する。この異常は、複数回の瞬間的な断線により完全断線の予兆を示すものである。
異常ありと判定されたら、電磁ノイズ検出位置の判定及び電気配線１の交換範囲の特定を行う（Ｓ８）。なお、電磁ノイズの検出位置の判定は、複数設置されたノイズ検出コイル１１で検出を行ったとき、電磁ノイズが検出されたノイズ検出コイル１１を特定し、その位置を取得するようにしてもよい。また、電気配線１の交換範囲の特定は、断線と判断された場合に、断線位置の範囲の電気配線１を特定することであり、この範囲の電気配線１を部分的に交換することが好ましい。

このように本実施形態によれば、ノイズ検出コイル１１により電気配線１の断線時に発生する電磁ノイズを検出し、この電磁ノイズの発生回数に基づいて電気配線１の異常を判定することにより、完全断線を予兆し、未然に防止することが可能となる。

１ 電気配線
５ 制御盤
６ コントローラ
８ 操作端
１０ 電気配線の異常検出装置
１１ ノイズ検出コイル
１２ 抵抗
１３ プローブ
１４ オシロスコープ
１５ 電流計
２１ 記憶手段
２２ 診断手段
２３ カウント部
２４ 異常判定部
２５ 出力部

Claims (5)

1. 電気配線の異常を検出する電気配線の異常検出装置において、
   前記電気配線の近傍に配置され、前記電気配線の断線により生じる電磁ノイズを検出するノイズ検出コイルと、
   前記ノイズ検出コイルで検出された前記電磁ノイズを時系列的な波形データとして出力する電磁ノイズ出力手段とを備えることを特徴とする電気配線の異常検出装置。
2. 前記電磁ノイズ出力手段は、
   前記ノイズ検出コイルで検出された前記電磁ノイズにより発生する電流を電圧に変換する抵抗と、
   前記抵抗に印加される電圧の時系列変化を示す波形データを計測し、前記波形データを出力する波形計測手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の電気配線の異常検出装置。
3. 前記電気配線に電流計を設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の電気配線の異常検出装置。
4. 前記波形データを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記波形データから前記電磁ノイズの発生回数をカウントするカウント部と、前記カウント部でカウントされた前記電磁ノイズの発生回数に基づいて前記電気配線の異常を判定する異常判定部とを有する診断手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気配線の異常検出装置。
5. 電気配線の異常を検出する電気配線の異常検出方法において、
   前記電気配線の近傍に配置されたノイズ検出コイルで前記電気配線の断線により生じる電磁ノイズを検出する工程と、
   前記電磁ノイズの発生回数をカウントする工程と、
   前記カウントされた前記電磁ノイズの発生回数から回数積算計算を行って前記電磁ノイズの発生頻度を求め、前記発生頻度を予め設定されたしきい値と比較し、前記発生頻度が前記しきい値より大きい場合に前記電気配線に異常が発生したと判定する工程とを備えることを特徴とする電気配線の異常検出方法。

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