JP2022190997A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサを介して、電気的に並列に接続された複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路を備える電力供給システムの異常を、その異常原因とともに早期に検出可能な異常検出装置を提供する。【解決手段】異常検出装置１０は、電気的に並列に接続された複数の軌道回路３と、コンデンサ５を有し、コンデンサ５を介して複数の軌道回路３にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路１と、を備える電力供給システムＰの異常を検出する。異常検出装置１０は、複数の軌道回路３における断線を検出する断線検出部１１と、電源回路１内に生じた過電流を検出する過電流検出部２１と、過電流検出部２１によって電源回路１内での過電流の発生が検出された場合に、複数の軌道回路３に流れる電流の波形に基づいて、電力供給システムＰの異常原因を判定する異常判定部４１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサを介して、電気的に並列に接続された複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源を備える電力供給システムの異常を検出する異常検出装置に関する。

コンデンサを介して、電気的に並列に接続された複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源を備える電力供給システムとして、例えば特許文献１に開示されるように、軌道に沿って走行する移動体に電力を供給する電力供給システムが知られている。

前記特許文献１に開示されている電力供給システムは、給電線と共に共振回路を構成するように前記給電線に接続されたコンデンサを備えている。前記共振回路の共振周波数は、前記給電線に流れる電流の周波数に一致させている。前記特許文献１には、１つの電源に対して複数の給電線が設けられている点が開示されている。

特開２００９－７２０１１号公報

上述のように、ＬＣ共振を用いて複数の負荷に所定の周波数の電流を供給する場合、前記複数の負荷のうち少なくとも一つに断線が生じると、負荷側のインダクタンスが変化する一方、コンデンサのキャパシタンスは変化しない。よって、前記所定の周波数からずれた周波数の電流が負荷側に流れる。このように、前記所定の周波数からずれた周波数の電流が負荷側に流れると、システム全体として流れる電流が増大する。

このように、負荷側に断線が生じた場合でも、電力供給システム内の過電流として検出される。そのため、負荷側の断線によって電力供給システム内で過電流が生じた場合と、他の要因によって電力供給システム内で過電流が生じた場合とを区別するのが難しい。

これに対し、電力供給システムの異常をできるだけ早期に検出するとともに、前記電力供給システムの停止期間をできるだけ短くするために、異常原因の検出も迅速に行うことが求められている。

本発明の目的は、コンデンサを介して、電気的に並列に接続された複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路を備える電力供給システムの異常を、その異常原因とともに早期に検出可能な異常検出装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る異常検出装置は、電気的に並列に接続された複数の負荷と、コンデンサを有し、前記コンデンサを介して前記複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路と、を備える電力供給システムの異常を検出する異常検出装置である。この異常検出装置は、前記複数の負荷における断線を検出する断線検出部と、前記電源回路内に生じた過電流を検出する過電流検出部と、前記過電流検回路によって前記電源回路内での過電流の発生が検出された場合に、前記複数の負荷に流れる電流の波形に基づいて、前記電力供給システムの異常原因を判定する異常判定部と、を有する（第１の構成）。

これにより、前記複数の負荷における断線を断線検出部によって検出することができる。また、前記電源回路内での過電流を過電流検出部によって検出することもできる。

ところで、前記過電流検出部によって前記電源回路内での過電流が検出された場合、前記複数の負荷の断線によって前記電源回路内で過電流が発生した可能性もある。これに対し、上述の構成では、異常判定部は、前記複数の負荷に流れる電流の波形に基づいて、前記複数の負荷における断線であるかどうか、すなわち電力供給システムの異常原因を判定することができる。

したがって、以上の構成により、前記電力供給システムの異常を、その異常原因とともに早期に検出することができる。

前記第１の構成において、異常検出装置は、前記複数の負荷に流れる電流の波形に基づいて、前記複数の負荷において断線が生じたかどうかを判定する断線判定部をさらに有する。前記異常判定部は、前記過電流検出部及び前記断線判定部の出力に基づいて、前記電力供給システムの異常原因を判定する（第２の構成）。

これにより、過電流検出部によって電源回路内での過電流の発生が検出された場合でも、複数の負荷における断線を断線判定部によって判定することができる。したがって、以上の構成により、電力供給システムの異常を、その異常原因とともに早期に検出することができる。

前記第２の構成において、前記異常判定部は、前記過電流検出部によって、前記電源回路内に生じた過電流が検出され、且つ、前記断線判定部によって、前記複数の負荷における断線が判定された場合に、断線異常と判定する（第３の構成）。

これにより、異常判定部は、過電流検出部の検出結果と断線判定部の判定結果とに基づいて、複数の負荷における断線異常を精度良く判定することができる。したがって、電力供給システムの異常を、その異常原因とともに早期に検出することができる。

前記第２または第３の構成において、前記断線検出部、前記過電流検出部及び前記断線判定部は、アナログ回路によって構成されている（第４の構成）。

これにより、異常検出装置にＣＰＵ等を搭載していなくても、前記異常検出装置によって、電力供給システムにおける断線検出及び過電流検出を行うことができるとともに、電源回路内での過電流の発生が検出された場合でも、複数の負荷における断線が原因かどうかを判定することができる。したがって、異常検出装置を低コスト且つ簡単な構成で実現することができる。

前記第２から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記断線判定部の内部の時定数は、前記断線検出部の内部の時定数よりも小さい（第５の構成）。

これにより、電源回路内に過電流が生じた原因を、断線判定部によって迅速に判定することができる。したがって、電力供給システムの異常を、その異常原因とともにより早期に検出することができる。一方、時定数が大きい断線検出部は、断線判定部に比べてノイズ等の影響を受けにくいため、断線を誤判定するのを防止できる。よって、電力供給システムの動作を停止する際には、前記断線検出部の検出結果を用いることにより、断線の誤判定によるシステム停止を防止できる。

本発明の一実施形態に係る異常検出装置は、コンデンサを介して、電気的に並列に接続された複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路を備える電力供給システムの異常を検出する装置である。前記異常検出装置は、断線検出部と、過電流検出部と、前記過電流検出部によって前記電源回路内での過電流の発生が検出された場合に、前記複数の負荷に流れる電流の波形に基づいて、前記電力供給システムの異常原因を判定する異常判定部とを有する。

これにより、前記複数の負荷における断線が原因で電源回路内に過電流が流れた場合でも、異常判定部によって異常原因を判定することができる。したがって、前記電力供給システムの異常を、その異常原因とともに早期に検出することができる。

図１は、実施形態に係る異常検出装置を有する電源回路と、複数の軌道回路とを有する電力供給システムの概略構成を示す図である。 図２は、異常検出装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、断線検出部の回路構成の一例を示す図である。 図４は、断線検出部内の各部における電圧波形の一例を示す図である。 図５は、過電流検出部の回路構成の一例を示す図である。 図６は、過電流検出部内の各部における電圧波形の一例を示す図である。 図７は、断線判定部の回路構成の一例を示す図である。 図８は、断線判定部内の各部における電圧波形の一例を示す図である。 図９は、異常判定部の概略構成を示す図である。 図１０は、異常判定部に入力される、過電流検出部及び断線判定部からの出力信号と、異常判定部から出力される、断線異常信号及び過電流異常信号との関係を示す図である。 図１１Ａは、内部電流が小さい場合に軌道回路で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。 図１１Ｂは、内部電流が大きい場合に軌道回路で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。 図１２は、電源回路の出力側の電流の周波数と電源回路の内部電流との関係を模式的に示す図である。 図１３Ａは、内部電流が小さい場合に軌道回路で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。 図１３Ｂは、内部電流が大きい場合に軌道回路で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。 図１４は、異常検出装置における断線検出部、断線判定部及び過電流検出部の各動作と判定結果との関係を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施形態に係る異常検出装置１０を有する電源回路１と、複数の軌道回路３とを有する電力供給システムＰの概略構成を示す図である。電源回路１は、電気的に並列に接続された複数の軌道回路３（負荷）に電力を供給する軌道電源盤である。複数の軌道回路３は、例えば軌道に沿って走行する移動体に電力を供給する回路である。

なお、電源回路１は、軌道回路以外の回路に電力を供給してもよい。すなわち、電力供給システムＰの構成は、電源回路１から、電気的に並列に接続された複数の回路に電力を供給する構成であれば、他の構成であってもよい。

具体的には、電源回路１は、電流型インバータ２と、コンデンサ５と、入力側インダクタンス６とを有する。電源回路１の出力側には、複数の軌道回路３が電流型インバータ２に対して電気的に並列に接続されている。複数の軌道回路３は、それぞれ、固有のインダクタンス４を有する。

電流型インバータ２は、図示しない電源から供給される直流電流を、所定の周波数の交流電流に変換する。前記所定の周波数は、後述するＬＣ共振回路の共振周波数である。電流型インバータ２は、従来の電流型インバータの構成と同様である。よって、電流型インバータ２の詳しい構成については、説明を省略する。

コンデンサ５は、電流型インバータ２に対して電気的に並列に接続されている。コンデンサ５は、複数の軌道回路３のインダクタンス４とともにＬＣ共振回路を構成する。本実施形態では、電源回路１は、電気的に並列に接続された複数のコンデンサ５を有する。電流型インバータ２は、コンデンサ５及び複数の軌道回路３のインダクタンス４によって構成されるＬＣ共振回路の共振周波数に合せるように、出力する電流の周波数を調整する。

このように、電源回路１は、コンデンサ５及び複数の軌道回路３のインダクタンス４によって構成されるＬＣ共振回路を利用して、複数の軌道回路３に所定の周波数の電流を供給する。図１において、符号７は、電源回路１の内部の電流を検出する内部電流検出器であり、符号８は、電源回路１の出力電流を検出する出力電流検出器である。

異常検出装置１０は、電源回路１の内部で生じる過電流及び複数の軌道回路３における断線を検出する。異常検出装置１０は、電源回路１の内部電流を検出することにより、過電流を検出し、複数の軌道回路３に流れる電流を検出することにより、軌道回路３の断線を検出する。

具体的には、異常検出装置１０は、断線検出部１１と、過電流検出部２１と、断線判定部３１と、異常判定部４１とを有する。図２は、異常検出装置１０の概略構成を示す図である。

断線検出部１１は、複数の軌道回路３にそれぞれ流れる電流に基づいて、各軌道回路３の断線を検出する。具体的には、断線検出部１１は、軌道回路３に流れる電流が第１電流閾値よりも小さい場合に、その軌道回路３で断線が発生したと検出する。すなわち、断線検出部１１は、軌道回路３の断線異常を検出する。軌道回路３に流れる電流は、出力電流検出器８によって検出される電流である。

断線検出部１１は、例えば、半波整流回路１２と比較回路１６とを含む回路である。図３は、断線検出部１１の回路構成の一例を示す図である。本実施形態の断線検出部１１は、アナログ回路によって構成されている。図４は、断線検出部１１内の各部（Ｐ１からＰ５）における電圧波形の一例を示す図である。

図３に示すように、半波整流回路１２は、ダイオード１３と、抵抗１４と、コンデンサ１５とを有する。ダイオード１３は、一方向のみに電流を流す。よって、図３及び図４のＰ１における交流電圧は、ダイオード１３によって、図４のＰ２に示すような半波状に整流された電圧波形になる。抵抗１４及びコンデンサ１５は、電圧の波形を平滑化する。すなわち、図４のＰ２に示す半波状の電圧波形は、抵抗１４及びコンデンサ１５によって、図４のＰ３に示すようなリプル電圧が抑制された略直流状の波形になる。

比較回路１６は、コンパレータ１７と、分圧回路１８とを有する。コンパレータ１７は、半波整流回路１２から出力された電圧と、分圧回路１８によって得られる電圧（第１電圧閾値）とを比較し、半波整流回路１２から出力された電圧が前記第１電圧閾値よりも小さい場合には、Ｈｉｇｈ信号を出力する。なお、コンパレータ１７及び分圧回路１８の構成は、従来の構成と同様であるため、コンパレータ１７及び分圧回路１８についての詳しい説明を省略する。前記第１電圧閾値は、上述の第１電流閾値に対応する電圧の閾値である。

コンパレータ１７に入力される、半波整流回路１２から出力された電圧及び前記第１電圧閾値は、図４のＰ４に示す電圧波形である。図４のＰ５は、コンパレータ１７から出力される電圧波形の一例である。なお、説明のために、図４のＰ４において、前記第１電圧閾値の波形は、破線で示す。

軌道回路３に断線が発生すると、図４に示すように、Ｐ１の位置における交流電圧はゼロになり、Ｐ３からＰ４の各位置における電圧は徐々に下がる。Ｐ４の電圧は、断線が発生してからｔｐ経過後に、分圧回路１８から出力される第１電圧閾値よりも小さくなる。よって、コンパレータ１７は、図４のＰ５に示すように、Ｈｉｇｈ信号を出力する。

したがって、断線検出部１１は、軌道回路３の断線を検出することができる。

過電流検出部２１は、電流型インバータ２に対して電源回路１の上流側に流れる電流に基づいて、過電流を検出する。具体的には、過電流検出部２１は、検出した電流が第２電流閾値よりも大きい場合に、電源回路１内で過電流が発生したと検出する。電流型インバータ２に対して電源回路１の上流側に流れる電流は、内部電流検出器７によって検出される電流である。

過電流検出部２１は、例えば、信号変換部２２と、過電流判定部２７とを含む回路である。本実施形態の過電流検出部２１は、アナログ回路によって構成されている。図５は、過電流検出部２１の回路構成の一例を示す図である。図６は、過電流検出部２１内の各部（Ｑ１からＱ４）における電圧波形の一例を示す図である。

図５に示すように、信号変換部２２は、抵抗２３と、コンデンサ２４と、オペアンプ２５と、増幅率設定回路２６とを有する。抵抗２３及びコンデンサ２４は、電圧の波形を平滑化する。すなわち、図６のＱ１に示すリプル電圧を有する略直流状の電圧波形は、抵抗２３及びコンデンサ２４によって、図６のＱ２に示すようにリプル電圧が抑制された略直流状の波形になる。

オペアンプ２５及び増幅用抵抗回路２６は、信号を増幅する信号増幅回路として機能する。増幅用抵抗回路２６は、電気的に直列に接続された複数の抵抗を有する。オペアンプ２５には、上述の抵抗２３及びコンデンサ２４によって得られた略直流状の波形を有する電圧と、増幅用抵抗回路２６によって得られる、オペアンプ２５の出力電圧と入力電圧との差の分圧とが入力される。図６のＱ３に示すように、オペアンプ２５は、入力される略直流状の波形を有する電圧を、増幅して出力する。なお、増幅用抵抗回路２６の各抵抗の抵抗値を変えることによって、オペアンプ２５から出力される電圧の増幅率を変えることができる。過電流検出部２１は、オペアンプ２５及び増幅用抵抗回路２６を有していなくてもよい。

過電流判定部２７は、コンパレータ２８と、分圧回路２９とを有する。コンパレータ２８は、信号変換部２２から出力された電圧と、分圧回路２９によって得られる電圧値（第２電圧閾値）とを比較し、信号変換部２２から出力された電圧が前記第２電圧閾値よりも大きい場合には、Ｈｉｇｈ信号を出力する。なお、コンパレータ２８及び分圧回路２９の構成は、従来の構成と同様であるため、コンパレータ２８及び分圧回路２９についての詳しい説明を省略する。前記第２電圧閾値は、上述の第２電流閾値に対応する電圧の閾値である。

コンパレータ２８に入力される、信号変換部２２から出力された電圧及び前記第２電圧閾値は、図６のＱ３に示す電圧波形である。図６のＱ４は、コンパレータ２８から出力される電圧波形の一例である。なお、説明のために、図６のＱ３において、前記第２電圧閾値の波形は、破線で示す。

電源回路１内で過電流が発生すると、図６のＱ３に示すように、信号変換部２２から出力される電圧は、過電流が発生してからｔｑ経過後に、前記第２電圧閾値よりも大きくなる。よって、コンパレータ２８は、図６のＱ４に示すように、Ｈｉｇｈ信号を出力する。

したがって、過電流検出部２１は、電源回路１内での過電流の発生を検出することができる。

断線判定部３１は、複数の軌道回路３にそれぞれ流れる電流に基づいて、各軌道回路３の断線を判定する。断線判定部３１の判定結果は、後述する異常判定部４１での異常判定に用いられる。軌道回路３に流れる電流は、出力電流検出器８によって検出される電流である。

断線判定部３１は、例えば、パルス検出部３２と、単安定マルチバイブレータ３６とを含む回路である。本実施形態の断線判定部３１は、アナログ回路によって構成されている。図７は、断線判定部３１の回路構成の一例を示す図である。図８は、断線判定部３１内の各部（Ｓ１からＳ４）における電圧波形の一例を示す図である。

パルス検出部３２は、フォトカプラ３３と、抵抗３４と、コンデンサ３５とを有する。フォトカプラ３３は、複数の軌道回路３にそれぞれ流れる電流を、パルス状の波形に変換する。すなわち、図８のＳ１に示す正弦波状の電圧波形は、フォトカプラ３３によって、図８のＳ２に示すようなパルス状の波形に変換される。フォトカプラ３３の構成は、従来の構成と同様であるため、フォトカプラ３３の詳しい説明を省略する。なお、パルス検出部は、複数の軌道回路３にそれぞれ流れる電流をパルスとして検出可能な他の構成を有していてもよい。

抵抗３４及びコンデンサ３５は、フォトカプラ３３によって変換されたパルス状の波形に含まれる高周波ノイズ等を除去する。すなわち、図８のＳ２に示す高周波ノイズ等を含んだパルス状の電圧波形は、抵抗３４及びコンデンサ３５によって、図８のＳ３に示すような前記高周波ノイズが除去された略矩形状の波形になる。

単安定マルチバイブレータ３６は、パルス検出部３２によって検出されたパルスの有無を判定する。具体的には、図８のＳ４に示すように、単安定マルチバイブレータ３６は、パルス検出部３２から出力されるパルスが所定期間内に入力される場合にはＬｏｗ信号を継続して出力する一方、前記パルスが前記所定期間内に入力されなくなるとＨｉｇｈ信号を出力する。前記所定時間は、Ｓ３におけるパルスの１周期よりも長く且つ前記パルスの２周期目の信号立ち下りのタイミングよりも短い範囲の時間に設定されている。単安定マルチバイブレータ３６は、従来の構成と同様であるため、単安定マルチバイブレータ３６の詳しい説明を省略する。なお、パルス検出部３２によって検出されたパルスの有無を判定可能な構成であれば、単安定マルチバイブレータ以外の構成を用いてもよい。

軌道回路３に断線が発生すると、図８に示すように、Ｓ１の位置における交流電圧はゼロになり、Ｓ２及びＳ３の各位置にパルスが入力されなくなる。前記パルスが入力されない時間が前記所定期間続いた場合（断線が発生してからｔｓ経過後）、単安定マルチバイブレータ３６は、図８のＳ４に示すように、Ｈｉｇｈ信号を出力する。

したがって、断線判定部３１は、軌道回路３の断線を検出することができる。

なお、断線判定部３１の内部の時定数は、断線検出部１１の内部の時定数よりも小さい（図１３Ａにおけるｔｓ、ｔｐ参照）。よって、断線判定部３１及び断線検出部１１に対して出力電流検出器８から同じ電圧波形が入力されている状態で、軌道回路３が断線して電圧波形が変化した場合、断線判定部３１は、断線検出部１１よりも早く断線を判定することができる。一方、時定数が大きい断線検出部１１は、断線判定部３１に比べてノイズ等の影響を受けにくいため、断線を誤判定するのを防止できる。

異常判定部４１は、過電流検出部２１で検出された結果と、断線判定部３１で判定された結果とを用いて、電力供給システムＰで生じた異常が、電源回路１の内部で生じた過電流異常であるか、軌道回路３の断線異常であるかを判定する。具体的には、異常判定部４１は、過電流検出部２１によって過電流が検出された場合に、断線判定部３１によって軌道回路３の断線であると判定されていれば、断線異常と判定し、断線判定部３１によって軌道回路３の断線であると判定されていなければ、過電流異常と判定する。

図９は、異常判定部４１の概略構成を示す図である。図９に示すように、異常判定部４１は、断線異常判定部４２と、過電流異常判定部４６とを有する。

断線異常判定部４２は、過電流検出部２１及び断線判定部３１からの出力がそれぞれＨｉｇｈ信号の場合に、断線異常信号を出力する。具体的には、断線異常判定部４２は、過電流検出部２１及び断線判定部３１からの出力信号に対して論理積を得るようなＡＮＤ回路４３を有する。

過電流異常判定部４６は、過電流検出部２１からの出力信号がＨｉｇｈ信号で且つ断線判定部３１からの出力信号がＬｏｗ信号の場合に、過電流異常信号を出力する。具体的には、過電流異常判定部４６は、断線判定部３１からの出力信号の否定値を出力するＮＯＴ回路４７と、断線判定部３１からの出力信号の否定値及び過電流検出部２１からの出力信号に対して論理積を得るようなＡＮＤ回路４８とを有する。

なお、異常判定部４１は、例えば、汎用ＩＣなどを用いて構成される論理回路である。異常判定部４１は、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）などによって構成されてもよい。異常判定部４１の機能は、プログラムによって実現されてもよい。

図１０は、異常判定部４１に入力される、過電流検出部２１及び断線判定部３１からの出力信号と、異常判定部４１から出力される、断線異常信号及び過電流異常信号との関係を示す図である。図１０に示すように、異常判定部４１は、過電流検出部２１及び断線判定部３１からの出力がそれぞれＨｉｇｈ信号の場合に、断線異常信号を出力（断線異常信号のＨｉｇｈ信号を出力）し、過電流検出部２１からの出力信号がＨｉｇｈ信号で且つ断線判定部３１からの出力信号がＬｏｗ信号の場合に、過電流異常信号を出力（過電流異常信号のＨｉｇｈ信号を出力）する。

これにより、異常判定部４１は、電源回路１における過電流の発生を検出した場合に、軌道回路３の断線に起因した過電流であるかどうかを判定することができる。

ところで、本実施形態のような構成を有する電源回路１では、移動体への電力供給状況によって、内部電流の上昇の度合いが変化する。そのため、軌道回路３で断線が生じた場合でも、移動体への電力供給状況によっては、内部電流の異常として検出される場合がある。

図１１Ａは、内部電流が小さい場合に軌道回路３で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。図１１Ｂは、内部電流が大きい場合に軌道回路３で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。なお、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、断線検出部１１内の電流変化も示す。断線検出部１１では、軌道回路３で断線が生じると、断線検出部１１内に流れる電流が低下する。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、軌道回路３で断線が生じると、電源回路１の内部電流が一時的に増大する。このように電源回路１の内部電流が増大する理由は、以下のとおりである。

複数の軌道回路３のうち一部の軌道回路３で断線が生じると、電気的に並列に接続された複数の軌道回路３における合成インダクタンスが増大する。一方、電源回路１のコンデンサの合成キャパシタンスは変化しないため、ＬＣ共振回路の共振周波数ｆ（ｆ＝１／（２π√（Ｌ×Ｃ）、Ｌ：合成インダクタンス、Ｃ：合成キャパシタンス）は、低下する。図１２は、電源回路１の出力側の電流の周波数と電源回路１の内部電流との関係を模式的に示す図である。図１２に示すように、軌道回路３の断線によって、電源回路１の出力側に位置するＬＣ共振回路の共振周波数ｆが低下すると、電流型インバータ２の駆動周波数において電源回路１の内部に流れる内部電流が増大する。

図１１Ａに示すように、電源回路１の内部電流が小さい場合には、軌道回路３で断線が生じると、電源回路１の内部電流が増大するよりも早く、断線検出部１１内の電流が低下して該電流が第１電流閾値よりも小さくなる。よって、断線検出部１１によって、軌道回路３の断線を検出することができる。

一方、図１１Ｂに示すように、電源回路１の内部電流が大きい場合には、軌道回路３で断線が生じると、断線検出部１１内の電流が低下して該電流が第１電流閾値よりも小さくなるタイミングよりも早く、電源回路１の内部電流が増大して該内部電流が第２閾値よりも大きくなる。よって、この場合には、過電流検出部２１によって、電源回路１の過電流であると検出される。

したがって、異常検出装置が断線検出部及び過電流検出部だけを有している場合には、軌道回路３の断線を精度良く且つ迅速に検出できない可能性がある。

これに対し、本実施形態のように、異常検出装置１０が、断線検出部１１及び過電流検出部２１に加えて、断線判定部３１及び異常判定部４１を有することにより、上述のように電源回路１の過電流が軌道回路３の断線よりも先に検出された場合でも、軌道回路３の断線を精度良く判定することができる。

図１３Ａは、内部電流が小さい場合に軌道回路３で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。図１３Ｂは、内部電流が大きい場合に軌道回路３で断線が生じた際の内部電流の変化を模式的に示す図である。

図１３Ａに示すように、断線検出部１１が軌道回路３の断線を検出した場合（断線検出部１１からＨｉｇｈ信号を出力している場合）には、異常検出装置１０は、軌道回路３の断線異常であると検出して断線異常信号を出力する。この場合には、断線判定部３１でも軌道回路３の断線を判定している（断線判定部３１からＨｉｇｈ信号を出力）が、過電流検出部２１で電源回路１の過電流を検出していないため、異常判定部４１では、軌道回路３の断線異常とは判定しない。

図１３Ｂに示すように、過電流検出部２１で電源回路１の過電流を検出した場合（過電流検出部２１からＨｉｇｈ信号を出力している場合）、断線判定部３１で軌道回路３の断線を判定する（断線判定部３１からＨｉｇｈ信号を出力）と、異常判定部４１は、軌道回路３の断線異常と判定する。なお、この場合、断線検出部１１も、軌道回路３の断線異常を検出するが、断線検出部１１よりも断線判定部３１の方が、軌道回路３の断線を早く検出できる（図１３Ｂにおけるｔｓ、ｔｐ参照）。

以上のような構成を有する異常検出装置１０の判定動作について、図１４を用いて説明する。図１４は、異常検出装置１０における断線検出部１１、断線判定部３１及び過電流検出部２１の各動作と判定結果との関係を示す図である。

図１４に示すように、異常検出装置１０は、断線検出部１１及び過電流検出部２１からＬｏｗ信号を出力している場合には、正常であると判定する。この場合、断線判定部３１から出力される信号がＬｏｗ信号であってもＨｉｇｈ信号であっても、異常検出装置１０の判定には影響しない。

異常検出装置１０は、断線検出部１１からＨｉｇｈ信号を出力している場合には、断線異常であると判定する。この場合、過電流検出部２１から出力される信号がＬｏｗ信号であり、断線判定部３１から出力される信号がＬｏｗ信号であってもＨｉｇｈ信号であっても、異常検出装置１０の判定には影響しない。なお、異常検出装置１０は、断線検出部１１から出力される信号の立ち上がりが検出された場合に、断線異常であると判定してもよい。

また、異常検出装置１０は、断線判定部３１及び過電流検出部２１からＨｉｇｈ信号を出力している場合には、断線異常であると判定する。この場合、断線検出部１１から出力される信号はＬｏｗ信号である。なお、異常検出装置１０は、断線判定部３１からＨｉｇｈ信号を出力し且つ過電流検出部２１から出力される信号の立ち上がりが検出された場合に、断線異常であると判定してもよい。

異常検出装置１０は、断線判定部３１からＬｏｗ信号を出力し且つ過電流検出部２１からＨｉｇｈ信号を出力する場合には、過電流異常であると判定する。この場合、断線検出部１１から出力される信号はＬｏｗ信号である。なお、異常検出装置１０は、断線判定部３１からＬｏｗ信号を出力し且つ過電流検出部２１から出力される信号の立ち上がりが検出された場合に、過電流異常であると判定してもよい。

本実施形態の異常検出装置１０は、電気的に並列に接続された複数の軌道回路３と、コンデンサ５を有し、コンデンサ５を介して複数の軌道回路３にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路１と、を備える電力供給システムＰの異常を検出する異常検出装置である。異常検出装置１０は、複数の軌道回路３における断線を検出する断線検出部１１と、電源回路１内に生じた過電流を検出する過電流検出部２１と、過電流検出部２１によって電源回路１内での過電流の発生が検出された場合に、複数の軌道回路３に流れる電流の波形に基づいて、電力供給システムＰの異常原因を判定する異常判定部４１と、を有する。

上述のような異常検出装置１０の構成により、軌道回路３の断線によって電源回路１の内部に過電流が発生した場合でも、複数の軌道回路３に流れる電流の波形に基づいて、軌道回路３の断線を迅速に且つ精度良く検出することができる。したがって、本実施形態の構成により、電力供給システムＰの異常を、その異常原因とともに早期に検出することができる異常検出装置１０が得られる。

また、本実施形態では、異常検出装置１０は、複数の軌道回路３に流れる電流の波形に基づいて、複数の軌道回路３において断線が生じたかどうかを判定する断線判定部３１をさらに有する。異常判定部４１は、過電流検出部２１及び断線判定部３１の出力に基づいて、電力供給システムＰの異常原因を判定する。

これにより、過電流検出部２１によって電源回路１内での過電流の発生が検出された場合でも、複数の軌道回路３における断線を断線判定部３１によって判定することができる。したがって、本実施形態の異常検出装置１０により、電力供給システムＰの異常を、その異常原因とともに早期に検出することができる。

また、本実施形態では、異常判定部４１は、過電流検出部２１によって、電源回路１内に生じた過電流が検出され、且つ、断線判定部３１によって、複数の軌道回路３における断線が判定された場合に、断線異常と判定する。

これにより、異常判定部４１が、過電流検出部２１の検出結果と断線判定部３１の判定結果とに基づいて、複数の軌道回路３における断線異常を精度良く判定することができる。したがって、本実施形態の異常検出装置１０により、電力供給システムＰの異常を、その異常原因とともに早期に検出することができる。

また、本実施形態では、断線検出部１１、過電流検出部２１及び断線判定部３１は、アナログ回路によって構成されている。これにより、異常検出装置１０にＣＰＵ等を搭載していなくても、異常検出装置１０によって、電力供給システムＰにおける断線検出及び過電流検出を行うことができるとともに、電源回路１内での過電流の発生が検出された場合でも、複数の軌道回路３における断線が原因かどうかを判定することができる。したがって、異常検出装置１０を低コスト且つ簡単な構成で実現することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、断線検出部１１は、半波整流回路１２を有する。しかしながら、断線検出部は、半波整流回路の代わりに、電圧波形を整流できる回路であれば、全波整流回路などの他の回路を有していてもよい。

前記実施形態では、断線検出部１１及び過電流検出部２１は、それぞれ、コンパレータ１７，２８と、分圧回路１８，２９とを有する。しかしながら、断線検出部は、軌道回路を流れる電流に基づいて断線を検出可能な構成であれば、どのような構成を有していてもよい。過電流検出部は、電源回路の内部を流れる電流に基づいて過電流を検出可能な構成であれば、どのような構成を有していてもよい。

前記実施形態では、断線判定部３１のパルス検出部３２は、フォトカプラ３３を有する。しかしながら、パルス検出部は、軌道回路の電流をパルスとして検出可能な構成であれば、他の構成を有していてもよい。

前記実施形態では、断線検出部１１、過電流検出部２１及び断線判定部３１は、アナログ回路によって構成されている。しかしながら、断線検出部、過電流検出部及び断線判定部のうち少なくとも一つは、プログラムによって実現されていてもよい。

前記実施形態では、断線判定部３１の内部の時定数は、断線検出部１１の内部の時定数よりも小さい。しかしながら、断線判定部の内部の時定数は、断線検出部の内部の時定数と同じかそれよりも大きくてもよい。

前記実施形態では、電源回路１が異常検出装置１０を有する。しかしながら、異常検出装置は、電源回路とは別の装置であってもよい。

本発明は、コンデンサを介して、電気的に並列に接続された複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路を備える電力供給システムの異常を検出可能な異常検出装置に利用可能である。

１ 電源回路
２ 電流型インバータ
３ 軌道回路（負荷）
４ インダクタンス
５ コンデンサ
６ 入力側インダクタンス
７ 内部電流検出器
８ 出力電流検出器
１０ 異常検出装置
１１ 断線検出部
１２ 半波整流回路
１３ ダイオード
１４、２３、３４ 抵抗
１５、２４、３５ コンデンサ
１６ 比較回路
１７、２５、２８ コンパレータ
１８、２９ 分圧回路
２１ 過電流検出部
２２ 信号変換部
２６ 増幅用抵抗回路
２７ 過電流判定部
３１ 断線判定部
３２ パルス検出部
３３ フォトカプラ
３６ 単安定マルチバイブレータ
４１ 異常判定部
４２ 断線異常判定部
４３、４８ ＡＮＤ回路
４６ 過電流異常判定部
４７ ＮＯＴ回路
Ｐ 電力供給システム

Claims (5)

1. 電気的に並列に接続された複数の負荷と、
   コンデンサを有し、前記コンデンサを介して前記複数の負荷にＬＣ共振を利用して所定の周波数の電流を供給する電源回路と、
   を備える電力供給システムの異常を検出する異常検出装置であって、
   前記複数の負荷における断線を検出する断線検出部と、
   前記電源回路内に生じた過電流を検出する過電流検出部と、
   前記過電流検出部によって前記電源回路内での過電流の発生が検出された場合に、前記複数の負荷に流れる電流の波形に基づいて、前記電力供給システムの異常原因を判定する異常判定部と、
   を有する、
   異常検出装置。
2. 請求項１に記載の異常検出装置において、
   前記複数の負荷に流れる電流の波形に基づいて、前記複数の負荷において断線が生じたかどうかを判定する断線判定部をさらに有し、
   前記異常判定部は、
   前記過電流検出部及び前記断線判定部の出力に基づいて、前記電力供給システムの異常原因を判定する、
   異常検出装置。
3. 請求項２に記載の異常検出装置において、
   前記異常判定部は、
   前記過電流検出部によって、前記電源回路内に生じた過電流が検出され、且つ、前記断線判定部によって、前記複数の負荷における断線が判定された場合に、断線異常と判定する、異常検出装置。
4. 請求項２または３のいずれか一つに記載の異常検出装置において、
   前記断線検出部、前記過電流検出部及び前記断線判定部は、アナログ回路によって構成されている、異常検出装置。
5. 請求項２から４のいずれか一つに記載の異常検出装置において、
   前記断線判定部の内部の時定数は、前記断線検出部の内部の時定数よりも小さい、異常検出装置。

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