JP2790476B2 - Lightning arrester failure detection device - Google Patents

Lightning arrester failure detection device

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  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、避雷器の故障を検出するための装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION << Industrial application field >> The present invention relates to a device for detecting a failure of an arrester.

《従来の技術》 従来、電気機器を雷撃から保護するため、電気機器の
電源線や信号線(以下、信号線の名称で代表する。)に
落雷により発生する過度過電圧を大地に放電させるため
の避雷器が用いられている。
<< Conventional Technology >> Conventionally, in order to protect electrical equipment from lightning strikes, it is necessary to discharge excessive overvoltages caused by lightning strikes to the power supply lines and signal lines (hereinafter, referred to as signal lines) of the electrical equipment to the ground. Lightning arresters are used.

この避雷器は、電圧制限素子と電流制限素子とが直列
に接続されて構成されており、これを信号線と大地間に
配線されたリード線に挿入して使用されている。
This lightning arrester is configured by connecting a voltage limiting element and a current limiting element in series, and is used by inserting this into a lead wire wired between a signal line and the ground.

電圧制限素子は、一定の放電電圧を与えるギャップ又
は素子からなる、いわゆるサージアブゾーバであり、一
方、電流制限素子は放電電流を支配して続流を遮断する
ような電流特性を有する素子から形成されている、いわ
ゆるアレスタから構成されている。
The voltage limiting element is a so-called surge absorber composed of a gap or an element that provides a constant discharge voltage, while the current limiting element is formed of an element having a current characteristic such as controlling a discharge current and blocking a subsequent current. , So-called arresters.

避雷器は、列車制御用現場機器、例えば信号機や転て
つ機等を電撃から保護するために不可欠なものである。
特に、近年の電子化された機器においては、被雷により
損傷を受けると制御機器全体の交換を伴い復旧に長時間
を要するだけでなく、経済的損傷が大きくなるという欠
点がある。
The lightning arrester is indispensable for protecting train control on-site equipment, for example, a traffic light or a point machine from an electric shock.
In particular, recent electronic devices have the drawback that if they are damaged by a lightning strike, the entire control device will need to be replaced and the recovery will take a long time, and the economic damage will increase.

なぜならば、信号機と制御機器とは、フォトカプラ等
により電気的に非接触状態に保たれているけれども、信
号線が被雷すると、制御機器を収納したシャーシを介し
て内部の半導体素子等が高電圧にさらされて破壊されて
しまうからである。
The reason is that the traffic light and the control equipment are kept in an electrically non-contact state by a photocoupler or the like, but when a signal line receives lightning, the internal semiconductor elements etc. rise through the chassis housing the control equipment. This is because they are destroyed by being exposed to the voltage.

従って、避雷器は列車制御上不可欠な保護機器となっ
ている。
Therefore, the lightning arrester is an indispensable protection device for train control.

《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、上記従来の避雷器においては、避雷器
の故障を検出する有効な手段がないため、避雷器の故障
による制御機器の損傷を極力防止するために故障の有無
に関係なく、定期的に新品と交換しなければならないと
いう不便があった。
<< Problems to be Solved by the Invention >> However, in the above-mentioned conventional lightning arrester, there is no effective means for detecting a failure of the lightning arrester. There was an inconvenience that it had to be replaced with a new one on a regular basis.

ところで、避雷器の故障としては、構造上の特質から
電流制御素子がシュートモードで故障することが多い
が、この場合、信号線が被雷したとき、その異常電圧は
大地に放電されて制御機器は保護され、被雷時の目的は
一応達することができる。しかし被雷時でない通常時に
おいても、信号線が大地にアースされた状態になるた
め、信号電流がリークしたり、あるいはリード線を介し
てノイズが侵入して、制御機器が誤動作するという不都
合があった。このような不都合は、電子化された制御機
器では信号電流の強弱により影響を受けやすいため、特
に問題となることがあった。
By the way, as a failure of the lightning arrester, the current control element often fails in the shoot mode due to its structural characteristics.In this case, when the signal line is struck by lightning, the abnormal voltage is discharged to the ground and the control equipment It is protected and can achieve its purpose in the event of a lightning strike. However, even during normal times, not when lightning strikes, the signal line is grounded to the ground, so signal current leaks or noise enters through the lead wires, causing malfunctions of control equipment. there were. Such inconveniences may be particularly problematic in electronic control devices because they are easily affected by the strength of the signal current.

この発明は、信号線に接続される制御機器の電子化に
対応して、信頼性の高い避雷器の要請に応えるためにな
されたものであって、避雷器の故障を容易に検出するこ
とのできる装置の提供を目的としている。
The present invention has been made in order to respond to the demand for a reliable lightning arrester in response to the digitization of a control device connected to a signal line, and an apparatus capable of easily detecting a failure of the lightning arrester. The purpose is to provide.

《課題を解決するための手段》 この発明は、上記目的達成のために、 避雷器と、検出器とを有し、 避雷器は、電圧制限素子と電流制限素子とを直列に接
続してなり、通信線、信号線あるいは送電線と大地との
間に配線されたリード線に挿入されており、 検出器は、電圧制限素子と電流制限素子との接続中点
の電位を検出し、この検出値の変化から避雷器の故障を
検出する、 ようにしたことを特徴とするものである。
<< Means for Solving the Problems >> In order to achieve the above object, the present invention has an arrester and a detector, and the arrester has a voltage limiting element and a current limiting element connected in series to perform communication. Line, signal line, or lead wire wired between the power line and the earth.The detector detects the potential at the midpoint of connection between the voltage limiting element and the current limiting element, It is characterized by detecting a lightning arrester failure from the change.

《作用》 避雷器では、信号線が被雷した際、電圧制限素子を介
して異常高電圧を大地に放電するとともに、電流制限素
子を介して放電電流の続流が遮断される。これにより、
その信号線に接続されている制御機器が保護されるとと
もに、放電後は制御機器の正常動作が再開される。
<< Operation >> In a lightning arrester, when a signal line receives lightning, an abnormally high voltage is discharged to the ground via a voltage limiting element, and the continuation of discharge current is interrupted via a current limiting element. This allows
The control device connected to the signal line is protected, and after the discharge, the normal operation of the control device is resumed.

検出器では、電圧制限素子と電流制限素子の接続中点
の電位の変化が監視されており、電流制限素子がショー
トモードで故障したときは、その電位がほぼ0まで低下
して避雷器の故障が検知される。
The detector monitors the potential change at the midpoint of the connection between the voltage limiting element and the current limiting element. If the current limiting element fails in the short mode, the potential drops to almost 0 and the surge arrester fails. Is detected.

《実施例》 以下、本発明を図面に基いて説明する。<< Example >> Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

図面は、本発明に係る避雷器の故障検出装置を鉄道の
信号線に適用した場合の概略構成図である。
The drawing is a schematic configuration diagram in a case where the failure detection device for an arrester according to the present invention is applied to a railway signal line.

図中l1,l2は一端が電源Eに接続され、他端がコント
ロールボックスCのスイッチング素子としてのフォトカ
プラ1に接続された往復路の信号線であり、この信号線
の復路l1には、信号灯が負荷Rとして直列に接続されて
いる。
Figure l 1, l 2 is connected to one end of the power supply E, and the other end is a signal line of the reciprocating path connected to the photocoupler 1 as a switching element of the control box C, and return l 1 of the signal line , A signal light is connected in series as a load R.

従って、フォトカプラ1の発光ダイオード1aが図示し
ない電子化された制御機器の出力で発光したとき、その
光線が受光素子1bをオンさせ、いわゆるスイッチオンと
なって負荷Rに電源Eから電流が供給される。これによ
り負荷である信号灯が点灯される。
Therefore, when the light emitting diode 1a of the photocoupler 1 emits light at the output of an electronic control device (not shown), the light beam turns on the light receiving element 1b, so that the light is turned on and the current is supplied from the power source E to the load R. Is done. As a result, a signal lamp as a load is turned on.

一方、発光ダイオード1aがオフされたときは受光素子
1bがスイッチオフとなり、信号灯への電流が遮断されて
消灯される。
On the other hand, when the light emitting diode 1a is turned off, the light receiving element
1b is switched off, the current to the signal lamp is cut off and turned off.

各信号線l1,l2には被雷の際、その異常電圧を大地へ
放電するための避雷器2が設けられている。
During lightning to the signal lines l 1, l 2, arrester 2 for discharging the abnormal voltage to ground it is provided.

避雷器2は、各信号線l1,l2に一端が接続されたリー
ド線l3,l4に設けられた周知の電圧制限素子3a,3bと、こ
れら両電圧制限素子3a,3bの出力端に一端が接続され、
他端がアースされたリード線l5中に介挿された周知の電
流制限素子4とで構成されている。
Arrester 2, a known voltage limiting element 3a provided in the lead wire l 3, l 4, one end of which is connected to the signal lines l 1, l 2, and 3b, both of these voltage limiting element 3a, the output end of 3b One end is connected to
The other end is constituted by a well-known current limiting element 4 inserted in a grounded lead 15 .

検出器5は、電位計の機能を有し、所定電位以下のと
きに警報または警告灯表示ができるように構成されてい
る。
The detector 5 has a function of an electrometer, and is configured to display an alarm or a warning light when the potential is equal to or lower than a predetermined potential.

この検出器5の一端は、電圧制限素子3a,3bと電流制
限素子4の接続されたリード線l5に接続され、すなわち
接続中点イに接続され、他端は大地にアースされたリー
ド線l6に介挿されている。
One end of the detector 5, a voltage limiting element 3a, are connected to the leads connected l 5 of 3b and the current limiting element 4, i.e. connected is connected to a midpoint b, leads the other end which is grounded to the earth l Inserted in 6 .

以上の構成からなる本実施例の動作を説明する。 The operation of this embodiment having the above configuration will be described.

今、避雷器2が正常のとき、信号線l1が被雷したとす
ると、その異常電圧を電圧制限素子3aの素子と、電流制
限素子4の各素子を介して信号線l1と大地との間に導電
路が形成され、これによりその異常電圧は大地へ放電さ
れて、信号線l1に接続されている制御機器がその異常電
圧から有効に保護される。なお、信号線l2が被雷のとき
も電圧制限素子3bを介して同様に作用する。
Assuming that the signal line 11 is lightning-triggered when the lightning arrester 2 is normal, the abnormal voltage is applied to the signal line 11 and the ground via the elements of the voltage limiting element 3a and the elements of the current limiting element 4. conductive path is formed between, thereby the abnormal voltage is discharged to ground, the control device connected to the signal line l 1 is effectively protected from the abnormal voltage. Note that the signal line l 2 acts similarly via a voltage limiting element 3b also when the lightning.

放電終了後は、電流制限素子4の素子の特性に基い
て、被雷時に形成された導電路が遮断されるため、各信
号線l1,l2の信号電流の大地への流出が阻止され、各信
号線l1,l2は再び正常な制御信号状態に維持される。し
たがって、被雷時に形成された導電路を介して大地から
制御機器へノイズが侵入したり、あるいは信号電流がリ
ークして制御器が誤動作するという不具合が効果的に防
止される。
After the discharge is completed, the conductive path formed at the time of lightning is cut off based on the characteristics of the current limiting element 4, so that the signal currents of the signal lines l 1 and l 2 are prevented from flowing to the ground. The signal lines l 1 and l 2 are again maintained in the normal control signal state. Therefore, it is possible to effectively prevent noise from entering the control device from the ground through the conductive path formed during the lightning strike, or malfunction of the controller due to leakage of the signal current.

電流制限素子4の導通時(被雷時)は、接続中点イの
電位はほぼ0に等しくなり、一方、非導通時(被雷のな
い通常時)は信号線l1,l2の電圧に基いて所定の電位以
上に維持されている。
When the current limiting element 4 is conducting (during lightning), the potential at the connection midpoint A is substantially equal to 0, while when not conducting (normal time without lightning), the voltage of the signal lines l 1 and l 2 is Is maintained at or above a predetermined potential.

一方、電流制限素子4がショートモードで故障してい
る場合に、いずれかの信号線l1,l2が被雷したときは、
電圧制限素子3aまたは3b及び電流制限素子4を介して、
上記の被雷時と同じく異常電圧を大地に放出でき、一
応、制御機器は保護される。
On the other hand, if any of the signal lines l 1 and l 2 receives a lightning strike when the current limiting element 4 has failed in the short mode,
Via the voltage limiting element 3a or 3b and the current limiting element 4,
As in the case of the above-mentioned lightning strike, an abnormal voltage can be released to the ground, and the control equipment is protected for the time being.

しかし、電流制限素子4がショートしているので、通
常時においても、各信号線l1,l2と大地間に形成された
導電路がそのまま残存され、この導電路を介して信号電
流のリークが発生し、または大地からのノイズが侵入す
る。したがって、フォトカプラ1がオンとなっても負荷
Rへの電流が規定値通りとならず、所定の制御動作が行
なわれない不都合、すなわち信号灯が点灯しないか、あ
るいは十分な照度が維持できないおそれが発生する。
However, since the current limiting element 4 is short-circuited, the conductive path formed between each of the signal lines l 1 and l 2 and the ground remains as it is even during normal times, and the signal current leaks through this conductive path. Or noise from the ground enters. Therefore, even when the photocoupler 1 is turned on, the current to the load R does not reach the specified value, and a predetermined control operation is not performed. That is, there is a possibility that the signal lamp does not light or a sufficient illuminance cannot be maintained. Occur.

さらに、信号線l1,l2が制御機器へ制御信号を送出す
る場合においては、すなわち、フォトカプラ1の各素子
の配置が逆の場合は、制御機器へ制御信号を送出でき
ず、制御機器が誤動作を行なうおそれが発生する。
Further, when the signal lines l 1 and l 2 transmit control signals to the control device, that is, when the arrangement of each element of the photocoupler 1 is reversed, the control signal cannot be transmitted to the control device, and May malfunction.

このような状況な場合の接続中点イの電位は、電流制
限素子4がショートであるため、ほぼ0となっている。
したがって、検出器5は被雷を受けない通常時に電位が
0の場合、避雷器2が故障の旨を警報ないし表示灯でオ
ペレータ報知するように作用する。
In such a situation, the potential at the connection midpoint A is almost 0 because the current limiting element 4 is short-circuited.
Therefore, when the potential of the detector 5 is 0 in a normal state when the lightning is not received, the lightning arrester 2 acts so as to notify the operator of the failure with an alarm or an indicator lamp.

このため、オペレータは、警報ないし表示灯により避
雷器の故障を知ることができ、その避雷器を速やかに交
換することができるので、信号線l1,l2の信号送信状態
を速やかに正常に復帰させることができる。
Therefore, the operator can know the failure of the lightning arrester by the alarm or the indicator light, and can quickly replace the lightning arrester, so that the signal transmission state of the signal lines l 1 and l 2 can be quickly returned to normal. be able to.

上述した本実施例においては、電圧制限素子3a,3bと
電流制限素子4の接点中点の電位を検出器5で検出する
ように構成したので、信号線l1,l2が被雷を受けない通
常時において、その電位がほぼ0のときは、電流制限素
子4がショートし、すなわち避雷器2が故障しているこ
とを容易に検出することができる。
In the present embodiment described above, since the potential at the contact midpoint between the voltage limiting elements 3a and 3b and the current limiting element 4 is detected by the detector 5, the signal lines l 1 and l 2 receive lightning. In normal times, when the potential is almost 0, it is possible to easily detect that the current limiting element 4 is short-circuited, that is, that the lightning arrester 2 is out of order.

従って、避雷器2の故障が速やかに検知することがで
きるので、それを正常なものと交換して制御機器の誤動
作を防止できる効果がある。
Therefore, since the failure of the lightning arrester 2 can be detected quickly, there is an effect that the malfunction can be prevented by replacing it with a normal one.

《発明の効果》 本発明は、電圧制限素子と電流制限素子の接点中点の
電位を検出器で検出するように構成したので、信号線が
被雷を受けない通常時において、その電位がほぼ0のと
きは、避雷器の電流制限素子がショート状態で故障して
いることを容易に検出することができる。
<< Effects of the Invention >> The present invention is configured so that the potential at the midpoint of the contact point between the voltage limiting element and the current limiting element is detected by the detector. When the value is 0, it is possible to easily detect that the current limiting element of the surge arrester is in a short-circuit state and has failed.

従って、その避雷器を速やかに正常なものと交換する
ことができるので、制御機器の誤動作を効率よく防止で
きる効果がある。
Therefore, the lightning arrester can be promptly replaced with a normal one, so that a malfunction of the control device can be efficiently prevented.

また、従来のように正常な避雷器まで無差別に交換す
る必要がなくなり、経済性を高めることができる。
Further, it is not necessary to replace the normal lightning arrester indiscriminately as in the related art, and the economic efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面は、本発明に係る避雷器の故障検出装置を鉄道の信
号線に適用した場合の概略構成図である。 1……フォトカプラ、 2……避雷器、 3a,3b……電圧制限素子、 4……電流制限素子、 5……検出器、 l1,l2……信号線、 E……電源、 R……負荷(信号灯)。
The drawing is a schematic configuration diagram in a case where the failure detection device for an arrester according to the present invention is applied to a railway signal line. 1 ...... photocoupler, 2 ...... arrester, 3a, 3b ...... voltage limiting element, 4 ...... current limiting element, 5 ...... detector, l 1, l 2 ...... signal line, E ...... power, R ... ... Load (signal light).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(イ)避雷器と、検出器とを有し、 (ロ)前記避雷器は、電圧制限素子と電流制限素子とを
直列に接続してなり、通信線、信号線あるいは送電線と
大地との間に配線されたリード線に挿入されており、 (ハ)前記検出器は、前記電圧制限素子と電流制限素子
との接続中点の電位を検出し、該検出値の変化から前記
避雷器の故障を検出するもの、 であることを特徴とする避雷器の故障検出装置。
1. A lightning arrestor and a detector are provided. (B) The lightning arrester has a voltage limiting element and a current limiting element connected in series, and is connected to a communication line, a signal line or a transmission line. (C) the detector detects the potential at the midpoint of connection between the voltage limiting element and the current limiting element, and detects the potential from a change in the detected value. A failure detector for an arrester, which detects a failure of the arrester.
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