特開 2022-169851 電気融雪器センサ及び監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022169851

(43)【公開日】2022-11-10

(54)【発明の名称】電気融雪器センサ及び監視システム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/50 20200101AFI20221102BHJP

   G01R 31/56 20200101ALI20221102BHJP

   G01R 31/52 20200101ALI20221102BHJP

   G01R 31/54 20200101ALI20221102BHJP

   B61K 13/00 20060101ALI20221102BHJP

【ＦＩ】

G01R31/50

G01R31/56

G01R31/52

G01R31/54

B61K13/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021075530

(22)【出願日】2021-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】391054464

【氏名又は名称】株式会社てつでん

(71)【出願人】

【識別番号】592259060

【氏名又は名称】サンリツオートメイシヨン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113712

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 裕弘

(72)【発明者】

【氏名】松本 卓也

(72)【発明者】

【氏名】宮島 卓也

(72)【発明者】

【氏名】三浦 隆男

(72)【発明者】

【氏名】米田 和也

(72)【発明者】

【氏名】峯山 悟

(72)【発明者】

【氏名】箭原 正道

【テーマコード（参考）】

2G014

【Ｆターム（参考）】

2G014AA02

2G014AA03

2G014AB19

2G014AC15

(57)【要約】

【課題】電気融雪器の電気的な異常を容易に検出する。
【解決手段】電気融雪器センサ１は、電圧センサ３と、電流センサ４と、制御部５とを備える。電圧センサ３は、ヒータ２１に供給する供給電圧Ｖを測定する。電気融雪器２は、単相３線式で電力が供給される。電圧センサ３は、ヒータ２１に供給する供給電圧Ｖを測定する。電流センサ４は、各電圧線２２ａ、２２ｂの負荷電流Ｉを測定する。制御部５は、供給電圧Ｖ及び各電圧線２２ａ、２２ｂの負荷電流Ｉの測定値に基づいて電気融雪器２の異常の有無を判定する。供給電圧Ｖが所定の小電流異常用電圧閾値Ｖ７以上かつ負荷電流Ｉが所定の小電流異常閾値Ｉ１未満であるとき、制御部５は、小電流異常が発生していると判定する。負荷電流Ｉが所定の小電流異常回復閾値Ｉ２以上になったとき、制御部５は、小電流異常から回復したと判定する。小電流異常回復閾値Ｉ２は、小電流異常閾値Ｉ１以上の値に設定されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のヒータを有する電気融雪器の異常を検出するための電気融雪器センサであって、
電気融雪器は、２線の電圧線と１線の中性線を用いた単相３線式で電力が供給され、
ヒータは、分岐器に設けられ、
該電気融雪器センサは、前記ヒータに供給する供給電圧を測定する電圧センサと、
前記各電圧線の負荷電流を測定する電流センサと、
前記供給電圧及び前記各電圧線の負荷電流の測定値に基づいて前記電気融雪器の異常の有無を判定する制御部とを備え、
前記供給電圧が所定の小電流異常用電圧閾値以上かつ前記負荷電流が所定の小電流異常閾値未満であるとき、前記制御部は、小電流異常が発生していると判定し、前記負荷電流が所定の小電流異常回復閾値以上になったとき、前記制御部は、前記小電流異常から回復したと判定し、
前記小電流異常回復閾値は、前記小電流異常閾値以上の値に設定されていることを特徴とする電気融雪器センサ。

【請求項2】

前記電気融雪器は、受電した電力を前記分岐器ごとに分配して前記ヒータに電力を供給する分電盤と、前記分電盤と前記ヒータとを接続する配線とを有し、
前記電圧センサは、前記分電盤内において供給電圧を測定し、
前記電流センサは、前記分電盤内において前記分岐器ごとに前記負荷電流を測定することを特徴とする請求項１に記載の電気融雪器センサ。

【請求項3】

前記負荷電流が所定の大電流異常閾値を超えているとき、前記制御部は、大電流異常が発生していると判定し、前記負荷電流が所定の大電流異常回復閾値以下になったとき、前記大電流異常から回復したと判定し、
前記大電流異常回復閾値は、前記大電流異常閾値以下の値に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気融雪器センサ。

【請求項4】

前記供給電圧が所定の低電圧異常閾値未満であるとき、前記制御部は、低電圧異常が発生していると判定し、前記供給電圧が所定の低電圧異常回復閾値以上になったとき、前記低電圧異常から回復したと判定し、
前記低電圧異常回復閾値は、前記低電圧異常閾値以上の値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電気融雪器センサ。

【請求項5】

前記供給電圧が所定の高電圧異常閾値を超えているとき、前記制御部は、高電圧異常が発生していると判定し、前記供給電圧が所定の高電圧異常回復閾値以下になったとき、前記高電圧異常から回復したと判定し、
前記高電圧異常回復閾値は、前記高電圧異常閾値以下の値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電気融雪器センサ。

【請求項6】

前記供給電圧が所定の電圧なし判定閾値未満であるとき、前記制御部は、供給電圧なしと判定し、前記供給電圧が所定の電圧あり判定閾値以上になったとき、供給電圧ありになったと判定し、
前記電圧あり判定閾値は、前記電圧なし判定閾値以上の値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電気融雪器センサ。

【請求項7】

該電気融雪器センサは、前記中性線とアース間の絶縁抵抗を測定するアースセンサをさらに備え、
前記絶縁抵抗が所定の絶縁抵抗下限閾値以下であることが所定時間継続したとき、前記制御部は、地絡が発生したと判定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電気融雪器センサ。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電気融雪器センサと、監視装置とを有する監視システムであって、
前記電気融雪器センサは、前記監視装置とデータ通信を行う通信部を有し、
前記通信部は、前記制御部による判定結果を前記監視装置に送信し、
前記監視装置は、前記電気融雪器センサから受信した判定結果が所定の異常結果であるとき、警報を報知することを特徴とする監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気融雪器の異常を検出するための電気融雪器センサ、及びそれを有する監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道において、線路の分岐箇所に分岐器が設けられている（非特許文献１参照）。図９に示すように、分岐器９は、ポイント９１（ポイント部）に、固定された基本レール９２、９３と、転換されるトングレール９４、９５とを有し、車両が通過する際に、左右いずれか一方の基本レールにトングレールが密着する。分岐器９に雪が積もると、ポイント９１の密着不良や不転換が生じるおそれがある。このため、多雪地域では、降った雪を融かす融雪器が分岐器９に設けられる。融雪器として、ヒータを有する電気融雪器がある（例えば、特許文献１参照）。電気融雪器のヒータは、分岐器９のレールの腹部又は床板下部等に取り付けられ、電流でジュール熱を発生して雪を融かす。したがって、電気融雪器が正常に機能するためには、ヒータが適切に通電される必要がある。

【0003】

従来から、融雪器（電気融雪器）の通電異常の発生を検出する異常監視システムが知られている（特許文献２参照）。融雪器には、単相３線式で電力が供給される。単相３線には、２線の電圧線と、１線の中性線（特許文献２では「中性電圧線」）がある。この異常監視システムは、中性線に流れる不平衡電流を監視して断線等の異常の発生を検出する。しかし、この異常監視システムは、正常時における中性線の電流を平衡させるため、各電圧線に接続される融雪器の数が異なる場合、融雪器の数が少ない方の配線において、一台の融雪器の配線を中性線の変流器に２回通す必要があり、配線が複雑になる。また、共通の中性線の電流を監視するので、２線のうちのどちらの電圧線に通電異常が発生したか分からない。

【0004】

中性線の電流ではなく、各電圧線の測定値に基づいて電気融雪器の異常を検出できれば、配線が複雑化しないとともに、どの電圧線に異常が発生したかが分かる。しかしながら、従来はそのようなことができなかった。なぜなら、各電気融雪器に電力を供給する電源は、駅で受電され、電気融雪器のほか、冷暖房、照明、駅務機器等の各負荷設備に分配される。このため、それらの負荷設備の稼働状況に応じて電気融雪器に供給される電圧が変動する。また、電気融雪器のヒータは、種々のタイプが存在し、温度によって抵抗値が変動するものもある（例えば、特許文献３参照）。このような供給電圧や抵抗値等の変動のため、電圧線の測定値に異常を検出するための閾値を設定することが困難だからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実用新案登録第３１６３７３０号公報

【特許文献2】特開２０１５－９４６６０号公報

【特許文献3】実開平５－３０２０３号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】ＪＩＳ Ｅ １３０３：２００１「鉄道用分岐器類」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記問題を解決するものであり、電気融雪器の電気的な異常を容易に検出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の電気融雪器センサは、複数のヒータを有する電気融雪器の異常を検出するためのものであって、電気融雪器は、２線の電圧線と１線の中性線を用いた単相３線式で電力が供給され、ヒータは、分岐器に設けられ、該電気融雪器センサは、前記ヒータに供給する供給電圧を測定する電圧センサと、前記各電圧線の負荷電流を測定する電流センサと、前記供給電圧及び前記各電圧線の負荷電流の測定値に基づいて前記電気融雪器の異常の有無を判定する制御部とを備え、前記供給電圧が所定の小電流異常用電圧閾値以上かつ前記負荷電流が所定の小電流異常閾値未満であるとき、前記制御部は、小電流異常が発生していると判定し、前記負荷電流が所定の小電流異常回復閾値以上になったとき、前記制御部は、前記小電流異常から回復したと判定し、前記小電流異常回復閾値は、前記小電流異常閾値以上の値に設定されていることを特徴とする。

【0009】

この電気融雪器センサにおいて、前記電気融雪器は、受電した電力を前記分岐器ごとに分配して前記ヒータに電力を供給する分電盤と、前記分電盤と前記ヒータとを接続する配線とを有し、前記電圧センサは、前記分電盤内において供給電圧を測定し、前記電流センサは、前記分電盤内において前記分岐器ごとに前記負荷電流を測定することが好ましい。

【0010】

この電気融雪器センサにおいて、前記負荷電流が所定の大電流異常閾値を超えているとき、前記制御部は、大電流異常が発生していると判定し、前記負荷電流が所定の大電流異常回復閾値以下になったとき、前記大電流異常から回復したと判定し、前記大電流異常回復閾値は、前記大電流異常閾値以下の値に設定されていることが好ましい。

【0011】

この電気融雪器センサにおいて、前記供給電圧が所定の低電圧異常閾値未満であるとき、前記制御部は、低電圧異常が発生していると判定し、前記供給電圧が所定の低電圧異常回復閾値以上になったとき、前記低電圧異常から回復したと判定し、前記低電圧異常回復閾値は、前記低電圧異常閾値以上の値に設定されていることが好ましい。

【0012】

この電気融雪器センサにおいて、前記供給電圧が所定の高電圧異常閾値を超えているとき、前記制御部は、高電圧異常が発生していると判定し、前記供給電圧が所定の高電圧異常回復閾値以下になったとき、前記高電圧異常から回復したと判定し、前記高電圧異常回復閾値は、前記高電圧異常閾値以下の値に設定されていることが好ましい。

【0013】

この電気融雪器センサにおいて、前記供給電圧が所定の電圧なし判定閾値未満であるとき、前記制御部は、供給電圧なしと判定し、前記供給電圧が所定の電圧あり判定閾値以上になったとき、供給電圧ありになったと判定し、前記電圧あり判定閾値は、前記電圧なし判定閾値以上の値に設定されていることが好ましい。

【0014】

この電気融雪器センサにおいて、該電気融雪器センサは、前記中性線とアース間の絶縁抵抗を測定するアースセンサをさらに備え、前記絶縁抵抗が所定の絶縁抵抗下限閾値以下であることが所定時間継続したとき、前記制御部は、地絡が発生したと判定することが好ましい。

【0015】

本発明の監視システムは、前記電気融雪器センサと、監視装置とを有するシステムであって、前記電気融雪器センサは、前記監視装置とデータ通信を行う通信部を有し、前記通信部は、前記制御部による判定結果を前記監視装置に送信し、前記監視装置は、前記電気融雪器センサから受信した判定結果が所定の異常結果であるとき、警報を報知することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の電気融雪器センサによれば、電圧線の供給電圧と負荷電流に基づいて電気融雪器の異常の有無を判定するので、どの電圧線に接続されたヒータに異常が発生したかが分かる。中性線の電流を判定に用いる必要がないので、正常時の中性線の電流を平衡させる必要がなく、既存の電気融雪器の配線を変更せずに電気融雪器を設置できる。また、供給電圧が小電流異常用電圧閾値以上かつ負荷電流が小電流異常閾値未満であるとき、小電流異常が発生していると判定するので、供給電圧の低下に起因する小電流異常の誤判定を防ぐことができる。さらに、負荷電流が小電流異常回復閾値以上になったとき、小電流異常から回復したと判定するので、供給電圧の低下に起因する小電流異常からの回復の誤判定を防ぐことができる。供給電圧の低下に起因する誤判定が防がれるので、異常の有無を判定するための閾値の設定が容易になる。小電流異常回復閾値は、小電流異常閾値以上の値に設定されるので、小電流異常の判定におけるチャタリングを防ぐことができる。したがって、電気融雪器センサは、電気融雪器の電気的な異常を容易に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る電気融雪器センサ及び監視システムの構成図。

【図2】同監視システムにおける電気融雪器センサ及び監視装置の配置を示す図。

【図3】供給電圧の閾値と供給電圧変動の説明図。

【図4】負荷電流の閾値と負荷電流変動の説明図。

【図5】小電流異常の判定における状態遷移図。

【図6】小電流異常の誤判定の防止の説明図。

【図7】小電流異常からの回復の誤判定の防止の説明図。

【図8】供給電圧の有無の判定の説明図。

【図9】分岐器の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の一実施形態に係る電気融雪器センサ及び監視システムを図１乃至図８を参照して説明する。図１に示すように、電気融雪器センサ１は、電気融雪器２の異常を検出するための装置である。電気融雪器２は、複数のヒータ２１を有する。

【0019】

電気融雪器２は、２線の電圧線２２ａ、２２ｂと１線の中性線２２ｃを用いた単相３線式で電力が供給される。単相３線式は、交流の電力供給方式の一つであり、日本産業規格ＪＩＳ Ｃ６０３６４－１：２０１０「低圧電気設備－第１部：基本的原則，一般特性の評価及び用語の定義」の「３２．１．１ 交流回路の通電導体」に記載されている（同規格の図２参照）。

【0020】

図２に示すように、ヒータ２１は、分岐器９に設けられる。本実施形態では、ヒータ２１は、分岐器９のポイント９１（ポイント部）に設けられる。なお、ヒータ２１が設けられる箇所は、ポイント９１に限定されず、分岐器９のノーズ９６付近等であってもよい。ヒータ２１は、分岐器９のレールの腹部又は床板の下部等に取り付けられる。

【0021】

電気融雪器２において、ヒータ２１は、負荷として接続されている（図１参照）。負荷とは、電気エネルギーを消費するものである。ヒータ２１は、電気エネルギーを熱エネルギー（ジュール熱）に変換するので負荷である。本実施形態では、ヒータ２１は、電圧線２２ａと中性線２２ｃの間、及び電圧線２２ｂと中性線２２ｃの間に接続される。図１において、端子箱２３からヒータ２１への配線は、３線を単線で表している（単線結線図）。なお、電気融雪器センサ１は、中性線２２ｃの電流を測定しなくてよいので、対をなす電圧線２２ａと電圧線２２ｂの間にヒータ２１を接続することも電気的に可能である。

【0022】

電気融雪器センサ１は、電圧センサ３と、電流センサ４と、制御部５とを備える。電圧センサ３は、ヒータ２１に供給する供給電圧Ｖを測定する。測定された供給電圧Ｖの値は、制御部５に入力される。電流センサ４は、各電圧線２２ａ、２２ｂの電流を測定する。単相３線式において各電圧線２２ａ、２２ｂには負荷が接続されるので、各電圧線２２ａ、２２ｂの電流は、負荷電流Ｉである。すなわち、電流センサ４は、各電圧線２２ａ、２２ｂの負荷電流Ｉを測定する。測定された負荷電流Ｉの値は、制御部５に入力される。制御部５は、供給電圧Ｖ及び各電圧線２２ａ、２２ｂの負荷電流Ｉの測定値に基づいて電気融雪器２の異常の有無を判定する。

【0023】

電気融雪器２は、ヒータ２１のほかに、分電盤２４と配線を有する。分電盤２４は、受電した電力を分岐器９ごとに分配してヒータ２１に電力を供給する（図２参照）。各分岐器９の近くに端子箱２３が設けられる。電気融雪器２の配線は、分電盤２４から各分岐器９近くの端子箱２３に接続され、端子箱２３からヒータ２１に接続される。電圧センサ３は、分電盤２４内において供給電圧Ｖを測定する（図１参照）。電流センサ４は、分電盤２４内において分岐器９ごとに負荷電流Ｉを測定する。すなわち、電流センサ４は、分岐器９ごとに分配された各電圧線２２ａ、２２ｂの負荷電流Ｉを測定することになる（図１及び図２参照）。各分岐器９に複数のヒータ２１が設けられるので、測定される負荷電流Ｉは、各分岐器９に設けられた複数のヒータ２１に流れる電流を電圧線２２ａ、２２ｂごとに足した値になる。

【0024】

電気融雪器センサ１は、電圧センサ３、電流センサ４、及び制御部５のほかに、アースセンサ６、通信部７、及び電源ユニット１１を有する。アースセンサ６は、電気融雪器２の中性線２２ｃとアース間の絶縁抵抗を測定する。通信部７は、監視装置８とデータ通信を行う機器である。電源ユニット１１は、電気融雪器センサ１の各部に電力を供給する電源である。電気融雪器センサ１は、筐体１２に収容される。

【0025】

電気融雪器センサ１の構成をさらに詳述する。電気融雪器２は、電気融雪器センサ１による異常検出対象である。電気融雪器２が受電した電力は、分電盤２４の主幹ブレーカ２５及び制御スイッチ２６を介して複数のブレーカ２７に分配される。主幹ブレーカ２５は、過負荷、短絡等の異常事故発生時に電路を自動遮断する遮断器である。制御スイッチ２６は、正常動作時の電路を開閉する開閉器である。制御スイッチ２６の開閉は、電気融雪器２の使用・使用停止の制御に用いられる。ブレーカ２７は、二次側の回路（ヒータ２１及び配線）に過電流が流れたときに、一次側からの電力供給を遮断する遮断器である。主幹ブレーカ２５とブレーカ２７は、保護協調が行われる。各ブレーカ２７からの配線は、各端子箱２３に接続される。１台の分岐器９に複数のヒータ２１が設けられることから、各端子箱２３に複数のヒータ２１が並列接続される。

【0026】

電圧センサ３は、交流電圧トランスデューサであり、制御スイッチ２６とブレーカ２７との間の電路に接続され、中性線２２ｃに対する電圧線２２ａ、２２ｂの各交流電圧（供給電圧Ｖ）を直流信号に変換して制御部５に出力する。

【0027】

電流センサ４は、クランプ式交流電流センサであり、各ブレーカ２７と端子箱２３との間の電圧線２２ａ、２２ｂにクランプされ、各交流電流（負荷電流Ｉ）を非接触で測定して制御部５に出力する。

【0028】

制御部５は、マイクロコントローラであり、ＣＰＵ、メモリ等を有する。

【0029】

分電盤２４の筐体は接地（アース）されている。アースセンサ６は、接地検出器であり、制御スイッチ２６とブレーカ２７との間の中性線２２ｃと、分電盤２４の筐体アースに接続され、その中性線２２ｃと筐体アースとの間の絶縁抵抗を常時監視し、その絶縁抵抗が所定の絶縁抵抗下限閾値以下になった時、制御部５に警報出力を行う。

【0030】

通信部７は、ローパワー（低消費電力）ワイドエリア（長距離）の無線通信方式でデータ通信を行う装置である。通信部７は、制御部５に接続される。

【0031】

電源ユニット１１は、交流を定電圧の直流に変換する装置であり、主幹ブレーカ２５と制御スイッチ２６との間から交流が入力され、電気融雪器センサ１の各部に直流を供給する。

【0032】

電気融雪器２の異常の有無を判定するため、電気融雪器センサ１には、供給電圧Ｖと負荷電流Ｉに、それぞれ複数の閾値が設定される。図３において、縦軸は供給電圧Ｖである。同図に示すように、供給電圧Ｖに、低いほうから順に、電圧なし判定閾値Ｖ１、電圧あり判定閾値Ｖ２、低電圧異常閾値Ｖ３、低電圧異常回復閾値Ｖ４、高電圧異常回復閾値Ｖ５、高電圧異常閾値Ｖ６が設定される。低電圧異常閾値Ｖ３は供給電圧Ｖの正常範囲の下限、高電圧異常閾値Ｖ６は供給電圧Ｖの正常範囲の上限である。供給電圧Ｖのこれらの閾値以外に、小電流異常用電圧閾値Ｖ７が設定される。小電流異常用電圧閾値Ｖ７は、供給電圧Ｖの正常範囲内、すなわち低電圧異常閾値Ｖ３以上かつ高電圧異常閾値Ｖ６以下である（Ｖ３≦Ｖ７≦Ｖ６）。図４において、縦軸は負荷電流Ｉである。同図に示すように、負荷電流Ｉに、小さいほうから順に、小電流異常閾値Ｉ１、小電流異常回復閾値Ｉ２、大電流異常回復閾値Ｉ３、大電流異常閾値Ｉ４が設定される。小電流異常閾値Ｉ１は負荷電流Ｉの正常範囲の下限、大電流異常閾値Ｉ４は正常範囲の上限である。これらの閾値は、制御部５に記憶され、制御部５による判定に用いられる（図１参照）。

【0033】

上記のように構成された電気融雪器センサ１による小電流異常の検出について、図４を参照して説明する。図４において、横軸は時刻ｔであり、負荷電流Ｉは変動している。時刻ｔがｔ０≦ｔ＜ｔ１の間、負荷電流Ｉは、小電流異常閾値Ｉ１以上である（Ｉ≧Ｉ１）。すなわち、負荷電流Ｉは、正常範囲の下限以上である。

【0034】

時刻ｔ＝ｔ１に、負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１未満に低下している。この時、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７以上であれば、負荷電流Ｉが正常範囲の下限未満であるので、制御部５は、電気融雪器２に小電流異常が発生していると判定する。すなわち、供給電圧Ｖが所定の小電流異常用電圧閾値Ｖ７以上かつ負荷電流Ｉが所定の小電流異常閾値Ｉ１未満であるとき、制御部５は、小電流異常が発生していると判定する。このように、電気融雪器センサ１によって、電気融雪器２の小電流異常が検出される。小電流異常の原因は、例えば、ヒータ２１の断線又は電気的な接触不良である。

【0035】

そして、時刻ｔ＝ｔ３に、負荷電流Ｉが小電流異常回復閾値Ｉ２以上に上昇している。この時、制御部５は、電気融雪器２が小電流異常から回復したと判定する。すなわち、負荷電流Ｉが所定の小電流異常回復閾値Ｉ２以上になったとき、制御部５は、小電流異常から回復したと判定する。小電流異常からの回復の原因は、例えば、故障の修理である。つまり、小電流異常からの回復を検出したことにより、修理が完了したことが分かる。

【0036】

本実施形態では、小電流異常回復閾値Ｉ２は、小電流異常閾値Ｉ１よりも大きい（Ｉ２＞Ｉ１）。このため、時刻ｔがｔ２≦ｔ＜ｔ３の間、負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１以上に上昇しているが（Ｉ≧Ｉ１）、制御部５は、小電流異常から回復したと判定しない。このような閾値のヒステリシスは、制御部５による判定が正常と小電流異常の状態間を短時間に繰り返すこと（チャタリング）を防止するためである。なお、他の方法でチャタリングを防止すれば、小電流異常回復閾値Ｉ２は小電流異常閾値Ｉ１と同じでもよい（Ｉ２＝Ｉ１）。チャタリング防止には、例えば、負荷電流Ｉの測定値のアナログ回路による積分がある。したがって、小電流異常回復閾値Ｉ２は、小電流異常閾値Ｉ１以上の値とされる（Ｉ２≧Ｉ１）。

【0037】

図５は、制御部５による正常と小電流異常の判定を示す状態遷移図である。上述したように、正常（状態ｓ０）から小電流異常（状態ｓ１）への異常検出の判定（イベントｅ０１）には、供給電圧Ｖと負荷電流Ｉの条件がある（Ｖ≧Ｖ７かつＩ＜Ｉ１）。小電流異常（状態ｓ１）から正常（状態ｓ０）への回復の判定（イベントｅ１０）には、負荷電流Ｉの条件があるが（Ｉ≧Ｉ２）、供給電圧Ｖの条件が無い。

【0038】

もし、負荷電流Ｉが正常（状態ｓ０）から小電流異常（状態ｓ１）への異常検出の判定（イベントｅ０１）を負荷電流Ｉの条件（Ｉ＜Ｉ１）のみで行った場合、電気融雪器２に供給される電圧が低下すると、供給電圧Ｖの低下によって負荷電流Ｉが減少するので、ヒータ２１が断線等していなくても、電気融雪器２に小電流異常が発生しているとの誤判定が生じる可能性がある。このため、負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１未満であっても、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７未満のときは、小電流異常が発生していると判定しない。すなわち、供給電圧Ｖが所定の小電流異常用電圧閾値Ｖ７以上かつ負荷電流Ｉが所定の小電流異常閾値Ｉ１未満であるとき（Ｖ≧Ｖ７かつＩ＜Ｉ１）、制御部５は、小電流異常が発生していると判定する。

【0039】

論理式「Ｖ≧Ｖ７かつＩ＜Ｉ１」の否定、すなわち、「（Ｖ≧Ｖ７かつＩ＜Ｉ１）ではない」は、「Ｖ＜Ｖ７またはＩ≧Ｉ１」である（ブール代数におけるド・モルガンの法則）。これに前述した閾値のヒステリシスを加味すると、「Ｖ＜Ｖ７またはＩ≧Ｉ２」（Ｉ２≧Ｉ１）となる。もし、小電流異常（状態ｓ１）から正常（状態ｓ０）への回復の判定（イベントｅ１０）をこの条件（Ｖ＜Ｖ７またはＩ≧Ｉ２）で行った場合、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７未満になったとき（Ｖ＜Ｖ７）、ヒータ２１の断線等が解消していなくても、電気融雪器２が小電流異常から回復したとの誤判定が生じる。つまり、実際にはヒータ２１の断線が原因で負荷電流Ｉが小さくなっていても、負荷電流Ｉが小さいのは供給電圧Ｖが低いからだと誤判定することになる。このため、回復の判定には、供給電圧Ｖを条件に入れない。すなわち、負荷電流Ｉが所定の小電流異常回復閾値Ｉ２以上になったとき（Ｉ≧Ｉ２）、制御部５は、小電流異常から回復したと判定する。なお、小電流異常用電圧閾値Ｖ７に他の電圧閾値（Ｖ１及びＶ２、Ｖ３及びＶ４）と同様にヒステリシスを設けてもよい。

【0040】

このように、小電流異常の発生と回復を判定する条件において、供給電圧Ｖの扱いに非対称性を設けることは、本願の発明者が試験を行って見出した。

【0041】

小電流異常の誤判定防止と閾値設定について図６を参照してさらに説明する。上段のグラフは、供給電圧Ｖの時間変化、下段のグラフは、負荷電流Ｉの時間変化を例示する。

【0042】

時刻ｔ＝ｔ４に、電気融雪器２を使用開始する。その直後は、ヒータ２１の温度が低いので、ヒータ２１の抵抗値が低く、負荷電流Ｉが大きい。その後、ヒータ２１の温度上昇により、負荷電流Ｉは、次第に減少する。なお、電気融雪器２が温度にかかわらず抵抗値が一定のヒータ２１を有しても、以下の説明は同じである。

【0043】

時刻ｔ＝ｔ５に、供給電圧Ｖが変動し始める。この例では、供給電圧Ｖは、周期的に変動する。負荷電流Ｉは、供給電圧Ｖの変動に伴って変動する。なお、供給電圧Ｖは、駅利用者が多い時間帯に低くなる傾向がある。

【0044】

時刻ｔ＝ｔ６に、供給電圧Ｖ及び負荷電流Ｉの閾値を設定する。小電流異常用電圧閾値Ｖ７は、この時点の供給電圧Ｖに設定される。小電流異常用電圧閾値Ｖ７は、供給電圧Ｖの正常範囲内である。小電流異常閾値Ｉ１は、この時点の負荷電流Ｉより一定値（例えば１．１［Ａ］）小さい値に設定される。この小電流異常閾値Ｉ１は、ヒータ２１が一つ断線したときの負荷電流Ｉの減少を検出できる値である。小電流異常回復閾値Ｉ２の設定については、後述する。

【0045】

時刻ｔ＝ｔ７に、負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１未満になる。この原因は、供給電圧Ｖの低下であり、電気融雪器２に異常は発生していない。時刻ｔがｔ７≦ｔ＜ｔ８の間、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７未満であるので、制御部５は、電気融雪器２に小電流異常が発生していると判定しない。

【0046】

時刻ｔ＝ｔ８に、負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１以上になる。時刻ｔ＝ｔ９に、再び負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１未満になる。この原因は、供給電圧Ｖの低下であり、電気融雪器２に異常は発生していない。時刻ｔがｔ９≦ｔ＜ｔ１０の間、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７未満であるので、制御部５は、電気融雪器２に小電流異常が発生していると判定しない。

【0047】

このように、電気融雪器センサ１において、供給電圧Ｖの低下に起因する小電流異常の誤判定が防止される。

【0048】

小電流異常からの回復の誤判定防止と閾値設定について図７を参照してさらに説明する。上段のグラフは、供給電圧Ｖの時間変化、下段のグラフは、負荷電流Ｉの時間変化を例示する。

【0049】

時刻ｔ＝ｔ１１に、電気融雪器２を使用開始する。その直後は、ヒータ２１の温度が低いので、ヒータ２１の抵抗値が低く、負荷電流Ｉが大きい。その後、ヒータ２１の温度上昇により、負荷電流Ｉは、次第に減少する。なお、電気融雪器２が温度にかかわらず抵抗値が一定のヒータ２１を有しても、以下の説明は同じである。

【0050】

時刻ｔ＝ｔ１２に、供給電圧Ｖが変動し始める。この例では、供給電圧Ｖは、周期的に変動する。負荷電流Ｉは、供給電圧Ｖの変動に伴って変動する。

【0051】

時刻ｔ＝ｔ１３に、供給電圧Ｖ及び負荷電流Ｉの閾値を設定する。小電流異常用電圧閾値Ｖ７は、この時点の供給電圧Ｖに設定される。小電流異常用電圧閾値Ｖ７は、供給電圧Ｖの正常範囲内である。小電流異常閾値Ｉ１は、この時点の負荷電流Ｉより一定値（例えば１．１［Ａ］）小さい値に設定される。この小電流異常閾値Ｉ１は、ヒータ２１が一つ断線したときの負荷電流Ｉの減少を検出できる値である。小電流異常回復閾値Ｉ２は、小電流異常閾値Ｉ１より若干大きい値に設定される。

【0052】

時刻ｔ＝ｔ１４に、負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１未満に低下する。この時、一部のヒータ２１が断線している。しかし、時刻ｔがｔ１４≦ｔ＜ｔ１５の間、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７未満であるので、制御部５は、電気融雪器２に小電流異常が発生しているとまだ判定しない。

【0053】

時刻ｔ＝ｔ１５に、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７以上かつ負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１未満となったので、制御部５は、電気融雪器２に小電流異常が発生したと判定する。

【0054】

その後も（ｔ≧ｔ１５）、一部のヒータ２１の断線が継続している。時刻ｔ＝ｔ１６に、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７未満となったが、制御部５は、電気融雪器２の小電流異常から回復したと誤判定しない。すなわち、電気融雪器２に小電流異常が発生しているとの判定が継続する。

【0055】

このように、電気融雪器センサ１において、発生と回復の判定条件の非対称性によって、供給電圧Ｖの低下に起因する小電流異常からの回復の誤判定が防止される。

【0056】

電気融雪器センサ１は、電気融雪器２の小電流異常以外の異常も検出する。

【0057】

負荷電流Ｉが所定の大電流異常閾値Ｉ４を超えているとき、制御部５は、電気融雪器２に大電流異常が発生していると判定する。そして、負荷電流Ｉが所定の大電流異常回復閾値Ｉ３以下になったとき、制御部５は、電気融雪器２が大電流異常から回復したと判定する（図４参照）。大電流異常回復閾値Ｉ３は、大電流異常閾値Ｉ４以下の値に設定されている。大電流異常は、例えば、ヒータ２１又は配線の短絡又は不完全短絡によって生じる。

【0058】

なお、変形例として、供給電圧Ｖが所定の電圧閾値（例えば低電圧異常閾値Ｖ３）以上かつ負荷電流Ｉが所定の大電流異常回復閾値Ｉ３以下になったとき、制御部５は、電気融雪器２が大電流異常から回復したと判定してもよい。これにより、供給電圧Ｖの低下によって負荷電流Ｉが減少しても、制御部５は、電気融雪器２が大電流異常から回復したと判定しない。

【0059】

供給電圧Ｖが所定の低電圧異常閾値Ｖ３未満であるとき、制御部５は、低電圧異常が発生していると判定する（図３における時刻ｔ＝ｔ１７）。そして、供給電圧Ｖが所定の低電圧異常回復閾値Ｖ４以上になったとき、制御部５は、低電圧異常から回復したと判定する（図３における時刻ｔ＝ｔ１８）。低電圧異常回復閾値Ｖ４は、低電圧異常閾値Ｖ３以上の値に設定されている。低電圧異常は、例えば、電気融雪器２が受電する電圧の低下によって生じる。例えば、供給電圧Ｖの正常範囲が１０５［Ｖ］プラスマイナス１０［Ｖ］である場合、低電圧異常閾値Ｖ３は１０５［Ｖ］－１０［Ｖ］に設定される。なお、低電圧異常閾値Ｖ３は、小電流異常用電圧閾値Ｖ７とは独立に設定される閾値である。

【0060】

供給電圧Ｖが所定の高電圧異常閾値Ｖ６を超えているとき、制御部５は、高電圧異常が発生していると判定する（図３における時刻ｔ＝ｔ１９）。そして、供給電圧Ｖが所定の高電圧異常回復閾値Ｖ５以下になったとき、制御部５は、高電圧異常から回復したと判定する（図３における時刻ｔ＝ｔ２０）。高電圧異常回復閾値Ｖ５は、高電圧異常閾値Ｖ６以下の値に設定されている。高電圧異常は、電気融雪器２が受電する電圧の過度な上昇によって生じる。例えば、供給電圧Ｖの正常範囲が１０５［Ｖ］プラスマイナス１０［Ｖ］である場合、高電圧異常閾値Ｖ６は１０５［Ｖ］＋１０［Ｖ］に設定される。

【0061】

図８に示すように、供給電圧Ｖが所定の電圧なし判定閾値Ｖ１未満であるとき、制御部５は、供給電圧なしと判定する（図８における時刻ｔ＝ｔ２１）。そして、供給電圧Ｖが所定の電圧あり判定閾値Ｖ２以上になったとき、制御部５は、供給電圧ありになったと判定する（図３における時刻ｔ＝ｔ２２）。電圧あり判定閾値Ｖ２は、電圧なし判定閾値Ｖ１以上の値に設定されている。また、２線の電圧線２２ａ、２２ｂがともに供給電圧なしの判定となった場合、制御部５は、電気融雪器２が使用停止中であると判定する。供給電圧なしの判定は、例えば、制御スイッチ２６のオフ、主幹ブレーカ２５の遮断、又は電気融雪器２が受電する電圧の過度な低下や停電によって生じる（図１参照）。電気融雪器センサ１が電気融雪器２の供給電圧なしを安定して検出するために、電気融雪器センサ１の電源ユニット１１に蓄電器を設けてもよい。

【0062】

アースセンサ６によって測定された絶縁抵抗が所定の絶縁抵抗下限閾値以下であること（アース検知）が所定時間Ｔ継続したとき、制御部５は、電気融雪器２に地絡が発生したと判定する。電気融雪器２は、気象条件によって絶縁抵抗が不安定になることがある。所定時間Ｔ（継続時間の条件）を設定することにより（Ｔ＞０）、気象条件による誤検知が防がれる。なお、気象条件変化に伴う絶縁抵抗の変動も監視する場合、所定時間Ｔを０に設定してもよい（即時警報）。

【0063】

本発明の一実施形態に係る監視システム１０は、電気融雪器センサ１と、監視装置８とを有する。前述したように、電気融雪器センサ１は、監視装置８とデータ通信を行う通信部７を有する。通信部７は、制御部５による判定結果を監視装置８に送信する。監視装置８は、電気融雪器センサ１から受信した判定結果が所定の警報対象であるとき、警報を報知する。警報の報知は、画面表示又は音等により行われる。所定の警報対象は、例えば、小電流異常、大電流異常、低電圧異常、高電圧異常、地絡、及び供給電圧なしである。小電流異常、大電流異常、低電圧異常、高電圧異常、地絡の各異常からの回復、及び供給電圧ありへの変化も警報対象とされる。なお、本実施形態では、電気融雪器センサ１は、制御部５による判定結果を監視装置８に即時送信する機能に加えて、定時送信機能を有する。定時送信機能として、電気融雪器センサ１は、電圧及び電流等の測定値及びアース検知の継続時間、並びに各センサ状態等を一定時間毎に監視装置８に送信する。その一定時間は、例えば、１０秒から２４時間の範囲において１０秒単位で設定可能である。このような定時送信機能により、電気融雪器センサ１自体の死活監視が可能である。

【0064】

以上、本実施形態に係る電気融雪器センサ１によれば、２線の電圧線２２ａ、２２ｂの供給電圧Ｖと負荷電流Ｉに基づいて電気融雪器２の異常の有無を判定するので、どの電圧線２２ａ、２２ｂに接続されたヒータ２１に異常が発生したかが分かる。中性線２２ｃの電流を判定に用いる必要がないので、正常時の中性線２２ｃの電流を平衡させる必要がなく、既存の電気融雪器２の配線を変更せずに電気融雪器を設置できる。また、供給電圧Ｖが小電流異常用電圧閾値Ｖ７以上かつ負荷電流Ｉが小電流異常閾値Ｉ１未満であるとき、小電流異常が発生していると判定するので、供給電圧Ｖの低下に起因する小電流異常の誤判定を防ぐことができる。さらに、負荷電流Ｉが小電流異常回復閾値Ｉ２以上になったとき、小電流異常から回復したと判定するので、供給電圧Ｖの低下に起因する小電流異常からの回復の誤判定を防ぐことができる。供給電圧Ｖの低下に起因する誤判定が防がれるので、異常の有無を判定するための閾値の設定が容易になる。小電流異常回復閾値Ｉ２は、小電流異常閾値Ｉ１以上の値に設定されるので、小電流異常の判定におけるチャタリングを防ぐことができる。したがって、電気融雪器センサ１は、電気融雪器２の電気的な異常を容易に検出することができる。

【0065】

電流センサ４が分岐器９ごとに負荷電流Ｉを測定するので、分岐器９ごとに分配された各電圧線２２ａ、２２ｂの負荷電流Ｉが測定され、分岐器９ごとの各電圧線２２ａ、２２ｂの異常を検出できる。また、電圧センサ３が分電盤２４内において供給電圧Ｖを測定し、電流センサ４が分電盤２４内において負荷電流Ｉを測定するので、電圧センサ３及び電流センサ４の設置が容易である。

【0066】

電流センサ４が電圧線２２ａ、２２ｂの負荷電流Ｉを測定するので、大電流異常閾値Ｉ４の設定によって大電流異常の発生を検出でき、大電流異常回復閾値Ｉ３の設定によって大電流異常からの回復を検出できる。大電流異常回復閾値Ｉ３は、大電流異常閾値Ｉ４以下の値に設定されるので、大電流異常の判定におけるチャタリングを防ぐことができる。

【0067】

電圧センサ３が電圧線２２ａ、２２ｂの供給電圧Ｖを測定するので、低電圧異常閾値Ｖ３の設定によって低電圧異常の発生を検出でき、低電圧異常回復閾値Ｖ４の設定によって低電圧異常からの回復を検出できる。低電圧異常回復閾値Ｖ４は、低電圧異常閾値Ｖ３以上の値に設定されるので、低電圧異常の判定におけるチャタリングを防ぐことができる。

【0068】

電圧センサ３が電圧線２２ａ、２２ｂの供給電圧Ｖを測定するので、高電圧異常閾値Ｖ６の設定によって高電圧異常の発生を検出でき、高電圧異常回復閾値Ｖ５の設定によって高電圧異常からの回復を検出できる。高電圧異常回復閾値Ｖ５は、高電圧異常閾値Ｖ６以下の値に設定されるので、高電圧異常の判定におけるチャタリングを防ぐことができる。

【0069】

電圧センサ３が電圧線２２ａ、２２ｂの供給電圧Ｖを測定するので、電圧なし判定閾値Ｖ１の設定によって供給電圧なしを検出でき、電圧あり判定閾値Ｖ２の設定によって、供給電圧ありを検出できる。電圧あり判定閾値Ｖ２は、電圧なし判定閾値Ｖ１以上の値に設定されるので、供給電圧なしの判定におけるチャタリングを防ぐことができる。

【0070】

アースセンサ６が中性線２２ｃとアース間の絶縁抵抗を測定するので、電気融雪器２の地絡を検出できる。

【0071】

本実施形態に係る監視システム１０によれば、監視装置８は、電気融雪器センサ１から受信した判定結果が所定の異常結果であるとき、警報を報知するので、システムのユーザは、リモートで電気融雪器２の異常が分かる。

【0072】

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、通信部７がローパワー・ワイドエリア以外の無線通信方式又は有線通信によって監視装置８とデータ通信を行うように監視システム１０を構成してもよい。

【符号の説明】

【0073】

１ 電気融雪器センサ
２ 電気融雪器
２１ ヒータ
２２ａ、２２ｂ 電圧線
２２ｃ 中性線
３ 電圧センサ
４ 電流センサ
５ 制御部
６ アースセンサ
７ 通信部
８ 監視装置
１０ 監視システム
Ｉ 負荷電流
Ｉ１ 小電流異常閾値
Ｉ２ 小電流異常回復閾値
Ｉ３ 大電流異常回復閾値
Ｉ４ 大電流異常閾値
Ｖ 供給電圧
Ｖ１ 電圧なし判定閾値
Ｖ２ 電圧あり判定閾値
Ｖ３ 低電圧異常閾値
Ｖ４ 低電圧異常回復閾値
Ｖ５ 高電圧異常回復閾値
Ｖ６ 高電圧異常閾値
Ｖ７ 小電流異常用電圧閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】