一种助航回路故障定位控制器及机场助航灯控制系统的制作方法

本实用新型涉及机场助航灯，尤其涉及机场助航灯回路故障定位的控制器。

背景技术：

机场助航灯光安装于飞机跑道、滑行道和机坪上，用于保障飞机在夜间或低能见度情况下正常起降。助航灯光系统的可靠工作对飞机的安全起降起到至关重要。

目前国内的机场助航灯系统普遍采用图1的工作模式，助航灯光通过助航灯光电缆连接隔离变压器与调光器输出的主回路串联起来，每个助航灯光配一个隔离变压器。而助航灯的灯泡普遍采用卤钨灯和LED光源，但是当卤钨灯的灯丝烧断后，隔离变压器会很容易发热损坏。具体地，隔离变压器的初级电流是恒流源，要求次级回路不能开路运行，一旦开路，初级回路电流全部用于隔离变压器激磁，使其处于饱和状态，发热量上升，如不及时处理就会损坏隔离变压器。而为了保证助航灯系统的可靠工作及满足助航灯光维护规程的要求，确保机场安全运行，目前多数机场采用人工方式对机场助航灯系统进行巡回检查。当发现助航灯光回路有异常时，必须用人工方式进行现场检查，费时费力。当发现卤钨灯的灯丝烧断时，需要及时更换灯泡；发现隔离变压器故障时，必须更换；发现线路绝缘下降时，必须更换或者处理。由于在飞机起降时不允许上跑道检查维修，损坏的灯泡，隔变及线路无法及时发现并更换，存在助航灯光回路不能按照要求安全运行，从而危及夜间航班安全飞行的风险。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种助航回路故障定位控制器，其能够解决现有技术中不能够及时检测和监控机场助航灯的运行状态。

本实用新型的目的之一采用以下技术方案实现：

本实用新型还提供了一种助航回路故障定位控制器，包括隔离变压器、监视模块和助航灯，所述隔离变压器通过监视模块与助航灯连接；

所述监视模块包括电源、采样元件、开路保护电路、通信模块和CPU处理器，所述开路保护电路、通信模块、CPU处理器分别与电源电性连接；所述电源的一端与隔离变压器次级连接，用于从隔离变压器次级取电，电源的另一端与助航灯连接；

所述开路保护电路、通信模块、采样元件分别与CPU处理器连接，所述CPU处理器通过通信模块与监控室的监控系统通信；所述开路保护电路与助航灯并联；

所述采样元件包括电压互感器和第一电流互感器，所述电压互感器与隔离变压器次级并联，用于检测隔离变压器次级的两侧电压并发送给CPU处理器；所述第一电流互感器设于电源与隔离变压器次级之间，用于检测隔离变压器次级的电流并发送给CPU处理器；

所述CPU处理器用于根据隔离变压器次级的两侧电压以及隔离变压器次级的电流判断助航灯的工作状态，以及用于控制开路保护电路的工作状态；所述CPU处理器还将开路保护电路的工作状态以及助航灯的工作状态通过通信模块发送到所述监控系统。

优选地，所述采样元件还包括第二电流互感器，所述第二电流互感器用于检测隔离变压器接地线的电流并发送给CPU处理器；所述CPU处理器用于根据隔离变压器接地线的电流判断隔离变压器电缆的绝缘度，并将其判断结果通过通信模块发送到监控系统。

优选地，所述通信模块为电力载波通信模块。

优选地，所述监视模块还包括显示模块，所述显示模块与电源电性连接；所述CPU处理器用于控制显示模块显示助航灯的信息、隔离变压器的信息以及故障信息。

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之二在于提供一种机场助航灯控制系统，其能够解决现有技术中不能够及时检测和监控机场助航灯的运行状态。

本实用新型的目的之二采用以下技术方案实现：

本实用新型还提供了一种机场助航灯控制系统，包括多个如前所述的助航回路故障定位控制器，每个隔离变压器均通过电缆与外部电源连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过将开路保护电路与助航灯并联在一起，从而实现了在助航灯灯泡断路的情况下，及时开启开路保护电路，避免了隔离变压器次级回路开路运行，有效解决了隔离变压器发热损坏的问题。同时还可通过CPU处理器通过采集电流互感器和电压互感器所检测的电流和电压来自动判定助航灯的工作状态，解决了人工巡检困难的问题。另外，本实用新型还通过电流互感器来检测隔离变压器接地线的绝缘度，从而可以监控到隔离变压器的工作是否正常。

附图说明

图1为本实用新型提供的现有技术中的机场助航灯控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的机场助航灯控制系统的结构示意图；

图3本实用新型提供的单灯控制器的结构示意图；

图4为本实用新型提供的监视模块的结构示意图；

图5为本实用新型提供的助航灯正常工作时的电流流向图；

图6为本实用新型提供的开路保护电路动作后的电流流向图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图2所示，本实用新型提供了一种机场助航灯控制系统，该系统是在每个隔离变压器与对应的助航灯之间增加一监视模块，这样将每个隔离变压器、对应的助航灯、对应的监视模块三者之间形成一电路回路。每个监视模块用于对其对应的隔离变压器以及助航灯的工作状态进行数据采集并监控。其中每一监视模块、对应的隔离变压器以及助航灯也即是本实用新型提供的一种助航回路故障定位控制器。

如图3和图4所示，其中，所述监视模块包括电源、采样元件、开路保护电路、通信电路、显示模块和CPU处理器，所述开路保护电路、通信电路、显示模块分别与CPU处理器电性连接。所述采样元件与CPU处理器连接。

另外，电源与隔离变压器次级电性连接，所述开路保护电路、通信电路、显示模块、CPU处理器分别与电源电性连接。也即是电源从隔离变压器次级取电，为其他部件或电路提供电源。另外，电源还与助航灯电性连接。

所述CPU处理器还用于协调控制采样元件、开路保护电路、通信电路和显示模块的工作。所述通信电路为电路线载波(PLC，Power line Communication)通信，其能够将监视模块的状态信息上传到远程监视室的监控系统。

所述开路保护电路与助航灯并联，用于当助航灯的灯丝烧断时，及时旁路助航灯，避免隔离变压器次级回路开路运行，烧坏隔离变压器。也即是说，在正常情况下，开路保护电路是断开的，隔离变压器次级电流经过助航灯；而当助航灯的灯丝烧断时，及时开启开路保护电路，隔离变压器次级电流会通过开路保护电路，从而避免了隔离变压器次级回路开路。

所述采样元件包括电流互感器(CT，Current transformer)和电压互感器(PT，Potential transformer)等，用于采集电流和电压，然后发送到CPU处理器进行判断处理。其中电流互感器有两个，分别为第一电流互感器(CT1)和第二电流互感器(CT2)，所述第一电流互感器设于电源与隔离变压器次级之间，用于检测隔离变压器次级的回路电流。而电压互感器用于检测隔离变压器次级两侧电压，其设于隔离变压器次级两端之间。

所述CPU处理器接收第一电流互感器所述检测的隔离变压器次级的回路电流以及电压互感器检测隔离变压器次级两侧电压，然后据此来判断助航灯的工作状态，并决定是否开启开路保护电路。

所述CPU处理器还通过通信模块与远程的监控室的监控系统进行通信，将开路保护电路的开启状态上传至监控系统。所述开路保护电路的开启状态反映了助航灯的工作状态，也即是，当开路保护电路断开时，助航灯正常工作；当开路保护电路开启时，助航灯损坏。

本实用新型通过将开路保护电路与助航灯并联，从而解决了当助航灯断路时，能够避免隔离变压器次级回路开路运行，有效解决了隔离变压器发热损坏的问题。

比如，如图5、图6分别为助航灯正常工作的电流流向图、开路保护开启后的电流流向图。灯泡正常工作时，开路保护电路处于断开状态，电流全部流经灯泡。一旦检测到灯泡短路，开路保护电路即刻开启，进入开路状态，电流通过开路保护电路形成回路，保证了隔离变压器不会因过负荷烧毁。

所述第二电流互感器用于采集隔离变压器接地线的电流，也即是CPU处理器接收到第二电流互感器所检测隔离变压器接地线的电流，并判断得出电缆的绝缘情况，然后通过通信模块将电缆的绝缘情况发送到监控系统中。另外，显示模块用于显示其他器件的状态信息，比如助航灯的工作状态、时间、地点、隔离变压器的编号、助航灯的编号等。这样，当助航灯出现故障时，工作人员可通过CPU处理器发送的助航灯的位置、助航灯的编号、时间、地点等信息快速定位故障。

也即是本实用新型通过CPU处理器来获取第一电流互感器实时获取助航灯的电流，进而判断助航灯的工作状况。在实际的使用中，助航灯工作正常时，CPU处理器根据监控系统发送的轮询报文向监控系统上报助航灯的工作状态，也即是，CPU处理器当接收到监控系统发送的报文时，就会向监控系统返回一反馈报文，来上报助航灯的工作状态；由于每个助航灯都具有编号等基本信息，也即是监控系统能够根据CPU处理器所发送的反馈报文中得到是哪个助航灯，从而可以对助航灯进行定位。当助航灯光发生故障时，CPU处理器会主动上报故障信息，直至监控系统回复确认，有效保证了故障上报的及时性和可靠性，因此，监控系统能够自动获取定位助航灯的故障信息。该故障信息可能包括助航灯的工作状态、助航灯的编号、助航灯的地点等信息。监控系统根据CPU处理器上传的故障信息可以有效的实现助航灯的自动故障定位，解决了现有技术中需要进行人工巡检的方式检测助航灯故障。

优选地，本实用新型还可以对隔离变压器进行监控，也即是通过第二电流互感器采集隔离变压器接地线的电流，CPU处理器将第二电流互感器所采集的电缆的电流以及其他参数上传到监控室的监控系统，从而能够发现电缆的绝缘阻值是否正常，实现隔离变压器的自动故障定位功能，替代了现有的人工巡检的工作。比如，正常情况下，线路电缆和变压器的接地线处于绝缘状态，流经第二电流互感器的电流很小；当线路电缆出现破损、接插头浸水等故障时，线路电缆跟破损处大地的绝缘值降低，会有部分电流通过破损处从线路电缆流向大地，由于我们的接地线阻抗很低，流到大地的绝大部分电流经过接地线，因此通过第二电流互感器监测到的电流跟线路电缆的绝缘值成正比关系。当监测到第二电流互感器的电流大于20mA时，CPU处理器产生绝缘故障信号，在监控系统轮询时把故障信息上送给监控系统，可以有效的实现线路电缆的故障定位。

另外，本实用新型中的隔离变压器的故障可分为一般故障和灾难性故障。一般故障指接头漏电、轻微的匝间路等，发生一般故障时监视模块还可以正常运行，此时监视模块的CPU处理器通过第一电流互感器、电压互感器可以直接采集到隔离变压器次级的电流、电压，利用第二电流互感器可以直接采集到漏电流，然后通过通信模块把这些相关信息上传到监控室，最终通过监控系统分析隔离变压器的健康状况。

当一隔离变压器发生灾难性故障时(比如断路)，对应的监视模块将失去供电而无法工作，则同时监视模块的CPU处理器、通信模块等不能进行正常工作，则CPU处理器就无法响应监控系统的轮询报文，则监控系统就可发出通讯异常报警，说明该隔离变压器已经损坏，并且通过编号定位发生故障的隔离变压器或者监视模块，便于维修人员立刻到现场排查通讯异常的具体原因。

优选地，该监视模块还设有输入功能，并将输入的文字信息通过显示模块显示出来。所述显示模块还包括OLED显示屏，其不仅仅可以显示隔离变压器所处于具体的回路，还可以显示异常信息，比如地址、隔离变压器的运行状态、通信状态、助航灯的灯光等级、助航灯的工作状态等。

优选地，本实用新型中的采样元件还可以包括其他传感器，比如测量温度、湿度等，根据实际需求进行添加即可。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。