CN101755487B - 检测路灯故障的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于检测可共同连接至一个AC电源的多个路灯中的至少一个路灯的故障的装置。该所提出装置允许基于获得表示由该AC电源提供至该多个路灯的总有功功率及总无功功率的度量并检测这些度量的变化来检测故障是否已出现。视需要，也可基于检测到的这些功率度量的变化而确定故障类型。

Description

检测路灯故障的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测可共同连接至一个AC电源的多个路灯中的至少一个路灯的故障的装置。本发明还涉及一种用于检测此路灯的故障的方法及一种计算机程序产品，该计算机程序产品被适配以使处理器或微控制器执行该用于检测此路灯的故障的方法。

背景技术

通常，一个路灯或多个路灯可置放于远离关心此路灯或这些路灯的正确操作的操作人员的位置处。多个路灯例如可沿道路或街道以特定间隔作为路灯链而置放。由于安全原因，应在相当短的时间内检测到灯链中一个或多个等的故障。公知地，由必须在灯被提供有电功率时亲自检测每一路灯的人以定期的时间间隔(诸如，每月一次)执行故障检测。该检测是非常昂贵的，且甚至可发生：在执行的检测之后不久就发生故障或在特定操作条件期间仅临时发生故障。另外，甚至在故障检测情况下，修理人员通过分别检验故障灯的组件才知晓故障的原因。

已开发若干方法以克服这些缺点。

从EP 0 746 183 A1已知的灯故障检测的方法是基于在灯的操作期间为每一个别灯确定提供至该灯的电压与电流之间的相角。若所确定的相角在规定容许度范围内，则灯被考虑为无故障。否则，检测到此灯的故障。每一灯具有其自己的故障检测模块。因此此类故障检测是昂贵的。

又已知如在EP 0 746 183 A1中提及的用于确定相角的若干方法。

根据EP 0 746 183 A1，用于确定相角的方法是测量提供至单独灯的电压的越零点与同一周期的电流的越零点之间的时间。此方法是基于如下假设：所施加的电压及电流对应于相对于那此时间变换的理想正弦曲线。然而，实际上，提供至灯的电压及电流例如由于较高阶的谐波的存在及非线性分量的效应而失真。由此，此方法导致灯的状态的检测相当不精确及不可靠。

根据EP 0 746 183 A1的用于确定相角的另一方法如下：在电压及电流波的瞬时测量基础上，考虑到由于较高阶谐波及非线性效应的干扰，确定由灯吸收的有功功率P及相关视在功率S。微处理器基于有功功率P与视在功率S之间的关系执行计算，并导出考虑中的周期的电压与电流之间的角的相角。接着，基于所导出的相角来检测灯的状态。然而，对于某些特定类型故障，相角的改变量是非常小的。因此，有功功率P及视在功率S的计算需要高精确度运算。

从WO 95/04446已知评估共同提供至多个灯的电压及电流从而用于故障检测。根据此方法，可能确定该多个灯中的至少一个是否已发生故障。然而，当不仅对单一灯而且对共同连接至一AC电源的多个灯执行故障检测时，与单一灯情况相比较，由一个故障灯导致的相角的变化由于平均化效应而被该多个灯中的剩余无故障灯弱化。因此，在由电源共同提供多个灯的情况下，需要更高的精度来确定在灯共同连接至电源的点处的电压与电流之间的相角。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于可靠地检测共同连接至一个AC电源的若干路灯中的至少一路灯的故障的装置及方法。

根据本发明，一种用于检测共同连接至AC电源的多个路灯中的至少一路灯的故障的装置包含：用于获得有功功率度量P的值的部件，该值表示由AC电源提供至多个路灯的总有功功率Pt；用于获得无功功率度量Q的值的部件，该值表示通过AC电源提供至多个路灯的总无功功率Qt；用于检测所获得的有功功率度量值的变化ΔP的部件；用于检测所获得的无功功率度量值的变化ΔQ的部件；及故障确定部件，其用于基于检测到的所获得的有功功率度量值的变化及检测到的所获得的无功功率度量值的变化而确定是否已出现至少一路灯的故障。

在最一般的意义下，术语有功功率度量及无功功率度量指代相互正交的功率度量。由于有功功率度量与无功功率度量的正交或至少准正交特性，可较不依赖于无功功率度量的变化而检测到有功功率度量的任何变化，且反之也然。因此，有功功率度量及无功功率度量的评估使得可以较高精度对电压与电流的关系的任何改变进行检测。这允许以较高的可靠性检测共同连接至AC电源的多个灯中的单一灯的故障。另外，根据本发明，共同连接至AC电源的大量灯的故障检测是可能的。另外，本发明的某些实施例允许确定在灯中已出现的故障的种类。

大量合适的有功功率度量P中的一个是在一周期(在下文中为T)内的电源电压的平均值，或在整数个周期nT内的多个灯的瞬时电源电压(在下文中为u(t))与电源电流(在下文中为i(t))的乘积的平均值。另一合适的有功功率度量P是在一个或整数个周期T期间获得的u(t)样本与i(t)样本的乘积的平均值。这些及其他合适有功功率度量例如基于u(t)及i(t)的乘积在一个或多个周期T上的积分或基于其时间离散及量子化等效。

大量合适的无功功率度量Q中的一个是在一周期T或其整数倍内的时间变换(time shifted)瞬时电源电压u(t-T/4)与瞬时电源电流i(t)的乘积的平均值。u(t)的其他时间变换量±T(1+2m)/4(m为整数)也是合适的。另一合适的无功功率度量Q是在一周期T或整数个周期T内的电压u(t)的时间变换样本与i(t)样本的乘积的平均值，该时间变换对应于T(1+2m)/4，其中m为包括零的任何整数(倒如，m＝1)。这些及其他合适的无功功率度量例如是基于u(t)及i(t)的乘积在一个或多个周期T上的积分或其时间离散及量子化等效，其中u(t)及i(t)相对于那此已变换了T(1+2m)/4，m为包括零的整数。

对于这些度量的评估而言，专用的、可程序化或嵌入式的模拟电路以及诸如取样及保持电路、A/D转换电路、乘法及加法电路的数字电路在市场上是易于购得的。为获得有功功率度量值及无功功率度量值，也可采用用于电能计量应用的积分电路解决方案，其在市场上是易于购得的。

注意如该描述内使用的无功功率度量的定义并不只限于以上引用的实例是重要的。当使用大体上几何正交的有功功率度量及无功功率度量时，可获得本发明的优点。

优选地，故障确定部件被适配以借助于检测到在给定观测周期上获得的有功功率度量值的变化及无功功率度量值的变化大于单独给定量，而确定多个灯中的至少一灯的故障类型。举例而言，若获得的有功功率度量值已被检测到在给定观测周期上降低了大于给定量的量，且所获得的无功功率度量已被检测到在给定观测周期上增加了大于给定量的量，则这可以是多个灯中的至少一灯经受短路的指示。故障确定部件可被适配，以在所获得的有功功率度量已被检测到已降低且所获得的无功功率已被检测到己降低时，确定一灯开路故障。故障确定部件也可被适配，以在所获得的无功功率度量已被检测到已增加且所获得的有功功率已被检测到无超出给定量的变化时，确定由于切断连接的电容器的灯故障。

故障确定部件也可用来在所获得的有功功率度量已被检测到在降低与增加之间交替且所获得的无功功率已被检测到在增加与降低之间交替时，确定灯循环故障。这是多个灯中的至少一灯正在循环的指示，即，当提供电力时，灯表现为发光与不发光的反复行为。

优选地，用于获得有功功率度量值的部件包含用于产生有功能量脉冲的产生部件，每一有功能量脉冲表示提供至多个路灯的特定有功能量的量。脉冲的频率或连续脉冲之间的时间间隔是有功功率的合适度量。用于获得有功功率度量值的部件可包含用于确定作为有功功率度量的频率n/ΔT1的部件，其中n为在时间间隔ΔT1中计数的有功能量脉冲的数目。此实施例允许在相当高的功率消耗情况下的精确且简单的度量。或者，用于获得有功功率度量的部件可包含用于确定作为有功功率度量的在连续产生的有功能量脉冲之间的时间间隔ΔT2的部件。该实施例允许在相当低的功率消耗情况下的精确且简单的度量。这些度量的线性组合可以是更优选的以便获得快速有功功率度量，其同时不受噪声影响。对于用于获得无功功率度量值的部件而言，也是同样，其中加以必要变更。优选地，用于产生有功能量脉冲的产生部件及/或用于产生无功能量脉冲的产生部件借助于能量计量积分电路来实施。

因此，通过开发已在能量计量领域中研发的现成架构及演算法而可容易且精确地产生功率度量。

优选地，根据本发明的故障检测装置还包含：电压检测部件，其用于检测表示AC电源的电源电压的度量Vm；及功率度量调整部件，其用于基于检测到的表示AC电源的电源电压的度量而调整所获得的有功功率度量值及/或所获得的无功功率度量值。这允许消除或减小AC电源的波动效应且在大量灯中的一个的故障检测中达到甚至更好的解决效果。优选地，功率度量调整部件基于预定标准化函数而标准化有功功率度量及/或无功功率度量。预定标准化函数能够考虑多个路灯的非线性特征。此外，功率度量调整部件可通过检测到的表示AC电源的电源电压的度量与额定电源电压Vr的比率的平方来标准化有功功率度量及/或无功功率度量。

优选地，用于检测所获得的有功功率度量的变化的部件及/或该用于检测所获得的无功功率度量的变化的部件包含比较部件，其用于基于该有功/无功功率度量的该所获得的值与有功/无功功率度量参考值的偏差而检测有功/无功功率度量的该变化。

优选地，用于检测所获得的有功/无功功率度量的变化的部件包含补偿部件，其用于获得所获得的过去的该有功/无功功率度量的多个值的平均值且用于基于所获得的平均值调整有功/无功功率度量参考值。补偿部件根据在获得各个功率度量值时施加的AC电源电压，可将过去的有功/无功功率度量值分为至少两个组；对每一组获得过去的有功/无功功率度量值的各个组平均值；根据在获得各个功率度量值时施加的AC电源电压，获得多个有功/无功功率度量参考值的各个组参考值；及基于过去的有功/无功功率度量值的组平均值而调整所获得的组参考值，该组平均值与在获得有功/无功功率度量时施加的AC电源电压相关联。比较部件可基于所获得的有功/无功功率度量值与组参考值的偏差而检测有功/无功功率度量的该变化，其中该组参考值与在获得有功/无功功率度量值时施加的AC电源电压相关联。

补偿部件也可通过对应于检测到的AC电源电压与额定电源电压Vr的比率的值来标准化该多个过去的连续有功/无功功率度量值中的每一个，且基于该标准化的过去有功/无功功率度量值获得该平均值。

比较部件可优选通过比较偏差与合适的门限值(例如，与第一门限值Pthr-、Qthr-比较，与大于第一门限值的第二门限值Pthr+、Qthr+比较)而检测有功/无功功率度量的该变化；且若该偏差低于该第一门限值，则检测负变化；若该偏差大于该第二门限值，则检测正变化；且若偏差大于第一门限值并小于第二门限值，则确定无变化。

优选地，用于检测所获得的有功/无功功率度量的变化的部件可通过以下任一方式来调整门限值中的任一个：评估用于获得该过去的有功/无功功率度量中所获得的多个值的平均值的有功/无功功率度量值相对于有功/无功功率度量参考值的值分布，或通过评估过去的有功/无功功率度量值的组(该组与在获得有功/无功功率度量值时所施加的AC电源电压相关联)相对于那组参考值(与在获得有功/无功功率度量值时施加的AC电源电压相关联)的值分布。

平均值例如可以是借助于在时间轴上移动的窗口来选择待包括于平均化处理中的值而获得的移动平均值。

补偿部件优选可基于所获得的平均值并基于先前的有功/无功功率度量参考值而进一步调整有功/无功功率度量参考值。

优选地，用于检测所获得的有功/无功功率度量的变化的部件可进一步包含用于禁止非常规功率度量的部件，其使得故障确定部件针对其确定故障出现的任何过去的有功/无功功率度量并不表现在所获得的平均值中。

平均值、参考值或第一门限值及/或第二门限值优选通过乘以对应于检测到的AC电源电压与额定电源电压的比率的度量来调整。

平均化部件在多个路灯并未接收来自AC电源的功率的周期期间优选维持所获得的有功/无功功率度量值的过去值。优选地，防止该补偿部件在路灯用于暖机(warming up)所需的周期期间及/或在当多个路灯并未从AC电源接收功率时的周期期间更新平均值。同样，在路灯用于暖机所需的周期期间可禁止灯故障的检测。

优选地，过去的有功/无功功率度量值的组的值及其各个组平均的值被初始化，使得过去的有功/无功功率度量值的每一单独组及其各个组平均值获得优选储存于非易失性存储器中的各个组参考值的值。

本发明的目标还通过用于检测共同连接至AC电源的多个路灯中的至少一个路灯的故障的方法来解决，该方法包含以下步骤：从AC电源提供功率至多个路灯；获得代表由AC电源提供给多个路灯的总有功功率Pt的有功功率度量P；获得代表由AC电源提供给多个路灯的总无功功率Qt的无功功率度量Q；检测在获得的有功功率度量中的变化ΔP；检测在获得的无功功率度量中的变化ΔQ；以及基于检测到的变化确定是否发生一个路灯故障。

本发明要解决的技术问题还通过一种计算机程序产品解决，当该程序产品载入处理器或微控制器的程序存储器中时，其使得处理器或微控制器执行上述用于检测共同连接至AC电源的多个路灯中的至少一个的故障的方法。

附图说明

现在参考附图解释不应该被理解为限制本发明的本发明的实施例。

图1A示出根据本发明的用于检测至少一个路灯的故障的装置及其在常规街道照明***内的配置的第一实施例。

图1B示出根据本发明的用于检测至少一个路灯的故障的装置及其在常规街道照明***内的配置的第二实施例。

图2示出说明根据本发明的故障检测装置的第三实施例的方块图。

图3示出说明根据本发明的故障检测装置的第四实施例的方块图。

图4A更详细示出说明根据本发明的实施例的用于获得有功及无功功率度量的部件的例示性组件的方块图。

图4B更详细示出说明根据本发明的另一实施例的用于获得有功及无功功率度量的部件的例示性部件的方块图。

图5更详细示出说明根据本发明的又一实施例的用于检测有功及无功功率度量变化的部件的组件的方块图。

图6示出说明根据本发明的故障检测部件的实施例的方块图。

图7示出根据本发明的用于储存作为所测量的电源电压的函数的所获得的有功及无功功率度量的配置，这些所获得的有功及无功功率度量用于长期平均化及老化效应的考虑。

图8示出说明由根据本发明的故障检测装置执行的处理的例示性流程的流程图。

图9示出在循环灯的情形下有功及无功功率度量随时间的变化(图9(A)及图9(B))，并示出作为时间的函数的故障确认计数器(图9D)及循环计数器(图9(E))的例示性对应值，及有功及无功功率度量值的取样瞬时(图9(C))。

具体实施方式

图1A示出根据本发明的用于检测至少一个路灯的故障的装置及其在常规街道照明***内的配置的第一实施例。

如图1A中所示，多个路灯20通过电源线31、32共同连接至AC电源10。从AC电源10提供总有功功率Pt至多个路灯20。总有功功率Pt是基本上由多个路灯20消耗的有功功率。而且，总无功功率Qt是基本上在AC电源10和多个路灯20之间振荡的功率。

功率计50连接至电源线31、32并从电源线31、32获得度量值，例如施加给多个路灯20的电压和电流的瞬时或平均值。功率计能够基于这些度量确定有功功率度量P和无功功率度量Q，并输出P和Q到按照本发明的故障检测装置100。在该实施例中，这些度量值在故障检测装置100之外被确定。功率计还能够提供代表电源电压的度量V给故障检测装置100。

故障检测装置100能够从功率计50获得有功功率度量P和无功功率度量Q。有利地，故障检测装置100还能够从功率计50获得度量V。

如图1A中所示，故障检测装置100包含处理器70、优选为实时时钟(RTC)的时钟60，及诸如程序存储器、非易失性存储器、数据存储器及I/O缓冲器的存储器80。处理器70例如可借助于总线(未图示)存取实时时钟60及存储器80。在故障检测装置100检测到该多个路灯中的至少一个路灯的故障情况下，故障检测装置100例如能够通过启动专用的警报输出、向其输出中的一个施加电压、设置或复位在故障检测装置100内或外的寄存器等而输出警报。

图1B示出根据本发明的用于检测至少一个路灯的故障的装置及其在常规街道照明***内的配置的第二实施例。在图1B中，类似于图1A中的那些组件及度量具有与图1A中的参考标记相同的参考标记，且将省略这些的详细描述。

如图1B中所示，根据本发明的故障检测装置100有利地包含能量计核心55。能量计核心55被适配以接收度量i、u(其例如可以是提供至该多个灯的电压及电流的瞬时或平均度量)，并能够由这些度量确定有功功率度量P及无功功率度量Q。

图2示出说明根据本发明的故障检测装置的第三实施例的方块图。

如图2中所示，故障检测装置100的第三实施例包含用于获得有功功率度量的部件120、用于获得无功功率度量的部件130、用于检测所获得的有功功率度量的变化的部件140、用于检测所获得的无功功率度量的变化的部件150及故障确定部件300，该故障确定部件300基于检测到的所获得的有功功率度量的变化及检测到的所获得的无功功率度量的变化而用于确定是否已出现多个路灯中的至少一路灯的故障。

用于获得有功/无功功率度量的部件120、130在其输入端处接收例如u及i的度量，其分别表示自AC电源10提供至多个灯的瞬时或平均电压及电流的度量。基于这些输入度量，部件120在其输出端处提供有功功率度量P，使得可自部件120的输出获得有功功率度量P，且部件130在其输出端处提供无功功率度量Q，使得可自部件130的输出获得无功功率度量Q。

用于检测所获得的有功功率度量的变化的部件140自部件120接收有功功率度量P。部件140能够通过比较所获得的有功度量P与第一参考值而检测所获得的有功度量P的变化。此第一参考值可包含预定值、先前获得的有功功率度量或先前获得的有功功率度量值平均值。将比较结果ΔP提供至部件140的输出端。优选地，结果ΔP被确定为自部件120接收的有功功率度量P与第一参考值之间的差，且接着被提供至部件140的输出端。

用于检测所获得的无功功率度量的变化的部件150自部件130接收无功功率度量Q。部件150能够通过比较所获得的无功度量Q与第二参考值而检测所获得的无功度量Q的变化。此第二参考值可包含预定值、先前获得的无功功率度量或先前获得的无功功率度量的平均值。将比较结果ΔQ提供至部件150的输出端。优选地，结果ΔQ被确定为自部件130接收的无功功率度量Q与第二参考值之间的差，且接着被提供至部件150的输出端。

故障确定部件300接收分别来自部件140及150的检测到的变化ΔP及ΔQ的度量。故障确定部件300被适配以基于检测到的变化ΔP及ΔQ确定是否已出现至少一个路灯的故障。若确定故障已出现，则故障确定部件300被适配以执行警报动作以便通知已检测到故障。警报动作可涉及点亮专用警报灯或关闭专用警报灯、设置或复位一个或多个寄存器或向远端控制单元发送消息。

此外，故障确定部件300还可被适配以将已出现的故障的类型分类。可将故障的类型并入警报动作中。

路灯(即，用于在街道的环境中产生光的装置)的一些类型是已知的：放电灯，诸如低压纳灯或单色灯、高压纳灯、汞蒸气灯、金属卤素灯；感应灯；发光二极管(LED)；萤光灯；及白炽灯。实质上，可检测到的各种故障类型视路灯的类型而定。以下阐释集中于放电灯上。此不应被理解为限制本发明的范畴。通过检验有功及/或无功功率度量的变化而检测故障类型的根据本发明的通用原理可应用于所有类型的路灯。

放电路灯通常需要用于限制或控制流过发光的灯组件的电流且用于启动灯以便发光的构件。控制电流的电路的零件也被称为镇流器。用于启动灯的电路的部分也被称为点火器。由于镇流器必须控制灯的电流，故镇流器被串联提供至发光的灯组件。完整的路灯可通过具有分支的电气等效电路来表示，该分支具有：串联的镇流器电感器，其表示镇流器的电感Lb；电阻器，其表示镇流器的电阻Rb；及电阻器，其表示发光的灯组件的电阻Rh。此分支被供以来自AC电源的电功率，使得具有有功电压Vm的AC电压u(t)施加至此分支的两端，且使得电流Ib在此分支中流动。视需要，一个或多个电容器可提供于与Lb、Rb及Rh并联的分支的额外分支中以便提供对附接至AC电源的电感性组件(包括路灯及电源线)的无功功率消耗的至少一部分补偿。在此情况下，电流Ic流过电容器分支。也可提供至少一个电容器与多个路灯并联，即，此电容器并不包括于特定灯中而是附接至多个灯的电源线(例如，图1A、图1B中所示的电源线31、32)之间。

以上提及的这两种类型分支的任何组件都可能发生故障。

Lb、Rb及Rh可遭受例如由该分支短路或由应该发光的灯组件内的短路导致的减小的总电阻，即，Rh大体上等于零。在下文中，此类型故障被称为“短路的灯故障”。若特定路灯经受短路的灯故障，则电流Ib与常规操作相比较而增加。由于流过电感Lb的增加的电流Ib，路灯链的总无功功率消耗Qt增加(定义基于由电感器消耗的无功功率具有正号且由电容器消耗的无功功率具有负号，该假定贯穿全文，为说明性目且不是旨在丧失一般性)。另外，在短路的灯故障的情况下，至少一个故障街灯并不发光。因此，灯链的总有功功率消耗Pt降低。

在检测到有功功率度量的负变化及检测到无功功率度量的正变化的情况下，故障确定部件300可用于检测多个路灯中的至少一路灯经受短路的灯故障，且启动对应的警报动作。

另外，特定路灯的分支Lb、Rb及Rh可被电中断使得此特定路灯的电流Ib大体上为零。接着，特定路灯并不发光(即使被供以电功率)，且与多个灯的无故障操作相比较，总的所消耗有功功率Pt降低。由于通过电感Lb的电流Ib被中断，故总的所消耗无功功率Qt降低。在下文中，此类型故障被称为“灯开路故障”。

在检测到有功功率度量的负变化以及还检测到无功功率度量的负变化情况下，故障确定部件300可用于检测多个路灯中的至少一路灯经受灯开路故障，且启动对应的警报动作。

若提供电容器与Lb、Rb及Rh并联的任何分支，则可发生通过电容器的电流Ic被中断或降低，例如这是因为电容器已被损坏或其已自Lb、Rb及Rh的并联分支切断连接。在此情况下，多个路灯的所有路灯仍可发光，但无功功率消耗由于降级的无功功率补偿而增加。因此，总的所消耗有功功率Pt大体上保持恒定，且总的所消耗无功功率Qt由于在无故障操作期间由故障电容器分支提供的至少部分缺失的无功功率补偿而增加。在下文中，此类型故障被称为“由于切断连接的电容器的灯故障”。

在检测到大体上恒定的有功功率度量及检测到无功功率度量的正变化情况下，故障确定部件300可被适配以检测到由于切断连接的电容器的灯故障，且启动对应的警报动作。

另外，多个路灯中的至少一个路灯可经受循环，即，灯表现为发光与不发光的反复行为(即使恒定地提供电功率)。对应地，当灯自发光改变至不发光时，消耗的总有功功率Pt降低，且当灯自不发光改变至发光时，消耗的总有功功率Pt增加。总的所消耗无功功率Qt显示相应特征。因此，总有功功率Pt及总无功功率Qt反复地降低或增加。在下文中，此类型故障被称为“循环灯故障”。

在反复地检测到有功功率度量的交替的负变化及正变化且也反复地检测到无功功率度量的交替的正变化及负变化的情况下，故障确定部件300可用于检测多个路灯中的至少一个路灯经受循环灯故障，且启动对应的警报动作。

另外，额外的非期望负载可能添加到多个路灯，制如，盗贼可能非法地分接电源线来免费地获得电功率。这导致消耗的总有功功率Pt的增加而与消耗的总无功功率Qt的任何改变无关。在下文中，此类型故障被称为“过功率故障”。

在检测到有功功率度量增加的情况下，故障确定部件300可以检测到过功率故障，并启动对应的警报动作。

图3示出说明根据本发明的故障检测装置的第四实施例的方块图。在图3中，与图2的组件相同的组件由相同的参考数字指示，且这些组件的描述将不详细重复。

如图3中所示，用于获得有功功率度量P的部件120可包含用于产生有功能量脉冲的产生部件220、有功功率度量确定部件240及有功功率度量调整部件420。在产生部件220中，可基于所接收到的表示瞬时电源电压u(t)及瞬时电源电流i(t)或其平均度量的度量而产生有功能量脉冲，下文中为EPp。每个有功能量脉冲表示提供至多个路灯的特定有功能量量。有功功率度量确定部件240自产生部件220接收所产生的有功能量脉冲，且基于所接收的有功能量脉冲确定有功功率度量P。有功功率度量确定部件240的输出提供所确定的有功功率度量。

对应地，用于获得无功功率度量Q的部件130可包含用于产生无功能量脉冲的产生部件230、无功功率度量确定部件250及无功功率度量调整部件430。在产生部件230中，可基于所接收到的表示瞬时时间变换的电源电压u(t-T/4)(如上所提及，对于u(t)而言，其他时间变换量T(1+2m)/4，m为整数，也是合适的)及瞬时电源电流或其平均度量的度量而产生无功能量脉冲，下文中为EQp。每个无功能量脉冲表示提供至多个路灯的特定无功能量的量。无功功率度量确定部件250自产生部件230接收所产生的无功能量脉冲，且基于所接收的无功能量脉冲确定无功功率度量Q。无功功率度量确定部件250的输出提供所确定的无功功率度量。

关于部件220、230及240、250的实施例的进一步细节在图4A及图4B中例示性示出。

如图4A中所示，产生部件220、230视输入u(t)及i(t)而定而产生连续的能量脉冲EPp1、EPp2、EPp3、...、EPpn、EQp1、EQp2、EQp3、...、EQpn，n为自然数；且将这些脉冲输出至连接的逻辑门241、251，例如，AND门。门241、251的另一输入端连接至输出时间间隔ΔT1的信号的时钟60，使得241、251的输出在该时间间隔ΔT1期间反映从产生部件220、230输入的信号的脉冲，且在另外的时间间隔输出具有恒定值。门241、251的输出馈入对在时间间隔ΔT1期间出现的脉冲EPp、EQp的数目进行计数的计数器242、252。所计的数目在部件240、250的输出处作为有功功率度量P、无功功率度量Q而提供。在已确定在时间间隔ΔT1中出现的脉冲数目之后，将计数器复位为零，且重复在时间间隔ΔT1期间对脉冲进行计数的以上处理。因此，在特定时间间间ΔT1(标准化为ΔT1的量)中由计数器提供的计数结果等效于时间间隔ΔT1中的能量脉冲的频率。由此，能量脉冲的频率可为有功/无功功率度量P、Q。

参看图4B，示出产生部件220、230及功率度量确定部件240、250的另一实施例。类似于图4A，产生部件220、230视输入u(t)及i(t)而定而产生连续的能量脉冲EPp1、EQp1及EPp2、EQp2。产生部件220、230的输出连接至计数器240、250使得所产生的脉冲被馈入计数器240、250。另外，由时钟60馈入计数器240、250，时钟60向计数器提供时间脉冲，其中时间脉冲在时间上大体相等地展开，时间脉冲在固定时间周期ΔT之后有下一时间脉冲跟随。计数器240、250对时间脉冲的数目进行计数，即，对自能量脉冲EPp1、EQp1的开始至能量脉冲EPp2、EQp2的开始重迭的固定时间周期ΔT的数目进行计数。计数结果作为有功/无功功率度量P、Q而输出。在输出计数结果之后，复位计数器，且重复在由两个能量脉冲的出现界定的时间周期期间对时间脉冲进行计数的处理。

回看图3，故障检测装置可包含电压检测部件400，该电压检测部件400被适配以用于在其输入端处接收瞬时电源电压u(t)或电压的样本且用于输出表示所接收的输入电压电平的度量Vm。同样，如已提及，部件120、130可包含功率度量调整部件420、430。优选地，部件420、430被适配以接收自电压检测部件400提供的度量Vm。接着，部件420、430可基于表示AC电源的电源电压电平的度量Vm而调整功率度量P、Q。优选地，部件420、430可通过度量Vm与额定电源电压Vr的比率的平方而标准化功率度量P、Q。为易于实施，优选根据检测到的度量Vm，通过向功率度量P、Q添加合适的值或从功率度量P、Q减去合适的值而执行近似的标准化处理。这可以避免复杂的平方及除法运算，且减小标准化处理的运算元所需的解析度。优选地，部件420、430可基于预定的标准化函数而调整或标准化有功功率度量及/或无功功率度量。预定标准化函数能够考虑多个路灯的非线性特征或非线性现象。例如已知，对于大于额定电源电压的检测到的电源电压而言，有功功率度量及/或无功功率度量倾向于作为检测到的电源电压的函数而快速增加，而对于小于额定电源电压的检测到的电源电压而言，有功功率度量及/或无功功率度量维持不变。接着，预定标准化函数可被适配而用于执行有功功率度量及/或无功功率度量的小的调整或不进行调整(在后者情况下)，且对于大于额定电源电压的检测到的电源电压而言用于强烈地调整有功功率度量及/或无功功率度量。这改进了有功功率度量及/或无功功率度量的调整，且因此改进了故障检测。

图5更详细示出说明根据本发明的又一实施例的用于检测有功及无功功率度量变化的部件的组件的方块图。在图5中，与图2及图3的组件相同的组件由相同的参考数字指示，且这些组件的描述将不详细重复。

如图5中所示，用于检测所获得的有功功率度量P的变化的部件140可包含第一补偿部件620、第一比较部件625及用于禁止非常规有功功率度量的部件622、623。如图5中例示性示出，用于禁止非常规有功功率度量的部件622、623包含传输门623，该传输门623在其输入端中的一个处接收所获得的有功功率度量P，且在控制输入端处接收来自NOR门622的输出端的信号。NOR门622又由多个标记而馈给，该多个标记用于准许或禁止所获得的有功功率度量通过传输门623。若至少一个标记被设置为高电平，则防止所获得的有功功率度量通过传输门623。否则，传输门623的输出反映所获得的有功功率度量。输入至部件140的所获得的有功功率度量馈入第一比较部件625，且经由用于禁止非常规有功功率度量的部件622、623馈入第一补偿部件。

如图5中所示，用于检测所获得的无功功率度量Q的变化的部件150可包含第二补偿部件630、第二比较部件635及用于禁止非常规无功功率度量的部件632、633。由于除部件150对所获得的无功功率度量而不是对所获得的有功功率度量进行操作外，部件150的结构及功能基本上对应于部件140的结构及功能，故部件150的详细描述将被省略。

第一补偿部件620在其输出端中的一个处提供有功功率度量参考值Pref，其被馈入比较部件625。如图5中所示，可自所获得的有功功率度量P减去参考值Pref以便检测所获得的有功功率度量的变化ΔP。接着，有功功率度量参考值Pref被认为是所获得的有功功率度量的目标值。

此外，第一补偿部件620可具有用于输出第一门限值Pthr-及第二门限值Pthr+的两个另外的输出端，其中该第一门限值小于该第二门限值。如参看图6将更详细阐释，这些门限值可用于增强所获得的有功功率度量的变化的检测。

第一补偿部件620及/或第二补偿部件630可被适配以执行操作来反映老化效应。由于老化，路灯的特性将随着时间改变，即使是非常慢的。此情形区分老化效应与灯中的故障的突然出现。举例而言，路灯链的无功功率消耗随着时间可慢慢增加，而有功功率消耗随着时间可慢慢降低。在下文中，将阐释补偿部件620、630的用于考虑灯特性的长期变化及电源电压电平的变化的进一步例示性功能及操作。

第一补偿部件620及第二补偿部件630可被适配以获得分别在过去的有功功率度量及无功功率度量中获得的多个值的平均值，下文中为Pavg、Qavg。部件620、630可被适配以分别基于所获得的平均值Pavg及Qavg而分别调整有功功率度量参考Pref及无功功率度量参考Qref。因此，参考值Pref及Qref可根据所获得功率度量的平均值而改变。为考虑电源电压电平的变化，第一补偿部件620及第二补偿部件630优选被适配以根据在获得各个功率度量值时所施加的AC电源电压而将多个过去的有功功率度量及无功功率度量分为至少两组。接着，第一补偿部件620及第二补偿部件630可为每一组确定过去有功功率度量值及无功功率度量值的各个组平均值。将参看图7更详细阐释适用于补偿部件620、630的这些操作的存储器结构。

如图7中所示，用于将过去获得的有功功率度量及无功功率度量储存为组的合适存储器结构可包含h列及N行的表。每一列a、b、...、h可储存N个过去的功率度量P、Q。每一列/组与表示检测到的施加的电源电压的各个范围相关联，使得储存于各个列中的功率度量与那组的各个电压范围相关联。例如假定已获得功率度量(Pk；Qk)...(Pk+3；Qk+3)，其中当确定所施加的电源电压在224至226伏特的范围内时，已获得(Pk；Qk)及(Pk+2；Qk+2)；当确定所施加的电源电压在222至224伏特的范围内时，已获得(Pk+1；Qk+1)；当确定所施加的电源电压在226至228伏特的范围内时，已获得(Pk+3；Qk+3)。接着，如图7中所示，(Pk；Qk)及(Pk+2；Qk+2)将储存于组e中，(Pk+1；Qk+1)将储存于组d中，且(Pk+3；Qk+3)将储存于组f中。

优选地，补偿部件620、630可通过对应于检测到的AC电源电压电平与额定电源电压电平的比率的值来标准化过去的连续有功及无功功率度量值中的每一个，且基于该标准化的过去有功及无功功率度量值获得组平均值。

另外，如图7中所示，例示的存储器结构包含h个元素(Pavga；Qavga)、(Pavgb；Qavgb)、...、(Pavgh；Qavgh)的组平均向量，下文中为(Pavg；Qavg)。组平均向量的每一元素与图7的h列及N行的表的列/组相关联，且组平均向量的各个元素储存其相关联列的平均值。举例而言，组平均向量元素(Pavge；Qavge)保存当确定所施加的电源电压在224至226伏特的范围内时所获得的过去的N个先前有功功率度量的平均值，其对应于在组e中储存这些样本。实质上，由于当只有N-1个先前功率样本储存于一列中时，组平均元素也可储存于表的N个行中的一个中，故并非必须提供单独的组平均向量。

另外，如图7中所示，合适的存储器结构包含h个元素(Prefa；Qrefa)、(Prefb；Qrefb)、......、(Prefh；Qrefh)的组参考向量，下文中为(Pref；Qref)。组参考向量的每一元素与图7的h列及N行的表的列/组相关联，且组参考向量的各个元素储存其相关联列的功率度量参考。举例而言，组参考向量元素(Prefe；Qrefe)保存要在补偿部件620、630中使用的参考值，以用于当确定所施加的电源电压在224至226伏特范围内时向比较部件625、635提供输入。

优选地，组参考向量储存于非易失性存储器中。优选地，对于故障检测装置100至多个路灯的第一安装而言，根据多个路灯的网络特性建立组参考向量。优选地，在起动时，如图7中例示性示出的用于储存过去的有功及无功功率度量值的表的每一元素由对应组参考向量元素初始化。举例而言，表的组e的N个元素的每一个在起动时将由对应组参考向量元素(Prefe；Qrefe)初始化。类似地，在起动时，组平均向量的每一元素由对应组参考向量元素初始化。举例而言，组平均向量元素e在起动时由对应组参考向量元素(Prefe、Qrefe)初始化。

优选地，使得故障确定部件300检测故障的所获得的功率量侧值将不包括在平均化处理内，即，如图7中例示性示出，这些功率度量值将不储存于合适的存储器结构的各个组中。这可通过若干方式而达到。举例而言，故障检测部件300可在基于当前功率度量确定故障已出现之后指示补偿单元并不储存各个当前功率度量。若当前功率度量已由补偿部件620、630储存，则故障检测部件300可指示补偿单元从存储器结构删除这些储存的当前功率度量。

补偿部件620、630可应用合适的技术来获得储存于如图7中例示性示出的存储器结构的各个列中的值的平均值。举例而言，每当将新值储存于一列中时，补偿部件可对那列中的所有有功功率度量或无功功率度量求和，且接着将所得和值除以储存于那列中的值的数目(例如，N)。作为另一实例，补偿部件可应用移动平均方法(running average method)或滑动窗口方法(sliding windowmethod)。

第一补偿部件620及第二补偿部件630可被适配以基于组平均向量(Pavg；Qavg)、或基于组平均向量(Pavg；Qavg)及组参考向量(Pref；Qref)调整组参考向量(Pref；Qref)。接着，与特定于列/组相关联的组参考向量元素(例如，与组e相关联的(Prefe；Qrefe))可基于其相关联的组平均向量元素(Pavge；Qavge)、或基于其相关联的组平均向量元素(Pavge；Qavge)及其自身值(Prefe；Qrefe)而调整。此调整例如可通过实施根据Pref_grp_t+1＝Pref_grp_t+k·PAvg_grp_t/(k+1)的计算处理而实现，其中Pref_grp_t+1是在时间t+1时组grp的新的参考值Pref(即，关于组grp的组参考向量元素)，Pref_grp_t是在时间t时组grp的先前的参考值Pref，PAvg_grp_t是在时间t时组grp的组平均值(即，关于组grp的组平均向量元素)，且k＞0；k＜1用于给予以上等式的右手侧的第一项以特权；k＞1用于给予以上等式的右手侧的第二项以特权。PAvg_grp可在调整组参考值之前或之后被更新。实质上，以上实例同样地调整Qref。

如以上参看图5所提及，补偿部件620、630可分别具有用于输出第一门限值及第二门限值Pthr-及Pthr+以及Qthr-及Qthr+的两个输出端，其中各个第一门限值小于各个第二门限值。优选地，补偿部件620、630通过评估储存于如图7中例示性示出的合适存储器结构中的过去获得的有功及无功功率度量相对于组参考向量元素的值分布而调整门限值Pthr-、Pthr+、Qthr-、Qthr+中的任一个，其中该组参考向量元素与在获得有功/无功功率度量值时施加的AC电源电压相关联。各个所施加的电源电压范围(即，相对于特定组参考向量元素)的第一及第二门限值例如可例如基于储存于如图7中例示性示出的存储器结构的各个列中的过去的有功或无功功率度量的标准偏差而调整。

在图6中，说明第一及第二门限值的功能。图6中所示，由补偿部件620、630提供的每一门限值Pthr-、Pthr+、Qthr-、Qthr+被馈入各个比较器320、330、350、360。比较器320、330的另一输入端由比较部件625的输出馈给。比较器350、360的另一输入端由比较部件635的输出馈给。比较器320、330的输出被馈入第一检测逻辑340，其用于输出指示检测到的所获得的有功功率度量变化的值。对于检测到的负变化而言，第一检测逻辑340的输出值ΔPout具有负号；若未检测到变化，则第一检测逻辑340的输出值ΔPout为零；对于检测到的正变化而言，第一检测逻辑340的输出值ΔPout具有正号。比较器350、360的输出被馈入第二检测逻辑370，其用于输出指示检测到的所获得的无功功率度量的变化的值。对于检测到的负变化而言，第二检测逻辑370的输出值ΔPout具有负号；若未检测到变化，则第二检测逻辑370的输出值ΔPout为零；对于检测到的正变化而言，第二检测逻辑370的输出值ΔPout具有正号。第一检测逻辑340及第二检测逻辑370的输出值经由各个开关(其由禁止部件390控制)馈入最终检测逻辑380，其被适配以检测故障的出现及其类型。最终检测逻辑380可储存第一及第二检测逻辑的多个过去的输出值ΔPout、ΔQout。若ΔPout的若干连续值具有负号且ΔQout的若干连续值具有正号，则检测到短路的灯故障，且例如通过使灯911发光而启动警报。若ΔPout的若干连续值具有负号且ΔQout的若干连续值具有负号，则检测到灯开路故障，且例如通过使灯921发光而启动警报。若ΔPout的若干连续值为零且ΔQout的若干连续值具有正号，则检测到由于切断连接的电容器的故障，且例如通过使灯931发光而启动警报。若ΔPout的若干连续值具有负号且由ΔPout的零值中断，且ΔQout的若干连续值具有正号且由ΔQout的零值中断，则检测到循环灯故障，且例如通过使灯941发光而启动警报。若ΔPout的若干连续值无关于ΔQout的值而具有正号，则检测到过功率故障，且例如通过使灯951发光而启动警报。

禁止部件390控制各个开关使得在多个路灯的暖机周期期间的故障检测被禁止。另外，禁止部件390利用组参考向量的各个值启动组平均向量的初始化。

图8示出说明通过根据本发明的故障检测装置执行的处理的例示性流程的流程图。

在启动根据本发明的故障检测装置S200之后，在步骤S205中，故障检测装置检查起动(即，使路灯暖机需要的时间周期)是否已完成。在完成起动之后，在步骤S210中，将循环计数器Cye初始化为零，接着，在步骤S212中，故障确认计数器Cnt1、Cnt2、Cnt3、Cnt4分别被初始化为N1、N2、N3及N4。

在以下步骤S220中，获得有功功率度量P及无功功率度量Q。这些度量可被校正，例如，通过所提供的电压与额定电源电压的比率或基于能够将多个路灯的非线性特征考虑在内的预定标准化函数而标准化。

接着，在步骤S230中，确定是否已检测到有功功率度量的降低。若在步骤S230中确定已检测到降低，则接着在步骤S240中确定是否已检测到无功功率度量Q的降低。

若确定尚未检测到无功功率度量Q的降低，则在步骤S241中使计数器Cnt1减小，且接着在步骤S242中检查计数器Cnt1是否等于或小于零。计数器Cnt1用于防止由于虚测量(suprious measurement)成由于循环效应的错误的信号传输。若计数器Cnt1等于或小于零，则在步骤S243中检测到短路的灯故障，且程序进行至步骤S280。若在步骤S242中并未确定计数器Cnt1等于或小于零，则程序进行至步骤S220。

若在步骤S240中确定无功功率度量Q的降低，则在步骤S245中使计数器Cnt2减小，且在步骤S246中检查计数器Cnt2是否等于或小于零。若计数器Cnt2等于或小于零，则在步骤S247中检测到灯开路故障，且程序进行至步骤S280。若在步骤S246中并未确定计数器Cnt2等于或小于零，则程序进行至步骤S220。

若在步骤S230中确定尚未检测到降低，则接着在步骤S250中确定是否已检测到有功功率度量P的增加。

若在步骤S250确定已检测到有功功率度量P的增加，则在步骤S251中使计数器Cnt3减小，且接着在步骤S252中检查计数器Cnt3是否等于或小于零。若计数器Cnt3等于或小于零，则在步骤S253中检测到过功率故障，且程序进行至步骤S280。若在步骤S252中确定计数器Cnt3不等于或小于零，则程序进行至步骤S220。

若在步骤S250中确定尚未检测到增加，则接着在步骤S260中确定是否已检测到无功功率度量Q的增加。

若在步骤S260中确定无功功率度量Q的增加，则接着在步骤S261中使计数器Cnt4减小，且在步骤S262中检查计数器Cnt4是否等于或小于零。若计数器Cnt4等于或小于零，则在步骤S263中检测到由于切断连接的电容器的故障，且程序进行至步骤S280。若在步骤S262中确定计数器Cnt4不等于或小于零，则程序进行至步骤S220。

若在步骤S260中确定尚未检测到无功功率度量Q的增加，则接着在步骤S265中使计数器Cye增大，增大的值为由计数器Cnt1的初始值N1与此计数器Cnt的当前值之间的差值，且在步骤S266中检查计数器Cye是否小于门限值M。若计数器Cye并不小于门限值M，则在步骤S267中检测到循环灯故障，且程序进行至步骤S280。若在步骤S266中确定计数器Cye小于门限值M，则程序进行至步骤S212。

在步骤S280中，在已检测到故障之后，更新参考值Pref及Qref。

图9提供关于循环灯的情况的进一步说明。在图9(A)及图9(B)中，示出在此情形下有功功率度量及无功功率度量随时间的变化。在图9(D)及图9(E)中分别示出故障确认计数器N1及循环计数器Cye随时间变化的例示性对应值，并且也关于用于获得有功功率度量及无功功率度量的取样瞬时而示出，如图9(C)中所示。

在常规操作期间，即，当待遭受循环的故障灯仍发光时，有功功率度量的变化及无功功率度量的变化维持接近零，使得将不会检测到P及/或Q的负或正变化。在当故障灯停止发光时，有功功率度量的变化强烈地降低至门限值Pthr-以下，使得将检测到有功功率度量的负变化(对应于图8的步骤S230的“是”输出)，且无功功率度量的变化强烈地增加至门限值Qthr+以上，使得将检测到无功功率度量的正变化(对应于图8的步骤S240的“否”输出)。接着，使得故障确认计数器Cnt1减小(对应于图8的步骤S241)。其后，如图9中所示，对于P及Q的后续取样瞬时，有功及无功功率度量的变化的大小随时间慢慢降低。接着，当变化ΔP己变得足够小(即，在自Pthr-至Pthr+的间隔内)且变化ΔQ已变得足够小(即，在自Qthr-至Qthr+的间隔内)时，不会检测到有功及无功功率度量的变化(对应于步骤S230、S250及S260的“否”决策)。因此，在步骤S265中，也如图9(E)中所示，循环计数器Cye基于故障确认计数器Cnt1的当前值而增大。若循环计数器Cye的值低于门限值M，则在步骤S266中不会检测到循环灯故障，且故障确认计数器Cnt1在步骤S212中被复位为N1，也如图9(D)中所示。若故障灯表现为发光与不发光的反复行为，则该整个处理可重复若干次，且循环计数Cye以类阶梯方式增加。若循环计数器Cye的值达到或超出门限值M，则将检测到循环灯故障。在故障检测***的每一起动期间循环计数器Cye被复位为零。

为使关于根据本发明的故障检测装置的阐释保持简单，已针对多个路灯及AC电源的单相配置而描述所有实施例。在多相线***情况下，优选向每一单独相提供一故障检测装置或向所有三个相共同提供故障检测装置。

本发明的范畴并不由所阐释的本发明的实施例来限制。本发明的范畴由所附权利要求的集合来界定。

Claims (32)

1.一种用于检测能够共同连接至一个AC电源(10)的多个路灯(20)中的至少一个路灯的故障的装置(100)，该装置包含：

用于获得有功功率度量(P)的部件(120)，该有功功率度量(P)表示由该AC电源提供至该多个路灯的总有功功率(Pt)；及

用于获得无功功率度量(Q)的部件(130)，该无功功率度量(Q)表示由该AC电源提供至该多个路灯的总无功功率(Qt)；

用于检测该所获得的有功功率度量(P)的变化(ΔP)的部件(140)；

用于检测该所获得的无功功率度量(Q)的变化(ΔQ)的部件(150)；及

故障确定部件(300)，其用于使用该检测到的所获得的有功功率度量(P)的变化(ΔP)及该检测到的所获得的无功功率度量(Q)的变化(ΔQ)而确定是否已出现至少一个路灯的故障。

2.如权利要求1所述的装置，其中，该故障确定部件(300)适用于在该所获得的有功功率度量(P)已被检测到已降低且该所获得的无功功率度量(Q)已被检测到已增加时，确定短路的灯故障(910，S243)。

3.如权利要求1所述的装置，其中，该故障确定部件(300)被适配，以在该所获得的有功功率度量(P)已被检测到已降低且该所获得的无功功率度量(Q)已被检测到已降低时，确定灯开路故障(920，S246)。

4.如权利要求1所述的装置，其中，该故障确定部件(300)适用于该所获得的无功功率度量(Q)已被检测到已增加且该所获得的有功功率度量(P)已被检测到无变化时，确定由于切断连接的电容器的灯故障(930，S263)。

5.如权利要求1所述的装置，其中，该故障确定部件(300)适用于在该所获得的有功功率度量(P)已被检测到反复地降低并增加且该所获得的无功功率度量(Q)已被检测到反复地增加并降低时，确定灯循环故障(940，S267)。

6.如权利要求1所述的装置，该用于获得有功功率度量的部件(120)包含：

用于产生有功能量脉冲(EPp)的产生部件(220)，这些有功能量脉冲(EPp)的每一个表示提供至该多个路灯的特定有功能量的量。

7.如权利要求6所述的装置，该用于获得有功功率度量的部件(120)包含：

用于确定n个所产生的有功能量脉冲(EPp)的频率(n/ΔT1)作为该有功功率度 量(P)的部件(240)，其中n为在时间间隔(ΔT1)中计数的有功能量脉冲(EPp)的数目。

8.如权利要求6所述的装置，该用于获得有功功率度量的部件(120)包含：

用于将连续产生的有功能量脉冲(EPp)之间的时间间隔(ΔT2)确定为该有功功率度量(P)的部件(240)。

9.如权利要求1所述的装置，该用于获得无功功率度量的部件(130)包含：

用于产生无功能量脉冲(EPq)的产生部件(230)，这些无功能量脉冲(EPq)的每一个表示提供至该多个路灯的特定无功能量的量。

10.如权利要求9所述的装置，该用于获得无功功率度量的部件(130)包含：

用于确定n个所产生的无功能量脉冲(EPq)的频率(n/ΔT1)作为该无功功率度量(Q)的部件(250)，其中，n为在时间间隔(ΔT1)中计数的无功能量脉冲(EPq)的数目。

11.如权利要求9所述的装置，该用于获得无功功率度量的部件(130)包含：

用于确定连续无功能量脉冲(EPq)之间的时间间隔(ΔT2)作为该无功功率度量(Q)的部件(250)。

12.如权利要求6所述的装置，其中，该用于产生有功能量脉冲的产生部件(220)借助于能量计量积分电路(55)而实施。

13.如权利要求9所述的装置，其中，该用于产生无功能量脉冲的产生部件(230)借助于能量计量积分电路(55)而实施。

14.如权利要求1所述的装置，其进一步包含：

电压检测部件(400)，其用于检测表示该AC电源的电源电压的度量(Vm)；及

功率度量调整部件(420，430)，其用于基于该检测到的表示该AC电源的该电源电压的度量(Vm)，来调整该所获得的有功功率度量(P)及/或该所获得的无功功率度量(Q)。

15.如权利要求14所述的装置，其中，该功率度量调整部件(420，430)适用于基于预定标准化函数来标准化该有功功率度量(P)及/或该无功功率度量(Q)，该预定标准化函数能够考虑该多个路灯的非线性特征。

16.如权利要求14或15所述的装置，其中，该功率度量调整部件(420，430)适用于通过该检测到的表示该AC电源的该电源电压的度量(Vm)与额定电源电压(Vr)的比率的平方来标准化该有功功率度量(P)及/或该无功功率度量(Q)。 

17.如权利要求16所述的装置，其中，该用于检测该所获得的有功功率度量(P)的变化(ΔP)的部件(140)包含：

第一比较部件(625)，其适用于基于该所获得的有功功率度量(P)与有功功率度量参考值(Pref)的有功偏差来检测该有功功率度量的该变化(ΔP)；

该用于检测该所获得的无功功率度量(Q)的变化(ΔQ)的部件(150)包含：

第二比较部件(635)，其适用于基于该所获得的无功功率度量(Q)与无功功率度量参考值(Qref)的无功偏差来检测该无功功率度量的该变化(ΔQ)。

18.如权利要求17的装置，其中，该用于检测该所获得的有功功率度量(P)的变化(ΔP)的部件(140)进一步包含：

第一补偿部件(620)，其适用于：

获得过去的多个有功功率度量(P)的有功平均值(Pavg)，且适用于

基于该所获得的有功平均值(Pavg)而调整该有功功率度量参考值(Pref)；

该用于检测该所获得的无功功率度量(Q)的变化(ΔQ)的部件(150)进一步包含：

第二补偿部件(630)，其适用于：

获得过去的多个无功功率度量(Q)的无功平均值(Qavg)，且适用于

基于该所获得的无功平均值(Qavg)而调整该无功功率度量参考值(Qref)。

19.如权利要求18所述的装置，其中

该第一补偿部件(620)还适用于

根据在获得各个有功功率度量时所施加的该AC电源电压(Vm)，将过去的有功功率度量(Pk)分为至少两个有功组，且

为这些有功组的每一个获得过去的有功功率度量(Pk)的各个有功组平均值(Pavga，...，Pavgh)，且

根据在获得该各个有功功率度量时所施加的该AC电源电压(Vm)，获得多个有功功率度量参考值的各个有功组参考值(Prefa，...，Prefh)，且

基于过去的有功功率度量的所述有功组平均值(Pavga，...，Pavgh)而调整该获得的有功组参考值(Prefa，...，Prefh)，其中所述有功组平均值与在获得该有功功率度量时所施加的该AC电源电压相关联；且

其中该第一比较部件(625)还适用于基于所获得的有功功率度量(P)与有功组参考值(Prefa，...，Prefh)的有功偏差而检测该有功功率度量的该变化，其中所述有功组参考值(Prefa，...，Prefh)与在获得该有功功率度量时所施加的 该AC电源电压相关联；

该第二补偿部件(630)还适用于

根据在获得各个无功功率度量时所施加的该AC电源电压(Vrn)，将过去的无功功率度量(Pk，Qk)分为至少两个无功组，且

为这些无功组的每一个获得过去的无功功率度量(Qk)的各个无功组平均值(Qavga，...，Qavgh)，且

根据在获得该各个无功功率度量时所施加的该AC电源电压(Vm)，获得多个无功功率度量参考值的各个无功组参考值(Qrefa，...，Qrefh)，且

基于过去的无功功率度量的所述无功组平均值(Qavga，...，Qavgh)而调整该获得的无功组参考值(Qrefa，...，Qrefh)，其中所述无功组平均值与在获得该无功功率度量时所施加的该AC电源电压相关联；且

其中该第二比较部件(635)还适用于基于所获得的无功功率度量(Q)与无功组参考值(Qrefa，...，Qrefh)的无功偏差而检测该无功功率度量的该变化，其中所述无功组参考值与在获得该无功功率度量时所施加的该AC电源电压相关联。

20.如权利要求19所述的装置，其中

该第一补偿部件(620)被适配以通过对应于该检测到的AC电源电压(Vm)与额定电源电压(Vr)的比率的值来标准化过去的多个连续有功功率度量(P)的每一个，且基于该被标准化的过去的有功功率度量(P)获得该有功平均值；

该第二补偿部件(630)被适配以通过对应于该检测到的AC电源电压(Vm)与额定电源电压(Vr)的比率的值来标准化过去的多个连续无功功率度量(Q)的每一个，且基于该被标准化的过去的无功功率度量(Q)获得该无功平均值。

21.如权利要求19所述的装置，其中，该第一比较部件(625，320，330)适用于通过比较该有功偏差与有功门限值(Pthr-，Pthr+)而检测该有功功率度量(P)的该变化；

该第二比较部件(635，350，360)适用于通过比较该无功偏差与无功门限值(Qthr-，Qthr+)而检测该无功功率度量(Q)的该变化。

22.如权利要求19所述的装置，其中，该用于检测该所获得的有功功率度量(P)的变化的部件(140，320，330)适用于将该有功偏差与第一有功门限值(Pthr-)及大于该第一有功门限值的第二有功门限值(Pthr+)比较；且

若该有功偏差低于该第一有功门限值，则检测到负变化；若该有功偏差大 于该第二有功门限值，则检测到正变化；且若该有功偏差大于该第一有功门限值且小于该第二有功门限值，则检测到无变化；

该用于检测该所获得的无功功率度量(Q)的变化的部件(150，350，360)适用于将该无功偏差与第一无功门限值(Qthr-)及大于该第一无功门限值的第二无功门限值(Qthr+)比较；且

若该无功偏差低于该第一无功门限值，则检测到负变化；若该无功偏差大于该第二无功门限值，则检测到正变化；且若该无功偏差大于该第一无功门限值且小于该第二无功门限值，则检测到无变化。

23.如权利要求21或22所述的装置，其中，该用于检测该所获得的有功功率度量(P)的变化的部件(140，320，330)适用于通过以下任一方式调整这些有功门限值(Pthr-，Pthr+)中的任一个：

评估用于获得过去的多个有功功率度量(P)的该有功平均值(Pavg)的这些有功功率度量相对于该有功功率度量参考值(Pref)的值分布，或

评估与在获得该有功功率度量时所施加的该AC电源电压相关联的过去的有功功率度量的有功组相对于有功组参考值(Prefa，...，Prefh)的值分布，其中所述有功组参考值与在获得该有功功率度量时施加的该AC电源电压相关联；

该用于检测该所获得的无功功率度量(Q)的变化的部件(150，350，360)适用于通过以下任一方式调整这些无功门限值(Qthr-，Qthr+)中的任一个：

评估用于获得过去的多个无功功率度量(Q)的该无功平均值(Qavg)的这些无功功率度量相对于该无功功率度量参考值(Qref)的值分布，或

评估与在获得该无功功率度量时所施加的该AC电源电压相关联的过去的无功功率度量的无功组相对于无功组参考值(Qrefa，...，Qrefh)的值分布，其中所述无功组参考值与在获得该无功功率度量时施加的该AC电源电压相关联。

24.如权利要求18所述的装置，其中，该有功平均值和该无功平均值为移动平均值。

25.如权利要求19所述的装置，其中，该第一补偿部件(620)还适用于基于该所获得的有功平均值(Pavg)且基于先前的有功功率度量参考值(Pref)而调整该有功功率度量参考值(Pref)；

该第二补偿部件(630)还适用于基于该所获得的无功平均值(Qavg)且基于先前的无功功率度量参考值(Qref)而调整该无功功率度量参考值(Qref)。

26.如权利要求18所述的装置，其中，该用于检测该所获得的有功功率度 量(P)的变化的部件(140)还包含：

用于禁止非常规有功功率度量的部件(622，623)，其适用于使故障检测部件(300)对于其确定已发生故障的任何过去有功功率度量(P)都不被包括在所获得的有功平均值(Pavg)和有功组平均值(Pavga，...，Pavgh)中；

该用于检测该所获得的无功功率度量(Q)的变化的部件(150)还包含：

用于禁止非常规无功功率度量的部件(632，633)，其适用于使故障检测部件(300)对于其确定已发生故障的任何过去无功功率度量(Q)都不被包括在所获得的无功平均值(Qavg)和无功组平均值(Qavga，...，Qavgh)中。

27.如权利要求22所述的装置，其中，该用于检测该所获得的有功功率度量(P)的变化的部件(140)适用于通过乘以相应于检测的AC电源电压(Vm)与额定电源电压(Vr)的比率的度量，调整有功平均值(Pavg)和各个有功组平均值(Pavga，...，Pavgh)、有功参考值(Pref)和各个有功组参考值(Prefa，...，Prefh)或第一有功门限值(Pthr-)和/或第二有功门限值(Pthr+)；

该用于检测该所获得的无功功率度量(Q)的变化的部件(150)适用于通过乘以相应于检测的AC电源电压(Vm)与额定电源电压(Vr)的比率的度量，调整无功平均值(Qavg)和各个无功组平均值(Qavga，...，Qavgh)、无功参考值(Qref)和各个无功组参考值(Qrefa，...，Qrefh)或第一无功门限值(Qthr-)和/或第二无功门限值(Qthr+)。

28.如权利要求19所述的装置，其中，所述第一补偿部件(620)适用于在多个路灯没有从AC电源接收功率的期间维持所获得的有功功率度量(P)的过去值、和/或有功参考值(Pref)和各个有功组参考值(Prefa，...，Prefh)的过去值；

所述第二补偿部件(630)适用于在多个路灯没有从AC电源接收功率的期间维持所获得的无功功率度量(Q)的过去值、和/或无功参考值(Qref)和各个无功组参考值(Qrefa，...，Qrefh)的过去值。

29.如权利要求19所述的装置，包含用于防止所述第一补偿部件在路灯所要求的用于暖机的期间和/或在多个路灯没有从AC电源接收功率的期间更新有功平均值(Pavg)和各个有功组平均值(Pavga，...，Pavgh)、并且防止所述第二补偿部件在路灯所要求的用于暖机的期间和/或在多个路灯没有从AC电源接收功率的期间更新无功平均值(Qavg)和各个无功组平均值(Qavga，...，Qavgh)的单元(622，623；632，633)。

30.如权利要求1所述的装置，包含用于在由路灯所要求的用于暖机的期间 禁止检测路灯故障的部件(390)。

31.如权利要求19所述的装置，还包括：

适用于在暖机期间初始化过去的有功功率度量的有功组的值及其各个有功组平均值(Pavga，...，Pavgh)、以及过去的无功功率度量的无功组的值及其各个无功组平均值(Qavga，...，Qavgh)的部件，使得过去的有功功率度量的每个有功组及其各个有功组平均值都获得各个有功组参考值(Prefa，...，Prefh)的值，以及使得过去的无功功率度量的每个无功组及其各个无功组平均值都获得各个无功组参考值(Qrefa，...，Qrefh)的值。

32.一种用于检测共同连接至一个AC电源(10)的多个路灯中至少一个路灯(20)故障的方法，包含以下步骤：

从AC电源提供功率至所述多个路灯；

获得代表由AC电源提供给所述多个路灯的总有功功率(Pt)的有功功率度量(P)；

获得代表由AC电源提供给所述多个路灯的总无功功率(Qt)的无功功率度量(Q)；

检测在所获得的有功功率度量(P)中的变化(ΔP)；

检测在所获得的无功功率度量(Q)中的变化(ΔQ)；以及

使用检测到的在获得的有功功率度量(P)和获得的无功功率度量(Q)中的变化(ΔP，ΔQ)确定是否发生至少一个路灯的故障。 

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