JP2000147048A - 交流ｂｔき電回路故障判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流電気鉄道の吸上変圧器き電回路において
発生する短絡故障をより正確に判定する交流ＢＴき電回
路故障判定装置等を提供する。 【解決手段】 変電所から交流電力を一端に供給される
ネガティブ・フィーダ線（ＮＦ）とトロリー線（Ｔ）を
レール（Ｒ）と併走する状態に張架すると共にＮＦとＴ
に沿って吸上変圧器（ＢＴ）を少なくとも１つ挿設しＢ
Ｔにより区分された区間毎にＮＦとＲとを吸上線で接続
してなる交流電気鉄道の吸上変圧器き電回路における短
絡故障を判定する装置であって、吸上線を流れる電流が
設定値を超えたことを吸上線毎に感知する吸上線電流感
知部１０９ａ〜１０９ｄと、少なくとも１つの吸上線を
流れる電流が設定値を超えたと感知した場合は超えたと
感知された吸上線が接続された区間でＴとＲとの短絡故
障が発生したと標定しさらに電圧救済用コンデンサ１０
７ａ〜ｂのリアクタンス値分を補正する故障判定部１１
２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電気鉄道の吸
上変圧器き電回路（以下、「ＢＴき電回路」という）に
おける短絡故障を判定する交流ＢＴき電回路故障判定装
置及びその方法に関し、特に、より正確に短絡故障を判
定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種交通機関は通信機関とともに
爆発的な進歩を遂げ、それらの技術的進歩及び規模の増
大に伴い、経済及び文化の振興が図られてきた。陸上交
通機関で最も規模の大きなものの１つに鉄道が挙げられ
る。現在の鉄道は、一部には非電化の路線も残るもの
の、主要幹線及び都市部ではそのほとんどが電化され、
より速くより経済的な運転を目指して技術の開発が進め
られている。

【０００３】電気鉄道において使用される電力量は相当
膨大なものであって、使用効率が僅かでも改善されれ
ば、多大な省エネルギー効果が得られる。電気鉄道にお
ける電気方式には、直流式と交流式があり、交流式では
架線が単純等の理由で単相式が主流である。我が国の交
流式には整流器式電気車が用いられている。直流側の脈
流を平滑にすると変圧器１次側の高調波が大きくなり、
電車線（以下「トロリー線」という）を通じて近接通信
線に電磁誘導障害を生ずる。電車線側においてこの電磁
誘導を軽減する方式として、吸上変圧器を用いるＢＴき
電回路と単巻変圧器を用いる単巻変圧器き電回路（「Ａ
Ｔき電回路」という）とがある。

【０００４】図３６は、変電所から交流電力を一端に供
給されるき電線（以下、「ネガティブ・フィーダ線」と
いう)とトロリー線をレールと併走する状態に張架する
と共に、ネガティブ・フィーダ線とトロリー線に沿って
吸上変圧器を複数挿設し、吸上変圧器により区分された
区間毎にネガティブ・フィーダ線とレールとを吸上線で
接続してなる交流電気鉄道のＢＴき電回路の概略を示す
図である。

【０００５】通常、吸上変圧器は巻線比が１：１であり
１次電流と２次電流がほぼ等しくなるため、負荷点から
レールに流れる電車電流は一部大地に漏れるが、吸上線
の位置で再び全電流がレールに戻って吸上変圧器の２次
巻線に流れるようになる。そのため、変電所と吸上線の
間のレール（図３６のＡＢ間）を流れる電流はなく、ネ
ガティブ・フィーダ線を流れる電流とトロリー線を流れ
る電流が電磁誘導に対して打ち消し合う。従って、電磁
誘導が問題になるのは、負荷点とこれに最も近い吸上線
との間の区間（図３６のＢＣ間）であり、最大で吸上変
圧器と吸上線との間隔となる。この区間は、電磁誘導を
軽減する為にはなるべく短い方がよいが、設備費との兼
合いもあるので、現状、吸上変圧器が３〜４ｋｍ間隔で
挿設され、その間にそれぞれ吸上線が設置されている。

【０００６】電気鉄道のき電回路の故障は比較的多く、
しかも１つの故障が広範囲の列車に影響を与えるので、
き電回路には高い信頼性と安全性が必要とされる。例え
ば、故障が発生した場合は、すみやかに故障点及び故障
内容を判定し、故障点を区分して他への影響を少なくす
る必要がある。この時、故障点及び故障内容がより正確
に詳しく判定できることが望ましい。

【０００７】ＢＴき電回路の短絡故障には、主にトロリ
ー線とレールとの短絡故障及びトロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障がある。ちなみに、図３６か
らもわかるようにネガティブ・フィーダ線とレールとは
吸上線で接続されているので、これらの短絡が起こって
もすぐに故障とはならない。電気鉄道のＢＴき電回路及
びその故障等については、「改訂電気鉄道」（１９９５
年１０月５日２２版発行、発行所：株式会社コロナ社、
著者：稲田金次郎，小沢ただす，稲田修）ｐ１２７〜ｐ
１２８及び「最新電験ハンドブック」（昭和５２年１０
月１日２版発行、発行所：株式会社電気書院、電気書院
編集部編）ｐ１４０６〜ｐ１４１２に詳しい記載があ
る。

【０００８】ＢＴき電回路の短絡故障を判定する従来の
技術としては、変電所における電流値や電流の変化率等
によってトロリー線とレールとの短絡故障及びトロリー
線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障を感知し、予
め記憶しておいたリアクタンス値と故障点までの距離と
の関係と、感知した時点において変電所で測定したＢＴ
き電回路のリアクタンス値とによって短絡故障の故障点
までの距離を判定するものがある。なお、各線路の長さ
あたりのリアクタンス値が全て均一であるとすると、故
障電流が流れる線路の距離とリアクタンス値とは比例関
係となる。

【０００９】図３７はトロリー線とネガティブ・フィー
ダ線との短絡故障において、故障点までの距離とリアク
タンス値との関係を示す図である。図３８はトロリー線
とレールとの短絡故障において、故障点までの距離とリ
アクタンス値との関係を示す図である。なお、図３７及
び図３８では、変電所から故障点までの距離を横軸に、
変電所において測定した短絡故障時のリアクタンス値を
縦軸に示している。

【００１０】ここで、横軸の下に記載した「ＳＳ」〜
「Ｓ４」は、それぞれの変電所からの位置を示してお
り、変電所ＳＳと吸上線Ｓ１は「０ｋｍ」、吸上変圧器
ＢＴ１は「２ｋｍ」、吸上線Ｓ２は「４ｋｍ」、吸上変
圧器ＢＴ２は「６ｋｍ」、吸上線Ｓ３は「８ｋｍ」、吸
上変圧器ＢＴ３は「１０ｋｍ」、吸上線Ｓ４は「１２ｋ
ｍ」の位置であることを示す。

【００１１】トロリー線とネガティブ・フィーダ線との
短絡故障では、故障点までの距離のほぼ２倍が故障電流
が流れる線路の距離となるので、故障点までの距離とリ
アクタンス値との関係は図３７に示す様に比例関係とな
る。トロリー線とレールとの短絡故障では、故障点まで
の距離とリアクタンス値との関係は図３７に示す様な比
例関係とはならず、注意すべきは故障点の位置が変電所
が接続された一端を基点として各吸上変圧器よりも遠く
であり対応する吸上線よりも近い場合には、その吸上線
を介して故障電流が吸上電流として流れる為に、故障電
流が流れる線路の距離が全てその吸上線までの距離のほ
ぼ２倍となる点である。従って、各吸上変圧器よりも遠
くであり対応する吸上線よりも近い距離におけるリアク
タンス値は、その吸上線までの距離におけるリアクタン
ス値とほぼ等しくなる。だだし、長さあたりのリアクタ
ンス値は各線路によって多少異なるので、全く等しくは
ならず図３８の様な関係になる。

【００１２】図３９は、上り線と下り線の両方に給電す
る起電回路を示す図である。交流電源から遠い側におい
て、上り線と下り線とのネガティブ・フィーダ線、及
び、上り線と下り線とのトロリー線をそれぞれタイ継路
器で接続することで、上り線と下り線との何れか一方に
故障が発生し故障区間を切り離した場合であっても、交
流電源から見て故障区間よりも遠い区間に給電すること
ができる。

【００１３】今日のように大部分の鉄道が複線化されて
いる状況においては、図３９に示すような上り線と下り
線の両方に給電するき電回路は必須である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の故障点判定器では、トロリー線とレールとの短絡故
障及びトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故
障を区別することができない。また、短絡故障による過
電流が電圧救済用コンデンサを流れると、そのリアクタ
ンス値分だけ測定されるリアクタンス値が小さくなるの
で、上記従来の故障点判定器における精度が低下する。

【００１５】また、吸上変圧器は、理想的にはその１次
電流と２次電流とはほぼ等しく、その吸上効率は１００
％であるが、短絡故障が発生した場合等に過剰な１次電
流が流れると飽和してしまい無視できない程吸上効率が
落ちるので、上記従来の故障点判定器における精度が低
下する。また、図４０に示すような上り線と下り線の両
方に給電するき電回路において、短絡故障が発生した場
合には、上り線と下り線とのどちらで故障が発生した
か、特定できない場合が生ずる。

【００１６】即ち、上記従来の故障点判定器は、短絡故
障の故障点を判定する際に不確定な要素が多々有る為に
その分だけ精度が低下する。そのために、故障点の探索
に多大な時間と労力が費やされ、故障点の区分及び故障
の修復が遅れるので、より速いより経済的な運転を妨
げ、使用効率の低下及びき電回路の信頼性低下を引き起
こしている。

【００１７】そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みて
なされたものであり、ＢＴき電回路において発生する短
絡故障を、より正確に判定する交流ＢＴき電回路故障判
定装置及びその方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る交流ＢＴき
電回路故障判定装置は、変電所から交流電力を一端に供
給されるネガティブ・フィーダ線とトロリー線をレール
と併走する状態に張架すると共にネガティブ・フィーダ
線とトロリー線に沿って吸上変圧器を少なくとも１つ挿
設し吸上変圧器により区分された区間毎にネガティブ・
フィーダ線とレールとを吸上線で接続してなる交流電気
鉄道の吸上変圧器き電回路における短絡故障を判定する
装置であって、吸上線を流れる電流が設定値を超えたこ
とを吸上線毎に感知する感知手段と、感知手段が少なく
とも１つの吸上線を流れる電流が設定値を超えたと感知
した場合は超えたと感知された吸上線が接続された区間
でトロリー線とレールとの短絡故障が発生したと判定す
る判定手段とを備えることを特徴とする。

【００１９】これによって、何れかの吸上線を流れる電
流が設定値を超えた場合に、トロリー線とレールとの短
絡故障が発生した区間を判定することができるので、ト
ロリー線とレールとの短絡故障の発生を単独に区間単位
で判定することができる。また、本発明に係る交流ＢＴ
き電回路故障判定装置は、変電所から交流電力を一端に
供給されるネガティブ・フィーダ線とトロリー線をレー
ルと併走する状態に張架すると共にネガティブ・フィー
ダ線とトロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し吸上変圧
器により区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線と
レールとを吸上線で接続してなる交流電気鉄道の吸上変
圧器き電回路における短絡故障を判定する装置であっ
て、吸上線を流れる電流が設定値を超えたことを吸上線
毎に感知する第１感知手段と、トロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障、及び、トロリー線とレール
との短絡故障の発生を感知する第２感知手段と、第２感
知手段が短絡故障の発生を感知した時点において前記第
１感知手段が１つの吸上線を流れる電流も設定値を超え
たと感知しなかった場合はトロリー線とネガティブ・フ
ィーダ線との短絡故障が発生したと判定し、第１感知手
段が少なくとも１つの吸上線を流れる電流が設定値を超
えたと感知した場合はトロリー線とレールとの短絡故障
が発生したと判定する判定手段とを備えることを特徴と
する。

【００２０】これによって、トロリー線とネガティブ・
フィーダ線との短絡故障及びトロリー線とレールとの短
絡故障の何れかの発生を感知した場合に、どちらの短絡
故障が発生したかを判定することができる。ここで、前
記交流ＢＴき電回路故障判定装置は、さらに、ネガティ
ブ・フィーダ線の複数の位置に流れる電流が設定値を超
えたことをそれぞれ感知する第３感知手段を備え、前記
判定手段はトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短
絡故障が発生したと判定した場合には、さらに、前記第
２感知手段が何れかの短絡故障の発生を感知した時点に
おいて第３感知手段が１つの電流測定位置でもネガティ
ブ・フィーダ線を流れる電流が設定値を超えたと感知し
なかった場合は前記変電所から最も近い第３感知手段の
電流測定位置と変電所との間でトロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定し、第３感
知手段が少なくとも１つの電流測定位置でネガティブ・
フィーダ線を流れる電流が設定値を超えたと感知した場
合は設定値を超えたと感知された第３感知手段の電流測
定位置の中で変電所から最も遠い第３感知手段の電流測
定位置よりも遠く次に遠い第３感知手段の電流測定位置
を越えない位置でトロリー線とネガティブ・フィーダ線
との短絡故障が発生したと判定することを特徴とするこ
ともできる。

【００２１】これによって、何れかのネガティブ・フィ
ーダ線を流れる電流が設定値を超えた場合に、トロリー
線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生した位
置を判定することができる。また、本発明に係る交流Ｂ
Ｔき電回路故障判定装置は、変電所から交流電力を一端
に供給されるネガティブ・フィーダ線とトロリー線をレ
ールと併走する状態に張架すると共にネガティブ・フィ
ーダ線とトロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し吸上変
圧器により区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線
とレールとを吸上線で接続しネガティブ・フィーダ線に
直列に電圧救済用コンデンサを少なくとも１つ挿設する
と共に電圧救済用コンデンサの両端を短絡する手段を有
してなる交流電気鉄道の吸上変圧器き電回路における短
絡故障を判定する装置であって、変電所が接続された一
端において吸上変圧器き電回路のリアクタンス値を測定
するリアクタンス測定手段と、短絡故障が発生した時点
におけるリアクタンス測定手段が測定するリアクタンス
値と変電所が接続された一端から故障点までの距離との
対応関係を予め記憶する第１記憶手段と、電圧救済用コ
ンデンサのリアクタンス値と変電所が接続された一端か
らそのリアクタンス値分を補正すべき最も近い位置まで
の距離である最短距離とのペアを電圧救済用コンデンサ
毎に予め記憶する第２記憶手段と、短絡故障の発生を感
知する感知手段と、感知手段が短絡故障の発生を感知し
た時点において電圧救済用コンデンサの両端が短絡され
ているか否かを電圧救済用コンデンサ毎に検出する検出
手段と、検出手段が短絡されていないと検出した全ての
電圧救済用コンデンサに対応するリアクタンス値と最短
距離とのペアの全てを第２記憶手段から抽出する抽出手
段と、第１記憶手段が記憶するリアクタンス値と距離と
の対応関係を抽出手段が抽出したリアクタンス値と最短
距離とのペアの全てによって補正する補正手段と、補正
手段が補正したリアクタンス値と距離との対応関係と感
知手段が感知した時点においてリアクタンス測定手段が
測定したリアクタンス値とによって短絡故障の故障点ま
での距離を判定する距離判定手段とを備えることを特徴
とする。

【００２２】これによって、短絡故障による電流が流れ
たコンデンサのリアクタンス値分を補正することができ
るので、故障点の距離を判定する際の精度が向上する。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１について、図面を用いて説明する。実施の
形態１に係る交流ＢＴき電回路故障判定装置は、吸上線
を流れる電流が設定値を超えたことを感知することによ
って、トロリー線とレールとの短絡故障の発生を単独で
判定し、さらに、トロリー線とレールとの短絡故障の故
障位置を判定し、さらに、何れかの短絡故障が発生した
場合にどちらの短絡故障が発生したのかを判定する。ま
た、ネガティブ・フィーダ線の複数の位置に流れる電流
が設定値を超えたことを感知することによって、トロリ
ー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障の故障位置
を判定する。

【００２４】また、実施の形態１に係る交流ＢＴき電回
路故障判定装置は、電圧救済用コンデンサの両端が短絡
されているか否かを検出し、予め記憶するリアクタンス
値と故障点までの距離との対応関係を、予め記憶する電
圧救済用コンデンサのリアクタンス値とそのリアクタン
ス値分を補正すべき距離とによって補正する。 ＜全体の構成＞図１は、電圧救済用コンデンサを含む交
流電気鉄道のＢＴき電回路に、実施の形態１に係る交流
ＢＴき電回路故障判定装置を適用した例を示す図であ
る。

【００２５】図１に示す交流電気鉄道のＢＴき電回路
は、ネガティブ・フィーダ線１０１、トロリー線１０
２、レール１０３、変電所１０４が有する交流電源１０
４ａ、吸上変圧器１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、吸上
線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、電圧救済
用コンデンサ１０７ａ、１０７ｂ、コンデンサ短絡部１
０８ａ及び１０８ｂを備える。

【００２６】図１に示す交流ＢＴき電回路故障判定装置
は、吸上線電流感知部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、
１０９ｄ、ネガティブ・フィーダ線電流感知部１１０
ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０
ｆ、短絡検出部１１１ａ、１１１ｂ、短絡故障感知部１
０４ｂ、故障判定部１１２を備える。なお、簡略化の為
に図示はしていないが、故障判定部１１２は全電流感知
部及び全検出部（吸上線電流感知部１０９ａ、１０９
ｂ、１０９ｃ、１０９ｄ、ネガティブ・フィーダ線電流
感知部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１
０ｅ、１１０ｆ、短絡検出部１１１ａ、１１１ｂ）と通
信線にて接続されている。

【００２７】また、各ネガティブ・フィーダ線電流感知
部、各電圧救済用コンデンサ及び各コンデンサ短絡部
は、各吸上線とネガティブ・フィーダ線１０１との接点
の極近傍に設置され、回路保護用ケース等で保護されて
いるので、これら相互間の接続線における短絡故障は起
こり得ないものとする。ネガティブ・フィーダ線１０１
及びトロリー線１０２は、レール１０３と略併走する状
態で張架されており、電気車等はトロリー線から電力の
供給を受けながらレール１０３の上を走行する。

【００２８】変電所１０４は、ネガティブ・フィーダ線
１０１とトロリー線１０２との間に一端より交流電力を
供給する交流電源１０４ａを有し、さらに、短絡故障感
知部１０４ｂを含む。短絡故障感知部１０４ｂは、トロ
リー線とレールとの短絡故障、及び、ネガティブ・フィ
ーダ線とレールとの短絡故障の何れかの発生を、変電所
における電流等によって感知し、短絡故障が発生したこ
とを故障判定部１１２に通知する。なお、短絡故障感知
部１０４ｂは本発明の要旨外であるのでその詳細な説明
を省略する。

【００２９】吸上変圧器１０５ａ、１０５ｂ及び１０５
ｃはネガティブ・フィーダ線１０１とトロリー線１０２
に沿って３〜４Ｋｍの間隔で挿設され、変電所１０４か
ら近い方より１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとする。吸
上線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄは、各
吸上変圧器により区分された区間毎にネガティブ・フィ
ーダ線とレールとをそれぞれ接続する。

【００３０】電圧救済用コンデンサ１０７ａ及び１０７
ｂは、リアクタンスによる電圧降下を軽減するためにネ
ガティブ・フィーダ線に直列に挿入されたものであり、
ここでは、そのリアクタンス値をそれぞれ「２．０Ω」
及び「２．５Ω」とする。コンデンサ短絡部１０８ａ及
び１０８ｂは、短絡故障等による過電流からコンデンサ
を保護するために、許容を超える電流が流れた場合等に
コンデンサの両端を短絡させるものである。

【００３１】吸上線電流感知部１０９ａ、１０９ｂ及び
１０９ｃは、各吸上線を流れる電流が設定値を超えたこ
とをそれぞれ感知する。フィーダ線電流感知部１１０
ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ及び１１
０ｆは、ネガティブ・フィーダ線のそれぞれの位置に流
れた電流が設定値を超えたことをそれぞれ感知する。

【００３２】短絡検出部１１１ａ及び１１１ｂは、各吸
上線電流感知部又は短絡故障感知部１０４ｂが感知した
時点において、電圧救済用コンデンサの両端が短絡され
ているか否かを、電圧救済用コンデンサ毎に検出する。
故障判定部１１２は、各吸上線電流感知部が吸上線を流
れる電流が設定値を超えたと感知した場合は、トロリー
線とレールとの短絡故障が発生したと判定し、また、超
えたと感知された吸上線が接続された区間で、トロリー
線とレールとの短絡故障が発生したと判定し、また、短
絡故障感知部１０４ｂが何れかの短絡故障の発生を感知
した時点において、１つの吸上線電流感知部も吸上線を
流れる電流が設定値を超えたと感知しなかった場合は、
トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発
生したと判定し、少なくとも１つの吸上線電流感知部が
吸上線を流れる電流が設定値を超えたと感知した場合
は、トロリー線とレールとの短絡故障が発生したと判定
し、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障
が発生したと判定した場合には、さらに、短絡故障感知
部１０４ｂが何れかの短絡故障の発生を感知した時点に
おいて、１つのフィーダ線電流感知部もネガティブ・フ
ィーダ線を流れる電流が設定値を超えたと感知しなかっ
た場合は、変電所から最も近いフィーダ線電流感知部の
電流測定位置と変電所との間でトロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定し、少なく
とも１つのフィーダ線電流感知部がネガティブ・フィー
ダ線を流れる電流が設定値を超えたと感知した場合は、
設定値を超えたと感知されたフィーダ線電流感知部の電
流測定位置の中で、変電所から最も遠いフィーダ線電流
感知部の電流測定位置よりも遠く、次に遠いフィーダ線
電流感知部の電流測定位置を越えない位置で、トロリー
線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと
判定する。さらにまた、予めリアクタンス値と故障点ま
での距離との対応関係及び各電圧救済用コンデンサのリ
アクタンス値と補正すべき距離とのペアを記憶し、短絡
故障が感知された時点において、短絡されていなかった
電圧救済用コンデンサのリアクタンス値分を補正しリア
クタンス値を測定し、補正した対応関係と測定したリア
クタンス値によって故障点までの距離を判定する。

【００３３】＜故障判定部１１２の詳細構成＞図２は、
実施の形態１に係る故障判定部１１２の詳細を示す図で
ある。図２に示す様に、故障判定部１１２は、吸上線感
知集計部１１３、フィーダ線感知集計部１１４、判定部
１１５、リアクタンス測定部１１６、対応関係記憶部１
１７、コンデンサデータ記憶部１１８、コンデンサデー
タ抽出部１１９、対応関係補正部１２０及び距離判定部
１２１を備える。

【００３４】吸上線感知集計部１１３は、全吸上線電流
感知部と通信線にて接続され、吸上線毎に感知された吸
上線を流れる電流が設定値を超えたか否かを集計する。
フィーダ線感知集計部１１４は、全フィーダ線電流感知
部と通信線にて接続され、ネガティブ・フィーダ線の電
流感知位置毎に感知されたネガティブ・フィーダ線を流
れる電流が設定値を超えたか否かを集計する。

【００３５】判定部１１５は、吸上線感知集計部１１３
により少なくとも１つの吸上線を流れる電流が設定値を
超えたと集計された場合は、トロリー線とレールとの短
絡故障が発生したと判定し、超えたと感知された吸上線
が接続された区間で、トロリー線とレールとの短絡故障
が発生したと判定し、また、短絡故障感知部１０４ｂが
何れかの短絡故障の発生を感知した時点において、吸上
線感知集計部１１３により１つの吸上線を流れる電流も
設定値を超えたと集計されなかった場合は、トロリー線
とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと判
定し、少なくとも１つの吸上線を流れる電流が設定値を
超えたと感知した場合は、トロリー線とレールとの短絡
故障が発生したと判定し、さらに、短絡故障感知部１０
４ｂが何れかの短絡故障の発生を感知した時点におい
て、フィーダ線感知集計部１１４により１つのネガティ
ブ・フィーダ線を流れる電流も設定値を超えたと集計さ
れなかった場合は、変電所から最も近い電流測定位置と
変電所との間でトロリー線とネガティブ・フィーダ線と
の短絡故障が発生したと判定し、少なくとも１つのネガ
ティブ・フィーダ線を流れる電流が設定値を超えたと集
計された場合は、設定値を超えたと感知された電流測定
位置の中で、変電所から最も遠い電流測定位置よりも遠
く、次に遠い電流測定位置を越えない位置で、トロリー
線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと
判定する。

【００３６】リアクタンス測定部１１６は、変電所が接
続された一端において、吸上変圧器き電回路のリアクタ
ンス値を測定する。なお、リアクタンス値を測定する詳
細については、本発明の要旨外であるのでその説明を省
略する。対応関係記憶部１１７は、短絡故障が発生した
時点におけるリアクタンス測定部１１６が測定するリア
クタンス値と、変電所が接続された一端から故障点まで
の距離との対応関係を予め記憶する。例えば、ここで
は、図３７に示すトロリー線とネガティブ・フィーダ線
との短絡故障時の対応関係と、図３８に示すトロリー線
とレールとの短絡故障時の対応関係とを、それぞれ予め
記憶するものとする。

【００３７】コンデンサデータ記憶部１１８は、電圧救
済用コンデンサのリアクタンス値と、変電所が接続され
た一端からそのリアクタンス値分を補正すべき最も近い
位置までの距離である最短距離とのペアを、電圧救済用
コンデンサ毎に予め記憶する。図３（ａ）は、電圧救済
用コンデンサのリアクタンス値と、トロリー線とネガテ
ィブ・フィーダ線との短絡故障におけるそのリアクタン
ス値分を補正すべき最短距離とのペアを示す図である。
なお、この場合の最短距離は、変電所から各電圧救済用
コンデンサまでの距離である。ここでの最短距離は、電
圧救済用コンデンサ１０７ａ及び１０７ｂの場合とも同
じ回路保護用ケース内であるので、吸上線１０６ｃまで
の距離となり「８．００ｋｍ」である。

【００３８】図３（ｂ）は、電圧救済用コンデンサのリ
アクタンス値と、トロリー線とレールとの短絡故障にお
けるそのリアクタンス値分を補正すべき最短距離とのペ
アを示す図である。なお、この場合の最短距離は、各電
圧救済用コンデンサの位置が、吸上変圧器により区分さ
れた各区間内の吸上線よりも変電所に近い場合は、変電
所が接続された一端から変電所に近い方の吸上変圧器ま
での距離であり、その位置が各区間内の吸上線よりも変
電所から遠い場合は、変電所から遠い方の吸上変圧器ま
での距離である。ここでの最短距離は、電圧救済用コン
デンサ１０７ａの場合はその位置が、吸上変圧器１０５
ｂと１０５ｃにより区分された区間内の吸上線１０６ｃ
よりも変電所１０４に近いので、変電所１０４が接続さ
れた一端から吸上変圧器１０５ｂまでの距離「６．００
ｋｍ」であり、電圧救済用コンデンサ１０７ｂの場合は
その位置が、吸上変圧器１０５ｂと１０５ｃにより区分
された区間内の吸上線１０６ｃよりも変電所１０４から
遠いので、変電所１０４が接続された一端から吸上変圧
器１０５ｃまでの距離「１０．００ｋｍ」である。

【００３９】コンデンサデータ抽出部１１９は、全短絡
検出部と通信線にて接続され、判定部１１５が判定した
短絡故障に対応し、各短絡検出部が短絡されていないと
検出した全ての電圧救済用コンデンサに対応するリアク
タンス値と最短距離とのペアの全てを、コンデンサデー
タ記憶部１１８から抽出する。対応関係補正部１２０
は、対応関係記憶部１１７が記憶する判定部１１５が判
定した短絡故障に対応するリアクタンス値と距離との対
応関係を、コンデンサデータ抽出部１１９が抽出したリ
アクタンス値と最短距離とのペアの全てによって補正す
る。なお、補正方法の詳細については後述する。

【００４０】距離判定部１２１は、対応関係補正部１２
０が補正したリアクタンス値と距離との対応関係と、短
絡故障感知部１０４ｂが感知した時点においてリアクタ
ンス測定部１１６が測定したリアクタンス値とによっ
て、短絡故障の故障点の距離を判定する。なお、短絡故
障の故障点の距離を判定する詳細については、本発明の
要旨外であるので説明を省略する。

【００４１】＜標定原理＞図４（ａ）は、交流電気鉄道
のＢＴき電回路の吸上変圧器１０５ａと吸上線１０６ｂ
との間の線路において、トロリー線とレールとの短絡故
障が発生した場合を示す図である。図４（ｂ）は、交流
電気鉄道のＢＴき電回路の吸上線１０６ｂと吸上変圧器
１０５ｂの間の線路において、トロリー線とレールとの
短絡故障が発生した場合を示す図である。

【００４２】図５（ａ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回
路の吸上変圧器１０５ｂと吸上線１０６ｃとの間の線路
において、トロリー線とレールとの短絡故障が発生した
場合を示す図である。図５（ｂ）は、交流電気鉄道のＢ
Ｔき電回路の吸上線１０６ｃと吸上変圧器１０５ｃの間
の線路において、トロリー線とレールとの短絡故障が発
生した場合を示す図である。

【００４３】図６（ａ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回
路の吸上変圧器１０５ａと吸上線１０６ｂとの間の線路
において、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短
絡故障が発生した場合を示す図である。図６（ｂ）は、
交流電気鉄道のＢＴき電回路の吸上線１０６ｂと吸上変
圧器１０５ｂの間の線路において、トロリー線とネガテ
ィブ・フィーダ線との短絡故障が発生した場合を示す図
である。

【００４４】図７（ａ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回
路の吸上変圧器１０５ｂと吸上線１０６ｃとの間の線路
において、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短
絡故障が発生した場合を示す図である。図７（ｂ）は、
交流電気鉄道のＢＴき電回路の吸上線１０６ｃと吸上変
圧器１０５ｃの間の線路において、トロリー線とネガテ
ィブ・フィーダ線との短絡故障が発生した場合を示す図
である。

【００４５】なお、各図中の矢印は短絡故障によって過
剰な故障電流が流れる経路を示している。また、図６
（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）及び（ｂ）中には、フィー
ダ線電流感知部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０
ｄ、１１０ｅ及び１１０ｆを示した。

【００４６】図４（ａ）及び（ｂ）のように、吸上変圧
器１０５ａと吸上変圧器１０５ｂとの間の線路におい
て、トロリー線とレールとの短絡故障が発生した場合
は、吸上線１０６ｂに過剰な故障電流が流れ、吸上線１
０６ａ、吸上線１０６ｃ及び吸上線１０６ｄには過剰な
電流が流れない。同様に、図５（ａ）及び（ｂ）のよう
に、吸上変圧器１０５ｂと吸上変圧器１０５ｃとの間の
線路において、トロリー線とレールとの短絡故障が発生
した場合は、吸上線１０６ｃに過剰な故障電流が流れ、
吸上線１０６ａ、吸上線１０６ｂ及び吸上線１０６ｄに
は過剰な電流が流れない。

【００４７】また、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）及
び（ｂ）のように、トロリー線とネガティブ・フィーダ
線との短絡故障が発生した場合は、全ての吸上線に過剰
な電流が流れない。従って、吸上線に過剰な電流が流れ
るか否かを監視し、過剰な電流が流れた場合にトロリー
線とレールとの短絡故障が発生したと知ることができ、
さらに、過剰な電流が流れた吸上線が接続された吸上変
圧器間でトロリー線とレールとの短絡故障が発生したと
知ることができる。

【００４８】また、図６（ａ）のように、変電所１０４
とフィーダ線電流感知部１１０ａとの間の線路におい
て、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障
が発生した場合はフィーダ線電流感知部１１０ａ、１１
０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ及び１１０ｆには
過剰な電流が流れない。また、図６（ｂ）及び図７
（ａ）のように、フィーダ線電流感知部１１０ｂとフィ
ーダ線電流感知部１１０ｃとの間の線路において、トロ
リー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生し
た場合は、フィーダ線電流感知部１１０ａ及び１１０ｂ
に過剰な故障電流が流れ、フィーダ線電流感知部１１０
ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ及び１１０ｆには過剰な電流が
流れない。

【００４９】また、図７（ｂ）のように、フィーダ線電
流感知部１１０ｄとフィーダ線電流感知部１１０ｅとの
間の線路において、トロリー線とネガティブ・フィーダ
線との短絡故障が発生した場合は、フィーダ線電流感知
部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ及び１１０ｄに過剰な
故障電流が流れ、フィーダ線電流感知部１１０ｅ及び１
１０ｆには過剰な電流が流れない。

【００５０】従って、各フィーダ線電流感知部に過剰な
電流が流れるか否かを監視し、トロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障時に過剰な電流が流れたフィ
ーダ線電流感知部の中で変電所から最も遠いフィーダ線
電流感知部よりも遠く、次に遠いフィーダ線電流感知部
を越えない位置で短絡故障が発生したと知ることができ
る。

【００５１】＜動作１＞図８は、吸上線を流れる電流が
設定値を超えたことを感知することによって、ＢＴき電
回路におけるトロリー線とレールとの短絡故障の発生を
単独で判定する処理のフローチャートを示す図である。 （１）常時、各吸上線電流感知部はそれぞれの吸上線を
流れる電流が設定値を超えないかを監視する。感知しな
い場合は監視を続ける（ステップＳ１０１〜Ｓ１０
４）。

【００５２】（２）何れかの吸上線電流感知部が超えた
と感知した場合は、故障判定部１１２が、超えたと感知
された吸上線が接続された区間で、トロリー線とレール
との短絡故障が発生したと判定する（ステップＳ１０５
〜Ｓ１０８）。以上＜動作１＞で示したように、実施の
形態１に係る交流ＢＴき電回路故障判定装置は、吸上線
を流れる電流が設定値を超えたと吸上線電流感知部が感
知することにより、トロリー線とレールとの短絡故障が
発生したと判定し、さらに、どの吸上線電流感知部が感
知したかによって、どの吸上変圧器間で発生したかを判
定する。

【００５３】＜動作２＞図９は、ＢＴき電回路における
トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障、及
び、トロリー線とレールとの短絡故障の何れかの発生を
変電所における電流等によって感知し、どの短絡故障が
発生したかを判定する処理のフローチャートを示す図で
ある。

【００５４】（１）常時、各吸上線電流感知部はそれぞ
れの吸上線の電流が設定値を超えないかを監視している
（ステップＳ２０１）。 （２）短絡故障感知部１０４ｂが、トロリー線とレール
との短絡故障、及び、ネガティブ・フィーダ線とレール
との短絡故障の何れかを感知する。感知しない場合は監
視を続ける為ステップＳ２０１に戻る（ステップＳ２０
２）。

【００５５】（３）短絡故障感知部１０４ｂが何れかの
短絡故障を感知した場合は、感知した時点において各吸
上線電流感知部が吸上線を流れる電流が設定値を超えた
と感知したか否かを判断する（ステップＳ２０３〜Ｓ２
０６）。 （４）全ての吸上線電流感知部が感知しなかったと判断
した場合は、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との
短絡故障が発生したと判定する（ステップＳ２０７）。

【００５６】（５）少なくとも１つの吸上線電流感知部
が超えたと感知した場合は、超えたと感知された吸上線
が接続された区間で、トロリー線とレールとの短絡故障
が発生したと判定する（ステップＳ２０８〜Ｓ２１
４）。 以上＜動作２＞で示したように、実施の形態１に係る交
流ＢＴき電回路故障判定装置は、吸上線の電流が設定値
を超えないかを常時監視し、何れかの短絡故障を感知し
た時点において全ての吸上線電流感知部が感知しなかっ
た場合は、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短
絡故障が発生したと判定し、少なくとも１つの吸上線電
流感知部が超えたと感知した場合は、トロリー線とレー
ルとの短絡故障が発生したと判定し、さらに、どの吸上
線電流感知部が感知したかによって、どの吸上変圧器間
で発生したかを判定する。

【００５７】＜動作３＞図１０は、複数のネガティブ・
フィーダ線を流れる電流によって、ＢＴき電回路におけ
るトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が
発生した位置を判定する処理のフローチャートを示す図
である。 （１）常時、各フィーダ線電流感知部はそれぞれのネガ
ティブ・フィーダ線の電流測定位置の電流が設定値を超
えないかを監視している（ステップＳ３０１）。

【００５８】（２）＜動作２＞のステップＳ２０１〜ス
テップＳ２０７と同様にして、トロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障が感知されるのを待つ。感知
しない場合は監視を続ける為ステップＳ３０１に戻る
（ステップＳ３０２）。 （３）トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故
障が感知された場合は、感知された時点において、フィ
ーダ線電流感知部１１０ｅ又は１１０ｆが過剰な電流が
流れたことを感知したか否かを判定する（ステップＳ３
０３）。

【００５９】（４）フィーダ線電流感知部１１０ｅ又は
１１０ｆが過剰な電流が流れたと感知しなかった場合
は、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障
の発生が感知された時点において、フィーダ線電流感知
部１１０ｃ又は１１０ｄが過剰な電流が流れたことを感
知したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。 （５）フィーダ線電流感知部１１０ｃ又は１１０ｄが過
剰な電流が流れたと感知しなかった場合は、トロリー線
とネガティブ・フィーダ線との短絡故障の発生が感知さ
れた時点において、フィーダ線電流感知部１１０ａ又は
１１０ｂが過剰な電流が流れたことを感知したか否かを
判定する（ステップＳ３０５）。

【００６０】（６）全てのフィーダ線電流感知部が過剰
な電流が流れたと感知しなかった場合は、フィーダ線電
流感知部１１０ａと変電所１０４との間で短絡故障が発
生したと判定する（ステップＳ３０６）。 （７）ステップＳ３０３において、フィーダ線電流感知
部１１０ｅ又は１１０ｆが過剰な電流が流れたことを感
知した場合は、変電所が接続された一端を基点としてフ
ィーダ線電流感知部１１０ｅ又は１１０ｆよりも遠くの
位置で短絡故障が発生したと判定する（ステップＳ３０
７）。

【００６１】（８）ステップＳ３０４において、フィー
ダ線電流感知部１１０ｃ又は１１０ｄが過剰な電流が流
れたことを感知した場合は、変電所が接続された一端を
基点としてフィーダ線電流感知部１１０ｃ又は１１０ｄ
よりも遠く、フィーダ線電流感知部１１０ｅを越えない
位置で短絡故障が発生したと判定する（ステップＳ３０
８）。

【００６２】（９）ステップＳ３０５において、フィー
ダ線電流感知部１１０ａ又は１１０ｂが過剰な電流が流
れたことを感知した場合は、変電所が接続された一端を
基点としてフィーダ線電流感知部１１０ａ又は１１０ｂ
よりも遠く、フィーダ線電流感知部１１０ｃを越えない
位置で短絡故障が発生したと判定する（ステップＳ３０
９）。

【００６３】以上＜動作３＞で示したように、実施の形
態１に係る交流ＢＴき電回路故障判定装置は、ネガティ
ブ・フィーダ線の複数の位置に流れる電流が設定値を超
えないかを常時監視し、トロリー線とネガティブ・フィ
ーダ線との短絡故障を感知した時点において、１つの電
流測定位置でもネガティブ・フィーダ線を流れる電流が
設定値を超えたと感知しなかった場合は、変電所から最
も近い電流測定位置で短絡故障が発生したと判定し、少
なくとも１つの電流測定位置でネガティブ・フィーダ線
を流れる電流が設定値を超えたと感知した場合は、設定
値を超えたと感知された電流測定位置の中で変電所から
最も遠い電流測定位置よりも遠く、次に遠い電流測定位
置を越えない位置で短絡故障が発生したと判定する。

【００６４】＜動作４＞図１１は、電圧救済用コンデン
サのリアクタンス値分を補正し、故障点の距離を判定す
る処理のフローチャートを示す図である。 （１）常時、各短絡検出部はそれぞれの電圧救済用コン
デンサの両端が短絡されているか否かを監視する。（ス
テップＳ４０１）。

【００６５】（２）＜動作２＞のステップＳ２０１〜Ｓ
２０２と同様にして、短絡故障が感知されるのを待つ。
感知しない場合は監視を続ける為ステップＳ４０１に戻
る（ステップＳ４０２）。 （３）＜動作２＞のステップＳ２０３〜Ｓ２１４と同様
にして、トロリー線とレールとの短絡故障が発生した
か、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障
が発生したかを判定する（ステップＳ４０３）。

【００６６】（４）トロリー線とレールとの短絡故障が
発生したと判定した場合は、コンデンサデータ抽出部１
１９が抽出するリアクタンス値と最短距離とのペア及び
対応関係補正部１２０が補正する対応関係は、トロリー
線とレールとの短絡故障に対応するペア及び対応関係と
する（ステップＳ４０４）。 （５）トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故
障が発生したと判定した場合は、コンデンサデータ抽出
部１１９が抽出するリアクタンス値と最短距離とのペア
及び対応関係補正部１２０が補正する対応関係は、トロ
リー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障に対応す
るペア及び対応関係とする（ステップＳ４０５）。

【００６７】（６）対応関係補正部１２０が対応関係を
対応関係記憶部１１７から抽出する（ステップＳ４０
６）。 （７）短絡故障の発生が感知された時点において、電圧
救済用コンデンサ１０７ａの両端が短絡されていたか否
かを判断する（ステップＳ４０７）。 （８）電圧救済用コンデンサ１０７ａの両端が短絡され
ていなかった場合は、コンデンサデータ抽出部１１９
が、電圧救済用コンデンサ１０７ａのリアクタンス値と
最短距離とのペアをコンデンサデータ記憶部１１８から
抽出し、このペアによって対応関係補正部１２０が対応
関係記憶部１１７から抽出した対応関係を補正する（ス
テップＳ４０８）。

【００６８】（９）短絡故障の発生が感知された時点に
おいて、電圧救済用コンデンサ１０７ｂの両端が短絡さ
れていたか否かを判断する（ステップＳ４０９）。 （１０）電圧救済用コンデンサ１０７ｂの両端が短絡さ
れていなかった場合は、コンデンサデータ抽出部１１９
が、電圧救済用コンデンサ１０７ｂのリアクタンス値と
最短距離とのペアをコンデンサデータ記憶部１１８から
抽出し、このペアによって対応関係補正部１２０が対応
関係記憶部１１７から抽出した対応関係を補正する（ス
テップＳ４１０）。

【００６９】（１１）短絡故障の発生が感知された時点
においてリアクタンス測定部１１６がリアクタンス値を
測定し、対応関係補正部１２０が補正したリアクタンス
値と距離との対応関係と、リアクタンス測定手段が測定
したリアクタンス値とによって、距離判定部１２１が短
絡故障の故障点の距離を判定する（ステップＳ４１
１）。

【００７０】以上＜動作４＞で示したように、実施の形
態１に係る交流ＢＴき電回路故障判定装置は、予めリア
クタンス値と故障点までの距離との対応関係及び各電圧
救済用コンデンサのリアクタンス値と補正すべき距離と
のペアを記憶しておき、電圧救済用コンデンサの両端が
短絡されているか否かを常時監視し、短絡故障を感知し
た時点において、短絡されていなかった電圧救済用コン
デンサのリアクタンス値分を補正しリアクタンス値を測
定し、補正した対応関係と測定したリアクタンス値によ
って故障点までの距離を判定する。

【００７１】なお、トロリー線とレールとの短絡故障を
感知するには、吸上線を流れる電流が設定値を超えたこ
とにより行ってもよい。 ＜補正方法の詳細説明＞ここで、対応関係補正部１２０
による対応関係の補正方法について、詳細に説明する。

【００７２】対応関係補正部１２０は、コンデンサデー
タ抽出部１１９が抽出した全てのペア毎に、対応関係記
憶部１１７が記憶するリアクタンス値の中の、抽出した
ペア毎の最短距離より遠くの全ての距離に対応するリア
クタンス値から、抽出したペア毎のリアクタンス値を減
算することによって補正する。図１２は、トロリー線と
ネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生した時点に
おいて、短絡検出部１１１ａが電圧救済用コンデンサ１
０７ａの両端が短絡されていなかったと検出し、短絡検
出部１１１ｂが電圧救済用コンデンサ１０７ｂの両端が
短絡されていたと検出した場合の、補正後のトロリー線
とネガティブ・フィーダ線との短絡故障における対応関
係を示す図である。

【００７３】図１３は、トロリー線とネガティブ・フィ
ーダ線との短絡故障が発生した時点において、短絡検出
部１１１ａが電圧救済用コンデンサ１０７ａの両端が短
絡されていたと検出し、短絡検出部１１１ｂが電圧救済
用コンデンサ１０７ｂの両端が短絡されていなかったと
検出した場合の、補正後のトロリー線とネガティブ・フ
ィーダ線との短絡故障における対応関係を示す図であ
る。

【００７４】図１４は、トロリー線とネガティブ・フィ
ーダ線との短絡故障が発生した時点において、短絡検出
部１１１ａが電圧救済用コンデンサ１０７ａの両端が短
絡されていなかったと検出し、短絡検出部１１１ｂが電
圧救済用コンデンサ１０７ｂの両端が短絡されていなか
ったと検出した場合の、補正後のトロリー線とネガティ
ブ・フィーダ線との短絡故障における対応関係を示す図
である。

【００７５】図１５は、トロリー線とレールとの短絡故
障が発生した時点において、短絡検出部１１１ａが電圧
救済用コンデンサ１０７ａの両端が短絡されていなかっ
たと検出し、短絡検出部１１１ｂが電圧救済用コンデン
サ１０７ｂの両端が短絡されていたと検出した場合の、
補正後のトロリー線とレールとの短絡故障における対応
関係を示す図である。

【００７６】図１６は、トロリー線とレールとの短絡故
障が発生した時点において、短絡検出部１１１ａが電圧
救済用コンデンサ１０７ａの両端が短絡されていたと検
出し、短絡検出部１１１ｂが電圧救済用コンデンサ１０
７ｂの両端が短絡されていなかったと検出した場合の、
補正後のトロリー線とレールとの短絡故障における対応
関係を示す図である。

【００７７】図１７は、トロリー線とレールとの短絡故
障が発生した時点において、短絡検出部１１１ａが電圧
救済用コンデンサ１０７ａの両端が短絡されていなかっ
たと検出し、短絡検出部１１１ｂが電圧救済用コンデン
サ１０７ｂの両端が短絡されていなかったと検出した場
合の、補正後のトロリー線とレールとの短絡故障におけ
る対応関係を示す図である。

【００７８】図１２の場合は、まず、図３（ａ）の２０
１、２０２に示すトロリー線とネガティブ・フィーダ線
との短絡故障における電圧救済用コンデンサ１０７ａの
ペアを抽出し、図３７に示すトロリー線とネガティブ・
フィーダ線との短絡故障における対応関係を抽出し、２
０２の最短距離「８．００ｋｍ」により、抽出した対応
関係の８．００ｋｍ以上の全ての距離に対応するリアク
タンス値を補正することがわかり、その補正量は、２０
１のリアクタンス値「２．０Ω」を減算することによっ
て得られる。従って、補正後の対応関係は、距離Ｌ８．
００ｋｍ以上においてリアクタンス値ＸがＹ軸マイナス
方向に２．０Ωだけスライドしたものとなる。

【００７９】図１３の場合は、まず、図３（ａ）の２０
３、２０４に示すトロリー線とネガティブ・フィーダ線
との短絡故障における電圧救済用コンデンサ１０７ｂの
ペアを抽出し、図３７に示すトロリー線とネガティブ・
フィーダ線との短絡故障における対応関係を抽出し、２
０２の最短距離「８．００ｋｍ」により、抽出した対応
関係の８．００ｋｍ以上の全ての距離に対応するリアク
タンス値を補正することがわかり、その補正量は、２０
１のリアクタンス値「２．５Ω」を減算することによっ
て得られる。従って、補正後の対応関係は、距離Ｌ８．
００ｋｍ以上においてリアクタンス値ＸがＹ軸マイナス
方向に２．５Ωだけスライドしたものとなる。

【００８０】図１４の場合は、まず、図３７に示す対応
関係を図１２の場合と同様にして補正し、図１２に示す
対応関係を、さらに、図１３の場合と同様に補正する。
従って、補正後の対応関係は、距離Ｌ８．００ｋｍ以上
においてリアクタンス値ＸがＹ軸マイナス方向に４．５
Ωだけスライドしたものとなる。図１５の場合は、ま
ず、図３（ｂ）の２０５、２０６に示すトロリー線とレ
ールとの短絡故障における電圧救済用コンデンサ１０７
ａのペアを抽出し、図３８に示すトロリー線とレールと
の短絡故障における対応関係を抽出し、２０５の最短距
離「６．００ｋｍ」により、抽出した対応関係の６．０
０ｋｍ以上の全ての距離に対応するリアクタンス値を補
正することがわかり、その補正量は、２０６のリアクタ
ンス値「２．０Ω」を減算することによって得られる。
従って、補正後の対応関係は、距離Ｌ６．００ｋｍ以上
においてリアクタンス値ＸがＹ軸マイナス方向に２．０
Ωだけスライドしたものとなる。

【００８１】図１６の場合は、まず、図３（ｂ）の２０
７、２０８に示すトロリー線とレールとの短絡故障にお
ける電圧救済用コンデンサ１０７ｂのペアを抽出し、図
３８に示すトロリー線とレールとの短絡故障における対
応関係を抽出し、２０７の最短距離「１０．００ｋｍ」
により、抽出した対応関係の１０．００ｋｍ以上の全て
の距離に対応するリアクタンス値を補正することがわか
り、その補正量は、２０８のリアクタンス値「２．５
Ω」を減算することによって得られる。従って、補正後
の対応関係は、距離Ｌ１０．００ｋｍ以上においてリア
クタンス値ＸがＹ軸マイナス方向に２．５Ωだけスライ
ドしたものとなる。

【００８２】図１７の場合は、まず、図３８に示す対応
関係を図１５の場合と同様にして補正し、図１５に示す
対応関係を、さらに、図１６の場合と同様に補正する。
従って、補正後の対応関係は、距離Ｌ６．００ｋｍ以上
１０．００ｋｍ未満においてリアクタンス値ＸがＹ軸マ
イナス方向に２．０Ωだけスライドし、距離Ｌ１０．０
０ｋｍ以上においてリアクタンス値ＸがＹ軸マイナス方
向に４．５Ωだけスライドしたものとなる。

【００８３】なお、ここでは、全ての電圧救済用コンデ
ンサの両端が短絡されている場合の対応関係を元にし
て、短絡されていない電圧救済用コンデンサの距離とリ
アクタンス値によって補正したが、全ての電圧救済用コ
ンデンサの両端が短絡されていない場合の対応関係を元
にして、短絡されている電圧救済用コンデンサの距離と
リアクタンス値によって補正するものであってもよく、
また、予めあらゆる場合の対応関係を予め記憶してお
き、その中から各電圧救済用コンデンサの両端が短絡さ
れているか否かによって最適な対応関係を選択するもの
であってもよい。 （実施の形態２）以下、本発明の実施の形態２につい
て、図面を用いて説明する。

【００８４】実施の形態２に係る交流ＢＴき電回路故障
判定装置は、実施の形態１に、さらに、吸上変圧器が飽
和してしまい吸上効率が変化した場合の補正を行なうも
のである。 ＜全体の構成＞全体の構成は、上記実施の形態１と同様
であり、故障判定部１１２以外の構成要素の機能は上記
実施の形態１と同様である。

【００８５】故障判定部１１２は、故障点までの距離と
リアクタンス値との関係に対して、実施の形態１におけ
る電圧救済用コンデンサのリアクタンス値分の補正だけ
でなく、さらに、吸上変圧器飽和（以下、「ＢＴ飽和」
という）によるリアクタンス値の変化分の補正を行な
う。ここでは、吸上変圧器に流れた故障電流とそれぞれ
の吸上線間隔とに基づいてそれぞれの吸上効率を算出
し、それぞれの吸上変圧器に対応する吸上線間のリアク
タンス値の増分と、それぞれの吸上効率とを乗算するこ
とによって補正を行なう。

【００８６】＜故障判定部１１２の詳細構成＞図１８
は、実施の形態２に係る故障判定部１１２の詳細を示す
図である。ここで、上記実施の形態１と同じ機能を持つ
各構成要素の説明は省略する。図１８に示す様に、故障
判定部１１２は、上記実施の形態１の故障判定部１１２
と同じ機能を持ち、さらに、吸上変圧器データ記憶部１
２２、及び、吸上効率計算部１２３を備える。

【００８７】短絡故障感知部１０４ｂは、上記実施の形
態１と同じ機能を持ち、さらに、短絡故障が発生したこ
とを感知した時の故障電流を測定して故障判定部１１２
に通知する。なお、短絡故障感知部１０４ｂは本発明の
要旨外であるのでその詳細な説明を省略する。吸上変圧
器データ記憶部１２２は、補正すべき区間を示す情報
と、補正すべき区間を示す情報と故障電流とに基づいて
吸上効率を計算する計算式とを、予め記憶する。ここで
は、各吸上変圧器毎に吸上線間の区間を特定する変電所
からの２つの距離と、故障電流と吸上線間隔とに基づい
て吸上効率を算出する近似式とを、予め記憶する。な
お、吸上変圧器毎の吸上線間隔が全て同じ場合は、その
吸上線間隔の場合の故障電流から吸上効率を計算する近
似式のみを記憶していれば足りる。

【００８８】吸上効率計算部１２３は、吸上変圧器デー
タ記憶部１２２が記憶する補正すべき区間を示す情報と
短絡故障感知部１０４ｂが測定した故障電流とに基づい
て、区間毎に吸上効率を計算する。ここでは、吸上変圧
器毎に、２つの距離の差から吸上線間隔を算出し、吸上
変圧器データ記憶部１２２が記憶する近似式に、吸上線
間隔と短絡故障感知部１０４ｂが測定した故障電流とを
代入して吸上効率を計算する。なお、吸上変圧器毎の吸
上線間隔が全て同じ場合は、吸上変圧器データ記憶部１
２２が記憶するこの場合の近似式に、短絡故障感知部１
０４ｂが測定した故障電流のみを代入して吸上効率を計
算する。

【００８９】対応関係補正部１２０は、上記実施の形態
１の補正に、さらに、各吸上変圧器に対応する区間毎
に、その区間のリアクタンス値の増分と、吸上効率計算
部１２３が計算した吸上変圧器毎の吸上効率とを乗算し
て、故障点までの距離とリアクタンス値との関係を補正
する。なお、吸上変圧器毎の吸上線間隔が全て同じ場合
は、全区間のリアクタンス値と、吸上効率計算部１２３
が計算したこの場合の吸上効率とを乗算して、故障点ま
での距離とリアクタンス値との関係を補正する。

【００９０】＜吸上効率の計算方法＞図１９は、吸上線
でのトロリー線とレールとの短絡故障時の概略を示す図
である。図２０は、ＢＴ飽和時の、図１９の等価回路を
示す図である。ここで、図１９及び図２０中に示した各
記号は、Ｄは吸上線間隔［ｋｍ］、Ｉｔはトロリー線電
流（＝吸上変圧器の１次電流）［Ａ］、Ｉｎはネガティ
ブ・フィーダ線電流（＝吸上変圧器の２次電流）
［Ａ］、Ｉｒはレール電流（＝励磁電流）［Ａ］、Ｚｔ
はトロリー線の等価自己インピーダンス［Ω／ｋｍ］、
Ｚｎはネガティブ・フィーダ線の等価自己インピーダン
ス［Ω／ｋｍ］、Ｚｒはレールの等価自己インピーダン
ス［Ω／ｋｍ］、Ｚｂｔは吸上変圧器単体の励磁インピ
ーダンス［Ω］、Ｚｌは吸上変圧器の漏れインピーダン
ス［Ω］である。

【００９１】ここで、Ｚｓ＝Ｚｂｔ＋Ｚｒ・Ｄ（式
０）、とすると、図Ｃの等価回路より、以下の２式が導
かれる。 Ｉｒ＝Ｉｔ−Ｉｎ ・・・ （式１） Ｉｎ・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ）＝Ｉｒ・Ｚｓ ・・・ （式２） ・（式２）のＩｒに（式１）を代入する。

【００９２】 Ｉｎ・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ）＝（Ｉｔ−Ｉｎ）・Ｚｓ・・・ （式３） ・（式３）において、右辺の「−Ｉｎ・Ｚｓ」を左辺に
移項する。 Ｉｎ・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚｓ）＝Ｉｔ・Ｚｓ ・・・ （式４） ・（式４）より、吸上効率（２次電流／１次電流）ｍの
式を求める。 ｍ＝Ｉｎ／Ｉｔ＝Ｚｓ／（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚｓ）・・・ （式５） ここで、以下に、ＢＴき電回路の定数例を示す。 ・トロリー線自己インピーダンスＺｔｔ＝0.192+j0.863
［Ω／ｋｍ］ ・レール自己インピーダンスＺｒｒ＝0.213+j0.706［Ω
／ｋｍ］ ・ネガティブ・フィーダ線自己インピーダンスＺｎｎ＝
0.200+j0.893［Ω／ｋｍ］ ・トロリー線・レール間相互インピーダンスＺｔｒ＝0.
059+j0.382［Ω／ｋｍ］ ・トロリー線・ネガティブ・フィーダ線間相互インピー
ダンスＺｔｎ＝0.058+j0.402［Ω／ｋｍ］ ・レール・ネガティブ・フィーダ線間相互インピーダンスＺｒｎ＝0.059+j0.363 ［Ω／ｋｍ］ ・・・ （式６） ・（式６）より、 Ｚｒ＝Ｚｒｒ＋Ｚｔｎ−Ｚｔｒ−Ｚｒｎ＝0.153+j0.363［Ω／ｋｍ］ 絶対値 ｜Ｚｒ｜＝0.394［Ω／ｋｍ］ ・・・ （式７） Ｚｎ＝Ｚｎｎ＋Ｚｔｒ−Ｚｔｎ−Ｚｒｎ＝0.142+j0.510［Ω／ｋｍ］ 絶対値 ｜Ｚｎ｜＝0.529［Ω／ｋｍ］ ・・・ （式８） ・吸上変圧器の漏れインピーダンスＺｌ＝0.135［Ω］ ・・・ （式９） ここで、任意の吸上線間隔Ｄ［ｋｍ］に対する吸上効率
ｍを計算するにあたり、（式５）と（式０）とにおける
の未知数の中の、Ｚｒ、Ｚｎ、及び、Ｚｌは定数であっ
て、予め測定することにより、例えば（式７）（式８）
（式９）に示すような値に特定される。よって、まだ特
定されていない未知数Ｚｂｔを特定すれば吸上効率ｍが
計算できる。

【００９３】以下に、Ｚｂｔの特定方法について述べ
る。図２１は、Ｉｒ−Ｚｂｔ特性のグラフ（実測値）を
示す図である。ここで、図Ｄに示すＩｒ−Ｚｒ特性のグ
ラフにおける、３０［Ａ］≦Ｉｒ≦５０００［Ａ］の部
分を、両対数グラフ上で直線近似する。両対数グラフ上
で直線近似する場合の近似式は、以下のように記述でき
る。

【００９４】 logＹ＝−α（logＸ）＋β Ｙ＝10＾｛−α（logＸ）＋β｝＝10＾｛−α（logＸ）｝×10＾β ＝｛（10＾（logＸ）｝＾（−α）×10＾β＝Ｘ＾（−α）×10＾β よって、ａ＝10＾β、ｂ＝αとおくと、Ｙ＝ａＸ＾（−ｂ） （式１０） 図２２は、30［Ａ］≦Ｉｒ≦5000［Ａ］の部分を両対数
グラフ上で直線近似したＩｒ−Ｚｂｔ特性のグラフを示
す図である。

【００９５】このグラフより、以下の近似式が得られ
る。 Ｚｂｔ＝684.11・Ｉｒ＾-0.8982［Ω／ｋｍ］ ・・・ （式１１） ここで、（式３）の両辺に「Ｉｎ・Ｚｓ」を加算する
と、以下の式が導かれる。 Ｉｎ・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚｓ）＝Ｉｔ・Ｚｓ ・・・ （式１２） ・（式１）に基づき、（式１２）のＩｎにＩｔ−Ｉｒを
代入する。

【００９６】 （Ｉｔ−Ｉｒ）・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚｓ）＝Ｉｔ・Ｚｓ （式１３） ・（式１３）左辺の「−Ｉｒ・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚ
ｓ）」を右辺に移項する。 Ｉｔ・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ）＝Ｉｒ・（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚｓ）（式１４） ・（式１４）の両辺を「（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ）」で除算
し、（式０）のＺｓを代入する。

【００９７】 Ｉｔ＝｛（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚｓ）／（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ）｝・Ｉｒ ＝｛（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ＋Ｚｂｔ＋Ｚｒ・Ｄ）／（Ｚｌ＋Ｚｎ・Ｄ）｝・Ｉｒ ・・・ （式１５） ・（式１１）に基づいて、ＺｂｔとＩｒの関係を表に
し、（式１５）にＺｂｔとＩｒの組を代入すればＩｔが
計算できる。 ・一方、計測部からの標定値を実系換算した故障電流Ｉ
ｆは、 Ｉｆ＝ＣＴ比×標定値／100×設定電流 ・・・ （式１６） となる。（但し、ＣＴ比、設定電流は計測部で設定した
値とする。） ・ここで、故障電流Ｉｆとほぼ等しいＩｔとなるような
ＺｂｔとＩｒの組を（式１５）に基づいて、繰り返し計
算して求める。 ・こうしてＺｂｔが求められるので、（式５）と（式
０）とにおけるの未知数は全て特定され、吸上効率ｍが
計算できる。

【００９８】＜吸上効率を導出する近似式を求める＞以
上のようにして、（式１５）からＩｔを、（式２）から
吸上効率ｍを、Ｄ＝3、4、5、6、7、8、9、10[ｋｍ]の
それぞれについて求め、その関係を両対数グラフ上にプ
ロットする。図２３〜３０はＤ＝3、4、5、6、7、8、
9、10[ｋｍ]の場合のそれぞれについて、Ｉｔと吸上効
率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図であ
る。

【００９９】ここで、Ｉｔの範囲を600〜5000[Ａ]程度
とし、Ｄの各値毎に近似式を求める。ここで、各グラフ
を見ると、全てＩｔ＝1500［Ａ］付近で折れ曲がってい
るので、Ｉｔの範囲を600〜1500[Ａ］と1500〜5000
[Ａ］とに区分して、それぞれの近似式を求めることと
した。 ・（式１０）のＹに吸上効率ｍ、及び、ＸにＩｔを代入
する。

【０１００】 ｍ＝ａＩｔ＾（−ｂ） ・・・ （式１７） ・（式１７）の係数ａ、ｂをＤの各値毎に求める。 600［Ａ］≦Ｉｔ＜1500[Ａ］において、 Ｄ＝3［ｋｍ］の場合、ａ＝10.057、ｂ＝0.3656 Ｄ＝4［ｋｍ］の場合、ａ＝8.5863、ｂ＝0.3578 Ｄ＝5［ｋｍ］の場合、ａ＝5.4645、ｂ＝0.3039 Ｄ＝6［ｋｍ］の場合、ａ＝4.5212、ｂ＝0.2846 Ｄ＝7［ｋｍ］の場合、ａ＝3.8380、ｂ＝0.2674 Ｄ＝8［ｋｍ］の場合、ａ＝3.3272、ｂ＝0.2518 Ｄ＝9［ｋｍ］の場合、ａ＝2.9346、ｂ＝0.2379 Ｄ＝10［ｋｍ］の場合、ａ＝2.6258、ｂ＝0.2253 1500［Ａ］≦Ｉｔ≦5000[Ａ］において、 Ｄ＝3［ｋｍ］の場合、ａ＝4.1860、ｂ＝0.2479 Ｄ＝4［ｋｍ］の場合、ａ＝2.9629、ｂ＝0.2123 Ｄ＝5［ｋｍ］の場合、ａ＝2.0218、ｂ＝0.1701 Ｄ＝6［ｋｍ］の場合、ａ＝1.6717、ｂ＝0.1498 Ｄ＝7［ｋｍ］の場合、ａ＝1.4408、ｂ＝0.1338 Ｄ＝8［ｋｍ］の場合、ａ＝1.2785、ｂ＝0.1209 Ｄ＝9［ｋｍ］の場合、ａ＝1.1590、ｂ＝0.1103 Ｄ＝10［ｋｍ］の場合、ａ＝1.0678、ｂ＝0.1014 ・・・ （式１８） ・（式１８）から、任意のＤに対応する（式１７）の係
数ａ、ｂを算出する近似式を以下に示す。

【０１０１】600［Ａ］≦Ｉｔ＜1500[Ａ］において、 ａ＝−0.01704Ｄ＾3＋0.52359Ｄ＾2−5.52895Ｄ＋22.66
22 ｂ＝0.0000851Ｄ＾3＋0.0001554Ｄ＾2−0.03449Ｄ＋0.4
715 1500［Ａ］≦Ｉｔ≦5000[Ａ］において、 ａ＝0.001234＾4−0.04955Ｄ＾3＋0.7294Ｄ＾2−4.793Ｄ＋13.25 ｂ＝−0.00006562Ｄ＾4＋0.001395Ｄ＾3＋0.006898Ｄ＾2−0.03246Ｄ ＋0.3760 ・・・ （式１９） ・ＩｔとＤが既知であれば、（式１９）からａ、ｂが計
算でき、Ｉｔ、ａ、ｂを（式１７）に代入すれば、吸上
効率ｍを容易に即座に計算できる。

【０１０２】図３１は、近似式（式１９）、（式１７）
から求めた吸上効率の近似値「推定ｍ」と、これらの近
似式を用いないで計算した吸上効率「ｍ」との比較を示
す図である。この図より、比誤差｛（推定ｍ−ｍ）／ｍ
［％］｝は−2.4〜＋3.0％であることがわかり、実用範
囲内にあるといえる。

【０１０３】＜動作＞ここでは、図１１のステップＳ４
０１〜ステップＳ４１０で電圧救済用コンデンサのリア
クタンス値分が補正された後に吸上効率の変化分を補正
する処理が行われ、この処理の後でステップＳ４１１の
故障点の距離を判定する処理が行われるものとする。

【０１０４】図３２は、吸上効率の変化分を補正する処
理のフローチャートを示す図である。 （１）吸上効率計算部１２３が、最も変電所に近い吸上
変圧器から近い順に、吸上変圧器データ記憶部１２２が
記憶する近似式に、吸上線間隔と短絡故障感知部１０４
ｂが測定した故障時のトロリー線電流とを代入して吸上
効率を計算する（ステップＳ５０１）。ここでは、１０
００［Ａ］のＩｔが測定されたものとし、図１９に示し
たトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障に
おける故障点までの距離とリアクタンス値との関係を補
正する場合の計算例を示す。

【０１０５】図１９では、まず最も変電所に近い吸上変
圧器ＢＴ１に対応する吸上線Ｓ１と吸上線Ｓ２との吸上
線間隔４［ｋｍ］を、（式１９）の「600［Ａ］≦Ｉｔ
＜1500[Ａ］において」の式の「Ｄ」に代入して、「ａ
＝7.83288」、「ｂ＝0.3414728」と算出し、このａ、ｂ
及びＩｔを（式１７）に代入して「吸上効率ｍ＝0.740
5」と算出する。

【０１０６】（２）対応関係補正部１２０が、最も変電
所に近い吸上変圧器から近い順に、その区間のリアクタ
ンス値の増分と、吸上効率計算部１２３が計算した吸上
変圧器毎の吸上効率とを乗算して、故障点までの距離と
リアクタンス値との関係を補正する（ステップＳ５０
２）。ここでは、吸上線Ｓ１から吸上線Ｓ２までの距離
（０〜４ｋｍ）のリアクタンス値の増分と、吸上変圧器
ＢＴ１に対応する「吸上効率ｍ＝0.7405」とを乗算し
て、故障点までの距離とリアクタンス値との関係を補正
する。例えば、距離４ｋｍの補正前のリアクタンス値の
増分は４［Ω］なので、補正後のリアクタンス値の増分
は「2.962［Ω］」となる。ここで、距離０ｋｍのリア
クタンス値は０［Ω］なので、距離４ｋｍの補正後のリ
アクタンス値は増分と同じ「2.962［Ω］」となる。

【０１０７】（３）全ての吸上変圧器について、吸上効
率の変化分を補正したか否かを判断する（ステップＳ５
０３）。未処理の吸上変圧器が有る場合は次の吸上変圧
器についての補正処理を行なう（ステップＳ５０３：Ｎ
ｏ、ステップＳ５０１、ステップＳ５０２）。ここで
は、吸上変圧器ＢＴ２及び吸上変圧器ＢＴ３の補正処理
を行なう。吸上変圧器ＢＴ２に対応する吸上線Ｓ２と吸
上線Ｓ３との吸上線間隔と、吸上変圧器ＢＴ３に対応す
る吸上線Ｓ３と吸上線Ｓ４との吸上線間隔は、吸上変圧
器ＢＴ１の場合と同様に４［ｋｍ］なので、吸上効率ｍ
は吸上変圧器ＢＴ１の場合と同様となる。例えば、距離
８ｋｍ及び距離１２ｋｍの補正前のリアクタンス値の増
分は距離４ｋｍの場合と同様に４［Ω］なので、補正後
のリアクタンス値の増分は 距離４ｋｍの場合と同様と
なる。ここで、距離８ｋｍの補正後のリアクタンス値
は、距離４ｋｍの補正後のリアクタンス値「2.962
［Ω］」と、距離８ｋｍ補正後のリアクタンス値の増分
「2.962［Ω］」と加算して、「5.924［Ω］」となり、
距離１２ｋｍの補正ごのリアクタンス値は、距離８ｋｍ
の補正後のリアクタンス値「5.924［Ω］」と、距離１
２ｋｍ補正後のリアクタンス値の増分「2.962［Ω］」
と加算して、「8.886［Ω］」となる。

【０１０８】図３３は、図３６に示したトロリー線とネ
ガティブ・フィーダ線との短絡故障における故障点まで
の距離とリアクタンス値との関係を、吸上効率の変化分
だけ補正した図である。以上で示したように、実施の形
態２に係る交流ＢＴき電回路故障判定装置は、補正すべ
き区間を示す情報と、補正すべき区間を示す情報と故障
電流とに基づいて吸上効率を計算する計算式とを、予め
記憶しておき、短絡故障を感知した時点において、区間
ごとに吸上効率を計算して、故障点までの距離とリアク
タンス値との関係を補正する。

【０１０９】（実施の形態３）以下、本発明の実施の形
態３について、図面を用いて説明する。実施の形態２に
係る交流ＢＴき電回路故障判定装置は、図４０に示すよ
うな上り線と下り線の両方に給電する起電回路において
短絡故障が発生した場合に、上り線と下り線とのどちら
で故障が発生したかを特定するものである。

【０１１０】＜構成＞図３４は、上り線と下り線の両方
に給電するき電回路に、上り線と下り線とのどちらで故
障が発生したかを特定する実施の形態３に係る交流ＢＴ
き電回路故障判定装置を適用した例を示す図である。故
障方向判定装置１２４は、電流計１２５、電圧計１２
６、及び、ロケータ１２７を備える。

【０１１１】電流計１２５は、ＳＰにおけるＳＰ点電流
を測定しロケータ１２７へその電流値を送信する。電圧
計１２６は、ＳＰにおけるＳＰ点電圧を測定しロケータ
１２７へその電圧値を送信する。ロケータ１２７は、瞬
時過電流検出要素を内蔵し、短絡故障に相当する過電流
が検出された時に起動し、電流計１２５と電圧計１２６
とから送信されたの計測値に基づいて標定方法を判断
し、故障方向を判別する。

【０１１２】＜標定方法の判断基準と内容＞ （１）ロケータ１２７が起動した時のＳＰ点電圧が予め
設定した第１設定値以上の場合は、従来通りの故障点標
定を行なわせる。ここでは、第１設定値は、100Ｖから4
00Ｖまで100Ｖきざみで設定できることとした。 （２）ロケータ１２７が起動した時のＳＰ点電圧が予め
設定した第２設定以上で、且つ、第１設定値未満の場合
は、ロケータ１２７が、以下に示す特性の電圧増幅器に
より方向判別を行ない、故障点標定（この場合はアンプ
のゲイン分が補正される）を行なわせる。ここでは、第
２設定値は、20Ｖから100Ｖまで20Ｖきざみで設定でき
ることとした。

【０１１３】図３５は、電圧増幅器の出力特性を示す図
である。 （３）ロケータ１２７が起動した時のＳＰ点電圧が第２
設定未満の場合は、ロケータ１２７が方向判別を行な
い、故障点標定は行なわせずに至近距離であると判定す
る。 ＜方向判別の方法＞上記（２）、（３）における方向判
別の方法は、ロケータ１２７が予め通常時のＳＰ点電圧
に同期する位相の電圧を備え、この電圧の位相を基準に
ロケータ１２７が起動した時のＳＰ点電圧の位相を調べ
ることにより方向判別を行なう。

【０１１４】

【発明の効果】（Ａ）本発明に係る交流ＢＴき電回路故
障判定装置は、変電所から交流電力を一端に供給される
ネガティブ・フィーダ線とトロリー線をレールと併走す
る状態に張架すると共にネガティブ・フィーダ線とトロ
リー線に沿って吸上変圧器を少なくとも１つ挿設し吸上
変圧器により区分された区間毎にネガティブ・フィーダ
線とレールとを吸上線で接続してなる交流電気鉄道の吸
上変圧器き電回路における短絡故障を判定する装置であ
って、吸上線を流れる電流が設定値を超えたことを吸上
線毎に感知する感知手段と、感知手段が少なくとも１つ
の吸上線を流れる電流が設定値を超えたと感知した場合
は超えたと感知された吸上線が接続された区間でトロリ
ー線とレールとの短絡故障が発生したと判定する判定手
段とを備えることを特徴とする。

【０１１５】これによって、何れかの吸上線を流れる電
流が設定値を超えた場合に、トロリー線とレールとの短
絡故障が発生した区間を判定することができるので、ト
ロリー線とレールとの短絡故障の発生を単独に区間単位
で判定することができる。従って、ＢＴき電回路におい
て発生する短絡故障の故障点を、より正確に判定するこ
とができる。

【０１１６】（Ｂ）また、本発明に係る交流ＢＴき電回
路故障判定装置は、変電所から交流電力を一端に供給さ
れるネガティブ・フィーダ線とトロリー線をレールと併
走する状態に張架すると共にネガティブ・フィーダ線と
トロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し吸上変圧器によ
り区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線とレール
とを吸上線で接続してなる交流電気鉄道の吸上変圧器き
電回路における短絡故障を判定する装置であって、吸上
線を流れる電流が設定値を超えたことを吸上線毎に感知
する第１感知手段と、トロリー線とネガティブ・フィー
ダ線との短絡故障、及び、トロリー線とレールとの短絡
故障の発生を感知する第２感知手段と、第２感知手段が
短絡故障の発生を感知した時点において前記第１感知手
段が１つの吸上線を流れる電流も設定値を超えたと感知
しなかった場合はトロリー線とネガティブ・フィーダ線
との短絡故障が発生したと判定し、第１感知手段が少な
くとも１つの吸上線を流れる電流が設定値を超えたと感
知した場合はトロリー線とレールとの短絡故障が発生し
たと判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

【０１１７】これによって、トロリー線とネガティブ・
フィーダ線との短絡故障及びトロリー線とレールとの短
絡故障の何れかの発生を感知した場合に、どちらの短絡
故障が発生したかを判定することができる。従って、Ｂ
Ｔき電回路において発生する短絡故障の故障点を、より
正確に判定することができる。

【０１１８】（Ｃ）ここで（Ｂ）において、前記交流Ｂ
Ｔき電回路故障判定装置は、さらに、ネガティブ・フィ
ーダ線の複数の位置に流れる電流が設定値を超えたこと
をそれぞれ感知する第３感知手段を備え、前記判定手段
はトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が
発生したと判定した場合には、さらに、前記第２感知手
段が何れかの短絡故障の発生を感知した時点において第
３感知手段が１つの電流測定位置でもネガティブ・フィ
ーダ線を流れる電流が設定値を超えたと感知しなかった
場合は前記変電所から最も近い第３感知手段の電流測定
位置と変電所との間でトロリー線とネガティブ・フィー
ダ線との短絡故障が発生したと判定し、第３感知手段が
少なくとも１つの電流測定位置でネガティブ・フィーダ
線を流れる電流が設定値を超えたと感知した場合は設定
値を超えたと感知された第３感知手段の電流測定位置の
中で変電所から最も遠い第３感知手段の電流測定位置よ
りも遠く次に遠い第３感知手段の電流測定位置を越えな
い位置でトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡
故障が発生したと判定することを特徴とすることもでき
る。

【０１１９】これによって、何れかのネガティブ・フィ
ーダ線を流れる電流が設定値を超えた場合に、トロリー
線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生した位
置を判定することができる。従って、ＢＴき電回路にお
いて発生する短絡故障の故障点を、より正確に判定する
ことができる。

【０１２０】（Ｄ）また、本発明に係る交流ＢＴき電回
路故障判定装置は、変電所から交流電力を一端に供給さ
れるネガティブ・フィーダ線とトロリー線をレールと併
走する状態に張架すると共にネガティブ・フィーダ線と
トロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し吸上変圧器によ
り区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線とレール
とを吸上線で接続しネガティブ・フィーダ線に直列に電
圧救済用コンデンサを少なくとも１つ挿設すると共に電
圧救済用コンデンサの両端を短絡する手段を有してなる
交流電気鉄道の吸上変圧器き電回路における短絡故障を
判定する装置であって、変電所が接続された一端におい
て吸上変圧器き電回路のリアクタンス値を測定するリア
クタンス測定手段と、短絡故障が発生した時点における
リアクタンス測定手段が測定するリアクタンス値と変電
所が接続された一端から故障点までの距離との対応関係
を予め記憶する第１記憶手段と、電圧救済用コンデンサ
のリアクタンス値と変電所が接続された一端からそのリ
アクタンス値分を補正すべき最も近い位置までの距離で
ある最短距離とのペアを電圧救済用コンデンサ毎に予め
記憶する第２記憶手段と、短絡故障の発生を感知する感
知手段と、感知手段が短絡故障の発生を感知した時点に
おいて電圧救済用コンデンサの両端が短絡されているか
否かを電圧救済用コンデンサ毎に検出する検出手段と、
検出手段が短絡されていないと検出した全ての電圧救済
用コンデンサに対応するリアクタンス値と最短距離との
ペアの全てを第２記憶手段から抽出する抽出手段と、第
１記憶手段が記憶するリアクタンス値と距離との対応関
係を抽出手段が抽出したリアクタンス値と最短距離との
ペアの全てによって補正する補正手段と、補正手段が補
正したリアクタンス値と距離との対応関係と感知手段が
感知した時点においてリアクタンス測定手段が測定した
リアクタンス値とによって短絡故障の故障点までの距離
を判定する距離判定手段とを備えることを特徴とする。

【０１２１】これによって、短絡故障による電流が流れ
たコンデンサのリアクタンス値分を補正することができ
るので、故障点の距離を判定する際の精度が向上する。
従って、ＢＴき電回路において発生する短絡故障の故障
点を、より正確に判定することができる。 （Ｅ）ここで（Ｄ）において、前記補正手段は、前記抽
出手段が抽出した全てのペア毎に前記第１記憶手段が記
憶するリアクタンス値の中の抽出手段が抽出した最短距
離より遠くの全ての距離に対応するリアクタンス値から
抽出手段が抽出したリアクタンス値を減算することによ
って補正することを特徴とすることもできる。

【０１２２】これによって、補正が必要な部分のみに的
確に、且つ、比較的容易に、リアクタンス値と距離との
対応関係を補正することができる。従って、ＢＴき電回
路において発生する短絡故障の故障点を、より正確に判
定することができる。 （Ｆ）ここで（Ｄ）又は（Ｅ）において、前記短絡故障
はトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障で
あり、前記最短距離は前記変電所が接続された一端から
各電圧救済用コンデンサまでの距離であることを特徴と
することもできる。

【０１２３】これによって、トロリー線とネガティブ・
フィーダ線との短絡故障におけるリアクタンス値と距離
との対応関係を、比較的忠実に補正することができる。 （Ｇ）ここで（Ｄ）又は（Ｅ）において、前記短絡故障
はトロリー線とレールとの短絡故障であり、前記最短距
離は、各電圧救済用コンデンサの位置が前記各区間にお
いて区間内の吸上線よりも変電所に近い場合は変電所が
接続された一端から変電所に近い方の吸上変圧器までの
距離であり、その位置が区間内の吸上線よりも変電所か
ら遠い場合は変電所から遠い方の吸上変圧器までの距離
であることを特徴とすることもできる。

【０１２４】これによって、トロリー線とレールとの短
絡故障におけるリアクタンス値と距離との対応関係を、
比較的忠実に補正することができる。 （Ｈ）ここで（Ｄ）又は（Ｅ）において、前記短絡故障
はトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障、
及び、トロリー線とレールとの短絡故障の何れかであ
り、前記第１記憶手段はトロリー線とネガティブ・フィ
ーダ線との短絡故障の場合、及び、トロリー線とレール
との短絡故障の場合の対応関係をそれぞれ記憶し、前記
第２記憶手段はトロリー線とネガティブ・フィーダ線と
の短絡故障の場合、及び、トロリー線とレールとの短絡
故障の場合のリアクタンス値と最短距離とのペアをそれ
ぞれ記憶し、前記感知手段は、さらに、前記吸上線を流
れる電流が設定値を超えたことを吸上線毎に感知する第
１感知手段と、トロリー線とネガティブ・フィーダ線と
の短絡故障、及び、トロリー線とレールとの短絡故障の
何れかの発生を感知する第２感知手段とを含み、前記交
流ＢＴき電回路故障判定装置は、さらに、前記第２感知
手段が何れかの短絡故障の発生を感知した時点におい
て、前記第１感知手段が１つの吸上線を流れる電流も設
定値を超えたと感知しなかった場合はトロリー線とネガ
ティブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定し、
前記第１感知手段が少なくとも１つの吸上線を流れる電
流が設定値超えたと感知した場合はトロリー線とレール
との短絡故障が発生したと判定する判定手段を備え、前
記抽出手段は前記判定手段が判定した短絡故障に対応す
るリアクタンス値と最短距離とのペアを抽出し、前記補
正手段は前記判定手段が判定した短絡故障に対応する対
応関係を補正することを特徴とすることもできる。

【０１２５】これによって、トロリー線とネガティブ・
フィーダ線との短絡故障、及び、トロリー線とレールと
の短絡故障の何れかの発生を感知した場合に、どの短絡
故障が発生したかを判定することができ、判定した短絡
故障におけるリアクタンス値と距離との対応関係を、比
較的忠実に補正することができる。従って、ＢＴき電回
路において発生する短絡故障の故障点を、より正確に判
定することができる。

【０１２６】（Ｉ）ここで（Ｄ）〜（Ｈ）の何れかにお
いて、前記交流ＢＴき電回路故障判定装置は、さらに、
前記感知手段が短絡故障の発生を感知した時点において
故障電流を測定する故障電流測定手段と、吸上効率によ
り補正すべき区間を示す吸上変圧器毎の区間情報と区間
情報と故障電流とに基づいて吸上効率を計算する計算式
とを予め記憶する第３記憶手段と、第３記憶手段が記憶
する区間情報と故障電流測定手段が測定した故障電流と
に基づいて前記計算式を用いて吸上変圧器毎に吸上効率
を計算する吸上効率計算手段とを備え、前記補正手段
は、さらに、前記第１記憶手段が記憶するリアクタンス
値と距離との対応関係を前記吸上効率計算手段が計算し
た吸上変圧器毎の吸上効率に基づいて対応する区間情報
が示す補正すべき区間について補正することを特徴とす
ることもできる。

【０１２７】これによって、吸上効率により補正すべき
区間毎に的確に、且つ、比較的容易に、リアクタンス値
と距離との対応関係を吸上効率に基づいて補正すること
ができる。従って、ＢＴき電回路において発生する短絡
故障の故障点を、より正確に判定することができる。

【０１２８】（Ｊ）ここで（Ｄ）〜（Ｈ）の何れかにお
いて、前記吸上変圧器き電回路における隣接する吸上線
間の間隔が全て同じ場合において、前記交流ＢＴき電回
路故障判定装置は、さらに、前記感知手段が短絡故障の
発生を感知した時点において故障電流を測定する故障電
流測定手段と、故障電流に基づいて吸上効率を計算する
計算式を予め記憶する第３記憶手段と、前記故障電流測
定手段が測定した故障電流とに基づいて前記計算式を用
いて吸上効率を計算する吸上効率計算手段とを備え、前
記補正手段は、さらに、前記第１記憶手段が記憶するリ
アクタンス値と距離との対応関係を前記吸上効率計算手
段が計算した吸上効率に基づいて補正することを特徴と
することもできる。

【０１２９】これによって、隣接する吸上線間の間隔が
全て同じ場合において、的確に、且つ、比較的容易に、
リアクタンス値と距離との対応関係を吸上効率に基づい
て補正することができる。従って、ＢＴき電回路におい
て発生する短絡故障の故障点を、より正確に判定するこ
とができる。

【０１３０】（Ｋ）また、本発明に係る交流ＢＴき電回
路故障判定方法は、変電所から交流電力を一端に供給さ
れるネガティブ・フィーダ線とトロリー線をレールと併
走する状態に張架すると共にネガティブ・フィーダ線と
トロリー線に沿って吸上変圧器を少なくとも１つ挿設し
吸上変圧器により区分された区間毎にネガティブ・フィ
ーダ線とレールとを吸上線で接続してなる交流電気鉄道
の吸上変圧器き電回路における短絡故障を判定する方法
であって、吸上線を流れる電流が設定値を超えたことを
吸上線毎に感知する感知ステップと、感知ステップで少
なくとも１つの吸上線を流れる電流が設定値を超えたと
感知された場合は超えたと感知された吸上線が接続され
た区間でトロリー線とレールとの短絡故障が発生したと
判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。

【０１３１】これによって、（Ａ）と同様の効果か得ら
れる。 （Ｌ）また、本発明に係る交流ＢＴき電回路故障判定方
法は、変電所から交流電力を一端に供給されるネガティ
ブ・フィーダ線とトロリー線をレールと併走する状態に
張架すると共にネガティブ・フィーダ線とトロリー線に
沿って吸上変圧器を挿設し吸上変圧器により区分された
区間毎にネガティブ・フィーダ線とレールとを吸上線で
接続してなる交流電気鉄道の吸上変圧器き電回路におけ
る短絡故障を判定する方法であって、吸上線を流れる電
流が設定値を超えるか否かを吸上線毎に感知する第１感
知ステップと、トロリー線とネガティブ・フィーダ線と
の短絡故障、及び、トロリー線とレールとの短絡故障の
発生を感知する第２感知ステップと、第２感知ステップ
で短絡故障の発生が感知された時点において、前記第１
感知ステップで１つの吸上線を流れる電流も設定値を超
えなかったと感知された場合はトロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定し、第１感
知ステップで少なくとも１つの吸上線を流れる電流が設
定値を超えたと感知された場合はトロリー線とレールと
の短絡故障が発生したと判定する判定ステップとを備え
ることを特徴とする。

【０１３２】これによって、（Ｂ）と同様の効果か得ら
れる。 （Ｍ）ここで（Ｌ）において、前記交流ＢＴき電回路故
障判定方法は、さらに、ネガティブ・フィーダ線の複数
の位置に流れる電流が設定値を超えるか否かをそれぞれ
感知する第３感知ステップを備え、前記判定ステップは
トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発
生したと判定した場合には、さらに、前記第２感知ステ
ップで何れかの短絡故障の発生が感知された時点におい
て第３感知ステップで１つの電流測定位置でもネガティ
ブ・フィーダ線を流れる電流が設定値を超えなかったと
感知された場合は、前記変電所から最も近い第３感知ス
テップの電流測定位置と変電所との間でトロリー線とネ
ガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定
し、第３感知ステップで少なくとも１つの電流測定位置
でネガティブ・フィーダ線を流れる電流が設定値を超え
たと感知された場合は設定値を超えたと感知された第３
感知ステップの電流測定位置の中で変電所から最も遠い
第３感知ステップの電流測定位置よりも遠く次に遠い第
３感知ステップの電流測定位置を越えない位置でトロリ
ー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生した
と判定することを特徴とすることもできる。

【０１３３】これによって、（Ｃ）と同様の効果か得ら
れる。 （Ｎ）また、本発明に係る交流ＢＴき電回路故障判定方
法は、変電所から交流電力を一端に供給されるネガティ
ブ・フィーダ線とトロリー線をレールと併走する状態に
張架すると共にネガティブ・フィーダ線とトロリー線に
沿って吸上変圧器を挿設し吸上変圧器により区分された
区間毎にネガティブ・フィーダ線とレールとを吸上線で
接続しネガティブ・フィーダ線に直列に電圧救済用コン
デンサを少なくとも１つ挿設すると共に電圧救済用コン
デンサの両端を短絡する手段を有してなる交流電気鉄道
の吸上変圧器き電回路における短絡故障を判定する方法
であって、短絡故障が発生した時点におけるリアクタン
ス測定手段が測定するリアクタンス値と変電所が接続さ
れた一端から故障点までの距離との対応関係が予め第１
記憶装置に記憶されており、電圧救済用コンデンサのリ
アクタンス値と変電所が接続された一端からそのリアク
タンス値分を補正すべき最も近い位置までの距離である
最短距離とのペアが電圧救済用コンデンサ毎に予め第２
記憶装置に記憶されており、変電所が接続された一端に
おいて吸上変圧器き電回路のリアクタンス値を測定する
リアクタンス測定ステップと、短絡故障の発生を感知す
る感知ステップと、感知ステップで短絡故障の発生が感
知された時点において電圧救済用コンデンサの両端が短
絡されているか否かを電圧救済用コンデンサ毎に検出す
る検出ステップと、検出ステップで短絡されていないと
検出された全ての電圧救済用コンデンサに対応するリア
クタンス値と最短距離とのペアの全てを第２記憶装置か
ら抽出する抽出ステップと、第１記憶装置に記憶された
リアクタンス値と距離との対応関係を抽出ステップで抽
出されたリアクタンス値と最短距離とのペアの全てによ
って補正する補正ステップと、補正ステップで補正され
たリアクタンス値と距離との対応関係と感知ステップで
感知された時点においてリアクタンス測定ステップで測
定されたリアクタンス値とによって短絡故障の故障点ま
での距離を判定する距離判定ステップとを備えることを
特徴とする。

【０１３４】これによって、（Ｄ）と同様の効果か得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電圧救済用コンデンサを含む交流電気鉄道のＢ
Ｔき電回路に、本発明に係る交流ＢＴき電回路故障判定
装置を適用した例を示す図である。

【図２】実施の形態１に係る故障判定部１１２の詳細を
示す図である。

【図３】（ａ）は、電圧救済用コンデンサのリアクタン
ス値と、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡
故障におけるそのリアクタンス値分を補正すべき最短距
離とのペアを示す図である。（ｂ）は、電圧救済用コン
デンサのリアクタンス値と、トロリー線とレールとの短
絡故障におけるそのリアクタンス値分を補正すべき最短
距離とのペアを示す図である。

【図４】（ａ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回路の吸上
変圧器１０５ａと吸上線１０６ｂとの間の線路におい
て、トロリー線とレールとの短絡故障が発生した場合を
示す図である。（ｂ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回路
の吸上線１０６ｂと吸上変圧器１０５ｂの間の線路にお
いて、トロリー線とレールとの短絡故障が発生した場合
を示す図である。

【図５】（ａ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回路の吸上
変圧器１０５ｂと吸上線１０６ｃとの間の線路におい
て、トロリー線とレールとの短絡故障が発生した場合を
示す図である。（ｂ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回路
の吸上線１０６ｃと吸上変圧器１０５ｃの間の線路にお
いて、トロリー線とレールとの短絡故障が発生した場合
を示す図である。

【図６】（ａ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回路の吸上
変圧器１０５ａと吸上線１０６ｂとの間の線路におい
て、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障
が発生した場合を示す図である。（ｂ）は、交流電気鉄
道のＢＴき電回路の吸上線１０６ｂと吸上変圧器１０５
ｂの間の線路において、トロリー線とネガティブ・フィ
ーダ線との短絡故障が発生した場合を示す図である。

【図７】（ａ）は、交流電気鉄道のＢＴき電回路の吸上
変圧器１０５ｂと吸上線１０６ｃとの間の線路におい
て、トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障
が発生した場合を示す図である。（ｂ）は、交流電気鉄
道のＢＴき電回路の吸上線１０６ｃと吸上変圧器１０５
ｃの間の線路において、トロリー線とネガティブ・フィ
ーダ線との短絡故障が発生した場合を示す図である。

【図８】吸上線を流れる電流が設定値を超えたことを感
知することによって、ＢＴき電回路におけるトロリー線
とレールとの短絡故障の発生を単独で判定する処理のフ
ローチャートを示す図である。

【図９】ＢＴき電回路におけるトロリー線とネガティブ
・フィーダ線との短絡故障、及び、トロリー線とレール
との短絡故障の何れかの発生を変電所における電流等に
よって感知し、どの短絡故障が発生したかを判定する処
理のフローチャートを示す図である。

【図１０】複数のネガティブ・フィーダ線を流れる電流
によって、ＢＴき電回路におけるトロリー線とネガティ
ブ・フィーダ線との短絡故障が発生した位置を判定する
処理のフローチャートを示す図である。

【図１１】電圧救済用コンデンサのリアクタンス値分を
補正し、故障点の距離を判定する処理のフローチャート
を示す図である。

【図１２】補正後のリアクタンス値と故障点までの距離
との対応関係を示す図である。

【図１３】補正後のリアクタンス値と故障点までの距離
との対応関係を示す図である。

【図１４】補正後のリアクタンス値と故障点までの距離
との対応関係を示す図である。

【図１５】補正後のリアクタンス値と故障点までの距離
との対応関係を示す図である。

【図１６】補正後のリアクタンス値と故障点までの距離
との対応関係を示す図である。

【図１７】補正後のリアクタンス値と故障点までの距離
との対応関係を示す図である。

【図１８】実施の形態２に係る故障判定部１１２の詳細
を示す図である。

【図１９】吸上線でのトロリー線とレールとの短絡故障
時の概略を示す図である。

【図２０】ＢＴ飽和時の、図１９の等価回路を示す図で
ある。

【図２１】Ｉｒ−Ｚｂｔ特性のグラフ（実測値）を示す
図である。

【図２２】30［Ａ］≦Ｉｒ≦5000［Ａ］の部分を両対数
グラフ上で直線近似したＩｒ−Ｚｂｔ特性のグラフを示
す図である。

【図２３】Ｄ＝3[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図２４】Ｄ＝4[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図２５】Ｄ＝5[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図２６】Ｄ＝6[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図２７】Ｄ＝7[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図２８】Ｄ＝8[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図２９】Ｄ＝9[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図３０】Ｄ＝10[ｋｍ]の場合のトロリー線電流Ｉｔと
吸上効率ｍとの関係を両対数グラフ上にプロットした図
である。

【図３１】近似式（式１９）、（式１７）から求めた吸
上効率の近似値「推定ｍ」と、これらの近似式を用いな
いで計算した吸上効率「ｍ」との比較を示す図である。

【図３２】吸上効率の変化分を補正する処理のフローチ
ャートを示す図である。

【図３３】図３６に示したトロリー線とネガティブ・フ
ィーダ線との短絡故障における故障点までの距離とリア
クタンス値との関係を、吸上効率の変化分だけ補正した
図である。

【図３４】上り線と下り線の両方に給電するき電回路
に、上り線と下り線とのどちらで故障が発生したかを特
定する実施の形態３に係る交流ＢＴき電回路故障判定装
置を適用した例を示す図である。

【図３５】電圧増幅器の出力特性を示す図である。

【図３６】交流電気鉄道のＢＴき電回路の概略を示す図
である。

【図３７】トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短
絡故障において、故障点までの距離とリアクタンス値と
の関係を示す図である。

【図３８】トロリー線とレールとの短絡故障において、
故障点までの距離とリアクタンス値との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１ ネガティブ・フィーダ線 １０２ トロリー線 １０３ レール １０４ 変電所 １０４ａ 交流電源 １０４ｂ 短絡故障感知部 １０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ 吸上変圧器 １０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ 吸上線 １０７ａ、１０７ｂ 電圧救済用コンデンサ １０８ａ、１０８ｂ コンデンサ短絡部 １０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄ 吸上線電流
感知部 １１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、
１１０ｆ フィーダ線電流感知部 １１１ａ、１１１ｂ 短絡検出部 １１２ 故障判定部 １１３ 吸上線感知集計部 １１４ フィーダ線感知集計部 １１５ 判定部 １１６ リアクタンス測定部 １１７ 対応関係記憶部 １１８ コンデンサデータ記憶部 １１９ コンデンサデータ抽出部 １２０ 対応関係補正部 １２１ 距離判定部 １２２ 吸上変圧器データ記憶部 １２３ 吸上効率計算部 １２４ 故障方向判定装置 １２５ 電流計 １２６ 電圧計 １２７ ロケータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 弘康 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 久水 泰司 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 中谷 真一 大阪府箕面市瀬川４丁目４番10号 津田電 気計器株式会社内 (72)発明者 石脇 史猛 大阪府箕面市瀬川４丁目４番10号 津田電 気計器株式会社内 Ｆターム(参考） 2G033 AA04 AB01 AB04 AC04 AD11 AD18 AE01 AF01 AG12

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変電所から交流電力を一端に供給される
   ネガティブ・フィーダ線とトロリー線を、レールと併走
   する状態に張架すると共に、ネガティブ・フィーダ線と
   トロリー線に沿って吸上変圧器を少なくとも１つ挿設
   し、吸上変圧器により区分された区間毎にネガティブ・
   フィーダ線とレールとを吸上線で接続してなる交流電気
   鉄道の吸上変圧器き電回路における短絡故障を判定する
   装置であって、 吸上線を流れる電流が設定値を超えたことを、吸上線毎
   に感知する感知手段と、 感知手段が少なくとも１つの吸上線を流れる電流が設定
   値を超えたと感知した場合は、超えたと感知された吸上
   線が接続された区間で、トロリー線とレールとの短絡故
   障が発生したと判定する判定手段とを備えることを特徴
   とする交流ＢＴき電回路故障判定装置。
2. 【請求項２】 変電所から交流電力を一端に供給される
   ネガティブ・フィーダ線とトロリー線を、レールと併走
   する状態に張架すると共に、ネガティブ・フィーダ線と
   トロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し、吸上変圧器に
   より区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線とレー
   ルとを吸上線で接続してなる交流電気鉄道の吸上変圧器
   き電回路における短絡故障を判定する装置であって、 吸上線を流れる電流が設定値を超えたことを、吸上線毎
   に感知する第１感知手段と、 トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障、及
   び、トロリー線とレールとの短絡故障の発生を感知する
   第２感知手段と、 第２感知手段が短絡故障の発生を感知した時点におい
   て、前記第１感知手段が１つの吸上線を流れる電流も設
   定値を超えたと感知しなかった場合は、トロリー線とネ
   ガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定
   し、第１感知手段が少なくとも１つの吸上線を流れる電
   流が設定値を超えたと感知した場合は、トロリー線とレ
   ールとの短絡故障が発生したと判定する判定手段とを備
   えることを特徴とする交流ＢＴき電回路故障判定装置。
3. 【請求項３】 前記交流ＢＴき電回路故障判定装置は、
   さらに、 ネガティブ・フィーダ線の複数の位置に流れる電流が設
   定値を超えたことをそれぞれ感知する第３感知手段を備
   え、 前記判定手段は、トロリー線とネガティブ・フィーダ線
   との短絡故障が発生したと判定した場合には、さらに、 前記第２感知手段が何れかの短絡故障の発生を感知した
   時点において、第３感知手段が１つの電流測定位置でも
   ネガティブ・フィーダ線を流れる電流が設定値を超えた
   と感知しなかった場合は、前記変電所から最も近い第３
   感知手段の電流測定位置と変電所との間でトロリー線と
   ネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定
   し、第３感知手段が少なくとも１つの電流測定位置でネ
   ガティブ・フィーダ線を流れる電流が設定値を超えたと
   感知した場合は、設定値を超えたと感知された第３感知
   手段の電流測定位置の中で変電所から最も遠い第３感知
   手段の電流測定位置よりも遠く、次に遠い第３感知手段
   の電流測定位置を越えない位置で、トロリー線とネガテ
   ィブ・フィーダ線との短絡故障が発生したと判定するこ
   とを特徴とする請求項２記載の交流ＢＴき電回路故障判
   定装置。
4. 【請求項４】 変電所から交流電力を一端に供給される
   ネガティブ・フィーダ線とトロリー線を、レールと併走
   する状態に張架すると共に、ネガティブ・フィーダ線と
   トロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し、吸上変圧器に
   より区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線とレー
   ルとを吸上線で接続し、ネガティブ・フィーダ線に直列
   に電圧救済用コンデンサを少なくとも１つ挿設すると共
   に、電圧救済用コンデンサの両端を短絡する手段を有し
   てなる交流電気鉄道の吸上変圧器き電回路における短絡
   故障を判定する装置であって、 変電所が接続された一端において、吸上変圧器き電回路
   のリアクタンス値を測定するリアクタンス測定手段と、 短絡故障が発生した時点における、リアクタンス測定手
   段が測定するリアクタンス値と変電所が接続された一端
   から故障点までの距離との対応関係を、予め記憶する第
   １記憶手段と、 電圧救済用コンデンサのリアクタンス値と、変電所が接
   続された一端からそのリアクタンス値分を補正すべき最
   も近い位置までの距離である最短距離とのペアを、電圧
   救済用コンデンサ毎に予め記憶する第２記憶手段と、 短絡故障の発生を感知する感知手段と、 感知手段が短絡故障の発生を感知した時点において、電
   圧救済用コンデンサの両端が短絡されているか否かを、
   電圧救済用コンデンサ毎に検出する検出手段と、 検出手段が短絡されていないと検出した全ての電圧救済
   用コンデンサに対応するリアクタンス値と最短距離との
   ペアの全てを、第２記憶手段から抽出する抽出手段と、 第１記憶手段が記憶するリアクタンス値と距離との対応
   関係を、抽出手段が抽出したリアクタンス値と最短距離
   とのペアの全てによって補正する補正手段と、 補正手段が補正したリアクタンス値と距離との対応関係
   と、感知手段が感知した時点においてリアクタンス測定
   手段が測定したリアクタンス値とによって、短絡故障の
   故障点までの距離を判定する距離判定手段とを備えるこ
   とを特徴とする交流ＢＴき電回路故障判定装置。
5. 【請求項５】 前記補正手段は、 前記抽出手段が抽出した全てのペア毎に、前記第１記憶
   手段が記憶するリアクタンス値の中の、抽出手段が抽出
   した最短距離より遠くの全ての距離に対応するリアクタ
   ンス値から、抽出手段が抽出したリアクタンス値を減算
   することによって補正することを特徴とする請求項４記
   載の交流ＢＴき電回路故障判定装置。
6. 【請求項６】 前記短絡故障は、トロリー線とネガティ
   ブ・フィーダ線との短絡故障であり、 前記最短距離は、前記変電所が接続された一端から各電
   圧救済用コンデンサまでの距離であることを特徴とする
   請求項４又は５記載の交流ＢＴき電回路故障判定装置。
7. 【請求項７】 前記短絡故障は、トロリー線とレールと
   の短絡故障であり、 前記最短距離は、 各電圧救済用コンデンサの位置が前記各区間において区
   間内の吸上線よりも変電所に近い場合は、変電所が接続
   された一端から、変電所に近い方の吸上変圧器までの距
   離であり、その位置が区間内の吸上線よりも変電所から
   遠い場合は、変電所から遠い方の吸上変圧器までの距離
   であることを特徴とする請求項４又は５記載の交流ＢＴ
   き電回路故障判定装置。
8. 【請求項８】 前記短絡故障は、トロリー線とネガティ
   ブ・フィーダ線との短絡故障、及び、トロリー線とレー
   ルとの短絡故障の何れかであり、 前記第１記憶手段は、トロリー線とネガティブ・フィー
   ダ線との短絡故障の場合、及び、トロリー線とレールと
   の短絡故障の場合の対応関係をそれぞれ記憶し、 前記第２記憶手段は、トロリー線とネガティブ・フィー
   ダ線との短絡故障の場合、及び、トロリー線とレールと
   の短絡故障の場合のリアクタンス値と最短距離とのペア
   をそれぞれ記憶し、 前記感知手段は、さらに、 前記吸上線を流れる電流が、設定値を超えたことを吸上
   線毎に感知する第１感知手段と、 トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障、及
   び、トロリー線とレールとの短絡故障の何れかの発生を
   感知する第２感知手段とを含み、 前記交流ＢＴき電回路故障判定装置は、さらに、 前記第２感知手段が何れかの短絡故障の発生を感知した
   時点において、前記第１感知手段が１つの吸上線を流れ
   る電流も設定値を超えたと感知しなかった場合は、トロ
   リー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生し
   たと判定し、前記第１感知手段が少なくとも１つの吸上
   線を流れる電流が設定値超えたと感知した場合は、トロ
   リー線とレールとの短絡故障が発生したと判定する判定
   手段を備え、 前記抽出手段は、前記判定手段が判定した短絡故障に対
   応するリアクタンス値と最短距離とのペアを抽出し、 前記補正手段は、前記判定手段が判定した短絡故障に対
   応する対応関係を補正することを特徴とする請求項４又
   は５記載の交流ＢＴき電回路故障判定装置。
9. 【請求項９】 前記交流ＢＴき電回路故障判定装置は、
   さらに、 前記感知手段が短絡故障の発生を感知した時点におい
   て、故障電流を測定する故障電流測定手段と、 吸上効率により補正すべき区間を示す吸上変圧器毎の区
   間情報と、区間情報と故障電流とに基づいて吸上効率を
   計算する計算式とを、予め記憶する第３記憶手段と、 第３記憶手段が記憶する区間情報と故障電流測定手段が
   測定した故障電流とに基づいて、前記計算式を用いて吸
   上変圧器毎に吸上効率を計算する吸上効率計算手段とを
   備え、 前記補正手段は、さらに、 前記第１記憶手段が記憶するリアクタンス値と距離との
   対応関係を、前記吸上効率計算手段が計算した吸上変圧
   器毎の吸上効率に基づいて、対応する区間情報が示す補
   正すべき区間について補正することを特徴とする請求項
   ４〜８の何れかに記載の交流ＢＴき電回路故障判定装
   置。
10. 【請求項１０】 前記吸上変圧器き電回路における隣接
    する吸上線間の間隔が全て同じ場合において、 前記交流ＢＴき電回路故障判定装置は、さらに、 前記感知手段が短絡故障の発生を感知した時点におい
    て、故障電流を測定する故障電流測定手段と、 故障電流に基づいて吸上効率を計算する計算式を、予め
    記憶する第３記憶手段と、 前記故障電流測定手段が測定した故障電流とに基づい
    て、前記計算式を用いて吸上効率を計算する吸上効率計
    算手段とを備え、 前記補正手段は、さらに、 前記第１記憶手段が記憶するリアクタンス値と距離との
    対応関係を、前記吸上効率計算手段が計算した吸上効率
    に基づいて補正することを特徴とする請求項４〜８の何
    れかに記載の交流ＢＴき電回路故障判定装置。
11. 【請求項１１】 変電所から交流電力を一端に供給され
    るネガティブ・フィーダ線とトロリー線を、レールと併
    走する状態に張架すると共に、ネガティブ・フィーダ線
    とトロリー線に沿って吸上変圧器を少なくとも１つ挿設
    し、吸上変圧器により区分された区間毎にネガティブ・
    フィーダ線とレールとを吸上線で接続してなる交流電気
    鉄道の吸上変圧器き電回路における短絡故障を判定する
    方法であって、 吸上線を流れる電流が設定値を超えたことを、吸上線毎
    に感知する感知ステップと、 感知ステップで少なくとも１つの吸上線を流れる電流が
    設定値を超えたと感知された場合は、超えたと感知され
    た吸上線が接続された区間で、トロリー線とレールとの
    短絡故障が発生したと判定する判定ステップとを備える
    ことを特徴とする交流ＢＴき電回路故障判定方法。
12. 【請求項１２】 変電所から交流電力を一端に供給され
    るネガティブ・フィーダ線とトロリー線を、レールと併
    走する状態に張架すると共に、ネガティブ・フィーダ線
    とトロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し、吸上変圧器
    により区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線とレ
    ールとを吸上線で接続してなる交流電気鉄道の吸上変圧
    器き電回路における短絡故障を判定する方法であって、 吸上線を流れる電流が設定値を超えるか否かを、吸上線
    毎に感知する第１感知ステップと、 トロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障、及
    び、トロリー線とレールとの短絡故障の発生を感知する
    第２感知ステップと、 第２感知ステップで短絡故障の発生が感知された時点に
    おいて、前記第１感知ステップで１つの吸上線を流れる
    電流も設定値を超えなかったと感知された場合は、トロ
    リー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障が発生し
    たと判定し、第１感知ステップで少なくとも１つの吸上
    線を流れる電流が設定値を超えたと感知された場合は、
    トロリー線とレールとの短絡故障が発生したと判定する
    判定ステップとを備えることを特徴とする交流ＢＴき電
    回路故障判定方法。
13. 【請求項１３】 前記交流ＢＴき電回路故障判定方法
    は、さらに、 ネガティブ・フィーダ線の複数の位置に流れる電流が設
    定値を超えるか否かをそれぞれ感知する第３感知ステッ
    プを備え、 前記判定ステップは、トロリー線とネガティブ・フィー
    ダ線との短絡故障が発生したと判定した場合には、さら
    に、 前記第２感知ステップで何れかの短絡故障の発生が感知
    された時点において、第３感知ステップで１つの電流測
    定位置でもネガティブ・フィーダ線を流れる電流が設定
    値を超えなかったと感知された場合は、前記変電所から
    最も近い第３感知ステップの電流測定位置と変電所との
    間でトロリー線とネガティブ・フィーダ線との短絡故障
    が発生したと判定し、第３感知ステップで少なくとも１
    つの電流測定位置でネガティブ・フィーダ線を流れる電
    流が設定値を超えたと感知された場合は、設定値を超え
    たと感知された第３感知ステップの電流測定位置の中で
    変電所から最も遠い第３感知ステップの電流測定位置よ
    りも遠く、次に遠い第３感知ステップの電流測定位置を
    越えない位置で、トロリー線とネガティブ・フィーダ線
    との短絡故障が発生したと判定することを特徴とする請
    求項２記載の交流ＢＴき電回路故障判定方法。
14. 【請求項１４】 変電所から交流電力を一端に供給され
    るネガティブ・フィーダ線とトロリー線を、レールと併
    走する状態に張架すると共に、ネガティブ・フィーダ線
    とトロリー線に沿って吸上変圧器を挿設し、吸上変圧器
    により区分された区間毎にネガティブ・フィーダ線とレ
    ールとを吸上線で接続し、ネガティブ・フィーダ線に直
    列に電圧救済用コンデンサを少なくとも１つ挿設すると
    共に、電圧救済用コンデンサの両端を短絡する手段を有
    してなる交流電気鉄道の吸上変圧器き電回路における短
    絡故障を判定する方法であって、 短絡故障が発生した時点における、リアクタンス測定手
    段が測定するリアクタンス値と変電所が接続された一端
    から故障点までの距離との対応関係が、予め第１記憶装
    置に記憶されており、 電圧救済用コンデンサのリアクタンス値と、変電所が接
    続された一端からそのリアクタンス値分を補正すべき最
    も近い位置までの距離である最短距離とのペアが、電圧
    救済用コンデンサ毎に予め第２記憶装置に記憶されてお
    り、 変電所が接続された一端において、吸上変圧器き電回路
    のリアクタンス値を測定するリアクタンス測定ステップ
    と、 短絡故障の発生を感知する感知ステップと、 感知ステップで短絡故障の発生が感知された時点におい
    て、電圧救済用コンデンサの両端が短絡されているか否
    かを、電圧救済用コンデンサ毎に検出する検出ステップ
    と、 検出ステップで短絡されていないと検出された全ての電
    圧救済用コンデンサに対応するリアクタンス値と最短距
    離とのペアの全てを、第２記憶装置から抽出する抽出ス
    テップと、 第１記憶装置に記憶されたリアクタンス値と距離との対
    応関係を、抽出ステップで抽出されたリアクタンス値と
    最短距離とのペアの全てによって補正する補正ステップ
    と、 補正ステップで補正されたリアクタンス値と距離との対
    応関係と、感知ステップで感知された時点においてリア
    クタンス測定ステップで測定されたリアクタンス値とに
    よって、短絡故障の故障点までの距離を判定する距離判
    定ステップとを備えることを特徴とする交流ＢＴき電回
    路故障判定方法。