JP2007076608A - 交流atき電回路用故障点標定装置の故障検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流ATき電回路の任意距離区間毎に配置された単巻変圧器ATを境界とする複数のAT区間に発生する故障を検知する交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、前記AT区間の両端の電気量をそれぞれ取り込んで任意形態の電気量情報に変換するアナログ入力変換手段2と、このアナログ入力変換手段2により取り込まれたAT区間両端の電気量情報のベクトル合成値を算出する電気量演算手段3と、この電気量演算手段3で算出したAT区間両端のベクトル合成値から故障発生と故障種別とを判定する故障検知手段4とを備える。
【選択図】 図1
Description
I2=VT・(Z1)/(Z1・Z2+Z2・Z3+Z3・Z1) …… (2)
ただし、VT:電車線系基準電圧、Z1:AT1と故障点間のインピーダンス、Z2:AT2と故障点間のインピーダンス、Z3:故障点インピーダンス、D:AT区間距離長、X:故障点距離長
実回路では、変電所SSにき電電圧系基準の電流がATのT−F間に流れることと、Z1とZ2にはATの漏れインピーダンスが含まれることから補正を行うが、上述した(1)、(2)式は、故障電流に対するATの吸上げ電流と故障点距離が直線的な関係となることを示している。
ΣIa=ITbn+IFbn
ΣIb=ITan+1+IFbn+1
事故区間検知(区間流入電流)の比較判定式
ΣIa+ΣIb≧k
事故種別検知(区間流入電流)の比較判定式
ΣIa+ΣIb≧k…… トロリ故障
ΣIa+ΣIb≦-k…… フィーダ故障
但し、ΣIa:ATn区間の起点(電源)方面端の合成電流
ΣIb:ATn区間の終点(反電源)方面端の合成電流
ITbn:ATn区間の起点(電源)方面端のトロリ線電流
IFbn:ATn区間の起点(電源)方面端のフィーダ線電流
ITan+:ATn区間の終点(反電源)方面端のトロリ線電流
IFan+1:ATn区間の終点(反電源)方面端のフィーダ線電流
k:予め定めた判定比較定数
図2及び図3はATn区間で発生する故障電流の分布例であり、図2はトロリ〜レール短絡故障例、図3はフィーダ〜レール短絡故障例を示し、区間両端の計器用変流器からの導入電流はトロリ、フィーダともにATn区間方向を基準極性として示した一例である。
ΣΔIa=(ITbn (0)+IFbn (0))-(ITbn (m)+IFbn (m))
ΣΔIb=(ITan+1 (0)+IFan+1 (0))-(ITan+1 (m)+IFan+1 (m))
事故区間検知(区間流入変化電流)の比較判定式
ΣΔIa+ΣΔIb≧k
事故種別検知(区間流入変化電流)の比較判定式
ΣΔIa+ΣΔIb≧k…… トロリ故障
ΣΔIa+ΣΔIb≦-k…… フィーダ故障
但し、ΣΔIa:ATn区間の起点(電源)方面端の合成変化電流
ΣΔIb:ATn区間の終点(反電源)方面端の合成変化電流
ITbn (0):ATn区間の起点(電源)方面端のトロリ線現在(0)電流
IFbn (0):ATn区間の起点(電源)方面端のフィーダ線現在(0)電流
ITan+1 (0):ATn区間の終点(反電源)方面端のトロリ線現在(0)電流
IFan+1 (0):ATn区間の終点(反電源)方面端のフィーダ線現在(0)電流
ITbn(m):ATn区間の起点(電源)方面端のトロリ線過去任意時点(m)電流
IFbn(m):ATn区間の起点(電源)方面端のフィーダ線過去任意時点(m)電流
ITan+1 (m):ATn区間の終点(反電源)方面端のトロリ線過去任意時点(m)電流
IFan+1 (m):ATn区間の終点(反電源)方面端のフィーダ線過去任意時点(m)電流
k:予め定めた判定比較定数
図4に電流ベクトル変化の原理図を示す。
仮に、定常負荷電流と故障電流の両者に電流差が無い(IL=If=I)場合も、
ΔI=(√2・(1-cosθ))・Iの変化量を得ることができる。
但し、現時点と過去任意時点の負荷電流は同相(θ=0)とする。仮に、電気車最大電流IL=1,000A、最大ノッチ制御時間(電流増加時定数)=1 sec、過去任意時点までの時間(基本周波数50Hzのサイクル数)=5サイクルとすると、
ΔIL=1,000A×5サイクル/50サイクル=100Aである。
ΔIf=(√2・(1−cos45°))×1,000A=414Aである。
ΣIa=ITbn+IFbn
ΣIb=ITan+1+IFbn+1
事故区間検知(区間流入差電流比率)の比較判定式
(ΣIa+ΣIb)/(|ΣIa|+|ΣIb|)≧k
事故種別検知(区間流入差電流比率)の比較判定式
(ΣIa+ΣIb)/(|ΣIa|+|ΣIb|)≧k…… トロリ故障
(ΣIa+ΣIb)/(|ΣIa|+|ΣIb|)≦-k…… フィーダ故障
このように第3の実施形態では、区間両端のそれぞれのベクトル合成電流の和から区間流入電流を求め、その区間流入電流と区間両端のベクトル合成電流スカラ和の比率値から故障発生箇所を検知するようにしたものである。
ΣΔIa=(ITbn (0)+IFbn (0))−(ITbn (m)+IFbn (m))
ΣΔIb=(ITan+1 (0)+IFan+1 (0))−(ITan+1 (m)+IFan+1 (m))
事故区間検知(区間流入差電流比率)の比較判定式
(ΣIa+ΣIb)/(|ΣIa|+|ΣIb|)≧k
事故種別検知(区間流入差電流比率)の比較判定式
(ΣIa+ΣIb)/(|ΣIa|+|ΣIb|)≧k…… トロリ故障
(ΣIa+ΣIb)/(|ΣIa|+|ΣIb|)≦-k…… フィーダ故障
このように第4の実施形態によれば、区間両端のそれぞれの現在(故障発生時)ベクトル合成電流と過去任意時点(故障発生前)のベクトル合成電流との変化量を求め、変化量のベクトル合成和(区間流入電流)とスカラ合成和の比率値から故障発生区間を検知するようにしたものである。この区間流入電流変化率による故障検知は、電源至近故障の大電流領域から電気車負荷電流領域の故障電流領域を有する系統において、計器用変流器の比率誤差と故障電流の大きさに応じて増加する差電流の影響や電気車負荷電流領域の故障に対し、確実で一定の故障検知特性を得ることが可能となる。
ΣIT=ITbn+ITan+1
ΣIF=IFbn+IFan+1
故障区間検知(電車線区間流入電流)の比較判定式例を次の(ア)、(イ)に示す。
(イ) ΣIF≦-k
事故種別検知(電車線区間流入電流)の比較判定式例を次の(ウ)〜(オ)に示す。
(エ) ΣIF≦-k…… フィーダ故障
(オ) |ΣIT|・|ΣIF|≧k2…… トロリ〜フィーダ故障
但し、ΣIT:ATn区間のトロリ線両端合成電流
ΣIF:ATn区間のフィーダ線両端合成電流
ITbn:ATn区間の起点(電源)方面端のトロリ線電流
IFbn:ATn区間の起点(電源)方面端のフィーダ線電流
ITan+1:ATn区間の終点(反電源)方面端のトロリ線電流
IFan+1:ATn区間の終点(反電源)方面端のフィーダ線電流
k:予め定めた判定比較定数
図2、図3及び図7にATn区間で発生する故障電流の分布例を示す。図は順にそれぞれトロリ〜レール短絡故障例、フィーダ〜レール短絡故障例、トロリ〜フィーダ短絡故障例を示す。
ΣΔIT=(ITbn (0)+ITan+1 (0))−(ITbn (m)+ITan+1 (m))
ΣΔIF=(IFbn (0)+IFbn+1 (0))−(IFbn (m)+IFan+1 (m))
故障区間検知(電車線区間流入電流)の比較判定式例を次の(ア)〜(イ)に示す。
(イ) ΣΔIF≦-k
事故種別検知(電車線区間流入電流)の比較判定式例を次の(ウ)〜(オ)に示す。
(エ) ΣΔIF≦-k …… フィーダ故障
(オ) |ΣΔIT|・|ΣΔIF|≧k2…… トロリ〜フィーダ故障
但し、ΣΔIT:ATn区間のトロリ線両端合成変化電流
ΣΔIF:ATn区間のフィーダ線両端合成変化電流
ITbn (0):ATn区間の起点(電源)方面端のトロリ線現在(0)電流
IFbn (0):ATn区間の起点(電源)方面端のフィーダ線現在(0)電流
ITan+1 (0):ATn区間の終点(反電源)方面端のトロリ線現在(0)電流
IFan+1 (0):ATn区間の終点(反電源)方面端のフィーダ線現在(0)電流
ITbn (m):ATn区間の起点(電源)方面端のトロリ線過去任意時点(m)電流
IFbn (m):ATn区間の起点(電源)方面端のフィーダ線過去任意時点(m)電流
ITan+1 (m):ATn区間の終点(反電源)方面端のトロリ線過去任意時点(m)電流
IFan+1 (m):ATn区間の終点(反電源)方面端のフィーダ線過去任意時点(m)電流
k:予め定めた判定比較定数
次に本発明の第7の実施形態を説明する。
ΣIT=ITbn+ITan+1
ΣIF=IFbn+IFan+1
事故区間検知(区間流入差電流比率)の比較判定式
(ΣIT−ΣIF)/(|ΣIT|+|ΣIF|)≧k
図3、図4、図7の故障電流分布例において、上式で求まる比較判定値は前述の表3、表4、表5にそれぞれに示す。
(イ) (ΣIT+ΣIF)/(|ΣIT|+|ΣIF|)≦−k…… フィーダ故障
(ウ) |ΣIT|・|ΣIF|≧k2…… トロリ〜フィーダ故障
次に本発明の第8の実施形態を説明する。
ΣΔIT=(ITbn (0)+ITan+1 (0))−(ITbn (m)+ITan+1 (m))
ΣΔIF=(IFbn (0)+IFan+1 (0))−(IFbn (m)+IFan+1 (m))
事故区間検知(区間流入差電流比率)の比較判定式
(ΣIT−ΣIF)/(|ΣIT|+|ΣIF|)≧k
図2、図3及び図7に示す故障電流分布例において、上式で求まる比較判定値は前述の表3〜5それぞれに示す。事故種別検知(区間流入差電流比率)の比較判定式の一例を次の(ア)〜(ウ)に示す
(ア) (ΣIT+ΣIF)/(|ΣIT|+|ΣIF|)≧k…… トロリ故障
(イ) (ΣIT+ΣIF)/(|ΣIT|+|ΣIF|)≦−k…… フィーダ故障
(ウ) |ΣIT|・|ΣIF|≧k2…… トロリ〜フィーダ故障
次に本発明の第9の実施形態を説明する。
ΣI=(ITan−IFan)+(ITbn−IFbn)
構内故障検知(区間流入電流判定)の比較判定式
|ΣI|≧k
構内故障種別検知(区間流入電流比率)の比較判定式
(ア)−(1/(1+α))≦ΣI/(IATn+α・k)≦−1…… トロリ故障
(イ)(ΣI)/(IATn+α・k)≧(1/(1+α))…… フィーダ故障
(ウ)(ΣI)/(IATn+α・k)≦−(1/α)…… トロリ〜フィーダ故障
但し、k:予め定めた判定比較定数
α:数式の計算結果を安定させる為の係数
図9乃至図11はATn構内で発生する故障電流の分布例であり、図8はトロリ〜レール短絡故障例、図9はフィーダ〜レール短絡故障例、図10にトロリ〜フィーダ短絡故障例を示し、トロリ線、フィーダ線ともに計器用変流器導入電流は構内を中心に両翼のAT区間方向を、単巻変圧器ATnの計器用変流器はレールからAT中点方向を夫々基準極性として示した一例である。
構内故障検知(区間流入電流判定)の比較判定式
|IF%|≧k
Claims (9)
- 交流AT(単巻変圧器)き電回路の任意距離区間毎に配置された単巻変圧器ATを境界とする複数のAT区間に発生する故障を検知する交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記AT区間の両端の電気量をそれぞれ取り込んで任意形態の電気量情報に変換するアナログ入力変換手段と、
このアナログ入力変換手段により取り込まれたAT区間両端の電気量情報のベクトル合成値を算出する電気量演算手段と、
この電気量演算手段で算出したAT区間両端のベクトル合成値から故障発生と故障種別とを判定する故障検知手段と、
を備えたことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 請求項1記載の交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記電気量演算手段はAT区間の各端のトロリ電流とフィーダ電流とをそれぞれベクトル合成して区間端合成電流を求め、
前記故障検知手段は前記電気量演算手段で求めた区間両端のそれぞれの区間端合成電流の差電流変化量から区間内に発生する故障と故障種別とを判定する
ことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 請求項1記載の交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記電気量演算手段はAT区間の各端のトロリ電流とフィーダ電流とをそれぞれベクトル合成して区間端合成電流を求め、
前記故障検知手段は前記電気量演算手段で求めた区間両端のそれぞれの区間端合成電流の差電流比率値から区間内に発生する故障と故障種別とを判定する
ことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 請求項1記載の交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記電気量演算手段はAT区間両端の各端のトロリ電流とフィーダ電流とをそれぞれベクトル合成して区間端合成電流を求め、
前記故障検知手段は前記電気量演算手段で求めた区間両端のそれぞれの区間端ベクトル合成値の差電流変化率値から区間内に発生する故障と故障種別とを判定する
ことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 請求項1記載の交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記電気量演算手段はAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値とを求め、
前記故障検知手段は前記電気量演算手段で求められたAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値から区間内に発生する故障と故障種別とを判定する
ことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 請求項1記載の交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記電気量演算手段はAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値とを求め、
前記故障検知手段は前記電気量演算手段で求められたAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値の差電流変化量から区間内に発生する故障と故障種別とを判定する
ことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 請求項1記載の交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記電気量演算手段はAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値とを求め、
前記故障検知手段は前記電気量演算手段で求められたAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値の差電流比率値から故障発生と故障種別とを判定する
ことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 請求項1記載の交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記電気量演算手段はAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値とを求め、
前記故障検知手段は前記電気量演算手段で求められたAT区間両端のトロリ電流ベクトル合成値とフィーダ電流ベクトル合成値の差電流変化率値から区間内に発生する故障と故障種別とを判定する
ことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。 - 交流AT(単巻変圧器)き電回路の任意距離区間毎に配置された単巻変圧器AT設置点の両翼のき電区分所構内に発生する故障を検知する交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置において、
前記単巻変圧器AT設置点の両翼の電気量をそれぞれ取り込んで任意形態の電気量情報に変換するアナログ入力変換手段と、
前記AT構内両翼のトロリ電流とフィーダ電流のベクトル総和電流とAT吸上げ電流を求める電気量演算手段と、
この電気量演算手段で求められたAT構内両翼のトロリ電流とフィーダ電流のベクトル総和電流からき電区分所構内に発生する故障を検知し、前記ベクトル総和電流とAT吸上げ電流の比率値から故障種別を判定する故障検知手段と、
を備えたことを特徴とする交流ATき電回路用故障点標定装置の故障検知装置。
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