JP2015067241A - Dc feeding protection control system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC feeding protection control system capable of suitably detecting a high-resistance ground fault.SOLUTION: A DC feeding protection control system includes: a first switch and a second switch provided for a connection line connecting a rail to the ground; a first resistance and a second resistance which have smaller resistance values than ground resistance; a first voltage value measurement part which measures a first ground voltage value of the rail; a second voltage value measurement part which measures a second ground voltage value of the rail; a DC feeding protection relay device which outputs a signal for closing the first switch when the first ground voltage value is equal to or larger than a voltage threshold, and outputs a signal for closing the second switch when the second ground voltage value is equal to or larger than a voltage threshold; a first current value measurement part which measures the value of a first current flowing to a first transformer station; a second current value measurement part which measures the value of a second current flowing to a second transformer station. The DC feeding protection relay device determines whether a breaker or a switch is opened based upon the first current value and the second current value.

Description

本発明の実施形態は、直流き電保護制御システムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a DC feeding protection control system.

図11は、一般的なき電系統の構成を示す構成図であり、図12は、図11の等価回路図である。   FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of a general feeding system, and FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of FIG.

図11に示す各変電所SS〜SSは、例えば数十km間隔で設けられる。 Each of the substations SS 1 to SS 4 shown in FIG. 11 is provided at intervals of several tens km, for example.

各変電所SS〜SSの図示しない交流電源から供給される交流電力は、整流器901によって直流電力に変換され、き電線902およびレール903に供給される。レール903は、大地904と接続されて接地され、レール903と大地904との間には高抵抗の接地抵抗ρが設けられる。 AC power supplied from an AC power source (not shown) of each of the substations SS 1 to SS 4 is converted into DC power by a rectifier 901 and supplied to a feeder 902 and a rail 903. The rail 903 is connected to the ground 904 and grounded, and a high-resistance grounding resistance ρ is provided between the rail 903 and the ground 904.

き電線902の第2区間で地絡故障が発生した場合、地絡電流Iは大地904の各所から吸い上げられ(図11中I1x,I,I,I2x)、各変電所SS〜SSに帰還する。 When a ground fault occurs in the second section of the feeder 902, the ground fault current Ie is sucked up from each place on the ground 904 (I 1x , I 1 , I 2 , I 2x in FIG. 11), and each substation SS. to return to the 1 ~SS 4.

図11、図12において、故障点区間長比率dは、変電所SSから変電所SSまでの距離を1としたときの変電所SSからの比率である。例えば、d=0.5のときは変電所SS,SSの中間地点にて故障が発生することを表す。 11 and 12, a fault point interval length ratio d is the ratio of the substation SS 2 when the distance from the substation SS 2 to substation SS 3 and 1. For example, when d = 0.5, it indicates that a failure occurs at an intermediate point between the substations SS 2 and SS 3 .

各変電所SS〜SSの合成抵抗σRは下記の数式(1)で表され、地絡電流Iは数式(2)で表される。

Figure 2015067241
The combined resistance σR t of each of the substations SS 1 to SS 4 is represented by the following formula (1), and the ground fault current I e is represented by the formula (2).
Figure 2015067241


ここで、Rは整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗、Rはき電線抵抗を表す。

Figure 2015067241

Here, R s represents the combined resistance of the rectifier internal resistance and the power source impedance, and R t represents the feeder resistance.
Figure 2015067241


ここで、Eはき電電圧、Rは故障点抵抗、Rρは接地抵抗の簡易合成抵抗を表す。

Here, E is a feeding voltage, R f is a failure point resistance, and R ρ is a simple combined resistance of a ground resistance.

レール903が高抵抗で接地されている場合、接地抵抗の簡易合成抵抗Rρは、
ρ>>σR,R (3)
となるため、数式(2)より地絡電流Iは微小となり、このような地絡電流を電気車負荷電流(電気車の走行電流)と区別することが困難である。
When the rail 903 is grounded with a high resistance, the simple combined resistance R ρ of the ground resistance is
R ρ >> σR t , R f (3)
Therefore, the ground-fault current I e is very small from the formula (2), and it is difficult to distinguish such a ground-fault current from the electric vehicle load current (electric vehicle running current).

そのため、地絡検出の一例としては、大地904とレール903間の電圧(レールの対地電圧)を検出し、検出した電圧が予め定められた閾値以上か否かを判定する方法がある。   Therefore, as an example of ground fault detection, there is a method of detecting a voltage between the ground 904 and the rail 903 (rail ground voltage) and determining whether the detected voltage is equal to or higher than a predetermined threshold.

特開2011−53189号公報JP 2011-53189 A

しかし、大地904とレール903間の抵抗分布により、大地904とレール903間にはレール抵抗rと接地抵抗ρのはしご回路が形成されるため、各変電所におけるレールの対地電圧Ereは数式(4)に示すように故障点からの距離Lが長いほど小さくなる。

Figure 2015067241
However, since the ladder circuit of the rail resistance r and the ground resistance ρ is formed between the ground 904 and the rail 903 due to the resistance distribution between the ground 904 and the rail 903, the ground voltage E re of the rail at each substation is expressed by the formula ( As shown in 4), the longer the distance L from the failure point, the smaller.
Figure 2015067241


ここで、Eρは大地特性抵抗電圧、εは誘電率である。

Here, is a ground characteristic resistance voltage, and ε is a dielectric constant.

図13は、各変電所におけるレールの対地電圧と故障点からの距離との関係を示す一例である。   FIG. 13 is an example showing the relationship between the rail ground voltage and the distance from the failure point at each substation.

図13に示すように、例えば各変電所SS〜SSの間隔を10kmとすると、レールの対地電圧Ereは各変電所SS〜SSにおいて差が小さくなる。そのため、閾値を図13のように設定すると、変電所SS,SS間(第2区間)で発生した故障にもかかわらず、変電所SS乃至変電所SSの広域に渡って故障区間と判定されてしまう。 As illustrated in FIG. 13, for example, when the interval between the substations SS 1 to SS 4 is 10 km, the difference in the ground voltage E re between the rails is small at each of the substations SS 1 to SS 4 . Therefore, when the threshold value is set as shown in FIG. 13, the failure section spans a wide area of the substations SS 1 to SS 4 despite the failure occurring between the substations SS 2 and SS 3 (second section). It will be judged.

故障区間と判定されると、図示しない遮断器等が開放され停電区間となる。すなわち、広域に渡って停電区間が生じてしまう。   If it is determined as a failure section, a circuit breaker (not shown) or the like is opened and a power outage section is established. That is, a power outage section occurs over a wide area.

したがって、上記の方法では高抵抗地絡故障を適切に検出することが困難である。   Therefore, it is difficult for the above method to properly detect a high resistance ground fault.

そこで、本発明の実施形態はこれらの課題を解決するために、高抵抗地絡故障を適切に検出することができる直流き電保護制御システムを提供するものである。   Therefore, in order to solve these problems, the embodiment of the present invention provides a DC feeding protection control system that can appropriately detect a high-resistance ground fault.

上記課題を達成するために、実施形態の直流き電保護制御システムは、接地抵抗が接続された接地線により接地されるレールと大地とを接続する第1接続線に設けられ、電気回路を開閉する第1スイッチと、前記レールと大地とを接続する第2接続線に設けられ、電気回路を開閉する第2スイッチと、前記第1接続線に前記第1スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第1抵抗と、前記第2接続線に前記第2スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第2抵抗と、前記第1接続線に前記第1スイッチおよび前記第1抵抗と並列に接続され、前記第1変電所における前記レールの第1対地電圧値を計測する第1電圧値計測部と、前記第2接続線に前記第2スイッチおよび前記第2抵抗と並列に接続され、前記第2変電所における前記レールの第2対地電圧値を計測する第2電圧値計測部と、前記第1電圧値計測部により計測された前記第1対地電圧値が、予め定められる電圧閾値以上である場合に前記第1スイッチを閉じる信号を出力し、前記第2電圧値計測部により計測された前記第2対地電圧値が、前記電圧閾値以上である場合に前記第2スイッチを閉じる信号を出力する直流き電保護継電装置と、前記第1接続線から前記第1変電所に流入する第1電流値を計測する第1電流値計測部と、前記第2接続線から前記第2変電所に流入する第2電流値を計測する第2電流値計測部とを有し、前記直流き電保護継電装置は、前記第1電流値計測部により計測された第1電流値と、前記第2電流値計測部により計測された第2電流値とに基づいて、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するか否かを判定する。   In order to achieve the above object, the DC feeding protection control system according to the embodiment is provided on a first connection line that connects a rail grounded by a ground line to which a ground resistance is connected and the ground, and opens and closes an electric circuit. A first switch that is connected to the first connection line in series with the first switch; a second switch that opens and closes an electric circuit; and is connected to the first connection line in series with the first switch. A first resistor having a resistance value smaller than that of the resistor, and a second resistor connected in series with the second switch to the second connection line, and having a resistance value smaller than the ground resistance, and the first connection line A first voltage value measuring unit that is connected in parallel with one switch and the first resistor, and that measures a first ground voltage value of the rail in the first substation; the second switch and the second connection line; Connected in parallel with the second resistor The second voltage value measuring unit that measures the second ground voltage value of the rail at the second substation, and the first ground voltage value measured by the first voltage value measuring unit is a predetermined voltage. A signal for closing the first switch is output when the threshold voltage is equal to or greater than the threshold value, and the second switch is closed when the second ground voltage value measured by the second voltage value measurement unit is equal to or greater than the voltage threshold value. A DC feeder protective relay that outputs a signal, a first current value measuring unit that measures a first current value flowing from the first connection line into the first substation, and a second current from the second connection line. A second current value measuring unit that measures a second current value flowing into the two substations, and the DC feeding protective relay device includes a first current value measured by the first current value measuring unit, , Based on the second current value measured by the second current value measuring unit. There, it is determined whether or not to open the breaker or the switch.

本実施形態に係る直流き電保護制御システムとその周辺装置の構成を示す全体構成図。1 is an overall configuration diagram showing a configuration of a DC feeding protection control system according to the present embodiment and peripheral devices thereof. 図1の等価回路図(スイッチOFF時)。The equivalent circuit diagram of FIG. 1 (when the switch is OFF). 図1の等価回路(スイッチON時)。The equivalent circuit of FIG. 1 (when the switch is ON). 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the DC feeding protection relay apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the calculating part of the DC feeding protection relay apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the DC feeding protection relay apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the calculating part of the DC feeding protection relay apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the calculating part of the DC feeding protection relay apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the DC feeding protection relay apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the calculating part of the DC feeding protection relay apparatus which concerns on this embodiment. 一般的なき電系統の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of a general feeder system. 図11の等価回路図。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of FIG. 11. 一般的なき電系統の各変電所におけるレールの対地電圧と故障点からの距離との関係を示す一例。An example showing the relationship between the rail ground voltage and the distance from the fault at each substation of a general feeder system.

以下、実施形態を図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(実施形態)
図1は、本実施形態に係る直流き電保護制御システムとその周辺装置の構成を示す全体構成図である。図2は、図1の等価回路図(スイッチOFF時)、図3は、図1の等価回路(スイッチON時)である。
(Embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing configurations of a DC feeding protection control system and peripheral devices according to the present embodiment. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1 (when the switch is OFF), and FIG. 3 is an equivalent circuit of FIG. 1 (when the switch is ON).

1区間のき電線3の両端には、第1変電所1、第2変電所2が接続される。   A first substation 1 and a second substation 2 are connected to both ends of the feeder 3 in one section.

第1変電所1は、整流器11、き電遮断器12を備える。図示しない交流電源から供給される交流電力は、整流器11によって直流電力に変換され、き電遮断器12を通過してき電線3の一端に供給される。   The first substation 1 includes a rectifier 11 and a feeder circuit breaker 12. AC power supplied from an AC power source (not shown) is converted into DC power by the rectifier 11, passes through the feeder circuit breaker 12, and is supplied to one end of the electric wire 3.

同様に第2変電所2は、整流器21、き電遮断器22を備える。図示しない交流電源から供給される交流電力は、整流器21によって直流電力に変換され、き電遮断器22を通過してき電線3の他端に供給される。   Similarly, the second substation 2 includes a rectifier 21 and a feeder circuit breaker 22. AC power supplied from an AC power source (not shown) is converted into DC power by the rectifier 21, passes through the feeder circuit breaker 22, and is supplied to the other end of the electric wire 3.

整流器11,21によって変換された直流電力は、レール4にも供給され、き電線3およびレール4は、図示しない電気車に電力を供給する。   The DC power converted by the rectifiers 11 and 21 is also supplied to the rail 4, and the feeder 3 and the rail 4 supply power to an electric vehicle (not shown).

また、レール4は、高抵抗値を有する接地抵抗5が接続された接地線6を介して大地7と接続されて接地される。   The rail 4 is connected to the ground 7 via a ground line 6 to which a ground resistance 5 having a high resistance value is connected and is grounded.

直流き電保護制御システム100は、第1スイッチ101、第2スイッチ102、第1抵抗103、第2抵抗104、第1電圧値計測部105、第2電圧値計測部106、第1電流値計測部107、第2電流値計測部108、直流き電保護継電装置200を有する。   The DC feeder protection control system 100 includes a first switch 101, a second switch 102, a first resistor 103, a second resistor 104, a first voltage value measuring unit 105, a second voltage value measuring unit 106, and a first current value measuring. Unit 107, second current value measuring unit 108, and DC feeding protective relay device 200.

第1スイッチ101は、レール4と大地7とを繋ぐ第1接続線8に設けられ、電気回路を開閉する手段である。   The first switch 101 is provided on a first connection line 8 that connects the rail 4 and the ground 7, and is a means for opening and closing an electric circuit.

同様に第2スイッチ102は、レール4と大地7とを繋ぐ第2接続線9に設けられ、電気回路を開閉する手段である。   Similarly, the second switch 102 is provided on the second connection line 9 that connects the rail 4 and the ground 7, and is a means for opening and closing an electric circuit.

第1抵抗103は、第1接続線8に第1スイッチ101と直列に接続され、第2抵抗104は、第2接続線9に第2スイッチ102と直列に接続される。   The first resistor 103 is connected to the first connection line 8 in series with the first switch 101, and the second resistor 104 is connected to the second connection line 9 in series with the second switch 102.

なお、第1抵抗103および第2抵抗104の抵抗値は、接地抵抗5の抵抗値よりも小さい。   Note that the resistance values of the first resistor 103 and the second resistor 104 are smaller than the resistance value of the ground resistor 5.

第1電圧値計測部105は、第1接続線8に第1スイッチ101および第1抵抗103と並列に接続され、第1変電所1におけるレール4の対地電圧値(第1対地電圧値)を計測する装置、手段である。   The first voltage value measuring unit 105 is connected to the first connection line 8 in parallel with the first switch 101 and the first resistor 103, and calculates the ground voltage value (first ground voltage value) of the rail 4 in the first substation 1. It is a device and means for measuring.

第2電圧値計測部106は、第2接続線9に第2スイッチ102および第2抵抗104と並列に接続され、第2変電所2におけるレール4の対地電圧値(第2対地電圧値)を計測する装置、手段である。   The second voltage value measuring unit 106 is connected to the second connection line 9 in parallel with the second switch 102 and the second resistor 104, and calculates the ground voltage value (second ground voltage value) of the rail 4 in the second substation 2. It is a device and means for measuring.

第1電流値計測部107は、き電線3で故障(高抵抗地絡故障)が発生した場合に、大地7から第1接続線8を介して第1変電所1に流入する地絡電流の値(第1電流値)を計測する装置、手段である。   The first current value measuring unit 107 detects the ground fault current flowing from the ground 7 to the first substation 1 via the first connection line 8 when a failure (high resistance ground fault) occurs in the feeder 3. This is a device or means for measuring a value (first current value).

第1電流値計測部107により計測される第1電流値Iは、下記数式(5)で表される。

Figure 2015067241
The first current value I 1 measured by the first current value measuring unit 107 is expressed by the following mathematical formula (5).
Figure 2015067241


第2電流値計測部108は、き電線3で故障が発生した場合に、大地7から第2接続線9を介して第2変電所2に流入する地絡電流の値(第2電流値)を計測する装置、手段である。

The second current value measuring unit 108 is a value of a ground fault current (second current value) that flows into the second substation 2 from the ground 7 through the second connection line 9 when a failure occurs in the feeder 3. It is a device and means for measuring.

第2電流値計測部108により計測される第2電流値Iは、下記数式(6)で表される。

Figure 2015067241
The second current value I 2 measured by the second current value measuring unit 108 is expressed by the following mathematical formula (6).
Figure 2015067241


数式(5)、数式(6)において、Eはき電電圧、Reは抵抗103,104の抵抗値、Rは故障点抵抗、Rρは接地抵抗の簡易合成抵抗、Rは整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗、Rはき電線抵抗、dは故障点区間長比率を表す。σRは図2、図3に示すように、整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗Rとき電線抵抗Rの合成抵抗である。

Equation (5), in equation (6), E wear electrostatic voltage, the resistance value of Re is the resistance 103 and 104, R f is fault point resistance, R [rho is simplified combined resistance of the ground resistance, R s rectifier internal resistance And the combined resistance of the power source impedance, R t feeder wire resistance, and d represents the failure point section length ratio. As shown in FIGS. 2 and 3, σR is a combined resistance of the rectifier internal resistance and the power source impedance R s and the wire resistance R t .

係数Kは、スイッチ103,104が閉じているときに
K=1 (7)
となり、スイッチ103,104が開いているときに
K=∞ (8)
となる。
The coefficient K is K = 1 when the switches 103 and 104 are closed (7)
When the switches 103 and 104 are open, K = ∞ (8)
It becomes.

次に、直流き電保護継電装置200の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の構成を示すブロック図である。   Next, the configuration of the DC feeder protection relay device 200 will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the DC feeding protection relay device according to the present embodiment.

直流き電保護継電装置200は、入力変換器201、アナログフィルタ202、AD変換器203、演算部204を備える。   The DC feeder protection relay device 200 includes an input converter 201, an analog filter 202, an AD converter 203, and a calculation unit 204.

入力変換器201は、第1電圧値計測部105、第2電圧値計測部106、第1電流値計測部107、第2電流値計測部108およびアナログフィルタ202に接続される。   The input converter 201 is connected to the first voltage value measuring unit 105, the second voltage value measuring unit 106, the first current value measuring unit 107, the second current value measuring unit 108, and the analog filter 202.

入力変換器201は、第1電圧値計測部105により計測された第1対地電圧値、第2電圧値計測部106により計測された第2対地電圧値、第1電流値計測部107により計測された第1電流値、第2電流値計測部108により計測された第2電流値を取得し、アナログフィルタ202に出力する処理部である。   The input converter 201 is measured by the first ground voltage value measured by the first voltage value measuring unit 105, the second ground voltage value measured by the second voltage value measuring unit 106, and the first current value measuring unit 107. The second current value measured by the first current value and second current value measurement unit 108 is acquired and output to the analog filter 202.

アナログフィルタ202は、入力変換器201およびAD変換器203に接続され、入力変換器201から取得した対地電圧値および電流値のノイズや高調波成分を除去し、AD変換器203に出力する処理部である。   The analog filter 202 is connected to the input converter 201 and the AD converter 203, removes noise and harmonic components of the ground voltage value and current value acquired from the input converter 201, and outputs to the AD converter 203. It is.

AD変換器203は、アナログフィルタ202、演算部204に接続され、アナログフィルタ202から取得したアナログデータの対地電圧値および電流値をディジタル化し、演算部204に出力する処理部である。   The AD converter 203 is a processing unit that is connected to the analog filter 202 and the calculation unit 204, digitizes the ground voltage value and current value of the analog data acquired from the analog filter 202, and outputs the digitized value to the calculation unit 204.

次に、演算部204の構成について図5を用いて説明する。図5は本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の構成を示すブロック図である。   Next, the structure of the calculating part 204 is demonstrated using FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a calculation unit of the DC feeding protective relay device according to the present embodiment.

演算部204は、第1電圧値取得部301、第2電圧値取得部302、第1電圧値判定部303、第2電圧値判定部304、第1信号出力部305、第2信号出力部306、第1電流値取得部307、第2電流値取得部308、合計電流値算出部309、変化量算出部310、変化量判定部311、トリップ指令出力部312を有する。   The calculation unit 204 includes a first voltage value acquisition unit 301, a second voltage value acquisition unit 302, a first voltage value determination unit 303, a second voltage value determination unit 304, a first signal output unit 305, and a second signal output unit 306. , A first current value acquisition unit 307, a second current value acquisition unit 308, a total current value calculation unit 309, a change amount calculation unit 310, a change amount determination unit 311, and a trip command output unit 312.

第1電圧値取得部301は、AD変換器203によりディジタル化された第1対地電圧値を一定時間ごとに取得する処理部である。   The first voltage value acquisition unit 301 is a processing unit that acquires the first ground voltage value digitized by the AD converter 203 at regular intervals.

第2電圧値取得部302は、AD変換器203によりディジタル化された第2対地電圧値を一定時間ごとに取得する処理部である。   The second voltage value acquisition unit 302 is a processing unit that acquires the second ground voltage value digitized by the AD converter 203 at regular intervals.

第1電圧値判定部303は、第1電圧値取得部301により取得された第1対地電圧値が、予め定められる閾値(電圧閾値)以上か否かを判定する処理部である。   The first voltage value determination unit 303 is a processing unit that determines whether or not the first ground voltage value acquired by the first voltage value acquisition unit 301 is equal to or greater than a predetermined threshold value (voltage threshold value).

第2電圧値判定部304は、第2電圧値取得部302により取得された第2対地電圧値が、電圧閾値以上か否かを判定する処理部である。   The second voltage value determination unit 304 is a processing unit that determines whether or not the second ground voltage value acquired by the second voltage value acquisition unit 302 is greater than or equal to a voltage threshold value.

第1信号出力部305は、第1電圧値判定部303により、第1対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合に、第1スイッチ101を閉じる信号を出力する処理部である。   The first signal output unit 305 is a processing unit that outputs a signal for closing the first switch 101 when the first voltage value determination unit 303 determines that the first ground voltage is equal to or higher than the voltage threshold.

第2信号出力部306は、第2電圧値判定部304により、第2対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合に、第2スイッチ102を閉じる信号を出力する処理部である。   The second signal output unit 306 is a processing unit that outputs a signal for closing the second switch 102 when the second voltage value determination unit 304 determines that the second ground voltage is equal to or higher than the voltage threshold.

第1電流値取得部307は、AD変換器203によりディジタル化された第1電流値Iを一定時間ごとに取得する処理部である。 The first current value acquisition unit 307 is a processing unit that acquires the first current value I 1 digitized by the AD converter 203 at regular intervals.

第2電流値取得部308は、AD変換器203によりディジタル化された第2電流値Iを一定時間ごとに取得する処理部である。 The second current value acquisition unit 308 is a processing unit that acquires the second current value I 2 digitized by the AD converter 203 at regular intervals.

合計電流値算出部309は、第1電流値取得部307および第2電流値取得部308により、一定時間ごとに取得された第1電流値Iと第2電流値Iとの合計値Itotalを算出する処理部である。具体的には、下記数式(9)により算出される。 The total current value calculation unit 309 is a total value I of the first current value I 1 and the second current value I 2 acquired at regular intervals by the first current value acquisition unit 307 and the second current value acquisition unit 308. It is a processing unit for calculating the total . Specifically, it is calculated by the following mathematical formula (9).

total=I+I (9)
変化量算出部310は、合計電流値算出部309により算出された合計値Itotalの所定時間t当たりの変化量ΔItotalを算出する処理部である。変化量ΔItotalは、具体的には下記数式(10)により算出される。

Figure 2015067241
I total = I 1 + I 2 (9)
The change amount calculation unit 310 is a processing unit that calculates a change amount ΔI total of the total value I total calculated by the total current value calculation unit 309 per predetermined time t. Specifically, the change amount ΔI total is calculated by the following mathematical formula (10).
Figure 2015067241


数式(10)において、I´totalは、第1電流値取得部307および第2電流値取得部308が所定時間t前に取得した第1電流値Iと第2電流値Iとから算出された合計値である。なお、所定時間tは任意に設定可能である。

In Equation (10), I ′ total is calculated from the first current value I 1 and the second current value I 2 acquired by the first current value acquisition unit 307 and the second current value acquisition unit 308 before the predetermined time t. It is the sum total value. The predetermined time t can be arbitrarily set.

変化量判定部311は、変化量算出部310により算出された変化量ΔItotalが、予め定められる閾値(変化量閾値)以上か否かを判定する処理部である。 The change amount determination unit 311 is a processing unit that determines whether or not the change amount ΔI total calculated by the change amount calculation unit 310 is equal to or greater than a predetermined threshold (change amount threshold).

トリップ指令出力部312は、変化量判定部311により、変化量ΔItotalが変化量閾値以上と判定された場合に、き電遮断器12,22を開放するトリップ指令を出力する処理部である。 The trip command output unit 312 is a processing unit that outputs a trip command for opening the feeder circuit breakers 12 and 22 when the change amount determination unit 311 determines that the change amount ΔI total is equal to or greater than the change amount threshold value.

トリップ指令出力部312は、き電遮断器12に代わる開閉器を開放するトリップ指令を出力するように構成されてもよい。   The trip command output unit 312 may be configured to output a trip command for opening a switch that replaces the feeder circuit breaker 12.

次に、直流き電保護継電装置200の動作について図6を用いて説明する。図6は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャートである。図6では、き電線3の地絡故障が発生した場合に、直流き電保護継電装置200が第1対地電圧値および第2電圧値を取得し、スイッチ101,102閉じる信号を出力するまでの動作を示す。   Next, the operation of the DC feeding protective relay device 200 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the DC feeding protective relay device according to the present embodiment. In FIG. 6, when a ground fault in the feeder 3 occurs, the DC feeder protection relay device 200 acquires the first ground voltage value and the second voltage value and outputs a signal for closing the switches 101 and 102. Shows the operation.

入力変換器201は、第1電圧値計測部105により計測された第1対地電圧値および、第2電圧値計測部106により計測された第2対地電圧値を取得し、アナログフィルタ202に出力する(S401)。   The input converter 201 acquires the first ground voltage value measured by the first voltage value measuring unit 105 and the second ground voltage value measured by the second voltage value measuring unit 106 and outputs them to the analog filter 202. (S401).

アナログフィルタ202は、入力変換器201から取得した対地電圧値のノイズや高調波成分を除去し、AD変換器203に出力する(S402)。   The analog filter 202 removes noise and harmonic components of the ground voltage value acquired from the input converter 201, and outputs them to the AD converter 203 (S402).

AD変換器203は、アナログフィルタ202から取得したアナログデータの対地電圧値をディジタル化し、演算部204に出力する(S403)。   The AD converter 203 digitizes the ground voltage value of the analog data acquired from the analog filter 202 and outputs the digitized voltage value to the calculation unit 204 (S403).

演算部204は、AD変換器103からディジタル化された対地電圧値を取得し、条件を満たした場合にスイッチ101,102を閉じる信号を出力する(S404)。   The arithmetic unit 204 acquires the digitized ground voltage value from the AD converter 103, and outputs a signal for closing the switches 101 and 102 when the condition is satisfied (S404).

次に、演算部204の動作について図7、図8を用いて詳しく説明する。図7、図8は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the arithmetic unit 204 will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8 are flowcharts showing the operation of the arithmetic unit of the DC feeding protective relay device according to the present embodiment.

図7では、AD変換器103から第1対地電圧値を取得し、スイッチ101を閉じる信号を出力する動作について示す。   FIG. 7 shows an operation of acquiring a first ground voltage value from the AD converter 103 and outputting a signal for closing the switch 101.

第1電圧値取得部301は、AD変換器203によりディジタル化された第1対地電圧値を一定時間ごとに取得する(S501)。   The first voltage value acquisition unit 301 acquires the first ground voltage value digitized by the AD converter 203 at regular intervals (S501).

第1電圧値判定部303は、第1電圧値取得部301により取得された第1対地電圧値が、電圧閾値以上か否かを判定する(S502)。   The first voltage value determination unit 303 determines whether or not the first ground voltage value acquired by the first voltage value acquisition unit 301 is greater than or equal to the voltage threshold (S502).

第1信号出力部305は、第1電圧値判定部303により、第1対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合(S502 YES)に、第1スイッチ101を閉じる信号を出力する(S503)。   The first signal output unit 305 outputs a signal for closing the first switch 101 when the first voltage value determination unit 303 determines that the first ground voltage is equal to or higher than the voltage threshold (YES in S502) (S503).

第1電圧値判定部303により、第1対地電圧が電圧閾値以上と判定されない場合(S502 NO)は、故障が発生していないことを意味するため、信号の出力は行わない。   When the first voltage value determination unit 303 does not determine that the first ground voltage is equal to or higher than the voltage threshold (NO in S502), it means that no failure has occurred, and thus no signal is output.

図8は、AD変換器103から第2対地電圧値を取得し、スイッチ102を閉じる信号を出力する動作について示す。   FIG. 8 shows an operation of acquiring a second ground voltage value from the AD converter 103 and outputting a signal for closing the switch 102.

第2電圧値取得部302は、AD変換器203によりディジタル化された第2対地電圧値を一定時間ごとに取得する(S601)。   The second voltage value acquisition unit 302 acquires the second ground voltage value digitized by the AD converter 203 at regular intervals (S601).

第2電圧値判定部304は、第2電圧値取得部302により取得された第2対地電圧値が、電圧閾値以上か否かを判定する(S602)。   The second voltage value determination unit 304 determines whether or not the second ground voltage value acquired by the second voltage value acquisition unit 302 is greater than or equal to the voltage threshold (S602).

第2信号出力部306は、第2電圧値判定部304により、第2対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合(S602 YES)に、第2スイッチ102を閉じる信号を出力する(S603)。   The second signal output unit 306 outputs a signal for closing the second switch 102 when the second voltage value determination unit 304 determines that the second ground voltage is equal to or higher than the voltage threshold (YES in S602) (S603).

第2電圧値判定部304により、第2対地電圧が電圧閾値以上と判定されない場合(S602 NO)は、故障が発生していないことを意味するため、信号の出力は行わない。   When the second voltage value determination unit 304 does not determine that the second ground voltage is equal to or higher than the voltage threshold (NO in S602), it means that no failure has occurred, and thus no signal is output.

第1信号出力部305、第2信号出力部306から信号が出力されることにより、第1スイッチ101および第2スイッチが閉じる。   When signals are output from the first signal output unit 305 and the second signal output unit 306, the first switch 101 and the second switch are closed.

第1抵抗103は、接地抵抗5に比べて抵抗値が小さいため、第1スイッチ101が閉じることによって、地絡電流は大地7から第1接続線8を介して第1変電所1に流入する。   Since the first resistor 103 has a resistance value smaller than that of the ground resistor 5, the ground fault current flows from the ground 7 to the first substation 1 through the first connection line 8 when the first switch 101 is closed. .

同様に、第2抵抗104は、接地抵抗5に比べて抵抗値が小さいため、第2スイッチ102が閉じることによって、地絡電流は大地7から第2接続線9を介して第2変電所2に流入する。   Similarly, since the resistance value of the second resistor 104 is smaller than that of the ground resistor 5, when the second switch 102 is closed, the ground fault current flows from the ground 7 through the second connection line 9 to the second substation 2. Flow into.

図9は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャートである。図9では、直流き電保護継電装置200が第1電流値および第2電流値を取得し、トリップ指令を出力するまでの動作を示す。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the DC feeding protection relay device according to the present embodiment. FIG. 9 shows an operation until the DC feeder protection relay device 200 acquires the first current value and the second current value and outputs a trip command.

入力変換器201は、第1電流値計測部107により計測された第1電流値、第2電流値計測部108により計測された第2電流値を取得し、アナログフィルタ202に出力する(S701)。   The input converter 201 acquires the first current value measured by the first current value measuring unit 107 and the second current value measured by the second current value measuring unit 108, and outputs them to the analog filter 202 (S701). .

アナログフィルタ202は、入力変換器201から取得した電流値のノイズや高調波成分を除去し、AD変換器203に出力する(S702)。   The analog filter 202 removes noise and harmonic components of the current value acquired from the input converter 201 and outputs them to the AD converter 203 (S702).

AD変換器203は、アナログフィルタ202から取得したアナログデータの電流値をディジタル化し、演算部204に出力する(S703)。   The AD converter 203 digitizes the current value of the analog data acquired from the analog filter 202 and outputs it to the arithmetic unit 204 (S703).

演算部204は、AD変換器103からディジタル化された電流値を取得し、条件を満たした場合にき電遮断器12,22を開放するトリップ指令を出力する(S704)。   The arithmetic unit 204 acquires the digitized current value from the AD converter 103, and outputs a trip command to open the power circuit breakers 12 and 22 when the condition is satisfied (S704).

次に、演算部204の動作について図10を用いて詳しく説明する。図10は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the arithmetic unit 204 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the calculation unit of the DC feeding protective relay device according to the present embodiment.

第1電流値取得部307は、AD変換器203によりディジタル化された第1電流値を一定時間ごとに取得し、第2電流値取得部308は、AD変換器203によりディジタル化された第2電流値を一定時間ごとに取得する(S801)。   The first current value acquisition unit 307 acquires the first current value digitized by the AD converter 203 at regular intervals, and the second current value acquisition unit 308 acquires the second current value digitized by the AD converter 203. Current values are acquired at regular intervals (S801).

合計電流値算出部309は、第1電流値と第2電流値との合計値を算出する(S802)。   The total current value calculation unit 309 calculates the total value of the first current value and the second current value (S802).

変化量算出部310は、合計電流値算出部309により算出された合計値の所定時間当たりの変化量を算出する(S803)。   The change amount calculation unit 310 calculates the change amount per predetermined time of the total value calculated by the total current value calculation unit 309 (S803).

変化量判定部311は、変化量算出部310により算出された変化量が、変化量閾値以上か否かを判定する(S804)。   The change amount determination unit 311 determines whether or not the change amount calculated by the change amount calculation unit 310 is greater than or equal to the change amount threshold value (S804).

トリップ指令出力部312は、変化量判定部311により、変化量が変化量閾値以上と判定された場合(S804 YES)に、き電遮断器12,22を開放するトリップ指令を出力する(S805)。   The trip command output unit 312 outputs a trip command to open the feeder circuit breakers 12 and 22 when the variation determination unit 311 determines that the variation is equal to or greater than the variation threshold (YES in S804) (S805). .

変化量判定部311により、変化量が変化量閾値以上と判定されない場合(S804 NO)は、トリップ指令の出力は行われない。   When the change amount determination unit 311 does not determine that the change amount is equal to or greater than the change amount threshold value (NO in S804), the trip command is not output.

本実施形態では、レール4が高抵抗の接地抵抗5によって接地されるため、接地抵抗の簡易合成抵抗Rρの値は、故障点抵抗R、き電線抵抗R、整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗R、RとRの合成抵抗σRに比べて非常に大きい。 In this embodiment, since the rail 4 is grounded by the high-resistance grounding resistor 5, the values of the simple combined resistance R ρ of the grounding resistance are the fault point resistance R f , feeder resistance R t , rectifier internal resistance, and power source impedance The combined resistance R t , R s and R t is very large compared to the combined resistance σR.

そのため、上述の数式(5)、(6)より、スイッチ101,102が開いている場合では大地から接地線6を介して変電所1,2に流入する電流値は微小となる。   Therefore, from the above-described mathematical formulas (5) and (6), when the switches 101 and 102 are open, the current value flowing from the ground into the substations 1 and 2 via the ground line 6 is very small.

一方、本実施形態の直流き電保護継電装置200が動作することにより、スイッチ101,102が閉じると、スイッチ101,102が開いている場合に比べて数式(5)、(6)における接地抵抗の簡易合成抵抗Rρの影響が小さくなる。そのため、電流値が増加する。 On the other hand, when the DC feeder protection relay device 200 of the present embodiment is operated, when the switches 101 and 102 are closed, the grounding in the equations (5) and (6) is compared with the case where the switches 101 and 102 are open. The effect of the simple combined resistance of the resistance is reduced. As a result, the current value increases.

そのことにより、地絡電流と電気車負荷電流(電気車の走行電流)とを区別することが可能となり、高抵抗地絡故障を適切に検出することができる。高抵抗地絡故障を適切に検出し、故障区間のき電遮断器のみを開放することで、広域に渡って停電区間が生じることを防ぐことができる。   As a result, it becomes possible to distinguish between the ground fault current and the electric vehicle load current (running current of the electric car), and a high resistance ground fault can be detected appropriately. By appropriately detecting a high-resistance ground fault and opening only the feeder circuit breaker in the failure section, it is possible to prevent the occurrence of a power outage section over a wide area.

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   This embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The present embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and spirit of the invention.

1…第1変電所
2…第2変電所
3…き電線
4…レール
5…接地抵抗
6…接地線
7…大地
8…第1接続線
9…第2接続線
11,21…整流器
12,22…き電遮断器
100…直流き電保護制御システム
101…第1スイッチ
102…第2スイッチ
103…第1抵抗
104…第2抵抗
105…第1電圧値計測部
106…第2電圧値計測部
107…第1電流値計測部
108…第2電流値計測部
200…直流き電保護継電装置
201…入力変換器
202…アナログフィルタ
203…AD変換器
204…演算部
301…第1電圧値取得部
302…第2電圧値取得部
303…第1電圧値判定部
304…第2電圧値判定部
305…第1信号出力部
306…第2信号出力部
307…第1電流値取得部
308…第2電流値取得部
309…合計電流値算出部
310…変化量算出部
311…変化量判定部
312…トリップ指令出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st substation 2 ... 2nd substation 3 ... Feed wire 4 ... Rail 5 ... Grounding resistance 6 ... Ground wire 7 ... Ground 8 ... 1st connection wire 9 ... 2nd connection wire 11, 21 ... Rectifier 12,22 ... feeder circuit breaker 100 ... DC feeder protection control system 101 ... first switch 102 ... second switch 103 ... first resistor 104 ... second resistor 105 ... first voltage value measuring unit 106 ... second voltage value measuring unit 107 ... first current value measuring unit 108 ... second current value measuring unit 200 ... DC feeding protective relay device 201 ... input converter 202 ... analog filter 203 ... AD converter 204 ... calculating unit 301 ... first voltage value acquiring unit 302 ... second voltage value acquisition unit 303 ... first voltage value determination unit 304 ... second voltage value determination unit 305 ... first signal output unit 306 ... second signal output unit 307 ... first current value acquisition unit 308 ... second Current value acquisition unit 309... Total current value calculation unit 310 Change amount calculation unit 311 ... change amount determining unit 312 ... trip command output unit

Claims (2)

それぞれ遮断器あるいは開閉器を備える第1変電所および第2変電所が設置された電系統を保護制御する直流き電系統保護制御システムにおいて、
前記レールと大地とを接続する第1接続線に設けられ、電気回路を開閉する第1スイッチと、
接地抵抗が接続された接地線により接地されるレールと大地とを接続する第2接続線に設けられ、電気回路を開閉する第2スイッチと、
前記第1接続線に前記第1スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第1抵抗と、
前記第2接続線に前記第2スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第2抵抗と、
前記第1接続線に前記第1スイッチおよび前記第1抵抗と並列に接続され、前記第1変電所における前記レールの第1対地電圧値を計測する第1電圧値計測部と、
前記第2接続線に前記第2スイッチおよび前記第2抵抗と並列に接続され、前記第2変電所における前記レールの第2対地電圧値を計測する第2電圧値計測部と、
前記第1電圧値計測部により計測された前記第1対地電圧値が、予め定められる電圧閾値以上である場合に前記第1スイッチを閉じる信号を出力し、前記第2電圧値計測部により計測された前記第2対地電圧値が、前記電圧閾値以上である場合に前記第2スイッチを閉じる信号を出力する直流き電保護継電装置と、
前記第1接続線から前記第1変電所に流入する第1電流値を計測する第1電流値計測部と、
前記第2接続線から前記第2変電所に流入する第2電流値を計測する第2電流値計測部と
を有し、
前記直流き電保護継電装置は、前記第1電流値計測部により計測された第1電流値と、前記第2電流値計測部により計測された第2電流値とに基づいて、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するか否かを判定する直流き電系統保護制御システム。
In a DC feeder protection control system for protecting and controlling an electric system in which a first substation and a second substation each having a circuit breaker or a switch are installed,
A first switch provided on a first connection line for connecting the rail and the ground, and for opening and closing an electric circuit;
A second switch that opens and closes an electric circuit, provided on a second connection line that connects the ground and the ground grounded by a ground line to which a ground resistance is connected;
A first resistor connected in series with the first switch to the first connection line and having a resistance value smaller than the ground resistance;
A second resistor connected in series with the second switch to the second connection line and having a resistance value smaller than the ground resistance;
A first voltage value measuring unit connected to the first connection line in parallel with the first switch and the first resistor, and measuring a first ground voltage value of the rail in the first substation;
A second voltage value measuring unit connected to the second connection line in parallel with the second switch and the second resistor, and measuring a second ground voltage value of the rail in the second substation;
When the first ground voltage value measured by the first voltage value measuring unit is greater than or equal to a predetermined voltage threshold, a signal for closing the first switch is output and measured by the second voltage value measuring unit. A DC feeder protection relay device that outputs a signal for closing the second switch when the second ground voltage value is equal to or greater than the voltage threshold;
A first current value measuring unit for measuring a first current value flowing into the first substation from the first connection line;
A second current value measuring unit that measures a second current value flowing into the second substation from the second connection line,
The DC feeding protective relay device includes the circuit breaker based on the first current value measured by the first current value measuring unit and the second current value measured by the second current value measuring unit. Or the DC feeding system protection control system which determines whether the said switch is opened.
前記直流き電保護継電装置は、
前記第1電圧値計測部により計測された前記第1対地電圧値を取得する第1電圧値取得部と、
前記第2電圧値計測部により計測された前記第2対地電圧値を取得する第2電圧値取得部と、
前記第1電圧値取得部により取得された前記第1対地電圧値が、前記電圧閾値以上か否かを判定する第1電圧値判定部と、
前記第2電圧値取得部により取得された前記第2対地電圧値が、前記電圧閾値以上か否かを判定する第2電圧値判定部と、
前記第1電圧値判定部により、前記第1対地電圧値が前記電圧閾値以上と判定された場合に、前記第1スイッチを閉じる信号を出力する第1信号出力部と、
前記第2電圧値判定部により、前記第2対地電圧値が前記電圧閾値以上と判定された場合に、前記第2スイッチを閉じる信号を出力する第2信号出力部と、
前記第1電流値計測部により計測された前記第1電流値を取得する第1電流値取得部と、
前記第2電流値計測部により計測された前記第2電流値を取得する第2電流値取得部と
前記第1電流値取得部により取得された前記第1電流値と、前記第2電流値取得部により取得された前記第2電流値との合計値を算出する合計電流値算出部と、
前記合計電流値算出部により算出された前記合計値の所定時間当たりの変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部により算出された前記変化量が、予め定められる変化量閾値以上か否かを判定する変化量判定部と、
前記変化量判定部により、前記変化量が前記変化量閾値以上と判定された場合に、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するトリップ指令を出力するトリップ指令出力部と
を有する請求項1に記載の直流き電系統保護制御システム。
The DC feeding protective relay device is
A first voltage value acquisition unit that acquires the first ground voltage value measured by the first voltage value measurement unit;
A second voltage value acquisition unit for acquiring the second ground voltage value measured by the second voltage value measurement unit;
A first voltage value determination unit that determines whether or not the first ground voltage value acquired by the first voltage value acquisition unit is equal to or greater than the voltage threshold;
A second voltage value determination unit that determines whether or not the second ground voltage value acquired by the second voltage value acquisition unit is equal to or greater than the voltage threshold;
A first signal output unit configured to output a signal for closing the first switch when the first voltage value determination unit determines that the first ground voltage value is equal to or greater than the voltage threshold;
A second signal output unit for outputting a signal for closing the second switch when the second voltage value determination unit determines that the second ground voltage value is equal to or greater than the voltage threshold;
A first current value acquisition unit that acquires the first current value measured by the first current value measurement unit;
A second current value acquisition unit that acquires the second current value measured by the second current value measurement unit; the first current value acquired by the first current value acquisition unit; and the second current value acquisition A total current value calculation unit for calculating a total value with the second current value acquired by the unit;
A change amount calculating unit for calculating a change amount per predetermined time of the total value calculated by the total current value calculating unit;
A change amount determination unit that determines whether or not the change amount calculated by the change amount calculation unit is equal to or greater than a predetermined change amount threshold;
The trip command output unit that outputs a trip command to open the circuit breaker or the switch when the change amount is determined by the change amount determination unit to be equal to or greater than the change amount threshold value. DC feeding system protection control system.
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