JP2018038217A - Ground fault detection system of railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両において地絡の発生を検出する鉄道車両の地絡検出システムに関する。 The present invention relates to a railway vehicle ground fault detection system that detects the occurrence of a ground fault in a railway vehicle.
鉄道車両では、架線から集電した電力をモータ駆動回路或いは電源回路などの高電圧回路へ供給し、走行用モータおよび様々な電気機器が駆動される。通常、1つの編成には複数の集電部が設けられる。「編成」とは、複数の鉄道車両が連結された構成を指す。一方、複数の集電部は高圧母線(「引通し線」とも呼ばれる)を介して互いに電気的に接続される。これにより、何れかの集電部が架線から離線したときでも編成の一部の機器で停電が生じることを防止でき、また、集電部にスパークが発生することを抑止できる。 In a railway vehicle, electric power collected from an overhead wire is supplied to a high voltage circuit such as a motor drive circuit or a power supply circuit to drive a traveling motor and various electric devices. Usually, one knitting is provided with a plurality of current collectors. “Formation” refers to a configuration in which a plurality of railway vehicles are connected. On the other hand, the plurality of current collectors are electrically connected to each other via a high-voltage bus (also referred to as a “lead-through”). Thereby, even when any of the current collectors is disconnected from the overhead wire, it is possible to prevent a power failure from occurring in a part of the equipment of the knitting, and it is possible to suppress the occurrence of a spark in the current collector.
鉄道車両においては、非常に稀にではあるが、高圧母線或いは高圧母線に接続された電力線に地絡が生じる恐れがある。地絡が生じると、架線から接地点へ非常に大きな電流が流れ、変電所では、過大な電流が検出されて、速やかに送電が遮断される。そのため、編成への電力供給が断たれる。従って、地絡により、同一架線に接続されている全ての編成への電力供給が停止する。 In a railway vehicle, although it is very rare, a ground fault may occur in a high-voltage bus or a power line connected to the high-voltage bus. When a ground fault occurs, a very large current flows from the overhead line to the grounding point, and an excessive current is detected at the substation, and the power transmission is immediately cut off. Therefore, the power supply to the knitting is cut off. Therefore, the power supply to all the trains connected to the same overhead line is stopped due to the ground fault.
上記のような地絡が生じた場合には、各編成において、一旦、全ての集電部が架線から切り離される。また、変電所では、自動的に電力が再投入される。そこで、各編成の運転士は、各集電部を順番に1つずつ架線に接続し、再び、地絡が発生するか確認する。運転士は、このような操作を繰り返し行うことで、何れの編成の何れの箇所で地絡が発生したのかを特定することができる。 When the above-mentioned ground fault occurs, in each knitting, all the current collectors are once disconnected from the overhead wire. In addition, at the substation, power is automatically turned on again. Therefore, the driver of each organization connects each current collector to the overhead line one by one in order, and checks again whether a ground fault occurs. The driver can identify the location where the ground fault has occurred in which knitting by repeatedly performing such an operation.
しかしながら、架線には一編成につき複数の集電部が接続されているため、一回の操作で短絡箇所を見つけるのは困難であった。このため、確認作業の過程で何度も地絡を発生させてしまい、変電所において何度も送電の遮断と電力の再投入とが繰り返されると、変電所の遮断器が焼損するなどの問題が生じる恐れがあった。変電所に問題が波及すると、短時間のうちに通常の運行に復旧することは非常に難しくなる。 However, since a plurality of current collectors are connected to the overhead wire per one formation, it is difficult to find a short-circuit portion by a single operation. For this reason, ground faults are generated many times in the process of confirmation work, and if the interruption of power transmission and the reapplying of power are repeated many times at the substation, the circuit breaker of the substation will burn out. There was a risk of occurrence. If a problem spreads to a substation, it will be very difficult to restore normal operation in a short time.
また、本発明に関連する先行技術として、特許文献1の段落0043−0051には、集電部からの入力電流に基づいて地絡の発生を判定し、母線に流れる電流の向きから編成内の故障点を推定するシステムが示されている。
Further, as prior art related to the present invention, in paragraphs 0043-0051 of
特許文献1のシステムのように、地絡が発生したときに、集電部に流れる電流と、母線に流れる電流とを検出することで、地絡発生の判定と発生箇所の推定を行うことができる。また、母線に設置される断流器および電流計の数を増やすことで、地絡の発生箇所の特定および切り離しをより細かく行うことができる。
しかしながら、地絡電流は非常に大きいため、地絡電流を計測する電流計のサイズは非常に大きくなる。従って、特許文献1のシステムでは、複数の大きな電流計を1つの鉄道車両に搭載することになり、鉄道車両においてシステムの配置スペースの確保が難しいという課題が生じる。
As in the system of
However, since the ground fault current is very large, the size of the ammeter for measuring the ground fault current becomes very large. Therefore, in the system of
本発明は、地絡の発生時に地絡の発生と発生箇所とを判定できる鉄道車両の地絡検出システムにおいて、システムのコンパクト化を図ることを目的とする。 An object of the present invention is to make the system compact in a ground fault detection system for a railway vehicle that can determine the occurrence and location of a ground fault when a ground fault occurs.
本発明は、上記目的を達成するため、
集電を行う複数の集電部と、前記集電部によって取り込まれた電力によって駆動される高電圧回路と、前記複数の集電部と電気的に接続される高圧母線とを備える編成に搭載されて、地絡の発生を検出する鉄道車両の地絡検出システムにおいて、
前記複数の集電部を流れる電流と前記高圧母線に流れる電流とを計測する複数の電流計と、
前記複数の電流計の少なくとも1つが飽和したことを検知して地絡の発生を判定する地絡判定部と、
前記複数の電流計が検出した前記高圧母線に流れる電流の方向に基づいて地絡の発生箇所を判定する位置判定部と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention
Mounted on a knitting comprising a plurality of current collectors for collecting current, a high voltage circuit driven by the power taken in by the current collector, and a high-voltage bus bar electrically connected to the plurality of current collectors In a railway vehicle ground fault detection system that detects the occurrence of a ground fault,
A plurality of ammeters for measuring a current flowing through the plurality of current collectors and a current flowing through the high-voltage bus;
A ground fault determination unit that detects that at least one of the plurality of ammeters is saturated and determines the occurrence of a ground fault;
A position determination unit that determines a location where a ground fault occurs based on a direction of current flowing through the high-voltage bus detected by the plurality of ammeters;
It is characterized by having.
この構成によれば、地絡判定部は電流計が飽和したことを検知して地絡の発生を判定するので、電流計として、地絡電流を計測できる大きなサイズの電流計でなく、地絡電流によって飽和する小さなサイズの電流計を採用できる。従って、1つの鉄道車両に搭載される複数の電流計のトータルの体積を小さくできる。従って、地絡発生および発生箇所の判定を行うことができ、且つ、システムのコンパクト化を図ることができる。 According to this configuration, since the ground fault determination unit detects that the ammeter is saturated and determines the occurrence of the ground fault, the ammeter is not a large-sized ammeter that can measure the ground fault current, but the ground fault. A small ammeter that saturates with current can be used. Therefore, the total volume of a plurality of ammeters mounted on one railway vehicle can be reduced. Therefore, it is possible to determine the occurrence of a ground fault and the location where the fault has occurred, and to make the system compact.
好ましくは、前記複数の集電部の電圧をそれぞれ計測する複数の電圧計を備え、
前記地絡判定部は、前記複数の電流計の少なくとも1つが飽和したことと、前記複数の電圧計の計測とに基づいて、地絡の発生を判定する構成としてもよい。
地絡が発生すると、地絡電流によって、或いは変電所の送電遮断によって、集電部の電圧がゼロになる。上記構成によれば、地絡以外の要因によって電流計の飽和が生じた場合に、電圧計の計測結果によって地絡の発生でないことを判断できる。従って、地絡の誤検出が回避される分、電流計のサイズをより小さくすることができる。
Preferably, it comprises a plurality of voltmeters that respectively measure the voltages of the plurality of current collectors,
The ground fault determination unit may determine the occurrence of a ground fault based on the fact that at least one of the plurality of ammeters is saturated and the measurement of the plurality of voltmeters.
When a ground fault occurs, the voltage at the current collector becomes zero due to a ground fault current or due to a power transmission interruption at a substation. According to the above configuration, when the ammeter is saturated due to a factor other than the ground fault, it can be determined from the measurement result of the voltmeter that no ground fault has occurred. Therefore, the size of the ammeter can be further reduced as much as erroneous detection of a ground fault is avoided.
さらに好ましくは、前記地絡判定部は、前記編成の車輪が空転したことを示す空転検知信号が入力された場合に、地絡の発生でないと判定するように構成してもよい。
空転が生じると、高電圧回路に一時的に大きな電流が流れて電流計が飽和する場合がある。しかし、上記構成によれば、空転検知信号により地絡の発生でないと判定できる。従って、地絡の誤検出が回避される分、電流計のサイズをより小さくすることができる。
More preferably, the ground fault determination unit may be configured to determine that no ground fault has occurred when an idling detection signal indicating that the wheel of the formation has slipped is input.
When idling occurs, a large current temporarily flows in the high voltage circuit, and the ammeter may be saturated. However, according to the above configuration, it can be determined that a ground fault has not occurred due to the idling detection signal. Therefore, the size of the ammeter can be further reduced as much as erroneous detection of a ground fault is avoided.
ここで、本発明に係る鉄道車両の地絡検出システムは、前記複数の電圧計および前記複数の電流計のうち1つの鉄道車両に搭載される電圧計および電流計、前記地絡判定部、ならびに前記位置判定部が、1ユニット化されているとよい。
この構成によれば、鉄道車両への地絡検出システムの取付け作業性が向上する。
また、前記複数の電流計の各々は変流器であるとよい。
この構成によれば、小さいサイズの電流計により、出力の飽和に基づいて地絡電流を検出することができる。
Here, the ground fault detection system for a railway vehicle according to the present invention includes a voltmeter and an ammeter mounted on one railway vehicle among the plurality of voltmeters and the plurality of ammeters, the ground fault determination unit, and The position determination unit may be a single unit.
According to this configuration, the workability of attaching the ground fault detection system to the railway vehicle is improved.
Each of the plurality of ammeters may be a current transformer.
According to this configuration, the ground fault current can be detected based on the output saturation with a small-sized ammeter.
さらに、本発明に係る鉄道車両の地絡検出システムは、地絡発生の判定条件を調整する学習部をさらに備えてもよい。
この構成によれば、学習部によって地絡発生の判定条件の調整が行われて、より精度の高い地絡発生の判定が可能となる。
Furthermore, the railway vehicle ground fault detection system according to the present invention may further include a learning unit that adjusts a determination condition for occurrence of a ground fault.
According to this configuration, the determination of the occurrence of ground fault is performed by the learning unit, and the determination of the occurrence of ground fault can be made with higher accuracy.
本発明の鉄道車両の地絡検出システムによれば、地絡の発生時に地絡の発生と発生箇所との判定を行え、さらに、システムをコンパクトに構成することができる。 According to the ground fault detection system for a railway vehicle of the present invention, it is possible to determine the occurrence of a ground fault and the location where the fault has occurred when the ground fault occurs, and it is possible to make the system compact.
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る地絡検出システムを示す構成図である。図2は、第1実施形態に係る地絡検出システムの論理部を示す構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a ground fault detection system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a logic unit of the ground fault detection system according to the first embodiment.
本実施形態の鉄道車両の地絡検出システムは、1つの編成に搭載されて地絡の発生を検出するシステムである。「編成」とは、複数の鉄道車両が連結された構成を示す。1つの編成を構成する複数の鉄道車両Mには、集電部1が搭載される鉄道車両Mと、集電部1が搭載されない鉄道車両Mとが含まれる。集電部1は例えばパンタグラフである。集電部1が搭載される鉄道車両Mには、電力線1Aと地絡検出ユニット2と高電圧回路であるVVVFインバータ4とが搭載され、これに隣接する鉄道車両Mには、高電圧回路であるSIV5が搭載される。電力線1Aは、集電部1からVVVF(Variable Voltage Variable Frequency)インバータ4およびSIV(Static Inverter)5へ電力を供給する。
The railway vehicle ground fault detection system of the present embodiment is a system that is mounted on one train and detects the occurrence of a ground fault. “Formation” indicates a configuration in which a plurality of railway vehicles are connected. The plurality of railway vehicles M constituting one train includes a railway vehicle M on which the
編成には、複数の鉄道車両Mに渡って敷設された1つの高圧母線3が設けられる。高圧母線3は、各集電部1の電力線1Aに接続される。高圧母線3によって複数の集電部1が電気的に接続されることで、何れかの集電部1が架線から離線したときに一部の高電圧回路が停電するという事態を避けることができる。さらに、集電部1が架線から離線したり再着線したりする際のスパークの発生が抑止される。
For knitting, one high-
VVVFインバータ4は、電力線1Aを介して供給された電力を変換して走行用モータに出力する。VVVFインバータ4は、さらに、鉄道車両の車輪が空転した場合にこれを検知して空転検知信号を出力する。車輪が空転した場合には、VVVFインバータ4に過大な電流が流れるため、空転検知信号に基づいてVVVFインバータ4の出力を低下させる制御が行われる。
SIV5は、電力線1Aを介して供給された電力を変換して鉄道車両Mの各種の電気部品に出力する。
The
The
次に、地絡検出システムについて説明する。
地絡検出システムは、複数の地絡検出ユニット2を信号線を介して互いに接続して構成される。各地絡検出ユニット2は、パンタ点電流計11と、断流器12と、横流電流計13とを備え、これらの各要素が1つの筐体に収容されてユニット化されている。複数の地絡検出ユニット2のうち少なくとも1つには、図2の論理部20が設けられている。なお、横流の計測が不要な鉄道車両Mにおいては、横流電流計13が省略されてもよい。各地絡検出ユニット2は、集電部1を有する複数の鉄道車両Mに搭載され、例えば車両下部に固定される。ここで、パンタ点電流計11および横流電流計13は、本発明に係る電流計に相当する。
Next, the ground fault detection system will be described.
The ground fault detection system is configured by connecting a plurality of ground
図3は、パンタ点電流計の出力特性を示すグラフである。
パンタ点電流計11は、集電部1の電力線1Aに取り付けられてその電流を計測する。パンタ点電流計11は、例えば変流器(CT:Current Transformer)である。図3の出力特性に示すように、パンタ点電流計11は、地絡電流を計測できる大容量の電流計でなく、電力線1Aに地絡電流が流れたときに出力が飽和する小容量の電流計である。但し、VVVFインバータ4とSIV5との総合的な最大消費電流より十分大きな電流で飽和するように、サイズが選択される。
FIG. 3 is a graph showing the output characteristics of the panta-point ammeter.
The panta point
パンタ点電流計11の出力部には、出力が飽和したことを検知する飽和検知部21(図2を参照)が設けられている。飽和検知部21は、出力が飽和したか否かを示す2値の信号を出力する。飽和検知部21は、例えば、パンタ点電流計11の出力と飽和閾値Lth(図3を参照)とを比較するコンパレータなどにより構成できる。
断流器12は、母線断流器(BLB:Bus Line Breaker)であり、集電部1の電力線1Aと高圧母線3との接続部に設けられる。断流器12は、運転台からの信号に基づいて接続状態と切断状態とに切り替わる。
A saturation detector 21 (see FIG. 2) for detecting that the output has been saturated is provided at the output unit of the panta-
The
横流電流計13は、高圧母線3の断流器12の周辺に取り付けられ、高圧母線3に流れる電流を計測する。横流電流計13は、例えば変流器(CT:Current Transformer)である。横流電流計13は、地絡が発生したときに高圧母線3に流れる電流の向きを計測できればよく、例えばパンタ点電流形11と同程度の電流容量を有する電流計が採用される。
横流電流計13の出力部には、横流電流計13の出力の正負を検知する方向検知部22が設けられている。方向検知部22は、電流方向を示す2値の信号を出力する。
The cross
A
論理部20は、図2に示すように、地絡発生を判定する地絡判定部24と、地絡の発生箇所の判定を行う位置判定部27と、地絡発生時に地絡の発生と発生箇所の情報を運転台等に出力する出力回路28とを備える。
地絡判定部24は、ORゲートであり、複数の飽和検知部21の信号が入力され、複数のパンタ点電流計11のうち少なくとも1つが飽和したときに、地絡発生を示す信号を出力する。
As shown in FIG. 2, the
The ground
位置判定部27は、所定の論理演算を行う論理回路であり、複数の方向検知部22の信号に基づいて、地絡の発生箇所を特定し、発生箇所を表わす信号を出力する。例えば、5号車および8号車の鉄道車両Mに2つの横流電流計13が設けられ(図1を参照)、1号車を先頭、10号車を後尾とする編成について説明する。この場合、2つの横流電流計13の電流方向が両方とも前方と検知されれば、位置判定部27は、先頭の電力系統ブロックU1で地絡発生と判定する。また、電流方向が5号車では後方と検知され、8号車では前方と検知されれば、位置判定部27は、中間の電力系統ブロックU2で地絡発生と判定する。また、電流方向が両方とも後方と検知されれば、位置判定部27は、後方の電力系統ブロックU3で地絡発生と判定する。位置判定部27は、このように予め決められた論理演算を行って演算結果の信号を出力する。
The
なお、図1では、横流電流計13の配置と個数、ならびに、地絡の発生箇所として識別できる電力系統ブロックU1〜U3を、簡略化して示している。実際には、もっと多くの横流電流計13が設けられることで、より正確な地絡発生箇所の判定が行われる。例えば、横流電流計13は、さらに3号車の地絡検出ユニット2に設けられてもよい。また、横流電流計13は、さらに5号車の地絡検出ユニット2における断流器12より後尾側の高圧母線3に設けられてもよい。この場合、4つの横流電流計13の電流方向に基づいて地絡の発生箇所をより詳細に識別することができる。
In FIG. 1, the arrangement and the number of the cross
出力回路28は、地絡判定部24から地絡発生の信号が出力された場合に、地絡発生信号と位置判定部27の発生箇所を示す信号とを保持し、保持した信号を乗務員室へ出力する。この出力により、乗務員室の運転台に、地絡発生の表示と、地絡発生箇所を示す表示とがなされて、これらが乗務員に通知される。
When the ground fault occurrence signal is output from the ground
<地絡検出動作>
続いて、地絡が発生した場合の検出動作について説明する。
編成の通常の運行時、集電部1が集電して電力線1Aに流れる電流はVVVFインバータ4とSIV5の総合的な最大消費電流以下となる。従って、複数のパンタ点電流計11の出力は飽和せず、地絡判定部24は地絡発生の判定を行わない。
一方、編成内の電力系統で地絡が発生した場合、地絡点に向かって架線から大きな地絡電流が流れる。従って、複数のパンタ点電流計11の少なくとも1つの出力が飽和する。すると、少なくとも1つの飽和検知部21(図2を参照)から検知信号が出力されて、これにより地絡判定部24から地絡発生信号が出力される。
<Ground fault detection operation>
Next, the detection operation when a ground fault occurs will be described.
During normal operation of knitting, the current collected by the
On the other hand, when a ground fault occurs in the power system in the train, a large ground fault current flows from the overhead line toward the ground fault point. Therefore, at least one output of the plurality of panta-
また、地絡が発生した場合、高圧母線3においても地絡点に向かって地絡電流が流れ、この電流の向きが横流電流計13によって計測される。そして、これらの電流方向の検知信号が位置判定部27に入力される。そして、所定の論理演算が行われて、位置判定部27から地絡の発生箇所を示す信号が出力される。
地絡発生の信号と発生箇所の信号が出力されると、出力回路28はこれらの信号を保持して、運転台に出力する。
When a ground fault occurs, a ground fault current flows toward the ground fault point also in the high-
When the ground fault generation signal and the signal of the occurrence location are output, the
以上のように、第1実施形態の地絡検出システムによれば、パンタ点電流計11と横流電流計13との計測によって、編成内で地絡が発生した場合に、地絡発生の判定と発生箇所の判定とを行うことができる。さらに、パンタ点電流計11として、電力線1Aに地絡電流が流れたときに出力が飽和する小容量の電流計が採用されているので、パンタ点電流計11のサイズを大幅に小さくできる。また、横流電流計13も同様に小さなサイズの電流計を採用できる。従って、地絡検出ユニット2を小型化でき、システム全体のコンパクト化を図ることができる。
As described above, according to the ground fault detection system of the first embodiment, when a ground fault occurs in the knitting due to the measurement by the
また、第1実施形態の地絡検出システムによれば、地絡発生の判定と発生箇所の判定とが二値信号を用いた簡単な論理演算によって実現できる。従って、単純な論理回路によって論理部20を構成できる。
Further, according to the ground fault detection system of the first embodiment, the determination of the occurrence of the ground fault and the determination of the occurrence location can be realized by a simple logical operation using a binary signal. Therefore, the
(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る地絡検出システムを示す構成図である。図5は、第2実施形態に係る地絡検出システムの論理部を示す構成図である。
第2実施形態の地絡検出システムは、地絡発生の判定条件の一部を変更したものであり、その他の構成は第1実施形態と同様である。同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a ground fault detection system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a logic unit of the ground fault detection system according to the second embodiment.
The ground fault detection system of the second embodiment is obtained by changing a part of the determination condition for the occurrence of ground fault, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. About the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
図4に示すように、第2実施形態の各地絡検出ユニット2は、第1実施形態の構成に加えて、パンタ点電圧計14を備える。パンタ点電圧計14は、例えば直流計器用変圧器(DCPT:Direct Current Potential Transformer)であり、集電部1の電力線1Aと接地電位との間の電圧を計測する。
図5に示すように、パンタ点電圧計14の出力部には低電圧検知部23が設けられている。低電圧検知部23は、電力線1Aの電圧が地絡によって低下した低電圧であるか否かを検知し、検知結果を示す二値の信号を出力する。或いは、低電圧検知部23は、地絡の発生によって変電所で送電が遮断されたときの架線電圧であるか否かを検知し、検知結果を示す二値の信号を出力する構成としてもよい。
As shown in FIG. 4, the local
As shown in FIG. 5, a low
第2実施形態において、地絡検出システムの論理部20Aは、図5に示すように、地絡判定部24Aを備える。地絡判定部24Aは、複数の飽和検知部21の信号を入力して論理和を出力するORゲート25と、ANDゲート26とを備える。
In the second embodiment, the
ANDゲート26は、ORゲート25の出力と、複数の低電圧検知部23の出力と、空転検知信号の反転信号とを入力し、これらの論理積を演算して地絡発生か否かを示す信号を出力する。空転検知信号とは、上述したように鉄道車両Mの車輪が空転したことを示す信号であり、VVVFインバータ4から出力される。
The AND
第2実施形態のパンタ点電流計11は、第1実施形態のものと比較して、さらに容量の小さいものを採用してもよい。例えば、パンタ点電流計11の出力飽和レベルは、VVVFインバータ4とSIV5との総合の最大消費電流と同等、或いは、これより低いレベルになってもよい。
The panta point
<地絡検出動作>
第2実施形態においても、編成の通常の運行時、集電部1から電力線1Aを介して流れる電流はVVVFインバータ4とSIV5の総合的な最大消費電流より大幅に低く、複数のパンタ点電流計11の出力は飽和しない。よって、ORゲート25の出力値は「0」、ANDゲート26の出力値は「0」となり、地絡判定部24Aは地絡発生の信号を出力しない。
<Ground fault detection operation>
Also in the second embodiment, during normal operation of the knitting, the current flowing from the
また、編成の運行時、車両の空転が生じて一時的にVVVFインバータ4に大電流が流れた場合、パンタ点電流計11の飽和レベルが低いと、この大電流によって何れかの飽和検知部21から飽和を示す信号が出力される場合がある。しかしながら、この場合でも、ANDゲート26には空転検知信号の反転信号(出力値「0」)が入力される。よって、ANDゲート26の出力値は「0」となり、地絡判定部24Aは地絡発生の信号を出力しない。
In addition, when the train is idling and a large current flows temporarily to the
また、編成の運行時、架線からの集電部1の離線と再着線とがあって架線からVVVFインバータ4又はSIV5に突入電流が流れた場合には、パンタ点電流計11の飽和レベルが低いと、何れかの飽和検知部21から飽和を示す信号が出力される場合がある。或いは、VVVFインバータ4とSIV5の消費電流が非常に大きくなった場合には、パンタ点電流計11の飽和レベルが低いと、何れかの飽和検知部21から飽和を示す信号が出力される場合がある。しかしながら、これらの場合、架線には高電圧が加わっているので、複数の低電圧検知部23の出力値は「0」となる。従って、ORゲート25の出力値が「1」になっても、ANDゲートの出力値は「0」となり、地絡判定部24Aは地絡発生の判定を行わない。
In addition, when there is a disconnection and reconnection of the
一方、編成内で地絡が発生した場合、地絡点に向かって架線から大きな地絡電流が流れる。従って、複数のパンタ点電流計11の少なくとも1つの出力は飽和し、ORゲート25の出力値は「1」になる。また、この時、車輪の空転は生じないため、空転検知信号の反転信号の値も「1」となる。さらに、地絡によって架線電圧は低下し、複数の低電圧検知部23の出力値は「1」となる。よって、ANDゲートの出力値は「1」となり、地絡判定部24Aから地絡発生の信号が出力される。よって、出力回路28から、地絡発生の信号と発生箇所の信号とが運転台に出力される。
On the other hand, when a ground fault occurs in the knitting, a large ground fault current flows from the overhead line toward the ground fault point. Accordingly, at least one output of the plurality of
以上のように、第2実施形態の地絡検出システムによれば、パンタ点電圧計14により集電部1の電圧が計測され、パンタ点電流計11の出力が飽和した場合でも、集電部1の電圧が地絡を示す低電圧になっていない場合に、地絡発生の判定が行われない。従って、地絡発生の誤判定を防止でき、その分、パンタ点電流計11として、より小型の電流計を採用できる。従って、地絡検出ユニット2のよりコンパクト化を図ることができる。
As described above, according to the ground fault detection system of the second embodiment, even when the voltage of the
また、第2実施形態の地絡検出システムによれば、地絡発生の判定を行うための信号が全て二値の信号なので、単純な論理回路によって論理部20Aを構成できる。
Further, according to the ground fault detection system of the second embodiment, since all signals for determining the occurrence of ground fault are binary signals, the
(第3実施形態)
図6は、第3実施形態に係る地絡検出システムの論理部を示す構成図である。
第3実施形態の地絡検出システムは、学習部31によって飽和検知部21の検知条件、方向検知部22の検知条件、低電圧検知部23の検知条件を適宜調整可能にしたものである。以下、第2実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する。
第3実施形態では、飽和検知部21、方向検知部22、低電圧検知部23が、各々の検知条件を、複数の設定パラメータを用いて詳細に設定できるように構成されている。検知条件の設定パラメータとしては、例えば検知レベル、信号の変化量、信号の変化率、信号の変化タイミング、信号の変化パターンなど、様々なパラメータを採用してよい。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a logic unit of the ground fault detection system according to the third embodiment.
In the ground fault detection system according to the third embodiment, the
In the third embodiment, the
学習部31は、例えば地絡のフィールド試験において動作するように構成される。地絡のフィールド試験では、実際に様々なパターンで地絡を発生させて、地絡検出システムが地絡発生の判定を正しく行えるか試験される。或いは、地絡と誤判定されやすい様々なパターンの状況を発生させて、地絡検出システムが地絡発生と誤判定しないか試験される。
学習部31は、外部から試験結果情報と、論理部20Aの判定結果である地絡発生および発生箇所の信号を入力する。学習部31は、両者の情報を比較することで、論理部20Aが正しい判定を行ったか、誤った判定を行ったか判別できる。
The
The
さらに、学習部31は、各パンタ点電流計11、各横流電流計13、および各パンタ点電圧計14の出力を入力し、正しい判定が行われた場合に、これらの出力に規則性がないか探索処理を行う。また、学習部31は、誤判定が行われた場合に、これらの出力に規則性が無いか探索処理を行う。
探索処理の結果、学習部31は、誤判定が行われた場合の規則性と、正しい判定が行われた場合の規則性とから、誤判定を少なくし且つ正しい判定を実現可能な飽和検知部21、方向検知部22、低電圧検知部23の各検知条件を抽出する。そして、各検知条件に合わせて、飽和検知部21、方向検知部22、低電圧検知部23の設定パラメータの値を修正する。
Further, the
As a result of the search process, the
このような設定パラメータの修正により、地絡検出システムによる地絡の誤判定を少なくし、確実で正確な地絡の判定が行われるように、地絡検出システムの動作を修正することができる。
以上のように、第3実施形態の地絡検出システムによれば、確実で正確な地絡の判定を行えるので、その分、パンタ点電流計11、横流電流計13、パンタ点電圧計14として、より小型の計測器を適用することが可能となる。よって、システムのよりコンパクト化を図ることができる。
By correcting the setting parameters in this way, it is possible to correct the operation of the ground fault detection system so that erroneous determination of ground faults by the ground fault detection system is reduced and the determination of ground faults is performed reliably and accurately.
As described above, according to the ground fault detection system of the third embodiment, since a reliable and accurate determination of the ground fault can be performed, the
なお、学習部31は、地絡試験において動作させるのではなく、編成の通常の運行中に動作するように構成してもよい。この場合、学習部31へは地絡発生の判定がなされた場合に、作業員から学習部31に正常な判定であったか誤った判定であったかの情報を与えるように構成するとよい。また、学習部31は、飽和検知部21、方向検知部22、低電圧検知部23の検知条件を修正するのではなく、例えば、地絡判定部24A、或いは位置判定部27の論理判断の条件を修正するように構成してもよい。この場合、地絡判定部24Aと位置判定部27との論理判断の条件は、例えば信号の発生順序や遅延条件などを含めて、より詳細に設定できるように構成し、学習部31が、これらのパラメータを適宜に修正する構成とすればよい。
In addition, you may comprise the learning
以上、本発明の各実施の形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、論理部20、20Aを、1つの地絡検出ユニット2に収容した構成を示したが、例えば論理部20は運転台に設けて各地絡検出ユニット2と信号線を介して接続される構成としてもよい。また、上記実施形態では、パンタ点電流計11と横流電流計13とを断流器12と同じ筐体に収容したユニット化した構成を示したが、これらは別々に鉄道車両に搭載されてもよい。また、上記実施形態では、パンタ点電流計が飽和したことに基づいて地絡の発生を判定する構成を示したが、横流電流計が飽和したことに基づいて地絡の発生を判定するようにしてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the
1 集電部
1A電力線
2 地絡検出ユニット
3 高圧母線
4 VVVFインバータ
5 SIV
11 パンタ点電流計(電流計)
13 横流電流計(電流計)
14 パンタ点電圧計(電圧計)
20、20A 論理部
21 飽和検知部
22 方向検知部
23 低電圧検知部
24、24A 地絡判定部
25 ORゲート
26 ANDゲート
27 位置判定部
28 出力回路
31 学習部
DESCRIPTION OF
11 Panta-point ammeter (ammeter)
13 Cross current meter (Ammeter)
14 Punta point voltmeter (voltmeter)
20,
Claims (6)
前記複数の集電部を流れる電流と前記高圧母線に流れる電流とを計測する複数の電流計と、
前記複数の電流計の少なくとも1つが飽和したことを検知して地絡の発生を判定する地絡判定部と、
前記複数の電流計が検出した前記高圧母線に流れる電流の方向に基づいて地絡の発生箇所を判定する位置判定部と、
を備えることを特徴とする鉄道車両の地絡検出システム。 Mounted on a knitting comprising a plurality of current collectors for collecting current, a high voltage circuit driven by the power taken in by the current collector, and a high-voltage bus bar electrically connected to the plurality of current collectors In a railway vehicle ground fault detection system that detects the occurrence of a ground fault,
A plurality of ammeters for measuring a current flowing through the plurality of current collectors and a current flowing through the high-voltage bus;
A ground fault determination unit that detects that at least one of the plurality of ammeters is saturated and determines the occurrence of a ground fault;
A position determination unit that determines a location where a ground fault occurs based on a direction of current flowing through the high-voltage bus detected by the plurality of ammeters;
A ground fault detection system for a railway vehicle, comprising:
前記地絡判定部は、前記複数の電流計の少なくとも1つが飽和したことと、前記複数の電圧計の計測とに基づいて、地絡の発生を判定することを特徴とする請求項1記載の鉄道車両の地絡検出システム。 A plurality of voltmeters for measuring the voltages of the plurality of current collectors,
The ground fault determination unit determines occurrence of a ground fault based on at least one of the plurality of ammeters being saturated and measurement of the plurality of voltmeters. Railway vehicle ground fault detection system.
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