JP2019090649A - 故障点標定システム - Google Patents

Abstract

【課題】架線において故障が発生した場合に、遮断器をオフからオンにする処理を繰り返したり、架線の故障点を標定するための他の装置を設けたりすることなく、架線の故障点を求める。【解決手段】実施形態の故障点標定システムは、第１遮断器と、第１デバイスと、第１電圧検出部と、第１電流検出部と、第２遮断器と、第２デバイスと、第２電圧検出部と、第１算出部と、を備える。第１算出部は、第１遮断器および第２遮断器をオフし、第１スイッチをオンし、かつ第２スイッチをオフした場合における、第１電圧、第１電流値および第２電圧と、架線の所定の長さ当りの抵抗値とに基づいて、第１変電所から架線の故障点までの長さを算出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、故障点標定システムに関する。

鉄道電化システムは、交通量の増加の最も効果的な解決策と考えられている。直流き電方式を適用した路面電車や地下鉄等の鉄道電化システムは、都会での移動手段向けの交通量の増加の解決策である。このような鉄道電化システムへの要求の増加に伴い、鉄道電化システムにおける安全かつ信頼性の高いサービスの提供の優先度が高くなっている。鉄道電化システムにおいて、変電所から電力が供給される架線の短絡故障や接地故障等の故障は、当該鉄道電化システムの安全な運用に対して大きな影響を与える可能性がある。

特許第３２９３７５９号

しかしながら、架線の故障は、鉄道電化システムの性能の向上やメンテナンスを行ったとしても、避けられない場合がある。そのため、故障から架線を保護するシステムや故障を検出するシステムを向上させることによる迅速な故障の検出および解決が、鉄道の遅延、および故障の発生による乗客の安全上の問題を回避する手段として期待されている。

実施形態の故障点標定システムは、第１遮断器と、第１デバイスと、第１電圧検出部と、第１電流検出部と、第２遮断器と、第２デバイスと、第２電圧検出部と、第１算出部と、を備える。第１遮断器は、電車の所定区間の架線に対する第１変電所からの直流電力の供給をオンまたはオフする。第１デバイスは、第１変電所から架線に供給される直流電力の電圧を降下させる第１抵抗と、第１抵抗により電圧を降下させた直流電力の架線への供給をオンまたはオフする第１スイッチと、を有し、かつ第１遮断器に並列接続される。第１電圧検出部は、第１変電所から架線に供給される直流電力の第１電圧を検出する。第１電流検出部は、第１変電所から架線に流れる電流の第１電流値を検出する。第２遮断器は、第１変電所とは異なる第２変電所から架線への直流電力の供給をオンまたはオフする。第２デバイスは、第２変電所から架線に供給される直流電力の電圧を降下させる第２抵抗と、第２抵抗により電圧を降下させた直流電力の架線への供給をオンまたはオフする第２スイッチと、を有し、かつ第２遮断器に並列接続される。第２電圧検出部は、第２変電所から架線に供給される直流電力の第２電圧を検出する。第１算出部は、第１遮断器および第２遮断器をオフし、第１スイッチをオンし、かつ第２スイッチをオフした場合における、第１電圧、第１電流値および第２電圧と、架線の所定の長さ当りの抵抗値とに基づいて、第１変電所から架線の故障点までの長さを算出する。

図１は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの構成の一例を示す図である。 図２は、本実施形態にかかる鉄道電化システムにおける架線の故障点を求める処理を説明するための図である。 図３は、本実施形態にかかる鉄道電化システムにおける変電所から故障点までの距離を求める処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図４は、本実施形態にかかる鉄道電化システムにおける変電所から故障点までの距離を求める処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所において故障点を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所の開閉装置において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。 図７は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所において故障点を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所の開閉装置において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。 図９は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの制御盤において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。 図１０は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの制御盤において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。 図１１は、本実施形態にかかる鉄道電化システムのＳＣＡＤＡにおいて故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる故障点標定システムを適用した鉄道電化システムについて説明する。

図１は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかる鉄道電化システムは、電車Ｔの架線Ｌに対して直流電力を供給する直流き電方式を採用するシステムである。直流き電方式を採用した鉄道電化システムでは、架線Ｌに対して、複数の発電所（本実施形態では、発電所ＴＳＳ−Ａ，ＴＳＳ−Ｂ）から直流電力を供給する。以下の説明では、発電所ＴＳＳ−Ａ，ＴＳＳ−Ｂを区別する必要が無い場合には、発電所ＴＳＳと記載する。

変電所ＴＳＳは、電車ＴからレールＲを経由して変電所ＴＳＳに戻される電流を遮断する断路器１６を有する。発電所ＴＳＳ−Ａは、第１電力供給部１０Ａおよび第２電力供給部２０Ａを有する。第１電力供給部１０Ａおよび第２電力供給部２０Ａは、互いに異なる区間の架線Ｌに対して直流電力を供給する。変電所ＴＳＳ−Ｂは、第１電力供給部１０Ｂおよび第２電力供給部２０Ｂを有する。第１電力供給部１０Ｂおよび第２電力供給部２０Ｂは、互いに異なる区間の架線Ｌに対して直流電力を供給する。

具体的には、発電所ＴＳＳ−Ａの第１電力供給部１０Ａは、区間Ｓ１の架線Ｌに対して直流電力を供給する。発電所ＴＳＳ−Ａの第２電力供給部２０Ａは、区間Ｓ１に隣接する区間Ｓ２の架線Ｌに対して直流電力を供給する。発電所ＴＳＳ−Ｂの第１電力供給部１０Ｂは、区間Ｓ２の架線Ｌに対して直流電力を供給する。また、発電所ＴＳＳ−Ｂの第２電力供給部２０Ｂは、区間Ｓ２に隣接する区間Ｓ３の架線Ｌに対して直流電力を供給する。本実施形態の鉄道電化システムにおいては、電車Ｔが走行する各区間の架線Ｌに対して複数の発電所ＴＳＳから直流電力が供給する。

本実施形態では、第１電力供給部１０Ａ，１０Ｂおよび第２電力供給部２０Ａ，２０Ｂは、複線の区間の架線Ｌ（上り列車用の架線Ｌおよび下り列車用の架線Ｌ）に、直流電力を供給する。また、本実施形態では、鉄道電化システムには、一方の区間の架線Ｌから、当該一方の区間に隣接する他の区間の架線Ｌへの電流の流れ込みを防止するエアセクション３０が設けられている。

次に、発電所ＴＳＳ−Ａの第１電力供給部１０Ａの構成について説明する。変電所ＴＳＳ−Ａの第１電力供給部１０Ａは、図１に示すように、変圧器１１、整流器１２、受電側遮断器１３、送電側遮断器１４Ａ１，１４Ａ２、ラインテストデバイス１５Ａ１，１５Ａ２、計器用変流器１７Ａ１，１７Ａ２、および計器用変圧器１８Ａ１，１８Ａ２を有する。

変圧器１１は、一般の電力網から供給される交流電力を受電し、当該受電した交流電力を降圧する。整流器１２は、電車Ｔから、レールＲを経由して、変電所ＴＳＳ−Ａに電流を戻す。また、整流器１２は、受電側遮断器１３を経由して、一般の電力網から供給される交流電力（本実施形態では、変圧器１１により降圧された交流電力）を、直流電力に変換して、区間Ｓ１の架線Ｌに供給する。受電側遮断器１３は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ：High Speed vacuum Circuit Breaker）等により構成され、一般の電力網から架線Ｌへの交流電力の供給をオンまたはオフする。

送電側遮断器１４Ａ１は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ１の上り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給をオン（閉じた状態）またはオフ（開いた状態）する。具体的には、送電側遮断器１４Ａ１は、区間Ｓ１の上り列車用の架線Ｌの短絡故障や接地故障等の故障によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。送電側遮断器１４Ａ２は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ１の下り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給をオンまたはオフする。具体的には、送電側遮断器１４Ａ２は、区間Ｓ１の下り列車用の架線Ｌの故障等によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。

ラインテストデバイス１５Ａ１は、送電側遮断器１４Ａ１をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ａ１がオンすることを防止するために用いられる。また、ラインテストデバイス１５Ａ２は、送電側遮断器１４Ａ２をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ａ２がオンすることを防止するために用いられる。これにより、送電側遮断器１４Ａ１，１４Ａ２に対して、遮断電流が繰り返し流れて、当該送電側遮断器１４Ａ１，１４Ａ２が損傷することを防止できる。

計器用変流器１７Ａ１は、第１電力供給部１０Ａから、区間Ｓ１の上り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変流器１７Ａ２は、第１電力供給部１０Ａから、区間Ｓ１の下り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変圧器１８Ａ１は、区間Ｓ１の上り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。計器用変圧器１８Ａ２は、区間Ｓ１の下り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。

次に、発電所ＴＳＳ−Ａの第２電力供給部２０Ａの構成について説明する。以下の説明では、第１電力供給部１０Ａと異なる構成について説明する。変電所ＴＳＳ−Ｂの第１電力供給部１０Ｂは、図１に示すように、変圧器１１、整流器１２、受電側遮断器１３、送電側遮断器１４Ａ３，１４Ａ４、ラインテストデバイス１５Ａ３，１５Ａ４、計器用変流器１７Ａ３，１７Ａ４、および計器用変圧器１８Ａ３，１８Ａ４を有する。

第２電力供給部２０Ａの整流器１２は、受電側遮断器１３を経由して、一般の電力網から供給される交流電力を、直流電力に変換して、区間Ｓ２の架線Ｌに供給する。

送電側遮断器１４Ａ３は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給をオンまたはオフする。具体的には、送電側遮断器１４Ａ３は、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。送電側遮断器１４Ａ４は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌへの直流電力のオンまたはオフする。具体的には、送電側遮断器１４Ａ４は、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障等によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。

ラインテストデバイス１５Ａ３は、送電側遮断器１４Ａ３をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ａ３がオンとなることを防止するために用いられる。また、ラインテストデバイス１５Ａ４は、送電側遮断器１４Ａ３をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ａ４がオンとなることを防止するために用いられる。これにより、送電側遮断器１４Ａ３，１４Ａ４に対して、遮断電流が繰り返し流れて、当該送電側遮断器１４Ａ３，１４Ａ４が損傷することを防止できる。

計器用変流器１７Ａ３は、第２電力供給部２０Ａから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変流器１７Ａ４は、第２電力供給部２０Ａから、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変圧器１８Ａ３は、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。計器用変圧器１８Ａ４は、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。

次に、発電所ＴＳＳ−Ｂの第１電力供給部１０Ｂの構成について説明する。以下の説明では、第１電力供給部１０Ａと異なる構成について説明する。変電所ＴＳＳ−Ｂの第１電力供給部１０Ｂは、図１に示すように、変圧器１１、整流器１２、受電側遮断器１３、送電側遮断器１４Ｂ１，１４Ｂ２、ラインテストデバイス１５Ｂ１，１５Ｂ２、計器用変流器１７Ｂ１，１７Ｂ２、および計器用変圧器１８Ｂ１，１８Ｂ２を有する。

第１電力供給部１０Ｂの整流器１２は、電車Ｔから、レールＲを経由して、変電所ＴＳＳ−Ｂに電流を戻す。また、整流器１２は、受電側遮断器１３を経由して、一般の電力網から供給される交流電力を、直流電力に変換して、区間Ｓ２の架線Ｌに供給する。

送電側遮断器１４Ｂ１は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給をオンまたはオフする。具体的には、送電側遮断器１４Ｂ１は、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。送電側遮断器１４Ｂ２は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給をオンまたはオフする。具体的には、送電側遮断器１４Ｂ２は、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障等によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。

ラインテストデバイス１５Ｂ１は、送電側遮断器１４Ｂ１をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ｂ１がオンすることを防止するために用いられる。また、ラインテストデバイス１５Ｂ２は、送電側遮断器１４Ｂ２をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ｂ２がオンすることを防止するために用いられる。これにより、送電側遮断器１４Ｂ１，１４Ｂ２に対して、遮断電流が繰り返し流れて、当該送電側遮断器１４Ｂ１，１４Ｂ２が損傷することを防止できる。

計器用変流器１７Ｂ１は、第１電力供給部１０Ｂから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変流器１７Ｂ２は、第１電力供給部１０Ｂから、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変圧器１８Ｂ１は、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。計器用変圧器１８Ｂ２は、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。

次に、発電所ＴＳＳ−Ｂの第２電力供給部２０Ｂの構成について説明する。以下の説明では、第１電力供給部１０Ｂと異なる構成について説明する。変電所ＴＳＳ−Ｂの第２電力供給部２０Ｂは、図１に示すように、変圧器１１、整流器１２、受電側遮断器１３、送電側遮断器１４Ｂ３，１４Ｂ４、ラインテストデバイス１５Ｂ３，１５Ｂ４、計器用変流器１７Ｂ３，１７Ｂ４、および計器用変圧器１８Ｂ３，１８Ｂ４を有する。

第２電力供給部２０Ｂの整流器１２は、受電側遮断器１３を経由して、一般の電力網から供給される交流電力を、直流電力に変換して、区間Ｓ３の架線Ｌに供給する。

送電側遮断器１４Ｂ３は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ３の上り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給をオンまたはオフする。具体的には、送電側遮断器１４Ｂ３は、区間Ｓ３の上り列車用の架線Ｌの故障によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。送電側遮断器１４Ｂ４は、直流高速度遮断器（ＨＳＣＢ）等により構成され、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ３の下り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給をオンまたはオフする。具体的には、送電側遮断器１４Ｂ４は、区間Ｓ３の下り列車用の架線Ｌの故障等によって当該架線Ｌに流れる電流が大きくなった場合に、オフして、当該架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。

ラインテストデバイス１５Ｂ３は、送電側遮断器１４Ｂ３をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ｂ３がオンすることを防止するために用いられる。また、ラインテストデバイス１５Ｂ４は、送電側遮断器１４Ｂ３をオンして架線Ｌへの直流電力の供給を開始する場合に、架線Ｌが過負荷な状態若しくは架線Ｌに故障が発生した状態において送電側遮断器１４Ｂ３がオンすることを防止するために用いられる。これにより、送電側遮断器１４Ｂ３，１４Ｂ４に対して、遮断電流が繰り返し流れて、当該送電側遮断器１４Ｂ３，１４Ｂ４が損傷することを防止できる。

計器用変流器１７Ｂ３は、第２電力供給部２０Ｂから、区間Ｓ３の上り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変流器１７Ｂ４は、第２電力供給部２０Ｂから、区間Ｓ３の下り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値を検出する電流検出部である。計器用変圧器１８Ｂ３は、区間Ｓ３の上り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。計器用変圧器１８Ｂ４は、区間Ｓ３の下り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧を検出する電圧検出部である。

次に、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに故障が生じた場合に、変電所ＴＳＳ−Ａの第２電力供給部２０Ａから区間Ｓ２の架線Ｌへの直流電力の供給の遮断処理について説明する。ここでは、変電所ＴＳＳ−Ａの第２電力供給部２０Ａによる架線Ｌへの直流電力の供給の遮断処理について説明するが、他の電力供給部（第１電力供給部１０Ａ、第１電力供給部１０Ｂ、第２電力供給部２０Ｂ）においても同様に、架線Ｌへの直流電力の供給の遮断処理が実行される。

第２電力供給部２０Ａ（例えば、送電側遮断器１４Ａ４を制御する開閉装置）は、図１に示すように、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌにおいて短絡故障が発生した場合（例えば、計器用変流器１７Ａ４によって通常の電流値より高い電流値を検出した場合）、送電側遮断器１４Ａ４に対して、直流電流の供給の遮断を指示する遮断指示を送信する。ここで、通常の電流値は、架線Ｌにおいて故障が発生していない場合に架線Ｌに流れる電流値である。送電側遮断器１４Ａ４は、遮断指示を受信した場合、オフして、短絡故障が発生した区間の架線Ｌに対する直流電力の供給を遮断する。

次に、ラインテストデバイス１５Ａ４の具体的な構成について説明する。ここでは、ラインテストデバイス１５Ａ４の構成について説明するが、他のラインテストデバイス１５Ａ１，１５Ａ２、１５Ａ３，１５Ｂ１，１５Ｂ２，１５Ｂ３，１５Ｂ４も同様の構成を有する。

ラインテストデバイス１５Ａ４は、送電側遮断器１４Ａ４に対して並列接続される。また、ラインテストデバイス１５Ａ４は、第２電力供給部２０Ａから架線Ｌに供給される直流電力の電圧を降下させる抵抗ＬＴ（以下、電圧降下抵抗と言う）と、当該電圧降下抵抗ＬＴにより電圧を降下させた直流電力の架線Ｌへの供給をオンまたはオフするスイッチ（コンタクタ）ＳＷと、第２電力供給部２０Ａから架線Ｌへ大電流が流れた場合に溶断するヒューズＦと、を有する。

送電側遮断器１４Ａ４がオフとなっている場合、ラインテストデバイス１５Ａ４は、スイッチＳＷをオンとして、架線Ｌに対して、直流電力を供給する。この場合、ラインテストデバイス１５Ａ４は、電圧降下抵抗ＬＴを介して、架線Ｌに対して電流を流すため、架線Ｌに流れる電流の電流値が下げられる。電圧降下抵抗ＬＴには、一般的に、大きな抵抗値を有する抵抗が用いられるため、架線Ｌから直流電力の供給を受ける電車Ｔに流れる電流は小さくなる。

ところで、従来、電力系統の故障点を標定する方法（以下、故障点標定方法と言う）は、既に開発されかつ工業的に用いられている。例えば、架線のインピーダンスに基づいて電力系統の故障点を標定する故障点標定方法は、簡単に適用できる点で、工業的に最も確立された方法である。この故障点標定方法は、電力系統の故障点を標定するために、電力系統において故障が発生している間に検出される電流値および電圧を用いる。しかしながら、この故障点標定方法は、以下の理由により、直流き電方式を用いた鉄道電化システムに適用することが困難である。

まず、直流き電方式を用いた鉄道電化システムには、非常に大きい短絡電流が流れ、かつ当該鉄道電化システムが有する保護装置が直ちに短絡電流の発生を防止する。そのため、鉄道電化システムが有する電圧検出器および電流検出器は、故障が発生した際の電力系統の電圧および電流値の検出が困難な場合がある。

また、上述の故障点標定方法は、故障点の抵抗値を検出する装置を、当該故障点に設けなければならないが、直流き電方式を用いた鉄道電化システムにおいては、当該故障点の抵抗値を検出することは難しい。上述の故障点標定方法では、故障点を標定するための演算において、当該故障点の抵抗値を考慮しなくても良いが、この方法は、架線に対して１つの変電所のみが電力を供給しかつ電車Ｔの負荷が除かれた鉄道電化システムにおいてのみ実現可能である。

また、直流き電方式を用いた鉄道電化システムにおいては、変電所毎に設けられた電流検出器により検出される短絡電流の電流値は、時間経過と共に、指数関数的に、実際の短絡電流の電流値まで上昇する。理論的には、各変電所において検出される短絡電流の電流値を比較することによって、架線の故障点を検出できる。しかしながら、架線において故障が発生すると、遮断器が直ちにオフとなるため、電流検出器による短絡電流の電流値の検出を妨げる。また、遮断器がオフとなる際に流れる遮断電流が、架線の故障点の検出を妨げる可能性もある。さらに、故障が発生した区間の架線に直流電力を供給する変電所の遮断器を同時にオフとする必要があるが、実際は、各変電所の遮断器をオフにするタイミングにずれが生じる。以上の理由により、従来の故障点標定方法によっては、直流き電方式を適用した鉄道電化システムにおいて、故障点を検出することは困難である。

そこで、本実施形態にかかる鉄道電化システムは、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌにおいて故障が発生した場合、ラインテストデバイス１５Ａ４，１５Ｂ２を用いて、短絡電流や架線Ｌの故障点の抵抗の計測結果を考慮することなく、架線Ｌのインピーダンスに基づいて、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点を検出する。

具体的には、鉄道電化システムは、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点を検出する際、送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオフし、ラインテストデバイス１５Ａ４のスイッチＳＷをオンし，ラインテストデバイス１４Ｂ２のスイッチＳＷをオフした場合における、計器用変圧器１８Ａ４，１８Ｂ２により検出される電圧および計器用変流器１７Ａ４により検出される電流値と、架線Ｌの所定の長さ当りの抵抗値と、に基づいて、変電所ＴＳＳ−Ａから、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する。これにより、架線Ｌにおいて故障が発生した場合に、送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオフからオンにする処理を繰り返したり、架線Ｌの故障点を標定するための他の装置を設けたりすることなく、架線Ｌの故障点を求めることができる。

図２は、本実施形態にかかる鉄道電化システムにおける架線の故障点を求める処理を説明するための図である。ここでは、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点を求める処理について説明するが、他の区間の架線Ｌの故障点も同様にして故障点を求めることができる。図２において、Ｒ_ＬＴＡは、ラインテストデバイス１５Ａ４が有する電圧降下抵抗ＬＴの抵抗値（Ω）である。Ｒ_ｆは、架線Ｌの故障点の抵抗値（Ω）である。Ｖ_ｆは、架線Ｌの故障点の電圧（Ｖ）である。Ｖ_Ａは、図２に示す位置Ａと位置Ａ´との間で電圧（言い換えると、計器用変圧器１８Ａ４により検出される電圧）である。Ｖ_Ｂは、図２に示す位置Ｂと位置Ｂ´との間の電圧（言い換えると、計器用変圧器１８Ｂ２により検出される電圧）である。

Ｉ_ａは、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点に流れる電流の電流値（言い換えると、計器用変流器１７Ａ４により検出される電流値）である。Ｉ_ｂは、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点に流れる電流の電流値（言い換えると、計器用変流器１７Ｂ２により検出される電流値）である。Ｄ_１は、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の架線Ｌの故障点までの距離である。Ｄ_２は、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の架線Ｌの故障点までの距離である。ｒは、架線Ｌの所定の長さ（本実施形態では、１ｋｍ）当たりの抵抗値（Ω／ｋｍ）である。

第２電力供給部２０Ａおよび第１電力供給部１０Ｂは、キルヒホッフの法則によれば、下記の式（１），（２）に示すように、電圧Ｖ_Ａおよび電圧Ｖ_Ｂを求めることができる。
Ｖ_Ａ＝Ｉ_ａ（Ｄ_１×ｒ）＋Ｖ_ｆ・・・（１）
Ｖ_Ｂ＝Ｉ_ｂ（Ｄ_２×ｒ）＋Ｖ_ｆ・・・（２）

そして、計器用変流器１７Ａ４，１８Ｂ２によって所定電流値より高い電流値Ｉ_ａ，Ｉ_ｂが検出されて、架線Ｌの故障が発生したと判断した場合、鉄道電化システムは、変電所ＴＳＳ−Ａのラインテストデバイス１５Ａ４が有するスイッチＳＷをオンし、かつ変電所ＴＳＳ−Ｂのラインテストデバイス１５Ｂ２が有するスイッチＳＷをオフする。これにより、電圧Ｖ_Ａおよび距離Ｄ_１は、下記の式（３）で表される。
Ｖ_Ａ＝Ｉ_ａ（Ｄ_１×ｒ）＋Ｖ_Ｂ
Ｄ_１＝（Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）／（Ｉ_ａ×ｒ）・・・（３）

ここで、架線Ｌの所定の長さ当りの抵抗値ｒは、予め求められており、かつ電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂおよび電流値Ｉ_ａは、計器用変流器１７Ａ４および計器用変圧器１８Ａ４，１８Ｂ２により検出可能である。そのため、第２電力供給部２０Ａは、上記の式（３）に従うことによって、架線Ｌの故障点における短絡電流を検出することなく、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の架線Ｌの故障点までの距離Ｄ_１を求めることができる。また、第１電力供給部１０Ｂも、同様にして、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の架線Ｌの故障点までの距離を求めることができる。

本実施形態では、計器用変流器１８Ａ４，１７Ｂ２によって所定電流値より高い電流値Ｉ_ａ，Ｉ_ｂが検出されて、架線Ｌの故障が発生したと判断した場合、変電所ＴＳＳ−Ａおよび変電所ＴＳＳ−Ｂの両方において、変電所ＴＳＳから架線Ｌの故障点までの距離を求める処理を行う。変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離Ｄ_１を求める場合、鉄道電化システムは、送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオフし、変電所ＴＳＳ−Ａのラインテストデバイス１５Ａ４が有するスイッチＳＷをオンし、かつ変電所ＴＳＳ−Ｂのラインテストデバイス１５Ｂ２が有するスイッチＳＷをオフする。この場合、Ｖ_ｆ＝Ｖ_Ｂとなり、かつＩ_ｂ＝０となる。そのため、第２電力供給部２０Ａは、上記の式（３）によって、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の架線Ｌの故障点までの距離Ｄ_１を求めることができる。

一方、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離Ｄ_２を求める場合、鉄道電化システムは、送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオフし、変電所ＴＳＳ−Ａのラインテストデバイス１５Ａ４が有するスイッチＳＷをオフし、かつ変電所ＴＳＳ−Ｂのラインテストデバイス１５Ｂ２が有するスイッチＳＷをオンする。この場合、Ｖ_ｆ＝Ｖ_Ａとなり、かつＩ_ａ＝０となる。そのため、第１電力供給部１０Ｂは、下記の式（４）によって、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の架線Ｌの故障点までの距離Ｄ_２を求めることができる。
Ｖ_Ｂ＝Ｉ_ｂ（Ｄ_２×ｒ）＋Ｖ_Ａ
Ｄ_２＝（Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ａ）／（Ｉ_ｂ×ｒ）・・・（４）

次に、図３を用いて、変電所ＴＳＳ−Ａから、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離Ｄ_１を求める処理の流れの一例について説明する。図３は、本実施形態にかかる鉄道電化システムにおける変電所から故障点までの距離を求める処理の流れの一例を示すフローチャートである。

区間Ｓ２（所定区間の一例）の下り列車用の架線Ｌの故障点を検出する場合、変電所ＴＳＳ−Ａの第２電力供給部２０Ａは、送電側遮断器１４Ａ４をオフして、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給を遮断する（ステップＳ３０１）。また、変電所ＴＳＳ−Ｂの第１電力供給部１０Ｂも、送電側遮断器１４Ｂ２をオフして、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給を遮断する（ステップＳ３２１）。また、第１電力供給部１０Ｂは、計器用変流器１７Ｂ２を制御して、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値Ｉ_ｂを検出し、かつ計器用変圧器１８Ｂ２を制御して、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧Ｖ_Ｂを検出する（ステップＳ３２２）。

送電側遮断器１４Ａ４がオフすると、変電所ＴＳＳ−Ａの第２電力供給部２０Ａは、ラインテストデバイス１５Ａ４を用いて、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点を検出する処理を行った回数Ｘ（以下、処理回数と言う）を「１」に設定する（ステップＳ３０２）。次いで、第２電力供給部２０Ａは、計器用変圧器１８Ａ４による電圧の検出結果を取得する（ステップＳ３０３）。そして、第２電力供給部２０Ａは、計器用変圧器１８Ａ４により検出された電圧Ｖ_Ａが所定の閾値Ｖ_ｍｉｎより低いか否かを判断する（ステップＳ３０４）。ここで、所定の閾値Ｖ_ｍｉｎは、架線Ｌにおいて故障が発生したと判断する電圧の閾値である。

計器用変圧器１８Ａ４により検出された電圧Ｖ_Ａが所定の閾値Ｖ_ｍｉｎ以上である場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、第２電力供給部２０Ａは、ラインテストデバイス１５Ａ４のスイッチＳＷをオフし（ステップＳ３０５）、かつ送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオンして、変電所ＴＳＳ−Ａ，ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌへ直流電力を供給する（ステップＳ３０６）。

一方、計器用変圧器１８Ａ４により検出された電圧Ｖ_Ａが所定の閾値Ｖ_ｍｉｎより低い場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、第２電力供給部２０Ａは、ラインテストデバイス１５Ａ４のスイッチＳＷをオンして、ラインテストデバイス１５Ａ４の電圧降下抵抗ＬＴにより降圧された直流電力を、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに供給する（ステップＳ３０７）。次いで、第２電力供給部２０Ａは、計器用変流器１７Ａ４を制御して、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値Ｉ_ａを検出し、かつ計器用変圧器１８Ａ４を制御して、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧Ｖ_Ａを検出する（ステップＳ３０８）。

次に、第２電力供給部２０Ａは、検出した電圧Ｖ_Ａが所定電圧Ｖ_ＬＴより低いか否かを判断する（ステップＳ３０９）。ここで、所定電圧Ｖ_ＬＴは、架線Ｌに異常が発生していない場合に電圧降下抵抗ＬＴに印加される電圧である。検出した電圧Ｖ_Ａが所定電圧Ｖ_ＬＴ以上である場合（ステップＳ３０９：Ｎｏ）、第２電力供給部２０Ａは、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに故障が発生していないと判断し、かつラインテストデバイス１５Ａ４のスイッチＳＷをオフする（ステップＳ３１０）。その後、第２電力供給部２０Ａは、送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオンして、変電所ＴＳＳ−Ａ，ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌへ直流電力を供給する（ステップＳ３０６）。

一方、検出した電圧Ｖ_Ａが所定電圧Ｖ_ＬＴより低い場合（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）、第２電力供給部２０Ａは、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに故障が発生していると判断し、かつ送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオンすることを禁止する（ステップＳ３１１）。すなわち、第２電力供給部２０Ａは、送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオフのままとし、変電所ＴＳＳ−Ａ，ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに対して直流電力を供給しない。さらに、第２電力供給部２０Ａは、ラインテストデバイス１５ＡのスイッチＳＷをオフする（ステップＳ３１２）。次いで、鉄道電化システムは、処理回数Ｘが所定回数（例えば、「２」）より少ないか否かを判断する（ステップＳ３１３）。処理回数Ｘが所定回数より少ない場合（ステップＳ３１３：Ｙｅｓ）、鉄道電化システムは、処理回数Ｘをインクリメントし（ステップＳ３１４）、その後、ステップＳ３０３に戻る。一方、処理回数Ｘが所定回数以上である場合（ステップＳ３１３：Ｎｏ）、鉄道電化システムは、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに対するメンテナンスを指示するメンテナンス情報を、鉄道電化システムの管理者の端末に送信する（ステップＳ３１５）。

また、鉄道電化システムが有する演算器Ｃ（第１算出部の一例）は、計器用変流器１７Ａ４により検出された電流値Ｉ_ａ、計器用変圧器１８Ａ４により検出された電圧Ｖ_Ａ、および計器用変圧器１８Ｂ２により検出された電圧Ｖ_Ｂが入力されると、上述の式（３）を用いて、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する（ステップＳ３１６）。そして、演算器Ｃは、変電所ＴＳＳ−Ａから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離の算出結果を、外部装置に出力する。その後、第２電力供給部２０Ａは、ステップＳ３１５へと進む。

ここで、ステップＳ３１６に示す処理は、送電側遮断器１４Ａ４や受電側遮断器１３を制御する開閉装置、またはＰＬＣ（Programmable Logic Computer）等、変電所ＴＳＳ−Ａに設けられた演算器Ｃにより実行される。この場合、演算器Ｃは、予め設定された伝送手段を用いて、隣接する変電所ＴＳＳ−Ｂから、計器用変圧器１８Ｂ２により検出された電圧Ｖ_Ｂを受信する。

または、演算器Ｃは、変電所ＴＳＳ−Ａの外部の制御盤（例えば、変電所ＴＳＳを制御する外部の制御盤、変電所ＴＳＳと後述するＳＣＡＤＡとの間で各種情報を転送する制御盤）に設けられても良い。この場合、外部の制御盤は、予め設定された伝送手段を用いて、変電所ＴＳＳ−Ａから、計器用変流器１７Ａ４により検出された電流値Ｉ_ａおよび計器用変圧器１８Ａ４により検出された電圧Ｖ_Ａを受信し、かつ変電所ＴＳＳ−Ｂから、計器用変圧器１８Ｂ２により検出された電圧Ｖ_Ｂを受信する。

または、演算器Ｃは、鉄道電化システム全体を制御するＳＣＡＤＡ（Supervisory Control And Data Acquisition）等の管理装置やその他のコンピュータを用いた媒体に設けられても良い。この場合、管理装置（またはその他のコンピュータを用いた媒体）は、予め設定された伝送手段を用いて、変電所ＴＳＳ−Ａから、計器用変流器１７Ａ４により検出された電流値Ｉ_ａおよび計器用変圧器１８Ａ４により検出された電圧Ｖ_Ａを受信し、かつ変電所ＴＳＳ−Ｂから、計器用変圧器１８Ｂ２により検出された電圧Ｖ_Ｂを受信する。

次に、図４を用いて、変電所ＴＳＳ−Ｂから、区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離Ｄ_２を求める処理の流れの一例について説明する。図４は、本実施形態にかかる鉄道電化システムにおける変電所から故障点までの距離を求める処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下の説明では、図３に示すフローチャートと同様の処理については説明を省略する。

ステップＳ３１２において、ラインテストデバイス１５ＡのスイッチＳＷがオフになると、変電所ＴＳＳ−Ｂの第１電力供給部１０Ｂは、ラインテストデバイス１５Ｂ２のスイッチＳＷをオンする（ステップＳ４０１）。次いで、第１電力供給部１０Ｂは，計器用変流器１７Ｂ２を制御して、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに流れる電流の電流値Ｉ_ｂを検出し、かつ計器用変圧器１８Ｂ２を制御して、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌに供給される直流電力の電圧Ｖ_Ｂを検出する（ステップＳ４０２）。

そして、演算器Ｃ（第２算出部の一例）は、計器用変流器１７Ｂ２により検出された電流値Ｉ_ｂ、計器用変圧器１８Ａ４により検出された電圧Ｖ_Ａ、および計器用変圧器１８Ｂ２により検出された電圧Ｖ_Ｂが入力されると、上述の式（４）を用いて、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する（ステップＳ４０３）。その後、演算器Ｃは、変電所ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の下り列車用の架線Ｌの故障点までの距離の算出結果を、外部装置に出力する。この場合、演算器Ｃは、送電側遮断器１４Ｂ２や受電側遮断器１３を制御する開閉装置、変電所ＴＳＳ−ＢのＰＬＣ、変電所ＴＳＳ−Ｂの外部の制御盤、管理装置、またはその他のコンピュータを用いた媒体に設けられる。

本実施形態では、演算器Ｃは、鉄道電化システムが稼働していない時間に、上述した、変電所ＴＳＳから架線Ｌの故障点までの距離を求める処理を実行する。例えば、鉄道電化システムが稼働していない時間に電車ＴのレールＲが破損して短絡故障を引き起こす可能性があるため、演算器Ｃは、鉄道電化システムが稼働していない時間に、変電所ＴＳＳから架線Ｌの故障点までの距離を求める処理を実行する。また、鉄道電化システムが稼働前は、架線Ｌには直流電力が供給されておらず、かつ受電用遮断器１３がオンすることが禁止されているため、演算器Ｃは、鉄道電化システムが稼働していない時間に、変電所ＴＳＳから架線Ｌの故障点までの距離を求める処理を実行する。

次に、図５および図６を用いて、変電所ＴＳＳ−Ａの送電側遮断器１４Ａ３を制御する開閉装置ＲｙＡ（または変電所ＴＳＳ−Ａが有するＰＬＣでも良い）に演算器Ｃを設けた例について説明する。図５は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所において故障点を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所の開閉装置において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。

例えば、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障点を検出する場合、送電側遮断器１４Ａ３，１４Ｂ１は、オフして、変電所ＴＳＳ−Ａ，ＴＳＳ−Ｂから区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌへの直流電力の供給を遮断する（ステップＳ５０１）。また、ラインテストデバイス１５Ａ３のスイッチＳＷをオンし、かつラインテストデバイス１５Ｂ１のスイッチＳＷをオフする（ステップＳ５０２）。次いで、計器用変流器１７Ａ３が電流値Ｉ_ａを検出し、かつ計器用変圧器１８Ａ３が電圧Ｖ_Ａを検出する（ステップＳ５０３）。

送電側遮断器１４Ａ３の開閉装置ＲｙＡは、変電所ＴＳＳ−Ｂ（例えば、送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢ）から、予め設定された伝送手段を用いて、外部装置を介さずに（または外部の制御盤を介して）、計器用変圧器１８Ｂ１により検出された電圧Ｖ_Ｂを受信する（ステップＳ５０４）。その後、開閉装置ＲｙＡは、検出された電流値Ｉ_ａおよび電圧Ｖ_Ａと、受信した電圧Ｖ_Ｂと、抵抗値ｒと、に基づいて、変電所ＴＳＳ−Ａから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する（ステップＳ５０５）。そして、開閉装置ＲｙＡは、算出した距離を、変電所ＴＳＳ−Ａを制御する制御盤ＰＡを介して、ＳＣＡＤＡ５００に出力する。また、開閉装置ＲｙＡは、算出した距離を、表示部等のＨＭＩ（Human Machine Interface）に表示する。

次に、図７および図８を用いて、変電所ＴＳＳ−Ｂの送電側遮断器１４Ｂ１を制御する開閉装置ＲｙＢ（変電所ＴＳＳ−ＢのＰＬＣでも良い）に演算器Ｃを設けた例について説明する。図７は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所において故障点を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図８は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの変電所の開閉装置において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。図５および図６と同様の処理については説明を省略する。

変電所ＴＳＳ−Ａの開閉装置ＲｙＡが、変電所ＴＳＳ−Ａから故障点までの距離を、ＳＣＡＤＡ５００に出力した後（ステップＳ７０１）、ラインテストデバイス１５Ａ３のスイッチＳＷがオフし、ラインテストデバイス１５Ｂ１のスイッチＳＷをオンする（ステップＳ７０２）。次いで、計器用変流器１７Ｂ１が電流値Ｉ_ｂを検出し、かつ計器用変圧器１８Ｂ１が電圧Ｖ_Ｂを検出する（ステップＳ７０３）。

送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢは、送電側遮断器１４Ａ３の開閉装置ＲｙＡから、予め設定された伝送手段を用いて、外部装置を介さずに（または外部の制御盤を介して）、計器用変圧器１８Ａ３により検出された電圧Ｖ_Ａを受信する（ステップＳ７０４）。その後、開閉装置ＲｙＢは、検出された電流値Ｉ_ｂおよび電圧Ｖ_Ｂと、電圧Ｖ_Ａと、抵抗値ｒと、に基づいて、変電所ＴＳＳ−Ｂから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する（ステップＳ７０５）。そして、開閉装置ＲｙＢは、算出した距離を、制御盤ＰＢを介して、ＳＣＡＤＡ５００に出力する（ステップＳ７０６）。また、開閉装置ＲｙＢは、算出した距離を、表示部等のＨＭＩに表示する。

次に、図９を用いて、変電所ＴＳＳ−Ａを制御する制御盤ＰＡに演算器Ｃを設けた例について説明する。図９は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの制御盤において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。

図９に示すように、送電側遮断器１４Ａ３，１４Ｂ１がオフし、ラインテストデバイス１５Ａ３のスイッチＳＷがオンしかつラインテストデバイス１５Ｂ１のスイッチＳＷがオフした場合、変電所ＴＳＳ−Ａを制御する制御盤ＰＡは、外部装置を介さずに、計器用変流器１７Ａ３により検出される電流値Ｉ_ａおよび計器用変圧器１８Ａ３により検出される電圧Ｖ_Ａを、変電所ＴＳＳ−Ａ（例えば、送電側遮断器１４Ａ３の開閉装置ＲｙＡ）を受信する。さらに、制御盤ＰＡは、外部装置を介さずに、計器用変圧器１８Ｂ１により検出される電圧Ｖ_Ｂを、変電所ＴＳＳ−Ｂ（例えば、送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢ）から受信する。

次いで、制御盤ＰＡは、受信した電流値Ｉ_ａ、電圧Ｖ_Ａ、電圧Ｖ_Ｂ、および抵抗値ｒに基づいて、変電所ＴＳＳ−Ａから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する。そして、制御盤ＰＡは、変電所ＴＳＳ−Ａから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障点までの距離の算出結果を、ＳＣＡＤＡ５００に送信する。これにより、送電側遮断器１４Ａ３の開閉装置ＲｙＡや送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢに新たな機能を追加することなく、変電所ＴＳＳから故障点までの距離を求めることができる。

制御盤ＰＡは、ＳＣＡＤＡ５００と変電所ＴＳＳ−Ａとの間で各種情報を転送する制御盤、変電所ＴＳＳ−Ａの外部に存在しかつ変電所ＴＳＳ−Ａを制御する制御盤、変電所ＴＳＳ−Ａの外部に存在する外部装置、変電所ＴＳＳ−Ａの外部に存在しかつ変電所ＴＳＳ−Ａの制御専用の装置など、電流値Ｉ_ａ、電圧Ｖ_Ａ、電圧Ｖ_Ｂ、および抵抗値ｒ等の各種情報を送受信する通信機能を有する装置であれば良い。

次に、図１０を用いて、変電所ＴＳＳ−Ａを制御する制御盤ＰＡが、変電所ＴＳＳ−Ｂを制御する制御盤ＰＢを介して、送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢから電圧Ｖ_Ｂを取得する例について説明する。図１０は、本実施形態にかかる鉄道電化システムの制御盤において故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。以下の説明では、図９に示す処理と異なる箇所について説明する。

図１０に示すように、送電側遮断器１４Ａ３，１４Ｂ１がオフし、ラインテストデバイス１５Ａ３のスイッチＳＷがオンしかつラインテストデバイス１５Ｂ１のスイッチＳＷがオフした場合、変電所ＴＳＳ−Ａを制御する制御盤ＰＡは、変電所ＴＳＳ−Ｂを制御する制御盤ＰＢを介して、送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢから、計器用変圧器１８Ｂ１により検出される電圧Ｖ_Ｂを受信する。これにより、送電側遮断器１４Ａ３の開閉装置ＲｙＡや送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢに新たな機能を追加することなく、変電所ＴＳＳから故障点までの距離を求めることができる。また、制御盤ＰＡと制御盤ＰＢを接続する既存の伝送媒体を用いて、計器用変圧器１８Ｂ１により検出される電圧Ｖ_Ｂを伝送できる。

次に、図１１を用いて、ＳＣＡＤＡ５００に演算器Ｃを設けた例について説明する。図１１は、本実施形態にかかる鉄道電化システムのＳＣＡＤＡにおいて故障点を検出する処理の一例を説明するための図である。

図１１に示すように、送電側遮断器１４Ａ３，１４Ｂ１がオフし、ラインテストデバイス１５Ａ３のスイッチＳＷがオンしかつラインテストデバイス１５Ｂ１のスイッチＳＷがオフした場合、ＳＣＡＤＡ５００は、制御盤ＰＡを介して、変電所ＴＳＳ−Ａ（例えば、送電側遮断器１４Ａ３の開閉装置ＲｙＡ）から、計器用変流器１７Ａ３により検出される電流値Ｉ_ａおよび計器用変圧器１８Ａ３により検出される電圧Ｖ_Ａを受信する。さらに、ＳＣＡＤＡ５００は、制御盤ＰＢを介して、変電所ＴＳＳ−Ｂ（例えば、送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢ）から、計器用変圧器１８Ｂ１により検出される電圧Ｖ_Ｂを受信する。そして、ＳＣＡＤＡ５００は、受信した電流値Ｉ_ａ、電圧Ｖ_Ａ、電圧Ｖ_Ｂ、および抵抗値ｒに基づいて、変電所ＴＳＳ−Ａから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する。

その後、図１１に示すように、送電側遮断器１４Ａ３，１４Ｂ１がオフし、ラインテストデバイス１５Ａ３のスイッチＳＷがオフしかつラインテストデバイス１５Ｂ１のスイッチＳＷがオンした場合、ＳＣＡＤＡ５００は、変電所ＴＳＳ−Ａ（例えば、送電側遮断器１４Ａ３の開閉装置ＲｙＡ）から、計器用変圧器１８Ａ３により検出される電圧Ｖ_Ａを受信する。さらに、ＳＣＡＤＡ５００は、変電所ＴＳＳ−Ｂ（例えば、送電側遮断器１４Ｂ１の開閉装置ＲｙＢ）から、計器用変流器１７Ｂ１により検出される電流値Ｉ_ｂ、および計器用変圧器１８Ｂ１により検出される電圧Ｖ_Ｂを受信する。そして、ＳＣＡＤＡ５００は、受信した電流値Ｉ_ｂ、電圧Ｖ_Ａ、電圧Ｖ_Ｂ、および抵抗値ｒに基づいて、変電所ＴＳＳ−Ｂから、区間Ｓ２の上り列車用の架線Ｌの故障点までの距離を算出する。これにより、変電所ＴＳＳとＳＣＡＤＡ５００とを接続する既存の伝送手段を用いて、電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ、および電流値Ｉ_ａ，Ｉ_ｂを伝送できる。

このように、本実施形態にかかる鉄道電化システムによれば、架線Ｌにおいて故障が発生した場合に、送電側遮断器１４Ａ４，１４Ｂ２をオフからオンにする処理を繰り返したり、架線Ｌの故障点を標定するための他の装置を設けたりすることなく、架線Ｌの故障点を求めることができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

ＴＳＳ−Ａ，ＴＳＳ−Ｂ…変電所、１０Ａ，１０Ｂ…第１電力供給部、１１…変圧器、１２…整流器、１３…受電側遮断器、１４Ａ１，１４Ａ２，１４Ａ３，１４Ａ４，１４Ｂ１，１４Ｂ２、１４Ｂ３，１４Ｂ４…送電側遮断器、１５Ａ１，１５Ａ２，１５Ａ３，１５Ａ４，１５Ｂ１，１５Ｂ２、１５Ｂ３，１５Ｂ４…ラインテストデバイス、１６…断路器、１７Ａ１，１７Ａ２、１７Ａ３，１７Ａ４，１７Ｂ１，１７Ｂ２，１７Ｂ３，１７Ｂ４…計器用変流器、１８Ａ１，１８Ａ２、１８Ａ３，１８Ａ４，１８Ｂ１，１８Ｂ２，１８Ｂ３，１８Ｂ４…計器用変圧器、２０Ａ，２０Ｂ…第２電力供給部、３０…エアセクション、Ｃ…演算器、Ｌ…架線、Ｔ…電車、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…区間、ＰＡ，ＰＢ…制御盤。

Claims (6)

1. 電車の所定区間の架線に対する第１変電所からの直流電力の供給をオンまたはオフする第１遮断器と、
   前記第１変電所から前記架線に供給される直流電力の電圧を降下させる第１抵抗と、前記第１抵抗により電圧を降下させた直流電力の前記架線への供給をオンまたはオフする第１スイッチと、を有し、かつ前記第１遮断器に並列接続される第１デバイスと、
   前記第１変電所から前記架線に供給される直流電力の第１電圧を検出する第１電圧検出部と、
   前記第１変電所から前記架線に流れる電流の第１電流値を検出する第１電流検出部と、
   前記第１変電所とは異なる第２変電所から前記架線への直流電力の供給をオンまたはオフする第２遮断器と、
   前記第２変電所から前記架線に供給される直流電力の電圧を降下させる第２抵抗と、前記第２抵抗により電圧を降下させた直流電力の前記架線への供給をオンまたはオフする第２スイッチと、を有し、かつ前記第２遮断器に並列接続される第２デバイスと、
   前記第２変電所から前記架線に供給される直流電力の第２電圧を検出する第２電圧検出部と、
   前記第１遮断器および前記第２遮断器をオフし、前記第１スイッチをオンし、かつ前記第２スイッチをオフした場合における、前記第１電圧、前記第１電流値および前記第２電圧と、前記架線の所定の長さ当りの抵抗値とに基づいて、前記第１変電所から前記架線の故障点までの長さを算出する第１算出部と、
   を備える故障点標定システム。
2. 前記第２変電所から前記架線に流れる電流の第２電流値を検出する第２電流検出部と、
   前記第１遮断器および前記第２遮断器をオフし、前記第１スイッチをオフし、かつ前記第２スイッチをオンした場合における、前記第１電圧、前記第２電圧および前記第２電流値と、前記抵抗値とに基づいて、前記第２変電所から前記架線の故障点までの長さを算出する第２算出部と、
   を備える請求項１に記載の故障点標定システム。
3. 前記第１算出部は、前記第１変電所に設けられ、かつ外部装置を介さずに、前記第２変電所から、前記第２電圧を受信し、
   前記第２算出部は、前記第２変電所に設けられ、かつ外部装置を介さずに、前記第１変電所から、前記第１電圧を受信する請求項２に記載の故障点標定システム。
4. 前記第１算出部は、前記第１変電所を制御する制御盤に設けられ、前記第１変電所から外部装置を介さずに前記第１電圧および前記第１電流値を受信し、かつ前記第２変電所から外部装置を介さずに前記第２電圧を受信する請求項１に記載の故障点標定システム。
5. 前記第１算出部は、前記第１変電所を制御する制御盤に設けられ、前記第１変電所から外部装置を介さずに前記第１電圧および前記第１電流値を受信し、かつ前記第２変電所を制御する制御盤を介して当該第２変電所から前記第２電圧を受信する請求項１に記載の故障点標定システム。
6. 前記第１算出部および前記第２算出部は、前記故障点標定システムを有する鉄道電化システム全体を制御する管理装置に設けられ、前記第１変電所を制御する制御盤を介して当該第１変電所から前記第１電圧および前記第１電流値を受信し、かつ前記第２変電所の外部の制御盤を介して当該第２変電所から前記第２電圧および前記第２電流値を受信する請求項２に記載の故障点評点システム。

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