JP2023072236A - 電鉄用直流変電所の保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に保護継電器の整定値を変更することができる直流変電所の保護システムを提供する。【解決手段】直流変電所間において相互に連携する遮断器を連絡遮断するための連絡遮断装置と、地絡電流を検出して遮断器の電極を開放させ事故電流を遮断し変電所設備を保護する保護継電器とを備えた保護システムにおいて、前記連絡遮断装置は、所定の条件の成立に基づいて変電所間における連絡遮断区間を変更する連絡遮断区間変更手段と、隣接する変電所の保護継電器における整定値を変更させるための整定値変更指令を隣接する変電所の連絡遮断装置に向けて送信する手段と、隣接する変電所の連絡遮断装置から受信した整定値変更指令を、信号変換機能を備えた拡張アダプタを介して対応する保護継電器へ送出する手段とを有し、整定値変更指令を受信した保護継電器は、整定値を変更した後に整定値変更完了信号を対応する連絡遮断装置へ出力するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、電気鉄道の直流き電線へ電流を流す電鉄用直流変電所において、き電停止が発生した際に変電所の設備を保護するための電鉄用直流変電所（以下、直流変電所と記す）の保護システムに利用して有効な技術に関する。

電気鉄道の直流き電線へ電力を供給する直流変電所においては、保護継電器により常時電流の監視を行い、火災やき電回路での短絡などの事故に伴う電流の急激な増加を捉えることで地絡電流を検出して遮断器の電極を解放させ事故電流を遮断する保護を行なっている。また、火災等の事故が発生した直流変電所のき電区間の切り離しを行なって、隣接する他の直流変電所のき電区間へ事故の影響が及ぶのを防止している。

従来、変電所内で事故が発生した際に当該変電所を切り離し、停電範囲を変電所やその周辺地域にのみ留められるようにした発明として、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１の発明は、母線保護継電器が機能を停止している最中に母線事故が発生した場合に、事故の発生を検出して母線連絡遮断器を開放（電流遮断）し、事故が発生したと判定した方の母線に接続されている全ての遮断器を開放するようにしている。

また、直流変電所の保護継電器には、複数の整定値（事故発生と判断する際の電流値）をメモリに記憶しておいて、外部からの指令で整定値を変更する機能を設けているものがある。整定値は、低く設定していると通常の車両の力行運転で誤動作してしまう恐れがある一方、高く設定していると、事故電流を検知できない恐れがあるため、適切に設定する必要がある。従来、遠方より変電所内の保護継電器の整定値を一括で変えるようにした発明として、例えば特許文献２に記載されているものがある。

特開２０１４－３８１８号公報 特開２０１３－２１９９４３号公報

過去に発生した直流変電所の火災では、直流き電区間の直流電圧(１５００Ｖ)をき電することができず、列車運行に影響を与えるトラブルが発生することがあった。直流変電所のトラブルによってき電が行えない場合には、当該変電所からき電線を切り離すが、その際に変電所近傍のエアセクション設置箇所において、電位差によるアークが発生する恐れがある。そこで、近年、アークの発生を防止する観点から、セクション短絡用断路器を設けることによって列車運行が可能なき電を可能にする対策が進められている。

また、セクション短絡用断路器を設け、これを投入することにより変電所の停電間合いを広げ、作業時間を充分に確保することができ、それによって安全作業を担保することへの寄与も期待できる。しかし、このような技術を採用した場合には、き電構成が変わることとなるので、隣接する変電所において保護継電器の保護範囲を広げるために保護継電器の整定値を、感度を下げる方向へ変更するとともに、当該変電所での連絡遮断装置の連絡回路構成の変更が必要となるため、何ら対策をしないと、対応にかえって人員と時間がかかるようになってしまうという課題がある。

前記特許文献１に記載されている発明は、母線同士のインピーダンス値の比較から事故点の切り離しを行い、影響範囲を最小限にするための保護技術であり、電気鉄道の直流き電システムにおいては、事故点切り離し後は連絡遮断区間の変更や整定値変更が必要となるが、これについての言及がない。また、特許文献２に記載されている発明は、遠方より保護継電器の整定値を一括で変えるための技術を提供するものであり、直流変電所におけるトラブル発生に伴う連絡遮断装置の停止等の変更条件を考慮した自動での整定値変更については記載されていない。

本発明は上記のような問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、直流変電所におけるトラブルの発生に伴う連絡遮断装置の停止等の変更条件を考慮して自動的に整定値および連絡遮断区間を変更することができ、変更に要する人員と時間をなくすことができる直流変電所の保護システムを提供することにある。

本出願に係る発明は、上記課題を解決するため、
対向する直流変電所間において相互に連携する遮断器を連絡遮断するための連絡遮断装置と、前記直流変電所ごとに設けられ地絡電流を検出して遮断器の電極を開放させ事故電流を遮断して事故電流から変電所設備を保護する保護継電器と、を備えた保護システムにおいて、
前記連絡遮断装置は、
所定の条件の成立に基づいて、前記直流変電所間における連絡遮断区間を変更する連絡遮断区間変更手段と、
隣接する直流変電所の保護継電器における整定値を変更させるための整定値変更指令を前記隣接する直流変電所の連絡遮断装置に向けて送信する手段と、
隣接する直流変電所の連絡遮断装置から受信した整定値変更指令を、複数の信号をその信号数よりも少ないビット数のコードに変換する機能を備えた拡張アダプタを介して対応する保護継電器へ送出する手段と、を有し、
前記整定値変更指令を受信した前記保護継電器は、整定値を変更した後に、整定値変更完了信号を対応する前記連絡遮断装置へ出力する手段を有するようにしたものである。

上記のような構成を有する保護システムによれば、連絡遮断区間を変更する連絡遮断区間変更手段および隣接する変電所の連絡遮断装置から受信した整定値変更指令を対応する保護継電器へ送信する手段を備えるため、変電所が事故による脱落、作業による停止等が発生した場合でも適切に保護を継続することが可能になるとともに、人手を要することなく自動的に整定値および連絡回路の構成を変更することができ、変更に要する人員と時間をなくすことができる。
また、整定値変更指令を、コード変換機能を備えた拡張アダプタを介して保護継電器へ送出する構成であるため、既設の保護システムに適用する場合に、連絡遮断装置に信号変換機能を備えた拡張アダプタを追加することで対応でき、連絡遮断装置を大幅に改造する必要がないので、機能追加に伴うコストアップを抑制することができる。

ここで、望ましくは、
前記直流変電所ごとに、前記変電所設備から直流き電を受けるき電線に設けられたエアセクションと並列にセクション短絡用の断路器が設けられ、
前記連絡遮断区間変更手段は、
前記直流変電所のいずれかにおいて、前記断路器の投入または前記連絡遮断装置の連絡遮断停止のいずれかの条件が成立したときに動作するように構成する。
これにより、いずれかの変電所におけるセクション短絡用の断路器の投入または連絡遮断装置の連絡遮断停止という条件によって、連絡遮断区間変更手段が動作して連絡遮断区間を変更するため、人手を要することなく自動的に連絡遮断区間を変更することができる。また、セクション短絡用の断路器を設け、これを投入することにより、変電所の停電間合いを広げ、作業時間を充分に確保することができる。なお、セクション短絡用の断路器の投入は、変電所内の全ての遮断器が電流遮断になった状態で行われる。

さらに、望ましくは、前記連絡遮断区間変更手段は前記断路器の開放または前記連絡遮断装置の連絡遮断再開のいずれかの条件が成立したときに動作するように構成する。
かかる構成によれば、セクション短絡用の断路器の投入または連絡遮断装置の連絡遮断停止によって変更した連絡遮断区間を、人手を要することなく自動的に元に戻すことができる。

また、望ましくは、前記隣接する直流変電所の連絡遮断装置は、
前記整定値変更指令を送信した保護継電器から前記整定値変更完了信号を受信しなかった場合に、前記整定値変更完了信号を受信しなかったことを表示する表示手段を有し、
前記整定値変更完了信号を受信しなかったことに応じて前記表示手段を動作させる整定値変更不可信号を出力する手段が、前記拡張アダプタに設けられているように構成する。
かかる構成によれば、保護継電器の整定値の変更が行われなかったことを知ることができ、保護範囲が変更されないまま連絡遮断区間が変更されてしまうのを予防することができる。

さらに、本出願の他の発明は、
対向する直流変電所の間において相互に連携する遮断器を連絡遮断するための連絡遮断装置と、前記直流変電所ごとに設けられ地絡電流を検出して遮断器の電極を開放させ事故電流を遮断して事故電流から変電所設備を保護する保護継電器と、を備えた保護システムにおいて、
前記連絡遮断装置は、
隣接する直流変電所の前記連絡遮断装置との間の通信回線の故障を検知する検知手段と、
前記通信回線の故障検知によって整定値変更指令を出力する手段と、
前記整定値変更指令を対応する前記保護継電器に向けて送信する手段と、を有し、
前記整定値変更指令を受信した前記保護継電器は、
整定値を変更した後、整定値変更完了信号を対応する前記連絡遮断装置へ出力する手段を有するようにしたものである。

上記のような構成を有する保護システムによれば、人手を要することなく自動的に整定値および連絡回路の構成を変更することができ、変更に要する人員と時間をなくすことができる。また、連絡遮断装置間の通信回線が故障している場合に、連絡遮断区間変更手段が動作して連絡遮断区間を変更するため、適切でない保護範囲の設定状態でき電が行われるのを回避することができる。

また、ここで、望ましくは、前記連絡遮断装置は、
前記整定値変更指令を受信した保護継電器から前記整定値変更完了信号を受信しなかった場合に、前記整定値変更完了信号を受信しなかったことを表示する表示手段と、
前記整定値変更完了信号を受信しなかったことに応じて前記表示手段を動作させる整定値変更不可信号を出力する手段と、を有するように構成する。
かかる構成によれば、保護継電器の整定値の変更が行われなかったことを知ることができるため、保護範囲が変更されないまま連絡遮断区間が変更されてしまうのを予防することができる。

本発明に係る直流変電所の保護システムによれば、直流変電所におけるトラブルの発生に伴う連絡遮断装置の停止等の変更条件を考慮して自動的に整定値および連絡遮断区間を変更することができ、変更に要する人員と時間をなくすことができるという効果がある。

本発明に係る直流変電所の保護システムの構成例を示すシステム構成図である。 実施形態の保護システムにおける整定値と保護範囲との関係を示す図である。 実施形態の保護システムにおけるセクション短絡用断路器が投入された場合の連絡遮断装置の動作手順を示す図である。 実施形態の保護システムにおいて直流変電所の点検作業に伴う連遮停止を実施する場合の連絡遮断装置の動作手順を示す図である。 実施形態の保護システムにおいて連絡遮断装置間の回線故障が発生した場合の連絡遮断装置の動作を示す図である。 実施形態の保護システムを構成する連絡遮断装置の演算制御部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 連絡遮断装置と拡張アダプタと保護継電器との間で入出力される信号の具体例を示すブロック図である。 拡張アダプタの入力と出力の関係を示すコード表の一例を示す図である。 従来の保護システムの構成例を示すシステム構成図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る直流変電所間の保護システムの一実施形態について詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る直流変電所(以下、単に変電所と記す)の保護システムの概略構成を示す図である。図１において、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは変電所Ａ，Ｂ，Ｃの変電所設備、Ｗ１，Ｗ２は変電所設備１０Ｂから直流電力が供給される変電所内直流き電線、Ｗ３とＷ４は変電所設備１０Ａと１０Ｃから直流電力がそれぞれ供給される変電所内直流き電線である。また、変電所Ａ，Ｂ，Ｃには、変電所設備１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに対応して連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが設けられている。

図１に示すように、変電所設備１０Ｂには、交流変圧器１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、整流器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、直流高速度遮断器（以下、遮断器と記す）１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、直流き電線へ流れる電流を検出する電流検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、電流検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより変換された電圧に基づいて地絡電流を検出する保護継電器（５０Ｆ）１５が設けられている。
図１に示されている各機器のうち添字ａ，ｂが付されているのは常用（通常時用）、添字ｃ，ｄが付されているのは共用（予備用）であり、常用と共用の機器を切り替えるため、共用側の電流検出器１４ｃ，１４ｄと直流き電線Ｗ１，Ｗ２との間に断路器１６ａ，１６ｂが設けられている。遮断器１３ａまたは１３ｂが遮断された場合、対応する側の断路器１６ａまたは１６ｂを投入することで遮断器１３ｃ，１３ｄに電流を流し、き電供給を継続して行うことができるように構成されている。なお、変電所設備１０Ａ，１０Ｃも上記と同様な構成を有するので、図示および説明を省略する。

保護継電器１５は、き電区間の事故電流を検出すると遮断器１３ａ～１３ｄを解放させて直流き電線Ｗ１，Ｗ２へ送出する電流を遮断するように構成されており、保護範囲として変電所から例えば６０％以上の距離をカバーするように整定値（遮断器１３ａ～１３ｄを解放させる電流値）が設定されている。
また、保護継電器１５は、整定値を記憶するメモリを備えているとともに、外部からの指令に応じて整定値を切り替える機能を備えている。延長き電が行われることで送電区間が延びると保護範囲が変化するため、整定値の変更が必要になるためである。なお、保護継電器１５においては、遮断器１３ａ～１３ｄのそれぞれに応じて整定値を別々に設定できるように構成されている。

また、図１において、Ｗ１１，Ｗ１２は、鉄道軌道に沿って敷設されている軌道内き電線であり、それぞれ一方の端部にＢ変電所内のき電線Ｗ１とＷ２が接続され、変電所設備１０Ｂから直流き電の供給を受ける。軌道内き電線Ｗ１１，Ｗ１２の他端には、それぞれ変電所Ａと変電所Ｃ内のき電線Ｗ３とＷ４が接続されている。
また、軌道内き電線Ｗ１１とＷ１２との境界にはエアセクション２１が設けられ、このエアセクション２１と並列にセクション短絡用断路器２２およびその制御装置２３が設けられており、セクション短絡用断路器２２の開閉に応じてき電線Ｗ１１とＷ１２とが切断または接続される。

制御装置２３は、図示しない指令所からの断路器投入指令信号を受けてセクション短絡用断路器２２を投入し、投入完了信号を連絡遮断装置３０Ｂへ送信するように構成される。図９に、従来の保護システムの構成例を示す。図１と図９とを比較すると分かるように、本実施形態の保護システムにおいては、セクション短絡用断路器２２およびその制御装置２３と、拡張アダプタ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃとが追加されているとともに、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに連遮停止ボタンおよび試験切替えボタンが設けられている点で異なる。

図１に示す保護システムにおいて、変電所Ｂの何処かで事故が発生し、電流検出器１４ａまたは１４ｂのいずれかにより地絡電流を検出したとすると、保護継電器１５が電流検出器１４ａまたは１４ｂの出力を受けて動作し、遮断器１３ａ，１３ｂの電極を開放してき電流を遮断する。
このようにすることで事故区間が切り離され、変電所Ｂで発生した事故が変電所Ａや変電所Ｃの設備に対して与える影響を抑制することができる。
また、変電所Ｂ内の遮断器１３ａ，１３ｂが遮断されて変電所設備１０Ｂがき電線から切り離された状態で、制御装置２３がセクション短絡用断路器２２を投入状態に切り替えると、き電線Ｗ１１とＷ１２とが接続され、列車運行が可能な延長き電が可能になる。

さらに、本実施形態においては、変電所Ａ、Ｂ、Ｃごとに、対向する変電所間において相互に連携して遮断器を連絡遮断するための連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが設けられており、隣接する変電所の連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ間は光ケーブルのような信号用ケーブル３１Ａ，３１Ｂを介して通信が可能に接続されている。そして、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ（以下、区別しないときは単に「３０」と記す）間の通信によって隣接する変電所の連絡遮断装置３０へ保護継電器１５による遮断器１３の遮断指令を送信したり、対向する変電所の連絡遮断装置３０へ保護継電器１５の整定値の変更指令を送信したりする。
これにより、隣接する変電所の保護継電器１５のどちらかが事故電流を検出すれば、連絡遮断装置３０が対向変電所の遮断器の電流を遮断させるとともに、延長き電等で送電区間が延びると保護範囲を広げるため自動で整定値を変更することができる。なお、従来の保護システムでは、このような場合における保護継電器１５の整定値の変更は人手で行なっていた。

また、変電所の点検の際に遮断器１３を遮断操作することで、誤って隣接変電所へ遮断指令を送信しないようにするため、当該変電所の連絡遮断装置３０の動作を停止させて変電所間の連絡を遮断する連遮停止が行われており、従来の保護システムでは、連遮停止時において、対向する変電所のどちらか一方の変電所の保護継電器１５が動作すると、指令所から人による操作で他方の変電所の遮断器１３を遮断させていた。
これに対し、本実施形態の保護システムにおいては、連絡遮断装置３０に設けられている連遮停止ボタンを操作して連遮停止を行うことで対向変電所の連絡遮断装置３０間の通信が遮断されると、連絡遮断装置３０が自らの判断で保護継電器１５の整定値を、保護範囲を延長する方向へ切り替えるように構成されている。

また、本実施形態においては、き電線から変電所設備を切り離した後に指令所からの指令で制御装置２３がセクション短絡用断路器２２を投入すると、断路器投入を知らせる信号を対応する変電所の連絡遮断装置３０へ送信し、連絡遮断装置３０がこの信号を受信すると、隣接する変電所の連絡遮断装置３０へ遮断器１３の整定値の変更指令を送信するように構成されている。これにより、例えば図１に示す送電システムにおいて、変電所Ｂが切り離されると、切り離し前は図２（Ａ）に示すように変電所Ａ－Ｂ間および変電所Ｂ－Ｃ間でそれぞれ保護範囲が６０％以上となるように整定値１（例えば３０００Ａ）が設定されているため、何も対策をしないと図２（Ｂ）に示すように保護されない範囲が生じる。

そこで、切り離し後は図２（Ｃ）に示すように変電所Ａ－Ｃ間で保護範囲が６０％以上となるように整定値２（例えば２５００Ａ）が設定される。その結果、各変電所の全送電区間が保護されるようになり、列車運行が可能な延長き電が可能になる。なお、図２において、縦軸は事故電流、横軸は距離であり、同じ大きさの事故電流であっても変電所から離れるに従って保護継電器１５から見た電流値が減少することを表わしている。
さらに、本実施形態の連絡遮断装置３０は、回線故障検出機能を備え、通信回線の故障を検出すると、自動的に対応する変電所の保護継電器１５の整定値を変更するように構成されている。

また、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃには各々コード変換機能を有する拡張アダプタ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが接続されており、拡張アダプタ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを介して隣接する変電所の設備１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ内の保護継電器１５へ整定値の変更指令を送出することができるように構成されている。
さらに、各連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃには、試験モードに切り替えるための試験切替えスイッチおよびその操作ボタンが設けられており、この試験切替えスイッチを投入すると隣接する変電所の連絡遮断装置との間の通信を確認する機能や、試験モード中における連絡遮断指令および整定値変更指令を無効にする機能を備えている。

次に、本実施形態の連絡遮断装置３０の特徴であるセクション短絡用断路器２２の投入開放すなわち延長き電に伴う保護継電器１５の整定値の変更による保護範囲の延長機能、連遮停止の際の整定値の変更機能、回線故障検出時の整定値の変更機能について、図３～図５を用いて順に説明する。
図３には、変電所内のトラブルでセクション短絡用断路器２２が投入された場合の動作が示されている。
図３（Ａ）は、各変電所Ａ,Ｂ,Ｃからそれぞれき電線Ｗ１１，Ｗ１２へ電流が送出されている変電所脱落前の状態を表わしており、変電所Ａ,Ｂ,Ｃの遮断器１３の整定値は隣接する変電所までの区間の６０％を保護する値（例えば３０００Ａ）に設定されている。

この状態で、変電所内の事故等で変電所Ｂが脱落して遮断器１３が解放され、指令所から制御装置２３へ断路器投入指令信号が送信されると、制御装置２３がセクション短絡用断路器２２を投入状態に切り替える。すると、図３（Ｂ）に丸付き数字１～４で示すように、先ず制御装置２３から連絡遮断装置３０Ｂへ、セクション短絡用断路器２２が投入されたことを示す信号が入力され（ステップ１）、連絡遮断装置３０Ｂがこの信号を受けると、隣接するＡ，Ｃの変電所の連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃへ整定値変更指令を送信する（ステップ２）。
すると、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃが対応する保護継電器１５Ａ，１５Ｃへ整定値を変更する指令を送信する（ステップ３）。そして、保護継電器１５Ａ，１５Ｃが整定値を、保護範囲を広げるような値（例えば２５００Ａ）に変更した後に、整定値変更完了信号を連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃへ返送する（ステップ４）。これにより、連絡遮断装置３０Ｂは応動確認を行うことができる。

その後、変電所Ａ,Ｃが延長き電を行うとともに連絡遮断区間が変更され、連絡遮断装置３０Ａと３０Ｃとの間で通信を行う状態となる。このとき、連絡遮断装置３０Ｂは、通信の中継器として機能する。そして、この状態で変電所ＡまたはＣのいずれかで事故電流を検出して保護継電器１５Ａまたは１５Ｃが遮断器を解放させると、連絡遮断装置３０Ａまたは３０Ｃが対向する連絡遮断装置３０Ｃまたは３０Ａへ連絡遮断指令を送信する。
また、投入された上記断路器２２が開放されると、連絡遮断装置３０Ｂは隣接する変電所Ａ，Ｃの連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃへ整定値を元に戻す変更指令を送信し、保護継電器の保護範囲の変更（縮小）と連絡遮断区間の変更が行われる。

図４には、変電所の点検作業で連遮停止を行う場合の動作状態の変化が示されている。
図４（Ａ）は、各変電所Ａ,Ｂ,Ｃからそれぞれき電線Ｗ１１，Ｗ１２へ電流を送出している作業前の状態を表わしており、変電所Ａ,Ｂ,Ｃの遮断器１３の整定値は隣接する変電所までの区間の６０％を保護する値（例えば３０００Ａ）に設定されている。
この状態で、変電所Ｂ内の設備の点検等のために変電所設備１０Ｂ内の遮断器１３の電極を解放させてから、連絡遮断装置３０Ｂに設けられている連遮停止ボタンを押すと、図４（Ｂ）に示すように、連絡遮断装置３０Ｂが隣接するＡ，Ｃの変電所の連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃへ整定値変更指令を送信する（ステップ１）。

すると、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃが対応する保護継電器１５Ａ，１５Ｃへ整定値を変更する指令を送信する（ステップ２）。そして、保護継電器１５Ａ，１５Ｃが整定値を、図２（Ｃ）に示すように保護範囲が広がるような値（例えば２５００Ａ）に変更した後に、整定値変更完了信号を連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃへ返送し、連絡遮断装置３０Ｂが応動確認を行う（ステップ３）。
その後、変電所Ｂの連絡遮断装置３０Ｂが動作を停止して、図４（Ｃ）に示すように、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃとの間で通信が行えない連遮停止状態となる。
また、連遮停止スイッチがオフされて連絡遮断が再開されると、連絡遮断装置３０Ｂは隣接する変電所Ａ，Ｃの連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｃへ整定値を元に戻す変更指令を送信し、保護継電器の保護範囲の変更（縮小）と連絡遮断区間の変更が行われる。

図５には、通信回線故障が発生した場合の動作状態の変化が示されている。
図５（Ａ）は、各変電所Ａ,Ｂ,Ｃからそれぞれき電線Ｗ１１，Ｗ１２へ電流が送出し、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ間の通信が正常に行われている状態を表わしており、変電所Ａ,Ｂ,Ｃの遮断器１３の整定値は隣接する変電所までの区間の６０％を保護する値（例えば３０００Ａ）に設定されている。
この状態で、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ間の通信が行えなくなると、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは各々通信回線の故障を検出する。すると、図５（Ｂ）に示すように、連絡遮断装置３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃは、それぞれ自変電所の対応する保護継電器１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃへ整定値を変更する指令を送信して、保護継電器１５Ａ，１５Ｃの整定値を、保護範囲を広げるような値（例えば２５００Ａ）に変更する。

前記連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）のようなプログラム方式の演算処理装置およびＲＯＭ（読出し専用メモリ）やＲＡＭ（随時読出し書込み可能なメモリ）のような記憶手段からなる演算制御部と、信号を入出力する入出力手段、他の装置との間で信号を送受信する通信手段などを備えた一般的なコンピュータ装置（ＰＣ）と同様な構成を有する装置により構成することができる。上述した処理は、連絡遮断装置３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣのＭＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することによって行われる。
なお、本実施形態の連絡遮断装置３０に追加された前述したような機能は、１枚の基板上に上記追加機能を有するように構成された回路基板を装置の空きスロットに挿入するとともに、コード変換機能を有する拡張アダプタ３２を接続することで実現するように構成されており、これによって、既設の連絡遮断装置３０を大幅に改良することなく本発明を適用することができ、機能追加に伴うコストアップを抑制することができる。

次に、連絡遮断装置３０の演算制御部により上記機能を実現するための処理手順の一例を、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
図６に示すように、連絡遮断装置３０の演算制御部は、先ず自変電所の保護継電器１５から遮断器１３を開放したことを示す遮断実行信号を受信したか否か判定する（ステップＳ１）。そして、遮断実行信号を受信した（ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ２へ進み、隣接する変電所の連絡遮断装置３０へ遮断器を開放して電流の遮断を指令する連絡遮断指令信号を送信する。このとき、自変電所の保護継電器１５が上り側の遮断器を開放したなら上り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０へ連絡遮断指令を送信し、自変電所の保護継電器１５が下り側の遮断器を開放したなら下り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０へ連絡遮断指令を送信する。

その後、演算制御部は、隣接する変電所の連絡遮断装置３０から連絡遮断指令を受信しているか否か判定する（ステップＳ３）。そして、連絡遮断指令を受信した（ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ４へ進み、自変電所の保護継電器１５へ遮断器を開放して電流の遮断を指令する連絡遮断指令信号を送信する。このとき、上り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０から連絡遮断指令を受信したなら上り側の遮断器を開放させる連絡遮断指令信号を送信し、下り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０から連絡遮断指令を受信したなら下り側の遮断器を開放させる連絡遮断指令信号を送信する。

次に、演算制御部は、自変電所に対応するセクション短絡用断路器２２の投入信号を受信しているか否か判定する（ステップＳ５）。そして、断路器投入信号を受信した（ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ７へ進み、上り方面と下り方面の両方の隣接変電所の連絡遮断装置３０へ整定値変更指令を送信する。また、ステップＳ５で断路器投入信号を受信していない（ＮＯ）と判定すると、ステップＳ６へ進み、連遮停止スイッチがオンされたか否か判定する。そして、連遮停止スイッチがオンされた（ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ７へ進み、上り方面と下り方面の両方の隣接変電所の連絡遮断装置３０へ整定値変更指令を送信した後、動作を停止する。

ステップＳ６で連遮停止スイッチがオンされていない（ＮＯ）と判定すると、演算制御部は、ステップＳ８へ進んで、隣接変電所の連絡遮断装置３０との間の通信回線をチェックし、通信回線に異常があるか否か判定する（ステップＳ９）。ここで、通信回線に異常がある（ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ１１へ進み、拡張アダプタ３２へ回線故障信号を出力する。このとき、上り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０との間の通信異常を検知したなら上り側の回線故障を示す信号を出力し、下り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０との間の通信異常を検知したなら下り側の回線故障を示す信号を出力する。

一方、ステップＳ９で通信回線に異常がない（ＮＯ）と判定すると、ステップＳ１０へ進んで、隣接変電所の連絡遮断装置３０から整定値変更指令を受信したか否か判定する。そして、整定値変更指令を受信した（ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ１１へ進み、拡張アダプタ３２へ感度変更信号を出力する。このとき、上り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０から整定値変更指令を受信したなら下り側の感度変更を示す信号を出力し、下り方面の隣接変電所の連絡遮断装置３０から整定値変更指令を受信したなら上り側の感度変更を示す信号を出力する。その後、ステップＳ１へ戻って上記処理を繰り返す。

図７には、連絡遮断装置３０と拡張アダプタ３２と保護継電器１５との間で入出力される信号の具体例が示されている。
図7に示すように、連絡遮断装置３０から拡張アダプタ３２へは、感度変更指令(整定値指定)に関する４つの信号１Ｚ～４Ｚと、上り方面の感度変更指令信号、下り方面の感度変更指令信号、上り方面の回線故障を示す信号、下り方面の回線故障を示す信号が入力される。これらの信号のうち１Ｚ～４Ｚは既存のシステムと同じ信号で、他の信号は新規の信号である。４つの信号１Ｚ～４Ｚがあるのは、上りと下り、常用と共用の４つの遮断器１３ａ～１３ｄに対応して、それぞれに対して整定値を指定するためである。

上記信号１Ｚ～４Ｚは、それぞれ例えば論理「０」の場合に整定値１を指示し、論理「１」の場合に整定値２を指示する信号である。
また、連絡遮断装置３０から保護継電器１５へ、上り側の遮断器の切断を指令する信号と下り側の遮断器の切断を指令する信号を直接出力し、保護継電器１５は遮断器の切断が終了すると遮断実行信号を、また遮断器の整定値変更が完了すると整定値完了信号を連絡遮断装置３０へ返すように構成されている。

拡張アダプタ３２は、上記８つの１ビット信号を４ビットのバイナリコード信号１ＺＣ～４ＺＣに変換して保護継電器１５へ出力する。保護継電器１５は、整定値を正常に変更すると変更完了を示す変更応答信号を拡張アダプタ３２へ返信する。また、拡張アダプタ３２は、故障判定機能を有しており、感度変更指令信号を出力した後、保護継電器１５から変更応答信号が返って来ない場合には、装置故障信号を出力して表示器３３に「故障」を表示するように構成されている。

図８には、拡張アダプタ３２の入力と出力の関係を示すコード表の一例が示されている。図８のコード表において、「Ｚなし」とは個々の遮断器を指定せず全遮断器が対象であることを、「１Ｚ」～「４Ｚ」は遮断器１３ａ～１３ｄのいずれかを指定していること、「通常整定」とは保護範囲の狭い整定値１（常用）を設定することを、「拡大」とは保護範囲の広い整定値２（共用）を設定することを意味している。つまり、図８のコード表において、４Ｚ～１Ｚおよび４ＺＣ～１ＺＣの欄の「０」は保護範囲が通常（拡大なし）であることを意味し、「１」は保護範囲の拡大を意味する。また、「上り／下り方面感度変更・回線故障」の欄の「１」は、感度変更または回線故障の条件が成立していることを意味し、「０」は条件が成立していないことを意味する。一番右側の欄の「ＨＥＸ」は、４ビットの出力コード１ＺＣ～４ＺＣを１６進数で表わした場合の値である。

また、図７に示すように、上り／下り感度変更指令信号と上り／下り回線故障信号は別々の信号であるが、上り感度変更指令信号と上り回線故障信号に対して同じ出力コードを生成し、下り感度変更指令信号と下り回線故障信号に対して同じ出力コードを生成するため、図８においては、感度変更指令と回線故障を上りと下りでそれぞれ統合して、上り方面感度変更回線故障信号と下り方面感度変更回線故障信号として示している。なお、図８のコード表は、一例であってこれに限定されるものではない。

また、拡張アダプタ３２には、当該アダプタを使用するかしないかを指示するためのスイッチＳＷが設けられており、スイッチＳＷが投入されると上記コード変換動作を行い、スイッチＳＷが投入されていない場合には、連絡遮断装置３０からの信号１Ｚ～４Ｚをそのまま保護継電器１５へ出力するように構成されている。
なお、拡張アダプタ３２は、複数のリレーと、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と呼ばれる任意の論理機能を有するリレー回路を構築することが可能な機器とによって構成することができる

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、変電所内の遮断器１３の遮断指令を連絡遮断装置３０から対応する保護継電器１５へ直接送出し遮断実行信号を保護継電器１５から連絡遮断装置３０へ送出するように構成しているが、これらの信号も上記拡張アダプタ３２を介して送受信するように構成しても良い。
また、上記実施形態では、連絡遮断装置３０が整定値の変更完了信号を受信しなかったことに応じて前記表示器３３を動作させる信号を出力する手段を拡張アダプタ３２に設けているが、このような手段を連絡遮断装置３０に設けるようにしても良い。

さらに、上記実施形態では、保護継電器１５の整定値が２段階に設定可能に構成されているが、３段階以上に設定可能に構成しても良い。
また、上記実施形態では、エアセクション２１と並列に設けられた断路器２２を遠隔操作で動作させることができるように構成しているが、手動型の断路器を使用しても良く、その場合には制御装置２３の代わりに断路器の投入状態を検知する検知器を設けて、その検知信号を対応する連絡遮断装置３０へ断路器投入信号として供給するように構成しても良い。

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 変電所設備
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 交流変圧器
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 整流器
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 直流高速度遮断器
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 電流検出器
１５ 保護継電器
１６ａ，１６ｂ 断路器
２１ エアセクション
２２ セクション短絡用断路器
２３ 制御装置
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 連絡遮断装置
３１Ａ，３１Ｂ 信号用ケーブル
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ 拡張アダプタ
３３ 表示器
Ｗ１，Ｗ２ 変電所内直流き電線
Ｗ１１，Ｗ１２ 軌道内直流き電線

Claims (6)

1. 対向する直流変電所の間において相互に連携する遮断器を連絡遮断するための連絡遮断装置と、前記直流変電所ごとに設けられ地絡電流を検出して遮断器の電極を開放させ事故電流を遮断して事故電流から変電所設備を保護する保護継電器と、を備えた保護システムであって、
   前記連絡遮断装置は、
   所定の条件の成立に基づいて、前記直流変電所間における連絡遮断区間を変更する連絡遮断区間変更手段と、
   隣接する直流変電所の保護継電器における整定値を変更させるための整定値変更指令を前記隣接する直流変電所の連絡遮断装置に向けて送信する手段と、
   隣接する直流変電所の連絡遮断装置から受信した整定値変更指令を、複数の信号をその信号数よりも少ないビット数のコードに変換する機能を備えた拡張アダプタを介して対応する保護継電器へ送出する手段と、を有し、
   前記整定値変更指令を受信した前記保護継電器は、整定値を変更した後に、整定値変更完了信号を対応する前記連絡遮断装置へ出力する手段を有することを特徴とする保護システム。
2. 前記直流変電所ごとに、前記変電所設備から直流き電を受けるき電線に設けられたエアセクションと並列にセクション短絡用の断路器が設けられ、
   前記連絡遮断区間変更手段は、
   前記直流変電所のいずれかにおいて、前記断路器の投入または前記連絡遮断装置の連絡遮断停止のいずれかの条件が成立したときに動作することを特徴とする請求項１に記載の保護システム。
3. 前記連絡遮断区間変更手段は、前記断路器の開放または前記連絡遮断装置の連絡遮断再開のいずれかの条件が成立したときに動作することを特徴とする請求項２に記載の保護システム。
4. 前記隣接する直流変電所の連絡遮断装置は、
   前記整定値変更指令を送信した保護継電器から前記整定値変更完了信号を受信しなかった場合に、前記整定値変更完了信号を受信しなかったことを表示する表示手段を有し、
   前記整定値変更完了信号を受信しなかったことに応じて前記表示手段を動作させる整定値変更不可信号を出力する手段が、前記拡張アダプタに設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の保護システム。
5. 対向する直流変電所の間において相互に連携する遮断器を連絡遮断するための連絡遮断装置と、前記直流変電所ごとに設けられ地絡電流を検出して遮断器の電極を開放させ事故電流を遮断して事故電流から変電所設備を保護する保護継電器と、を備えた保護システムであって、
   前記連絡遮断装置は、
   隣接する直流変電所の前記連絡遮断装置との間の通信回線の故障を検知する検知手段と、
   前記通信回線の故障検知によって整定値変更指令を出力する手段と、
   前記整定値変更指令を対応する前記保護継電器に向けて送信する手段と、を有し、
   前記整定値変更指令を受信した前記保護継電器は、
   整定値を変更した後、整定値変更完了信号を対応する前記連絡遮断装置へ出力する手段を有することを特徴とする保護システム。
6. 前記連絡遮断装置は、
   前記整定値変更指令を受信した保護継電器から前記整定値変更完了信号を受信しなかった場合に、前記整定値変更完了信号を受信しなかったことを表示する表示手段と、
   前記整定値変更完了信号を受信しなかったことに応じて前記表示手段を動作させる整定値変更不可信号を出力する手段と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載の保護システム。

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