JP2680367B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、列車負荷に対して母線からの交流電力を
電力変換して与える電力変換装置に関する。

（従来の技術） 一般に、母線からの交流電力を周波数変換装置を介し
て、列車側に電力供給をする電力変換装置において、そ
の周波数変換装置に逆電力が発生するのは、同期電動機
の母線側に事故が発生して同期電動機より事故点に故障
電流を供給する場合である。

そこで、従来の電力変換装置では電力方向継電器を備
えておき、逆電力の発生を検出することによりしゃ断器
を動作させ、電力変換装置の運転を停止するようにして
いた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の電力変換装置では、
列車負荷が電力回生機能を備えたものである場合、母線
側に故障が発生していないような時でも、負荷からの電
力回生により逆電力が周波数変換装置に流れれば、電力
方向継電器が動作することによりしゃ断器が不必要に動
作して電力変換装置の運転を停止させてしまう問題点が
あった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされ
たものであって、負荷の電力回生運転を検出し、負荷が
電力回生運転をしている時には逆電力を検出しても一定
時限の間はしゃ断器を動作させることを禁止し、不必要
にしゃ断器が動作して装置の運転を停止させることがな
く安定した動作のできる電力変換装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の電力変換装置は、母線からの交流電力をし
ゃ断器と、同期電動機及び同期発電機で成る周波数変換
装置とを介して負荷に与える電力変換装置において、前
記母線と負荷との間の電力方向を検出し、逆電力検出時
に前記しゃ断器を動作させる電力方向検出装置と、この
電力方向検出装置の逆電力検出時に一定時限だけ前記し
ゃ断器の動作を禁止する回生電力判定装置とを備えたも
のである。

（作用） この発明の電力変換装置では、電力方向検出装置によ
って母線と負荷との間の電力方向を検出し、逆電力を検
出した時にはしゃ断器を動作させて自動的に負荷への電
力供給をしゃ断するようにする。

さらに、回生電力判定装置を備えることにより、負荷
が回生運転しいる時には、予想される回生運転時間以内
に逆電力が停止する場合には回生運転であると判断し、
電力方向検出装置によるしゃ断器の動作を禁止して通常
の回生運転を可能とする。

しかしながら、一定時限を経過しても逆電力が止まな
い場合には母線側に故障が発生したものと判断してしゃ
断器を動作させ、装置の運転を停止させることにより母
線の保護を図る。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図は交流電気鉄道における一実施例を示してお
り、交流電源供給源としての母線１に対し、しゃ断器
２、周波数変換装置３を介してトロリー線４が備えら
れ、母線１の交流電力を周波数変換してトロリー線４に
与えるようにしてある。

そして、このトロリー線４とアースとしてのレール５
との間に負荷としての列車６が置かれ、列車６はトロリ
ー線４から交流電力を受けて走行する。

前記周波数変換装置３は、同期電動機７と同期発電機
８とを備えている。

さらに、母線１から周波数変換装置３に至る電源線に
は計器用変流器９と計器用変成器10とが設けられてい
る。そして、これらの計器用変流器９、計器用変成器10
には自動力率調整装置11、電力方向検出装置12、過電流
継電器13が接続されている。

さらに、電力方向検出装置12に対して回生電力判定装
置14が接続され、この回生電力判定装置14には時限調整
可能なタイマ15が備えられている。

前記しゃ断器２は電力方向検出装置12の逆電力検出に
より動作し、また過電流継電器13によっても動作し、母
線１から周波数変換装置３、トロリー線４への電力供給
を遮断するものである。

上記の構成の電力変換装置の動作について次に説明す
る。

通常、母線１からの交流電力はしゃ断器２を介して周
波数変換装置３の同期電動機７に与えられ、ここで同期
電動機７を回転させることにより同期発電機８を駆動
し、周波数の変換された交流電力がトロリー線４に与え
られ、列車６の電源とされる。

列車６が回生状態に入ると、その回生電力はトロリー
線４から同期発電器８に移され、この発電機８が電動機
として動作し、同期電動機７を回転させる。

そして同期電動機７は発電機として動作してその発電
した電力を母線１に戻すことになる。

電力方向検出装置12は、母線１から周波数変換装置３
に流れる電力の方向を監視しており、母線１側に逆方向
に電力が供給される場合にはその逆電力を検出し、しゃ
断器２を動作させて母線１からトロリー線４への電力供
給を停止する。

過電流継電器13は母線１から周波数変換装置３へ過電
流が供給される場合に動作し、しゃ断器２を動作させて
その過電流の供給をしゃ断する。

回生電力判定装置14は、タイマー15により設定される
一定時限の間、列車６の回生運転により回生電力が母線
１側に与えられるのを検出し、その回生電力がタイマー
15のタイムアップまでに停止する時には電力方向検出装
置12による逆電力検出動作を禁止し、しゃ断器２の動作
をロックする。

しかしながら、回生電力判定装置14がタイマー15によ
り設定される一定時限を越えて回生電力を検出する時に
は、電力方向検出装置12によりしゃ断器２を動作させて
母線１の保護動作を行なう。

この動作をさらに詳しく説明すると、第２図に示すよ
うに、電力方向検出装置12が逆電力を検出した時に（ス
テップ101）、回生電力判定装置14の回生時限タイマー1
5を起動し（ステップ102）、このタイマー15の動作中自
動力率調整装置11の動作と、この電力変換装置の運転停
止指令動作とを共にロックする（ステップ103,104）。

そして、タイマー15がタイムアップした後、自動力率
調整装置11のロックを解除し（ステップ105）、装置の
運転停止指令ロックも解除する（ステップ106）。

そして、タイマー15がタイムアップした後にも電力方
向検出装置12は逆電力を検出し続けている場合には（ス
テップ107）、母線１側に故障が発生したものとして装
置の運転停止指令を行なう（ステップ108）。

また、この電力変換装置では過電流継電器13が動作す
ることにより（ステップ109）、回生運転中であるかな
いかにかかわらずに即座にしゃ断器２を動作させ、装置
の運転を停止させる（ステップ108）。

このようにして、電力変換装置においては、母線１側
に逆電力が発生したような場合でも回生時限タイマー15
が設定する一定時限経過するまでは回生電力であるかも
しれないために母線保護動作をロックし、回生時限タイ
マー15がタイムアップした後には電力方向検出装置12に
よる逆電力検出に応答してしゃ断器２を動作させ、母線
１の保護動作を行なうのである。

なお、上記の実施例の場合には過電流継電器13を設
け、電力方向にかかわりなく大電流が検出された時には
直ちにしゃ断器２を動作させるようにし、母線保護動作
をより確実になるようにしているが、この過電流保護系
統は必要に応じて付加されるものである。

また、電力方向検出装置12より逆電力を検出した時に
電力回生時限だけ自動力率調整装置11の動作をロックす
ることにより、自動力率調整装置11の動作が電力回生運
転時に不安定に動作するのを避けることができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、回生電力判定装置を
設けることにより、電力方向検出装置が逆電力を検出し
た場合にも一定時限は回生電力が流れているものとして
しゃ断器の動作を禁止し、母線保護動作を遅らせるよう
にしているため、回生運転機能をもつ負荷に対しても母
線保護機能の誤動作を防ぐことができ、実際に母線保護
動作が必要なときに正しく母線保護動作を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例の動作を示すフローチャートである。 １……母線、２……しゃ断器 ３……周波数変換装置、４……トロリー線 ６……列車、11……自動力率調整装置 12……電力方向検出装置 14……回生電力判定装置 15……回生時限タイマー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】母線からの交流電力をしゃ断器と、同期電
   動機及び同期発電器で成る周波数変換装置とを介して負
   荷に供給する電力変換装置において、前記母線と負荷と
   の間の電力方向を検出し、逆電力検出時に前記しゃ断器
   を動作させる電力方向検出装置と、この電力方向検出装
   置の逆電力検出時に一定時限だけ前記しゃ断器の動作を
   禁止する回生電力判定装置とを備えて成る電力変換装
   置。