JP3256675B2 - 過電流保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータを備え
る給電線の過電流保護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平８−３２２１３７号公報
に開示された従来の過電流保護装置を含む電鉄変電所の
き電線システムは、図１４に示すように、回生電気車１
に電力を供給するき電線３に接続される給電線５に対
し、遮断器１１、インバータ用変圧器９、インバータ
７、直流高速度遮断器１２、遮断器１１とインバータ用
変圧器９間に計器用変流器１３が接続され、特に遮断器
１１と計器用変流器１３に対し、過電流保護継電装置１
５，１７，１９を接続して構成されている。

【０００３】過電流保護継電装置１９は、瞬時形で、整
定（動作電流値）を、インバータ７の定格電流に対して
６００〜７００％程度の電流値に設定し、整定以上の電
流が供給された時に、遮断器１１に対しトリップ信号を
発する。過電流保護継電装置１７は、整定をインバータ
７の定格電流に対し３００％程度の電流値に設定し、整
定以上の電流が所定時間供給された時に、遮断器１１に
対しトリップ信号を発する。過電流保護継電装置１５
は、長時間形で、整定をインバータの定格電流に対し１
８０％程度の電流値が、１分以上供給された時に、遮断
器１１に対しトリップ信号を発する。

【０００４】一方、回生電気車１からの電力をインバー
タ７にて直流／交流変換し、給電線５にて有効利用する
が、この間に、例えば給電線５に供給される電力が過電
流保護継電装置１５，１７，１９で規定されるいずれか
の保護特性を越えた場合には、その過電流保護継電装置
１５，１７，１９のうち該当する装置からのトリップ信
号が遮断器１１及び直流高速度遮断器１２に供給されて
遮断器１１及び直流高速度遮断器１２が開放され、これ
により給電線５が遮断されインバータの破壊が防止され
る。

【０００５】図１５にインバータ７の耐量特性と保護特
性との関係を示す。過電流保護継電装置１５，１７，１
９の保護特性の組合せにてインバータ７の耐量を保護す
る。即ち耐量曲線Ａより低い電流値を定め（定格保証
点）、保護特性ａ，ｂ，Ｃで補うように設定されてい
る。

【０００６】給電線５に対し定格周波数電源の電力を供
給した時に、即ち遮断器１１投入時において、遮断器１
１投入時の短絡事故が生じていた場合には、例えば過電
流保護継電装置１９に供給される電流値（負荷）が保護
特性ａを越える結果、過電流保護継電器１９から遮断器
１１及び直流高速度遮断器１２にトリップ信号が発せら
れる。但し、インバータ用変圧器９の励磁突入電流を越
えない保護特性をもつものとする。

【０００７】また、給電線５に対し定格周波数電源の電
力を供給した後で、過電流保護継電装置１９の動作が許
容される時間が経過した後に、過電流継電装置１７に供
給される電流値（負荷）が保護特性ｂを越える結果、過
電流保護継電装置１７から遮断器１１及び直流高速度遮
断器１２にトリップ信号が発せられる。

【０００８】また、給電線５に対し定格周波数電源の電
力を供給した後で、過電流保護継電装置１７の動作が許
容される時間が経過した後、過電流継電装置１５に供給
される電流値（負荷）が保護特性Ｃを越える結果、過電
流保護継電装置１５から遮断器１１及び直流高速度遮断
器１２にトリップ信号が発せられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の過
電流保護装置は、限られた定格保障点を３要素の過電流
保護継電装置１５，１７，１９で保護していたため、定
格保障点以外で、耐量を満足する電流値でも過電流継電
装置１５，１７，１９のうちいずれかが動作してしまう
等という問題点があった。

【００１０】また、従来装置においては、過電流保護継
電装置１５，１７，１９の３要素でインバータ７を保護
していたが、それらは予め特定の保護特性、即ち座標上
に表現した場合に時間軸に対し平行な直線特性から成る
保護特性に決定されてしまうもので、実際のインバータ
７の耐量特性の特に曲線に対し近似して設定されたもの
ではなく、この関係から実際の耐量と保護特性の設定値
との間に比較的大きな開きが存在するため、インバータ
７の耐量特性を十分に活用していないという問題点があ
った。

【００１１】しかも従来装置においては、過電流保護継
電装置１５，１７，１９の保護特性を予め特定の保護特
性に決定してしまうため、インバータが別のものに変更
された場合に、その耐量特性に適切に対応しきれないと
いう問題点があった。

【００１２】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、誤動作の虞れがなく、インバータの
元々の耐量特性を十分に活用することができる過電流保
護装置を提供することを第１の目的とし、しかもインバ
ータの仕様が変更されてもその耐量特性に適切に対応す
ることができる過電流保護装置を提供することを第２の
目的とする。また、過電流保護機能に加え、遮断器等の
制御機能をも加え、装置の用途を拡大することを第３の
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、インバータを備える給電線の過電流保護装置におい
て、上記インバータの電源側に接続された計器用変流器
を介して上記給電線の電流を入力する入力装置と、上記
入力装置に入力された電流の電流値を検出する検出部
と、上記インバータの耐量特性に近似する保護特性を決
定する情報である、上記インバータの運転時間（横軸）
とその時の電流値（縦軸）とから構成され定格保証点を
決定する複数の座標データを記憶する記憶部と、上記記
憶部が記憶する上記複数の座標データに基いて、直線特
性が、上記インバータの耐量曲線の凹部では当該凹部に
接することなく当該凹部の接線と平行な傾きの直線にな
るように、凸部では内接する最小直線になるように、単
一曲線の保護特性を演算する演算部と、上記検出部が検
出する電流値と上記演算部が演算する上記保護特性とを
時々刻々比較し、上記検出した電流値が上記保護特性の
電流値よりも高い場合には起動命令を出力する比較部
と、上記起動命令を受けると、上記インバータの電源側
に接続された遮断器及び上記インバータのき電線側に接
続された直流高速度遮断器を開放させて上記給電線を遮
断するように、上記遮断器及び上記直流高速度遮断器に
対しトリップ信号を発する遮断部とを備えるものであ
る。

【００１４】請求項２に記載の発明は、上記記憶部が、
複数種のインバータの耐量特性に近似する複数種の保護
特性を決定し得る複数種の情報を記憶し、上記記憶部が
記憶する上記複数種の保護特性を決定する複数種の情報
のうち上記給電線に実際に使用されるインバータに関す
る保護特性を決定する情報を、上記遮断器の投入前に選
択するための選択部をさらに備え、上記演算部は、上記
選択部により選択された情報に基いて保護特性を演算す
るものである。

【００１５】

【００１６】請求項３に記載の発明は、上記記憶部が、
上記座標データの代わりに、複数種のインバータの耐量
特性に近似する複数種の保護特性を決定し得る単一の動
作特性式、及び当該動作特性式に用いる上記複数種の保
護特性を決定し得る複数組の変数群を記憶し、上記記憶
部が記憶する上記複数種の保護特性を決定する複数組の
変数群のうち上記給電線に実際に使用されるインバータ
に関する保護特性を決定する変数群を、上記遮断器の投
入前に選択するための選択部をさらに備え、上記演算部
は、上記動作特性式に上記選択部により選択された変数
群を用いて保護特性を演算するものである。

【００１７】請求項４に記載の発明は、上記遮断器及び
上記直流高速度遮断器を操作するための操作部と、上記
操作部の操作に応じて投入、開放制御信号を上記遮断器
及び上記直流高速度遮断器へ出力する出力部とをさらに
備えるものである。

【００１８】

【００１９】請求項５に記載の発明は、上記遮断器及び
上記直流高速度遮断器を外部で操作した操作信号を入力
するための操作入力部と、上記操作入力部の操作信号に
応じて投入、開放制御信号を上記遮断器及び上記直流高
速度遮断器へ出力する出力部とをさらに備えるものであ
る。

【００２０】請求項６に記載の発明は、上記比較部によ
る比較結果のうち上記保護特性の電流値よりも高い上記
検出した電流値を印刷する印刷部をさらに備えるもので
ある。

【００２１】請求項７に記載の発明は、上記記憶部が、
上記検出部により検出された電流値を記憶し、上記記憶
部に記憶されている上記検出された電流値を統計的に処
理する処理部と、上記処理部により統計処理されたデー
タを印刷する印刷部と、上記処理部により統計処理され
たデータを表示する表示部とをさらに備えるものであ
る。

【００２２】

【００２３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の実施の形態１を図に基づ
き説明する。図１は本実施の形態に係る過電流保護装置
の構成を示す図である。本実施の形態による過電流保護
装置を含む電鉄変電所のき電線システムは、回生電気車
１から電力を供給するき電線３に接続される給電線５に
対し、図示しない定格周波数電源を接続する一方で、従
来技術同様にインバータ７、インバータ用変圧器９、遮
断器１１、直流高速度遮断器１２、及び計器用変流器１
３を接続しており、特に、遮断器１１と計器用変流器１
３に対し、過電流保護装置３１を接続して構成してい
る。

【００２４】過電流保護装置３１は、計器用変流器１３
に接続され、給電線５の電流を入力する入力装置３３
と、入力装置３３とバス３５を介して接続され、入力装
置３３に入力されるところの即ち給電線５に供給される
電流値を検出する検出部３７と、バス３５に接続されて
おり、インバータ７の実際の耐量特性に近似する保護特
性を決定する情報を記憶する記憶部３９と、バス３５を
介して検出部３７及び記憶部３９に接続されており、記
憶部３９に記憶された上記情報からインバータ７の実際
の耐量特性に近似する保護特性を演算する演算部として
の機能、並びに、検出部３７が検出する給電線５の電流
値と演算部としての機能が演算した上記保護特性とを比
較する比較部としての機能を備えるＣＰＵ（演算部：比
較部）４１と、給電線５の遮断器１１に接続されると共
にバス３５を介してＣＰＵ（演算部：比較部）４１に接
続されており、ＣＰＵ（演算部：比較部）４１の比較部
が検出部３７が検出する給電線５の電流値と演算部が演
算した上記保護特性とを比較した結果、電流値が上記保
護特性を越えることを認識した時に遮断器１１にトリッ
プ信号を発し、遮断器１１を開放させる遮断部４３とを
備えて構成されている。

【００２５】なお、本実施の形態では、入力装置３３と
検出部３７とを別々の部材としているが、入力装置３３
に対し検出部３７の機能を持たせるよう構成しても良い
ことは勿論である。

【００２６】記憶部３９に記憶されるインバータ７の実
際の耐量特性に近似する保護特性を決定する情報は、図
２に示すように、定格保証点を決定する複数のデータ、
即ちデータ１、データ２、データ３、データ４、データ
５から成る。各データ１，２，３，４，５は例えばイン
バータ７の運転時間とその時の負荷（電流値）とから構
成されており、各データ１，２，３，４，５を繋ぐよう
にブログラムされて、単一曲線となる。即ち、この単一
曲線は、インバータ７の既知の負荷特性に鑑み、座標
（横軸に時間、縦軸に負荷）における座標データ、即ち
データ１，２，３，４，５に対応する点２５（時間、負
荷）、点２６（時間、負荷）、点２７（時間、負荷）、
点２８（時間、負荷）、点２９（時間、負荷）の情報を
記憶部３９に記憶し、ブログラムにより各点２５，２
６，２７，２８，２９を接続することにより、図３に示
すように、直線特性の組合せでインバータ７の実際の耐
量特性に近似する保護特性ａ１を実現する。

【００２７】尚、保護特性ａ１の直線特性は、インバー
タ７の耐量曲線の凹部では当該凹部に接することなく当
該凹部の接線と平行な傾きの直線（斜めの線）に設定
し、凸部では内接する最小直線（斜めの線）により構成
する。

【００２８】次に動作につき説明する。回生電気車１か
らの電力をインバータ７にて給電線５に供給する。イン
バータ７の運転開始時、即ち遮断器１１投入時に、過電
流保護装置３１が駆動を開始し、先ず計器用変流器１３
を介して給電線５の電流が入力装置３３に入力される。

【００２９】入力装置３３に給電線５の電流が入力され
ると、その電流はバス３５を介して検出部３７に入力さ
れてその電流の電流値が検出される。検出部３７で電流
値が検出されると、その電流値の具体的な値がバス３５
を介してＣＰＵ（演算部：比較部）４１に入力される。

【００３０】一方、ＣＰＵ（演算部：比較部）４１で
は、記憶部３９から図２に示したデータを受取り、かつ
ブログラムに応じてそのデータを接続し、インバータ７
の実際の耐量特性に近似する保護特性ａ１のデータ（単
一曲線）を作成する。その後、ＣＰＵ（演算部：比較
部）４１では、検出部３７から給電線５に供給される電
流値の具体的な値がバス３５を介して入力されると、そ
の電流値の具体的な値と既に作成したインバータ７の実
際の耐量特性に近似する保護特性ａ１のデータ（単一曲
線）とを時々刻々と比較する。

【００３１】ＣＰＵ（演算部：比較部）４１で、前述の
比較を行った結果、給電線５に供給される電流値の具体
的な値が、既に作成したインバータ７の実際の耐量特性
に近似する保護特性ａ１のデータ（単一曲線）よりも低
いと判断した場合には、遮断部４３に対しても何も行わ
ないが、逆に、給電線５に供給される電流値の具体的な
値が、既に作成したインバータ７の実際の耐量特性に近
似する保護特性ａ１のデータ（単一曲線）よりも高いと
判断した場合には、遮断部４３に対して起動命令を出力
する。

【００３２】そして、起動命令を受けた遮断部４３は遮
断器１１及び直流高速度遮断器１２に対しトリップ信号
を発し、遮断器１１及び直流高速度遮断器１２を開放さ
せ、これにより給電線５を遮断し、インバータ７の破壊
を防止する。

【００３３】本実施の形態では、インバータ７の既知の
負荷特性に鑑み、座標（横軸に時間、縦軸に負荷）にお
けるその負荷特性に近似した複数の座標データを記憶部
３９に入力し、ＣＰＵ（演算部：比較部）４１でプログ
ラムに基いて当該複数の座標データを繋いで保護特性ａ
１を演算し、且つ、ＣＰＵ（演算部：比較部）４１で、
給電線５に供給される電流値の具体的な値と当該保護特
性ａ１のデータ（単一曲線）とを時々刻々と比較するよ
うに構成したことで、定格保証点を３要素の過電流保護
継電装置１５，１７，１９で保護する場合に比べ、不要
動作を顕著に低減させることができる。

【００３４】また本実施の形態では、インバータ７の既
知の負荷特性に鑑み、座標（横軸に時間、縦軸に負荷）
におけるその負荷特性に近似した複数の座標データを入
力し、プログラムに基いて当該複数の座標データを繋い
で設定した保護特性ａ１を用いるから実際のインバータ
７の耐量特性に近似した保護特性を得ることができ、従
ってインバータ７の耐量特性を十分に活用することがで
きる。

【００３５】実施の形態２．図４に本発明の実施の形態
２の構成を示す。図中、図１と同一部分には同一符号を
付加する。記憶部３９ａには、インバータ７を含む他の
複数種のインバータの各々の実際の耐量特性に近似する
複数種の保護特性を決定する情報が記憶されている。一
方、選択部４５は、例えばキーボード等の操作手段を備
えており、その適当な操作に応じて記憶部３９ａに記憶
されている複数種のインバータの各々の実際の耐量特性
に近似する複数種の保護特性を決定する情報のうち、実
際に給電線５に用いられるインバータに対応する保護特
性を決定する情報を選択し、これをＣＰＵ（演算部：比
較部）４１に転送させることを可能にする。

【００３６】記憶部３９ａに記憶されるインバータ７の
実際の耐量特性に近似する保護特性を決定する情報は、
図５に示すように、定格保証点を決定する複数のデー
タ、即ちデータ１、データ２、データ３、データ４、デ
ータ５に対し複数の特性１…特性Ｎを設定して構成され
る。各データ１，２，３，４，５に対し設定される特性
１は例えばインバータ７の運転中、即ち遮断器１１投入
時の経過時間とその時の負荷（電流値）とから構成され
ており、当該特性１における各データ１，２，３，４，
５を繋ぐようにブログラムされて、単一曲線になる。

【００３７】また同様に、各データ１、２，３，４，５
に対し設定される特性Ｎは他のインバータの運転時間と
その時の負荷（電流値）とから構成されており、当該特
性Ｎにおける各データ１，２，３，４，５を繋ぐように
プログラムされて、単一曲線になる。

【００３８】即ち、これら単一曲線は、対応するインバ
ータの既知の負荷特性（耐量特性）に鑑み、座標（横軸
に時間、縦軸に負荷）における座標データ（特性１…特
性Ｎ）即ちデータ１，２，３，４，５に対応する点２５
…点ｎ１（時間、負荷）、点２６…点ｎ２（時間、負
荷）、点２７…点ｎ３（時間、負荷）、点２８…点ｎ４
（時間、負荷）、点２９…点ｎ５（時間、負荷）の情報
を記憶部３９ａに記憶し、プログラムにより各点２５・
・・点ｎ１、点２６…点ｎ２、点２７…点ｎ３、点２８
…点ｎ４、点２９…点ｎ５を繋ぐことにより、図６に示
すように、直線特性の組合せでインバータ７を含む複数
のインバータの実際の耐量特性に近似する複数種の保護
特性ｂ１…ｂＮを実現する。保護特性ｂ１は図５に示す
特性１に対応し、保護特性ｂＮは図５に示す特性Ｎに対
応する。

【００３９】尚、各保護特性ｂ１…ｂＮの直線特性も、
インバータの耐量曲線の凹部では当該凹部に接すること
なく当該凹部の接線と平行な傾きの直線（斜めの線）に
設定し、凸部では内接する最小直線（斜めの線）により
構成する。

【００４０】次に本実施の形態の動作について説明す
る。例えば給電線５に設置される整流器の運転が開始さ
れる前、即ち遮断器１１投入前に、過電流保護装置３１
の選択部４５を操作して複数種の保護特性ｂ１…ｂＮを
決定する情報のうち、給電線５に実際に設置されるイン
バータに対応する保護特性（例えばｂ１）を決定する情
報、即ち座標データを予め選択する。

【００４１】上述の選択動作を行うと、ＣＰＵ（演算
部：比較部）４１では、その選択を認識して、記憶部３
９ａから当該インバータに対応する保護特性（例えばｂ
１）の情報、即ち座標データ（例えば特性１におけるデ
ータ１，２，３，４，５）を取込み、プログラムにより
当該座標データを繋ぎ、図６に示すように、給電線５に
実際に設置されるインバータの耐量特性に近似する保護
特性（例えばｂ１）のデータ（単一曲線）を作成する。

【００４２】その後、給電線５に実際に設置されるイン
バータの運転が開始される時、即ち遮断器１１投入時
に、先ず例えば計器用変流器１３を介して給電線５の電
流が入力装置３３に入力されるのを待ち、入力装置３３
に給電線５の電流が入力されると、その電流はバス３５
を介して検出部３７に入力されてその電流の電流値が検
出される。検出部３７で電流値が検出されると、その電
流値の具体的な値がバス３５を介してＣＰＵ（演算部：
比較部）４１に入力される。

【００４３】一方、ＣＰＵ（演算部：比較部）４１で
は、検出部３７から給電線５に供給される電流値の具体
的な値がバス３５を介して入力されると、その電流値の
具体的な値と既に作成したインバータの実際の耐量特性
に近似する保護特性（例えばｂ１）のデータ（単一曲
線）とを時々刻々に比較する。

【００４４】ＣＰＵ（演算部：比較部）４１で、上述の
比較を行った結果、給電線５に供給される電流値の具体
的な値が、既に作成したインバータの実際の耐量特性に
近似する保護特性（例えばｂ１）のデータ（単一曲線）
よりも低いと判断した場合には、遮断部４３に対して何
も行わないが、逆に、給電線５に供給される電流値の具
体的な値が、既に作成したインバータの実際の耐量特性
に近似する保護特性（例えばｂ１）のデータ（単一曲
線）よりも高いと判断した場合には、遮断部４３に対し
て即座に起動命令を出力する。

【００４５】そして起動命令を受けた遮断部４３は遮断
器１１及び直流高速度遮断器１２に対しトリップ信号を
発し、遮断器１１及び直流高速度遮断器１２を開放さ
せ、これにより給電線５を遮断しインバータの破壊を防
止する。

【００４６】本実施の形態では、複数種のインバータの
各々の既知の負荷特性（耐量特性）に鑑み、座標（横軸
に時間、縦軸に負荷）におけるそれらの負荷特性に近似
した複数種の座標データを入力し、そのうち、選択部４
５で選択した座標データをブログラムに基いて繋ぎ、こ
れにより給電線５に実際に設置されるインバータに適し
た保護特性を用いるから、実施の形態１の効果に加え
て、給電線５においてインバータが別のものに変更され
た場合にも、選択操作を行うのみで、その耐量特性に適
切に対応した保護特性を得ることができる。即ち各変電
所形態に左右されない適切な保護特性を得ることができ
る効果がある。

【００４７】実施の形態３．図７に本発明の実施の形態
３の構成を示す。図中、図１と同一部分には同一符号を
付加する。記憶部３９ｂには、インバータ７を含む他の
複数のインバータの各々の実際の耐量特性に近似する複
数種の保護特性を決定し得る数式（動作特性式）Ｔ＝Ｘ
／（Ｉ^z＋Ｙ）を記憶する。尚、ここでＴは動作時間、
Ｉは整定値に対する倍数、Ｘ，Ｙ，Ｚは変数である。ま
た、記憶部３９ｂには、その数式に用いる各種変数Ｘ，
Ｙ，Ｚが種々記憶されている。各種変数は、インバータ
７を含む他の複数のインバータの各々の実際の耐量特性
に関係して設定されるものである。

【００４８】選択部４５ａは、例えばキーボード等の操
作手順を備えており、その適当な操作に応じて記憶部３
９ｂに記憶されている各種変数のうち、実際に給電線５
に用いられるインバータに対応する保護特性を決定し得
る変数を選択し、これをＣＰＵ（演算部：比較部）４１
ａに転送させることを可能にする。ＣＰＵ（演算部：比
較部）４１ａは、記憶部３９ｂから転送された数式、及
び変数（この変数は選択部４５ａにより選択されたもの
である）を受取り、当該変数を用いて数式を演算して、
実際に給電線５に用いられるインバータに対応（近似）
する保護特性を作成する演算部としての機能、及び、演
算部の機能で演算した保護特性のデータと検出部３７が
検出する給電線５の電流値とを比較する比較部としての
機能を備えている。

【００４９】記憶部３９ｂに記憶される各種変数の一例
としては、図８に示すように、例えば遮断器１１投入状
態にて、運転時間がＴ１〜Ｔ２では、変数ＸはＸ１、変
数ＹはＹ１、変数ＺはＺ１を用い、遮断器１１投入後、
運転時間がＴ２〜Ｔ３では、変数ＸはＸ２、変数ＹはＹ
２、変数ＺはＺ２を用い、以下同様に様々な変数を用
い、遮断器１１投入状態で、運転時間がＴｖ〜Ｔｗで
は、変数ＸはＸｎ、変数ＹはＹｎ、変数ＺはＺｎを用い
る。

【００５０】これは一種のインバータに対応したもので
あるが、他の機種のインバータに対応させる場合には、
各動作時間Ｔ１〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ３、…Ｔｖ〜Ｔｗにお
いて、各々他の別種の変数が適用されるものである。ま
た、変数の設定には実験値を用いることができる。

【００５１】この変数を用いて上記数式を演算すると、
図９に示すような保護特性を得ることができる。即ち、
変数（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を用いて上記数式を演算する
と特性曲線Ｃ１が得られ、変数（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を
用いて上記数式を演算すると特性曲線Ｃ２が得られ、変
数（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を用いて上記数式を演算すると
特性曲線Ｃｍが得られ、変数（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）を用
いて上記数式を演算すると特性曲線Ｃｎが得られる。
尚、図９では耐量特性の図示を省略している。

【００５２】次に動作について説明する。例えば給電線
５に設置されるインバータ７の運転が開始される前、即
ち遮断器１１投入前に、過電流保護装置３１の選択部４
５ａを操作して記憶部３９ｂに記憶される複数組の変数
群のうち、給電線５に実際に設置されるインバータに対
応する変数群を予め選択する。

【００５３】上述の選択動作を行うと、ＣＰＵ（演算
部：比較部）４１ａでは、その選択を認識して、記憶部
３９ｂから当該インバータに対応する変数群（図８参
照）、及び数式を取込み、プログラムにしたがって当該
変数群を用いて数式を演算し、図９に示すように、給電
線５に実際に設置されるインバータの耐量特性に近似し
た保護特性（例えば図９に示す保護特性ｃ１，ｃ２、・
・・ｃｍ，ｃｎ）を作成する。

【００５４】その後、給電線５に実際に設置されるイン
バータの運転が開始される時、即ち遮断器１１投入時
に、先ず例えば計器用変流器１３を介して給電線５の電
流が入力装置３３に入力されるのを待ち、入力装置３３
に給電線５の電流が入力されると、その電流はバス３５
を介して検出部３７に入力されてその電流の電流値が検
出される。検出部３７で電流値が検出されると、その電
流値の具体的な値がバス３５を介してＣＰＵ（演算部：
比較部）４１ａに入力される。

【００５５】一方、ＣＰＵ（演算部：比較部）４１ａで
は、検出部３７から給電線５に供給される電流値の具体
的な値が入力されると、その電流値の具体的な値と既に
作成したインバータの実際の耐量特性に近似する保護特
性（例えばｃ１，ｃ２、…ｃｍ，ｃｎ）とを時々刻々と
比較する。即ち、遮断器１１投入後、運転時間と保護特
性（例えばｃ１，ｃ２、・・・ｃｍ，ｃｎ）において一
義的に定められる動作時間（Ｔ１〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ３、
・・・Ｔｖ〜Ｔｗ）とを一致させて給電線５に供給され
る電流値の具体的な値とインバータの実際の耐量特性に
近似する保護特性（例えばＣ１，ｃ２、・・・ｃｍ，ｃ
ｎ）とを比較する。

【００５６】ＣＰＵ（演算部：比較部）４１ａで、上述
の比較を行った結果、給電線５に供給される電流値の具
体的な値が、既に数式及び変数群を用いて作成したイン
バータの実際の耐量特性に近似する保護特性（例えばｃ
１，ｃ２、…ｃｍ，ｃｎ）よりも低いと判断した場合に
は、遮断部４３に対して何も行わないが、逆に、給電線
５に供給される電流値の具体的な値が、既に作成したイ
ンバータの実際の耐量特性に近似する保護特性（例えば
ｃ１，ｃ２、・・・ｃｍ，ｃｎ）よりも高いと判断した
場合には、遮断部４３に対して起動命令を出力する。

【００５７】そして起動命令を受けた遮断部４３は遮断
器１１及び直流高速度遮断器１２に対しトリップ信号を
発し、遮断器１１及び直流高速度遮断器１２を開放さ
せ、これにより給電線５を遮断しインバータの破壊を防
止する。

【００５８】本実施の形態では、インバータ７を含む他
の複数のインバータの各々の実際の耐量特性に近似する
複数種の保護特性を決定し得る数式（動作特性式）、及
び複数種の変数を記憶し、選択部４５ａの操作で給電線
５に実際に設置されるインバータに対応した変数を選
び、かつ、その変数を用いて数式を演算し保護特性を設
定するから、実施の形態１の効果に加えて、給電線５に
おいてインバータが別のものに変更された場合にも、選
択操作を行うのみで、その耐量特性に適切に対応した保
護特性を得ることができる。即ち各変電所形態に左右さ
れない適切な保護特性を得ることができる効果がある。

【００５９】また本実施の形態では、保護特性を設定す
るのに数式を使用するから、インバータの実際の耐量特
性により近似させた保護特性（曲線を含む）を得ること
ができ、結果として、インバータの実際の耐量特性をよ
り十分に活用することができる。

【００６０】また、本発明では、インバータを保護する
場合について説明したが、その他にも、例えば、受電回
路、変圧器回路等の保護にも適用することができ、その
場合にも上述と同様の効果がある。

【００６１】実施の形態４．図１０に本発明の実施の形
態４の構成を示す。図中、図１と同一部分には同一符号
を付加する。操作部５３は、例えば押しボタンスイッチ
等の操作手段を備えており、その操作に応じて制御信号
を出力する出力部５１を例えば補助リレー等を備えた遮
断器の投入回路、開放回路とすることで、その回路を動
作させて本装置から機器の制御等を行う。例えば、操作
手段が４組あれば遮断器１１及び直流高速度遮断器１２
の投入、開放制御を行うことができる。

【００６２】実施の形態５．図１１に本発明の実施の形
態５の構成を示す。図中、図１と同一部分には同一符号
を付加する。操作入力部５５は、本装置からの操作スイ
ッチによる制御機能とは別の例えば無電圧ａ接点等外部
からのスイッチ等の操作手段を備えており、その操作に
応じて制御信号を出力する出力部５１ａを例えば補助リ
レー等を備えた遮断器の投入回路、開放回路とすること
で、その回路を動作させて本装置を経由して機器の制御
を行う。例えば、操作手段が４組あれば遮断器１１及び
直流高速度遮断器１２の投入、開放制御を行うことがで
きる。

【００６３】実施の形態６．図１２に本発明の実施の形
態６の構成を示す。図中、図１と同一部分には同一符号
を付加する。印刷部５７は、ＣＰＵ４１（演算部：比較
部）の情報、例えば保護装置動作と判断した時の電流値
データを例えばプリンタ等にて印刷して保守データに用
いる。また、印刷の有無を選択する選択部を設けてもよ
い。

【００６４】実施の形態７．図１３に本発明の実施の形
態７の構成を示す。図中、図１と同一部分には同一符号
を付加する。検出部３７の電流値を記憶部３９ａに記憶
し、その情報をバス３５を経由し４１ｂのＣＰＵ（演算
部：比較部：処理部）にて例えば、１日の最大電流等の
統計処理を行い、その処理情報を表示部５９に液晶表示
等表示し、印刷部５７ａにプリンタ等に印刷して給電線
の電力情報を保守データに用いる。なお、統計方法の選
択、印刷の有無の選択、表示の有無を選択する選択部を
設けてもよい。

【００６５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、インバー
タを備える給電線の過電流保護装置において、上記イン
バータの電源側に接続された計器用変流器を介して上記
給電線の電流を入力する入力装置と、上記入力装置に入
力された電流の電流値を検出する検出部と、上記インバ
ータの耐量特性に近似する保護特性を決定する情報であ
る、上記インバータの運転時間（横軸）とその時の電流
値（縦軸）とから構成され定格保証点を決定する複数の
座標データを記憶する記憶部と、上記記憶部が記憶する
上記複数の座標データに基いて、直線特性が、上記イン
バータの耐量曲線の凹部では当該凹部に接することなく
当該凹部の接線と平行な傾きの直線になるように、凸部
では内接する最小直線になるように、単一曲線の保護特
性を演算する演算部と、上記検出部が検出する電流値と
上記演算部が演算する上記保護特性とを時々刻々比較
し、上記検出した電流値が上記保護特性の電流値よりも
高い場合には起動命令を出力する比較部と、上記起動命
令を受けると、上記インバータの電源側に接続された遮
断器及び上記インバータのき電線側に接続された直流高
速度遮断器を開放させて上記給電線を遮断するように、
上記遮断器及び上記直流高速度遮断器に対しトリップ信
号を発する遮断部とを備えるので、構成的に不要動作の
虞れがなく、しかも保護特性が耐量特性に近似しインバ
ータの元々の耐量特性を十分に活用することができると
いう効果がある。

【００６６】請求項２記載の発明によれば、上記記憶部
が、複数種のインバータの耐量特性に近似する複数種の
保護特性を決定し得る複数種の情報を記憶し、上記記憶
部が記憶する上記複数種の保護特性を決定する複数種の
情報のうち上記給電線に実際に使用されるインバータに
関する保護特性を決定する情報を、上記遮断器の投入前
に選択するための選択部をさらに備え、上記演算部は、
上記選択部により選択された情報に基いて保護特性を演
算するもので、請求項１記載の発明の効果に加えて、イ
ンバータの使用が変更されてもその耐量特性に適切に対
応することができ、即ち変電所の形態に左右されない適
切な保護特性を得ることができるという効果がある。

【００６７】

【００６８】請求項３記載の発明によれば、上記記憶部
が、上記座標データの代わりに、複数種のインバータの
耐量特性に近似する複数種の保護特性を決定し得る単一
の動作特性式、及び当該動作特性式に用いる上記複数種
の保護特性を決定し得る複数組の変数群を記憶し、上記
記憶部が記憶する上記複数種の保護特性を決定する複数
組の変数群のうち上記給電線に実際に使用されるインバ
ータに関する保護特性を決定する変数群を、上記遮断器
の投入前に選択するための選択部をさらに備え、上記演
算部は、上記動作特性式に上記選択部により選択された
変数群を用いて保護特性を演算するので、請求項１記載
の発明の効果に加えて、インバータの使用が変更されて
もその耐量特性に適切に対応することができ、即ち変電
所の形態に左右されない適切な保護特性を得ることがで
きる効果がある。また、数式を用いるから演算した保護
特性に曲線を含ませることができ、インバータの既知の
耐量特性をより有効に活用することができるという効果
がある。

【００６９】請求項４に記載の発明によれば、上記遮断
器及び上記直流高速度遮断器を操作するための操作部
と、上記操作部の操作に応じて投入、開放制御信号を上
記遮断器及び上記直流高速度遮断器へ出力する出力部と
をさらに備えるので、本装置のみでインバータの保護と
遮断器の制御を行うことができるという効果がある。

【００７０】請求項５に記載の発明は、上記遮断器及び
上記直流高速度遮断器を外部で操作した操作信号を入力
するための操作入力部と、上記操作入力部の操作信号に
応じて投入、開放制御信号を上記遮断器及び上記直流高
速度遮断器へ出力する出力部とをさらに備えるもので、
本装置を経由してインバータの保護と遮断器の制御を行
うことができるという効果がある。

【００７１】請求項６に記載の発明は、上記比較部によ
る比較結果のうち上記保護特性の電流値よりも高い上記
検出した電流値を印刷する印刷部をさらに備えるもの
で、保守データを残し保守を容易に行うことができると
いう効果がある。

【００７２】請求項７に記載の発明は、上記記憶部が、
上記検出部により検出された電流値を記憶し、上記記憶
部に記憶されている上記検出された電流値を統計的に処
理する処理部と、上記処理部により統計処理されたデー
タを印刷する印刷部と、上記処理部により統計処理され
たデータを表示する表示部とをさらに備えるので、、イ
ンバータの保護と、遮断器の制御、保守データの採集を
行うことができ装置の多機能化を計ることができると共
に、例えば電鉄変電所の配電盤の縮小化が図れるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の構成を示す図であ
る。

【図２】 図１の記憶部に記憶されるデータの内容を示
す図である。

【図３】 図２のデータを用いて作成される保護特性を
示す図である。

【図４】 本発明の実施の形態２の構成を示す図であ
る。

【図５】 図４の記憶部に記憶されるデータの内容を示
す図である。

【図６】 図５のデータを用いて作成される複数種の保
護特性を示す図である。

【図７】 本発明の実施の形態３の構成を示す図であ
る。

【図８】 図７の記憶部に記憶される変数を示す図であ
る。

【図９】 図８の変数を用いて演算される保護特性を示
す図である。

【図１０】 本発明の実施の形態４の構成を示す図であ
る。

【図１１】 本発明の実施の形態５の構成を示す図であ
る。

【図１２】 本発明の実施の形態６の構成を示す図であ
る。

【図１３】 本発明の実施の形態７の構成を示す図であ
る。

【図１４】 従来の構成を示す図である。

【図１５】 従来の保護特性の状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 回生電気車、３ き電線、５ 給電線、７ インバ
ータ、９ インバータ用変圧器、１１ 遮断器、１２
直流高速度遮断器、１３ 計器用変流器、３１過電流保
護装置、３３ 入力装置、３７ 検出部、３９，３９
ａ，３９ｂ 記憶部、４１，４１ａ，４１ｂ ＣＰＵ
（演算部：比較部）（演算部：比較部：処理部）４５，
４５ａ 選択部、５１，５１ａ 出力部、５３ 操作
部、５５ 操作入力部、５７，５７ａ 印刷部、５９
表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/08 - 3/253 H02H 7/10 - 7/20 H02M 7/00 - 7/98

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータを備える給電線の過電流保護
   装置において、上記インバータの電源側に接続された計器用変流器を介
   して上記給電線の電流を入力する入力装置と、 上記入力装置に入力された電流の 電流値を検出する検出
   部と、 上記インバータの耐量特性に近似する保護特性を決定す
   る情報である、上記インバータの運転時間（横軸）とそ
   の時の電流値（縦軸）とから構成され定格保証点を決定
   する複数の座標データを記憶する記憶部と、 上記記憶部が記憶する上記複数の座標データに基いて、
   直線特性が、上記インバータの耐量曲線の凹部では当該
   凹部に接することなく当該凹部の接線と平行な傾きの直
   線になるように、凸部では内接する最小直線になるよう
   に、単一曲線の保護特性を演算する演算部と、 上記検出部が検出する電流値と上記演算部が演算する上
   記保護特性とを時々刻々比較し、上記検出した電流値が
   上記保護特性の電流値よりも高い場合には起動命令を出
   力する比較部と、上記起動命令を受けると、上記インバータの電源側に接
   続された遮断器及び上記インバータのき電線側に接続さ
   れた直流高速度遮断器を開放させて上記給電線を遮断す
   るように、上記遮断器及び上記直流高速度遮断器に対し
   トリップ信号を発 する遮断部とを備えることを特徴とす
   る過電流保護装置。
2. 【請求項２】 上記記憶部は、複数種のインバータの耐
   量特性に近似する複数種の保護特性を決定し得る複数種
   の情報を記憶し、 上記記憶部が記憶する上記複数種の保護特性を決定する
   複数種の情報のうち上記給電線に実際に使用されるイン
   バータに関する保護特性を決定する情報を、上記遮断器
   の投入前に選択するための選択部をさらに備え、 上記演算部は、上記選択部により選択された情報に基い
   て保護特性を演算する ことを特徴とする請求項１記載の
   過電流保護装置。
3. 【請求項３】 上記記憶部は、上記座標データの代わり
   に、複数種のインバータの耐量特性に近似する複数種の
   保護特性を決定し得る単一の動作特性式、及 び当該動作
   特性式に用いる上記複数種の保護特性を決定し得る複数
   組の変数群を記憶し、 上記記憶部が記憶する上記複数種の保護特性を決定する
   複数組の変数群のうち上記給電線に実際に使用されるイ
   ンバータに関する保護特性を決定する変数群を、上記遮
   断器の投入前に選択するための選択部をさらに備え、 上記演算部は、上記動作特性式に上記選択部により選択
   された変数群を用いて保護特性を演算する ことを特徴と
   する請求項１記載の 過電流保護装置。
4. 【請求項４】 上記遮断器及び上記直流高速度遮断器を
   操作するための操作部と、 上記操作部の操作に応じて投入、開放制御信号を上記遮
   断器及び上記直流高速度遮断器へ出力する出力部と をさ
   らに備えることを特徴とする請求項１記載の 過電流保護
   装置。
5. 【請求項５】 上記遮断器及び上記直流高速度遮断器を
   外部で操作した操作信号を入力するための操作入力部
   と、 上記操作入力部の操作信号に応じて投入、開放制御信号
   を上記遮断器及び上記直流高速度遮断器へ出力する出力
   部と をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の 過
   電流保護装置。
6. 【請求項６】 上記比較部による比較結果のうち上記保
   護特性の電流値よりも高い上記検出した電流値を印刷す
   る印刷部 をさらに備えることを特徴とする請求項１記載
   の過電流保護装置。
7. 【請求項７】 上記記憶部は、上記検出部により検出さ
   れた電流値を記憶し、 上記記憶部に記憶されている上記検出された電流値を統
   計的に処理する処理部と、 上記処理部により統計処理されたデータを印刷する印刷
   部と、 上記処理部により統計処理されたデータを表示する表示
   部と をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の 過
   電流保護装置。