JP3767758B2 - 切替え遮断器の位相制御システム - Google Patents
切替え遮断器の位相制御システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3767758B2 JP3767758B2 JP01044197A JP1044197A JP3767758B2 JP 3767758 B2 JP3767758 B2 JP 3767758B2 JP 01044197 A JP01044197 A JP 01044197A JP 1044197 A JP1044197 A JP 1044197A JP 3767758 B2 JP3767758 B2 JP 3767758B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching
- power supply
- switching signal
- voltage
- signal output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Keying Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電圧、周波数、位相角の異なる複数の電源から電力が供給されるき電線において、各電源間の切替えを電源切替え区間（中セクション）への列車の進入あるいは通過に合わせて所定の電源電圧位相で行う切替え遮断器の位相制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８の（Ａ）は例えば新版新幹線（社団法人 日本鉄道運転協会、新幹線運転研究会編 昭和５９年１０月１日発行）に示された新幹線の電化設備のき電用変電所主回路を示す図である。図において、１は図示しない交流電源を受電用遮断器２の電源側に接続する受電用断路器、３は受電用遮断器２の負荷側に一次巻線が接続され、二次巻線が二次側遮断器４に接続された変圧器である。
【０００３】
５Ａ，５Ｂは二次側遮断器４を通して下り線における上り方面、下り方面の各き電線７ａ，７ｂ（き電線７ａを第１き電線、き線７ｂを第２き電線とする）に電源を接続するき電用遮断器、７ｃはセクション８ａ，８ｂを挟む第１き電線７ａと第２き電線７ｂ間に設けられた中セクション、６Ａはセクション８ａを挟む第１き電線７ａと中セクション７ｃ間に接続された第１の切替え遮断器、６Ｂはセクション８ｂを挟む第２き電線７ｂと中セクション７ｃ間に接続された第２の切替え遮断器である。
尚、上り線においても下り線と同様なき電用変電所主回路が設けられている。
【０００４】
次に、列車Ｔが中セクション７ｃを通過時における第１及び第２切替え遮断器６Ａ，６Ｂの動作を図９（Ａ）、（Ｂ）および図１０を用いて説明する。図９（Ａ）は列車Ｔが中セクション７ｃへ進入時の状態を示す図８（Ａ）の略式図である。また、図９（Ｂ）は列車Ｔが中セクション７ｃを通過後の状態を示す図８（Ａ）の略式図である。
【０００５】
図１０は第１き電線７ａと第２き電線７ｂのそれぞれに電力を供給する電源Ａと電源Ｂにおける電圧Ｖａ，Ｖｂの位相関係と、切替え遮断器６Ａ，６Ｂの切替え時における中セクション電圧Ｖｎの変化を示すオシログラフによる交流電圧形図である。
【０００６】
列車Ｔが上り線における下り方面で中セクション７ｃに進入していない時、第１の切替え遮断器６Ａの開閉素子は遮断、第２の切替え遮断器６Ｂの開閉素子は投入の状態で列車Ｔを待ち受けている。そして、図９の（Ａ）に示すように列車Ｔが中セクション７ｃに進入すると、図示しない列車検出装置により列車あり信号が、図８の（Ｂ）に示すように制御盤２０へ出力される。その結果、制御盤２０は遮断信号を第２の切替え遮断器６Ｂに出力する。その結果、第２の切替え遮断器６Ｂは列車あり信号発生よりＴ1後に電源Ｂを遮断動作する。下り方面の電源Ｂを遮断した後、０．３秒（Ｔ2）後に制御盤２０より投入信号が第１の切替え遮断器６Ａに出力されると、上り方面の電源Ａは投入される。
【０００７】
列車Ｔが中セクション７ｃを通過して上り線上り方面に進み、中セクション７を抜けた後は、図９の（Ｂ）のように同じく図示しない列車検出装置より列車なし信号が制御盤２０に出力されると、第１の切替え遮断器６ＡはＴ1後に遮断動作し、上り方面の電源Ａを遮断する。上り方面の電源Ａが遮断された後、０．３秒（Ｔ2）後に制御盤２０より投入信号が第２の切替え遮断器６Ｂに出力されると下り方面の電源Ｂは投入される。そして、次の列車待ちの状態に復帰する。
【０００８】
制御盤２０は、図１０の（Ｂ）のブロック図に示すように、列車Ｔが中セクション７ｃに入った時に列車検出装置１０よりスタ−ト信号として列車Ｔあり信号が、そして列車Ｔが中セクション７ｃを通過した時には列車なし信号が入力されると、盤内のリレ−やタイマ−を作動させて設定時間（Ｔ1，Ｔ2）後に第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに遮断／投入信号を出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の切替え遮断器の制御装置は以上のように構成されているため、第１及び第２の切替え遮断器間の開閉シーケンス動作は制御盤による単純なタイマ制御のみであり、電源波形の１サイクルに対してはランダムの位相で第１及び第２の切替え遮断器の投入、遮断を行っていた。
【００１０】
第１及び第２の切替え遮断器の投入、遮断動作を図１０に従って説明すると、電源Ａ及び電源Ｂは電圧Ｖａ，Ｖｂ間には位相差があり、この図１０では位相差９０°で示している。この位相差状態で列車Ｔが中セクション７ｃに進入すると、制御盤２０に列車Ｔあり信号が伝達され、制御盤２０から第２の切替え遮断器６Ｂを開放するための遮断信号が出力されてＴ1後に第２の切替え遮断器６Ｂが開放して列車電流（モータの負荷電流）を遮断する。
【００１１】
そして第１の切替え遮断器６ＡをＴ2（約０．３秒）後に投入することになるが、電流遮断後も中セクション７ｃには列車Ｔのモータが発電機となりき電線に逆電圧を供給することになるため、第１の切替え遮断器６Ａの投入はこの残留電圧がある中で電源Ａを投入しなければならない。しかし第１の切替え遮断器６Ａの投入指令は電源Ａの電圧位相に対してランダムに発せられると共に、列車Ｔから供給される残留電圧は列車Ｔの運行状態により異なっている。従って、切替え遮断器６Ａの投入の際に発生する過電圧は大きくバラついて制御することはできなかった。
【００１２】
一方、列車Ｔが中セクション７ｃを抜けて、列車なし信号により復帰動作として第１の切替え遮断器６ＡをＴ1後に遮断し、第２の切替え遮断器６ＢをＴ2（０．３秒）後に投入を行う場合は、第１の切替え遮断器６Ａが遮断する電流は浮遊容量による微小電流（Ｉ1＝０．２Ａ程度）である。そのため、第１の切替え遮断器６Ａの接点が開くと同時に電流が遮断され、中セクション７ｃに残留する電圧は第１の切替え遮断器６Ａの開極位相で決定される。
【００１３】
しかし、制御盤２０から出力される第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂの遮断信号、投入信号の出力制御は、電圧波形の位相に関係なくランダム制御である。そのため、中セクション７ｃの残留電圧は第１の切替え遮断器６Ａの開極位相により、＋最大から−最大まで変化して残留していた。
【００１４】
そして第２の切替え遮断器６Ｂは、残留電圧が＋最大から−最大に変化して残留する電圧の中で、しかもランダム位相で投入されるので列車Ｔが進入してきた時と同じように、発生する過電圧は大きく変化して制御することが困難であった。
【００１５】
このように第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂが開閉した際に発生する過電圧は、列車Ｔに搭載されている機器や地上の変電所に設置されている機器の絶縁を脅かし好ましくない。例えば、第１の切替え遮断器６Ａの投入により、電源Ａに接続される機器には中セクション７ｃの残留電圧Ｖｎと電源Ａの電圧値で決定された高周波のサ−ジ性の過電圧が印加される。
【００１６】
又、位相差の異なる電源を切り離している切替え遮断器には、電源の差分差（第１の切替え遮断器６Ａが投入した時に第２の切替え遮断器６Ｂの極間にはＶｂ−Ｖａ、第２の切替え遮断器６Ｂが投入した時、第１の切替え遮断器６Ａの極間にはＶａ−Ｖｂ））と高周波のサ−ジ性の電圧が印加される。このような過電圧の発生レベルは、第１、第２の切替え遮断器６Ａ、６Ｂがランダムに開閉しているため制御できず、非常に低い確率であるが過電圧が発生する。その結果、使用している機器の絶縁耐力が低下していた場合には機器の絶縁破壊が生じ、機器の損傷につながる。
【００１７】
更に、切替え遮断器にとっては、電源を切り離している側の切替え遮断器が過電圧により閃絡し短絡事故を引き起こす可能性がある。そして、短絡事故が発生した場合、列車の運行に支障がないか線路及び設備の点検を行わなければならず、線路及び設備の保全業務に人力と時間を費やす必要があった。
【００１８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、過電圧を制御するために第１、第２の切替え遮断器の開閉動作を、これら切替え遮断器に対応する電源電圧波形の位相と同期させる制御信号を出力する切替え遮断器の位相制御システムを得ることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、切替え信号出力手段は、電源投入側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で投入する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するものである。
【００２０】
請求項２の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、切替え信号出力手段は、電源遮断側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で遮断する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するものである。
【００２２】
請求項３の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、請求項１において切替え信号出力手段は、電源電圧波形の最小値と最大値間の位相角のずれを位相角幅としたとき、第１あるいは第２の電源切替え手段の投入または遮断位置を前記位相角幅の±５０％以内に制御するものである。
【００２３】
請求項４の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記第１あるいは第２の電源の電圧と電源切替え区間における電圧との電位差が０となる時点を検出する零電圧検出手段と、電位差零検出時に切替える様信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下この発明の一実施の形態を図について説明する。図１は本実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの構成図である。図において、１０はスタート信号発生部であり、このスタート信号発生部１０は列車線路沿いに配置された図示しない列車検出装置より中セクション７への列車進入信号、或いは列車通過信号を受けて列車有り／なし信号をスタート信号として出力する。
【００２６】
２０はスタート信号を受けて従来装置と同様に設定時間後に第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに対する遮断信号、投入信号を出力する制御盤、３０はＰＴ（計器用変圧器）等で検出した電源電圧Ｖａ，Ｖｂにおいて電圧波形が例えばゼロクロス（電圧零）した時に電圧信号を同期信号として出力する同期信号発生部、４０は位相制御装置であり、この位相制御装置４０はスタート信号と同期信号が入力されたならば、電圧零付近で第１あるいは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂを遮断あるいは投入するように制御盤２０からの遮断信号あるいは投入信号を図示しない接点を通して出力制御する。
尚、スタート信号発生部１０、同期信号発生部３０により切替え信号出力手段を、第１及び第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂにより第１及び第２の電源切替え手段を構成する。
【００２７】
このように本システムは、位相制御装置４０を制御盤１０と第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂとの間に直列に接続して構成されている。即ち、制御盤１０より出力された遮断信号あるいは投入信号は、位相制御装置４０による位相制御に基づく時間調整で第１あるいは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに出力される。
【００２８】
図１は列車Ｔが中セクション７ｃから下り線上り方面へ抜けていく状態を示す図であるが、この状態における位相制御装置４０の動作を図２を用いて説明する。まず列車Ｔが中セクション７ｃ抜けると、スタート信号発生部１０よりスタ−ト信号として列車なし信号が制御盤２０及び位相制御装置４０に入力される。そして制御盤２０からは従来通り第１の切替え遮断器６Ａへの遮断信号が出力される。しかし、この時点では位相制御装置４０が動作していないため、遮断信号は第１の切替え遮断器６Ａに入力されない。
【００２９】
位相制御装置４０は、電源Ａ及び電源Ｂの電源電圧波形に基づいて常時入力されている同期信号から、今後の制御の基準点となる同期ポイントの検出を各同期信号毎に行う。同期ポイントの検出は、通常電圧波形が負極性から正極性へ転換し零点を通過する点や、逆方向の零点を通過する点のどちらかに固定するので、同期ポイントの検出点は、スタ−ト信号が入力されても同期信号出力は最悪１サイクル程度ずれる可能性がある。
【００３０】
位相制御装置４０は，同期ポイント検出点より０.１ｓｅｃ単位で時間設定が行なえ、その設定時間と予め測定された開極時間あるいは投入時間後に制御盤１０から第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂに対する遮断、投入信号の出力制御が可能な装置である。そのため５０または６０Ｈｚの周波数の電源Ａ／Ｂの１サイクル周期（６０Ｈｚでは１サイクルが１６．６ｍｓ）から見れば、１サイクル分を１６６分割した時間精度で遮断、投入信号の出力制御が可能となる。即ち、切替え遮断器によって開極、投入時間に差異があっても、その差異は設定時間の調整により吸収され、電圧零で切替え遮断器の遮断あるいは投入を実行できる。
【００３１】
位相制御装置４０により電圧零で確実に第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの操作を行なうため、位相制御装置４０から出力される第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの遮断、投入操作出力は、制御盤２０から出力される遮断、投入信号出力より時間的に遅れて出力される。即ち、スタート信号により制御盤２０より出力されて遮断／投入信号は、位相制御装置４０において遮断／投入操作出力によりオン動作した接点（位相制御装置４０に内蔵）を通して第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに出力される。
【００３２】
ここで、位相制御装置４０は、スタート信号を入力した後に同期ポイント検出したならば、切替え遮断器の開極時間あるいは投入時間に合わせて遮断或いは投入信号を切替え遮断器に導通させる閉接点の動作時間を設定する。この結果、電源の電圧波形が零クロスする時点で切替え遮断器の開閉素子は開放または閉成し、電圧零に同期して電源を遮断あるいは投入する。
【００３３】
第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの動作点は、基準とする同期ポイントから位相制御装置４０の設定時間と第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの開極時間又は投入時間を加えた時間位置となる。
【００３４】
図２では最初に遮断する第１の切替え遮断器６Ａの遮断位相を電源Ａの電圧零とし（即ち中セクション７ｃ電圧零）、０．３秒後に投入する第２の切替え遮断器６Ｂの投入位相を電源Ｂの電圧零で行ったものである。この時、開放している第１の切替え遮断器６Ａ極間には電源Ａと電源Ｂの差電圧として−Ｖａが印加され切替遮断器６Ｂが投入する電圧は零である為周波数の高いサ−ジ性の電圧は発生しないと考えられる。
【００３５】
第１の切替え遮断器６Ａの遮断位相を電圧零で固定し、投入側の第２の切替え遮断器６Ｂの投入位相を変化させると、当然開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧も変化する。例えば図３に示す様にマル１〜マル３の領域を投入位相とした場合には、電源位相差による６Ａ極間電圧は−Ｖａ２から＋Ｖｂ２まで変化すると考えられる。
【００３６】
もし電源電圧Ｖａ，Ｖｂ間の位相差が９０°の場合には、最悪の投入位相では開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧は電源電圧の１.４の倍まで上昇する。しかし投入位相を制御すれば、開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧を零に抑制する事が出来る。理論的にはこのように電圧を零にできると考えられる。しかし、第１あるいは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂの開閉の際に生じる過電圧は、回路定数により変化する周波数の非常に高いサ−ジ性の電圧も加わり複雑になることが考えられる。
【００３７】
そこで、実際に切替え遮断器を使用し位相制御を行い効果を確認した結果を、図４に示す。開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧は、位相制御なしに比べ位相制御を行った場合の方が低下する事が確認された。図４に位相制御有り／無しの場合の開放側の第１の切替え遮断器６Ａの極間電圧の比較を示す。第１の切替え遮断器６Ａの遮断位相を電圧零付近とし、第２の切替え遮断器６Ｂの投入位相を０付近とすると第１の切替え遮断器６Ａの極間電圧が１／２程度に低下する事が確認された。
【００３８】
実施の形態２．
上記実施の形態では、上り線で列車Ｔが中セクション７ｃから抜けて行く動作を説明したが、列車Ｔが中セクション７ｃに入ってくる場合には、第２の切替え遮断器６Ｂが列車Ｔの電流を遮断しても列車Ｔに搭載された電動機から逆に電圧が供給されるため、供給電源の位相だけでは第１の切替え遮断器６Ａを投入する最適な位相は捕捉できない。
【００３９】
そのため、図５のように投入側の第１の切替え遮断器６Ａに電圧を印加する電源Ａと中セクション７ｃの残留電圧の差分（Ｖａ−Ｖｎ）を検出する零電圧検出手段としての差分検出装置５０を設けて、差分が０となる付近で第１の切替え遮断器６Ａを投入すれば、中セクション７ｃ電圧が変化しても過電圧の抑制を行なうことが出来る。
【００４０】
この差分検出装置５０による切替え遮断器６Ａの投入位相制御は第２の切替え遮断器６Ｂを投入する場合にも有効である。
【００４１】
又、上記実施の形態では電源Ａと電源Ｂの位相差が９０°で説明したが、位相角が広がる程、第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂの遮断位相及び投入位相が変化すると過電圧の変化も大きくなる。例えば、図６に示すように電源電圧の位相差１８０°であれば最大２倍の差電圧が第１或いは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに印加されることになる。そのため、第１或いは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂを位相制御して電圧零で遮断、電圧零で投入をすれば、過電圧は０に抑制できる。
【００４２】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２に使用した第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂは機械式開閉器である真空遮断器を使用したため、遮断及び投入位相に２ｍｓ程度のバラツキがあり、発生する過電圧も変動した。だが、サイリスタ等の半導体スイッチング素子を使用すれば遮断及び投入位相のバラツキがμ秒程度になるため発生する過電圧も抑制され安定した電源切替え動作を実行できると考えられる。
【００４３】
実施の形態４．
また、上記実施の形態１、２では位相制御装置４０を制御盤２０と第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの間に直列に接続した。しかし、この場合位相制御装置４０の動作に不具合が生じ、位相制御装置４０に内蔵された接点が設定された時間通りに閉成しないと制御盤２０より遮断、投入信号が遮断時間あるいは投入時間に第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに伝わらず、電源Ａ，Ｂの切替えが不具合が生じることがある。
【００４４】
従って、本実施の形態では、図７のように制御盤２０と位相制御装置４０の図示しない出力接点を並列に接続し、通常は制御盤２０よりの遮断、投入指令に先立って、位相制御装置４０より交流電圧波形に同期して第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに遮断、投入指令を出力する。しかし、位相制御装置４０の動作が不能となり、遮断、投入指令の出力が停止しても、制御盤２０より遮断、投入信号が出力されるため最低限電源Ａ，Ｂの切替えを行うことができる。
尚、本発明の主旨を変更しない範囲で制御盤１０に対する位相制御装置４０の接続を変更しても同様の効果を示す。
また上記実施の形態では制御盤１０と位相制御盤４０を組み合わせた例で説明したが、切替え遮断器への操作電源を常時位相制御盤４０に接続し、位相制御盤４０のみの遮断、投入信号で切替え遮断器の操作が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備えたので、電源電圧波形と同期させ切替え遮断器６Ａ及び６Ｂの遮断と投入動作を行うので過電圧の発生が最も少なくなり、切替え遮断器の短絡事故を防止すると共に電源に接続される機器への過電圧抑制になるので全体として絶縁破壊による事故を低減することができるという効果がある。また、切替え信号出力手段は、電源投入側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で投入する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するようにしたので、電源投入側の第１あるいは第２の電源切替え手段が過電圧により閃絡して発生する短絡事故を防止することができるという効果がある。
【００４６】
この発明によれば、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、切替え信号出力手段は、電源遮断側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で遮断する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するようにしたので、電源遮断側の第１あるいは第２の電源切替え手段が過電圧により閃絡して発生する短絡事故を防止することができるという効果がある。
【００４８】
この発明によれば、切替え信号出力手段は、電源電圧波形の最小値と最大値間の位相角のずれを位相角幅としたとき、第１あるいは第２の電源切替え手段の投入または遮断位置を前記位相角幅の±５０％以内に制御するようにしたので、開放側の電源切替え遮断器に加わる電圧を０に抑制することができるという効果がある。
【００４９】
この発明によれば、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記第１あるいは第２の電源の電圧と電源切替え区間における電圧との電位差が０となる時点を検出する零電圧検出手段と、電位差零時に切替える様信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するので、電源切替え区間の電圧が変化しても過電圧の抑制を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの構成図である。
【図２】 この発明の一実施の形態の切替え遮断器の動作を示すタイムチャ−トと電圧波形図である。
【図３】 この発明の一実施の形態の最適動作位置を示す電圧波形図である。
【図４】 この発明の一実施の形態の効果を示すヒストグラムである。
【図５】 この発明の他の実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの構成図である。
【図６】 この発明の他の実施の形態における最適動作位置を示す電圧波形図である。
【図７】 この発明の他の実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの接続図である。
【図８】 従来のき電用変電所の主回路及び切替え遮断器と制御盤の接続図である。
【図９】 従来の切替え遮断器の回路を説明するための電気系統図である。
【図１０】 従来の切替え遮断器の動作を示すタイムチャ−トと電圧波形図である。
【符号の説明】
６Ａ 第１の切替え器、６Ｂ 第２の切替え器、７ａ 第１のき電線、７ｂ 第２のき電線、７ｃ 中セクション、１０ スタート信号発生部、２０ 制御盤、３０ 同期信号発生部、４０ 位相制御装置、５０ 差分検出部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電圧、周波数、位相角の異なる複数の電源から電力が供給されるき電線において、各電源間の切替えを電源切替え区間（中セクション）への列車の進入あるいは通過に合わせて所定の電源電圧位相で行う切替え遮断器の位相制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８の（Ａ）は例えば新版新幹線（社団法人 日本鉄道運転協会、新幹線運転研究会編 昭和５９年１０月１日発行）に示された新幹線の電化設備のき電用変電所主回路を示す図である。図において、１は図示しない交流電源を受電用遮断器２の電源側に接続する受電用断路器、３は受電用遮断器２の負荷側に一次巻線が接続され、二次巻線が二次側遮断器４に接続された変圧器である。
【０００３】
５Ａ，５Ｂは二次側遮断器４を通して下り線における上り方面、下り方面の各き電線７ａ，７ｂ（き電線７ａを第１き電線、き線７ｂを第２き電線とする）に電源を接続するき電用遮断器、７ｃはセクション８ａ，８ｂを挟む第１き電線７ａと第２き電線７ｂ間に設けられた中セクション、６Ａはセクション８ａを挟む第１き電線７ａと中セクション７ｃ間に接続された第１の切替え遮断器、６Ｂはセクション８ｂを挟む第２き電線７ｂと中セクション７ｃ間に接続された第２の切替え遮断器である。
尚、上り線においても下り線と同様なき電用変電所主回路が設けられている。
【０００４】
次に、列車Ｔが中セクション７ｃを通過時における第１及び第２切替え遮断器６Ａ，６Ｂの動作を図９（Ａ）、（Ｂ）および図１０を用いて説明する。図９（Ａ）は列車Ｔが中セクション７ｃへ進入時の状態を示す図８（Ａ）の略式図である。また、図９（Ｂ）は列車Ｔが中セクション７ｃを通過後の状態を示す図８（Ａ）の略式図である。
【０００５】
図１０は第１き電線７ａと第２き電線７ｂのそれぞれに電力を供給する電源Ａと電源Ｂにおける電圧Ｖａ，Ｖｂの位相関係と、切替え遮断器６Ａ，６Ｂの切替え時における中セクション電圧Ｖｎの変化を示すオシログラフによる交流電圧形図である。
【０００６】
列車Ｔが上り線における下り方面で中セクション７ｃに進入していない時、第１の切替え遮断器６Ａの開閉素子は遮断、第２の切替え遮断器６Ｂの開閉素子は投入の状態で列車Ｔを待ち受けている。そして、図９の（Ａ）に示すように列車Ｔが中セクション７ｃに進入すると、図示しない列車検出装置により列車あり信号が、図８の（Ｂ）に示すように制御盤２０へ出力される。その結果、制御盤２０は遮断信号を第２の切替え遮断器６Ｂに出力する。その結果、第２の切替え遮断器６Ｂは列車あり信号発生よりＴ1後に電源Ｂを遮断動作する。下り方面の電源Ｂを遮断した後、０．３秒（Ｔ2）後に制御盤２０より投入信号が第１の切替え遮断器６Ａに出力されると、上り方面の電源Ａは投入される。
【０００７】
列車Ｔが中セクション７ｃを通過して上り線上り方面に進み、中セクション７を抜けた後は、図９の（Ｂ）のように同じく図示しない列車検出装置より列車なし信号が制御盤２０に出力されると、第１の切替え遮断器６ＡはＴ1後に遮断動作し、上り方面の電源Ａを遮断する。上り方面の電源Ａが遮断された後、０．３秒（Ｔ2）後に制御盤２０より投入信号が第２の切替え遮断器６Ｂに出力されると下り方面の電源Ｂは投入される。そして、次の列車待ちの状態に復帰する。
【０００８】
制御盤２０は、図１０の（Ｂ）のブロック図に示すように、列車Ｔが中セクション７ｃに入った時に列車検出装置１０よりスタ−ト信号として列車Ｔあり信号が、そして列車Ｔが中セクション７ｃを通過した時には列車なし信号が入力されると、盤内のリレ−やタイマ−を作動させて設定時間（Ｔ1，Ｔ2）後に第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに遮断／投入信号を出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の切替え遮断器の制御装置は以上のように構成されているため、第１及び第２の切替え遮断器間の開閉シーケンス動作は制御盤による単純なタイマ制御のみであり、電源波形の１サイクルに対してはランダムの位相で第１及び第２の切替え遮断器の投入、遮断を行っていた。
【００１０】
第１及び第２の切替え遮断器の投入、遮断動作を図１０に従って説明すると、電源Ａ及び電源Ｂは電圧Ｖａ，Ｖｂ間には位相差があり、この図１０では位相差９０°で示している。この位相差状態で列車Ｔが中セクション７ｃに進入すると、制御盤２０に列車Ｔあり信号が伝達され、制御盤２０から第２の切替え遮断器６Ｂを開放するための遮断信号が出力されてＴ1後に第２の切替え遮断器６Ｂが開放して列車電流（モータの負荷電流）を遮断する。
【００１１】
そして第１の切替え遮断器６ＡをＴ2（約０．３秒）後に投入することになるが、電流遮断後も中セクション７ｃには列車Ｔのモータが発電機となりき電線に逆電圧を供給することになるため、第１の切替え遮断器６Ａの投入はこの残留電圧がある中で電源Ａを投入しなければならない。しかし第１の切替え遮断器６Ａの投入指令は電源Ａの電圧位相に対してランダムに発せられると共に、列車Ｔから供給される残留電圧は列車Ｔの運行状態により異なっている。従って、切替え遮断器６Ａの投入の際に発生する過電圧は大きくバラついて制御することはできなかった。
【００１２】
一方、列車Ｔが中セクション７ｃを抜けて、列車なし信号により復帰動作として第１の切替え遮断器６ＡをＴ1後に遮断し、第２の切替え遮断器６ＢをＴ2（０．３秒）後に投入を行う場合は、第１の切替え遮断器６Ａが遮断する電流は浮遊容量による微小電流（Ｉ1＝０．２Ａ程度）である。そのため、第１の切替え遮断器６Ａの接点が開くと同時に電流が遮断され、中セクション７ｃに残留する電圧は第１の切替え遮断器６Ａの開極位相で決定される。
【００１３】
しかし、制御盤２０から出力される第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂの遮断信号、投入信号の出力制御は、電圧波形の位相に関係なくランダム制御である。そのため、中セクション７ｃの残留電圧は第１の切替え遮断器６Ａの開極位相により、＋最大から−最大まで変化して残留していた。
【００１４】
そして第２の切替え遮断器６Ｂは、残留電圧が＋最大から−最大に変化して残留する電圧の中で、しかもランダム位相で投入されるので列車Ｔが進入してきた時と同じように、発生する過電圧は大きく変化して制御することが困難であった。
【００１５】
このように第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂが開閉した際に発生する過電圧は、列車Ｔに搭載されている機器や地上の変電所に設置されている機器の絶縁を脅かし好ましくない。例えば、第１の切替え遮断器６Ａの投入により、電源Ａに接続される機器には中セクション７ｃの残留電圧Ｖｎと電源Ａの電圧値で決定された高周波のサ−ジ性の過電圧が印加される。
【００１６】
又、位相差の異なる電源を切り離している切替え遮断器には、電源の差分差（第１の切替え遮断器６Ａが投入した時に第２の切替え遮断器６Ｂの極間にはＶｂ−Ｖａ、第２の切替え遮断器６Ｂが投入した時、第１の切替え遮断器６Ａの極間にはＶａ−Ｖｂ））と高周波のサ−ジ性の電圧が印加される。このような過電圧の発生レベルは、第１、第２の切替え遮断器６Ａ、６Ｂがランダムに開閉しているため制御できず、非常に低い確率であるが過電圧が発生する。その結果、使用している機器の絶縁耐力が低下していた場合には機器の絶縁破壊が生じ、機器の損傷につながる。
【００１７】
更に、切替え遮断器にとっては、電源を切り離している側の切替え遮断器が過電圧により閃絡し短絡事故を引き起こす可能性がある。そして、短絡事故が発生した場合、列車の運行に支障がないか線路及び設備の点検を行わなければならず、線路及び設備の保全業務に人力と時間を費やす必要があった。
【００１８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、過電圧を制御するために第１、第２の切替え遮断器の開閉動作を、これら切替え遮断器に対応する電源電圧波形の位相と同期させる制御信号を出力する切替え遮断器の位相制御システムを得ることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、切替え信号出力手段は、電源投入側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で投入する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するものである。
【００２０】
請求項２の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、切替え信号出力手段は、電源遮断側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で遮断する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するものである。
【００２２】
請求項３の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、請求項１において切替え信号出力手段は、電源電圧波形の最小値と最大値間の位相角のずれを位相角幅としたとき、第１あるいは第２の電源切替え手段の投入または遮断位置を前記位相角幅の±５０％以内に制御するものである。
【００２３】
請求項４の発明に係る切替え遮断器の位相制御システムは、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記第１あるいは第２の電源の電圧と電源切替え区間における電圧との電位差が０となる時点を検出する零電圧検出手段と、電位差零検出時に切替える様信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下この発明の一実施の形態を図について説明する。図１は本実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの構成図である。図において、１０はスタート信号発生部であり、このスタート信号発生部１０は列車線路沿いに配置された図示しない列車検出装置より中セクション７への列車進入信号、或いは列車通過信号を受けて列車有り／なし信号をスタート信号として出力する。
【００２６】
２０はスタート信号を受けて従来装置と同様に設定時間後に第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに対する遮断信号、投入信号を出力する制御盤、３０はＰＴ（計器用変圧器）等で検出した電源電圧Ｖａ，Ｖｂにおいて電圧波形が例えばゼロクロス（電圧零）した時に電圧信号を同期信号として出力する同期信号発生部、４０は位相制御装置であり、この位相制御装置４０はスタート信号と同期信号が入力されたならば、電圧零付近で第１あるいは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂを遮断あるいは投入するように制御盤２０からの遮断信号あるいは投入信号を図示しない接点を通して出力制御する。
尚、スタート信号発生部１０、同期信号発生部３０により切替え信号出力手段を、第１及び第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂにより第１及び第２の電源切替え手段を構成する。
【００２７】
このように本システムは、位相制御装置４０を制御盤１０と第１、第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂとの間に直列に接続して構成されている。即ち、制御盤１０より出力された遮断信号あるいは投入信号は、位相制御装置４０による位相制御に基づく時間調整で第１あるいは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに出力される。
【００２８】
図１は列車Ｔが中セクション７ｃから下り線上り方面へ抜けていく状態を示す図であるが、この状態における位相制御装置４０の動作を図２を用いて説明する。まず列車Ｔが中セクション７ｃ抜けると、スタート信号発生部１０よりスタ−ト信号として列車なし信号が制御盤２０及び位相制御装置４０に入力される。そして制御盤２０からは従来通り第１の切替え遮断器６Ａへの遮断信号が出力される。しかし、この時点では位相制御装置４０が動作していないため、遮断信号は第１の切替え遮断器６Ａに入力されない。
【００２９】
位相制御装置４０は、電源Ａ及び電源Ｂの電源電圧波形に基づいて常時入力されている同期信号から、今後の制御の基準点となる同期ポイントの検出を各同期信号毎に行う。同期ポイントの検出は、通常電圧波形が負極性から正極性へ転換し零点を通過する点や、逆方向の零点を通過する点のどちらかに固定するので、同期ポイントの検出点は、スタ−ト信号が入力されても同期信号出力は最悪１サイクル程度ずれる可能性がある。
【００３０】
位相制御装置４０は，同期ポイント検出点より０.１ｓｅｃ単位で時間設定が行なえ、その設定時間と予め測定された開極時間あるいは投入時間後に制御盤１０から第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂに対する遮断、投入信号の出力制御が可能な装置である。そのため５０または６０Ｈｚの周波数の電源Ａ／Ｂの１サイクル周期（６０Ｈｚでは１サイクルが１６．６ｍｓ）から見れば、１サイクル分を１６６分割した時間精度で遮断、投入信号の出力制御が可能となる。即ち、切替え遮断器によって開極、投入時間に差異があっても、その差異は設定時間の調整により吸収され、電圧零で切替え遮断器の遮断あるいは投入を実行できる。
【００３１】
位相制御装置４０により電圧零で確実に第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの操作を行なうため、位相制御装置４０から出力される第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの遮断、投入操作出力は、制御盤２０から出力される遮断、投入信号出力より時間的に遅れて出力される。即ち、スタート信号により制御盤２０より出力されて遮断／投入信号は、位相制御装置４０において遮断／投入操作出力によりオン動作した接点（位相制御装置４０に内蔵）を通して第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに出力される。
【００３２】
ここで、位相制御装置４０は、スタート信号を入力した後に同期ポイント検出したならば、切替え遮断器の開極時間あるいは投入時間に合わせて遮断或いは投入信号を切替え遮断器に導通させる閉接点の動作時間を設定する。この結果、電源の電圧波形が零クロスする時点で切替え遮断器の開閉素子は開放または閉成し、電圧零に同期して電源を遮断あるいは投入する。
【００３３】
第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの動作点は、基準とする同期ポイントから位相制御装置４０の設定時間と第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの開極時間又は投入時間を加えた時間位置となる。
【００３４】
図２では最初に遮断する第１の切替え遮断器６Ａの遮断位相を電源Ａの電圧零とし（即ち中セクション７ｃ電圧零）、０．３秒後に投入する第２の切替え遮断器６Ｂの投入位相を電源Ｂの電圧零で行ったものである。この時、開放している第１の切替え遮断器６Ａ極間には電源Ａと電源Ｂの差電圧として−Ｖａが印加され切替遮断器６Ｂが投入する電圧は零である為周波数の高いサ−ジ性の電圧は発生しないと考えられる。
【００３５】
第１の切替え遮断器６Ａの遮断位相を電圧零で固定し、投入側の第２の切替え遮断器６Ｂの投入位相を変化させると、当然開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧も変化する。例えば図３に示す様にマル１〜マル３の領域を投入位相とした場合には、電源位相差による６Ａ極間電圧は−Ｖａ２から＋Ｖｂ２まで変化すると考えられる。
【００３６】
もし電源電圧Ｖａ，Ｖｂ間の位相差が９０°の場合には、最悪の投入位相では開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧は電源電圧の１.４の倍まで上昇する。しかし投入位相を制御すれば、開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧を零に抑制する事が出来る。理論的にはこのように電圧を零にできると考えられる。しかし、第１あるいは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂの開閉の際に生じる過電圧は、回路定数により変化する周波数の非常に高いサ−ジ性の電圧も加わり複雑になることが考えられる。
【００３７】
そこで、実際に切替え遮断器を使用し位相制御を行い効果を確認した結果を、図４に示す。開放側の第１の切替え遮断器６Ａに加わる電圧は、位相制御なしに比べ位相制御を行った場合の方が低下する事が確認された。図４に位相制御有り／無しの場合の開放側の第１の切替え遮断器６Ａの極間電圧の比較を示す。第１の切替え遮断器６Ａの遮断位相を電圧零付近とし、第２の切替え遮断器６Ｂの投入位相を０付近とすると第１の切替え遮断器６Ａの極間電圧が１／２程度に低下する事が確認された。
【００３８】
実施の形態２．
上記実施の形態では、上り線で列車Ｔが中セクション７ｃから抜けて行く動作を説明したが、列車Ｔが中セクション７ｃに入ってくる場合には、第２の切替え遮断器６Ｂが列車Ｔの電流を遮断しても列車Ｔに搭載された電動機から逆に電圧が供給されるため、供給電源の位相だけでは第１の切替え遮断器６Ａを投入する最適な位相は捕捉できない。
【００３９】
そのため、図５のように投入側の第１の切替え遮断器６Ａに電圧を印加する電源Ａと中セクション７ｃの残留電圧の差分（Ｖａ−Ｖｎ）を検出する零電圧検出手段としての差分検出装置５０を設けて、差分が０となる付近で第１の切替え遮断器６Ａを投入すれば、中セクション７ｃ電圧が変化しても過電圧の抑制を行なうことが出来る。
【００４０】
この差分検出装置５０による切替え遮断器６Ａの投入位相制御は第２の切替え遮断器６Ｂを投入する場合にも有効である。
【００４１】
又、上記実施の形態では電源Ａと電源Ｂの位相差が９０°で説明したが、位相角が広がる程、第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂの遮断位相及び投入位相が変化すると過電圧の変化も大きくなる。例えば、図６に示すように電源電圧の位相差１８０°であれば最大２倍の差電圧が第１或いは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに印加されることになる。そのため、第１或いは第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂを位相制御して電圧零で遮断、電圧零で投入をすれば、過電圧は０に抑制できる。
【００４２】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２に使用した第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂは機械式開閉器である真空遮断器を使用したため、遮断及び投入位相に２ｍｓ程度のバラツキがあり、発生する過電圧も変動した。だが、サイリスタ等の半導体スイッチング素子を使用すれば遮断及び投入位相のバラツキがμ秒程度になるため発生する過電圧も抑制され安定した電源切替え動作を実行できると考えられる。
【００４３】
実施の形態４．
また、上記実施の形態１、２では位相制御装置４０を制御盤２０と第１／第２の切替え遮断器６Ａ／６Ｂの間に直列に接続した。しかし、この場合位相制御装置４０の動作に不具合が生じ、位相制御装置４０に内蔵された接点が設定された時間通りに閉成しないと制御盤２０より遮断、投入信号が遮断時間あるいは投入時間に第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに伝わらず、電源Ａ，Ｂの切替えが不具合が生じることがある。
【００４４】
従って、本実施の形態では、図７のように制御盤２０と位相制御装置４０の図示しない出力接点を並列に接続し、通常は制御盤２０よりの遮断、投入指令に先立って、位相制御装置４０より交流電圧波形に同期して第１／第２の切替え遮断器６Ａ，６Ｂに遮断、投入指令を出力する。しかし、位相制御装置４０の動作が不能となり、遮断、投入指令の出力が停止しても、制御盤２０より遮断、投入信号が出力されるため最低限電源Ａ，Ｂの切替えを行うことができる。
尚、本発明の主旨を変更しない範囲で制御盤１０に対する位相制御装置４０の接続を変更しても同様の効果を示す。
また上記実施の形態では制御盤１０と位相制御盤４０を組み合わせた例で説明したが、切替え遮断器への操作電源を常時位相制御盤４０に接続し、位相制御盤４０のみの遮断、投入信号で切替え遮断器の操作が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備えたので、電源電圧波形と同期させ切替え遮断器６Ａ及び６Ｂの遮断と投入動作を行うので過電圧の発生が最も少なくなり、切替え遮断器の短絡事故を防止すると共に電源に接続される機器への過電圧抑制になるので全体として絶縁破壊による事故を低減することができるという効果がある。また、切替え信号出力手段は、電源投入側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で投入する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するようにしたので、電源投入側の第１あるいは第２の電源切替え手段が過電圧により閃絡して発生する短絡事故を防止することができるという効果がある。
【００４６】
この発明によれば、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、切替え信号出力手段は、電源遮断側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で遮断する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するようにしたので、電源遮断側の第１あるいは第２の電源切替え手段が過電圧により閃絡して発生する短絡事故を防止することができるという効果がある。
【００４８】
この発明によれば、切替え信号出力手段は、電源電圧波形の最小値と最大値間の位相角のずれを位相角幅としたとき、第１あるいは第２の電源切替え手段の投入または遮断位置を前記位相角幅の±５０％以内に制御するようにしたので、開放側の電源切替え遮断器に加わる電圧を０に抑制することができるという効果がある。
【００４９】
この発明によれば、電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記第１あるいは第２の電源の電圧と電源切替え区間における電圧との電位差が０となる時点を検出する零電圧検出手段と、電位差零時に切替える様信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力するので、電源切替え区間の電圧が変化しても過電圧の抑制を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの構成図である。
【図２】 この発明の一実施の形態の切替え遮断器の動作を示すタイムチャ−トと電圧波形図である。
【図３】 この発明の一実施の形態の最適動作位置を示す電圧波形図である。
【図４】 この発明の一実施の形態の効果を示すヒストグラムである。
【図５】 この発明の他の実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの構成図である。
【図６】 この発明の他の実施の形態における最適動作位置を示す電圧波形図である。
【図７】 この発明の他の実施の形態による切替え遮断器の位相制御システムの接続図である。
【図８】 従来のき電用変電所の主回路及び切替え遮断器と制御盤の接続図である。
【図９】 従来の切替え遮断器の回路を説明するための電気系統図である。
【図１０】 従来の切替え遮断器の動作を示すタイムチャ−トと電圧波形図である。
【符号の説明】
６Ａ 第１の切替え器、６Ｂ 第２の切替え器、７ａ 第１のき電線、７ｂ 第２のき電線、７ｃ 中セクション、１０ スタート信号発生部、２０ 制御盤、３０ 同期信号発生部、４０ 位相制御装置、５０ 差分検出部。
Claims (4)
- 電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、
前記切替え信号出力手段は、電源投入側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で投入する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、
各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力する
ことを特徴とする切替え遮断器の位相制御システム。 - 電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて電力を供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記電源切替え区間に対する印加電源を前記第１の電源と第２の電源の間で切替えるとき、これら電源の投入位置または遮断位置と各電源電圧波形とを同期させて切替え信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、
前記切替え信号出力手段は、電源遮断側の第１あるいは第２の電源切替え手段に電圧を印加する前記第１あるいは第２の電源の電源電圧と前記電源切替え区間における残留電圧との差分を検出する差分検出手段を有して、前記差分のゼロ付近で遮断する様前記第１および第２の電源切替え手段に前記切替え信号を出力し、
各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力する
ことを特徴とする切替え遮断器の位相制御システム。 - 切替え信号出力手段は、電源電圧波形の最小値と最大値間の位相角のずれを位相角幅としたとき、第１あるいは第２の電源切替え手段の投入または遮断位置を前記位相角幅の±５０％以内に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の切替え遮断器の位相制御システム。
- 電路における電源切替え区間に第１の電源と第２の電源を交互に切替えて供給する第１および第２の電源切替え手段と、前記第１あるいは第２の電源の電圧と電源切替え区間における電圧との電位差が０となる時点を検出する零電圧検出手段と、電位差零時に切替える様信号を前記第１および第２の電源切替え手段に出力する切替え信号出力手段とを備え、
各電源電圧波形と非同期で切替え信号を出力する第２の切替え信号出力手段を備え、この第２の切替え信号出力手段よりの切替え信号を時間差をおいて切替え信号出力手段よりの切替え信号と並列に第１および第２の電源切替え手段に出力する
ことを特徴とする切替え遮断器の位相制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01044197A JP3767758B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 切替え遮断器の位相制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01044197A JP3767758B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 切替え遮断器の位相制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10203205A JPH10203205A (ja) | 1998-08-04 |
| JP3767758B2 true JP3767758B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=11750252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01044197A Expired - Lifetime JP3767758B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 切替え遮断器の位相制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3767758B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000203316A (ja) * | 1999-01-11 | 2000-07-25 | Central Japan Railway Co | き電切替制御装置 |
| CN101537802B (zh) * | 2009-04-16 | 2011-03-09 | 余家华 | 电气化铁道at供电方式的牵引供电系统 |
| CN104512278B (zh) * | 2013-09-29 | 2016-08-31 | 哈尔滨帕特尔科技股份有限公司 | 一种地面式自动过分相装置 |
| CN105015366B (zh) * | 2015-07-16 | 2017-04-12 | 西南交通大学 | 一种实现逆变器参考电压相位快速调整的相位切换方法 |
| JP7154885B2 (ja) * | 2018-08-28 | 2022-10-18 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 静止形開閉器 |
| CN112172619B (zh) * | 2020-10-20 | 2022-05-17 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种过分相控制方法及相关系统 |
-
1997
- 1997-01-23 JP JP01044197A patent/JP3767758B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10203205A (ja) | 1998-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6317346B1 (en) | Redundant multiphase power supplies for common load device | |
| JP4476980B2 (ja) | 無瞬断切替装置 | |
| JP6702708B2 (ja) | 鉄道車両用の電気牽引システム、かかるシステムで実現される保護方法 | |
| CN110520956A (zh) | 高压直流切断装置 | |
| CN102648506A (zh) | 牵引变流器的真空开关的功能测试方法 | |
| US11349299B2 (en) | Transformer rectifier unit power quality protection | |
| JP3767758B2 (ja) | 切替え遮断器の位相制御システム | |
| Wang et al. | Hybrid phase-controlled circuit breaker with switch system used in the railway auto-passing neutral section with an electric load | |
| CN1937346A (zh) | 直流侧带保护装置的供电整流系统 | |
| EP1433188B1 (en) | Three phase system with controlled switching of a load network to a three phase power supply | |
| JP2008079496A (ja) | 鉄道車両と、その接触器の制御及び使用方法 | |
| JP2007001463A (ja) | ブースターセクションのアーク抑制システム，方法 | |
| Morton | Circuit breaker and protection requirements for DC switchgear used in rapid transit systems | |
| RU2669786C1 (ru) | Устройство для тягового электроснабжения и способ эксплуатации устройства | |
| US7122917B2 (en) | Control arrangement and isolated power supplies for power electronic system | |
| JP3629598B2 (ja) | 鉄道き電系統におけるアーク抑制装置 | |
| AU9819598A (en) | Connection apparatus for electric conductors | |
| RU96354U1 (ru) | Устройство определения обрыва и фиксации поврежденной фазы изолированных проводов воздушных линий напряжением свыше 1000 в при их расположении на опорах контактной сети переменного тока | |
| CN107834525B (zh) | 一种轨道交通多流制供电系统的保护系统及方法 | |
| JP2006260925A (ja) | 直流高速真空遮断装置 | |
| JP3103262B2 (ja) | 開閉器の合成遮断試験回路 | |
| US1848298A (en) | Synchronous control for circuit breakers | |
| JPH0652759A (ja) | 非有効接地系開極位相制御装置 | |
| RU2803041C1 (ru) | Способ управления автоматическим повторным включением выключателя | |
| JP3403940B2 (ja) | 電圧差協調型き電システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040122 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041001 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041019 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050426 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050624 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050705 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050927 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051115 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060126 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130210 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130210 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |