JP5319503B2 - AC AT feeder circuit protection device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気鉄道における交流ATき電回路のAT区間に発生する短絡あるいは地絡故障を検出するためのき電保護装置及び方法に関する。 The present invention relates to a feeder protection device and method for detecting a short circuit or a ground fault occurring in an AT section of an AC AT feeder circuit in an electric railway.
交流電気鉄道におけるATき電回路の一般的な系統構成例を図19に示す。鉄道沿線には、き電電源を供給する変電所SSを数10km間隔で備え、双方の変電所電源をき電区分所SPで区分している。さらに、同一電源区間を限定区分するための補助き電区分所SSPを設けている。変電所、及びそれぞれのき電区分所には単巻変圧器ATを備えている。き電区分所SPの切替セクションで双方向の異なる電源を列車走行位置に応じて切り替える運転方式を「突き合せき電」と言い、き電区分所SPの切替セクションを開閉器でバイパスして一方の電源を反対方面へ延ばした運転方法を「延長き電」と言う。電車線には下り線と上り線があり、上下線は変電所から上下線にき電し、き電区分所に備える上下線タイ開閉器により分離又は結合して運用する。 An example of a general system configuration of an AT feeder circuit in an AC electric railway is shown in FIG. Along the railway, substations SS that supply feeder power are provided at intervals of several tens of kilometers, and both substation power sources are divided by feeder substations SP. Furthermore, an auxiliary feeder section SSP is provided for restricting the same power source section. Each substation and each feeder section has a self-transforming transformer AT. The operation method of switching the two-way power source in the switching section of the feeding section SP according to the train traveling position is called “matching power”, and the switching section of the feeding section SP is bypassed with a switch. The operation method of extending the power supply in the opposite direction is called “extension power”. There are two types of train lines: down line and up line. The upper and lower lines are fed from the substation to the upper and lower lines, and are separated or combined by the upper and lower line tie switches provided at the feeding section.
ATき電回路は、図20に示すようにトロリ線T・き電線F・レールR及び保護線PWから構成され、約10km間隔で単巻変圧器ATが配置される。変電所SSのき電電圧Vは単巻変圧器ATの巻き数比Nでトロリ線TとレールR間電圧に降圧(V/N)して電気車に供給している。トロリ線TとレールRに流れる電気車電流は単巻変圧器ATで巻き数比倍の値1/Nに変換されてトロリ線Tとき電線Fを帰還し、変電所SSの電源Vに流れる。
As shown in FIG. 20, the AT feeder circuit is composed of a trolley wire T, a feeder wire F, a rail R, and a protective wire PW, and single-turn transformers AT are arranged at intervals of about 10 km. The feeding voltage V of the substation SS is stepped down (V / N) to the voltage between the trolley line T and the rail R at the turn ratio N of the autotransformer AT and supplied to the electric vehicle. The electric vehicle current flowing through the trolley wire T and the rail R is converted to a
変電所SSで検出する一般的な電車線の線路短絡インピーダンスを図21に示す。T−F短絡インピーダンスは線路長に対し直線であるが、T−R短絡、T−PW短絡、F−PW短絡、及び図示しないT、Fの地絡故障は、レールRと保護線PWの渡り地点CPWを節として上部に膨らむ。き電回路の保護方式としては、このようなATき電回路のインピーダンス特性をカバーするように、故障検出領域が平行四辺形の形状を持った距離継電器(#44F)が一般に使用されてきている。図22にその特性例を示す。 FIG. 21 shows the line short-circuit impedance of a general train line detected at the substation SS. Although the TF short-circuit impedance is linear with respect to the line length, the T-R short circuit, the T-PW short circuit, the F-PW short circuit, and the ground faults of T and F (not shown) are crossed between the rail R and the protection line PW. The point CPW bulges upward at a node. As a feeder system protection method, a distance relay (# 44F) having a fault detection area having a parallelogram shape has been generally used so as to cover the impedance characteristics of such an AT feeder circuit. . FIG. 22 shows an example of the characteristics.
さらにこの距離継電器とは別に、き電電流の急峻な変化分から故障を検出する交流ΔI形継電器(#50F)が使用され、上記距離継電器#44Fと併用してき電回路の故障検出を行っている。図23にその特性例を示す。これら#44F、#50Fは電源元の変電所SSだけでなく、き電区分所SP、補助き電区分所SSPの電車線路上に配置する各電気所にも設備して、き電形態に応じ分布変化する故障電流に対し、少なくとも故障点近傍の電気所で故障を検出できるように構成されている。これら保護要素(#44F、#50F)の配置例を図24に示す。図24は、A変電所AssとB変電所Bssとの間の配置例である。
In addition to this distance relay, an AC ΔI type relay (# 50F) that detects a failure from a steep change in feeding current is used, and is used together with the
このような従来のATき電回路には、次のような問題点があった。鉄道き電回路電車線の上下線それぞれは、大別すると電気車に電力を送電するトロリ線T、き電線F、レールR、保護線PWなどの電車線から成るき電区間及び、上下線を開閉器で結合あるいは分離するき電ポストSS、SSP、SPから構成されている。しかしながら、故障は多様な箇所でT、F地絡故障、あるいは、T−R、T−PW、F−R、F−PW短絡故障、さらには、T−F短絡故障が発生する。 Such a conventional AT feeder circuit has the following problems. Each of the upper and lower lines of a railway feeder circuit train line is roughly divided into a feeder section composed of a train line such as a trolley line T, a feeder line F, a rail R, a protection line PW, etc. The feeder posts SS, SSP, and SP are coupled or separated by a switch. However, T, F ground faults, T-R, T-PW, FR, F-PW short-circuit faults, and TF short-circuit faults occur at various locations.
一方で電気車両の負荷電流はその走行状態に応じて変動し、き電区間に進入する電気車電流には過大な車両用変圧器の励磁突入電流が発生して急峻な電流増加を伴う。さらにき電回路には再閉路機能が備えられ、再閉路時に、き電区間内の複数の電気車と複数の単巻変圧器ATが一斉に再加圧されて過大な変圧器の励磁突入電流が発生する。き電回路に設備される保護リレーには、このような負荷電流変動と故障電流とを確実に判別する性能が要求される。ところが変電所建設の都合上変電所間隔が長くなると、在線する電気車の編成数が増えるので負荷電流は増加し、線路長の延伸に応じた線路定数の増加で故障電流は減少する。そのため、図25の電流例に示す重なり部分のように、負荷電流と故障電流の領域が近接し、あるいは重なりが生じ、遠端故障の検出が困難となる場合が生じる。図25の電流例で、最大負荷電流がTR(トロリ線−レール)故障電流を上回る領域の故障検出が困難であった。 On the other hand, the load current of the electric vehicle fluctuates in accordance with the traveling state, and the electric vehicle current entering the feeding section is caused by an excessive inrush current of the vehicle transformer, resulting in a sharp increase in current. In addition, the feeder circuit is equipped with a reclosing function, and at the time of reclosing, a plurality of electric vehicles in the feeding section and a plurality of autotransformers AT are re-pressurized all at once, resulting in excessive inrush current of the transformer. Will occur. The protection relay provided in the feeder circuit is required to have a capability of reliably discriminating between such load current fluctuation and fault current. However, if the interval between substations becomes longer due to the construction of the substation, the number of electric cars in the line increases, so the load current increases, and the fault current decreases as the line constant increases as the line length increases. For this reason, like the overlapping portion shown in the current example of FIG. 25, the load current and the fault current region are close to each other or overlapped, which may make it difficult to detect the far-end fault. In the current example of FIG. 25, it is difficult to detect a failure in a region where the maximum load current exceeds the TR (trolley wire-rail) failure current.
本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、長大なき電区間においても故障を確実に検出することができる交流ATき電回路のき電保護装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a feeder protection device and method for an AC AT feeder circuit that can reliably detect a failure even in a long feeder section. Objective.
本発明の1つの特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護装置であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出手段とを備えた点にある。 One feature of the present invention is a feeder protection device that detects a failure of a train line that is bounded by a transformer of an electric power station arranged at an arbitrary distance section in an AC transformer transformer feeder circuit. The feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured at each arbitrary period. A voltage information terminal means for performing high-speed communication with each other and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends; and calculating the same time-series voltage information at both ends and calculating the difference voltage time-series information Difference voltage time series information calculating means for obtaining difference voltage fundamental wave component calculating means for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component, and the difference voltage fundamental wave component Calculate the amplitude value of time series information A difference voltage fundamental wave component amount calculating means for obtaining a voltage fundamental wave component amount, and a voltage base section failure detecting means for detecting a section failure by comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant. It is in.
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護装置であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報端末手段と、前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出手段と、前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出手段と、前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出手段と、前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記差電流基本波成分量と予め定めた定数とを比較判定し、当該双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出手段とを備えた点にある。 Another feature of the present invention is a feeder protection device for detecting a failure of a train line bordered by a transformer of an electric power station arranged at an arbitrary distance section in an AC transformer transformer feeder circuit. In addition, the feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at the respective electrical station ends, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured for each arbitrary period. A voltage information terminal means for sharing the voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by performing high-speed communication with each other, and calculating the same time-series voltage information at both ends to calculate a difference voltage time series Difference voltage time series information calculating means for obtaining information, difference voltage fundamental wave component calculating means for obtaining time series information of the difference voltage fundamental wave component by filtering the difference voltage time series information, and the difference voltage fundamental wave component The time series information of A differential voltage fundamental wave component amount calculating means for obtaining a differential voltage fundamental wave component amount; and a train line current obtaining means for capturing the both-end train line current of the protection section from the secondary side of the current transformer at each electric station end; , Current information terminal means for measuring the train line current captured at each end of the electric station for each arbitrary period, and mutually sharing the train line current at each end as the same time-series current information at high speed by mutual communication, Difference current calculation means for calculating difference current time series information by calculating the same time series current information at both ends, and difference current for calculating time series information of the difference current fundamental wave component by filtering the difference current time series information Fundamental wave component calculating means; differential current fundamental wave component amount calculating means for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of time series information of the differential current fundamental wave component; and Constants Compare the determined said difference current fundamental wave component amount and determining comparing the predetermined constant, lies in that a segment fault detection means for detecting a duration fault from the both determination results.
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護装置であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報端末手段と、前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出手段と、前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出手段と、前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出手段と、前記両端の同一時系列電流情報を演算して各端の電流時系列情報を求める電流時系列情報演算手段と、前記各端の電流時系列情報をフィルタリング演算して各端の基本波電流時系列情報を求める基本波電流時系列情報算出手段と、前記各端の基本波電流時系列情報を振幅値演算して各端の基本波電流成分量を算出する基本波電流成分量算出手段と、前記差電流基本波成分量と各端の基本波電流成分量とから区間通過電流量を求める区間通過電流量演算手段と、前記区間通過電流量に予め定める線路定数を乗じ、前記差電圧基本波成分量から減算して区間流入電流量等価差電圧を求める等価差電圧演算手段と、前記区間流入電流量等価差電圧と予め定める定数とを比較判定し、区間故障を検出する区間故障検出手段とを備えた点にある。 Another feature of the present invention is a feeder protection device for detecting a failure of a train line bordered by a transformer of an electric power station arranged at an arbitrary distance section in an AC transformer transformer feeder circuit. In addition, the feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at the respective electrical station ends, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured for each arbitrary period. A voltage information terminal means for sharing the voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by performing high-speed communication with each other, and calculating the same time-series voltage information at both ends to calculate a difference voltage time series Difference voltage time series information calculating means for obtaining information, difference voltage fundamental wave component calculating means for obtaining time series information of the difference voltage fundamental wave component by filtering the difference voltage time series information, and the difference voltage fundamental wave component The time series information of A differential voltage fundamental wave component amount calculating means for obtaining a differential voltage fundamental wave component amount; and a train line current obtaining means for capturing the both-end train line current of the protection section from the secondary side of the current transformer at each electric station end; , Current information terminal means for measuring the train line current captured at each end of the electric station for each arbitrary period, and mutually sharing the train line current at each end as the same time-series current information at high speed by mutual communication, Difference current calculation means for calculating difference current time series information by calculating the same time series current information at both ends, and difference current for calculating time series information of the difference current fundamental wave component by filtering the difference current time series information Fundamental wave component calculating means, difference current fundamental wave component amount calculating means for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component, and the same time series current information at both ends. Calculate each end Current time series information calculating means for obtaining current time series information, fundamental wave current time series information calculating means for filtering the current time series information at each end to obtain fundamental wave current time series information at each end, and each of the above Fundamental wave current component amount calculating means for calculating the fundamental wave current component amount at each end by calculating the amplitude value of the fundamental wave current time-series information at the end, and the difference current fundamental wave component amount and the fundamental wave current component amount at each end The section passage current amount calculation means for obtaining the section passage current amount from the above, and the section passage current amount equivalent to obtain the section inflow current amount equivalent difference voltage by multiplying the section passage current amount by a predetermined line constant and subtracting from the difference voltage fundamental wave component amount A difference voltage calculation means, and a section failure detection means for comparing and determining the section inflow current amount equivalent difference voltage and a predetermined constant to detect a section failure are provided.
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護装置であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出手段と、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して差電圧の第二高調波時系列情報を求める第二高調波時系列情報算出手段と、差電圧の第二高調波時系列情報を振幅値演算して差電圧第二高調波成分量を算出する差電圧第二高調波成分量算出手段と、前記差電圧第二高調波成分量と前記差電圧基本波成分量との比率演算から差電圧の第二高調波含有量を算出する第二高調波含有量算出手段と、前記第二高調波含有量を予め定める判定定数と比較判定し、前記第二高調波含有量が予め定めた判定定数を超過する場合に前記電圧ベース区間故障検出手段による区間故障判定を抑止する区間故障判定抑止手段とを備えた点にある。 Another feature of the present invention is a feeder protection device for detecting a failure of a train line bordered by a transformer of an electric power station arranged at an arbitrary distance section in an AC transformer transformer feeder circuit. In addition, the feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at the respective electrical station ends, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured for each arbitrary period. A voltage information terminal means for sharing the voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by performing high-speed communication with each other, and calculating the same time-series voltage information at both ends to calculate a difference voltage time series Difference voltage time series information calculating means for obtaining information, difference voltage fundamental wave component calculating means for obtaining time series information of the difference voltage fundamental wave component by filtering the difference voltage time series information, and the difference voltage fundamental wave component The time series information of A difference voltage fundamental wave component amount calculating means for obtaining a difference voltage fundamental wave component amount; a voltage base interval failure detecting means for comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect an interval failure; and the difference Second harmonic time series information calculating means for obtaining the second harmonic time series information of the difference voltage by filtering the voltage time series information, and calculating the amplitude value of the second harmonic time series information of the difference voltage and calculating the difference voltage Difference voltage second harmonic component amount calculating means for calculating the second harmonic component amount, and the second harmonic of the difference voltage from the ratio calculation of the difference voltage second harmonic component amount and the difference voltage fundamental wave component amount A second harmonic content calculating means for calculating the content, the second harmonic content is compared with a predetermined determination constant, and the second harmonic content exceeds a predetermined determination constant. Section fault judgment by the voltage base section fault detection means It lies in that a section failure determination inhibition means for inhibiting.
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護装置であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得手段と、前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報端末手段と、前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出手段と、前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出手段と、前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出手段と、前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電流ベース区間故障検出手段と、前記保護区間の両端の同一時系列電圧情報から各端それぞれの電圧時系列情報を求める電圧時系列情報算出手段と、前記各端の電圧時系列情報をフィルタリング演算して各端の電圧の基本波時系列情報を求める電圧基本波時系列情報算出手段と、前記各端の電圧の基本波時系列情報を振幅値演算して各端の電圧基本波成分量を求める電圧基本波成分量算出手段と、前記各端の電圧基本波成分量の過去値と現在値との電圧変化量を各端毎に求める電圧変化量算出手段と、前記各端毎の電圧変化量を加算してスカラ和量を求める電圧変化量算出手段と、前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記電圧変化量のスカラ和量と予め定める定数とを比較判定し、双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出手段とを備えた点にある。 Another feature of the present invention is a feeder protection device for detecting a failure of a train line bordered by a transformer of an electric power station arranged at an arbitrary distance section in an AC transformer transformer feeder circuit. In addition, the feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at the respective electrical station ends, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured for each arbitrary period. Voltage information terminal means for mutually sharing high-speed communication with each other and feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends, and measuring the electric current at both ends of the protection section at each electric station end Measures the train line current acquisition means that captures from the secondary side of the current transformer and the train line current that is captured at each end of the electrical station, and communicates at high speed with each other to communicate the train line current at each end at both ends. As the same time series current information Current information terminal means for calculating the difference current time series information by calculating the same time series current information at both ends, filtering the difference current time series information, and calculating the difference current fundamental wave component Difference current fundamental wave component calculation means for obtaining time series information, difference current fundamental wave component amount calculation means for calculating an amplitude value of time series information of the difference current fundamental wave component to obtain a difference current fundamental wave component amount, and the difference Current base section fault detection means for detecting section faults by comparing and determining a current fundamental wave component amount and a predetermined constant, and obtaining voltage time series information at each end from the same time series voltage information at both ends of the protection section Voltage time-series information calculating means, voltage basic time-series information calculating means for obtaining fundamental wave time-series information of the voltage at each end by filtering the voltage time-series information at each end, and basic voltage of each end Wave time Voltage fundamental wave component amount calculating means for calculating the amplitude value of the column information to obtain the voltage fundamental wave component amount at each end, and the voltage change amount between the past value and the current value of the voltage fundamental wave component amount at each end. A voltage change amount calculating means to be obtained every time, a voltage change amount calculating means to obtain a scalar sum by adding the voltage change amounts at each end, and comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant. And a section failure detecting means for comparing and determining a scalar sum of the voltage change amount and a predetermined constant and detecting a section failure from both determination results.
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護方法であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出ステップとを有する点にある。 Another feature of the present invention is a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on a winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section in an AC winding transformer feeding circuit. In addition, the feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured at each arbitrary period A voltage information sharing step for mutually sharing high-speed communication with each other and feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends; and calculating a difference voltage time-series by calculating the same time-series voltage information at both ends A difference voltage calculation step for obtaining information, a difference voltage fundamental wave component calculation step for obtaining time series information of the difference voltage fundamental wave component by filtering the difference voltage time series information, and a time series of the difference voltage fundamental wave component Information amplitude value A difference voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating a difference voltage fundamental wave component amount, and a voltage base interval failure detecting step for comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect an interval failure; It is in that it has.
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護方法であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報共有ステップと、前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出ステップと、前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出ステップと、前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出ステップと、前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記差電流基本波成分量と予め定めた定数とを比較判定し、当該双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出ステップとを有する点にある。 Another feature of the present invention is a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on a winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section in an AC winding transformer feeding circuit. In addition, the feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured at each arbitrary period A voltage information sharing step for mutually sharing high-speed communication with each other and feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends; and calculating a difference voltage time-series by calculating the same time-series voltage information at both ends A difference voltage calculation step for obtaining information, a difference voltage fundamental wave component calculation step for obtaining time series information of the difference voltage fundamental wave component by filtering the difference voltage time series information, and a time series of the difference voltage fundamental wave component Information amplitude value Step of calculating the difference voltage fundamental wave component amount by calculating the difference voltage fundamental wave component amount, and the train line current that takes in both ends of the protection section from the secondary side of the current transformer at each electrical station end Current information sharing in which the electric line current taken at each end of the electric station is measured at an arbitrary period, and the electric line current at each end is centrally shared as the same time-series current information at both ends by obtaining high-speed communication with each other Calculating a difference current time-series information by calculating the same time-series current information at both ends, and filtering the difference current time-series information to obtain time-series information of the difference current fundamental wave component A difference current fundamental wave component calculating step, a difference current fundamental wave component amount calculating step for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of time series information of the difference current fundamental wave component, and the difference voltage base A section failure detection step of comparing and determining a wave component amount and a predetermined constant, comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant, and detecting a section failure from both determination results It is in.
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護方法であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報共有ステップと、前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出ステップと、前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出ステップと、前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出ステップと、前記両端の同一時系列電流情報を演算して各端の電流時系列情報を求める電流時系列情報演算ステップと、前記各端の電流時系列情報をフィルタリング演算して各端の基本波電流時系列情報を求める基本波電流時系列情報算出ステップと、前記各端の基本波電流時系列情報を振幅値演算して各端の基本波電流成分量を算出する基本波電流成分量算出ステップと、前記差電流基本波成分量と各端の基本波電流成分量とから区間通過電流量を求める区間通過電流量演算ステップと、前記区間通過電流量に予め定める線路定数を乗じ、前記差電圧基本波成分量から減算して区間流入電流量等価差電圧を求める等価差電圧演算ステップと、前記区間流入電流量等価差電圧と予め定める定数とを比較判定し、区間故障を検出する区間故障検出ステップとを有する点にある。 Another feature of the present invention is a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on a winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section in an AC winding transformer feeding circuit. In addition, the feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured at each arbitrary period A voltage information sharing step for mutually sharing high-speed communication with each other and feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends; and calculating a difference voltage time-series by calculating the same time-series voltage information at both ends A difference voltage calculation step for obtaining information, a difference voltage fundamental wave component calculation step for obtaining time series information of the difference voltage fundamental wave component by filtering the difference voltage time series information, and a time series of the difference voltage fundamental wave component Information amplitude value Step of calculating the difference voltage fundamental wave component amount by calculating the difference voltage fundamental wave component amount, and the train line current that takes in both ends of the protection section from the secondary side of the current transformer at each electrical station end Current information sharing in which the electric line current taken at each end of the electric station is measured at an arbitrary period, and the electric line current at each end is centrally shared as the same time-series current information at both ends by obtaining high-speed communication with each other Calculating a difference current time-series information by calculating the same time-series current information at both ends, and filtering the difference current time-series information to obtain time-series information of the difference current fundamental wave component A difference current fundamental wave component calculation step to obtain; a difference current fundamental wave component amount calculation step to obtain a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component; Current time series information calculation step for calculating current time series information at each end by calculating time series current information, and a basic operation for obtaining fundamental wave current time series information at each end by filtering the current time series information at each end A wave current time series information calculation step, a fundamental wave current component amount calculation step for calculating a fundamental wave current component amount at each end by calculating an amplitude value of the fundamental wave current time series information at each end, and the difference current fundamental wave A section passing current amount calculating step for obtaining a section passing current amount from the component amount and the fundamental current component amount at each end, and multiplying the section passing current amount by a predetermined line constant, and subtracting from the difference voltage fundamental wave component amount. The equivalent difference voltage calculation step for obtaining the section inflow current amount equivalent difference voltage, and the section failure detection step for comparing and determining the section inflow current amount equivalent difference voltage and a predetermined constant to detect a section failure. The
また本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護方法であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出ステップと、前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して差電圧の第二高調波時系列情報を求める第二高調波時系列情報算出ステップと、差電圧の第二高調波時系列情報を振幅値演算して差電圧第二高調波成分量を算出する差電圧第二高調波成分量算出ステップと、前記差電圧第二高調波成分量と前記差電圧基本波成分量との比率演算から差電圧の第二高調波含有量を算出する第二高調波含有量算出ステップと、前記第二高調波含有量を予め定める判定定数と比較判定し、前記第二高調波含有量が予め定めた判定定数を超過する場合に前記電圧ベース区間故障検出ステップによる区間故障判定を抑止する区間故障判定抑止ステップとを有する点にある。 Another feature of the present invention is a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on a winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section in an AC winding transformer feeding circuit. In addition, the feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured at each arbitrary period A voltage information sharing step for mutually sharing high-speed communication with each other and feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends; and calculating a difference voltage time-series by calculating the same time-series voltage information at both ends A difference voltage calculation step for obtaining information, a difference voltage fundamental wave component calculation step for obtaining time series information of the difference voltage fundamental wave component by filtering the difference voltage time series information, and a time series of the difference voltage fundamental wave component Information amplitude value A difference voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating a difference voltage fundamental wave component amount, and a voltage base interval failure detecting step for comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect an interval failure; A second harmonic time series information calculation step for obtaining the second harmonic time series information of the difference voltage by filtering the difference voltage time series information, and calculating an amplitude value of the second harmonic time series information of the difference voltage. Differential voltage second harmonic component amount calculating step for calculating the difference voltage second harmonic component amount, and calculating the difference voltage from the difference voltage second harmonic component amount and the difference voltage fundamental wave component amount. The second harmonic content calculating step for calculating the second harmonic content and the second harmonic content are compared with a predetermined determination constant, and the second harmonic content exceeds the predetermined determination constant. When the voltage base interval is In that it has a section failure determination inhibiting step of inhibiting the section failure determination by the detecting step.
さらに本発明の別の特徴は、交流単巻変圧器き電回路において、任意距離区間毎に配置される電気所の単巻変圧器を境界とする電車線の故障を検出するき電保護方法であって、保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得ステップと、前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報共有ステップと、前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出ステップと、前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出ステップと、前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出ステップと、前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電流ベース区間故障検出ステップと、前記保護区間の両端の同一時系列電圧情報から各端それぞれの電圧時系列情報を求める電圧時系列情報算出ステップと、前記各端の電圧時系列情報をフィルタリング演算して各端の電圧の基本波時系列情報を求める電圧基本波時系列情報算出ステップと、前記各端の電圧の基本波時系列情報を振幅値演算して各端の電圧基本波成分量を求める電圧基本波成分量算出ステップと、前記各端の電圧基本波成分量の過去値と現在値との電圧変化量を各端毎に求める電圧変化量算出ステップと、前記各端毎の電圧変化量を加算してスカラ和量を求める電圧変化量算出ステップと、前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記電圧変化量のスカラ和量と予め定める定数とを比較判定し、双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出ステップとを有する点にある。 Furthermore, another feature of the present invention is a feeder protection method for detecting a failure of a train line bordering on a transformer of an electric power station arranged at an arbitrary distance section in an AC transformer transformer feeder circuit. In addition, the feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end, and the feeding voltage captured at each of the electrical station ends is measured at each arbitrary period A voltage information sharing step for mutually sharing high-speed communication with each other and feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends, and measuring the electric current at both ends of the protection section at each electric station end. The electric line current acquisition step to be taken in from the secondary side of the current transformer and the electric line current to be taken in at each end of the electric station are measured every arbitrary period, and the electric line current at each end is measured at both ends by high-speed communication with each other Same time series current information A current information sharing step that is shared as a unit, a difference current calculation step that calculates the same time-series current information at both ends to obtain difference current time-series information, and a filtering operation on the difference-current time-series information to calculate a difference current basic A difference current fundamental wave component calculation step for obtaining time series information of the wave component; a difference current fundamental wave component amount calculation step for calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component to obtain a difference current fundamental wave component amount; A current base section failure detection step for comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect a section failure; and voltage time series at each end from the same time series voltage information at both ends of the protection section A voltage time-series information calculating step for obtaining information; and a voltage fundamental wave time-series information for obtaining fundamental wave time-series information of the voltage at each end by filtering the voltage time-series information at each end. A voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating a voltage fundamental wave component amount at each end by calculating an amplitude value of the fundamental wave time-series information of the voltage at each end, and a voltage fundamental wave component amount at each end. A voltage change amount calculating step for obtaining a voltage change amount between a past value and a current value for each end; a voltage change amount calculating step for obtaining a scalar sum by adding the voltage change amounts for each end; and the difference current A section failure detection step of comparing and determining a fundamental wave component amount and a predetermined constant, comparing and determining a scalar sum of the voltage change amount and a predetermined constant, and detecting a section failure from both determination results It is in.
本発明の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法によれば、保護区間において負荷電流と故障電流とが接近する領域に対する故障検出の選択性が向上し、保護区間の両端に備える従来の保護要素数を半減できる。 According to the feeder protection device and method of the AC AT feeder circuit of the present invention, the selectivity of fault detection for the area where the load current and the fault current approach in the protection section is improved, and the conventional protection equipment provided at both ends of the protection section is provided. The number of protection elements can be halved.
また、本発明の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法によれば、保護区間外への通過電流で生じる差電圧による不要動作を抑止することができ、同時に、計器用変圧器二次電圧の導入不良で生じる差電圧による不要動作を抑止することもできる。 Further, according to the feeder protection device and method of the AC AT feeder circuit of the present invention, it is possible to suppress unnecessary operation due to the differential voltage generated by the passing current to the outside of the protection section, and at the same time, the secondary transformer of the instrument transformer It is also possible to suppress unnecessary operations due to the differential voltage caused by voltage introduction failure.
また、本発明の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法によれば、保護区間の差電圧検出感度を著しく改善できる。 In addition, according to the feeder protection device and method of the AC AT feeder circuit of the present invention, the differential voltage detection sensitivity in the protection section can be remarkably improved.
さらに、本発明の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法によれば、保護区間の差電圧検出感度を著しく改善でき、同時に、計器用変圧器二次電圧の導入不良で生じる差電圧による不要動作を抑止することもできる。 Furthermore, according to the feeder protection device and method of the AC AT feeder circuit of the present invention, the difference voltage detection sensitivity in the protection section can be remarkably improved, and at the same time, due to the difference voltage caused by the poor introduction of the secondary voltage of the instrument transformer. Unnecessary operations can also be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、交流電気鉄道におけるATき電回路の一般的な系統構成例を示しており、従来例で前述した図19の構成と同様である。図2A(a)、図2B(a)は、本発明による差電圧保護の原理を説明するために、図1で前述した系統構成の複数AT区間における任意区間の下り線を代表例として示したもので、保護区間の両端はそれぞれ、電気所A、Bの単巻変圧器ATに接続され、保護区間の電車線は三種に代表されるトロリ線、レール、き電線で示している。図2A(a)は保護区間の不定位置dにおけるトロリ線とレールの短絡故障を示し、図2A(b)はその故障等価回路である。図2B(a)はトロリ線とき電線の短絡故障を示し、図2B(b)もまたその故障等価回路である。保護区間全長の電車線路インピーダンスZLを基準値1PUとして区間の不定位置dで発生する故障には故障点インピーダンスZFが介在し、故障電流Iが流れる。故障電流Iは、故障点dで保護区間の電車線路インピーダンスZLが二分されたインピーダンスZA、ZB分岐点で、それぞれ端の電気所A、Bへ電流IA、IBが分岐して流れる。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a general system configuration example of an AT feeder circuit in an AC electric railway, which is the same as the configuration of FIG. 19 described above in the conventional example. 2A (a) and 2B (a) show, as a representative example, the down line of an arbitrary section in a plurality of AT sections of the system configuration described above with reference to FIG. 1 in order to explain the principle of differential voltage protection according to the present invention. Therefore, both ends of the protection section are respectively connected to the autotransformers AT of the electric stations A and B, and the train lines in the protection section are indicated by three types of trolley lines, rails, and feeders. FIG. 2A (a) shows a short circuit failure between the trolley wire and the rail at an indefinite position d in the protection section, and FIG. 2A (b) is a fault equivalent circuit thereof. FIG. 2B (a) shows a short circuit failure of the electric wire when the trolley wire is used, and FIG. 2B (b) is also a fault equivalent circuit thereof. A fault occurring at an indefinite position d in the section with the train line impedance ZL of the entire protection section as a reference value 1PU is accompanied by a fault point impedance ZF, and a fault current I flows. The fault current I is a branch point of the impedance ZA and ZB where the train line impedance ZL of the protection section is divided into two at the fault point d, and the currents IA and IB branch and flow to the electric stations A and B at the ends, respectively.
区間の両端電気所A、Bには保護装置1A、1Bを備え、それぞれ端のき電電圧VA、VBを図示しない計器用変圧器を介して導入する。区間両端の保護装置1A、1Bは、任意周期毎にサンプリング同期して測定したき電電圧VA、VBを相互に高速通信し、任意サンプリング回数分の同一時系列情報として記憶し、更新する。区間両端の保護装置1A、1Bは、記憶更新される区間両端き電電圧のサンプリング時系列情報をフィルタリング演算、及び、振幅値演算して両端電圧VA、VBの差dVの基本波成分量を求め、区間故障を検出する。また、図2A(a)、図2B(a)は原理説明を簡略するため、レールとき電線の電車線インピーダンスをトロリ線インピーダンスZA、ZB、ZLに集約している。
The electric power stations A and B at both ends of the section are provided with
図2A(a)のトロリ線とレール短絡故障、図2A(b)の故障等価回路において、電源電圧をV、保護区間両端の単巻変圧器ATの変圧比をN、電源から保護区間までの経路インピーダンスをZP、保護区間全長の線路インピーダンスをZL、AT漏れインピーダンスをZAT、故障点抵抗をZf、AT漏れインピーダンスZATの線路インピーダンスZLに対する比率をkZAT、電気所Aから故障点までの線路インピーダンスZAの保護区間線路長ZLに対する線路長比率をd、故障点から電気所Bまでの線路インピーダンスZBの線路長比率を1−d、電気所A端の電車線から故障点に流れる電流をIA、電気所B端の電車線から故障点に流れる電流をIB、区間両端の電圧をVA、VB、区間両端の差電圧をdVとすれば、これらには、数1〜数4の関係式が成り立つ。
但し、αは区間両端電気所A、Bにおける上下線の結合関数、上下線開放では(α=1)、結合では(α=2)である。
ここで、単巻変圧器ATの巻数比Nを2、長距離区間の線路インピーダンスZLに対する単巻変圧器ATの漏れインピーダンスZATは小さいので無視(ZAT=0)すれば、故障点比率dに応じた区間両端差電圧dVは数5式の原理式、区間両端の上下線が開放の場合は数6式(α=1)、区間両端の上下線が結合の場合は数6a式(α=2)の値となる。
図2B(a)、図2B(b)のトロリ線とき電線の短絡故障においても同様に、数7〜数10の関係式が成り立つ。 Similarly, in the case of the trolley wire of FIG. 2B (a) and FIG.
但し、βは区間両端電気所A、Bにおける上下線の結合関数であり、上下線開放では(β=∞)、結合では(β=1)
ここで、故障点比率dに応じて生じる区間両端の差電圧は、区間両端の上下線が開放の場合は数11式(β=∞)、区間両端の上下線が結合の場合は数12式(β=1)の値となる。
前述した、図2A(a)のトロリ線とレール短絡故障の数4式と、図2B(a)のトロリ線とき電線短絡故障の数10式とから分かるように、双方は何れも、保護区間全長の電車線インピーダンスZLを基準として故障点dと区間内に流れ込む故障電流Iを関数とする原理式である。 As can be understood from the above-described equation (4) for the trolley wire and rail short-circuit failure in FIG. 2A (a) and equation (10) for the trolley wire and wire short-circuit failure in FIG. This is a principle expression using a failure point d and a failure current I flowing into the section as a function with reference to the full-length train line impedance ZL.
また、図2A(a)のトロリ線とレール短絡故障電流は、電車線電圧V/N基準の電流であり(数4式)、図2B(a)のトロリ線とき電線短絡故障電流は、き電電圧V基準である(数10式)。しかるに、トロリ線とレール短絡、トロリ線とき電線短絡、この両者の同一故障点dにおける区間両端差電圧dVは、トロリ線とき電線短絡故障の方が0.2PU程度上回り、故障点が電源より遠のく程に増加する。 Moreover, the trolley wire and rail short-circuit fault current in FIG. 2A (a) is a current based on the train line voltage V / N (Equation 4). When the trolley wire in FIG. This is the electric voltage V reference (Equation 10). However, the trolley wire and rail short circuit, the trolley wire and the wire short circuit, and the differential voltage dV across the section at the same failure point d of both of them is more than about 0.2 PU when the trolley wire and the wire short circuit failure, and the failure point is far from the power source. It increases as much.
また、両端電気所A、Bの上下線が結合する場合と開放する場合の差電圧量dVの変化率は双方とも50%である。 Further, the rate of change of the differential voltage amount dV when the upper and lower lines of both ends of the electrical stations A and B are coupled and opened is 50% for both.
図3に本発明の第1の実施の形態のき電保護装置1による区間差電圧方式の演算方法を示す。き電保護装置1は、図2A(a)、図2B(a)に記載する保護区間両端の保護装置1A、1Bである。両端保護装置1A、1Bの構成は同様である。図2A(a)、図2B(a)を用いて説明したように、両端保護装置1A、1Bは、それぞれ端がサンプリング同期して測定する両端の電圧情報を相互に通信し、任意のサンプリング回数分の同一時系列情報VA、VBとして記憶し、都度更新する。これらサンプリング同期測定、相互通信、サンプリング時系列情報の記憶更新に関する手段は既に公開され、実用化されたものを採用する。
FIG. 3 shows a section difference voltage method calculation method by the
差電圧時系列情報算出ステップにて、差電圧時系列情報算出部11は、両端電圧情報の同一時点サンプリング値の差を任意サンプリング回数分の両端差電圧時系列情報dVとして記憶し、都度更新する。
In the differential voltage time-series information calculation step, the differential voltage time-series
差電圧基本波成分演算ステップにて、差電圧基本波成分演算部12は、両端差電圧時系列情報をフィルタリング演算して両端差電圧VA、VBの基本波成分を任意サンプリング回数分の時系列情報として記憶し、都度更新する。
In the differential voltage fundamental wave component computation step, the differential voltage fundamental wave
差電圧量演算ステップにて、差電圧量演算部13は、両端差電圧の基本波成分時系列情報を振幅値演算して区間両端の差電圧量|dV|を求める。
In the difference voltage amount calculation step, the difference voltage
電圧ベース区間故障検出ステップにて、電圧ベース区間故障検出部14は、振幅値演算して求めた区間両端の差電圧量|dV|と予め定める故障判定値kVとを比較判定し、区間故障を検出する。|dV|≧kVならば区間故障と判定し、そうでなければ区間故障なしと判定する。
In the voltage base section failure detection step, the voltage base section
このように、本実施の形態のき電保護装置及び方法では、保護区間の両端保護装置1A、1Bは、電車線に接続された計器用変圧器VTを介してそれぞれの端のき電電圧情報を任意周期毎にサンプリング同期して測定して相互に通信し、両端の測定情報を任意サンプリング回数分の時系列情報として記憶し、サンプリング周期毎に更新する。そして、記憶更新される両端き電電圧の同時系列情報をサンプリング周期毎に合成して区間両端差電圧の時系列情報を生成し、差電圧時系列情報から算出する両端の差電圧基本波量を故障判定値と比較判定して区間故障を検出する。
As described above, in the feeder protection device and method of the present embodiment, both-
これにより、本実施の形態のき電保護装置及び方法は、次のような効果を奏する。 Thereby, the feeder protection apparatus and method of this Embodiment have the following effects.
1)負荷電流と故障電流とが接近する領域に対する故障検出の選択性が向上する。 1) The failure detection selectivity for the region where the load current and the fault current are close to each other is improved.
図16(a)は、複数編成数(1、2、…、n)の電気車が保護区間の電車線を等間隔(d=1/n)で、一定・同速度・同電流ILで走行するとした概念図である。同図(b)は、同一保護区間における不定位置の故障点dfに流れる故障電流Ifを示している。 FIG. 16 (a) shows that a plurality of trains (1, 2,..., N) of electric vehicles travel on a train line in a protected section at equal intervals (d = 1 / n) at a constant, the same speed, and the same current IL. Then, it is a conceptual diagram. FIG. 5B shows a fault current If that flows to a fault point df at an indefinite position in the same protection section.
図16(a)、(b)に示した定常負荷走行と故障の概念図において、従来の保護方式は、定常負荷走行における不要動作を回避するために、保護区間内に流れる最大負荷電流、つまり、電気車編成数n×単位編成当りの負荷電流ILを超える故障電流If(>n・IL)を検出し、あるいは、区間全長の電車線インピーダンスZL以下の故障インピーダンスZfを検出する。つまり、最大負荷領域に接近する故障の検出は困難である。 In the conceptual diagram of steady load running and failure shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), the conventional protection method uses the maximum load current flowing in the protection section in order to avoid unnecessary operation in steady load running, that is, The fault current If (> n · IL) exceeding the load current IL per unit train n × the unit train is detected, or the fault impedance Zf below the train line impedance ZL of the entire section is detected. That is, it is difficult to detect a failure approaching the maximum load region.
一方、本実施の形態による差電圧保護方式では、図16(a)、(b)において、定常負荷走行で区間の両端に生じる最大差電圧dVLは数13式の値である(d=1PU)。保護区間内の故障で区間の両端に生じる差電圧はdVfは数14式の値になる。ここで、電気車単位編成当りの負荷電流ILに対する故障電流Ifの倍率kf=If/ILと置けば、故障時の差電圧dVfが定常走行時の差電圧dVLを上回る故障点位置dfは、数15式で示すように電気車編成数nと負荷電流に対する故障電流比率Kfとの関数式で示すことができる。仮に、電気車単位編成当りの負荷電流ILに対する検出すべき故障電流Ifの比率kfを”4”、区間を走行する気車編成数nを”4”とすれば、従来方式では困難な保護領域の故障検出が可能になる。図示の場合、区間全長の5/8より遠方の領域故障を検出できる。
2) 区間両端に備える従来の保護要素数を半減できる。 2) The number of conventional protection elements provided at both ends of the section can be halved.
図17Aに示す従来方法と図17Bに示す本実施の形態による差電圧方式の比較から明白なように、保護すべき区間の両端に備える従来の保護要素を区間差電圧保護に統括して簡素化(半減)できる。 As is clear from the comparison between the conventional method shown in FIG. 17A and the differential voltage method according to the present embodiment shown in FIG. 17B, the conventional protection elements provided at both ends of the section to be protected are integrated into the section differential voltage protection and simplified. (Halved).
[第2の実施の形態]
上記第1の実施の形態では、基本原理の数4式、数10式で明らかなように、区間両端に生じる差電圧dVは、区間内に流れ込む電流の位置dと量Iに依存する一方で、図4に示すように、保護区間ZL=1PUを通過して保護区間外に流れる電気車負荷電流σIX=IX1+IX2+IX3の影響を受ける。その影響は、電源に近い区間ほど、区間通過の負荷電流量σIxが増えるので増大する。しかるに、区間両端の差電圧dVは、図2A(a)で説明した区間内に流れ込む電流Iとその位置dで生じる差電圧dVの基本原理式(数4式)に保護区間外へ通過する電気車電流σIxによる差電圧が重畳する。ここで、単巻変圧器ATの巻数比Nを2、漏れインピーダンスを無視(ZAT=0)すれば、区間内を走行する電気車の電流Iと位置の比率d、区間外通過電流σIXに応じて生じる区間両端の差電圧dVは、数16式の値となる。
In the first embodiment, the difference voltage dV generated at both ends of the section depends on the position d and the amount I of the current flowing into the section, as is apparent from the basic equations (4) and (10). As shown in FIG. 4, it is affected by the electric vehicle load current σIX = IX1 + IX2 + IX3 passing through the protection zone ZL = 1PU and flowing outside the protection zone. The influence increases as the section closer to the power source increases because the load current amount σIx passing through the section increases. However, the difference voltage dV at both ends of the section is the electric current that passes outside the protection section according to the basic principle expression (formula 4) of the current I flowing into the section described in FIG. 2A (a) and the difference voltage dV generated at the position d. The difference voltage due to the vehicle current σIx is superimposed. Here, if the turn ratio N of the autotransformer AT is 2 and the leakage impedance is ignored (ZAT = 0), it corresponds to the current ratio I and position d of the electric vehicle traveling in the section and the out-of-section passing current σIX. The difference voltage dV at both ends of the section is the value of the equation (16).
但し、α:上下線の結合関数で、開放(α=1)、結合(α=2)、kα:上下線結合状態に応じた基本原理式の差電圧量係数で、開放(kα=0.4)、結合(kα=0.22)である。 However, α is a coupling function of upper and lower lines, and is open (α = 1), coupling (α = 2), kα: a difference voltage amount coefficient of a basic principle equation corresponding to an upper and lower line coupling state, and is opened (kα = 0. 4) A bond (kα = 0.22).
図5は本発明の第2の実施の形態のき電保護装置1による区間差電圧方式の演算機能の構成を示す。図3と同一の符号の要素、すなわち、差電圧時系列情報算出部11、差電圧基本波成分演算部12、電圧ベース区間故障検出部14は、第1の実施の形態と同一であり、各ステップにて同様の処理をするので、その説明は省略する。
FIG. 5 shows a configuration of the calculation function of the section difference voltage method by the
図3における差電圧量演算部13による差電圧量演算ステップにて両端差電圧の基本波成分時系列情報を振幅値演算して区間両端の差電圧量|dV|を求めるのに対し、本実施の形態では、差電圧量演算ステップにて、差電圧量演算部13aが差電圧基本波成分演算部12による差電圧基本波成分演算ステップにて出力する両端差電圧の基本波成分時系列情報を振幅値演算して任意サイクル分過去t−nと、現在t−0の区間両端差電圧|dV|t−n、|dV|t−0の変化量ΔdVを数17式のように求める。
ここで、区間を走行する電気車最大電流の増加時定数dI/dt=dtiを1sec、電源周波数fを60Hz、変化量検出のブラインド時間wを5サイクルとすれば、図6のように、電気車最大負荷電流は5%程度の変化量に抑制される。また、保護区間を走行する電気車の一定時走行速度をSkm/h、加速時定数dtvとすれば、任意時間tにおける区間両端電圧dVtは、数18式の値となる。
ここで、定常の負荷走行状態で生じる区間両端の差電圧変化量ΔdVが最大となる一例として、区間内任意位置の電気車編成数を1、区間外任意位置の電気車編成数をn、全電気車が一斉に最大電流Iに加速中として保護区間長距離をLkm、その線路インピーダンスをZLとすれば、数19式の値となる。一般的に保護区間長距離は10km以上であるから、電気車の走行速度による位置移動分変化量は微小で無視できるので区間両端差電圧dVが10%以下に低減されることは確実となる。
但し、α:上下線の結合関数で、開放(α=1)、結合(α=2)、kα:上下線結合状態に応じた基本原理式の差電圧量係数で、開放(kα=0.4)、結合(kα=0.22)である。 However, α is a coupling function of upper and lower lines, and is open (α = 1), coupling (α = 2), kα: a difference voltage amount coefficient of a basic principle equation corresponding to an upper and lower line coupling state, and is opened (kα = 0. 4) A bond (kα = 0.22).
このように、本実施の形態のき電保護装置及び方法は、両端の保護装置1A、1Bが、第1の実施の形態で求める差電圧の過去時点に対する現在時点の増加量を判定して区間故障を検出する。
As described above, the feeder protection device and method according to the present embodiment are configured so that the
これにより、本実施の形態のき電保護装置及び方法によれば次のような効果を奏する。 Thereby, according to the feeder protection apparatus and method of this Embodiment, there exist the following effects.
1)保護区間の差電圧検出感度を著しく改善できる。 1) The difference voltage detection sensitivity in the protection section can be remarkably improved.
本実施の形態のき電保護装置及び方法では、当該区間の差電圧量を過去と現在との変化量に縮小して検出する。そのため、当該保護区間を通過して遠方の他区間に流れる電気車の電流、当該保護区間を走行する電気車の電流と走行位置、これら電気車走行変化の時定数に対する変化検出時間ウィンドウ幅の比率により差電圧変化量は数19式の値に縮小できる。つまり、定常負荷走行で生じる区間両端の差電圧を10%以下の変化量に抑制するので、定常負荷走行で区間両端に生じる最大差電圧の10%以上を差電圧保護の検出量として整定できる。また、保護区間内の故障時には、故障電流量Ifと電流位置dfが急峻に変化するので変化検出時間のウィンドウ幅比率による変化量の抑制を無視できる。したがって、故障時の差電圧変化量としては、故障前後の差電圧量の差、即ち、数20式の変化量ΔdVfが検出される。
但し、α:上下線の結合関数で、開放(α=1)、結合(α=2)、kα:上下線結合状態に応じた基本原理式の差電圧量係数で、開放(kα=0.4)、結合(kα=0.22)、df:故障電流位置、If:故障電流量、d:故障前の電気車の区間走行位置、σIx:故障前の区間通過電流量である。 However, α is a coupling function of upper and lower lines, and is open (α = 1), coupling (α = 2), kα: a difference voltage amount coefficient of a basic principle equation corresponding to an upper and lower line coupling state, and is opened (kα = 0. 4), coupling (kα = 0.22), df: failure current position, If: failure current amount, d: section travel position of the electric vehicle before failure, and σIx: section passage current amount before failure.
定常の負荷電流と故障電流とが接近すると、従来方式では故障検出が困難になっていたが、本実施の形態が検出する差電圧変化量を、数20式を用い区間外走行の電気車電流σIX=3PUと区間内電気車電流I=1PUとの和、即ち、故障前電流と区間内の故障電流If=4PUとが同等である場合の計算結果を図18に示す。但し、計算では、kα=0.4、α=1、ZL=1PUとしている。 When the steady load current and the fault current approach each other, it is difficult to detect the fault in the conventional method. However, the change in the difference voltage detected by the present embodiment is expressed as follows. FIG. 18 shows the calculation result when the sum of σIX = 3PU and the section electric vehicle current I = 1PU, that is, the current before failure and the section fault current If = 4PU are equivalent. However, in the calculation, kα = 0.4, α = 1, and ZL = 1PU.
図18において、本実施の形態による差電圧変化量グラフのdVmaxは定常時に想定される区間両端差電圧量dVの最大値である。本実施の形態では、この最大値dVmaxの±10%の変化量を検出するとして、故障時の差電圧量dVfが定常時に区間内を走行する電気車の任意位置dに応じた差電圧量dVの±dVmaxを超えた領域が故障検出領域である。即ち、定常時の区間内を走行する電気車の位置dが0.7PU以上の領域では全域(df=0〜1)に生じる故障を、定常時の区間内を走行する電気車の位置dが0.7PU以下の領域では故障位置df=0〜0.8に生じる故障の検出が可能である。 In FIG. 18, dVmax in the differential voltage change amount graph according to the present embodiment is the maximum value of the differential voltage amount dV at both ends assumed in the steady state. In this embodiment, assuming that a change amount of ± 10% of the maximum value dVmax is detected, the difference voltage amount dVf at the time of failure is the difference voltage amount dV corresponding to the arbitrary position d of the electric vehicle traveling in the section at the steady state. The region exceeding ± dVmax is a failure detection region. That is, in the region where the position d of the electric vehicle running in the steady section is 0.7 PU or more, a failure that occurs in the whole area (df = 0 to 1), the position d of the electric vehicle running in the steady section is In the region of 0.7 PU or less, it is possible to detect a failure occurring at the failure position df = 0 to 0.8.
[第3の実施の形態]
本発明の第3の実施の形態の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法について説明する。図7は、本実施の形態による区間差電圧方式の構成を示すもので、区間の両端電気所A、Bには、保護装置1A、1Bを備え、計器用変圧器VTA、VTBと変流器CTtA、CTtB、CTfA、CTfBを介して区間両端それぞれのき電電圧VA、VBとトロリ線電流ItA、ItB、き電線電流IfA、IfBを導入する。区間両端の保護装置1A、1Bは、任意周期毎にサンプリング同期して測定するき電電圧VA、VBとトロリ線電流ItA、ItB、き電線電流IfA、IfBを相互に高速通信し、任意サンプリング回数分の同一時系列情報として記憶し、更新する。区間両端の保護装置1A、1Bは、記憶更新する区間両端のサンプリング時系列情報をフィルタリング演算、及び、振幅値演算して区間の両端電圧VA、VBの差dVと図7の保護区間に流入する電流ItA、ItB、IfA、IfBの差dIの基本波成分量を求める。尚、求める区間両端差電圧dVは、第1の実施の形態と同様に求め、区間流入電流dIは数21式のように求める。
A feeder protection device and method for an AC AT feeder circuit according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 shows the configuration of the section differential voltage system according to the present embodiment. The electrical terminals A and B at both ends of the section are equipped with
図8を用いて、本実施の形態のき電保護装置1による区間差電圧方式の演算方法を示す。図3と同一の符号の要素、すなわち、差電圧時系列情報算出部11、差電圧基本波成分演算部12、差電圧量演算部13、電圧ベース区間故障検出部14それぞれによる差電圧時系列情報算出ステップ、差電圧基本波成分演算ステップ、差電圧量演算ステップ、電圧ベース区間故障検出ステップは第1の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
With reference to FIG. 8, an interval difference voltage calculation method by the
差電流自警情報算出ステップにて、差電流時系列情報算出部15は、両端電流情報の同一時点サンプリング値の差(数21式)を任意サンプリング回数分の両端差電流時系列情報として記憶し、都度更新する。
In the difference current warning information calculation step, the difference current time series
基本波成分量算出ステップにて、基本波成分量算出部16は、両端差電流の時系列情報をフィルタリング演算して両端差電流の基本波成分量を任意サンプリング回数分の時系列情報として記憶し、都度更新する。
In the fundamental wave component amount calculating step, the fundamental wave component
差電流量演算ステップにて、差電流量演算部17は、両端差電流の基本波成分時系列情報を振幅値演算して区間両端の差電流量|dI|を求める。
In the difference current amount calculation step, the difference current
電流ベース区間故障検出ステップにて、電流ベース区間故障検出部18は、振幅値演算して求めた区間両端の差電流量|dI|と予め定める故障判定値kIとを比較し区間故障を判定(|dI|≧kI)する。
In the current base section failure detection step, the current base section
最終区間故障判定ステップにて、最終区間故障判定部19は、電圧ベース区間故障検出ステップにおける差電圧値|dV|の電圧ベース区間故障検出部14の判定結果と、電流ベース区間故障検出ステップにおける差電流値|dI|の電流ベース区間故障検出部18の判定結果とを論理積処理し、双方ともに故障判定のとき保護装置の動作を出力する。
In the final section failure determination step, the final section
このように、第3の実施の形態のき電保護装置及び方法では、第1の実施の形態に対して、さらに、電車線に接続された計器用変流器CTtA、CTtB、CTfA、CTfBを介してそれぞれ端を通過する電流情報を任意サンプリング周期毎に測定し、任意サンプリング回数分の時系列情報として記憶更新し、記憶更新される両端の同一時系列電流情報から区間両端の差電流量を算出し、第1の実施の形態と同様の差電圧量に基づく区間故障判定と同次に、差電流量に基づく区間故障判定とを平行して行い、双方の判定結果に基づいて最終的な区間故障判定を行う。 As described above, in the feeder protection device and method according to the third embodiment, the current transformers CTtA, CTtB, CTfA, and CTfB for measuring instruments connected to the train lines are further added to the first embodiment. The current information passing through each end is measured every arbitrary sampling period, and is stored and updated as time series information for the number of arbitrary sampling times, and the difference current amount at both ends of the section is calculated from the same time series current information at both ends to be stored and updated. The section failure determination based on the difference voltage amount calculated in the same manner as in the first embodiment and the section failure determination based on the difference current amount are performed in parallel, and the final determination is made based on both determination results. Perform section failure judgment.
これにより、本実施の形態によれば、次のような効果を奏する。 Thereby, according to this Embodiment, there exist the following effects.
1)保護区間外への通過電流で生じる差電圧による不要動作を抑止する。 1) Suppress unnecessary operation due to the voltage difference caused by the passing current outside the protection section.
前述した数21で求める差電流|dI|は、区間両端電流のベクトル合成量である。本発明は、区間両端の差電圧量|dV|と区間両端電流のベクトル合成量|dI|の双方を判定して故障検出する。つまり、健全区間を通過する故障電流の重畳で両端に差電圧が生じても、故障電流は健全区間を通過して区間両端電流のベクトル合成量(流入量)として検出されないので、不要動作は抑止できる。
The difference current | dI | obtained by the
2)計器用変圧器二次電圧の導入不良で生じる差電圧による不要動作を抑止する。 2) Suppress unnecessary operations due to differential voltage caused by poor introduction of secondary voltage for instrument transformers.
保護区間両端電圧は計器用変圧器を介して導入される。一端側電圧の導入が不良(断線)になると、区間両端に顕著な差電圧が生じて動作するが、区間両端電流のベクトル合成量(流入量)の検出量を、区間内に定常時流入する電気車電流量よりも大きくすれば、故障検出を抑止できる。 The voltage across the protection zone is introduced via an instrument transformer. If the introduction of the voltage at one end becomes defective (disconnection), a significant difference voltage is generated at both ends of the section, but the detected amount of the vector composite amount (inflow amount) of the current at both ends flows into the section at steady state. If it is larger than the electric vehicle current amount, failure detection can be suppressed.
[第4の実施の形態]
本発明の第4の実施の形態の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法について説明する。本実施の形態のき電保護装置1の構成は、上記第3の実施の形態と共通する。そして、本実施の形態によれば、区間両端の保護装置1A、1Bは、任意周期毎にサンプリング同期して測定したき電電圧VA、VBとトロリ線電流ItA、ItB、き電線電流IfA、IfBを相互に高速通信し、任意サンプリング回数分の同一時系列情報として記憶し、更新する。区間両端の保護装置1A、1Bは、記憶更新する区間両端のサンプリング時系列情報をフィルタリング演算、及び、振幅値演算して両端電圧VA、VBと、保護区間外に通過する電流Ithを数22式で求め、数23式による区間差電圧抑制量dVXを判定して区間故障を検出する。尚、各数式では、単巻変圧器ATの巻数比Nを2、漏れインピーダンスを無視(ZAT=0)している。
A feeder protection device and method for an AC AT feeder circuit according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the
但し、I:保護区間に流入する電流(故障電流)、d:保護区間流入電流位置の区間長距離比(保護区間の線路長に対する故障点の線路長比率)、ZL:保護区間の電車線路インピーダンス、kα:上下線結合状態に応じた基本原理式の差電圧量係数で、開放(kα=0.4)、結合(kα=0.2)である。 Where I: current flowing into the protection section (failure current), d: section length distance ratio of the protection section inflow current position (line length ratio of the failure point to the protection section line length), ZL: train line impedance of the protection section , Kα: a difference voltage amount coefficient of a basic principle equation according to the vertical line coupling state, which is open (kα = 0.4) and coupling (kα = 0.2).
図9を用いて、本実施の形態のき電保護装置1による区間差電圧方式の演算機能の構成及びき電保護方法を説明する。図3に示した第1の実施の形態における演算要素、また図8に示した第3の実施の形態における演算要素と共通するものには同一の符号を用い、その説明は省略する。すなわち、差電圧時系列情報算出部11、差電圧基本波成分演算部12、差電圧量演算部13は第1の実施の形態と同一であり、それらによる差電圧時系列情報算出ステップ、差電圧基本波成分演算ステップ、差電圧量演算ステップの処理も第1の実施の形態と同一である。また、差電流時系列情報算出部15、基本波成分量算出部16、差電流量演算部17は第3の実施の形態と同一であり、それらによる差電流時系列情報算出ステップ、基本波成分量算出ステップ、差電流量演算ステップの処理も第3の実施の形態と同一である。
With reference to FIG. 9, the configuration of the calculation function of the section difference voltage method and the feeding protection method by the
本実施の形態では、各端電流算出ステップにて、各端電流算出部15aは、区間両端の電流サンプリング情報ItA、IfA、ItB、IfBを各端電流時系列情報として記憶し、都度更新する。
In the present embodiment, in each end current calculation step, each end
各端電流基本波成分量算出ステップにて、各端電流基本波成分量算出部16aは、各端電流時系列情報をフィルタリング演算して各端差電流の基本波成分量を任意サンプリング回数分の時系列情報として記憶し、都度更新する。
In each end current fundamental wave component amount calculation step, each end current fundamental wave component
各端電流振幅値演算ステップにて、各端電流振幅値演算部17aは、各端電流の基本波成分時系列情報を振幅値演算して各端の電流量|ItA|、|IfA|、|ItB|、|IfB|を求める。
In each end current amplitude value calculation step, each end current amplitude
区間通過電流演算ステップにて、区間通過電流演算部20は、差電流量演算部17による差電流量演算ステップにて数21式のように求めた区間両端の差電流量|dI|と各端電流振幅値演算部17aによる各端電流振幅値演算ステップにて求めた各端電流量|ItA|、|IfA|、|ItB|、|IfB|を用い、数22式のように保護区間通過電流Ithを算出する。
In the section passing current calculation step, the section passing
通過電流補正演算ステップにて、通過電流補正演算部21は、数23式のように、差電圧量演算部13で求めた区間両端の差電圧量|dV|から、区間通過電流演算部20で求めた保護区間通過電流Ithと予め定める定数ZLとの積量を減算し、保護区間通過電流による区間差電圧抑制量dVXを算出する。
In the passage current correction calculation step, the passage current
区間故障判定ステップにて、区間故障判定部22は、保護区間通過電流で抑制した差電圧dVXと予め定める故障判定値kVとを比較して、|dVX|≧kVであるか否かにより区間故障を判定する。
In the section failure determination step, the section
このように、本実施の形態のき電保護装置及び方法は、第3の実施の形態両端の保護装置及び方法のように保護区間の両端電流の同一時系列情報から求める区間両端それぞれの電流のスカラ和量と区間両端の差電流量とから区間両端を通過して区間外に流れる区間通過電流を算出し、区間通過電流量に予め定める線路定数を乗じ、さらに区間両端の差電圧量から減算した値を予め定める故障判定値kVとを比較して、区間故障を判定する。 As described above, the feeder protection device and method of the present embodiment is similar to the protection device and method of both ends of the third embodiment in that the current at both ends of the section obtained from the same time series information of the current at both ends of the protection section is obtained. Calculate the section passing current that flows through both ends of the section and flows outside the section from the scalar sum and the difference current amount at both ends of the section, multiply the section passing current amount by a predetermined line constant, and subtract from the difference voltage amount at both ends of the section The determined value is compared with a predetermined failure determination value kV to determine a section failure.
これにより、本実施の形態によれば、次のような効果を奏する。 Thereby, according to this Embodiment, there exist the following effects.
1)保護区間の差電圧検出感度を著しく改善できる。 1) The difference voltage detection sensitivity in the protection section can be remarkably improved.
上述のように、本実施の形態では、区間両端の電車線電流から区間通過電流Ithを算出し、区間両端の差電圧|dV|から保護区間通過電流成分Ithの差電圧重畳量|Ith|・ZLを差し引いて除去し、区間内流入電流成分の差電圧量|dVX|を検出する。任意の保護区間内を走行する電気車の編成数は、電車線全域を走行する電気車の総編成数よりも少ない。しかるに、上のようにすることで、保護区間の全域を走行する電気車の総負荷電流で生じる差電圧量よりも低い値の区間流入成分で生じる差電圧量を検出することができ、その結果、差電圧検出感度は著しく改善できる。 As described above, in the present embodiment, the section passing current Ith is calculated from the train line current at both ends of the section, and the difference voltage superposition amount | Ith | · of the protection section passing current component Ith from the difference voltage | dV | ZL is subtracted and removed, and the difference voltage amount | dVX | of the inflow current component in the section is detected. The number of electric cars traveling in an arbitrary protected section is less than the total number of electric cars traveling throughout the train line. However, by doing the above, it is possible to detect the difference voltage amount caused by the section inflow component having a value lower than the difference voltage amount generated by the total load current of the electric vehicle traveling throughout the protection section, and as a result. The differential voltage detection sensitivity can be remarkably improved.
[第5の実施の形態]
本発明の第5の実施の形態の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法について説明する。本実施の形態のき電保護装置1の構成は図2A、図2Bに示した第1の実施の形態と同様である。
[Fifth Embodiment]
A feeding protection apparatus and method for an AC AT feeding circuit according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the
第1の実施の形態では、保護区間両端の保護装置1A、1Bは、それぞれ端のき電電圧を導入し、保護区間両端の差電圧|dV|を求め、比較定数kVとの比較判定により区間故障を検出する。
In the first embodiment, the
一方、図10に示すように、電源を区分する切替セクションに電気車が進入する場合は、セクションの電源切替により電気車に積載されている変圧器の再加圧による励磁突入電流が流れる。この励磁突入電流の値は、電源の再加圧時の電圧位相により不定であるが、その最大は故障電流に匹敵し、急峻に変化する。しかるに、前述した第1の実施の形態により数7式、数12式で算出される保護区間両端の差電圧量は、検出すべき故障電流に匹敵する値の再加圧時の励磁突入電流が保護区間全域d=1PUを通過するので故障で生じる差電圧量との判別が困難になる。 On the other hand, as shown in FIG. 10, when an electric vehicle enters a switching section that divides power, an inrush current due to re-pressurization of a transformer mounted on the electric vehicle flows by switching the power of the section. The value of the magnetizing inrush current is indefinite depending on the voltage phase at the time of re-pressurization of the power source, but the maximum is comparable to the fault current and changes sharply. However, the voltage difference between the protection sections calculated by Equation (7) and Equation (12) according to the first embodiment described above is the excitation inrush current at the time of re-pressurization with a value comparable to the failure current to be detected. Since it passes through the entire protection section d = 1PU, it is difficult to discriminate it from the difference voltage amount caused by the failure.
図10を用いて、切替セクションに電気車が進入する場合に保護区間に流れる電気車積載変圧器の再加圧時の励磁突入電流を説明する。図10は、図1の交流ATき電回路の基本構成に示す変電所SSからき電区分所SPに至る区間の上り線で、保護区間2(補助き電区分所SSP〜き電区分所SPの区間の切替セクションに進入した電気車を保護区間側変電所SSの電源で再加圧している。その再加圧時の無負荷突入電流ILinはSSの電源〜保護区間1〜保護区間2〜セクション再加圧電気車へと流れ、保護区間全域の線路インピーダンスZLを通過するので各保護区間1、2の両端に生じる差電圧dV1、dV2は、数24式、数24a式の値となる。尚、各数式では、単巻変圧器ATの巻数比Nを2、漏れインピーダンスを無視(ZAT=0)している。
但し、dV1:区間1両端差電圧、kα:上下線結合状態に応じた基本原理式の差電圧量係数で、開放(kα=0.4)、結合(kα=0.22)、dV2:区間2両端差電圧、α:上下線結合状態の関数で、開放(α=1)、結合(α=2)である。
However, dV1:
しかるに、故障電流域の再加圧突入電流ILinが区間全域d=1を通過すれば、故障との判別は困難である。 However, if the re-pressurized inrush current ILin in the fault current region passes through the entire section d = 1, it is difficult to determine the fault.
図11は、切替セクションの電源切替における電気車再加圧時に生じた区間両端差電圧の測定波形例である。波形から明らかなように、再加圧突入電流ILinには、第二高調波成分量が多く含まれるので、電流で生じる区間両端差電圧量dVの第二高調波成分の含有率を判定すれば、電気車再加圧と故障との判別は可能である。 FIG. 11 is an example of a measurement waveform of the differential voltage at both ends generated when the electric vehicle is repressurized in the power switching of the switching section. As is apparent from the waveform, the repressurization inrush current ILin contains a large amount of the second harmonic component, so if the content rate of the second harmonic component of the voltage difference dV across the section generated by the current is determined. It is possible to discriminate between electric vehicle repressurization and failure.
図12は本実施の形態のき電保護装置1による区間差電圧方式の演算機能の構成を示している。図12において、図3に示した第1の実施の形態における演算要素と共通するものには同一の符号を用い、その説明は省略する。すなわち、差電圧時系列情報算出部11、差電圧基本波成分演算部12、差電圧量演算部13、電圧ベース区間故障検出部14は第1の実施の形態と同一であり、それらによる差電圧時系列情報算出ステップ、差電圧基本波成分演算ステップ、差電圧量演算ステップ、電圧ベース区間故障検出ステップそれぞれの処理も同一である。
FIG. 12 shows the configuration of the calculation function of the section difference voltage method by the
本実施の形態では、さらに、第二高調波成分算出ステップにて、第二高調波成分算出部23は、両端差電圧の時系列情報をフィルタリング演算して両端差電圧VA、VBの第二高調波成分を任意サンプリング回数分の時系列情報として記憶し、都度更新する。
In the present embodiment, in the second harmonic component calculation step, the second harmonic
第二高調波差電圧演算ステップにて、第二高調波差電圧演算部24は、両端差電圧の第二高調波成分の時系列情報を振幅値演算して区間両端の第二高調波差電圧量|dV2f|を求める。
In the second harmonic difference voltage calculation step, the second harmonic difference
第二高調波含有率判定ステップにて、第二高調波含有率判定部25は、差電圧量演算部13で求めた区間両端の基本波差電圧量|dV1f|と第二高調波差電圧演算部24で求めた第二高調波差電圧量|dV2f|を用い、第二高調波成分の含有率|dV2f|/|dV1f|を算出し、算出した含有率と予め定める含有率判定量k2fとを比較し、電気車再加圧突入電流による差電圧か否かを判定する。
In the second harmonic content determination step, the second harmonic
最終区間故障判定ステップにて、最終区間故障判定部26は、電圧ベース区間故障検出部14による電圧ベース区間故障検出ステップでの基本波差電圧量|dV|による故障判定と、第二高調波含有率判定部25による第二高調波含有率判定ステップでの第二高調波の含有率判定を用い、両判定の論理積により基本波差電圧判定が電気車再加圧突入電流によるものでなく、区間故障によるものであると判定し、そうでなければ区間故障はなしと判定する。
In the final section failure determination step, the final section
このように、本実施の形態のき電保護装置及び方法は、第1の実施の形態による保護区間両端の差電圧量に基づく区間故障の判定に対して、両端き電電圧の差電圧時系列情報から差電圧に含有する第二高調波成分量を算出し、第二高調波の含有率が予め定める判定定数を超えたなら差電圧量に基づく区間故障判定の出力を抑止する。 As described above, the feeder protection device and method according to the present embodiment provides a difference voltage time series of feeder voltages at both ends for the determination of the section failure based on the difference voltage amount at both ends of the protection section according to the first embodiment. The amount of second harmonic component contained in the difference voltage is calculated from the information, and if the content rate of the second harmonic exceeds a predetermined determination constant, the output of the section failure determination based on the difference voltage amount is suppressed.
これにより、本実施の形態によれば、次のような効果を奏する。 Thereby, according to this Embodiment, there exist the following effects.
1)保護区間の差電圧検出感度を著しく改善できる。 1) The difference voltage detection sensitivity in the protection section can be remarkably improved.
セクション電源切替により電気車が再加圧されると故障電流に匹敵する突入電流が当該セクション区間に流入し、他区間の電車線を通過する。したがって、区間両端には故障検出量に匹敵し、あるいは、超過する量の差電圧(前記の数7式、数16式、数23式)が生じるが、差電圧に含有する第二高調波成分の含有率を判定し、差電圧量に基づく区間故障の判定を抑止することにより、電気車再加圧電流による不要動作を抑制することができる。つまり、電気車再加圧電流で生じる差電圧量より低い値、若しくは無視して故障による差電圧量を検出することができ、その結果、保護区間の差電圧検出感度は著しく改善できる。
When the electric vehicle is re-pressurized by switching the section power supply, an inrush current comparable to the fault current flows into the section section and passes through the train line in the other section. Therefore, a difference voltage (formula 7,
[第6の実施の形態]
本発明の第6の実施の形態の交流ATき電回路のき電保護装置及び方法について説明する。本実施の形態のき電保護装置1の構成は図7に示した第3の実施の形態と同様である。
[Sixth Embodiment]
A feeding protection apparatus and method for an AC AT feeding circuit according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the
第3の実施の形態では、区間両端の保護装置1A、1Bが任意周期毎にサンプリング同期して測定するき電電圧VA、VBとトロリ線電流ItA、ItB、き電線電流IfA、IfBを相互に高速通信し、任意サンプリング回数分の同一時系列情報として記憶し、更新する。区間両端の保護装置1A、1Bは、記憶更新する区間両端のサンプリング時系列情報をフィルタリング演算、及び、振幅値演算して求める区間両端の差電圧|dV|と差電流|dI|とから故障を検出するようにしている。しかしながら、定常時に区間両端に生じる差電圧量|dV|は区間外に通過する電流の影響を受ける。その一例として、図13Aの故障前電流分布に示すように、電源Vより遠端側の電気車負荷電流σIX(=IX1+IX2+IX3)は保護区間ZL=1PUを通過して区間外に流れ、保護区間の両端に生じる差電圧dVは数25式(第2の実施の形態で使用した数16式と同様)の値となる。
In the third embodiment, the
一方、区間内に故障が生じる場合、図13Bに示すように、故障電流Ifが保護区間の故障点位置df流れ、電気車負荷電流は、故障による電圧低下で高速度に制御を停止して零になるとすれば、故障時の区間両端電圧VA、VBの差電圧量|dVf|は数26式の値となる。
On the other hand, when a fault occurs in the section, as shown in FIG. 13B, the fault current If flows at the fault position df in the protection section, and the electric vehicle load current is zeroed by stopping the control at a high speed due to a voltage drop due to the fault. Then, the difference voltage amount | dVf | between the both-ends voltages VA and VB at the time of the failure is a value of
故障前後の区間両端差電圧dVとdVfの比較において、故障時の差電圧量|dVf|が定常時の差電圧量|dV|を上回るための関係式は数27式で示される。尚、各数式では、単巻変圧器ATの巻数比をN、漏れインピーダンスを無視(ZAT=0)している
但し、α:上下線の結合関数で、開放(α=1)、結合(α=2)、kα:上下線結合状態に応じた基本原理式の差電圧量係数で、開放(kα=0.4)、結合(kα=0.22)である。 However, α is a coupling function of upper and lower lines, and is open (α = 1), coupling (α = 2), kα: a difference voltage amount coefficient of a basic principle equation corresponding to an upper and lower line coupling state, and is opened (kα = 0. 4) A bond (kα = 0.22).
定常時の差電圧量dVLを故障時の差電圧量dVfが上回る検出量限界点を示す関係式である数27式において、故障検出は故障点位置dfと区間通過電流σIXに大きく左右される。故障前後の区間内電流I、Ifの位置d、dfは0〜1PUの範囲に限定される。したがって、故障電流Ifが如何に大きい値でも、故障点位置dfが減少するにつれて右辺が増加して無限大に近づき、故障検出困難な領域が存在する。また、定常時の区間外通過電流と故障電流が接近するにつれ、あるいは故障点が中間位置よりも電源側端に接近するにつれて故障判定は困難になる。つまり、数27式から汲み取る故障検出の概念的な条件は、区間外へ通過する電流σIXの2倍以上の故障電流が保護区間の中間より終端側位置に流れることである。
In
本実施の形態のき電保護装置1による区間差電圧方式は、定常時の区間外通過電流σIXの影響を排除するものである。図14は本実施の形態による区間差電圧方式の演算機能の構成及びき電保護方法を示す。この図14において、図8に示した第3の実施の形態と共通する要素には同一の符号を用いている。つまり、差電流時系列情報算出部15、基本波成分量算出部16、差電流量演算部17、電流ベース区間故障検出部18は第3の実施の形態と同一であり、それらによる差電流時系列情報算出ステップ、基本波成分量算出ステップ、差電流量演算ステップ、電流ベース区間故障検出ステップの処理も同一であるので、その説明は省略する。
The section differential voltage method by the
本実施の形態のき電保護装置1において、各端電圧算出ステップにて、各端電圧算出部27は、区間両端のそれぞれ端電圧VA、VBを同一サンプリング時系列情報として記憶し、都度更新する。
In the
各端基本波成分量算出ステップにて、各端基本波成分量算出部28は、それぞれ端電圧の時系列情報をフィルタリング演算して基本波成分量を任意サンプリング回数分の時系列情報として記憶し、都度更新する。
In each end fundamental wave component amount calculation step, each end fundamental wave component
各端電圧変化量算出ステップにて、各端電圧変化量算出部29は、各端電圧の基本波成分時系列情報を振幅値演算して各端それぞれの電圧量VA、VBの任意サイクル分過去t−nと現在t0との変化量ΔVA、ΔVBを求める。この各端それぞれの変化量ΔVA、ΔVBは、故障の前後を示す図13Aと図13Bの概念図と図13Cに示す等価回路から、数28式、数29式のように求める。
但し、V:電源電圧、Zp:電源〜保護区間までの線路インピーダンス、N:単巻き変圧器ATの巻き数比、If:故障電流、I:故障前の区間走行電気車電流、σIx:故障前の区間外通過電流、dVto:故障時の区間両端差電圧、dVt−n:故障前の区間両端差電圧、kα:上下線結合状態に応じた基本原理式の差電圧量係数で、開放(kα=0.4)、結合(kα=0.22)、α:上下線の結合関数、開放(α=1)、結合(α=2)である。 Where V: power supply voltage, Zp: line impedance from the power supply to the protection section, N: turn ratio of the single-turn transformer AT, If: failure current, I: section electric vehicle current before failure, σIx: before failure DVto: differential voltage across the section at the time of failure, dVt-n: differential voltage across the section before the failure, kα: difference voltage amount coefficient of the basic principle formula according to the vertical line coupling state, and open (kα = 0.4), coupling (kα = 0.22), α: coupling function of upper and lower lines, open (α = 1), coupling (α = 2).
変化量ベース区間故障検出ステップにて、変化量ベース区間故障検出部30は、各端変化量ΔVA、ΔVBのスカラ和ΣΔV(=|ΔVA|+|ΔVB|を数30式で求め、予め定める故障判定値kσVと比較し区間故障を判定する。
最終区間故障検出ステップにて、最終区間故障検出部31は、電流ベース区間故障検出部18による電流ベース区間故障検出ステップでの差電流量|dI|による故障判定と、変化量ベース区間故障検出部30による変化量ベース区間故障検出ステップでのスカラ和|ΣΔV|による故障判定との両判定の論理積により最終的な区間故障の判定結果を出力する。
In the final section failure detection step, the final section
数30式で求める区間両端の電圧変化量スカラ和に生じる変化量ΣΔVを、概念的な一例として、上下線の結合関数αを1、上下線結合状態に応じた差電圧量係数kαを0.4、区間長の線路インピーダンスをZL、故障電流をIf、故障前の区間内流入電流をI、故障前の区間通過電流をσIXと置き、故障前後の電流を同一とすれば、故障前の区間内電流Iの位置dと故障電流Ifの故障点dfに応じた電圧変化量は数31式の値となる。その計算結果を図15に示す。
図15において、直線右肩上がりの両端差電圧dVは故障前電流の位置dに応じた値である。直線右肩上がりの両端差電圧dVfは故障後電流の位置dfに応じた値である。これら両者dV、dVfの比較から明白なように、故障時の最大差電圧dVf=1.6PU(df=1の値)は、故障前の最大差電圧dV=1.9PU(d=1の値)を下回る。つまり、保護区間全域の故障点において故障は検出できない。一方、本実施の形態による各端変化量ΔVA、ΔVB|のスカラ和量ΣΔV(=|ΔVA|+|ΔVB|)は、図15のΔ0.1d、Δ0.5d、Δ1.0d、ΔdVのV折れ線と水平線で示される。水平線ΔdVは、故障前の各端電圧変化スカラ和量|ΔVAt0−ΔVAt−n|+|ΔVBt0−ΔVBt−n|であり、前述したようにその値は電気車の電流増加時定数と変化量検出ブラインド時間の比率で圧縮されて故障前の最大差電圧dV=1.9・PUの10%程度に低減される。V折れ線Δ0.1d、Δ0.5d、Δ1.0dは、故障前の電流Iの位置dが、0.1PU、0.5PU、1.0PU、の各端電圧変化量に対する故障位置dfに応じて生じる各端電圧変化スカラ和量|ΔVAft0−ΔVAt−n|+|ΔVBft0−ΔVBt−n|である。 In FIG. 15, the difference voltage dV across the straight line is a value corresponding to the position d of the current before failure. The differential voltage dVf across the straight line is a value corresponding to the post-fault current position df. As is apparent from the comparison between these two dV and dVf, the maximum differential voltage dVf = 1.6PU (value of df = 1) at the time of failure is the maximum differential voltage dV = 1.9PU (value of d = 1) before the failure. ). That is, no failure can be detected at the failure points in the entire protection section. On the other hand, the scalar sum ΣΔV (= | ΔVA | + | ΔVB |) of the end change amounts ΔVA, ΔVB | according to the present embodiment is the V of Δ0.1d, Δ0.5d, Δ1.0d, ΔdV in FIG. Indicated by line and horizontal lines. The horizontal line ΔdV is the sum of each end voltage change scalar before the failure | ΔVAt0−ΔVAt−n | + | ΔVBt0−ΔVBt−n |. As described above, the value is the current increase time constant of the electric vehicle and the detection of the amount of change. It is compressed at the blind time ratio and reduced to about 10% of the maximum differential voltage dV = 1.9 · PU before failure. The V broken lines Δ0.1d, Δ0.5d, and Δ1.0d indicate that the position d of the current I before the failure depends on the failure position df with respect to each end voltage change amount of 0.1PU, 0.5PU, 1.0PU. The resulting end voltage change scalar sum | ΔVAft0−ΔVAt−n | + | ΔVBft0−ΔVBt−n |.
図15から明白なように、保護区間全域に対して0.2PU幅程度の故障前の各端電圧変化スカラ和量を下回る保護不能領域が生じるものの、保護区間領域は格段に拡大する。また、図15の計算例条件の故障電流量4PUが0.8PU程度増加すれば全域において故障検出は可能になる。 As apparent from FIG. 15, an unprotectable region that is less than the sum of each end voltage change scalar of about 0.2 PU width occurs in the entire protection interval, but the protection interval region is greatly expanded. Further, if the fault current amount 4PU in the calculation example condition of FIG. 15 increases by about 0.8 PU, fault detection becomes possible in the entire area.
このように、本発明の第6の実施の形態のき電保護装置及び方法は、第3の実施の形態による保護区間の両端の差電流量判定と両端の電圧変化量スカラ和量判定の双方から区間故障を検出する。 As described above, the feeding protection device and method according to the sixth embodiment of the present invention both perform the difference current amount determination at both ends of the protection section and the voltage change amount scalar sum determination at both ends according to the third embodiment. Detects a fault in the section.
これにより、本実施の形態によれば、次のような効果を奏する。 Thereby, according to this Embodiment, there exist the following effects.
1)保護区間の差電圧検出感度を著しく改善できる。 1) The difference voltage detection sensitivity in the protection section can be remarkably improved.
本実施の形態によれば、保護区間の両端において、現在と任意ブラインド時間幅だけ過去との電圧差をそれぞれ端の電圧変化量として検出し(数28式、数29式)、両端変化量のスカラ和量から故障を検出する(数30式)。つまり、定常の電気車走行において生じる両端電圧変化量は電気車の電流増加時定数と変化量検出の任意ブラインド時間で大きく抑制し、一方で、急峻に電流量と位置が変化する故障では殆んど抑制することなく両端電圧の増減変化スカラ和量を検出できる。これにより、保護区間外まで通過する電気車電流で生じる差電圧量よりも著しく低い値で故障による差電圧を検出できる。その結果、保護区間の差電圧検出感度は著しく改善できる。
According to the present embodiment, at both ends of the protection section, the voltage difference between the present and the past by an arbitrary blind time width is detected as the voltage change amount at each end (
2)計器用変圧器二次電圧の導入不良で生じる差電圧による不要動作を抑止できる。 2) Unnecessary operation due to differential voltage caused by poor introduction of instrument transformer secondary voltage can be suppressed.
保護区間の両端電圧は計器用変圧器を介して導入される。一端側電圧の導入が不良(断線)になると区間両端に顕著な差電圧が生じるが、定常状態の保護区間の両端電流のベクトル合成量(流入量)は、故障検出量に達することは無く不要動作を抑止できる。 The voltage across the protection zone is introduced through an instrument transformer. If the introduction of the voltage at one end becomes defective (disconnection), a noticeable voltage difference will occur at both ends of the section, but the amount of vector synthesis (inflow) of the current at both ends of the protection section in the steady state does not reach the detected fault amount Operation can be suppressed.
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、第1〜第6の実施の形態の構成を任意に組み合わせたき電保護装置、またそれによるき電保護方法を構成できる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The feed protection apparatus which combined the structure of the 1st-6th embodiment arbitrarily, and the feed protection method by it can be comprised.
1 き電保護装置
11 差電圧時系列情報算出部
12 差電圧基本波成分演算部
13 差電圧量演算部
13a 差電圧量演算部
14 電圧ベース区間故障検出部
15 差電流時系列情報算出部
15a 各端電流算出部
16 基本波成分量算出部
16a 各端電流基本波成分量算出部
17 差電流量演算部
18 電流ベース区間故障検出部
19 最終区間故障判定部
20 区間通過電流演算部
21 通過電流補正演算部
22 区間故障判定部
23 第二高調波成分算出部
24 第二高調波差電圧演算部
25 第二高調波含有率判定部
26 最終区間故障判定部
27 各端電圧算出部
28 各端基本波成分量算出部
29 各端電圧変化量算出部
30 変化量ベース区間故障検出部
31 最終区間故障検出部
AT 単巻変圧器
CT 計器用変流器
SS 変電所
SP き電区分所
SSP 補助き電区分所
DESCRIPTION OF
Claims (12)
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、
前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出手段とを備えたことを特徴とする交流ATき電回路のき電保護装置。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeder protection device that detects a failure of a train line that is bounded by the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information terminal means for measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by high-speed communication with each other;
Difference voltage time series information calculating means for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating means for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating means for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount;
A feeding protection device for an AC AT feeding circuit, comprising: a voltage base section fault detecting means for detecting a section fault by comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、
前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報端末手段と、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出手段と、
前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出手段と、
前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出手段と、
前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記差電流基本波成分量と予め定めた定数とを比較判定し、当該双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出手段とを備えたことを特徴とする交流ATき電回路のき電保護装置。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeder protection device that detects a failure of a train line that is bounded by the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information terminal means for measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by high-speed communication with each other;
Difference voltage time series information calculating means for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating means for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating means for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount;
Train line current acquisition means for taking in both ends of the protected section from the secondary side of the current transformer at the end of each electric station,
Current information terminal means for measuring the train line current captured at each end of the electric station for each arbitrary period, and sharing the train line current at each end as the same time-series current information at both ends by high-speed communication with each other,
Difference current calculation means for calculating the same time series current information at both ends to obtain difference current time series information;
A difference current fundamental wave component calculating means for filtering the difference current time series information to obtain time series information of the difference current fundamental wave component;
A difference current fundamental wave component amount calculating means for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component;
Section fault detection means for comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant, comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant, and detecting a section fault from both determination results And a feeding protection device for an AC AT feeding circuit.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、
前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報端末手段と、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出手段と、
前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出手段と、
前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出手段と、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して各端の電流時系列情報を求める電流時系列情報演算手段と、
前記各端の電流時系列情報をフィルタリング演算して各端の基本波電流時系列情報を求める基本波電流時系列情報算出手段と、
前記各端の基本波電流時系列情報を振幅値演算して各端の基本波電流成分量を算出する基本波電流成分量算出手段と、
前記差電流基本波成分量と各端の基本波電流成分量とから区間通過電流量を求める区間通過電流量演算手段と、
前記区間通過電流量に予め定める線路定数を乗じ、前記差電圧基本波成分量から減算して区間流入電流量等価差電圧を求める等価差電圧演算手段と、
前記区間流入電流量等価差電圧と予め定める定数とを比較判定し、区間故障を検出する区間故障検出手段とを備えたことを特徴とする交流ATき電回路のき電保護装置。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeder protection device that detects a failure of a train line that is bounded by the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information terminal means for measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by high-speed communication with each other;
Difference voltage time series information calculating means for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating means for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating means for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount;
Train line current acquisition means for taking in both ends of the protected section from the secondary side of the current transformer at the end of each electric station,
Current information terminal means for measuring the train line current captured at each end of the electric station for each arbitrary period, and sharing the train line current at each end as the same time-series current information at both ends by high-speed communication with each other,
Difference current calculation means for calculating the same time series current information at both ends to obtain difference current time series information;
A difference current fundamental wave component calculating means for filtering the difference current time series information to obtain time series information of the difference current fundamental wave component;
A difference current fundamental wave component amount calculating means for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component;
Current time series information calculating means for calculating current time series information at each end by calculating the same time series current information at both ends;
Fundamental wave current time series information calculating means for obtaining fundamental wave current time series information at each end by filtering the current time series information at each end;
A fundamental wave current component amount calculating means for calculating a fundamental wave current component amount at each end by calculating an amplitude value of the fundamental wave current time series information at each end;
Section passage current amount calculation means for obtaining a section passage current amount from the difference current fundamental wave component amount and the fundamental wave current component amount at each end;
Equivalent difference voltage calculation means for multiplying the section passing current amount by a predetermined line constant and subtracting from the difference voltage fundamental wave component amount to obtain a section inflow current amount equivalent difference voltage;
A feeding protection device for an AC AT feeding circuit, comprising section fault detecting means for comparing and determining the section inflow current amount equivalent differential voltage and a predetermined constant to detect a section fault.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧時系列情報算出手段と、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出手段と、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出手段と、
前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出手段と、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して差電圧の第二高調波時系列情報を求める第二高調波時系列情報算出手段と、
差電圧の第二高調波時系列情報を振幅値演算して差電圧第二高調波成分量を算出する差電圧第二高調波成分量算出手段と、
前記差電圧第二高調波成分量と前記差電圧基本波成分量との比率演算から差電圧の第二高調波含有量を算出する第二高調波含有量算出手段と、
前記第二高調波含有量を予め定める判定定数と比較判定し、前記第二高調波含有量が予め定めた判定定数を超過する場合に前記電圧ベース区間故障検出手段による区間故障判定を抑止する区間故障判定抑止手段とを備えたことを特徴とする交流ATき電回路のき電保護装置。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeder protection device that detects a failure of a train line that is bounded by the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information terminal means for measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by high-speed communication with each other;
Difference voltage time series information calculating means for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating means for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating means for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount;
Voltage base section fault detection means for comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect a section fault;
Second harmonic time series information calculating means for filtering the difference voltage time series information to obtain second harmonic time series information of the difference voltage;
A difference voltage second harmonic component amount calculating means for calculating a difference voltage second harmonic component amount by calculating an amplitude value of the second harmonic time series information of the difference voltage;
Second harmonic content calculating means for calculating the second harmonic content of the differential voltage from the ratio calculation of the differential voltage second harmonic component amount and the differential voltage fundamental wave component amount;
A section that compares and determines the second harmonic content with a predetermined determination constant, and suppresses a section failure determination by the voltage-based section failure detection means when the second harmonic content exceeds a predetermined determination constant. A feeding protection device for an AC AT feeding circuit, characterized by comprising failure determination inhibiting means.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報端末手段と、
前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得手段と、
前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報端末手段と、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出手段と、
前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出手段と、
前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出手段と、
前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電流ベース区間故障検出手段と、
前記保護区間の両端の同一時系列電圧情報から各端それぞれの電圧時系列情報を求める電圧時系列情報算出手段と、
前記各端の電圧時系列情報をフィルタリング演算して各端の電圧の基本波時系列情報を求める電圧基本波時系列情報算出手段と、
前記各端の電圧の基本波時系列情報を振幅値演算して各端の電圧基本波成分量を求める電圧基本波成分量算出手段と、
前記各端の電圧基本波成分量の過去値と現在値との電圧変化量を各端毎に求める電圧変化量算出手段と、
前記各端毎の電圧変化量を加算してスカラ和量を求める電圧変化量算出手段と、
前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記電圧変化量のスカラ和量と予め定める定数とを比較判定し、双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出手段とを備えたことを特徴とする交流ATき電回路のき電保護装置。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeder protection device that detects a failure of a train line that is bounded by the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition means for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information terminal means for measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends by high-speed communication with each other;
Train line current acquisition means for taking in both ends of the protected section from the secondary side of the current transformer at the end of each electric station,
Current information terminal means for measuring the train line current captured at each end of the electric station for each arbitrary period, and sharing the train line current at each end as the same time-series current information at both ends by high-speed communication with each other,
Difference current calculation means for calculating the same time series current information at both ends to obtain difference current time series information;
A difference current fundamental wave component calculating means for filtering the difference current time series information to obtain time series information of the difference current fundamental wave component;
A difference current fundamental wave component amount calculating means for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component;
A current base section failure detection means for comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect a section failure;
Voltage time series information calculating means for obtaining voltage time series information at each end from the same time series voltage information at both ends of the protection section;
Voltage fundamental wave time series information calculating means for filtering the voltage time series information at each end to obtain fundamental wave time series information of the voltage at each end; and
Voltage fundamental wave component amount calculating means for calculating an amplitude value of the fundamental wave time-series information of the voltage at each end to obtain a voltage fundamental wave component amount at each end;
A voltage change amount calculating means for obtaining a voltage change amount between a past value and a current value of the voltage fundamental wave component amount at each end, for each end;
A voltage change amount calculating means for adding a voltage change amount at each end to obtain a scalar sum;
Section fault detection means for comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant, comparing and determining a scalar sum of the voltage change amount and a predetermined constant, and detecting a section fault from both determination results; A feeder protection device for an AC AT feeder circuit, comprising:
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、
前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出ステップとを有することを特徴とする交流ATき電回路のき電保護方法。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information sharing step of measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and performing high-speed communication with each other and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends,
A difference voltage calculation step for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating step for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount; and
A feeding protection method for an AC AT feeder circuit, comprising: a voltage base section fault detection step of detecting a section fault by comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、
前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報共有ステップと、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出ステップと、
前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出ステップと、
前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出ステップと、
前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記差電流基本波成分量と予め定めた定数とを比較判定し、当該双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出ステップとを有することを特徴とする交流ATき電回路のき電保護方法。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information sharing step of measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and performing high-speed communication with each other and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends,
A difference voltage calculation step for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating step for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount; and
Train line current acquisition step for capturing both-end train line currents of the protected section from the secondary side of the current transformer at each electrical station end;
A current information sharing step of measuring the train line current captured at each of the electrical station ends for each arbitrary cycle, and sharing the train line current at each end as the same time-series current information at both ends by performing high-speed communication with each other,
A difference current calculation step for calculating difference current time series information by calculating the same time series current information at both ends; and
A difference current fundamental wave component calculating step for filtering the difference current time series information to obtain time series information of the difference current fundamental wave component;
A difference current fundamental wave component amount calculating step for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component;
Section failure detection step of comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant, comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant, and detecting a section failure from the determination results of both And a feeding protection method for an AC AT feeding circuit.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、
前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報共有ステップと、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出ステップと、
前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出ステップと、
前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出ステップと、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して各端の電流時系列情報を求める電流時系列情報演算ステップと、
前記各端の電流時系列情報をフィルタリング演算して各端の基本波電流時系列情報を求める基本波電流時系列情報算出ステップと、
前記各端の基本波電流時系列情報を振幅値演算して各端の基本波電流成分量を算出する基本波電流成分量算出ステップと、
前記差電流基本波成分量と各端の基本波電流成分量とから区間通過電流量を求める区間通過電流量演算ステップと、
前記区間通過電流量に予め定める線路定数を乗じ、前記差電圧基本波成分量から減算して区間流入電流量等価差電圧を求める等価差電圧演算ステップと、
前記区間流入電流量等価差電圧と予め定める定数とを比較判定し、区間故障を検出する区間故障検出ステップとを有することを特徴とする交流ATき電回路のき電保護方法。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information sharing step of measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and performing high-speed communication with each other and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends,
A difference voltage calculation step for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating step for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount; and
Train line current acquisition step for capturing both-end train line currents of the protected section from the secondary side of the current transformer at each electrical station end;
A current information sharing step of measuring the train line current captured at each of the electrical station ends for each arbitrary cycle, and sharing the train line current at each end as the same time-series current information at both ends by performing high-speed communication with each other,
A difference current calculation step for calculating difference current time series information by calculating the same time series current information at both ends; and
A difference current fundamental wave component calculating step for filtering the difference current time series information to obtain time series information of the difference current fundamental wave component;
A difference current fundamental wave component amount calculating step for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component;
A current time series information calculating step for calculating current time series information at each end by calculating the same time series current information at both ends;
A fundamental wave current time series information calculation step for obtaining a fundamental wave current time series information at each end by filtering the current time series information at each end; and
A fundamental wave current component amount calculating step for calculating a fundamental wave current component amount at each end by calculating an amplitude value of the fundamental wave current time series information at each end;
A section passing current amount calculation step for obtaining a section passing current amount from the difference current fundamental wave component amount and the fundamental wave current component amount at each end;
Equivalent difference voltage calculation step of multiplying the section passage current amount by a predetermined line constant and subtracting from the difference voltage fundamental wave component amount to obtain a section inflow current amount equivalent difference voltage;
An AC AT feeder circuit feeding protection method comprising: a section failure detection step of comparing and determining the section inflow current amount equivalent differential voltage and a predetermined constant to detect a section failure.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、
前記両端の同一時系列電圧情報を演算して差電圧時系列情報を求める差電圧演算ステップと、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して、差電圧基本波成分の時系列情報を求める差電圧基本波成分算出ステップと、
前記差電圧基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電圧基本波成分量を求める差電圧基本波成分量算出ステップと、
前記差電圧基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電圧ベース区間故障検出ステップと、
前記差電圧時系列情報をフィルタリング演算して差電圧の第二高調波時系列情報を求める第二高調波時系列情報算出ステップと、
差電圧の第二高調波時系列情報を振幅値演算して差電圧第二高調波成分量を算出する差電圧第二高調波成分量算出ステップと、
前記差電圧第二高調波成分量と前記差電圧基本波成分量との比率演算から差電圧の第二高調波含有量を算出する第二高調波含有量算出ステップと、
前記第二高調波含有量を予め定める判定定数と比較判定し、前記第二高調波含有量が予め定めた判定定数を超過する場合に前記電圧ベース区間故障検出ステップによる区間故障判定を抑止する区間故障判定抑止ステップとを有することを特徴とする交流ATき電回路のき電保護方法。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information sharing step of measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and performing high-speed communication with each other and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends,
A difference voltage calculation step for calculating the same time series voltage information at both ends to obtain difference voltage time series information;
A difference voltage fundamental wave component calculating step for filtering the difference voltage time series information to obtain time series information of the difference voltage fundamental wave component;
A difference voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating an amplitude value of the time series information of the difference voltage fundamental wave component to obtain a difference voltage fundamental wave component amount; and
A voltage-based section failure detection step of comparing and determining the difference voltage fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect a section failure;
Second harmonic time series information calculating step for filtering the difference voltage time series information to obtain second harmonic time series information of the difference voltage;
A difference voltage second harmonic component amount calculating step for calculating a difference voltage second harmonic component amount by calculating an amplitude value of the second harmonic time series information of the difference voltage;
A second harmonic content calculating step of calculating a second harmonic content of the differential voltage from a ratio calculation of the differential voltage second harmonic component amount and the differential voltage fundamental wave component amount;
A section that compares and determines the second harmonic content with a predetermined determination constant, and suppresses the section failure determination by the voltage-based section failure detection step when the second harmonic content exceeds a predetermined determination constant. A method for protecting the feeding of an AC AT feeding circuit, comprising: a step of inhibiting failure determination.
保護区間の両端き電電圧をそれぞれの電気所端で計器用変圧器の二次側から取り込むき電電圧取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込むき電電圧を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端のき電電圧情報を両端の同一時系列電圧情報として一元共有する電圧情報共有ステップと、
前記保護区間の両端電車線電流をそれぞれの電気所端で計器用変流器の二次側から取り込む電車線電流取得ステップと、
前記電気所端それぞれで取り込む電車線電流を任意周期毎に測定し、相互に高速通信してそれぞれの端の電車線電流を両端の同一時系列電流情報として一元共有する電流情報共有ステップと、
前記両端の同一時系列電流情報を演算して差電流時系列情報を求める差電流算出ステップと、
前記差電流時系列情報をフィルタリング演算して、差電流基本波成分の時系列情報を求める差電流基本波成分算出ステップと、
前記差電流基本波成分の時系列情報を振幅値演算して差電流基本波成分量を求める差電流基本波成分量算出ステップと、
前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定して区間故障を検出する電流ベース区間故障検出ステップと、
前記保護区間の両端の同一時系列電圧情報から各端それぞれの電圧時系列情報を求める電圧時系列情報算出ステップと、
前記各端の電圧時系列情報をフィルタリング演算して各端の電圧の基本波時系列情報を求める電圧基本波時系列情報算出ステップと、
前記各端の電圧の基本波時系列情報を振幅値演算して各端の電圧基本波成分量を求める電圧基本波成分量算出ステップと、
前記各端の電圧基本波成分量の過去値と現在値との電圧変化量を各端毎に求める電圧変化量算出ステップと、
前記各端毎の電圧変化量を加算してスカラ和量を求める電圧変化量算出ステップと、
前記差電流基本波成分量と予め定める定数とを比較判定し、前記電圧変化量のスカラ和量と予め定める定数とを比較判定し、双方の判定結果から区間故障を検出する区間故障検出ステップとを有することを特徴とする交流ATき電回路のき電保護方法。 In the AC self-winding transformer feeding circuit, a feeding protection method for detecting a failure of a train line bordering on the self-winding transformer of an electric station arranged for each arbitrary distance section,
Feeding voltage acquisition step for capturing the feeding voltage at both ends of the protection section from the secondary side of the instrument transformer at each electrical station end,
Voltage information sharing step of measuring the feeding voltage captured at each of the electrical station ends for each arbitrary period, and performing high-speed communication with each other and sharing the feeding voltage information at each end as the same time-series voltage information at both ends,
Train line current acquisition step for capturing both-end train line currents of the protected section from the secondary side of the current transformer at each electrical station end;
A current information sharing step of measuring the train line current captured at each of the electrical station ends for each arbitrary cycle, and sharing the train line current at each end as the same time-series current information at both ends by performing high-speed communication with each other,
A difference current calculation step for calculating difference current time series information by calculating the same time series current information at both ends; and
A difference current fundamental wave component calculating step for filtering the difference current time series information to obtain time series information of the difference current fundamental wave component;
A difference current fundamental wave component amount calculating step for calculating a difference current fundamental wave component amount by calculating an amplitude value of the time series information of the difference current fundamental wave component;
A current base section fault detection step of comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant to detect a section fault;
A voltage time series information calculating step for obtaining voltage time series information at each end from the same time series voltage information at both ends of the protection section;
A voltage fundamental wave time series information calculating step for obtaining a fundamental wave time series information of a voltage at each end by filtering the voltage time series information at each end, and
A voltage fundamental wave component amount calculating step for calculating an amplitude value of the fundamental wave time-series information of the voltage at each end to obtain a voltage fundamental wave component amount at each end;
A voltage change amount calculating step for obtaining a voltage change amount between a past value and a current value of the voltage fundamental wave component amount at each end;
A voltage change amount calculating step for obtaining a scalar sum by adding the voltage change amount at each end; and
A section failure detection step of comparing and determining the difference current fundamental wave component amount and a predetermined constant, comparing and determining a scalar sum amount of the voltage change amount and a predetermined constant, and detecting a section failure from both determination results; A feeding protection method for an AC AT feeding circuit, comprising:
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