JP6063852B2 - 直流き電保護継電装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、直流き電保護継電装置に関する。

図１２に示す一般的なき電回路において、変電所ＳＳ_１および変電所ＳＳ_２は、例えば数十ｋｍ間隔で設けられる。

各変電所ＳＳ_１，ＳＳ_２からは直流電力がき電線３１に供給される。

変電所ＳＳ_１は、交流電源４１、整流器４２、変流器（ＣＴ）４３、き電遮断器４５、連絡遮断装置４６、および直流き電保護継電装置４７を備える。

交流電源４１から供給される交流電力は、整流器４２によって直流電力に変換され、き電遮断器４５を通過してき電線３１の一端に供給される。

同様に変電所ＳＳ_２は、交流電源５１、整流器５２、ＣＴ５３、き電遮断器５５、連絡遮断装置５６、および直流き電保護継電装置５７を備える。

交流電源５１から供給される交流電力は、整流器５２によって直流電力に変換され、き電遮断器５５を通過してき電線３１の他端に供給される。

整流器４２，５２によって変換された直流電力は、レール３２にも供給され、き電線３１およびレール３２は、電気車３３に電力を供給する。

直流き電保護継電装置４７，５７は、ＣＴ４３，５３からき電線３１の電流値を取得し、き電線３１で故障等が発生した場合にき電遮断器４５，５５を開放する。

例えば、直流き電保護継電装置４７がき電線３の故障を検出した場合、変電所ＳＳ_１のき電遮断器４５を開放する。また、連絡遮断装置４６，５６は互いに連絡線３４で接続されるため、直流き電保護継電装置４７は変電所ＳＳ_１の連絡遮断装置４６を介して変電所ＳＳ_２の連絡遮断装置５６に遮断指令信号を出力する。すなわち、き電遮断器５５は、直流き電保護継電装置５７あるいは連絡遮断装置５６によって開放される。

特開２０１１−５３１８９号公報

き電線３１で故障が発生し、故障点抵抗Ｒ_ｆが０．４５［Ω］の場合の故障点区間長比率ｄと、所定時間当たりの故障点における電流の変化値ΔＩ_ｆ、所定時間当たりの変電所ＳＳ_１に流れる電流の変化値ΔＩ_１、所定時間当たりの変電所ＳＳ_２に流れる電流の変化値ΔＩ_２との関係の一例を図１３に示す。また、故障点抵抗Ｒ_ｆが０．７［Ω］の場合の故障点区間長比率ｄと、所定時間当たりの故障点における電流の変化値ΔＩ_ｆ、所定時間当たりの変電所ＳＳ_１に流れる電流の変化値ΔＩ_１，所定時間当たりの変電所ＳＳ_２に流れる電流の変化値ΔＩ_２との関係の一例を図１４に示す。

ここで、故障点区間長比率ｄは、変電所ＳＳ_１から変電所ＳＳ_２までの距離を１としたときの変電所ＳＳ_１から故障点までの比率である。例えば、ｄ＝０．５のときは両変電所ＳＳ_１，ＳＳ_２の中間地点にて故障が発生することを表す。

図１３，１４において、電流の変化値ΔＩ_１が閾値ΔＩ_ｓｅｔを超えると直流き電保護継電装置４７が動作し、電流の変化値ΔＩ_２が閾値ΔＩ_ｓｅｔを超えると直流き電保護継電装置５７が動作することを示す。

図１３では、ｄ＝０〜０．６にて変電所ＳＳ_１の直流き電保護継電装置４７が動作し、ｄ＝０．４〜１．０にて変電所ＳＳ_２の直流き電保護継電装置５７が動作することになる。

一方、図１４では、ｄ＝０〜０．４にて変電所ＳＳ_１の直流き電保護継電装置４７が動作し、ｄ＝０．６〜１．０にて変電所ＳＳ_２の直流き電保護継電装置５７が動作するが、ｄ＝０．４〜０．６にて無保護区間が生じてしまう。すなわち、故障点抵抗Ｒ_ｆが増加することで、両変電所ＳＳ_１，ＳＳ_２から無保護になってしまう区間が生じてしまう。

次に、故障点抵抗Ｒ_ｆを０．６［Ω］としたときの（ａ）電流と時間との関係の一例、（ｂ）電流の変化値と時間との関係の一例、（ｃ）き電遮断器の遮断動作と時間との関係の一例を図１５乃至図１７に示す。なお、図１５では、故障点区間長比率ｄ＝０、図１６では、故障点区間長比率ｄ＝０．２５、図１７では、故障点区間長比率ｄ＝０．５である。図１５（ｃ）、図１６（ｃ）、図１７（ｃ）中の「ａｃｔ１」は、変電所ＳＳ_１のき電遮断器４５の動作を表し、「ａｃｔ２」は、変電所ＳＳ_２のき電遮断器５５の動作を示す。

図１５より、ｄ＝０のとき変電所ＳＳ_１のき電遮断器４５は、およそｔ＝５０［ｍｓ］で開放され、変電所ＳＳ_２のき電遮断器５５は開放されない。

図１６より、ｄ＝０．２５のとき変電所ＳＳ_１のき電遮断器４５は、およそｔ＝６３［ｍｓ］で開放され、その後変電所ＳＳ_２のき電遮断器５５は、およそｔ＝１３５［ｍｓ］で開放される。

図１７より、ｄ＝０．５のとき変電所ＳＳ_１のき電遮断器４５、変電所ＳＳ_２のき電遮断器５５ともに開放されない。

すなわち、両変電所ＳＳ_１，変電所ＳＳ_２間のどの地点にて故障が発生するかにより、直流き電保護継電装置４７，５７は、近端動作、遠端不動作となり近端開放後の遠端側の電流の変化値も閾値に到達しない場合がある。そのため、き電線３１の保護は近端側のき電保護継電装置４７，５７と連絡遮断装置４６，５６に委ねられる。

そこで、本発明の実施形態はこれらの課題を解決するために、き電線の故障検出に対する感度を改善することができる直流き電保護継電装置を提供するものである。

上記課題を達成するために、実施形態の直流き電保護継電装置は、遮断器あるいは開閉器に接続され、電気車に電力を供給する直流き電線の電流値を一定時間ごとに取得する電流検出部と、前記電流検出部で取得された前記電流値の正成分である電流正成分を算出する電流正成分算出部と、前記電流検出部により取得された第１電流値から、前記電流正成分算出部にて算出された第１電流正成分と、前記電流検出部により前記第１電流値の第１所定回数前に取得された第２電流値から、前記電流正成分算出部にて算出された第２電流正成分とに基づいて、前記電流正成分の変化率を示す突進率を算出する突進率算出部と、前記突進率が、予め整定された突進率比較値以上か否かを判定し、前記突進率比較値以上と判定された場合に、検出信号を出力する検出信号出力部と、前記第１電流正成分と、前記電流検出部により前記第１電流値の第２所定回数前に取得された第３電流値から前記電流正成分算出部にて算出された第３電流正成分との差である電流変化値を算出する電流変化値算出部と、前記電流変化値算出部により算出された前記電流変化値と、予め整定された電流変化比較値との差である電流変化差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部により算出された電流変化差分に、予め整定された係数を乗じて前記一定時間ごとに積算した電流変化積算値を算出する積算値算出部と、電流変化積算値が、予め整定された判定値以上か否かを判定し、前記判定値以上と判定された場合に、制御信号を出力する制御信号出力部と、前記検出信号出力部から前記検出信号を取得し、かつ前記制御信号出力部から前記制御信号を取得した場合に、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するトリップ指令を出力するトリップ指令出力部とを有する。

本実施形態に係る直流き電保護継電装置とその周辺装置の構成を示す全体構成図。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の構成を示すブロック図。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置のリレー演算部の構成を示すブロック図。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャート。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置のリレー演算部の動作を示すフローチャート。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）と時間との関係を示す一例。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）および電流変化積算値Σｄ_（ｍ）と時間との関係を示す一例。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）と時間との関係を示す一例。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）および電流変化積算値Σｄ_（ｍ）と時間との関係を示す一例。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）と時間との関係を示す一例。 本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）および電流変化積算値Σｄ_（ｍ）と時間との関係を示す一例。 従来のき電回路図。 従来のき電回路において故障点区間長比率ｄと、所定時間当たりの故障点における電流の変化値ΔＩ_ｆ、所定時間当たりの変電所ＳＳ_１に流れる電流の変化値ΔＩ_１、所定時間当たりの変電所ＳＳ_２に流れる電流の変化値ΔＩ_２との関係の一例（Ｒ_ｆ＝０．４５［Ω］）。 従来のき電回路において故障点区間長比率ｄと、所定時間当たりの故障点における電流の変化値ΔＩ_ｆ、所定時間当たりの変電所ＳＳ_１に流れる電流の変化値ΔＩ_１，所定時間当たりの変電所ＳＳ_２に流れる電流の変化値ΔＩ_２との関係の一例（Ｒ_ｆ＝０．７［Ω］）。 従来のき電回路における（ａ）電流と時間との関係の一例、（ｂ）電流の変化値と時間との関係の一例、（ｃ）き電遮断器の遮断動作と時間との関係の一例（ｄ＝０）。 従来のき電回路における（ａ）電流と時間との関係の一例、（ｂ）電流の変化値と時間との関係の一例、（ｃ）き電遮断器の遮断動作と時間との関係の一例（ｄ＝０．２５）。 従来のき電回路における（ａ）電流と時間との関係の一例、（ｂ）電流の変化値と時間との関係の一例、（ｃ）き電遮断器の遮断動作と時間との関係の一例（ｄ＝０．５）。

以下、実施形態を図面に基づき説明する。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置とその周辺装置の構成を示す全体構成図である。

直流電気鉄道のき電系統においては、１区間のき電線３の両端にそれぞれ変電所１，２が接続され、各変電所１，２からは所要とする直流電力がき電線３に供給される。

変電所１は、交流電源１１、整流器１２、断路器１３、変流器（ＣＴ）１４、き電遮断器１５、連絡遮断装置１６、交流遮断器１７および直流き電保護継電装置１００を備える。

交流電源１１から供給される交流電力は、整流器１２によって直流電力に変換され、き電遮断器１５を通過してき電線３の一端に供給される。

同様に変電所２は、交流電源２１、整流器２２、断路器２３、ＣＴ２４、き電遮断器２５、連絡遮断装置２６、交流遮断器２７および直流き電保護継電装置２００を備える。

交流電源２１から供給される交流電力は、整流器２２によって直流電力に変換され、き電遮断器２５を通過してき電線３の他端に供給される。

整流器１２，２２によって変換された直流電力は、レール４にも供給され、き電線３およびレール４は、図示しない電気車に電力を供給する。

直流き電保護継電装置１００，２００は、ＣＴ１４，２４からき電線３の電流値を取得し、き電線３で故障等が発生した場合にき電遮断器１５，２５を開放する。

例えば、直流き電保護継電装置１００がき電線３の故障を検出した場合、変電所１のき電遮断器１５を開放する。また、連絡遮断装置１６，２６は互いに連絡線５で接続されるため、直流き電保護継電装置１００は変電所１の連絡遮断装置１６を介して変電所２の連絡遮断装置２６に遮断指令信号を出力する。すなわち、き電遮断器２５は、直流き電保護継電装置２００あるいは連絡遮断装置２６によって開放される。

次に、直流き電保護継電装置１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の構成を示すブロック図である。直流き電保護継電装置２００は、直流き電保護継電装置１００と同様の構成であるため説明を省略する。

直流き電保護継電装置１００は、入力変換器１０１、アナログフィルタ１０２、ＡＤ変換器１０３、リレー演算部１０４を備える。

入力変換器１０１は、ＣＴ１４およびアナログフィルタ１０２に接続され、ＣＴ１４により測定されたき電線３の電流値を取得し、アナログフィルタ１０２に出力する処理部である。

アナログフィルタ１０２は、入力変換器１０１およびＡＤ変換器１０３に接続され、入力変換器１０１から取得した電流値のノイズや高調波成分を除去し、ＡＤ変換器１０３に出力する処理部である。

ＡＤ変換器１０３は、アナログフィルタ１０２、リレー演算部１０４に接続され、アナログフィルタ１０２から取得したアナログデータの電流値をディジタル化し、リレー演算部１０４に出力する処理部である。

次に、リレー演算部１０４の構成について図３を用いて説明する。図３は本実施形態に係る直流き電保護継電装置のリレー演算部の構成を示すブロック図である。

リレー演算部１０４は、主にＣＰＵによって動作されるプログラムによって実現され、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＲＡＭ等の図示しない記憶媒体に保存される。

リレー演算部１０４は、電流検出部２０１、電流正成分算出部２０２、突進率算出部２０３、検出信号出力部２０４、電流変化値算出部２０５、差分算出部２０６、積算値算出部２０７、制御信号出力部２０８、トリップ指令出力部２０９を有する。

電流検出部２０１は、ＡＤ変換器１０３によりディジタル化された電流値Ｉ_ｓｐを一定時間ごとに取得する処理部である。

電流正成分算出部２０２は、電流検出部２０１で取得された電流値Ｉ_{ｓｐ（ｍ）}の正成分（電流正成分）Ｉ^＋ _（ｍ）を算出する処理部である。具体的には、下記の数式（１）により算出される。ここで、ｍ＝１，２，・・・，ｐであり、ｐはサンプリング数を表す。

数式（１）において、Ｉ_{ｓｐ（ｍ）}が負の場合、分子はゼロになる。

突進率算出部２０３は、電流検出部２０１により直前（ｍ回目のサンプリング）に取得された電流値（第１電流値）から電流正成分算出部２０２にて算出された電流正成分（第１電流正成分）Ｉ^＋ _（ｍ）と、電流検出部２０１により第１電流値の１つ前（ｍ−１回目のサンプリング）に取得された電流値（第２電流値）から電流正成分算出部２０２にて算出された電流正成分（第２電流正成分）Ｉ^＋ _{（ｍ−１）}とに基づいて突進率αを算出する処理部である。具体的には、下記の数式（２）により算出される。

すなわち、突進率は電流正成分の変化率を示している。ここで、係数ｋ_αは予め定められ、算出する単位時間当たりの電流増加量を調整するための係数である。

検出信号出力部２０４は、突進率算出部２０３により算出された突進率が、数式（３）に示すように突進率比較値ｋ_α以上か否かを判定し、突進率が突進率比較値ｋ_α以上と判定された場合に、検出信号を出力する処理部である。

α≧ｋ_α （３）
ここで、突進率比較値ｋ_αは、予め整定される整定値である。

電流変化値算出部２０５は、第１電流正成分と、電流検出部２０１により第１電流値の所定回数Ｔ前に取得された第３電流値から電流正成分算出部２０２にて算出された電流正成分（第３電流正成分）Ｉ^＋ _{（ｍ−Ｔ）}との差である電流変化値ΔＩ_（ｍ）を算出する処理部である。具体的には、下記の数式（４）により算出される。

ΔＩ_（ｍ）＝Ｉ^＋ _（ｍ）−Ｉ^＋ _{（ｍ−Ｔ）} （４）
ここで、
Ｔ≧１ （５）
である。

差分算出部２０６は、電流変化値算出部２０５により算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）と、電流変化比較値ｋ_Ｉとの差である電流変化差分ｄ_（ｍ）を算出する処理部である。具体的には、下記の数式（６）により算出される。

ｄ_（ｍ）＝ΔＩ_（ｍ）−ｋ_Ｉ （６）
ここで、電流変化比較値ｋ_Ｉは、予め整定される整定値である。

積算値算出部２０７は、差分算出部２０６により算出された電流変化差分ｄ_（ｍ）に、係数ｋ_ｄを乗じて一定時間ごと（サンプリングごと）に積算した電流変化積算値Σｄ_（ｍ）を算出する処理部である。具体的には、下記の数式（７）により算出される。

ただし、数式（７）においてΣｄ_（ｍ）が負になった場合は、Σｄ_（ｍ）＝０として置き換える。

制御信号出力部２０８は、積算値算出部２０７により算出された電流変化積算値Σｄ_（ｍ）が、数式（８）に示すように判定値ｋ_Σｄ以上か否かを判定し、判定値ｋ_Σｄ以上と判定された場合に、制御信号を出力する処理部である。

Σｄ_（ｍ）≧ｋ_Σｄ （８）
トリップ指令出力部２０９は、検出信号出力部２０４から出力された検出信号を取得し、かつ制御信号出力部２０８から出力された制御信号を取得した場合に、き電遮断器１５を開放するトリップ指令を出力する処理部である。

トリップ指令出力部２０９は、き電遮断器１５に代わる開閉器を開放するトリップ指令を出力するように構成されてもよい。

次に、直流き電保護継電装置１００の動作について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャートである。

入力変換器１０１は、ＣＴ１４により測定されたき電線３の電流値を取得し、アナログフィルタ１０２に出力する（Ｓ３０１）。

アナログフィルタ１０２は、入力変換器１０１から取得した電流値のノイズや高調波成分を除去し、ＡＤ変換器３０５に出力する（Ｓ３０２）。

ＡＤ変換器１０３は、アナログフィルタ１０２から取得したアナログデータの電流値をディジタル化し、リレー演算部１０４に出力する（Ｓ３０３）。

リレー演算部１０４は、ＡＤ変換器１０３からディジタル化された電流値を取得し、リレー演算を行い、条件を満たした場合にき電遮断器１５を開放するトリップ指令を出力する（Ｓ３０４）。

次に、リレー演算部１０４の動作について図５を用いて詳しく説明する。図５は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置のリレー演算部の動作を示すフローチャートである。

電流検出部２０１は、ＡＤ変換器１０３によりディジタル化された電流値を一定時間ごとに取得する（Ｓ４０１）。

電流正成分算出部２０２は、電流検出部２０１で取得された電流値の正成分である電流正成分を算出する（Ｓ４０２）。

突進率算出部２０３は、電流検出部２０１により直前に取得された第１電流値から電流正成分算出部２０２にて算出された第１電流正成分と、電流検出部２０１により第１電流値の１つ前に取得された第２電流値から電流正成分算出部２０２にて算出された第２電流正成分とに基づいて突進率を算出する（Ｓ４０３）。

検出信号出力部２０４は、突進率算出部２０３により算出された突進率が、突進率比較値以上か否かを判定する（Ｓ４０４）。

検出信号出力部２０４は、突進率算出部２０３により算出された突進率が突進率比較値以上と判定された場合（Ｓ４０４ ＹＥＳ）に、検出信号を出力する（Ｓ４０５）。

電流変化値算出部２０５は、第１電流正成分と、電流検出部２０１により第１電流値の所定回数前に取得された第３電流値から電流正成分算出部２０２にて算出された第３電流正成分との差である電流変化値を算出する（Ｓ４０６）。

差分算出部２０６は、電流変化値算出部２０５により算出された電流変化値と、電流変化比較値との差である電流変化差分を算出する（Ｓ４０７）。

積算値算出部２０７は、差分算出部２０６により算出された電流変化差分に、係数を乗じて一定時間ごと（サンプリングごと）に積算した電流変化積算値を算出する（Ｓ４０８）。

制御信号出力部２０８は、積算値算出部２０７により算出された電流変化積算値が判定値以上か否かを判定する（Ｓ４０９）。

制御信号出力部２０８は、電流変化積算値が判定値以上と判定された場合（Ｓ４０９ ＹＥＳ）に、制御信号を出力する（Ｓ４１０）。

トリップ指令出力部２０９は、検出信号出力部２０４から出力された検出信号を取得し、かつ制御信号出力部２０８から出力された制御信号を取得した場合に、き電遮断器１５を開放するトリップ指令を出力する（Ｓ４１１）。

次にシミュレーション結果を示す。

図６は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）と時間との関係を示す一例である。

また、図７は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）および電流変化積算値Σｄ_（ｍ）と時間との関係を示す一例である。

図６、図７において、故障点抵抗Ｒ_ｆ＝１．０［Ω］、故障点区間長比率ｄ＝０、電流変化比較値ｋ_Ｉ＝５００［Ａ］、判定値ｋ_Σｄ＝１００００、閾値ΔＩ_ｓｅｔ＝１０００［Ａ］である。

閾値ΔＩ_ｓｅｔは、き電遮断器１５，２５を開放する動作判定として電流変化値ΔＩ_（ｍ）を用いた場合の閾値であり、その場合、電流変化値ΔＩ_（ｍ）が閾値ΔＩ_ｓｅｔを超えると、き電遮断器１５，２５が開放される。以下同様である。

図６、図７中のΔＩ_１（ｍ）は変電所１の直流き電保護継電装置１００により算出された電流変化値を、ΔＩ_２（ｍ）は変電所２の直流き電保護継電装置２００により算出された電流変化値を表し、以下同様である。

また、図７中のΣｄ_１（ｍ）は変電所１の直流き電保護継電装置１００により算出された電流変化積算値を、Σｄ_２（ｍ）は変電所２の直流き電保護継電装置２００により算出された電流変化積算値を表し、以下同様である。

図６に示すように、動作判定として電流変化値ΔＩ_（ｍ）を用いた場合、上記の条件では近端側の変電所１のき電遮断器１５は開放されるが、遠端側の変電所２のき電遮断器２５は開放されない。

一方、図７に示すように、本実施形態に係る直流き電保護継電装置によれば、近端側の変電所１の直流き電保護継電装置１００、遠端側の変電所２の直流き電保護継電装置２００ともに数式（８）を満たす。

なお、変電所２の直流き電保護継電装置２００は、ｔ＝９６［ｍｓ］にて数式（８）を満たしている。

すなわち、直流き電保護継電装置１００，２００において、電流変化値ΔＩ_（ｍ）と電流変化比較値ｋ_Ｉとの差である電流変化差分ｄ_（ｍ）に、係数ｋ_ｄを乗じて積算することで、電流変化積算値Σｄ_（ｍ）は判定値ｋ_Σｄ以上となるため、き電遮断器１５，２５の両方を開放することが可能となる。

図８は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）と時間との関係を示す一例である。

また、図９は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）および電流変化積算値Σｄ_（ｍ）と時間との関係を示す一例である。

図８、図９において、故障点抵抗Ｒ_ｆ＝１．０［Ω］、故障点区間長比率ｄ＝０．２、電流変化比較値ｋ_Ｉ＝５００［Ａ］、判定値ｋ_Σｄ＝１００００、閾値ΔＩ_ｓｅｔ＝１０００［Ａ］である。

図８に示すように、動作判定として電流変化値ΔＩ_（ｍ）を用いた場合、上記の条件では近端側の変電所１のき電遮断器１５は開放されるが、遠端側の変電所２のき電遮断器２５は開放されない。

一方、図９に示すように、本実施形態に係る直流き電保護継電装置によれば、近端側の変電所１の直流き電保護継電装置１００、遠端側の変電所２の直流き電保護継電装置２００ともに数式（８）を満たすため、き電遮断器１５，２５の両方を開放することが可能となる。

なお、変電所１の直流き電保護継電装置１００は、ｔ＝２９［ｍｓ］にて数式（８）を満たし、変電所２の直流き電保護継電装置２００は、ｔ＝９９［ｍｓ］にて数式（８）を満たしている。

図１０は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）と時間との関係を示す一例である。

また、図１１は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置において算出された電流変化値ΔＩ_（ｍ）および電流変化積算値Σｄ_（ｍ）と時間との関係を示す一例である。

図１０、図１１において、故障点抵抗Ｒ_ｆ＝１．０［Ω］、故障点区間長比率ｄ＝０．２、電流変化比較値ｋ_Ｉ＝５００［Ａ］、判定値ｋ_Σｄ＝１００００、閾値ΔＩ_ｓｅｔ＝１０００［Ａ］である。

図１０に示すように、動作判定として電流変化値ΔＩ_（ｍ）を用いた場合、上記の条件では近端側の変電所１のき電遮断器１５、遠端側の変電所２のき電遮断器２５ともに開放されない。

一方、図１１に示すように、本実施形態に係る直流き電保護継電装置によれば、近端側の変電所１の直流き電保護継電装置１００、遠端側の変電所２の直流き電保護継電装置２００ともに数式（８）を満たすため、き電遮断器１５，２５の両方を開放することが可能となる。

なお、変電所１の直流き電保護継電装置１００、変電所２の直流き電保護継電装置２００ともに、ｔ＝８６［ｍｓ］にて数式（８）を満たしている。

以上説明したように本実施形態に係る直流き電保護継電装置によれば、き電線３の故障検出に対する感度を改善することができる。

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，２，ＳＳ_１，ＳＳ_２…変電所
３，３１…き電線
４，３２…レール
５，３４…連絡線
１１，２１，４１，５１…交流電源
１２，２２，４２，５２…整流器
１３，２３…断路器
１４，２４，４３，５３…変流器（ＣＴ）
１５，２５，４５，５５…き電遮断器
１６，２６，４６，５６…連絡遮断装置
１７，２７…交流遮断器
３３…電気車
４７，５７，１００，２００…直流き電保護継電装置
１０１…入力変換器
１０２…アナログフィルタ
１０３…ＡＤ変換器
１０４…リレー演算部
２０１…電流検出部
２０２…電流正成分算出部
２０３…突進率算出部
２０４…検出信号出力部
２０５…電流変化算出部
２０６…差分算出部
２０７…積算値算出部
２０８…制御信号出力部
２０９…トリップ指令出力部

Claims (1)

1. 遮断器あるいは開閉器に接続され、電気車に電力を供給する直流き電線の電流値を一定時間ごとに取得する電流検出部と、
   前記電流検出部で取得された前記電流値の正成分である電流正成分を算出する電流正成分算出部と、
   前記電流検出部により取得された第１電流値から、前記電流正成分算出部にて算出された第１電流正成分と、前記電流検出部により前記第１電流値の第１所定回数前に取得された第２電流値から、前記電流正成分算出部にて算出された第２電流正成分とに基づいて、前記電流正成分の変化率を示す突進率を算出する突進率算出部と、
   前記突進率が、予め整定された突進率比較値以上か否かを判定し、前記突進率比較値以上と判定された場合に、検出信号を出力する検出信号出力部と、
   前記第１電流正成分と、前記電流検出部により前記第１電流値の第２所定回数前に取得された第３電流値から前記電流正成分算出部にて算出された第３電流正成分との差である電流変化値を算出する電流変化値算出部と、
   前記電流変化値算出部により算出された前記電流変化値と、予め整定された電流変化比較値との差である電流変化差分を算出する差分算出部と、
   前記差分算出部により算出された電流変化差分に、予め整定された係数を乗じて前記一定時間ごとに積算した電流変化積算値を算出する積算値算出部と、
   電流変化積算値が、予め整定された判定値以上か否かを判定し、前記判定値以上と判定された場合に、制御信号を出力する制御信号出力部と、
   前記検出信号出力部から前記検出信号を取得し、かつ前記制御信号出力部から前記制御信号を取得した場合に、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するトリップ指令を出力するトリップ指令出力部と
   を有する直流き電保護継電装置。

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