JP6091960B2 - 直流電鉄き電回路の故障点標定システム及び故障点標定方法 - Google Patents

Description

本発明は、直流電鉄き電回路の故障点標定システム及び故障点標定方法に関する。

２つの変電所で挟まれる区間を走行する電車に直流電圧を供給する直流電鉄き電回路において、故障等が生じた場合には、遮断器が作動して当該区間の直流電圧の供給を停止する技術がある。
このような、故障区間への直流電圧の供給停止処理において、故障発生から復旧までの時間を短縮するために、故障等の故障点を演算により標定する故障点標定方法（或いは、故障点標定システム）として、従来より種々の方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、２つの変電所から故障点までの距離が、２つの変電所から故障点までの抵抗値に比例することを利用し、両変電所から流れ出す故障電流値の比率から当該故障点を標定する故障点標定方法が開示されている。
また、特許文献２には、２つの変電所から故障点までの距離が、２つの変電所から故障点までのインダクタンス値に比例することを利用し、両変電所から流れ出す故障電流値の比率から当該故障点を標定する故障点標定方法が開示されている。

特開昭６０−１７７２７６号公報 特開平１０−３１９０８２号公報

しかしながら、特許文献１及び２の技術では、２つの変電所の送出電圧の値が等しいことを前提にして、両変電所から流れ出す故障電流値に基づいて故障点を標定している。
例えば、実際の直流電鉄き電回路では、当該区間を走行する電車の本数、各電車で消費する電力等、負荷の変動によって２つの変電所の送出電圧の値は、逐次変化するものである。具体的には、変電所の送出電圧の値は、無負荷の場合と、定格負荷の場合との間で、８％程度の電圧変動が生じている。

そして、このような変電所の送出電圧の値の変動にしたがって、故障電流の値も変動してしまう。しかるに、特許文献１及び２の技術では、送出電圧の値が等しいことを前提にして故障点の標定を行っているため、結果として故障点の標定結果に誤差を生じてしまうといった問題点がある。
また、特許文献１及び２の技術においては、故障点の標定の際に変電所内部における抵抗を考慮していない。
そのため、例えば、特許文献１及び２に開示された故障点標定方法を用いた場合、２つの変電所の送出電圧の値の違い等の諸条件によって、当該故障点標定方法によって標定された故障点と、実際の故障点との間には最大で±５００ｍ程度の誤差を生じてしまうという問題がある。

本発明の課題は、２つの変電所の送出電圧の値が異なる場合であっても精度良く故障点の標定を行うことができる直流電鉄き電回路の故障点標定システム及び故障点標定方法を提供することにある。

上記課題を達成するため、この発明は、
走行する電車に、少なくとも２つの変電所から直流電圧を供給する直流電鉄き電回路における故障点標定システムであって、
前記各変電所は、
送出電圧及び送出電流を測定する測定器と、
時刻情報を計時する時計装置と、
前記送出電圧、前記送出電流及び前記時刻情報をそれぞれ周期的に取得して時系列情報として保存すると共に、故障が発生した場合に保存された前記時系列情報を送信する情報処理装置と
を備え、
前記情報処理装置から前記各変電所における前記時系列情報を受信し、該時系列情報に含まれる前記時刻情報に対応した各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流の中から所定の時間幅における前記送出電圧及び前記送出電流を抽出し、抽出した各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流に平均化処理を行い、平均化処理した各変電所の送出電圧及び送出電流を、変電所間距離、変電所の送出電圧、変電所の送出電流、変電所の内部インダクタンスを変数とする所定の標定式に入れて計算し、故障点を標定して結果を表示する故障点標定装置とを備えるようにしたものである。

ここで、送出電圧及び送出電流の中から所定の時間幅における送出電圧及び送出電流を抽出し、抽出した各変電所の送出電圧及び送出電流に対する平均化処理は、故障点標定装置ではなく、各変電所に設置された情報処理装置において行うようにしてもよい。
上記手段によれば、故障点を挟む２つの変電所における送出電圧に基づいて故障点の標定をするため、２つの変電所の送出電圧の違いを含んで故障点の標定を行うことができるので、２つの変電所の送出電圧の値が異なる場合であっても精度良く故障点の標定を行うことができる。

また、望ましくは、故障点標定装置は、故障発生時刻からそれぞれ所定の時間経過後の第１の時刻及び第２の時刻を予め設定しておき、時刻情報に基づき第１の時刻と第２の時刻との間に含まれる送出電圧及び送出電流を抽出するようにする。
故障発生時刻直後におけるデータを使用することがないので、故障発生時刻直後における不要なデータを除去することができ、精度の高い故障点の標定を行うことができる。

また、望ましくは、故障点標定装置は、抽出された送出電圧及び送出電流を特定の時間幅で移動平均処理するようにする。
送出電圧及び送出電流における循環的や不規則的な変動部分の平均値を使用して演算を行うので、タイミングを設定して変動部分の値を抽出して演算する場合に比べて安定した演算結果が得られ、信頼性の高い故障点の標定を行うことができる。
ここで、上記所定の標定式としては、例えば、

を使用するとよい。

また、本出願の他の発明は、
走行する電車に、少なくとも２つの変電所から直流電圧を供給する直流電鉄き電回路における故障点標定方法であって、
前記各変電所の送出電圧、送出電流及び時刻情報をそれぞれ周期的に取得して時系列情報として保存するステップと、
故障が発生した場合に前記時刻情報に対応して保存された各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流の中から所定の時間幅に含まれる前記送出電圧及び前記送出電流を抽出するステップと、
抽出された各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流に平均化処理を行うステップと、
平均化処理された各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流を、変電所間距離、変電所の送出電圧、変電所の送出電流、変電所の内部インダクタンスを変数とする所定の標定式に入れて計算し、故障点を標定するステップと
を含むようにしたものである。

上記ステップを含む故障点標定方法によれば、故障点を挟む２つの変電所における送出電圧に基づいて故障点の標定をするため、２つの変電所の送出電圧の違いを含んで故障点の標定を行うことができるので、２つの変電所の送出電圧の値が異なる場合であっても精度良く故障点の標定を行うことができる。

本発明によれば、２つの変電所における送出電圧、送出電流及び時刻情報を取得し、故障が発生した場合に、時刻情報に基づき送出電圧及び送出電流の中から所定の時間幅に含まれる送出電圧及び送出電流を抽出し、抽出した送出電圧及び送出電流に平均化処理を行い、平均化処理した前記送出電圧及び前記送出電流に基づき故障点を標定することにより、両変電所における送出電圧に基づいて故障点の標定ができるので、２つの変電所の送出電圧の差異を加味して故障点の標定を行うことができ、２つの変電所の送出電圧の値が異なる場合であっても精度良く故障点の標定を行うことができる。

本実施の形態に係る直流電鉄き電回路の故障点標定システムの構成の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る直流電鉄き電回路の情報処理装置等の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る直流電鉄き電回路の故障点標定装置の構成の一例を示すブロック図である。 故障点標定システムの動作の一例を示すフローチャートである。 送出電流の時間変動の一例を示す説明図である。 故障が発生した場合の直流電鉄き電回路の等価回路を示す回路図である。 標定式の導入の考え方を示す説明図である。 送出電圧の差異を加味していない場合の標定結果と、実施例を適用して送出電圧の差異を加味した場合の標定結果とを対比させた説明図である。 変形例の構成の一例を示すブロック図である。

［１．構成の説明］
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態である直流電鉄き電回路の故障点標定システム及び故障点標定方法を詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものでない。

（実施形態）
図１は、直流電鉄き電回路の故障点標定システム１００の構成例を示す概略構成図である。
図１に示す２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間を走行する電車１に直流電圧を供給する直流電鉄き電回路において、電車１は、電車１の集電装置であるパンタグラフにより電車線２（以下、架線と呼ぶ）から直流電圧の供給を受けて、当該直流電圧により電車１のモータ（図示せず）を回転させることによって、帰線３（以下、レールと呼ぶ）上を走行する。また、整流器４及び５は、変電所５０及び５１で受電した交流を直流に変換して架線２とレール３との間に供給する。さらに、変電所５０及び５１には、故障等が生じた場合に故障発生区間の架線への電圧の供給を遮断する遮断器６１及び６２がそれぞれ設けられている。

整流器４における送出電圧及び送出電流（故障等が生じた場合は故障電流）は、変電所５０および５１に設置された測定器６および７によってそれぞれ測定され、測定されたデータは、変電所５０に設置された情報処理装置５２および５３によって取得されて記憶装置に保存される。この時、情報処理装置５２および５３は、送出電圧や送出電流のデータを、変電所５０および５１に設置されたＧＰＳ（グローバル ポジショニング システム）時計装置８において計時される時刻情報と共に逐次保存する。

また、本実施例のシステムにおいては、遠方制御装置１２が設けられているとともに、情報処理装置５２および５３にデータを送信する通信手段１０，１１が設けられ、遠方制御装置１２と情報処理装置５２および５３とは、伝送線によって相互にデータの送受信が可能に接続されている。遠方制御装置１２は、変電所を遠方から監視するために設けられている制御所５４に設置され、遠方制御装置１２からの指令等により、被制御側である変電所５０及び５１に設置された情報処理装置５２および５３の制御を行うように構成されている。

図２は、変電所５０に設置された情報処理装置５２等の機能をブロック図として表したものである。図２に示すように、変電所５０には、電流や電圧の測定器６、ＧＰＳ時計装置８及び情報処理装置５２が設置されており、情報処理装置５２は、制御手段１５、入力手段１６、記憶手段１７及び通信手段１０などを有する。なお、変電所５１に設置された情報処理装置５３等については、図２と同一の構成であるため説明は省略する。

制御手段１５は、ＣＰＵ（セントラル プロセッシング ユニット）、ＲＯＭ（リード オンリー メモリ）、ＲＡＭ（ランダム アクセス メモリ）等を有しており、ＲＡＭの作業領域に展開されたＲＯＭや記憶手段１７に記憶されたプログラムデータとＣＰＵとの協働により各手段を統括制御する。

入力手段１６は、測定器６である電流測定器１３、電圧測定器１４で測定された送出電流（故障電流を含む）、送出電圧、及び、ＧＰＳ時計装置８で計時された時刻情報にそれぞれ対応した信号を取得してディジタル信号に変換して、制御手段１５へ入力する。
具体的には、入力手段１６は、入力バッファや、入力バッファが取得した信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路等により構成される。なお、入力手段１６は、電流測定器１３、電圧測定器１４及びＧＰＳ時計装置８から直接ディジタルデータとして各種データを取得するものであっても構わない。

記憶手段１７は、プログラムデータや各種設定データ等のデータを制御手段１５から読出し書込み可能に記憶する。例えば、記憶手段１７は、ＨＤＤ（ハードディスク ドライブ）、半導体メモリ等であって、電圧測定器等から取り込んだ整流器４における送出電圧、送出電流及び時刻情報を逐次保存する。
制御手段１５は、電圧測定器等から取り込んだ整流器４における送出電圧、送出電流に基づいて故障等の発生を検知する機能を備えており、故障等の発生を検知した場合、通信手段１０によって、伝送線あるいはネットワーク等を介して記憶手段１７に保存されている送出電圧、送出電流及び時刻情報等のデータを制御所５４に設置された遠方制御装置１２へ送信する。通信手段１０は無線通信手段であってもよい。

図３は、制御所５４に設置された故障点標定装置５５の機能をブロック図として表したものである。図３に示すように、故障点標定装置５５は、制御手段１９、通信手段２０、記憶手段２１及び表示手段２２を有する。
制御手段１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有しており、ＲＡＭの作業領域に展開されたＲＯＭや記憶手段２１に記憶されたプログラムデータとＣＰＵとの協働により各手段を統括制御する。
通信手段２０は、変電所５０または５１から送信されて来る送出電圧、送出電流及び時刻情報等のデータを受信して制御手段１９に入力する。

記憶手段２１は、プログラムデータや各種設定データ等のデータを制御手段１９から読出し書込み可能に記憶する。例えば、記憶手段２１は、ＨＤＤ、半導体メモリ等であって、２つの変電所の間隔、各変電所内部のインダクタンス値、架線の単位長さ（ｋｍ）当たりの抵抗値及びインダクタンス値等の各種情報や、故障点標定のための標定式等が予め保存されている。プログラムデータには、故障点を標定するための演算プログラム（標定式）が含まれる。また、記憶手段２１には、予め測定もしくは演算された各変電所の送電回路の内部インダクタンスの値や変電所間距離Ｌ、標定式に使用する係数等も記憶されている。
表示手段２２は、制御手段１９から出力された表示制御信号に基づいた情報や画像を表示画面に表示するもので、例えば、ＣＲＴ（カソード レイ チューブ）やＬＣＤ（リクイッド クリスタル ディスプレイ）等で構成される。有機ＥＬ（エレクトロ ルミネッセンス）素子を用いたＦＰＤ（フラット パネル ディスプレイ）であってもよい。

［２．動作の説明］
ここで、本発明の一実施形態における故障点標定システム１００を構成する情報処理装置５２および故障点標定装置５５による故障点標定処理の具体的な手順の説明を図４、図５、図６、図７及び図８を用いて詳細に行う。図４において、ステップＳ１からＳ４までは、変電所の情報処理装置５２による処理、ステップＳ５からＳ８までは、制御所の故障点標定装置５５による処理である。但し、変電所５１に設置された情報処理装置５３の動作は、変電所５０に設置された情報処理装置５２の動作と同じであるため重複する説明は省略する。

図４のフローチャートに示すように、変電所５０に設置された情報処理装置５２の制御手段１５は、測定器６および７によってそれぞれ測定される、整流器４における送出電圧及び送出電流を一定周期毎に取得し、同時にＧＰＳ時計装置８から取得した時刻情報と共に記憶手段１７に逐次保存する（ステップＳ１）。
そして、情報処理装置５２の制御手段１５は、測定された整流器４の送出電流の変化に基づいて電鉄き電回路において、故障ＦＡが発生したか否かを判断し（ステップＳ２）、もし、故障ＦＡが発生していないと判断した場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、送出電圧、送出電流及び時刻情報のデータの取得及び保存を繰り返し行う。

一方、故障ＦＡが発生したと判断した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、情報処理装置５２の制御手段１５は、送出電圧、送出電流及び時刻情報のデータの取得を中止し（ステップＳ３）、記憶手段１７に保存されている変電所５０における送出電圧、送出電流及び時刻情報の履歴データを、通信手段１０によって、制御所５４へ送信する（ステップＳ４）。また、変電所５１に設置された情報処理装置５３の制御手段も、故障ＦＡが発生したことを検出した場合には、記憶手段に保存されている変電所５１における送出電圧、送出電流及び時刻情報のデータを、通信手段１１によって、制御所５４へ送信する。

一方、制御所５４の通信手段２０は変電所５０および５１から送信されてきたデータを受信して、故障点標定装置５５の制御手段１９へ渡す。すると、制御手段１９は、受信した変電所５０及び５１における送出電圧、送出電流及び時刻情報のデータを記憶手段２１に記憶するとともに、時刻情報に基づき当該データの中から所定の時間幅に含まれる送出電圧及び送出電流のデータを抽出する（ステップＳ５）。
例えば、図５は送出電流（故障電流）の時間変動の一例を示す説明図であり、図５に示すように、時刻Ｔ０で故障ＦＡが発生した場合であっても、送出電流ＣＴは、直ちに流れ出すものではなく、その電流値はゼロであり、その後、送出電流ＣＴの電流値は、遮断器が作動する時刻ＴＤまで順次増加するように変化する。
しかし、図５における故障発生時刻Ｔ０の付近はデータが乱れることが予想されており、このようなデータを故障点の標定に用いることは適当ではなく、当該不要なデータを除去することが好ましい。

そこで、故障点標定装置５５の制御手段１９は、故障ＦＡが発生した時刻Ｔ０直後の不要なデータを使用することなく、図５に示すように、故障発生時刻Ｔ０からそれぞれ所定の時間経過後の時刻Ｔ１及び時刻Ｔ２を予め設定しておき、取得したデータの中から時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間に含まれるデータを抽出して標定に使用する。
そして、故障点標定装置５５の制御手段１９は、抽出した送出電圧及び送出電流の平均化処理を行い（ステップＳ６）、平均化処理した送出電圧及び送出電流を標定式に適用して故障点を標定する（ステップＳ７）。

具体的には、平均化処理としては、抽出された時刻Ｔ１〜Ｔ２の時間帯に含まれる送出電圧及び送出電流のうち、図５の特定の時間幅Ｔ３における送出電圧及び送出電流の測定値を移動平均処理する。
抽出された送出電圧及び送出電流にはノイズやリップル等が重畳されており、故障点の標定に誤差が生じてしまうおそれがあるが、このような移動平均処理によって、抽出された送出電圧及び送出電流における循環的や不規則的な変動部分を除去することができ、それにより、故障点の標定を精度良く行うことができる。

ここで、故障点の標定式について説明する。図６は故障等が発生した場合の直流電鉄き電回路の等価回路を示す回路図である。図６において、変電所５０の送出電圧Ｅａは、変電所５０の内部インダクタンスｌａを介して架線２に印加される。同様に、図６において、変電所５１の送出電圧Ｅｂは、変電所５１の内部インダクタンスｌｂを介して架線２に印加される。また、送出電流（故障電流）ｉａ及びｉｂが、変電所５０及び５１からそれぞれ送出される。
ここで、変電所５０から故障点ＰＴまでの距離を「Ｌｘ」、変電所５０及び５１の間隔を「Ｌ」、架線２の単位長さ（ｋｍ）当たりの抵抗値及びインダクタンス値を「ｒ」及び「ｌ」とした場合、変電所５０から故障点ＰＴまでの架線２の抵抗及びインダクタンスは、「ｒＬｘ」及び「ｌＬｘ」となり、変電所５１から故障点ＰＴまでの架線２の抵抗及びインダクタンスは、「ｒ（Ｌ−Ｌｘ）」及び「ｌ（Ｌ−Ｌｘ）」となる。
なお、故障点ＰＴにおいて、架線２は故障点抵抗ｒｇ及び故障点アーク電圧ｅを介してレール３に接続されるとみなすことができる。

特許文献１及び２の先行技術では、２つの変電所の送出電圧の値が等しい場合に、両変電所から流れ出す故障電流の値に基づいて故障点を標定することを想定している。すなわち、図６における変電所５０の送出電圧Ｅａと変電所５１の送出電圧Ｅｂとが等しい場合を想定している。
一方、本発明の一実施形態の直流電鉄き電回路の故障点標定システムでは、２つの変電所の送出電圧の値が異なることを想定して、そのような場合であっても精度良く故障点の標定を行うことができる標定式を導入した。
すなわち、図７に示すように変電所５０の送出電圧Ｅａから故障点ＰＴまでの電圧降下Ｖａを差し引いた故障点アーク電圧ｅと、変電所５１の送出電圧Ｅｂから故障点ＰＴまでの電圧降下Ｖｂを差し引いた故障点アーク電圧ｅとは等しいことに着目して標定式を導入した。このように導入された標定式を、［数１］及び［数２］に示す。

Ｌｘ：変電所５０から故障点までの距離
Ｌ：変電所間距離
Ｅａ：変電所５０送出電圧
Ｅｂ：変電所５１送出電圧
ｉａ：変電所５０送出電流（故障電流）
ｉｂ：変電所５１送出電流（故障電流）
ｌ：単位長さ（ｋｍ）あたりの線路インダクタンス
ｌａ：変電所５０内部インダクタンス
ｌｂ：変電所５１内部インダクタンス

ｒ：単位長さ（ｋｍ）あたりの線路抵抗

なお、上記数式１及び数式２に代入される送出電圧及び送出電流は、前記平均化処理によって平均化された電圧、電流である。
［数１］に示す標定式は、２つの変電所から故障点までの距離が、２つの変電所から故障点までのインダクタンス値に比例することを利用し、２つの変電所５０及び５１の送出電圧Ｅａ及びＥｂの差異を加味して故障点を標定することを可能にしたものである。
同様に、［数２］に示す標定式は、２つの変電所から故障点までの距離が、２つの変電所から故障点までの抵抗値に比例することを利用し、２つの変電所５０及び５１の送出電圧Ｅａ及びＥｂの差異を加味して故障点を標定することを可能にしたものである。
すなわち、［数１］に示す標定式の第一項には、送出電圧Ｅａ及びＥｂが変数として設定され、［数２］に示す標定式の第一項には、送出電圧Ｅａ及びＥｂが変数として設定されている。ちなみに、［数２］に示す標定式の第２項は、送出電圧には無関係であり、変電所間距離Ｌと送出電流（故障電流）に依存する項であるとともに、第２項の値は第１項の値に比べると小さな値であり、第２項を省略してもそれなりの精度向上を期待できるので、第２項は関数Ｆ（Ｌ，ｉ）と簡略化し詳細な式の記載は省略する。

図８は、送出電圧の差異を加味していない場合の標定結果と、送出電圧の差異を加味した場合の標定結果とを対比させた説明図である。
図８においては、縦軸に標定値（ｋｍ）をとって、送出電圧の差異を加味していない場合の標定結果と、送出電圧の差異を加味した場合の標定結果を並べて示したものである。
ちなみに、図８は、［数１］に示す標定式を使用して故障点を標定したものであり、標定条件は下記の通りである。
Ｌ：変電所間距離 １０ｋｍ
Ｅａ：変電所５０送出電圧 １６２０Ｖ
Ｅｂ：変電所５１送出電圧 １５００Ｖ
但し、ｉａ：変電所５０送出電流（故障電流）と、ｉｂ：変電所５１送出電流（故障電流）とは、同時刻に同一の電流値で変化（増加）するものと仮定する。

図８から明らかなように、上述のような同一条件であるにもかかわらず、送出電圧の差異を加味していない場合の標定結果と、送出電圧の差異を加味した場合の標定結果との間には「１９２ｍ」のずれが存在することが分かる。
言い換えれば、送出電圧の差異を加味していない標定方法では、標定条件である送出電圧Ｅａ（１６２０Ｖ）と送出電圧Ｅｂ（１５００Ｖ）との電圧差による各変電所の送出電流（故障電流）のずれは考慮されていないため、本願発明と比較して「１９２ｍ」分だけ標定結果に誤差が生じていることになる。
一方、本実施例における上述の標定式には、２つの変電所５０及び５１の送出電圧Ｅａ及びＥｂが変数として含まれているので、当該変数により２つの変電所の送出電圧の差異を加味して故障点を標定することができ、２つの変電所の送出電圧の値が異なる場合であっても精度良く故障点の標定を行うことができる。

そして、上記のような標定式を使用した処理が終了すると、故障点標定装置５５の制御手段１９は、標定された故障点の情報（標定結果）を表示手段２２に表示させる（ステップＳ８）。
例えば、故障点標定装置５５の制御手段１９は、当該表示手段２２の表示画面上に、故障点の位置を「変電所５０から２．２ｋｍ」、或いは、単に「２．２ｋｍ」と距離情報（文字及び数値、或いは、数値）として表示させたり、２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間の地図を表示させると共に、故障点の位置を位置情報（ポインタ、マークや記号等）として上記地図上に重畳させて表示させる。
従って、この場合、故障点標定装置５５の制御手段１９が、故障点の位置を距離情報として表示させたり、地図および故障点の位置を位置情報（ポインタ、マークや記号等）として表示させる画像データを生成したりする画像データ生成手段として機能することになる。

以上のように、本発明の一実施形態によれば、２つの変電所における送出電圧、送出電流及び時刻情報を取得し、故障が発生した場合に、時刻情報に基づき送出電圧及び送出電流の中から所定の時間幅に含まれる送出電圧及び送出電流を抽出し、抽出した送出電圧及び送出電流に平均化処理を行い、平均化処理した送出電圧及び送出電流に基づき故障点を標定することにより、両変電所における送出電圧に基づいて故障点の標定ができるので、２つの変電所の送出電圧の差異を加味して故障点を標定することができ、２つの変電所の送出電圧の値が異なる場合であっても精度良く故障点の標定を行うことができる。

また、故障点標定装置が、故障発生時刻Ｔ０からそれぞれ所定の時間経過後の時刻Ｔ１及び時刻Ｔ２を予め設定しておき、時刻情報に基づき時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間に含まれる送出電圧及び送出電流を抽出することにより、故障発生時刻直後におけるデータを使用することがないので、故障発生時刻Ｔ０直後における不安定なデータを除去することができ、精度の高い故障点の標定を行うことができる。
また、故障点標定装置が、抽出された送出電圧及び送出電流を特定の時間幅で移動平均処理することにより、送出電圧及び送出電流における変動部分の平均値を使用して演算を行うので、タイミングを設定して変動部分の値を抽出して演算する場合に比べて安定した演算結果が得られ、信頼性の高い故障点の標定を行うことができる。
また、故障点標定装置の表示手段に、標定された故障点の情報を距離情報として表示させることにより、故障点の変電所からの距離が数値で表示されるので、故障点の位置を容易に認識することができる。
さらに、故障点標定装置の表示手段に、区間の地図を表示させると共に標定された故障点の情報を位置情報として当該地図上に重ねて表示させることにより、故障点と各変電所の位置関係や故障点の実際の位置が明確になるので、故障点の位置を直感的に把握でき、故障点の位置をより容易に認識することができる。

（変形例１）
本発明の一実施形態の変形例１である直流電鉄き電回路の故障点標定システムの構成について図９を参照して説明する。但し、本発明の一実施形態と同様の説明については適宜省略する。
図１に示す直流電鉄き電回路の故障点標定システムでは、標定結果を制御所５４に設置された故障点標定装置５５の表示手段２２に表示させているが、変形例１は、２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間に分散して配置された現場端末に標定結果を表示可能にしたものである。
すなわち、図９に示すように、制御所５４に設置された故障点標定装置５５は、伝送線またはネットワークＮにより、２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間に分散して配置された複数の現場端末２３にそれぞれ接続される。なお、図９において、制御所５４に設置された故障点標定装置５５を除き、図１と重複する構成要素の記載は省略している。

このように、故障点標定装置５５の制御手段１９と現場端末２３が伝送線またはネットワークＮを介して接続されているため、制御手段１９は先に標定した故障点の標定結果（距離情報、位置情報）を分散配置された複数の現場端末２３に送信してそれぞれの表示装置に表示させたり、現場端末２３が故障点標定装置５５の制御手段１９より故障点の標定結果（距離情報、位置情報）を受信して表示装置に表示させたりすることができる。
なお、現場端末２３は、専用の端末であってもよいし、ＰＣ（パーソナル コンピュータ）に現場に設置可能な端末やタブレット端末、スマートフォン等の容易に移送可能な端末その他、標定結果を受信して表示可能な機器であればよい。

以上のように、上記変形例１によれば、２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間に分散して配置された複数の現場端末２３に故障点の標定結果（距離情報、位置情報）を送信して表示させることにより、故障点の近くの現場端末で標定結果を確認することができるので、迅速に対応することができ、実際の故障点の確認および復旧作業を故障発生から短時間のうちに行うことができる。

（変形例２）
上述した変形例１は、２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間に分散して配置された全ての現場端末２３に標定結果を表示させているが、変形例２では、２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間に分散して配置された現場端末２３の中で、標定された故障点に最も近い現場端２３に標定結果を表示させるというものである。
すなわち、制御所５４に設置された故障点標定装置５５の制御手段１９は、先に標定した故障点の標定結果（距離情報、位置情報）、特に、位置情報に基づき最も故障点に近い現場端末２３を特定すると共に故障点標定装置５５の制御手段１９は、通信手段２０等を制御して、先に標定した故障点の標定結果（距離情報、位置情報）を伝送線またはネットワークＮを介して当該特定した現場端末２３に送信して表示させる。

例えば、図９において、故障点標定装置５５の制御手段１９が、先に標定した故障点の標定結果に基づき現場端末ＦＴが最も故障点に近いと特定した場合には、通信手段１７等を制御して、先に標定した故障点の標定結果を現場端末ＦＴに送信して表示させる。
以上のように、本発明の変形例２によれば、２つの変電所５０及び５１で挟まれる区間に分散して配置された複数の現場端末２３の中で、故障点に最も近い現場端末ＦＴに、故障点の標定結果（距離情報、位置情報）を、伝送線またはネットワークＮを介して送信して表示させることにより、故障点に最も近い現場端末ＦＴで標定結果を確認することができるので、より迅速に対応することができ、実際の故障点の確認および復旧作業を故障発生から短時間のうちに行うことができる。

なお、上記実施形態および変形例の説明においては、故障点標定装置５５の表示手段２２や現場端末２３に故障点の標定結果を表示させる旨説明しているが、単に標定結果を表示させただけでは、作業者や操作者は、表示を見落とす可能性も否定できないので、警報（警報表示や発音による警報）と共に故障点の標定結果を表示させても構わない。この場合には、作業者や操作者は当該警報によって注意喚起されるので、表示手段の表示内容を直ちに確認でき、標定結果の見落としを防止することができる。

また、上記実施形態では、変電所の遮断器が作動するような故障が発生した場合について説明したが、本発明は、遮断器が作動するまでに至らない比較的急速な送出電流、送出電圧の変動を伴う異常が発生した場合にも、その異常発生地点を標定する場合にも適用することができる。
さらに、上記実施形態では、図４のフローチャートのステップＳ５の所定時間幅のデータ抽出およびステップＳ６の抽出データの平均化処理を制御所５４の故障点標定装置５５が行うと説明したが、所定時間幅のデータ抽出および抽出データの平均化処理を変電所５０、５１の情報処理装置５２，５３で行い、平均化処理で得られたデータを制御所５４の故障点標定装置５５へ送信して、故障点標定装置５５が前記数式（１），（２）のような標定式を用いて故障点の標定を行うように構成してもよい。

１ 電車
２ 電車線（架線）
３ 帰線（レール）
４、５ 整流器
６、７ 測定器
８、９ ＧＰＳ時計装置
１０、１１ 通信手段
１２ 遠方制御装置
１３ 電流測定器
１４ 電圧測定器
１５、１９ 制御手段
１６ 入力手段
１７、２１ 記憶手段
２０ 通信手段
２２ 表示手段
２３ 現場端末
５０、５１ 変電所
５２、５３ 情報処理装置
５４ 制御所
５５ 故障点標定装置
６１、６２ 遮断器
１００ 故障点標定システム

Claims (6)

1. 走行する電車に、少なくとも２つの変電所から直流電圧を供給する直流電鉄き電回路における故障点標定システムであって、
   前記各変電所は、
   送出電圧及び送出電流を測定する測定器と、
   時刻情報を計時する時計装置と、
   前記送出電圧、前記送出電流及び前記時刻情報をそれぞれ周期的に取得して時系列情報として保存すると共に、故障が発生した場合に保存された前記時系列情報を送信する情報処理装置と
   を備え、
   前記情報処理装置から前記各変電所における前記時系列情報を受信し、該時系列情報に含まれる前記時刻情報に対応した各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流の中から所定の時間幅における前記送出電圧及び前記送出電流を抽出し、抽出した各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流に平均化処理を行い、平均化処理した各変電所の送出電圧及び送出電流を、変電所間距離、変電所の送出電圧、変電所の送出電流、変電所の内部インダクタンスを変数とする所定の標定式に入れて計算し、故障点を標定して結果を表示する故障点標定装置と
   を備えることを特徴とする故障点標定システム。
2. 前記故障点標定装置は、
   故障発生時刻からそれぞれ所定の時間経過後の第１の時刻及び第２の時刻を予め設定しておき、前記時刻情報に基づき前記第１の時刻と前記第２の時刻との間に含まれる前記送出電圧及び前記送出電流を抽出することを特徴とする請求項１に記載の故障点標定システム。
3. 前記故障点標定装置は、
   抽出された前記送出電圧及び前記送出電流を特定の時間幅で移動平均処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の故障点標定システム。
4. 上記所定の標定式として、
   

   

   
   Ｌｘ：一方の変電所から故障点までの距離
   Ｌ：変電所間距離
   Ｅａ：一方の変電所の送出電圧
   Ｅｂ：他方の変電所の送出電圧
   ｉａ：一方の変電所の送出電流（故障電流）
   ｉｂ：他方の変電所の送出電流（故障電流）
   ｌ：単位長さ（ｋｍ）あたりの線路インダクタンス
   ｌａ：一方の変電所の内部インダクタンス
   ｌｂ：他方の変電所の内部インダクタンス
   を用いて、故障点を標定して結果を表示することを特徴とする請求項３に記載の故障点標定システム。
5. 走行する電車に、少なくとも２つの変電所から直流電圧を供給する直流電鉄き電回路における故障点標定システムであって、
   前記各変電所は、
   送出電圧及び送出電流を測定する測定器と、
   時刻情報を計時する時計装置と、
   前記送出電圧、前記送出電流及び前記時刻情報をそれぞれ周期的に取得して時系列情報として保存すると共に、故障が発生した場合に保存された前記時系列情報に含まれる前記時刻情報に対応した記送出電圧及び前記送出電流の中から所定の時間幅における前記送出電圧及び前記送出電流を抽出し、抽出した前記送出電圧及び前記送出電流に平均化処理を行い、平均化処理した送出電圧及び送出電流の値を送信する情報処理装置と
   を備え、
   変電所の前記情報処理装置から送信された前記平均化処理した送出電圧及び送出電流の値を受信し、変電所間距離、変電所の送出電圧、変電所の送出電流、変電所の内部インダクタンスを変数とする所定の標定式に入れて計算し、故障点を標定して結果を表示する故障点標定装置と
   を備えることを特徴とする故障点標定システム。
6. 走行する電車に、少なくとも２つの変電所から直流電圧を供給する直流電鉄き電回路における故障点標定方法であって、
   前記各変電所の送出電圧、送出電流及び時刻情報をそれぞれ周期的に取得して時系列情報として保存するステップと、
   故障が発生した場合に前記時刻情報に対応して保存された各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流の中から所定の時間幅に含まれる前記送出電圧及び前記送出電流を抽出するステップと、
   抽出された各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流に平均化処理を行うステップと、
   平均化処理された各変電所の前記送出電圧及び前記送出電流を、変電所間距離、変電所の送出電圧、変電所の送出電流、変電所の内部インダクタンスを変数とする所定の標定式に入れて計算し、故障点を標定するステップと
   を含むことを特徴とする故障点標定方法。

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