JP6444093B2 - 故障点標定システム - Google Patents
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このような直流電鉄き電回路において、短絡故障等が生じた場合には、変電所の遮断器が作動して当該区間の直流電圧の供給が停止される。
例えば、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、具体的には、両変電所から流れ出す故障電流について、GPS(Global Positioning System)情報により時間の同期をとり、歪のない時間帯について平均電流値を計算し、電流配分比に基づき故障点を標定する故障点標定方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、通常の並列き電系統であっても送電開始直後の短絡故障、送電遮断後の再閉路、或いは、試送電時の再遮断においては、片方の変電所からの送電が遮断されて、所謂、片送りき電系統になるため精度良く故障点を標定することができないといった問題点があった。
また、特許文献1の先行技術では、両変電所から流れ出す故障電流の測定値にデータ欠損があった場合には、故障点の標定自体が困難になったり、標定された故障点に大きな誤差が含まれてしまうといった問題点があった。
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、
前記変電所に設置され当該変電所における故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形を測定する測定装置と、
前記測定装置から前記変電所における故障発生時の前記送出電圧波形及び前記送出電流波形を受信し、前記送出電圧波形及び前記送出電流波形と予め算出された電圧及び電流の波形パターンとを比較して、最もパターン形状が類似している波形パターンの算出時のパラメータに基づき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。
また、故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形にデータ欠損があっても、予め算出された電圧及び電流の波形パターンと比較して故障点を標定することができるので、精度良く故障点の標定を行うことができる。
故障発生時の送出電圧波形と電圧の波形パターンとの比較により、変電所の内部抵抗及び内部インダクタンスを選定し、故障発生時の送出電流波形と電流の波形パターンとの比較により、故障点までの抵抗及びインダクタンスを選定できるので、選定されたインダクタンスに基づき故障点の距離を標定することができ、精度良く故障点の標定を行うことができる。
故障発生時の送出電圧波形と予め算出された電圧の波形パターンとの同一時刻における残差平方和が最小になる波形パターンを選択して変電所の内部抵抗及び内部インダクタンスを選定し、故障発生時の送出電流波形と予め算出された電流の波形パターンとの同一時刻における残差平方和が最小になる波形パターンを選択して故障点までの抵抗及びインダクタンスを選定できるので、選定されたインダクタンスに基づき故障点の距離を標定することができ、精度良く故障点の標定を行うことができる。
電圧測定器である高感度直流変成器により故障発生時の前記送出電圧波形を高感度に測定することにより、従来の測定器と比較して応答性が速く測定できるので、故障発生時の送出電圧波形を正確に測定することができて、その結果、測定された送出電圧波形に基づき精度良く変電所の内部抵抗及び内部インダクタンスを選定することができるので、精度良く故障点の標定を行うことができる。
故障発生時点の送電端電圧と、故障発生時の送出電流波形及び電圧変動率に基づき送出電圧波形を算出することにより、従来の応答が遅い直流変成器を用いても正確な送出電圧波形を得ることができて、その結果、得られた送出電圧波形に基づき精度良く変電所の内部抵抗及び内部インダクタンスを選定することができるので、精度良く故障点の標定を行うことができる。
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、
前記変電所に設置された測定装置で当該変電所における故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形を測定するステップと、
前記送出電圧波形及び前記送出電流波形と予め算出された電圧及び電流の波形パターンとを比較して、最もパターン形状が類似している波形パターンの算出時のパラメータに基づき故障点を標定するステップと、
標定結果を表示するステップと
を含むようにしたものである。
また、故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形にデータ欠損があっても、予め算出された電圧及び電流の波形パターンと比較して故障点を標定することができるので、精度良く故障点の標定を行うことができる。
また、故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形にデータ欠損があっても、予め算出された電圧及び電流の波形パターンと比較して故障点を標定することができるので、精度良く故障点の標定を行うことができる。
[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、発明の範囲は、図示例に限定されない。
図1に示す変電所50から電車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は、変電所50で受電した交流電圧を直流電圧に変換して架線2とレール3との間に供給する。さらに、整流器4と架線2との間には、短絡故障等の発生時に直流電圧の供給を遮断するための直流高速遮断器等の遮断器5が設けられる。
測定装置7は、電流測定器71及び電圧測定器72とから構成され、故障発生時から10ms程度の所定の測定期間における送出電圧及び送出電流を測定する。そして、電流測定器71及び電圧測定器72の出力信号は通信装置8に接続される。
通信装置8は、制御所51に設置された故障点標定装置9にネットワーク等を介して電流測定器71及び電圧測定器72の出力信号を送信する。
具体的には、通信装置8は、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、ISDN(Integrated Services Digital Network)等のネットワークの通信装置である。
特に、図1に示す実施形態では、故障点標定装置9を制御所51に設置して中央集管理しているので、記憶手段93に記憶される電圧及び電流の波形パターンのデータベースとしては、変電所50が直流電圧を供給する区間における電圧及び電流の波形パターンのデータベースのみならず、制御所51で集中管理する全ての変電所の供給区間における電圧及び電流の波形パターンのデータベースが記憶されている。
ここで、本発明の実施形態における故障点標定システム100の具体的な動作の説明を図4、図5、図6、図7、図8及び図9を用いて詳細に行う。
図4は、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。図4において、変電所50の整流器4の両端の電圧に相当する内部電圧Es(V)の出力は、変電所50内を引き回す配線等によって生じる内部抵抗Rs(Ω)及び内部インダクタンスLs(mH)を介して、架線2(線路単位長さの抵抗R0(Ω/km)及びインダクタンスL0(mH/km))に供給される。
但し、[数3]に示すように、変電所50の内部電圧Esから故障点までの抵抗R(Ω)及びインダクタンスL(mH)は、内部抵抗Rs(Ω)、内部インダクタンスLs(mH)、故障点抵抗Rg(Ω)、故障点距離x(km)、線路単位長さの抵抗R0(Ω/km)及びインダクタンスL0(mH/km)の組み合わせより値が決まる。
特に、送出電圧波形VT71は、変電所50に従来から設置されている直流変成器で測定した波形であり、送出電圧波形VT72は、応答性が速い高感度の直流変成器で測定した波形である。
図8から残差平方和CH81は、PT81に示すように故障点抵抗1.0Ω、故障点距離3.2kmで最小の値を示しており、故障点標定装置9の制御手段91は、残差平方和CH81を求めるために用いた算出された電流の波形パターンが、故障発生時の送出電流波形に最も類似する波形パターンであると選択することができる。
また、図9における「直流計測用変成器の種類」とは、多くの変電所で現在使用されている従来の直流変成器と、応答性が速い高感度の直流変成器とを示しており、それぞれの直流変成器を用いて送出電圧波形を測定した場合の標定値(km)が示されている。
また、故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形にデータ欠損があっても、予め算出された電圧及び電流の波形パターンと比較して故障点を標定することができるので、精度良く故障点の標定を行うことができる。
本発明の実施形態の説明のように、標定誤差を低減して標定精度が向上させるために、従来の直流変成器を、高感度の直流変成器に置き換えることが好ましいものの、コスト面等により全ての直流変成器を、高感度の直流変成器に置き換えることは困難であり、このため、従来の直流変成器による測定結果を補正することが考えられる。
具体的には、[数7]により従来の直流変成器で測定された故障発生時点の送電端電圧と、故障発生時の送出電流波形及び電圧変動率に基づき送出電圧波形を算出する。
また、図10における「電圧変動率による補正」とは、[数7]により故障発生時点の送電端電圧を用いて、故障発生時の送出電流波形及び電圧変動率に基づき送出電圧波形を算出した場合と、そうでない場合を示しており、それぞれの場合の標定値(km)が示されている。
すなわち、従来の応答が遅い直流変成器であっても、故障発生時点の送電端電圧と、故障発生時の送出電流波形及び電圧変動率に基づき送出電圧波形を算出することにより、標定精度を大幅に向上させることができる。
2 電車線(架線)
3 帰線(レール)
4 整流器
5 遮断器
6 保護装置
7 測定装置
8 通信装置
9 故障点標定装置
71 電流測定器
72 電圧測定器
91 制御手段
92 通信手段
93 記憶手段
94 表示手段
50 変電所
51 制御所
100 故障点標定システム
Claims (4)
- 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、
前記変電所に設置され当該変電所における故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形を測定する測定装置と、
前記測定装置から前記変電所における故障発生時の前記送出電圧波形及び前記送出電流波形を受信し、前記送出電圧波形及び前記送出電流波形と予め算出された電圧及び電流の波形パターンとを比較して、最もパターン形状が類似している波形パターンの算出時のパラメータに基づき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、
前記故障点標定装置は、
前記送出電圧波形と予め算出された電圧の前記波形パターンとを比較して、最もパターン形状が類似している波形パターンの算出時のパラメータに基づき前記変電所の内部抵抗及び内部インダクタンスを選定し、
前記送出電流波形と予め算出された電流の前記波形パターンとを比較して、最もパターン形状が類似している波形パターンの算出時のパラメータに基づき前記変電所の内部電圧から故障点までの抵抗及びインダクタンスを選定し、所定の算出式を用いて故障点を標定することを特徴とする故障点標定システム。 - 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、
前記変電所に設置され当該変電所における故障発生時の送出電圧波形及び送出電流波形を測定する測定装置と、
前記測定装置から前記変電所における故障発生時の前記送出電圧波形及び前記送出電流波形を受信し、前記送出電圧波形及び前記送出電流波形と予め算出された電圧及び電流の波形パターンとを比較して、最もパターン形状が類似している波形パターンの算出時のパラメータに基づき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、
前記故障点標定装置は、
前記送出電圧波形と予め算出された電圧の前記波形パターンとの同一時刻における残差平方和が最小になる波形パターンを選択し、選択した波形パターンの算出時のパラメータに基づき前記変電所の内部抵抗及び内部インダクタンスを選定し、
前記送出電流波形と予め算出された電流の前記波形パターンとの同一時刻における残差平方和が最小になる波形パターンを選択し、選択した波形パターンの算出時のパラメータに基づき前記変電所の内部電圧から故障点までの抵抗及びインダクタンスを選定し、所定の算出式を用いて故障点を標定することを特徴とする故障点標定システム。 - 前記測定装置は、
電圧測定器と電流測定器とから構成され、
前記電圧測定器は高感度直流変成器であることを特徴とする請求項1または2に記載の故障点標定システム。 - 前記故障点標定装置は、
故障発生時点の送電端電圧と、前記送出電流波形及び電圧変動率に基づき所定の算出式を用いて前記送出電圧波形を算出することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の故障点標定システム。
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