JP6767215B2 - 鉄道車両の地絡検出システム - Google Patents
鉄道車両の地絡検出システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6767215B2 JP6767215B2 JP2016180066A JP2016180066A JP6767215B2 JP 6767215 B2 JP6767215 B2 JP 6767215B2 JP 2016180066 A JP2016180066 A JP 2016180066A JP 2016180066 A JP2016180066 A JP 2016180066A JP 6767215 B2 JP6767215 B2 JP 6767215B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ground fault
- current
- current collector
- ammeters
- bus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 32
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 20
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Locating Faults (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Description
また、変電所の近くで地絡が生じると地絡電流は非常に急峻に流れるのに対して、変電所の遠くで地絡が生じると架線抵抗によって地絡電流が緩やかになることがある。従って、編成が変電所の近くにある場合と、遠くにある場合とで、地絡電流の流れ方が一様でなく、これにより地絡検出の困難さが増す。
前記複数の集電電力線の電流をそれぞれ検出する複数の集電電流計と、
前記高圧母線の電流を複数の箇所でそれぞれ検出する複数の母線電流計と、
前記複数の集電電流計の計測結果に基づいて地絡発生の判定を行う地絡判定部と、
前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計の計測結果に基づいて地絡の発生箇所の判定を行う位置判定部と、
を備え、
前記地絡判定部は、前記複数の集電電流計が検出した電流値の少なくとも一つが所定の電流閾値を超えた場合、及び、前記複数の集電電流計が検出した電流の変化率の少なくとも一つが所定の変化率閾値を超えた場合のうちいずれかの場合に地絡発生と判定し、
前記位置判定部は、前記地絡判定部が地絡発生と判定した場合に、前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計が検出した各々の電流の向きに基づいて地絡の発生箇所を判定し、さらに、前記複数の集電電流計が検出した電流の向きが全て前記給電用導体に向かう方向である場合に、前記編成外で地絡が発生したと判定することを特徴としている。
また、給電用導体に接触して集電を行う複数の集電部と、前記複数の集電部と車両の高電圧回路とを接続する複数の集電電力線と、複数の鉄道車両に渡って敷設されて前記複数の集電電力線と接続される高圧母線とを備える編成に搭載されて地絡の発生を検出する鉄道車両の地絡検出システムは、
前記複数の集電電力線の電流をそれぞれ検出する複数の集電電流計と、
前記高圧母線の電流を複数の箇所でそれぞれ検出する複数の母線電流計と、
前記複数の集電電流計の計測結果に基づいて地絡発生の判定を行う地絡判定部と、
前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計の計測結果に基づいて地絡の発生箇所の判定を行う位置判定部と、
を備え、
さらに、各々に前記地絡判定部が搭載される複数の車両側装置と、
前記複数の車両側装置から情報を受信する管理装置と、
を備え、
前記複数の車両側装置の各々は、
1つの筐体に、
前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計のうち同一の鉄道車両に配置される集電電流計および母線電流計と、
前記地絡判定部と、
前記地絡判定部の判定結果の情報を送信する判定結果送信部と、
前記集電電流計と前記母線電流計との電流の向きの情報を送信する向き情報送信部と、
が収容されて構成され、
前記管理装置は、
前記複数の車両側装置から情報を受信する情報受信部と、
前記位置判定部と、
地絡の情報を表示装置へ出力する出力部と、
を備え、
前記地絡判定部は、前記複数の集電電流計が検出した電流値の少なくとも一つが所定の電流閾値を超えた場合、及び、前記複数の集電電流計が検出した電流の変化率の少なくとも一つが所定の変化率閾値を超えた場合のうちいずれかの場合に地絡発生と判定し、
前記位置判定部は、前記地絡判定部が地絡発生と判定した場合に、前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計が検出した各々の電流の向きに基づいて地絡の発生箇所を判定することを特徴としている。
一方、変電所から遠い範囲では、地絡が生じた場合に地絡電流が緩やかになる。このため、変化率閾値を大きな値に設定すると、地絡発生の判定が難しくなる。しかしながら、上記構成では、集電電流計の電流値に基づく地絡発生の判定も行われる。電流値により地絡を判定する場合、所要時間が長くなるが、変電所から遠い範囲で地絡が生じた場合には、変電所側でも過大な電流が検出されるまでの時間が長くなる。よって、このような場合でも、地絡判定部は、多くの場合において、変電所が送電を遮断するより早く、地絡の発生を判定できる。
加えて、上記構成によれば、地絡発生と判定された場合に、集電電流計と母線電流計との電流の向きによって地絡の発生箇所を判定できる。
従って、本発明によれば、地絡が発生した場合に、様々な状況においても変電所が送電を遮断する前に、地絡発生の検出と地絡箇所の特定とを行うことができる。
前記地絡判定部は、
前記複数の電圧計の検出値が所定の地絡判定用の閾値より大きい場合に、前記電流変化率の条件又は前記電流値の条件が満たされていても、地絡発生と判定しないように構成してもよい。
他の鉄道車両又は給電用導体自体に地絡が発生した場合、車両の高電圧回路の放電又は回生電力の放出などによって、集電部から給電用導体へ大きな電流が流れる場合がある。上記の構成によれば、位置判定部により、このような場合を識別できる。
前記複数の車両側装置から情報を受信する管理装置と、
を備え、
前記複数の車両側装置の各々は、
1つの筐体に、
前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計のうち同一の鉄道車両に配置される集電電流計および母線電流計と、
前記地絡判定部と、
前記地絡判定部の判定結果の情報を送信する判定結果送信部と、
前記集電電流計と前記母線電流計との電流の向きの情報を送信する向き情報送信部と、
が収容されて構成され、
前記管理装置は、
前記複数の車両側装置から情報を受信する情報受信部と、
前記位置判定部と、
地絡の情報を表示装置へ出力する出力部と、
を備える。
前記複数の断流器ユニットは、それぞれ前記複数の車両側装置の前記筐体に収容されていてもよい。
図1は、本実施形態の鉄道車両の電力系統を示す構成図である。
本実施形態の鉄道車両の地絡検出システムは、1つの編成に搭載されて地絡の発生を検出するシステムである。ここで、「編成」とは、複数の鉄道車両が連結された構成を示す。編成には、架線50に接触して電力を集電する複数の集電部(例えばパンタグラフ)1と、複数の高電圧回路13と、集電部1と高電圧回路13とを結ぶ集電電力線1Aと、複数の集電部1を結ぶ高圧母線3とが設けられる。架線50は給電用導体の一例である。
高電圧回路13は、例えば走行用モータに電力を変換して出力するVVVF(Variable Voltage Variable Frequency)インバータ11、および、鉄道車両の電気装置に電力を変換して出力するSIV(Static Inverter)12などである。VVVFインバータ11は、通常、集電部1を有する鉄道車両40、41、42に搭載される。SIV12は、通常、集電部1を有さない鉄道車両に搭載され、隣接した鉄道車両から集電電力線1Aを介して集電された電力が供給される。図1では、簡略化のためにSIV12が集電部1を有する鉄道車両40、41、42に搭載された例を示している。
高圧母線3は、複数の鉄道車両に渡って敷設され、複数の集電電力線1Aと接続されている。高圧母線3を介して複数の集電部1が電気的に接続されることで、何れかの集電部1が架線50から離線したときでも一部の高電圧回路13が停電するという事態を避けることができる。また、集電部1が架線50から離線したり再着線したりする際のスパークの発生を抑止できる。
本発明の実施形態に係る地絡検出システムは、複数の車両側装置2と、管理装置30と、モニタ(表示装置)31とを備える。各車両側装置2は、パンタ点電流計4と、パンタ点電圧計5と、断流器ユニット10と、1つ又は複数の母線電流計6と、制御部20とを備える。ここで、パンタ点電流計4は、本発明に係る集電電流計の一例に相当する。パンタ点電圧計5は、本発明に係る電圧計の一例に相当する。各制御部20は、本発明に係る地絡判定部として機能し、管理装置30は、本発明に係る位置判定部として機能する。
パンタ点電流計4は、例えば変流器(CT:Current Transformer)であり、集電電力線1Aに流れる電流を検出する。図1、図5、図6においては、パンタ点電流計4を“CTP”と記している。
パンタ点電圧計5は、例えば直流計器用変圧器(DCPT:Direct Current Potential Transformer)であり、集電電力線1Aの電圧を検出する。
制御部20は、パンタ点電流計4、パンタ点電圧計5、母線電流計6の出力を受けて、地絡発生の検出と、管理装置30への各種情報の出力とを行う。制御部20の詳細は後述する。
モニタ31は、例えば乗務員室に搭載され、管理装置30の出力に基づいて表示出力を行う。
制御部20は、A/D変換器21、制御論理部22、およびインタフェース部23を備える。ここで、インタフェース部23は、本発明に係る判定結果送信部および向き情報送信部に相当する。
A/D変換器21は、各車両側装置2に含まれるパンタ点電流計4、パンタ点電圧計5、母線電流計6の出力をデジタル値に変換して入力する。制御論理部22は、パンタ点電流計4が計測した電流の変化率の演算、各電流計(パンタ点電流計4、母線電流計6)の電流方向の演算、パンタ点電流計4とパンタ点電圧計5の出力に基づく地絡発生の判定を行う。
また、インタフェース部23は、制御論理部22から地絡発生信号を入力した場合に、これをVVVFインバータ11にも送信する。地絡発生時、VVVFインバータ11は地絡発生信号に基づいてメインスイッチ15又は高速度遮断器16を開放できる。この開放により、地絡発生の影響を受けてVVVFインバータ11に不具合が生じることを避けることができる。
次に、地絡検出処理について説明する。図3は、車両側装置と管理装置とにより実行される地絡検出処理の手順を示すフローチャートである。図4は、制御論理部の地絡発生の判定方法を説明するグラフである。
ステップS2の判定結果が否の場合、制御論理部22は、ステップS1の条件判定に拘らずに、地絡の誤検出であるとしてデータを破棄し(ステップS3)、処理をステップS1に戻す。
管理装置30は、地絡発生信号を受信すると、全ての車両側装置2から各電流方向の情報を集約する(ステップS6)。次に、管理装置30は、これらの情報に基づいて、全ての集電電力線1Aの電流方向が全て架線50へ向かう方向であるか否かを判別する(ステップS7)。
図5に示すように、高圧母線3の一部に地絡点X1が生じると、各パンタ点電流計4および各母線電流計6が検出する電流の向きは、図中の矢印により示される向きになる。この場合、集電電力線1Aの電流方向は少なくとも1つは高圧母線に向かう方向になる。
一方、図6に示すように、架線50自体に地絡点X2が生じると、高電圧回路13又は高圧母線3のインピーダンスと架線50のインピーダンスとの関係により、集電電力線1Aの電流方向が全て架線50に向かう方向になる。別の編成で地絡が生じた場合にも同様になる。
また、地絡電流と突入電流とを集電電力線の電圧によって識別できるので、地絡発生の判定用の変化率閾値をより短い時間の閾値に設定して、より短時間に地絡発生の検出を行うことが可能となる。
また、本実施形態では、地絡発生と判定された場合に、パンタ点電流計4と母線電流計6との電流の向きにより地絡の発生箇所を判定することもできる。
1A 集電電力線
2 車両側装置
3 高圧母線
4 パンタ点電流計(集電電流計)
5 パンタ点電圧計(電圧計)
6 母線電流計
10 断流器ユニット
11 VVVFインバータ
12 SIV
13 高電圧回路
20 制御部(地絡判定部)
21 A/D変換器
22 制御論理部
23 インタフェース部(判定結果送信部、情報送信部)
30 管理装置(位置判定部)
31 モニタ
Claims (4)
- 給電用導体に接触して集電を行う複数の集電部と、前記複数の集電部と車両の高電圧回路とを接続する複数の集電電力線と、複数の鉄道車両に渡って敷設されて前記複数の集電電力線と接続される高圧母線とを備える編成に搭載されて地絡の発生を検出する鉄道車両の地絡検出システムにおいて、
前記複数の集電電力線の電流をそれぞれ検出する複数の集電電流計と、
前記高圧母線の電流を複数の箇所でそれぞれ検出する複数の母線電流計と、
前記複数の集電電流計の計測結果に基づいて地絡発生の判定を行う地絡判定部と、
前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計の計測結果に基づいて地絡の発生箇所の判定を行う位置判定部と、
を備え、
前記地絡判定部は、前記複数の集電電流計が検出した電流値の少なくとも一つが所定の電流閾値を超えた場合、及び、前記複数の集電電流計が検出した電流の変化率の少なくとも一つが所定の変化率閾値を超えた場合のうちいずれかの場合に地絡発生と判定し、
前記位置判定部は、前記地絡判定部が地絡発生と判定した場合に、前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計が検出した各々の電流の向きに基づいて地絡の発生箇所を判定し、さらに、前記複数の集電電流計が検出した電流の向きが全て前記給電用導体に向かう方向である場合に、前記編成外で地絡が発生したと判定することを特徴とする鉄道車両の地絡検出システム。 - 給電用導体に接触して集電を行う複数の集電部と、前記複数の集電部と車両の高電圧回路とを接続する複数の集電電力線と、複数の鉄道車両に渡って敷設されて前記複数の集電電力線と接続される高圧母線とを備える編成に搭載されて地絡の発生を検出する鉄道車両の地絡検出システムにおいて、
前記複数の集電電力線の電流をそれぞれ検出する複数の集電電流計と、
前記高圧母線の電流を複数の箇所でそれぞれ検出する複数の母線電流計と、
前記複数の集電電流計の計測結果に基づいて地絡発生の判定を行う地絡判定部と、
前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計の計測結果に基づいて地絡の発生箇所の判定を行う位置判定部と、
を備え、
さらに、各々に前記地絡判定部が搭載される複数の車両側装置と、
前記複数の車両側装置から情報を受信する管理装置と、
を備え、
前記複数の車両側装置の各々は、
1つの筐体に、
前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計のうち同一の鉄道車両に配置される集電電流計および母線電流計と、
前記地絡判定部と、
前記地絡判定部の判定結果の情報を送信する判定結果送信部と、
前記集電電流計と前記母線電流計との電流の向きの情報を送信する向き情報送信部と、
が収容されて構成され、
前記管理装置は、
前記複数の車両側装置から情報を受信する情報受信部と、
前記位置判定部と、
地絡の情報を表示装置へ出力する出力部と、
を備え、
前記地絡判定部は、前記複数の集電電流計が検出した電流値の少なくとも一つが所定の電流閾値を超えた場合、及び、前記複数の集電電流計が検出した電流の変化率の少なくとも一つが所定の変化率閾値を超えた場合のうちいずれかの場合に地絡発生と判定し、
前記位置判定部は、前記地絡判定部が地絡発生と判定した場合に、前記複数の集電電流計および前記複数の母線電流計が検出した各々の電流の向きに基づいて地絡の発生箇所を判定することを特徴とする鉄道車両の地絡検出システム。 - 前記集電電力線と前記高圧母線との遮断、或いは、前記高圧母線の所定の箇所を遮断する複数の断流器ユニットを備え、
前記複数の断流器ユニットは、それぞれ前記複数の車両側装置の前記筐体に収容されていることを特徴とする請求項2記載の鉄道車両の地絡検出システム。 - 前記複数の集電電力線の電圧をそれぞれ検出する複数の電圧計をさらに備え、
前記地絡判定部は、
前記複数の電圧計の検出値が所定の地絡判定用の閾値より大きい場合に、前記電流変化率の条件又は前記電流値の条件が満たされていても、地絡発生と判定しないことを特徴とする請求項1又は2記載の鉄道車両の地絡検出システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016180066A JP6767215B2 (ja) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | 鉄道車両の地絡検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016180066A JP6767215B2 (ja) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | 鉄道車両の地絡検出システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018046673A JP2018046673A (ja) | 2018-03-22 |
JP6767215B2 true JP6767215B2 (ja) | 2020-10-14 |
Family
ID=61695232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016180066A Active JP6767215B2 (ja) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | 鉄道車両の地絡検出システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6767215B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109444633B (zh) * | 2018-11-15 | 2020-06-23 | 中车株洲电力机车有限公司 | 一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统 |
CN111413581B (zh) * | 2020-03-19 | 2023-08-25 | 国网湖北省电力有限公司荆门供电公司 | 一种考虑智能电表信息的配电网故障精确定位方法 |
CN112477917B (zh) * | 2020-11-10 | 2022-12-16 | 交控科技股份有限公司 | 道岔故障检测方法、装置、电子设备和存储介质 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5419642B2 (ja) * | 1973-11-14 | 1979-07-17 | ||
JPS5521522B2 (ja) * | 1974-01-23 | 1980-06-10 | ||
JP2001069672A (ja) * | 1999-08-25 | 2001-03-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 充放電制御装置 |
JP5774351B2 (ja) * | 2011-04-12 | 2015-09-09 | 株式会社東芝 | 電気車システム |
DE112013006718B4 (de) * | 2013-02-22 | 2023-04-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Antriebssteuervorrichtung für Schienenfahrzeug |
-
2016
- 2016-09-15 JP JP2016180066A patent/JP6767215B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018046673A (ja) | 2018-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100766365B1 (ko) | 전기철도용 직류급전계통에서의 델타아이지락보호계전시스템 및 그 제어방법 | |
JP6767215B2 (ja) | 鉄道車両の地絡検出システム | |
US20140232191A1 (en) | Contact wire system for traction supply of an electric tractive vehicle | |
USRE44060E1 (en) | Electric car control apparatus | |
JP5369833B2 (ja) | 電動車両用充電器および地絡検出方法 | |
CN110133442A (zh) | 一种轨道车辆特高压过流故障检测装置及方法 | |
JP6433710B2 (ja) | 車両システムおよびその制御方法 | |
CN109878333B (zh) | 一种中压交流母线控制方法及系统 | |
EP2810847B1 (en) | Circuit breaker controller for electrically powered train | |
JP5774351B2 (ja) | 電気車システム | |
CN108819986B (zh) | 一种用于对轨道线路进行故障检测的系统及方法 | |
CN105572529A (zh) | Evse短路电缆保护方法 | |
CN112526253A (zh) | 一种过流故障检测系统、方法及轨道车辆 | |
CN205202752U (zh) | 一种交流电力机车牵引系统 | |
US11500006B2 (en) | Method and device for locating faults along an energy supply chain for DC current systems | |
CN111347943A (zh) | 一种轨道交通车辆接地系统 | |
CN112297963B (zh) | 一种列车高压系统及列车 | |
JP6764732B2 (ja) | 鉄道車両の地絡検出システム | |
EP1123829B1 (en) | Safety device for an overhead electrical line designed to supply power to transportation vehicles and method for operation of this device | |
CN111638471A (zh) | 一种故障判断方法、装置及列车 | |
KR102590269B1 (ko) | 트램의 자율 충전을 위한 역판토그라프 및 버스바의 접촉 상태 확인 시스템 및 방법 | |
JP4975589B2 (ja) | 無絶縁軌道回路用保安器 | |
JPH07266936A (ja) | 電車線とレール間の短絡方法 | |
CN113771630B (zh) | 城铁车辆接地保护电路 | |
JP7059173B2 (ja) | 電力変換システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190801 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200623 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200624 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200811 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200901 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200917 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6767215 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |