JP6996941B2 - Anomaly detection device, anomaly detection method and anomaly detection system - Google Patents
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Description
本発明は、電気鉄道システムにおける地絡故障等のき電線の異常検出に関する。 The present invention relates to anomaly detection of a feeder such as a ground fault in an electric railway system.
電気鉄道システムにおける運転用電力は、変電所からき電線を介して車両へき電され、レール等の帰線を通して変電所に戻される。
このき電回路で発生する故障には、き電線がレールに直接接触する短絡故障、および、き電線等の電気回路が電車線支持柱等の構造物と接触する地絡故障がある。
The operating power in the electric railway system is sent from the substation to the vehicle via the electric wire, and returned to the substation through the return line such as a rail.
Failures that occur in this feeder include short-circuit failures in which feeders come into direct contact with rails, and ground fault failures in which electric circuits such as feeders come into contact with structures such as train line support columns.
特に、地絡地絡故障に伴う故障電流の経路は、正常時と大きく異なり、故障電流の流出が継続した場合、対応が遅れることで周辺構造物や現場機器へ更なる被害が及ぶ可能性がある。したがって、故障電流が発生した場合には、変電所からの給電を停止し、走行する列車を停止させる等の措置が必要となる。 In particular, the path of the fault current due to a ground fault is significantly different from the normal one, and if the fault current continues to flow, the response may be delayed and further damage to peripheral structures and field equipment may occur. be. Therefore, when a fault current occurs, it is necessary to take measures such as stopping the power supply from the substation and stopping the running train.
従来から、直流き電回路における短絡故障や地絡故障に伴う故障電流を検出する方法として、直流高速度遮断器やΔI型故障選択継電器を用いる方法が知られている(特許文献1の背景技術を参照)。
詳しくは、これらの装置は、変電所に設置され、き電線における一定時間内のき電電流変化量を常時測定し、当該変電所が電力供給するき電線の故障発生を判定する。故障電流を検知した場合、直流高速度遮断器を開放してき電電流(故障電流)を遮断する。
Conventionally, as a method of detecting a failure current due to a short circuit failure or a ground fault in a DC current circuit, a method using a DC high-speed circuit breaker or a ΔI type failure selection relay has been known (background technique of Patent Document 1). See).
Specifically, these devices are installed in a substation, constantly measure the amount of change in the feeder current in the feeder within a certain period of time, and determine the occurrence of a failure in the feeder supplied by the substation. When a fault current is detected, the DC high-speed circuit breaker is opened to cut off the electric current (fault current).
しかし、従来の方法では、電流値が車両の負荷電流と同程度、もしくはそれ以下となる高抵抗地絡故障の検出が困難である問題があった。
この問題を解決するため、特許文献1に記載されている、電気車自体が測定した電気車負荷電流情報と、き電線で測定した電流とに基づいて故障電流を算出し、故障を判定することにより、高感度で故障の選別を行う方法が考案されている。
However, the conventional method has a problem that it is difficult to detect a high resistance ground fault failure in which the current value is equal to or less than the load current of the vehicle.
In order to solve this problem, the failure current is calculated based on the electric vehicle load current information measured by the electric vehicle itself and the current measured by the feeder, which is described in Patent Document 1, and the failure is determined. Therefore, a method for selecting faults with high sensitivity has been devised.
上記の先行技術は、変電所におけるき電電流の測定タイミングと、電気車における負荷電流の測定タイミングの同期をとるのが難しく、精度よく高抵抗地絡故障の検出を行うことが難しい。特に、複数編成が在線する場合には、き電電流の変化が複雑になり、故障判定が困難になる。
さらに、複数編成が在線する場合には、空調や照明等の補機電力による電力消費の合計が無視できなくなる問題がある。
In the above-mentioned prior art, it is difficult to synchronize the measurement timing of the electric current in the substation with the measurement timing of the load current in the electric vehicle, and it is difficult to accurately detect the high resistance ground fault. In particular, when a plurality of trains are present, the change in the feeder current becomes complicated and it becomes difficult to determine the failure.
Further, when a plurality of trains are present, there is a problem that the total power consumption due to auxiliary power such as air conditioning and lighting cannot be ignored.
本発明は、上記の問題を解決し、高抵抗地絡等による故障電流の検出を発生時点から早期に、かつ、高精度に検出する異常検出装置、異常検出方法および異常検出システムを提供することを目的とする。 The present invention provides an anomaly detection device, an anomaly detection method, and an anomaly detection system that solves the above problems and detects a fault current due to a high resistance ground fault, etc. at an early stage from the time of occurrence and with high accuracy. With the goal.
前記課題を解決するため、本発明に係るき電線の故障電流の有無を判定する異常検出装置は、前記き電線に在線する車両に故障電流の有無を判定する診断時間帯を通知して前記車両と連携し、前記車両の負荷電流がない状態の時に、前記き電線のき電電流を取得し、前記き電電流が所定値を超えている時に前記き電線に故障電流が発生していると判定するようにした。 In order to solve the above-mentioned problems, the abnormality detecting device for determining the presence or absence of a fault current of a feeder according to the present invention notifies the vehicle existing on the feeder of a diagnosis time zone for determining the presence or absence of a fault current, and the vehicle. When the load current of the vehicle is not present, the feeder current is acquired, and when the feeder current exceeds a predetermined value, a failure current is generated in the feeder. I tried to judge.
本発明によれば、高抵抗地絡等による故障電流の検出を発生時点から早期に、かつ、高精度に検出できる。 According to the present invention, it is possible to detect a fault current due to a high resistance ground fault or the like early from the time of occurrence and with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図1と図2により、実施形態の異常検出装置、異常検出方法および異常検出システムの概要を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the outline of the abnormality detection device, the abnormality detection method, and the abnormality detection system of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、鉄道システムにおいて地絡故障や短絡故障等の故障電流の発生有無を検出する異常検出システムの実施形態の全体構成を示す図である。
異常検出システムは、き電線301を介して車両201へ電力を供給する変電所101と、車両201に搭載された車上搭載装置203を制御する車上制御装置202と、変電所101からき電線301に供給される電流を検出するき電電流検出器701と、変電所101からき電線301への電力供給を遮断する遮断器501と、き電電流検出器701で検出したき電電流に基づいて、故障電流の発生有無を検出する異常検出装置401と、異常検出装置401と車上制御装置202とを接続するネットワーク601と、異常検出装置401の判定結果に基づいてき電線301における故障電流の発生を通知する警報装置801と、を有する。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of an abnormality detection system that detects the presence or absence of a failure current such as a ground fault failure or a short circuit failure in a railway system.
The abnormality detection system includes a
図1の異常検出システムでは、異常検出装置401が、測定したき電線301の電流値を元に、き電線301の異常の有無を判定する。異常検出装置401は、異常が発生したことを検知すると、遮断器501により当該き電線301への電力供給を遮断し、また、異常検出装置401は、き電回路の異常が発生した旨を警報装置801へ送信する。
In the abnormality detection system of FIG. 1, the
なお、図1では1つの車両(編成)201が、き電線301に在線している図となっているが、複数の車両(編成)が在線していてもよく、また、き電線301のき電回路の構成は、複線き電や並列き電であってもよい。
異常検出装置401は、変電所101が給電を行うき電線301毎に設けられ、き電線301の故障電流の発生を検出する。
In FIG. 1, one vehicle (organization) 201 is located on the
The
車上搭載装置203は、車両201の負荷電流の大きさに影響を与える装置を対象としており、例えば補助電源装置、高速度遮断器、主電動機、冷暖房装置、ブレーキ装置、パンタグラフ等がある。
なお、車上搭載装置203として蓄電装置(不図示)を備え、車上制御装置202が、車上搭載装置203の蓄電装置による運転か、または、き電線301からの受電による運転かを切り替える場合もある。
The on-
When a power storage device (not shown) is provided as the on-board on-
ネットワーク601は、異常検出装置401と車上制御装置202とが通信するための設備である。移動する車両201と地上設備との間を接続する必要があり、例えば誘導線、空間波、漏えい同軸ケーブル等を用いた列車無線通信や、移動体通信や無線LAN等の商用通信により構成される。
The network 601 is a facility for communicating between the
警報装置801は、き電回路の異常が発生した旨の警報を、鉄道システムの作業者に通知するための装置であり、ディスプレイ画面やスピーカー等の、作業者に警報を通知するための出力デバイスを有する。警報装置801は、携帯電話などの端末装置であってもよい。
The
異常検出装置401は、CPU(Central Processing Unit)とメモリを有するコンピュータであり、例えば、パーソナルコンピュータ(PC)やサーバコンピュータ等の、汎用的なコンピュータであればよい。
以下で説明する異常検出装置401の機能は、ソフトウェア(コンピュータプログラム)によって実装されている。
The
The function of the
異常検出装置401は、ソフトウェアで機能を実現することに限定する必要はなく、機能の一部または全部が、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって実装されていてもよい。
The
なお、異常検出システムの信頼性や可用性を確保するため、異常検出システムは、異常検出装置401や警報装置801のそれぞれを複数台有していてもよい。逆に、システム構成を簡素化するため、例えば以下で説明する異常検出装置401および警報装置801の機能のうち、2つ以上の機能が物理的に一つの装置(PC、サーバ等)で実現されていてもよい。例えば1つのPCに、異常検出装置401、警報装置801の機能の全てが実装されるように構成されていてもよい。
In order to ensure the reliability and availability of the abnormality detection system, the abnormality detection system may have a plurality of each of the
次に、図2により、異常検出装置401が定期的あるいは周期的(例えば、10分間隔)に行う故障電流の発生有無を検出する診断処理の概要を説明する。
まず、異常検出装置401は、ステップS21で、故障電流の発生の有無を検出するき電線301の線路に車両が在線しているか否かを判定する。車両が在線していない場合には(S21のNo)、ステップS23に進み、き電電流検出器701からこの時のき電電流を取得する(S23)。車両が在線している場合には(S21のYes)、ステップS22に進む。
Next, with reference to FIG. 2, the outline of the diagnostic process for detecting the presence or absence of the occurrence of the fault current performed by the
First, in step S21, the
ステップS21における在線の有無の判定は、列車位置情報を不図示の列車制御システムから取得し、列車位置情報から在線の有無を判定する。
また、列車ダイヤと遅延情報から現在時刻における在線の有無を判定するようにしてもよい。
For the determination of the presence / absence of an existing line in step S21, the train position information is acquired from a train control system (not shown), and the presence / absence of an existing line is determined from the train position information.
Further, the presence or absence of the current line at the current time may be determined from the train schedule and the delay information.
ステップS22で、異常検出装置401は、車両201の負荷電流の発生状態か否かを判定し、発生状態でない場合には(S22のNo)、ステップS23に進む。発生状態である場合には(S22のYes)、発生状態でなくなるまで、判定を繰り返す。
この負荷電流の発生状態でない状態の判定は、詳細を後述する異常検出装置401と車上制御装置202の連係により制御されている。
In step S22, the
The determination of the state in which the load current is not generated is controlled by the linkage between the
ステップS23で、異常検出装置401は、き電電流検出器701からこの時のき電電流を取得する。
上記のとおり、異常検出装置401は、車両201の負荷電流が発生していない時に、き電電流の取得を行うので、故障電流の発生有無の判定を精度よく行える。
In step S23, the
As described above, since the
ステップS24で、異常検出装置401は、取得したき電線301のき電電流が所定の電流値(閾値)を超えるか否かにより、故障電流が発生している否か(有無)を判定する(き電電流が所定電流値を超えている場合に故障電流が発生していると判定する)。
ここで、所定の電流値(閾値)とは、変電所101が給電するき電線301において、運転している車両201が存在しない場合は発生する確率が低いと考えられる電流値であり、例えば数アンペア~数100アンペア程度が設定される。
また、所定の電流値(閾値)は、き電線301に存在する車両201の運転状態、過去の故障電流発生時、または正常運用時における電流測定データを元に統計的に決めてもよい。
In step S24, the
Here, the predetermined current value (threshold) is a current value that is considered to have a low probability of occurring when the driving vehicle 201 does not exist in the
Further, the predetermined current value (threshold value) may be statistically determined based on the operating state of the vehicle 201 existing in the
異常検出装置401は、ステップS24で、瞬時的な測定誤差や、詳細を後述する異常検出装置401と車上制御装置202との診断タイミングずれ等を要因とした誤判定(正常状態であるにもかかわらず、故障電流発生と誤認識)を回避するため、例えば、所定電流値を超えた時間が一定時間以下の場合は故障電流が発生していないと判定してもよい。
In step S24, the
異常検出装置401は、故障電流が発生していない場合には、き電線301は正常状態と判定し(S24の無)、ステップS27に進む。
ステップS27で、異常検出装置401は、警報装置801へ正常の判定結果を送信する。このとき、正常判定の判定結果とともに、き電線301の電流測定データを送信してもよい。
以上で、異常検出装置401は、1回分の故障電流の発生有無判定についての診断処理を終了し、次の診断処理まで待機する。
If the fault current has not occurred, the
In step S27, the
With the above, the
異常検出装置401は、き電電流が所定電流値を超え、故障電流が発生している場合には、き電線301は異常状態と判定し(S24の有)、ステップS25に進む。
ステップS25で、異常検出装置401は、遮断器501に開放指示を出し、変電所101からき電線301へのき電電流(電力供給)を遮断する。
When the feeder current exceeds the predetermined current value and a failure current is generated, the
In step S25, the
ステップS25で、並列き電する隣接する変電所101の遮断器501と電気的な連動装置を設けておき、異常検出装置401が、当該遮断器501を開放した場合に、隣接する変電所101の遮断器501も開放するようにしてもよい。
In step S25, a
次に、ステップS26で、異常検出装置401は、警報装置801へ故障電流の発生を知らせる判定結果およびき電線301の電流測定データを送信する。
このとき、異常検出装置401は、警報装置801に、き電線301の電流測定データに加えて、故障電流を検出したき電線の区間情報と検出時刻に関する情報を送信することが望ましい。これにより、故障被害の規模推定、故障発生箇所の特定、保守点検等を行うことができる。
Next, in step S26, the
At this time, it is desirable that the
以上で、異常検出装置401は、1回分の故障電流の発生有無判定についての診断処理を終了し、次の診断処理まで待機する。
異常検出装置401は、図2で説明したように、異常検出装置401と車上制御装置202とが連係することにより、車両が在線中であっても車両の負荷電流がない状態のき電電流を取得して、故障電流の発生の有無を判定している高精度の検出を行うことができる。
以降、異常検出装置401と車上制御装置202と間の連係方法について説明する。
With the above, the
As described with reference to FIG. 2, the
Hereinafter, a method of linking the
≪強制遮断方式≫
まず、所定の診断時間帯に車上制御装置202がき電線301から車上搭載装置203に供給されるき電電力を遮断して車両201の負荷電流をなくし、負荷電流の発生しない状態とする。そして、この状態で、異常検出装置401が故障電流の発生有無の診断処理を行うように、異常検出装置401と車上制御装置202とが連携動作する場合を強制遮断方式と称し、以下に詳細に説明する。
≪Forced cutoff method≫
First, the load current of the vehicle 201 is eliminated by shutting off the electric power supplied from the
図3は、強制遮断方式における、異常検出装置401と車上制御装置202の処理フローの対応を示す図である。
強制遮断方式による連係では、双方が同じ診断時間帯で処理を行う必要がある。このため、異常検出装置401は、ステップS301で車上制御装置202と時計の同期を行い、車上制御装置202は、ステップS311で異常検出装置401と時計の同期を行う。
FIG. 3 is a diagram showing the correspondence between the processing flows of the
In the linkage by the forced cutoff method, it is necessary for both parties to perform processing in the same diagnosis time zone. Therefore, the
次に、異常検出装置401は、変電所101が給電するき電線301に在線する車両201の車上制御装置202へ診断時間帯を指示する(S302)。
この診断時間帯の情報には、診断開始時間および診断終了時間(例えば、診断時間帯は「12時10分30秒」から「12時10分40秒」までの時間)の時刻情報が含まれる。
Next, the
The information of the diagnosis time zone includes the time information of the diagnosis start time and the diagnosis end time (for example, the diagnosis time zone is the time from "12:10:30" to "12:10:40"). ..
他の診断時間帯の指示としては、車上制御装置202が診断開始指示を受信したタイミングから、診断終了指示を受信したタイミングまでの間を診断時間帯とするタイミング指示方法である。
Another instruction for the diagnosis time zone is a timing instruction method in which the period from the timing when the on-
また、一定時間間隔(例えば、10分周期)で定期的に診断を実施する定期診断の場合には、診断時間帯の指示の指示時に診断開始時間は含まれなくてもよい。さらに、異常診断に要する時間が固定の場合(たとえば、10秒で常時固定)、診断終了時間は含まれなくてもよい。 Further, in the case of a periodic diagnosis in which the diagnosis is periodically performed at regular time intervals (for example, a 10-minute cycle), the diagnosis start time may not be included when the instruction of the diagnosis time zone is instructed. Further, when the time required for the abnormality diagnosis is fixed (for example, it is always fixed at 10 seconds), the diagnosis end time may not be included.
定期診断であり、かつ診断に要する時間が一定の場合には、異常検出装置401が、ネットワーク601を介して走行中の車両201に診断時間帯を指示する必要はない。代わりに、営業運転開始前に車上制御装置202へ診断時間帯の指示を行い、営業運転中は異常検出装置401から明示的には送信しない構成とする。この場合、車上制御装置202は、診断時間帯の指示を明示的に受信していない場合でも、車上制御装置202は異常診断時間内と判断して車上搭載装置203を制御する。
When the diagnosis is periodic and the time required for the diagnosis is constant, it is not necessary for the
次に、診断時間帯を指示された車上制御装置202の処理手順を説明する。
ステップS312で、車上制御装置202は、異常検出装置401から診断時間帯を受信する。
車上制御装置202は、以下の異常診断の処理を繰り返し行う。
Next, the processing procedure of the on-
In step S312, the on-
The on-
ステップS313で、車上制御装置202は、異常検出装置401からの診断時間帯の指示があったか否かを判定する。診断時間帯の指示があった場合には(S313のYes)、ステップS314に進む。診断時間帯の指示がなかった場合には(S313のNo)、異常診断の処理を繰り返す。
In step S313, the on-
上記の定期診断かつ診断に要する時間が一定の場合には、車上制御装置202は、診断時間帯の指示データを明示的に受信していない場合でも、ステップS313においては、異常診断指示があるものとして、以降の処理を行う。
また、上記した診断指示受信タイミングの指示方法の場合においても、異常診断指示があるものとして、以降の処理を行う。
When the above periodic diagnosis and the time required for the diagnosis are constant, the on-
Further, even in the case of the above-mentioned method of instructing the diagnosis instruction reception timing, it is assumed that there is an abnormality diagnosis instruction, and the subsequent processing is performed.
ステップS314で、車上制御装置202は、診断時間帯の情報が時刻情報の場合には、現在時刻が診断時間内であるか否かを判定する。診断時間内であれば(S314のYes)、ステップS315に進み、診断時間内でない場合には(S314のNo)、異常診断の処理を繰り返す。
In step S314, when the information of the diagnosis time zone is the time information, the on-
上記タイミング指示方法の場合においては、車上制御装置202は、診断開始指示を受信したタイミングから、診断終了指示を受信したタイミングまでの間であれば、ステップS314のYesとして、診断時間内としてステップS315に進む。診断開始指示を受信する以前、または、診断終了指示を受信した以後であれば、ステップS314のNoとして、異常診断の処理を繰り返す。
In the case of the above timing instruction method, the on-
ステップS315で、車上制御装置202は、車両201がき電電流を受電しているか否かを判定する。き電電流を受電中であれば(S315のYes)、S316に進む。き電電流を受電していなければ(S315のNo)、異常診断の処理を繰り返す。
In step S315, the on-
ステップS316で、車上制御装置202は、車上搭載装置203を制御し、例えば車上に搭載した高速遮断器を開放して、き電線301から車上搭載装置203に給電されるき電電流を遮断する。
そして、ステップS312に戻り、異常診断の処理を繰り返す。
In step S316, the on-
Then, the process returns to step S312, and the abnormality diagnosis process is repeated.
なお、図示していないが、車上制御装置202は、診断のために行ったき電電流の遮断を、診断時間帯の終了、診断終了時刻に到達、または、診断終了指示を受信したタイミングで、解除し、車上搭載装置203へき電電流を供給する。
Although not shown, the on-
車上制御装置202は、上記の処理により、診断時間帯に車上搭載装置203の負荷電流が生じないように制御(強制遮断)する。
異常検出装置401は、上記に連係して診断時間帯にき電電流を取得して、故障電流の発生有無を判定することができる。
By the above processing, the on-
The
詳しくは、異常検出装置401は、図2で説明したステップS22に対応するステップS303の“診断時間帯か?”の判定処理において、現在時刻が診断時間内であるか否かを判定する。診断時間内であれば(S303のYes)、ステップS304に進み、診断時間内でない場合には(S303のNo)、診断時間帯になるまで待機する。
ステップS301で、異常検出装置401と車上制御装置202の時計は同期しているので、略同時に、診断時間帯を判定できる。
Specifically, the
Since the clocks of the
診断時間帯の指示方法がタイミング指示の場合においては、異常検出装置401は、ステップS303で、診断開始時間で診断開始指示を車上制御装置202に通知し、診断終了時間で診断終了指示を通知する。
この場合においても、車上制御装置202は、診断開始指示により診断時間帯を判定するので、異常検出装置401と車上制御装置202の処理を同期化することができる。
When the method for instructing the diagnosis time zone is timing instruction, the
Even in this case, since the on-
ステップS304で、車上制御装置202は、図2で説明したステップS23~ステップS27に対応する故障電流の判定処理を行う。上記にとおり、車上制御装置202は、診断時間帯において負荷電流を生じないように車両201のき電電流を遮断しているので、高抵抗地絡による故障電流も精度よく検出できる。
In step S304, the on-
ところで、車両201が蓄電装置を備える場合には、図3のステップS316で、き電線から車上搭載装置203へのき電電流遮断の処理に替えて、車上搭載装置203への電力供給をき電線301から蓄電装置に切り替える処理を行うようにしてもよい。
By the way, when the vehicle 201 is provided with a power storage device, in step S316 of FIG. 3, power is supplied to the on-
これにより、診断時間帯においても通常時と同様の車両運転が可能となる。蓄電装置の電池容量が少ない場合、車上制御装置202は車両運転状況に応じて、乗客への影響が少なく、かつ電力消費を抑えた運転をするように車上搭載装置203を制御してもよい(例えば、車両201の空調を弱めて補機電力を抑制しつつ、走行速度を維持等)。
As a result, it is possible to drive the vehicle in the same manner as in normal times even during the diagnosis time. When the battery capacity of the power storage device is low, the on-
≪計画診断方式≫
次に、車両201の運転曲線に基づいて負荷電流が生じない時間帯を求めて診断時間帯として、異常検出装置401が故障電流の発生有無の診断処理を行うように、異常検出装置401と車上制御装置202とが連携動作する場合を計画診断方式と称し、以下に詳細に説明する。
≪Plan diagnosis method≫
Next, the
図4は、き電線301の変電所101の給電区間における車両201の速度と位置の関係を示す運転曲線図である。縦軸は、車両201の走行速度を示し、横軸は、き電線301の一端からの距離を示している。
FIG. 4 is an operation curve diagram showing the relationship between the speed and the position of the vehicle 201 in the feeding section of the
車両201は、図4の運転曲線に基づいて運転され、途中の駅で所定時間の停車しているものとする。
運転曲線の実線で示される力行1、力行2、力行3の状態では、車両201の負荷電流が生じている。運転曲線の破線で示される惰行1、惰行2、制動1、惰行3の状態や駅に停車中の状態では、車両201に負荷電流が生じていない。
It is assumed that the vehicle 201 is driven based on the driving curve of FIG. 4 and has stopped at a station on the way for a predetermined time.
In the states of power running 1, power running 2, and power running 3 shown by the solid line of the driving curve, the load current of the vehicle 201 is generated. No load current is generated in the vehicle 201 in the states of coasting 1, coasting 2, braking 1, coasting 3, and the state of being stopped at the station, which are indicated by the broken lines of the driving curve.
したがって、異常検出装置401は、惰行1、惰行2、惰行3の状態または駅に停車中の状態を、図2のステップS22における、負荷電流が発生していない状態として、故障電流の発生有無を判定することができる。
車両201が制動1の状態では、回生電力をき電線301に供給される場合がある。このため、負荷電流は発生していないが、故障電流の判定には適さない。
Therefore, the
When the vehicle 201 is in the state of braking 1, regenerative power may be supplied to the
例えば、運転曲線からき電線301の一端であるo点から惰行2の開始点aまでの経過時間を求め、列車ダイヤから求まるo点の通過予定時刻を加算して診断開始時間とする。そして、o点から惰行2の終了点bまでの経過時間を求め、o点の通過予定時刻を加算して診断終了時間とする。
そして、図2のステップS22で、上記で求めた診断開始時間以前と、診断終了時間以後を“負荷電流の発生状態”として処理する。
For example, the elapsed time from the point o, which is one end of the
Then, in step S22 of FIG. 2, before the diagnosis start time obtained above and after the diagnosis end time are processed as "load current generation state".
上記のように、運転曲線や列車ダイヤから、負荷電流が発生しない時間帯を求めることができるが、列車遅延等により通過時刻が変動して負荷電流が生じ、故障電流を正確に検出できないことがある。このため、運転曲線や列車ダイヤから求めた診断開始時間と診断終了時間を診断時間帯として、図3で説明した処理フローのステップS302とステップS312に適用することが望ましい。
これにより、車両201の運行状態が変動し、き電電流の受電中に診断時間になってもき電電流を強制遮断するので、故障電流の発生の有無を正確に判定できる。
As described above, the time zone in which the load current does not occur can be obtained from the operation curve and train schedule, but the passing time fluctuates due to train delays, etc., and the load current occurs, making it impossible to accurately detect the fault current. be. Therefore, it is desirable to apply the diagnosis start time and the diagnosis end time obtained from the operation curve and the train schedule to steps S302 and S312 of the processing flow described with reference to FIG. 3 as the diagnosis time zone.
As a result, the operating state of the vehicle 201 fluctuates, and the feeder current is forcibly cut off even at the diagnosis time while the feeder current is being received, so that it is possible to accurately determine whether or not a fault current has occurred.
運転曲線や列車ダイヤから診断時間帯を求める処理を異常検出装置401が行う場合には、図3のステップS301以前に診断時間帯を求める処理を行えばよい。
また、車両の運行状況を把握している別装置(たとえば、運行管理システム等)が運転曲線や列車ダイヤから診断時間帯を求めて異常検出装置401に通知してもよい。この場合には、図3のステップS301以前に、診断時間帯を取得する処理を追加すればよい。
When the
Further, another device (for example, an operation management system or the like) that grasps the operation status of the vehicle may obtain the diagnosis time zone from the operation curve or the train schedule and notify the
≪オンデマンド診断方式≫
次に、診断時間帯に、車上制御装置202から異常検出装置401に診断要求を行い、異常検出装置401が故障電流の発生有無の診断処理を行うように、異常検出装置401と車上制御装置202とが連携動作する場合をオンデマンド診断方式と称し、以下に詳細に説明する。
≪On-demand diagnostic method≫
Next, during the diagnosis time zone, the on-
図4で説明したとおり、車両201は、惰行の状態や停車中の状態では、負荷電流が生じていない。
車上制御装置202は、車上搭載装置203の動作状態を検出することで、車両201が、惰行の状態や停車中の状態で、負荷電流が生じていないことを検出できる。
また、車上制御装置202も、異常検出装置401と同様に、運転曲線や列車ダイヤから、負荷電流の発生しない惰行の状態や停車中の状態の継続時間を推定することができる。
As described with reference to FIG. 4, the vehicle 201 does not generate a load current in the coasting state or the stopped state.
By detecting the operating state of the on-board on-
Further, the on-
したがって、車上制御装置202は、現在が負荷電流の発生がなく異常診断に適した状態であるか、現在の状態が診断処理に必要な時間継続するか、を判定できる。つまり、車上制御装置202は、運行状況に応じて、負荷電流が生じておらず異常診断に適したタイミングを異常検出装置401に通知することができる。
以下、図5の制御フローに従い、オンデマンド診断方式における異常検出装置401と車上制御装置202の処理を詳細に説明する。
Therefore, the on-
Hereinafter, the processing of the
異常検出装置401は、ステップS501で、双方が同じ診断時間帯で処理を行う必要があるため、車上制御装置202と時計の同期を行う。
そして、ステップS502で、変電所101が給電するき電線301に在線する車両201の車上制御装置202へ所定の診断時間帯を指示する。
ここで、指示する診断時間帯は、列車遅延等による通過時刻の変動分を考慮して時間幅を決める。
In step S501, the
Then, in step S502, a predetermined diagnosis time zone is instructed to the on-
Here, the time width of the designated diagnosis time zone is determined in consideration of the fluctuation of the passing time due to the train delay or the like.
車上制御装置202は、まず、双方が同じ診断時間帯で処理を行う必要があるため、ステップS511で異常検出装置401と時計の同期を行う。
次に、ステップS512で、車上制御装置202は、異常検出装置401から診断時間帯を受信する。
First, both of the on-
Next, in step S512, the on-
そして、ステップS513で、車上制御装置202は、現在時刻が診断時間内であるか否かを判定する。診断時間内であれば(S513のYes)、ステップS514に進み、診断時間内でない場合には(S513のNo)、診断時間になるまで待機する。
Then, in step S513, the on-
ステップS514で、車上制御装置202は、車両201が所定時間の惰行の状態が継続するか否かを判定し、惰行の状態が継続する場合には(S514のYes)、ステップS515に進む。惰行の状態が継続しない場合には(S514のNo)、惰行の状態が所定時間継続するようになるまで待機する。
In step S514, the on-
この惰行の状態の継続時間は、異常検出装置401のき電電流の測定処理時間や、ネットワーク601を介して車上制御装置202から異常検出装置401への通信の遅延時間等により決める。
The duration of this coasting state is determined by the measurement processing time of the electric current of the
ステップS515で、車上制御装置202は、異常検出装置401に、故障電流の有無の診断要求を行う。
そして、S512に戻り、異常診断の処理を繰り返す。
In step S515, the on-
Then, the process returns to S512 and the abnormality diagnosis process is repeated.
車上制御装置202は、上記の処理により、診断時間帯に車上搭載装置203の負荷電流が生じないタイミングを診断要求として異常検出装置401に通知する。
異常検出装置401は、上記の通知に応じて、診断時間帯のき電電流を取得して、故障電流の発生有無を判定する。
By the above processing, the on-
The
詳しくは、異常検出装置401は、図2で説明したステップS22に対応するステップS503の“診断要求有?”の判定処理において、車上制御装置202から診断要求の通知がされたか否かを判定する。通知があれば(S503のYes)、ステップS504に進み、通知がなければ(S503のNo)、診断要求の通知を待つ。
Specifically, the
ステップS504で、車上制御装置202は、図2で説明したステップS23~ステップS27に対応する故障電流の判定処理を行う。上記にとおり、車上搭載装置203の負荷電流が生じていないので、高抵抗地絡による故障電流も精度よく検出できる。
In step S504, the on-
車上制御装置202は、ステップS514の“惰行状態が継続するか”の処理に代えて、駅に停車している等で停車時間が継続するかの判定処理を行ってもよい。
Instead of the process of "whether the coasting state continues" in step S514, the on-
≪複数編成≫
上記では、き電線301に1つの編成の車両201が在線している場合について説明したが、き電線301に複数の編成の車両201が在線している場合(上下線も含む)も、同様にして、故障電流の発生有無の判定を行うことができる。
≪Multiple formation≫
In the above, the case where one train set 201 is present on the
詳しくは、異常検出装置401は、き電線301に在線する全ての編成(車両201)について、時計の同期と、診断時間帯の指示を行う。複数編成のそれぞれの車上制御装置202は、診断時間帯にき電電流を受電していれば、き電線301から車上搭載装置203へのき電電流の電流遮断を行って、負荷電流がない状態にする(強制遮断方式)。異常検出装置401は、このタイミングで、き電電流を取得して、故障電流の発生有無の判定を行う。
これにより、複数の編成の車両201が在線していても、高抵抗地絡等による故障電流の発生を検出できる。
Specifically, the
As a result, even if a plurality of trains 201 are present on the line, it is possible to detect the occurrence of a fault current due to a high resistance ground fault or the like.
上記の計画診断方式においては、異常検出装置401は、複数編成のそれぞれの運転曲線や列車ダイヤから、車両201が、同時に、惰行の状態や停車中の負荷電流がない状態となる時間帯を抽出し、この時間帯を診断時間帯とする。そして、異常検出装置401は、複数編成のそれぞれの車上制御装置202に、これを通知する。
In the above-mentioned planned diagnosis method, the
複数編成の車両201が同時に負荷電流のない状態となる時間帯がない場合には、回送運転の車両201があるか否かを判定する。回送運転の車両201がある場合には、回送運転の車両201を除く編成で、同時に負荷電流がない状態となる時間帯を抽出する。
回送運転の車両201を除く編成で、同時に負荷電流がない状態となる時間帯があれば、この時間帯を診断時間帯とする。回送運転の車両201において、き電電流の強制遮断が発生しても、乗客がいないためサービス低下とならない。
When there is no time zone in which the plurality of trains 201 are in a state where there is no load current at the same time, it is determined whether or not there is a vehicle 201 in the forwarding operation. If there is a vehicle 201 in the deadhead operation, the time zone in which the load current is not present is extracted at the same time in the organization excluding the vehicle 201 in the deadhead operation.
If there is a time zone in which there is no load current at the same time in the formation excluding the vehicle 201 in the forwarding operation, this time zone is set as the diagnosis time zone. Even if the feeder current is forcibly cut off in the vehicle 201 in the deadhead operation, the service does not deteriorate because there are no passengers.
複数編成の車両201が同時に負荷電流のない状態となる時間帯がなく、かつ、回送運転の車両201を除く編成でも同時に負荷電流がない状態となる時間帯がない場合には、同時に負荷電流がない状態となる車両201の数が最大の時間帯を、診断時間帯とする。 If there is no time zone in which the multiple trains 201 are simultaneously free of load current, and there is no time zone in which the trains other than the deadheading vehicle 201 are simultaneously free of load current, the load current is simultaneously applied. The time zone in which the number of vehicles 201 in a non-existent state is maximum is defined as the diagnosis time zone.
また、オンデマンド診断方式では、異常検出装置401は、複数編成の全ての車上制御装置202から診断要求を通知された時に、故障電流の有無の判定を行うようにする。
Further, in the on-demand diagnosis method, the
ところで、き電線301に複数の編成の車両201が在線している場合に、通信遅延や通信欠落が発生すると、対象の車両201の車上制御装置間で異なった診断時間帯を認識し、異常検出装置401は適切な診断ができなくなる可能性がある。特に、異常検出装置401が診断時間帯の指示の方法として、前記オンデマンド診断方式を適用した場合にこの事象が発生すると想定される。
By the way, when a communication delay or a communication omission occurs when a plurality of trains 201 are present on the
このような事象が発生する確率を低減するため、例えば、異常検出装置401と車上制御装置202との間の通信を周期通信(一定時間おきに送受信)にしたり、通信内容へ通番を付与したり、車上制御装置202が通信を受信した場合は異常検出装置401へ通知を返す等の対策が考えられる。
In order to reduce the probability that such an event will occur, for example, the communication between the
また、異常検出装置401は、通信遅延や処理の遅延時間分を考慮し、車上制御装置202に指示した時間帯よりも幅広い時間帯を診断対象時間帯とし、その時間帯において常時所定値以上の電流が測定される場合に異常と判定する対策も考えられる。ネットワーク601の構成に応じて、これらの対策を適宜適用することが望ましい。
Further, the
次に、警報装置801(図1参照)について説明する。
警報装置801は、異常検出装置401の警報送信(図2のS26)や正常送信(図2のS27)を受信し、異常診断の判定結果、き電線301の電流測定データ、および異常状態に関する警報をユーザに提示する。
Next, the alarm device 801 (see FIG. 1) will be described.
The
き電線301の電流測定データに、異常検出装置401が測定した電流値、測定区間、測定時間に関する情報が含まれる場合、警報装置801は故障被害の規模推定、発生要因の推定、故障発生箇所の特定等を行うことができる。警報装置801は、その情報を表示したり、現地での改修や保守点検の指示を行ったりしてもよい。警報装置801は画面に警報を表示してもよいし、同様の内容を音、ランプ点灯、振動(携帯端末のバイブレーション機能等)、といった別の手段によりユーザへ提示してもよい。
When the current measurement data of the
上記の説明では、警報システムの異常検出装置401が、き電電流を取得して故障電流の有無の判定を行う処理を詳細に説明したが、異常判定を行った場合、異常検出システムは外部のシステムに検出した異常の種類や異常発生場所を通知し、検出した異常を考慮した制御を行わせてもよい。
In the above description, the process in which the
例えば、異常検出システムは、鉄道の運行管理システムや鉄道保安システム、あるいは変電所101を管理する変電システム等とネットワーク601を介して接続された構成をとり、異常検出システムが、運行管理システムや鉄道保安システムに故障電流が発生した旨および異常が発生していると推定される箇所の情報を通知することで、当該箇所への列車進入を制限させてもよい。
For example, the abnormality detection system has a configuration in which it is connected to a railway operation management system, a railway security system, a substation system that manages a
また、異常検出システムは、変電所101を管理する変電システムへ異常発生(および異常が発生していると考えられる変電所101の情報)を通知し、当該変電所101への給電を制限してもよい。
Further, the abnormality detection system notifies the substation system that manages the
図1の異常検出システムでは、異常検出装置401、一つの変電所101から電力供給されるき電線301の故障電流の有無を判定する処理を行うことを説明したが、異常検出装置401が、複数の変電所101とそれに対応するき電線301を個別に制御するようにしてもよい。
In the abnormality detection system of FIG. 1, it has been described that the
この場合には、き電線301毎に診断時間帯を設定し、それぞれにき電線301に在線する車両201(車上制御装置202)に診断時間帯を通知する。
そして、異常検出装置401は、き電線301毎に、負荷電流が発生しない状態で、故障電流の発生有無を判定する。
In this case, a diagnosis time zone is set for each
Then, the
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. The above-mentioned examples have been described in detail for the sake of easy understanding in the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
101 変電所
201 車両
202 車上制御装置
203 車上搭載装置
301 き電線
401 異常検出装置
501 遮断器
601 ネットワーク
701 き電電流検出器
801 警報装置
101 Substation 201
Claims (13)
前記き電線に在線する車両に故障電流の有無を判定する診断時間帯を通知して前記車両と連携し、
前記車両の負荷電流がない状態のときに、前記き電線のき電電流を取得し、
前記き電電流が所定値を超えているときに前記き電線に故障電流が発生していると判定する
ことを特徴とする異常検出装置。 An abnormality detection device that determines the presence or absence of a fault current in a feeder.
Notify the vehicle on the feeder of the diagnosis time zone for determining the presence or absence of a fault current, and cooperate with the vehicle.
When there is no load current of the vehicle, the feeder current of the feeder is acquired.
An abnormality detecting device, characterized in that it is determined that a failure current has occurred in the feeder when the feeder current exceeds a predetermined value.
前記車両に故障電流の有無を判定する診断時間帯を通知し、
前記診断時間帯において、前記車両に供給されるき電電流が遮断されて前記車両が負荷電流のない状態としてき電電流を取得する
ことを特徴とする異常検出装置。 In the abnormality detection device according to claim 1,
Notify the vehicle of the diagnosis time zone for determining the presence or absence of a fault current, and notify the vehicle.
An abnormality detection device, characterized in that, during the diagnosis time zone, the feeder current supplied to the vehicle is cut off and the feed current is acquired while the vehicle has no load current.
前記車両の運転曲線と列車ダイヤに基づいて求めた前記車両の負荷電流のない状態の時間帯を故障電流の有無を判定する診断時間帯として前記車両に通知し、
前記診断時間帯において、前記車両が負荷電流のない状態としてき電電流を取得する
ことを特徴とする異常検出装置。 In the abnormality detection device according to claim 1,
The time zone in which the load current of the vehicle is not obtained, which is obtained based on the operation curve of the vehicle and the train schedule, is notified to the vehicle as a diagnosis time zone for determining the presence or absence of a fault current.
An abnormality detection device, characterized in that the vehicle acquires an electric current in a state where there is no load current during the diagnosis time zone.
前記車両に故障電流の有無を判定する診断時間帯を通知し、
前記診断時間帯において、前記車両からの診断要求により前記車両が負荷電流のない状態としてき電電流を取得する
ことを特徴とする異常検出装置。 In the abnormality detection device according to claim 1,
Notify the vehicle of the diagnosis time zone for determining the presence or absence of a fault current, and notify the vehicle.
An abnormality detection device, characterized in that, in the diagnosis time zone, the vehicle obtains an electric current in a state where there is no load current in response to a diagnosis request from the vehicle.
異常検出装置が、車両に前記き電線の故障電流の有無を判定する診断時間帯を通知し、
前記診断時間帯において、
前記車両の車上制御装置が、前記車両がき電線から受電中の場合に、前記き電線からの電流を遮断して、前記車両への負荷電流がない状態とするとともに、
前記異常検出装置が、前記き電線に供給されるき電電流を検出し、前記き電電流が所定値を超えているときに前記き電線に故障電流が発生していると判定する
ことを特徴とする異常検出方法。 It is an abnormality detection method of an abnormality detection device that determines the presence or absence of a fault current in a feeder on which a vehicle is located.
The abnormality detection device notifies the vehicle of the diagnosis time zone for determining the presence or absence of the fault current of the feeder.
In the diagnosis time zone
When the on-board control device of the vehicle is receiving power from the feeder, the vehicle cuts off the current from the feeder so that there is no load current on the vehicle.
The abnormality detecting device detects the feeding current supplied to the feeding wire, and determines that a failure current has occurred in the feeding wire when the feeding current exceeds a predetermined value. Abnormality detection method.
前記車上制御装置は、前記き電線からの電流を遮断するときに、前記車両の蓄電装置から電流供給するように制御する
を含むことを特徴とする異常検出方法。 In the abnormality detection method according to claim 5,
The on-vehicle control device is an abnormality detection method comprising controlling to supply a current from a power storage device of the vehicle when the current from the feeder is cut off.
変電所から前記き電線に供給される電流を検出するき電電流検出器と、
前記き電電流検出器で検出したき電電流に基づいて前記き電線の故障電流の有無を判定する異常検出装置と、を備え、
前記異常検出装置は、
前記車上制御装置に前記き電線の故障電流の有無を判定する診断時間帯を通知し、
前記診断時間帯において、前記車上搭載装置の負荷電流がない状態のときに、前記き電電流検出器からき電電流を取得し、
前記き電電流が所定値を超えているときに前記き電線に故障電流が発生していると判定する
ことを特徴とする異常検出システム。 A vehicle having an on-board device to which electric power is supplied via a feeder and an on-board control device for controlling the on-board device, and a vehicle having an on-board control device.
A feeder current detector that detects the current supplied from the substation to the feeder, and
It is provided with an abnormality detection device for determining the presence or absence of a failure current of the feeder based on the feeder current detected by the feeder current detector.
The abnormality detection device is
Notify the on-board control device of the diagnosis time zone for determining the presence or absence of the fault current of the feeder, and notify the on-board control device.
In the diagnosis time zone, when there is no load current of the on-board device, the feeder current is acquired from the feeder current detector.
An abnormality detection system characterized in that it is determined that a failure current has occurred in the feeder when the feeder current exceeds a predetermined value.
変電所から前記き電線に供給されるき電電流を遮断する遮断器と、
警報装置と、を備え、
前記異常検出装置は、
前記き電線に故障電流が発生していると判定したときに、前記遮断器により、変電所から前記き電線に供給されるき電電流を遮断し、
前記警報装置に故障電流の発生を通知する
ことを特徴とする異常検出システム。 In the abnormality detection system according to claim 7, further
A circuit breaker that cuts off the feeder current supplied from the substation to the feeder,
Equipped with an alarm device,
The abnormality detection device is
When it is determined that a fault current is generated in the feeder, the circuit breaker cuts off the feeder current supplied from the substation to the feeder.
An abnormality detection system characterized in that the alarm device is notified of the occurrence of a fault current.
前記車上制御装置は、前記診断時間帯において、前記車上搭載装置がき電線から受電中の場合に、前記車上搭載装置へのき電電流を遮断して、前記車上搭載装置の負荷電流がない状態にする
ことを特徴とする異常検出システム。 In the abnormality detection system according to claim 7,
The on-board control device cuts off the current to the on-board device when the on-board device is receiving power from the wire during the diagnosis time, and the load current of the on-board device. Anomaly detection system characterized by the absence of current.
前記車上搭載装置は蓄電装置を有し、
前記車上制御装置は、前記車上搭載装置へのき電電流を遮断するときに、前記車上搭載装置への電力供給を前記蓄電装置から行う
ことを特徴とする異常検出システム。 In the abnormality detection system according to claim 9,
The on-board device has a power storage device and has a power storage device.
The on-board control device is an abnormality detection system characterized in that power is supplied to the on-board on-board device from the power storage device when the feeder current to the on-board on-board device is cut off.
前記異常検出装置は、
前記車両の運転曲線と列車ダイヤに基づいて求めた前記車上搭載装置の負荷電流がない状態の時間帯を故障電流の有無を判定する診断時間帯として前記車上制御装置に通知し、
前記診断時間帯において、前記車上搭載装置の負荷電流がない状態としてき電電流を取得する
ことを特徴とする異常検出システム。 In the abnormality detection system according to claim 7,
The abnormality detection device is
The on-board control device is notified of the time zone in which there is no load current of the on-board on-board device obtained based on the driving curve of the vehicle and the train schedule as a diagnosis time zone for determining the presence or absence of a failure current.
An abnormality detection system characterized in that an electric current is acquired in a state where there is no load current of the on-board device in the diagnosis time zone.
前記異常検出装置は、
前記診断時間帯において、前記車上制御装置からの診断要求により前記車上搭載装置の負荷電流がない状態としてき電電流を取得し、
前記車上制御装置は、
前記診断時間帯において、前記車上搭載装置の負荷電流がない状態であるとともに、前記車両の運転曲線と列車ダイヤにより現時点の状態が所定時間継続する判断されるときに、前記異常検出装置に前記診断要求を行う
ことを特徴とする異常検出システム。 In the abnormality detection system according to claim 7,
The abnormality detection device is
In the diagnosis time zone, the electric current is acquired in a state where there is no load current of the on-board device according to the diagnosis request from the on-board control device.
The on-board control device is
In the diagnosis time zone, when there is no load current of the on-board device and the current state is determined to continue for a predetermined time by the operation curve of the vehicle and the train schedule, the abnormality detection device is used. An abnormality detection system characterized by making a diagnostic request.
前記異常検出装置は、
前記き電線に故障電流が発生していると判定したときに、ネットワークを介して接続した、鉄道運行管理システム、鉄道保安システムまたは変電システムの少なくともいずれか1つに、検出された異常についての情報を送信し、異常の種類もしくは程度に応じた制御を行わせる
ことを特徴とする異常検出システム。 In the abnormality detection system according to claim 7,
The abnormality detection device is
Information about an abnormality detected in at least one of a railway operation management system, a railway security system, or a substation system connected via a network when it is determined that a fault current is generated in the feeder. An abnormality detection system characterized by transmitting an electric current and performing control according to the type or degree of abnormality.
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