JPH0396444A - き電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は一般にき電システムに関し、特に電力同生機能
をＨする交流電気車に給電するき電システムに関する。

（従来の技術） 第３図は、従来のき電システムの構或を示した概要説明
図である。

第３図において、交流電源５とトロリー腺７とは、送電
線３によって接続されており、この送電線３には、交流
電源５側からトロリー線７に向って順に保護装置９の計
器用変流器９ａ、送電用遮断器４、受電用遮断器２、交
流き電用変江器１、交流き電用遮断器６が配設されてい
る。

送電用遮断器４は、前記保護装置９によってその開／閉
動作が制御されるようになっているものである。送電用
遮断器４は、前記保護装置９が、送電用遮断器４の近傍
に設けられている保護装置９の計器用変圧器９ｂからの
出力信号と前記計器用変流器９ａからの出力信号とに基
づき、電源５の停電による送電線３の停電或いは送電線
３に事故が発生したことによる送電線３の停電を認識し
たときに、開成されるようになっている。受電用遮断器
２は、不足電圧リレー１０によってその開／閉動作が制
御されるようになっているものである。受電用遮断器２
は、前記不足電圧リレー１０が、受電用遮断器２の近傍
に設けられている計器用変圧器１１から交流き電用変圧
器１の一次側における送電線３の電圧が低下したことを
示す信号が与えられたことによって送電線３が停電状態
になったことを認識したときに、開成されるようになっ
ている。前記不足電圧リレー１０は、交流き電用変圧器
１の一次側における送電線３に停電が発生したことを認
識したときに、受電用遮断器２を開或することによって
、再送電が開始されたときに送電線３を含む送電系統全
体が不安定な状態となるのを防止する。

交流き電用変圧器１は、電源５から送電線３を通して給
電される三相交流電力を受けて、これを単相交流電力に
相変換した後、交流き電用遮断器６を通してトロリー線
７に給電するようになっている。電力回坐機能を有する
交流電気車８は、前記トロリー線７から供給される単相
交流電力を受けてカ行する。これとともに前記交流電気
車８は、電力凹坐ブレーキ等の作動時、即ち、口生電力
発生Ｈ、１ｊには、この同生電力を交流き電用遮断器６
、交流き電用変圧器１を通して電源５側に逆供給するよ
うになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したごとき構成の従来のき電システムに
おいては、前述したように＝１器用変圧器１１からの出
力信号に基づいて、不足電圧リレー１０が交流き電用変
圧器１の一次側の送電線３に停電が発生したか否かを検
知するように構成されていたので、交流電気車８がカ行
中に送電線３が停電状態となり交流き電用変圧器１の一
次側が等価的に電源５と切り離された状態になった場合
には、これによって計器用変圧器１１から送電線３の電
圧が低下したことを示す信号が出力されるために、不足
電圧リレー１０は送電線３が停電状態にあることを検知
することが可能である。

しかしながら、前記交流電気車８の運転状態が、カ行か
ら電力回生に移行したときに、送電線３が停電状態とな
り、これによって交流き電用変圧器１の一次側が等価的
に開放状態となったとしても、前記交流電気車８め１ら
トロリー線７、交流き電用遮断器６を通して交流き電用
変圧器１の二次側に回生電力による電圧が逆加圧される
こととなるので、交流き電用変圧器１の一次側にある計
器用変圧器］１は、前記逆加圧による電圧を検知してし
まう。

そのため、送電線３が停電状態となったにもかかわらず
、計器用変圧器１１からは電圧が低下したことを示す信
号が出力されず、゜不足電圧リレー１０は送電４Ｉ３が
停電状態となったことを検知することができないという
問題点があった。

従って本発明は、上記問題点を解消するためになされた
もので、その目的は、電力回生機能を有する交流電気車
の運転状態がカ行から電力回生に移行したときに、送電
線に停電が発生した場合にも、前記送電線の停電を検知
することが可能なき電システムを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記口的を達成するために本発明は、き電用変圧器を有
する送電系統と、この送電系統から供給された電力を受
けて電力回生機能を有する電気車に給電する給電系統と
を具備したき電システムにおいて、前記き電用変圧器の
励磁電流を検出して所定の信号を出力する励磁電流検出
手段と、前記励磁電流検出手段から出力される信号に基
づいて送電系統に停電が発生したか否かを判定する停電
判定手段と、を有する構成とした。

（作　用） 上記構成において、き電用変圧器の一次側に、励磁電流
検出手段として巻数比の充分に小さな高感度の計器用変
流器を設けるとともに、この計器用変流器かき電用変圧
器の励磁電流が０又は充分に小さな値となったことを検
出したときに、送電系統が停電状態になったと判定する
停電判定手段を設けることとし、この両手段によって送
電系統に停電が発生したか否かを検知する。き電用変圧
器の一次側を流れる励磁電流の値は、電源電圧の大きさ
によって左右され、電源電圧の値が一定であれば一定で
ある。これに対して負荷電流及び故障電流を検出して出
力するためにき電用変圧器の一次側に設けられている巻
数比の大きな計器用変流器を用いて送電系統が停電状態
になったことを検知しようとすると、以下に記載するよ
うな不具合が生ずる。即ち、負荷電流レベルや故障電流
レベルで送電系統が停電状態になったか否かを検知しよ
うとすると、送電系統が正常であっても、この送電系統
に設けられているき電用遮断器が開或した場合には（即
ち、き電用変圧器の二次側が開放状態となっている場合
には）、負荷電流等の値が減少してしまうからである。

よって、送電系統に停電が発生したか否かの判定を行な
うのは極めて困難である。そこで、上記のような構成と
することによって、電力回生機能を有する電気車の運転
状態がカ行から電力回生に移行したときに、送電系統に
停電が発生した場合にも、前記送電系統の停電を検知す
ることが可能となった。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例に従うき電システムの構戊
を示した概要説明図である。

第１図において、交流電源５とトロリー線７とは、送電
線３によって接続されており、この送電線３には、交流
電源５側からトロリー線７に向って順に保護装置９の計
器用変流器９　ａ　ｓ送電用遮断器４、受電用遮断器２
、停電検出装置１４の計器用変流器Ａ１２及び計器用変
流器Ｂ１３、交流き電用変圧器１、交流き電用遮断器６
が配設されている。

送電用遮断器４は、前記保護装置９によってその間／閉
動作が制御されるようになっているものである。送電用
遮断器４は、前記保護装置９が、送電用遮断器４の近傍
に設けられている保護装置９の計器用変圧器９ｂからの
出力信号と前記計器用変流器９ａからの出力信号とに基
づき、電源５の停電による送電線３の停電或いは送電線
３に事故が発生したことによる送電線３の停電を認識し
たときに、開成されるようになっている。受電用遮断器
２は、不足電圧リレー１０によってその間／閉動作が制
御されるようになっているものである。受電用遮断器２
は、前記不足電圧リレー１０が、受電用遮断器２の近傍
に設けられている計器用変圧器１１から交流き電用変圧
器１の一次側における送電線３の電圧が低下したことを
示す信号が与えられたことによって送電線３が停電状態
になったことを認識したときに、開成されるようになっ
ている。受電用遮断器２には、受電用遮断器２が開成し
ているか否かを検知する手段（図示しない）が設けられ
ており、この検知手段は、前記検知結果を停電検出装置
１４に出力するものである。前記不足電圧リレー１０は
、交流き電用変圧器１の一次側における送電線３に停電
が発生したことを認識したときに、受電用遮断器２を開
或することによって、再送電が開始されたときに送電線
３を含む送電系統全体が不安定な状態となるのを防止す
る。

計器用変流器Ａ１２は、送電線３を流れる交流電気車８
の負荷電流や故障電流を検出してその検出結果を停電検
出装置１４に出力するために設けられている送電系統保
護用の計器用変流器である。

計器用変流器Ａ１２には、送電線３を流れる数百アンペ
ア〜数Ｋアンペア程度の大電流である負荷電流や故障電
流を検出する必要上から、巻数比の大きな計器用変流器
が用いられる。

計器用変流器Ｂ１３は、送電線３から交流き電用変圧器
１の一次側を流れる励磁電流を検出して、その検出結果
を停電検出装置１４に出力するために設けられている励
磁電流検出用の計器用変流器である。計器用変流器８１
３には、送電線３から交流き電用変圧器１の一次側を流
れるＩＡ或いはそれ未満のオーダの励磁電流を検出する
必要上から、巻数比の小さい高感度な計器用変流器が用
いられる。

停電検出装置１４は、前記計器用変流器ＡＩ２から出力
される検出信号、前記計器用変流器Ｂ１３から出力され
る検出信号、及び前述した受電用遮断器２が開成してい
るか否かを検知する手段（図示しない）から出力される
検出信号に基づいて、送電線３の交流き電用変圧器１の
一次側に停電が発生したか否かを判定する。停電検出装
置１４の構成、作用の詳細については、第２図にて説明
する。

交流き電用変圧器１は、電源５から送電線３を通して給
電される三相交流電力を受けて、これを単相交流電力に
相変換した後、交流き電用遮断器６を通してトロリー線
７に給電するようになっている。電力回生機能を有する
交流電気車８は、前記トロリー線７から供給される単相
交流電力を受けてカ行する。これとともに前記交流電気
車８は、電気回生ブレーキ等の作動時、即ち、回生電力
発生時には、この回生電力を交流き電用遮断器６、交流
き電用変圧器１を通して電源５側に逆供給するようにな
っている。

第２図は、本発明の一実施例に従うき電システムが具備
する停電検出装置の内部構戊を示した図である。本発明
の一実施例に従う停電検出装置１４は、第２図にて図示
するように、負荷電流・故障電流検出部１５を始め、短
絡用接点１６、励磁電流検出部１７、停電判定部１８等
を具備した構成となっている。なお、第２図において、
前記第１図にて図示したものと同一物には、同一符号を
付す。

前述した負荷電流・故障電流検出部１５は、計器用変流
器Ａ１２から出カされる検出信号を読み込んで、この読
み込んだ検出信号に基づき送電線３を流れる交流電気車
８の負荷電流の値、或いは故障電流の値を求め、この求
めた値を停電判定部１８に出力する。負荷電流・故障電
流検出部１５は、前記求めた値が予め設定されている基
準値（この基準値は、巻数比の小さな、高感度の計器用
変流器８１３が飽和状態となってしまって、交流き電用
変圧器１の一次側を流れる励磁電流の値が検出不可能と
なる値である）と等しいと判断したときには、直ちに短
絡用接点１６を閉威せしめることによって、前記計器用
変流器８１３の二次側を短絡するようになっている。

短絡用接点１６は、上述した内容から明らかなように、
前記計器用変流器８１Ｂの二次側を短絡することによっ
て、計器用変流器８１３の一次側を大電流が流れること
による計器用変流器８１３の飽和状態を防止するもので
ある。短絡用接点１６は、負荷電流・故障電流検出部１
５によりその開／閉が制御されるようになってぃる常開
接点である。

励磁電流検出部１７は、前記計器用変流器Ｂ１３から出
力される検出信号を読み込んで、この読み込んだ検出信
号に基づき送電線３の交流き電用変圧器ｌの一次側を流
れる励磁電流の値を求め、この求めた値を停電判定部１
８に出力する。励磁電流検出部１７による上述した励磁
電流の検出動作は、前記短絡用接点１６が開成状態に置
かれているとき、即ち、計器用変流器８１３の二次側が
短絡されていないときにのみ実行される。

停電判定部１８は、前記受電用遮断器２か開戊している
か否かを検知する手段から出力される信号、前記負荷電
流・故障電流検出部１５から出力される信号、前記励磁
電流検出部１７から出力される信号に基づいて、送電線
３の交流き電用嚢江器１の一次側が停電しているか否か
を判定する。

上記構成において、交流電気車８がトロリー線７から電
力の給電を受けてカ行しているときには、計器用変流器
Ａ１２の一次側、計器用変流器Ｂ１３の一次側に、交流
電気車８の負荷電流と交置き電用変圧器１の励磁電流と
の和が流れる。この状態において、電１！ｉ．５の停電
或いは送電線３の市故等により、送電線３に停電が発生
すると、交流き電用変圧器１の一次側は等価的に開放状
態となるために、前記の負荷電流と励磁電流との和は０
となる。交流電気車８の運転状態がカ行から電力回生に
移行した後において、上述したように送電線３に停電が
発生した場合も、やはり交流き電用変圧器１の一次側は
等価的に開放状態となっているので、前記の負荷電流と
励磁？Ｓ流との和は０である。従って、前記計器用変流
器ＡＩ２、計器用変流器８１Ｂによって負荷電流と励磁
電流との和が０であることが検出されれば、送電線３の
交流き電用変圧器１の一次側に停電が発生したものと判
定することが可能であると思料され得る。

ところで、送電線３を含む送電系統が正常であっても、
この送電線３の交流き電用変圧器１の二次側に設けられ
ている交流き電用遮断器６が開戊した場合には（即ち、
交流き電用変圧器１の二次側が開放状態となっている場
合には）、負荷電流等の値が減少してしまう。そのため
、計器用変流器Ａ１２のみで、負荷電流レベルや故障電
流レベルを検出することによって送電線３に停電が発生
したか否かを判定することが困難である。一方、交流き
電用変圧器１の励磁電流は、この交流き電用変圧器１の
一次側に接続されている電Ｒ５が正常で一定の電源電圧
が印加されていれば、その値は一定である。そこで、送
電線３の停電を検出するには前記励磁電流の大きさを検
知することが必要となり、通常数百アンペアから数Ｋア
ンペアの大電流である負荷電流、故障電流を検知する巻
数比の大きな計器用変流器Ａ１２とは別に、ＩＡか或い
はそれ未満のオーダの励磁電流を検出するための巻数比
の小さい、高感度の計器用変流器Ｂ１３が設けられてい
るものである。

巻数比の小さい、高感度の計器用変流器８１３は、その
一次側に負荷電流や故障電流等の大電流が流れると飽和
状態となるために、励磁電流の検出が困難となる。そこ
で、負荷電流・故障電流検出部１５が予め設定された基
準値以上の負殉１４流や故障電流を検知したときには、
短絡用接点１６を閉威し、計器用変流器８１３の二次側
を短絡することによって計器用変流器８１３が飽和する
のを防止する。負荷電流・故障電流検出部１５が前記基
準値未満の大きさの電流を検知したときには、短絡用接
点１６が開成しているので、計器用変流器８１３からの
検出信号は励磁電流検出部１７に出力され、励磁電流検
出部１７により励磁電流の値が求められることとなる。

負荷電流・故障電流検出部１５からの出力、励磁電流検
出部１７からの出力、受電用遮断器２の開／閉状態を示
す信号は、夫々停電判定部１８に与えられ、停電判定部
１８にて停電か否かの判定が行なわれる。前述したよう
に、交流き電用変圧器１の励磁電流は、電源電圧が一定
であれば常に一定値を保持するようになっているので、
励磁電流検出部１７から出力される励磁電流の値が予め
定められた励磁竃流設定値よりも低い場合には送竃線３
に停電が発坐したものと判断することができる。

以上説明したように、本発明に従う一実施例によれば、
送電線３の交流き電用変圧器１の一次側に、励磁電流検
出用の計器用変流器８１３を設け、交流電気車８の負荷
電流の値が予め設定された基準値未満になったときに、
短絡用接点１６による計器用変流器８１３の二次側の短
絡を解除して励磁電流検出部１７を動作させ、励磁電流
検出部１７からの出力と、負荷電流・故障電流検出部１
５からの出力と、受電用遮断器２の投入、開放状態との
組合わせにより停電判定部１８において送電線３の停電
検出が可能となり、このような態様にて送電線３の停電
検出を行なうこととしたので、交流電気車８の電力回生
時において送電線３に停電が発生した場合であっても、
前記計器用変圧器１１によらずに送電線３に発生した停
電の検出が可能となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、励＠電流検出手
段をき電用変圧器の一次側に設けて、この励磁電流検出
手段が励磁電流の値が０又は充分に小さな値となったこ
とを検出したときに、停電判定手段は送電系統に停電が
発生したと判断することとしたので、送電系統に停電が
発生したことによってき電用変圧器の一次側が等価的に
開放状態となると、即ち、電源電圧が０となると、電力
回生機能を有する電気車の運転状態がカ行から電力回生
に移行し、回生電力による電圧かき電用変圧器の二次側
に逆加圧されると否とにかかわらず、励磁電流の値が０
であるために停電判定手段は送電系統に停電が発生した
ことを検知できる。従って、電力回生機能を有する電気
車の運転状態が力行から電力回生に移行したときに、送
電系統に停電が発生した場合にも、前記送電系統の停電
を検知することが可能なき電システムを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従うき電システムの構成
を示した８！要説明図、第２図は、本発明の一実施例に
従うき電システムが具備する停電検出装置の西部構成を
示した図、第３図は、従来技術に従うき電システムの構
成を示した概要説明図である。 １・・・交流き電用変圧器、３・・・送電線、５・・・
電源、７・・・トロリー線、８・・・交流電気車、１２
・・・＝１゛器用変流器Ａ、１３・・・計器用変流器Ｂ
，１４・・・停電検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　き電用変圧器を有する送電系統と、この送電系統から
   供給された電力を受けて電力回生機能を有する電気車に
   給電する給電系統とを具備したき電システムにおいて、 前記き電用変圧器の励磁電流を検出して所定の信号を出
   力する励磁電流検出手段と、 前記励磁電流検出手段から出力される信号に基づいて送
   電系統に停電が発生したか否かを判定する停電判定手段
   と、 を有することを特徴とするき電システム。