JPH07215103A - き電回路の保護装置 - Google Patents

き電回路の保護装置

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JPH07215103A
JPH07215103A JP891894A JP891894A JPH07215103A JP H07215103 A JPH07215103 A JP H07215103A JP 891894 A JP891894 A JP 891894A JP 891894 A JP891894 A JP 891894A JP H07215103 A JPH07215103 A JP H07215103A
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transformer
current
voltage
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feeder
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JP891894A
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English (en)
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Takao Masuyama
隆雄 増山
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の1:1き電方式のき電回路の保護装置
にほとんど変更を加えずに1:nき電方式のき電回路の
保護装置を構成する。 【構成】 この発明のき電回路の保護装置は、フィーダ
線3側の計器用変流器9に接続された補助変流器11に
よってフィーダ線側の計器用変流器が検出する電流値を
補正し、またトロリ線2の計器用変圧器8に接続された
補助変圧器12によってトロリ線側の計器用変圧器が検
出する電圧値を補正し、これらの補助変流器11の出力
と補助変圧器12の出力とトロリ線側の計器用変流器7
の出力を保護リレー10に入力し、ここでそれらの電流
値、電圧値を比較して保護動作を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電気車のき電回路の
保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、鉄道用高速大容量の交流き電
方式として、単巻変圧器を用いた交流き電方式(ATき
電方式)を利用した交流き電回路が広く用いられてい
る。このATき電方式は、大容量の電力供給が可能で、
電磁誘導作用による付近の通信線へ及ぼす誘導障害を軽
減するために考え出されたもので、図5に示すような回
路構成である。すなわち、変電所1の交流電源に接続さ
れたトロリ線2とフィーダ線3との間に単巻変圧器4を
所定の間隔で設置し、レール5を中性点として単巻変圧
器4に接続し、レール5上を走行する電気車6に対して
トロリ線2から単相電力を供給して走行させる構成であ
る。この方式では、単巻変圧器4のトロリ線2側とフィ
ーダ線3側の巻数比が1:1であるため、トロリ線2と
フィーダ線3の対地電圧は等しくなっている。
【0003】このような従来の1:1き電方式のき電回
路では、短絡、地絡などの事故が発生した時の保護方法
として、トロリ線2側に計器用変流器(CT)7と計器
用変圧器(PT)8を設置し、フィーダ線3側に計器用
変流器(CT)9を設置し、これらの変流器7、変圧器
8および変流器9の出力間を保護リレー10によって接
続して電流、電圧を入力させることによって保護リレー
10を動作させ、事故時の保護を行なうようにしてい
る。
【0004】すなわち、通常時、変流器7で検出される
検出値と変流器9で検出される検出値とは大きさが同じ
で極性が逆の値となる。保護リレー10ではこの変流器
7の検出値と変流器9の検出値の各々の絶対値を加算
し、その加算値で変圧器8で検出される電圧値を除する
ことにより線路のインピーダンスを求め、このインピー
ダンスをあらかじめ設定される所定値と比較する。そし
て通常時には線路のインピーダンスは一定であるが、短
絡などの事故時には大電流がトロリ線2とフィーダ線3
を流れるためにインピーダンスが0に近くなる。そこ
で、インピーダンスがある所定値以下となった際に保護
リレー10が動作して保護回路(図示せず)を動作させ
て保護を行なうようにしているのである。
【0005】ところで、このような交流き電回路では、
レール5を中性点としてトロリ線2とフィーダ線3との
間で電源電圧を1:1に分圧するので、変電所1の出力
電圧はトロリ線2の電圧によって限定されてしまう。
【0006】一方、変電所1の出力電圧が高いほど線路
のインピーダンスが小さくなり、電圧降下が小さくて済
むため、従来からいわゆる1:nき電方式として図4に
示す構成の交流き電回路が提案されている。
【0007】この図4に示す従来の交流き電回路は各単
巻変圧器4の中性点にレールを接続するのではなく、単
巻変圧器4の両端電圧を1:n(n>1)に分圧する位
置にレール5を接続し、フィーダ線電圧をトロリ線電圧
のn倍にすることにより、変電所1の出力電圧を高くし
て送電中の電圧降下を小さく抑えたき電回路である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の1:nき電方式の交流き電回路では、次のような
問題点があった。すなわち、短絡あるいは地絡事故時の
保護方式を考えた場合、図3に示した1;1き電方式の
き電回路と同様の変流器、変圧器回路を構成を採用しよ
うとすれば、トロリ線電圧とフィーダ線電圧が異なるた
めに保護を行なうことができない問題点があった。
【0009】他方、図3に示したき電回路の保護装置は
従来から一般に広く利用されており、信頼性が高いシス
テムとなっているので、この方式を1:nき電方式のき
電回路の保護装置として適用することが望ましい。
【0010】この発明はこのような考察に基づき発明さ
れたもので、従来から広く利用されている1:1き電方
式のき電回路の保護装置を最小限の変更によって1:n
き電方式のき電回路に適用することができるようにした
き電回路の保護装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、1:
nき電を行なうき電回路において、トロリ線、フィーダ
線それぞれの電流を検出する計器用変流器と、トロリ線
の電圧を検出する計器用変圧器と、フィーダ線側の計器
用変流器に接続され、電流値を変換する補助変流器と、
トロリ線の計器用変圧器に接続され、電圧値を変換する
補助変圧器と、補助変流器の出力と補助変圧器の出力と
を比較し、保護動作する保護リレーとを備えたものであ
る。
【0012】請求項2の発明は、1:nき電を行なうき
電回路において、トロリ線、フィーダ線それぞれの電流
を検出する計器用変流器と、トロリ線の電圧を検出する
計器用変圧器と、計器用変流器、計器用変圧器それぞれ
の検出電流値、電圧値を一定比率で補正し、それらの補
正結果を比較し、保護動作するデジタル式保護リレーと
を備えたものである。
【0013】
【作用】請求項1の発明のき電回路の保護装置は、フィ
ーダ線側の計器用変流器に接続された補助変流器によっ
てフィーダ線側の計器用変流器が検出する電流値を補正
し、またトロリ線の計器用変圧器に接続された補助変圧
器によってトロリ線側の計器用変圧器が検出する電圧値
を補正し、これらの補助変流器の出力と補助変圧器の出
力とトロリ線側の計器用変流器の出力を保護リレーに入
力し、ここでそれらの電流値、電圧値を比較し、従来の
1:1き電方式の保護リレーと同じように保護動作を行
なう。
【0014】こうして、トロリ線電圧とフィーダ線電圧
が不平衡であっても、補助変流器および補助変圧器によ
ってそれら電流値、電圧値を補正して比較できるように
し、必要な保護動作を行なう。
【0015】請求項2の発明のき電回路の保護装置で
は、デジタル式保護リレーによってトロリ線側の電流お
よび電圧とフィーダ線側の電流とを補正して比較できる
ようにし、従来の1:1き電方式の保護リレーと同じ動
作原理によって必要な保護動作を行なう。
【0016】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。図1は請求項1の発明の一実施例の回路を示して
おり、変電所1からのトロリ線2に計器用変流器(C
T)7と計器用変圧器(PT)8が接続され、フィーダ
線3にも計器用変流器(CT)9が接続されている。
【0017】さらに、この実施例では、フィーダ線3側
の計器用変流器9の出力にその変流比を補正する補助変
流器11が接続され、またトロリ線2側の計器用変圧器
8にその変圧比を補正する補助変圧器12が接続され、
これらの補助変流器11、補助変圧器12の出力がトロ
リ線2側の計器用変流器7の出力と共に保護リレー10
に入力されるようになっている。この保護リレー10は
従来の1:1き電方式の保護回路に用いられていたもの
と共通のものが使用される。なお、その他の各部の構成
は図4に示した従来の1:nき電方式のき電回路の構成
と同じであり、同じ符号を付して示してある。
【0018】この実施例の起電回路の保護装置では、保
護リレー10に距離継電器を用いた場合、負荷のインピ
ーダンスZはトロリ線電流IT 、トロリ−フィーダ間電
圧VTFを用いて、
【0019】
【数1】 Z=VTF/IT …(1) によって求められる。これをトロリ線電圧VT 、フィー
ダ線電流IF 、フィーダ線電圧VTF、トロリ線2とフィ
ーダ線3との電圧比n(=VF /VT )を用いて変形す
ると、
【0020】
【数2】 となる。
【0021】したがって、保護リレー10に入力する電
流、電圧はフィーダ電流をn倍、トロリ電圧を(1+
n)2 倍する必要があるので、フィーダ線3側の計器用
変流器9に補助変流器11を接続し、トロリ線2側の変
圧器8に補助変圧器12を接続し、これらの変流比を
1:n、変圧比を1:(1+n)2 とすれば、それぞれ
の二次回路を保護リレー10に接続することにより、補
正した電流、電圧を従来の1:1き電方式のき電回路に
使用されていたものと同じ保護リレー10に入力するこ
とができる。
【0022】こうして、この実施例のき電保護装置で
は、1:1き電方式のき電回路で使用され、実績のある
保護方式を、補助変流器11および補助変圧器12を追
加するだけで1:nき電方式のき電回路に適用すること
ができ、変更を最小限にして確実な保護動作が可能とな
る。
【0023】次に、請求項2の発明の実施例を図2〜図
4に基づいて説明する。この実施例のき電回路の保護装
置は、保護リレー13に特徴を有し、その他の各構成要
素は従来例として図6に示した回路と共通である。すな
わち、保護リレー13としてデジタル保護リレーを使用
している。この保護リレー13として距離継電器を用い
る場合、負荷のインピーダンスZは第1実施例と同じよ
うに式(1),(2)のようになるが、計器用変流器9
の変流比、計器用変圧器8の変圧比それぞれの補正はデ
ジタル保護リレーに内蔵されるソフトウェアによって実
行するように設定する。すなわち、デジタル保護リレー
13内のソフトウェアにより変流比を1:n、変圧比を
1:(1+n)2 に設定し、この補正した電流、電圧に
よって保護リレー13を保護動作させるようにする。
【0024】このデジタル保護リレー13を機能ブロッ
ク図によって示すと図3のようになり、計器用変流器7
からの電流値IT 、計器用変流器9からの電流値IF 、
計器用変圧器8からの電圧値VT を入力する入力部13
a、電圧値VT を(1+n)2 倍し、また電流値IF を
n倍する補正演算を行なう補正部13b、上記(2)式
に基づく演算を実行してインピーダンスZを求める演算
部13c、求められたインピーダンスZを設定値と比較
して異常の有無を判定する判定部13d、この判定部1
3dが異常判定を行なったときに保護リレーの動作指令
を出力する出力部13eから構成される。
【0025】そしてこの実施例のデジタル保護リレー1
3によれば、図4のフローチャートに示すように、周期
的に起動をかけて、まず計器用変流器7からの電流値I
T 、計器用変流器9からの電流値IF 、計器用変圧器8
からの電圧値VT を入力し(ステップS1)、次に電圧
値VT を(1+n)2 倍し、また電流値IF をn倍する
補正演算を行なうことによって電圧補正値VT ´、電流
補正値IF ´を求める(ステップS2)。次に、これら
の補正した電圧補正値VT ´、電流補正値IF´と、計
器用変流器7からの電流値IT を用いて、(2)式の演
算を実行してインピーダンスZを求める(ステップS
3)。そして得られたインピーダンスZを設定値と比較
し、異常の有無を判定し(ステップS4)、異常と判定
されれば、保護リレーの動作指令を出力する(ステップ
S5)。
【0026】こうして、この第2実施例では、デジタル
保護リレー13内のソフトウェアにより変流比を1:
n、変圧比を1:(1+n)2 に設定し、この補正した
電流、電圧によって保護リレー13を保護動作させるよ
うにして、ハードウェア的には従来の1:1き電方式の
き電回路の保護装置とほぼ同じ構成としながらも、1:
nき電方式のき電回路に適用して保護動作させるのであ
る。
【0027】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
フィーダ線側の計器用変流器に接続された補助変流器に
よってフィーダ線側の計器用変流器が検出する電流値を
補正し、またトロリ線の計器用変圧器に接続された補助
変圧器によってトロリ線側の計器用変圧器が検出する電
圧値を補正し、これらの補助変流器の出力と補助変圧器
の出力とトロリ線側の計器用変流器の出力を保護リレー
に入力し、ここでそれらの電流値、電圧値を比較して保
護動作を行なうようにしているので、トロリ線電圧とフ
ィーダ線電圧が不平衡であっても、補助変流器および補
助変圧器によってそれら電流値、電圧値を補正して比較
し、保護動作を行なうことができ、従来の1:1き電方
式のき電回路の保護装置に対して補助変流器と補助変圧
器を追加するだけの構成で1:nき電方式のき電回路の
保護動作を行なうことができるようになる。
【0028】請求項2の発明によれば、デジタル式保護
リレーによってトロリ線側の電流および電圧とフィーダ
線側の電流とを補正して比較し、必要な保護動作を行な
うようにしているので、従来の1:1き電方式のき電回
路の保護装置に対して保護リレーを変更するだけの簡単
な構成で1:nき電方式のき電回路の保護動作を行なう
ことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施例の回路図。
【図2】請求項2の発明の一実施例の回路図。
【図3】上記実施例におけるデジタル保護リレーの機能
ブロック図。
【図4】上記実施例におけるデジタル保護リレーの動作
を示すフローチャート。
【図5】従来例の回路図。
【図6】他の従来例の回路図。
【符号の説明】
1 変電所 2 トロリ線 3 フィーダ線 4 単巻変圧器 5 レール 6 電気車 7 計器用変流器 8 計器用変圧器 9 計器用変流器 10 保護リレー 11 補助変流器 12 補助変圧器 13 デジタル保護リレー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トロリ線電圧とフィーダ線電圧とを1:
    nに分圧してき電を行なうき電回路において、 トロリ線、フィーダ線それぞれの電流を検出する計器用
    変流器と、 前記トロリ線の電圧を検出する計器用変圧器と、 前記フィーダ線側の計器用変流器に接続され、電流値を
    変換する補助変流器と、 前記トロリ線の計器用変圧器に接続され、電圧値を変換
    する補助変圧器と、 前記補助変流器の出力と補助変圧器の出力とを比較し、
    保護動作する保護リレーとを備えて成るき電回路の保護
    装置。
  2. 【請求項2】 トロリ線電圧とフィーダ線電圧とを1:
    nに分圧してき電を行なうき電回路において、 トロリ線、フィーダ線それぞれの電流を検出する計器用
    変流器と、 前記トロリ線の電圧を検出する計器用変圧器と、 前記計器用変流器、計器用変圧器それぞれの検出電流
    値、電圧値を一定比率で補正し、それらの補正結果を比
    較し、保護動作するデジタル式保護リレーとを備えて成
    るき電回路の保護装置。
JP891894A 1994-01-31 1994-01-31 き電回路の保護装置 Pending JPH07215103A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013223375A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Hitachi Ltd 保護継電装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013223375A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Hitachi Ltd 保護継電装置

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