JPH082140B2 - Electric car protection system - Google Patents
Electric car protection systemInfo
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- JPH082140B2 JPH082140B2 JP2080758A JP8075890A JPH082140B2 JP H082140 B2 JPH082140 B2 JP H082140B2 JP 2080758 A JP2080758 A JP 2080758A JP 8075890 A JP8075890 A JP 8075890A JP H082140 B2 JPH082140 B2 JP H082140B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速度遮断器を含む電気車の電源回路の保護
方式に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a protection system for a power supply circuit of an electric vehicle including a high speed circuit breaker.
〔従来の技術〕 一般的な電気車の電源回路の一例を第２図に示す。従
来から電気車は、架線1,パンタグラフ２さらに、平常時
の回路投入遮断用の主回路スイツチ（LS）３と事故時に
急速に増大する電流を短時間で遮断するための高速度遮
断器（HB）４が制御装置の電源側に直列に挿入されてい
る。[Prior Art] FIG. 2 shows an example of a general electric vehicle power supply circuit. Conventionally, an electric vehicle has an overhead line 1, a pantograph 2, a main circuit switch (LS) 3 for closing and closing a circuit in normal times, and a high-speed circuit breaker (HB) for interrupting a rapidly increasing current in an accident in a short time. 4) is inserted in series on the power supply side of the control device.
高速度遮断器４には電流検出器が設けられており、主
回路電流が過大になると自動的に主接点を開き電流を遮
断できる機能をもつている。なお、この構成では主回路
電流として電源に流れる電流を検出している。The high-speed circuit breaker 4 is provided with a current detector, and has a function of automatically opening the main contact to interrupt the current when the main circuit current becomes excessive. In this configuration, the current flowing through the power supply is detected as the main circuit current.
従来の一般的な高速度遮断器では、主回路電流をコイ
ルに流し、電流により生じる電磁力によつて、プランジ
ヤを動作させ、機械的に主接点を開く（トリツプさせ
る）機構になつている。In a conventional general high-speed circuit breaker, a main circuit current is passed through a coil, and an electromagnetic force generated by the current operates a plunger to mechanically open (trip) a main contact.
最近、上述の機械式の高速度遮断器に替えてアークレ
ス，超高速度化等のメリツトを期し、半導体により電流
を遮断する半導体遮断器が開発されている。この種の装
置の公知例としては（鉄道におけるサイバネ論文誌1988
年11月発行p234〜）に述べられたものがある。Recently, in place of the mechanical high-speed circuit breaker described above, a semiconductor circuit breaker has been developed in which the current is cut off by a semiconductor, aiming at advantages such as arcless and ultra-high speed. A known example of this type of device is
Issued in November, p234〜).
このタイプの高速度遮断器には従来と同様な機械式の
トリツプ方法を採用することは原理的に不可能であり、
主回路電流を電流センサにより検出し電子回路によりこ
れを比較検出し、その後、半導体にオフ指令を与え、主
回路電流を遮断する。In principle, it is impossible to adopt the same mechanical tripping method as this conventional type for this type of high speed circuit breaker.
The main circuit current is detected by the current sensor, and this is compared and detected by the electronic circuit. After that, the semiconductor device is instructed to turn off and the main circuit current is cut off.
第３図により上記装置の動作を説明する。 The operation of the above device will be described with reference to FIG.
主回路電流は電流センサ６と半導体遮断部９とを通し
て流れる。通常時はゲート制御部８からオン指令22を与
え、半導体遮断部９を導通状態に保つておく。電流セン
サ６の出力は電流比較器7aに入力され、ここで、常時、
主回路電流の値を監視し、あらかじめ設定された値に対
して電流値が過大になつた場合は、過電流検出信号21を
出力する。この信号を受けたゲート制御部８では、ただ
ちに、遮断部へのオン指令を停止し、主回路電流を遮断
する。The main circuit current flows through the current sensor 6 and the semiconductor breaker 9. Normally, the gate controller 8 gives an ON command 22 to keep the semiconductor breaker 9 conductive. The output of the current sensor 6 is input to the current comparator 7a, where
The value of the main circuit current is monitored, and if the current value exceeds the preset value, the overcurrent detection signal 21 is output. Upon receiving this signal, the gate control unit 8 immediately stops the ON command to the interruption unit and interrupts the main circuit current.
上記従来技術では、電流センサ等が正常に動作してい
るか否かについては配慮されておらず、例えば、電流セ
ンサが故障などにより正常な出力を出しえない状態にな
つていて、これに気付かず使用を継続することも考えら
れる。In the above-mentioned conventional technology, it is not considered whether or not the current sensor or the like is operating normally.For example, the current sensor is in a state where it cannot output a normal output due to a failure or the like, and does not notice this. It is also possible to continue using it.
万一この時、事故が発生し過電流がながれた場合、肝
心の高速度遮断器が動作せず、事故を拡大することがあ
る。In the unlikely event that an accident occurs and overcurrent flows, the essential high-speed circuit breaker may not operate and the accident may spread.
本発明の目的は、危険側動作をあらかじめ回避する制
御方法を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a control method that avoids dangerous movements in advance.
上記目的を達成するために、本発明はこの高速度遮断
器が単独で用いられることは希であり、通常これにより
保護されるべき制御装置と組合せて用いられることに着
目し、高速度遮断器内部に、または、それと組合せて設
けられる制御装置の内部に、または他の第三の場所に、
電流センサの機能が正常か否かを監視する機能を設け、
この結果、異常があつた場合には異常信号を出力し、乗
務員、または、上位の監視装置にその旨を伝え、必要に
応じて主回路スイツチを、ただちに、開路するシーケン
スを組んだものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention rarely uses this high-speed circuit breaker alone, and usually pays attention to the fact that it is used in combination with a control device to be protected by the high-speed circuit breaker. Inside, or inside a control unit provided in combination therewith, or in another third location,
Provided with a function to monitor whether the function of the current sensor is normal,
As a result, if there is an abnormality, an abnormality signal is output, the crew member or a higher-level monitoring device is informed of this, and the main circuit switch is immediately opened, if necessary, in a sequence. .
第１図に本発明の実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
電流検出器の故障モードには二つのものがあると考え
られる。即ち、電流が流れているにも関わらず、電流が
検出出来ない場合と、逆に電流が流れていないのに誤つ
て、電流があると判断してしまう場合である。There are two possible failure modes of the current detector. That is, there is a case where the current cannot be detected even though the current is flowing, and a case where the current is not flowing on the contrary and it is erroneously determined that there is a current.
後者の場合は、安全上は、特に、問題はないが前者の
場合、過電流が流れているにも拘らず、遮断動作が行な
われないという問題点がある。これをチエツクするため
に、制御装置の動作指令や動作モードを参照して電流セ
ンサの出力を監視することが考えられる。In the latter case, there is no particular problem in safety, but in the former case, there is a problem in that the breaking operation is not performed despite the overcurrent. In order to check this, it is possible to monitor the output of the current sensor with reference to the operation command and operation mode of the control device.
第１図において、主幹制御器15から制御装置５に与え
られた起動指令23と、主回路スイツチ（LB）３が投入さ
れていることを示す信号25をそれぞれ論理積回路11に入
力し、この二つの信号の論理積26を取る。この出力26は
電源電流が流れる条件が整つたことを意味している。即
ち、制御装置に起動指令が与えられており、しかも、制
御装置が正常な場合、電源側の主回路スイツチが投入さ
れれば、必ず、電源電流が流れるはずである。In FIG. 1, a start command 23 given to the control device 5 from the master controller 15 and a signal 25 indicating that the main circuit switch (LB) 3 is turned on are input to the AND circuit 11, respectively. Take the logical product 26 of the two signals. This output 26 means that the conditions for the power supply current to flow have been set. That is, when the controller is given a start-up command and the controller is normal, if the main circuit switch on the power supply side is turned on, the power supply current must flow.
一方、電流センサ６で検出された電流値は比較部7b
で、あるしきい値で比較され、ある値より小さい場合
は、信号を出力する。そしてこの信号と、信号26との論
理積をとる。On the other hand, the current value detected by the current sensor 6 is the comparison unit 7b.
Then, the signal is output when compared with a certain threshold value and smaller than a certain value. Then, the logical product of this signal and the signal 26 is obtained.
この論理積の出力は本来電流が流れるべき状態である
のに電流センサで一定値以上の値が検出出来なかつたこ
とを意味している。更に、この信号は、タイマ13に入力
され、この状態が一定時間以上継続した後、故障信号24
を出力する。タイマを用いるのは誤動作を防止するため
である。The output of this logical product means that the current sensor should not be able to detect a value above a certain value, although the current should originally flow. Further, this signal is input to the timer 13, and after this state continues for a certain time or longer, the failure signal 24
Is output. The timer is used to prevent malfunction.
そして、この信号24により、ターゲツトリレー18を動
作させ装置内に警告を表示すると共に、上位の監視装置
（たとえばモニタリング装置、あるいは、運転台の警告
表示灯）に信号24を伝える。Then, the signal 24 activates the target relay 18 to display a warning in the device, and at the same time, the signal 24 is transmitted to a higher-level monitoring device (for example, a monitoring device or a warning display lamp on the driver's cab).
また、この信号により主回路スイツチ３を強制的にオ
フする指令を与えれば、遅れなく確実な保護が可能にな
る。Further, if a command for forcibly turning off the main circuit switch 3 is given by this signal, reliable protection can be performed without delay.
本実施例によれば、電流センサの故障を検知すること
が出来、危険な故障を発見することができる。According to this embodiment, a failure of the current sensor can be detected and a dangerous failure can be found.
次に、逆のモードの故障に対する実施例を第４図に示
す。即ち、主回路スイツチ３がオフしている信号を、実
施例と同様、主回路スイツチオン信号25を反転器16に入
力して得る。一方、電流センサで検出された電流値が比
較部7cで、あるしきい値と比較され、ある値より大きい
場合に、論理上１となる信号が出力される。そして、両
者の論理積によつて得られる信号は、本来電流が流れる
ことはありえないにも拘らず、電流が検出されたことを
意味し、電流センサの誤動作が発生したことを判断する
ことができる。Next, FIG. 4 shows an embodiment for a failure in the opposite mode. That is, the signal in which the main circuit switch 3 is off is obtained by inputting the main circuit switch on signal 25 to the inverter 16 as in the embodiment. On the other hand, the current value detected by the current sensor is compared with a certain threshold value in the comparison unit 7c, and when it is larger than a certain value, a signal which is logically 1 is output. Then, the signal obtained by the logical product of the two means that the current is originally detected although the current should never flow, and it can be determined that the malfunction of the current sensor has occurred. .
更に、この信号は、タイマ13に入力され、この状態が
一定時間以上継続したことを以つて、電流センサが故障
であるという信号24を出力する。そしてこの信号によ
り、ターゲツトリレー18を動作させ装置内に警告を表示
すると共に、上位の監視装置（モニタリング装置）に信
号を出力する。Further, this signal is input to the timer 13 and the signal 24 indicating that the current sensor has a failure is output because the state has continued for a certain time or longer. Then, the target relay 18 is operated by this signal to display a warning in the device, and at the same time, the signal is output to a superordinate monitoring device (monitoring device).
本実施例によれば、電流センサの別の異常モードの検
出が可能になる。According to this embodiment, it becomes possible to detect another abnormal mode of the current sensor.
なお、本実施例と、先に述べた実施例は同時に用いる
とより効果的である。It is more effective to use this embodiment and the above-mentioned embodiment at the same time.
次に、他の実施例を第５図に示す。先の実施例では本
来流れるべき電流の有無という二値の判定しかできな
い。そこで、制御装置の内部の制御パラメータを利用す
ることにより、これを連続的に判断することが可能にな
る。即ち、制御装置がチヨツパ装置の場合、制御パラメ
ータの一つとして、通流率がある。これを下式に示す演
算を実行することにより、電源電流、すなわち、高速度
遮断器を流れる電流の概略値を知ることが出来る。Next, another embodiment is shown in FIG. In the above-described embodiment, only the binary determination of the presence or absence of the current that should originally flow can be made. Therefore, it is possible to continuously judge this by using the control parameter inside the control device. That is, when the control device is a tipper device, the flow rate is one of the control parameters. The approximate value of the power supply current, that is, the current flowing through the high speed circuit breaker can be known by executing the calculation shown in the following equation.
ここで Is 電源電流 γ 通流率 Im モータ電流 Ｅ 電源電圧 この制御装置内部の演算部19で算出された結果と、高
速度遮断器内の電流センサ６の出力との差を比較器17に
より比較し、その差がある一定限度を越えた場合に、故
障と判定し故障検知信号24を出力し、この信号により、
ターゲツトリレー18を動作させて装置内に警告を表示
し、上位の監視装置（モニタリング装置）に信号を出力
する。 Here, Is power supply current γ conduction ratio I m motor current E power supply voltage The difference between the result calculated by the calculation unit 19 in the control device and the output of the current sensor 6 in the high speed circuit breaker is compared by the comparator 17. When comparing, if the difference exceeds a certain limit, it is determined as a failure and a failure detection signal 24 is output.
The target relay 18 is operated to display a warning in the device, and a signal is output to a superordinate monitoring device (monitoring device).
本実施例によれば、電流センサのより正確な故障検知
が可能になる。同様な手段により、電流センサの逆の故
障モードの検出も可能であることは明らかである。According to this embodiment, more accurate failure detection of the current sensor becomes possible. Obviously, the reverse failure mode of the current sensor can also be detected by similar means.
制御装置がインバータ装置の場合制御パラメータの一
つとして、変調率がある。これを下式に示す演算を実行
することにより、電源電流の概略値を知ることが出来
る。When the control device is an inverter device, the modulation factor is one of the control parameters. The approximate value of the power supply current can be known by executing the calculation shown in the following equation.
ここで Is 電源電流 Vc 変調率 φ 位相 Im モータ電流 Ｅ 電源電圧 この場合も前述の実施例と同様な手段により、電流セ
ンサの異常を検出することが出来る。 Here, Is power supply current Vc modulation factor φ phase I m motor current E power supply voltage In this case as well, the abnormality of the current sensor can be detected by the same means as in the above-described embodiment.
実施例は、半導体遮断器を念願に置いたものである
が、本発明は電流遮断の原理として半導体遮断器に限定
されることはなく、電流センサを用い過電流を検出する
ものに応用可能であり、例えば、実公昭40−10355号公
報に示される真空バルブを用いる方式にも適用可能であ
る。Although the embodiments are intended for a semiconductor circuit breaker, the present invention is not limited to the semiconductor circuit breaker as a principle of current interruption, and can be applied to those that detect an overcurrent using a current sensor. It is also applicable to the system using a vacuum valve disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 40355/40.
本発明によれば、高速度遮断器の過電流検出用に設け
られる電流センサの異常を検出することが出来、システ
ム上の危険性を未然に防ぐことが出来る。According to the present invention, it is possible to detect an abnormality of a current sensor provided for detecting an overcurrent of a high speed circuit breaker, and prevent a danger in a system from occurring.
第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は一般的な
電気車の電源回路図、第３図は高速度遮断器の内部回路
図、第４図，第５図は本発明の他の実施例の系統図であ
る。 １……架線、２……パンタグラフ、３……主回路スイツ
チ、４……高速度遮断器、５……制御装置、６……電流
センサ、７……比較器、８……ゲート制御部、９……遮
断部、11,12……AND回路、13……タイマ、15……主幹制
御器、16……NOT回路、17……比較部、18……ターゲツ
トリレー、19……制御パラメータ演算部。FIG. 1 is a system diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a power supply circuit diagram of a general electric vehicle, FIG. 3 is an internal circuit diagram of a high speed circuit breaker, and FIGS. It is a systematic diagram of the other Example of invention. 1 ... overhead line, 2 ... pantograph, 3 ... main circuit switch, 4 ... high-speed circuit breaker, 5 ... control device, 6 ... current sensor, 7 ... comparator, 8 ... gate control unit, 9 ... Breaker, 11,12 AND circuit, 13 ... Timer, 15 ... Main controller, 16 ... NOT circuit, 17 ... Comparison section, 18 ... Target relay, 19 ... Control parameter calculation Department.
Claims (1)
値が予め定めたセット値を越えた場合遮断される機能を
持った高速度遮断器により電源側と制御装置側を分離す
る電気車の電源回路において、 前記制御装置のパラメータから、電源電流として流れる
電流値を演算し、この電流値と前記電流センサが検出す
る電流値とを比較し、その差が一定値以上になったこと
により前記センサの異常を検出することを特徴とする電
気車の保護方式。1. A high-speed circuit breaker having a function of detecting a power supply current with a current sensor and interrupting the power supply current when the value exceeds a predetermined set value. In the power supply circuit, the value of the current flowing as the power supply current is calculated from the parameter of the control device, the current value is compared with the current value detected by the current sensor, and the difference is equal to or more than a certain value. An electric vehicle protection system characterized by detecting sensor malfunctions.
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