JPS6343970B2

JPS6343970B2 -

Info

Publication number: JPS6343970B2
Application number: JP55076896A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Jofu; Shoji Okumura
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1980-06-07
Filing date: 1980-06-07
Publication date: 1988-09-02
Also published as: JPS573521A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は静止形き電システムに係り、特に保護
系が二重に構成された前記システムの不良系を排
除する常時監視装置に関する。

従来から静止形き電システムの保護系を二重に
構成して誤動作を防止し、システム全体の信頼性
を高めている。このような二重系における保護
は、各系の保護回路が正常に動作していることを
前提として成立する。そこで保護回路の動作チエ
ツクをしなければならない。

従来は二重系構成の保護回路（例えばき電回路
に流れる電流を検出し、地絡等の事故発生時にし
や断器をしや断させる保護回路を二重に設けたも
の）の動作チエツクは、通常１系運転（二重化さ
れた保護回路のうち一方の保護回路のみ）に切り
換えた後に、はずした１系（二重化された保護回
路のうち他方の保護回路）をチエツクしていた。
この場合次のような欠点がある。残した１系が正
常機能を有していない場合、保護系なしの状態で
システム運転を行なうことになり、安全性がおび
やかされる。このためき電線に電車が走行してい
ない状態でのチエツクしか許されず、システム故
障を始発前と終了時の２回しかチエツクすること
ができない。また１系故障時の切り離しが瞬時に
できず、ダイナミツクな負荷運転を想定したチエ
ツクは困難である。

第１図は従来からの静止形き電システムの構成
を示すものであり、コンバータ１１とインバータ
１２が接続された線路１５にサイリスタ遮断器１
３，１４を介して各系回線が接続されている。な
お、１６はリアクトル、１７，１８はダイオード
である。き電線上の事故によつて、事故回線の遮
断器を流れる異常電流を検出して、遮断器を動作
させ事故系回線を切り離し、き電システムの運転
を継続しなければならない。このためには事故電
流をいち早く検出して系統の保護をはかる必要が
ある。

この保護系を二重系構成する場合、保護系をア
ンド（AND）構成することによつて、信頼性を
一層高めることができる。しかしアンド構成する
と、どちらか１系が事故に対して不応動作する場
合、システムの保護をすることができない欠点が
生じる。このため二重系の各保護系の動作状態を
常時監視することが要請されている。

本発明の目的は上記の欠点に鑑み、二重系にお
ける各保護系を切り離すことなく、システムの負
荷運転中も含めて常時各系の保護システム（保護
回路）をチエツクし、異常があれば事故系を遮断
する静止形き電システムの常時監視装置を提供す
るにある。

本発明により上記目的は、コンバータ（順変換
器）の出力リツプル電流の異常を検出し、この異
常から保護回路の正常、異常を常時チエツクする
構成を採用することにより達成される。

以下、本発明の一実施例を図面に従つて説明す
る。

まず３相交流をコンバータで直流に変換した場
合の出力電圧Vdcおよび出力電流Idcは第２図Ａ、
第２図Ｂのような波形となる。すなわち前記コン
バータの出力電流Idcの波形は電源周波数の６倍
の周波数のリツプル分を含む。いま保護回路（例
えばき電回路に流れる電流を検出し、地絡等の事
故発生時にしや断器をしや断させる回路）の電流
検出器で前記コンバータの出力電流を検出してい
る際に、例えば電流検出器が故障すると、電流検
出器の検出電流波形が乱れ、リツプル分の周波数
は電源周波数の６倍以外の周波数になる。そこで
このリツプル電流を常時監視し、その異常を検出
して不良系を見つけ出し除去することが本実施例
の原理である。

第３図は本発明の一実施例である静止形き電シ
ステムの常時監視装置を構成する不良系検出回路
のブロツク図である。２１はコンバータ１１の出
力電流ｉ（第１図のIdcに相当する）のリツプル分
の瞬時値を検出する検出部であり、二重化された
保護系のうち１系（一方の保護系）の検出部を示
しており、その電流検出器は図示省略している。
計測部２２は検出部２１の出力電流ｉの平均値
Iavを計測する。演算部２３では検出部２１およ
び計測部２２の各出力にもとづいて｜ｉ−Iav｜
をリツプル周期間の定められたサンプリング周期
毎に計測し、この値が設定電流ia以上になつた時
即ち｜ｉ−Iav｜＞iaのとき信号を出力する。計
数部２４では演算部２３の出力により、｜ｉ−Iav
｜＞iaとなる回数を数え、所定回数n₀〜n₁回以外
を計数したとき１系を不良と判定して出力する。
ただし、系統が正常動作をしている時は負荷電流
ｉが流れている条件下では｜ｉ−Iav｜の値がia
以下になる回数が０となるようにiaを決定してい
る。即ちコンバータ１１の出力電流波形は電源周
波数の６倍の周波数のリツプル分を含んでいるこ
とから、１系の保護回路が正常に動作している
（検出部２１が正常に検出動作を行なつている）
場合における、前記サンプリング周期中に｜ｉ−
Iav｜＞iaが成立する回数（n₀〜n₁）を予め計数
部２４に設定しておく。このように設定しておけ
ば１系の保護回路が正常である（検出部２１が正
常に動作している）場合、演算部２３の出力回数
はn₀〜n₁回の範囲内に納まるので、計数部２４か
らは不良判定出力は出ない。しかし１系の保護回
路が故障した（検出部２１の例えば図示しない電
流検出器が故障した）場合は、検出部２１の電流
検出器から出力される検出電流波形に乱れが生じ
るので、第２図Ｂに示すような電源周波数の６倍
の周波数リツプルを含んだ電流波形にならない。
このため｜ｉ−Iav｜＞iaが成立する回数がn₀〜
n₁以外の回数となる。これによつて計数部２４か
ら不良判定出力が出されて１系（二重化された保
護回路のうち一方の保護回路）が不良であること
が判定される。ここで１系の保護回路が正常であ
る（検出部２１の電流検出器が正常動作してい
る）ときに、系統で地絡等の事故が発生すると、
コンバータの出力電流ｉは著しく大きくなる。し
かしこの場合出力電流ｉの値が上昇するとともに
その平均値Iavも上昇するので｜ｉ−Iav｜＞iaが
成立する回数は前述したn₀〜n₁回の範囲内に納ま
る。したがつて検出部２１の電流検出器が正常に
動作している限り、地絡時の事故電流（コンバー
タ出力電流）によつて誤つて１系の保護回路の不
良を判定してしまうことはない。上記のようにコ
ンバータ１１の出力電流には電源周波数の６倍の
周波数のリツプル分が含まれているので、保護回
路の電流検出器の検出電流に含まれるリツプル分
を監視することによつて保護回路が正常であるか
不良（故障している）であるかを判定することが
できる。

２系（二重化された保護回路のうち他方の保護
回路）についても前記１系の場合と同様で、２５
はコンバータ１１の出力電流ｉのリツプル分の瞬
時値を検出する検出部であり、二重化された保護
系のうち２系（他方の保護系）の検出部を示して
おり、その電流検出器は図示省略している。２６
は検出部２５の出力での平均値Iavを計測する計
測部、２７は検出部２５および計測部２６の各出
力にもとづいて｜ｉ−Iav｜をリツプル周期間に
前述した１系と同様に一定のサンプリング周期毎
に計測し、この絶対値がia以上になつたとき、即
ち｜ｉ−Iav｜＞iaのとき出力する演算部、２８
は演算部２７の出力を計数し、所定回数n₀〜n₁以
外を計数したとき２系を不良と判定して出力する
計数部、２９は計数部２４および２８の各出力が
供給される排他的オア回路である。３０は計数部
２４および排他的オア回路２９の各出力が供給さ
れるアンド回路、３１は計数部２８および排他的
オア回路２９の各出力が供給されるアンド回路、
３２はアンド回路３０の出力が記憶される記憶部
で１系不良を示す。３３はアンド回路３１の出力
が記憶される記憶部で２系不良を示す。

ところで、設定電流iaは、前述したように負荷
電流ｉが流れている条件下で｜ｉ−Iav｜の値が
ia以下になる回数が０となるように決定している
ので、ｉ≦iaの条件が成立する場合は計数部２
４，２８がともに出力を出す恐れがあり、１系又
は２系のうちどちらの保護系が不良であるかを検
出することができない。このため、計数部２４，
２８の出力を排他的オア回路２９に入力し、排他
的オア回路２９で１系と２系の不一致を検出し、
不良系とのアンド条件がアンド回路３０か又はア
ンド回路３１で成立した系を対応する記憶部３２
又は３３に記憶させるようにしてある。なお、排
他的オア回路２９は計数部２４，２８の一方が正
常を出力し、他方が異常（不良）を出力したと
き、ハイレベルとなる。このような構成によつて
１系と２系の保護回路のうちいずれかが不良にな
つたとき、どちらの系で不良になつたかを判定す
ることができる。

第４図は本発明の一実施例である静止形き電シ
ステムの常時監視装置を構成する２系論理和回路
のブロツク図である。

４１はコンバータ１１の出力電流ｉが設定値i₀
（ただしi₀はサイリスタ遮断器１３，１４の動作
設定値）よりも大きいとき、即ちｉ＞i₀のとき、
信号を出力する１系（二重化された保護回路のう
ち一方の保護回路）の検出部、４２はコンバータ
１１の出力電流ｉが設定値i₀よりも大きいとき、
即ちｉ＞i₀のとき出力する２系（二重化された保
護回路のうち他方の保護回路）の検出部、４３は
一方の入力端には記憶部３２の出力がノツト回路
４４で反転して供給され、かつ他方の入力端には
検出部４１の出力が供給されるアンド回路、４５
は一方の入力端には記憶部３３の出力がノツト回
路４６で反転して供給され、かつ他方の入力端に
は検出部４２の出力が供給されるアンド回路、４
７は一方の入力端にはアンド回路４３の出力が供
給され、かつ他方の入力端には記憶部３３の出力
が供給されるアンド回路、４８はアンド回路４３
および４５の各出力が供給されるアンド回路、４
９は１系の記憶部３２の出力およびアンド回路４
５の出力が供給されるアンド回路、５０はアンド
回路４７，４８，４９の各出力が供給されるオア
回路であつて、オア回路５０の出力がハイレベル
のときｉ＞i₀なる信号が送出され、図示しない他
の保護回路に入力され、種々の保護信号が取り出
される。たとえば２重系構成の保護系の一方が不
良系となつた場合には、前記保護回路の出力によ
り該当する系のしや断器１３あるいは１４をトリ
ツプする。

記憶部３２，３３が正常動作を出力している場
合は、該記憶部３２，３３からアンド回路４９，
４７の各一方の入力端にロウレベル信号が供給さ
れる。このためアンド回路４７，４９の出力はロ
ウレベルとなる。このとき例えば地絡事故発生に
よりコンバータ１１の出力電流がｉが設定値i₀よ
りも大きくなつたとすると、検出部４１，４２の
出力がハイレベルとなつてアンド回路４３，４５
の出力もハイレベルとなり（記憶部３２，３３の
ロウレベル出力はノツト回路４４，４５により反
転させられているため）、アンド回路４８の出力
はハイレベルとなる。これによつてｉ＞i₀のとき
オア回路５０はハイレベルとなりｉ＞i₀なる信号
を送出する。

いま１系、２系のうちいずれか一方、たとえば
１系が不良の場合は、前述した第３図回路により
記憶部３２に１系が不良であることが記憶され、
記憶部３２の出力はハイレベルとなる。このた
め、アンド回路４３の出力がロウレベルになるの
で、アンド回路４７，４８の出力はロウレベルと
なつてしまう。しかしこの場合、事故発生時のｉ
＞i₀が検出されることにより検出部４２の出力が
ハイレベルとなりアンド回路４５の出力がハイレ
ベルになる（記憶部３３の出力がロウレベルであ
るため）ことと、記憶部３２のハイレベル出力が
アンド回路４９の一方の入力端に供給されること
とによつて、アンド回路４９の出力はハイレベル
となる。これによつて１系の保護回路で動作不良
が発生（記憶部３２で判定）したとしても、ｉ＞
i₀なる過大電流検出時にオア回路５０の出力をハ
イレベルにしてｉ＞i₀なる信号を送出せしめるこ
とができる。また、１系、２系のうち２系のみが
不良になつた場合も、ｉ＞i₀のときは前記同様の
動作によりアンド回路４７およびオア回路５０の
出力をハイレベルにすることができる。

このように二重構成の保護系のうち１系、２系
のいずれかが不良であることが、第３図回路より
判定されると、記憶部３２，３３のうち該当する
記憶部に記憶され、さらに第４図の検出部４１，
４２で事故発生時のｉ＞i₀が検出されるとオア回
路５０の出力としてｉ＞i₀なる信号が得られ、図
示しない他の保護回路に入力され、しや断器をト
リツプさせるべくトリツプ信号が得られる。

本実施例の静止形き電システムの常時監視装置
は、以上説明した不良系検出回路と２系論理和回
路などから構成され、従来例で示したき電システ
ムに組み込んで使用される。

本実施例によれば、コンバータのリツプル電流
を常時監視することにより、静止形き電システム
の二重系保護システムの異常を、一方の系統をは
ずすことなしに監視できる効果がある。このため
監視時の安全性を損なうことがないため、ダイナ
ミツクな負荷運転時の異常のチエツクを可能とす
る効果がある。また片系故障の場合におけるその
故障系の切り離しが瞬間的に行ない得る効果があ
る。

以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、二重系構成の保護系における各系を切り離す
ことなく、システムの負荷運転中も含めて常時各
保護系をチエツクし、異常があれば事故系の切り
離しを直ちに遮断できる静止形き電システムの常
時監視装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静止形き電システムの構成図、
第２図ＡおよびＢは夫々コンバータ１１の出力電
圧波形図および出力電流波形図、第３図は本発明
の一実施例である静止形き電システムの常時監視
装置を構成する不良系検出回路のブロツク図、第
４図は本発明の一実施例である静止形き電システ
ムの常時監視装置を構成する２系論理和回路の回
路図であつて、図中１１はコンバータ、１２はイ
ンバータ、１３，１４はサイリスタ遮断器、２
１，２５は検出部、２２，２６は計測部、２３，
２７は演算部、２４，２８は計数部、２９は排他
的オア回路、３０，３１はアンド回路、３２，３
３は記憶部、４１，４２は検出部を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１き電線路にコンバータとインバータとが接続
され、前記き電線路に夫々遮断器を有する二重系
保護回路を有する静止形き電システムの二重系保
護回路を常時監視する装置において、各系統の前
記コンバータの出力電流のリツプル電流分の絶対
値をリツプル周期毎に所定回数を算出し、これら
絶対値の夫々について所定値以上にあるとき夫々
出力を送出する２重系の各系毎に設けられた第１
および第２の検出演算回路と、リツプル周期毎に
第１および第２の検出演算回路の各出力を夫々計
数し、所定回数となつたとき出力を送出する第１
および第２の計数回路と、該第１および第２の計
数回路の出力にもとづき二重系構成の保護システ
ムのいずれかの不良系を記憶する第１および第２
の記憶回路とを備え、該第１および第２の記憶回
路の出力を用いて二重系保護システムの常時監視
をするようにしたことを特徴とする静止形き電シ
ステムの常時監視装置。