KR101090957B1 - 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템 - Google Patents

직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템 Download PDF

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KR101090957B1 KR1020100035179A KR20100035179A KR101090957B1 KR 101090957 B1 KR101090957 B1 KR 101090957B1 KR 1020100035179 A KR1020100035179 A KR 1020100035179A KR 20100035179 A KR20100035179 A KR 20100035179A KR 101090957 B1 KR101090957 B1 KR 101090957B1
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Abstract

본 발명은 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템에 관한 것으로서, 정극(正極)의 피더와 접속된 직류 CT(변류기)를 통해 정극의 피더에 흐르는 전류를 측정하는 피더전류 측정모듈(100)과; 레일 및 부극을 연결하는 케이블과 접속되어 케이블에 흐르는 귀환전류를 측정하고, 접지망으로부터 귀환되는 귀환전류와 레일전위를 측정하며, 누설전류 포집망으로부터 귀환되는 귀환전류를 측정하는 귀환전류 측정모듈(200)과; 변전소에서 인입되어 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압을 측정하되, 변전소에 인입되는 좌우, 상하행선 4개 부분에 구비된 전류센서를 통해 각 레일에 흐르는 4개의 레일 전류 크기를 측정하는 레일전류 측정모듈(300); 및 피더전류 측정모듈(100)에 의해 측정된 정극의 피더에 흐르는 전류량과, 귀환전류 측정모듈(200)에 의해 측정된 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 포집망의 전류량, 및 레일전류 측정모듈(300)에 의해 측정된 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압량을 저장ㆍ관리함과 아울러 각각의 데이터를 분석하여 모니터링하는 원격데이터 처리모듈(400); 을 포함한다.

Description

직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템{THE RETURN CURRENT RATIO MEASUREMENT SYSTEM FOR REAL TIME LEAKAGE CURRENT MONITORING ON THE DC RAILWAY SYSTEM}
본 발명은 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변전소로 귀환되는 레일, 누설전류 포집망 및 접지망에 흐르는 각각의 귀환전류비를 이용하여 누설전류 발생 및 크기를 예측하는 기술에 관한 것이다.
직류 전기철도에서는 전동차가 주행할 때 주행레일을 통하여 변전소로 귀환되는 운영전류의 일부가 대지로 누설되며, 이러한 누설전류는 철도시설물 뿐만 아니라 지하에 매설되어 있는 금속체에 전식을 일으키는 요인이 된다.
따라서, 레일에서 누설되는 전류를 줄이기 위해서 직류 전기철도에서는 대부분의 귀환레일을 대지와 절연시키고 있다. 하지만 이러한 레일과 대지간의 발생하는 누설전류를 직접적으로 측정할 수 없기 때문에 이러한 누설전류의 발생에 영향을 미치는 운행전류, 변전소간 거리, 트랙과 다른 귀환회로와의 도전성, 레일의 저항, 그리고 크로스 본드의 간격 등은 직류 전기철도 설계 시부터 고려되고 있다.
그러나, 운행조건에 따른 운행전류의 변화 및 시스템 노후화에 따른 각종 영향 요소의 변화로 인해 레일과 대지간의 절연 저항값이 변화하게 되고 이러한 절연저항의 변화로 인해 발생하는 누설전류의 증가로 인해 철도의 금속구조물 및 지하 금속 매설물에 대한 전식에 영향을 미치게 되므로 이러한 누설전류의 변화를 지속적으로 모니터링하여 레일과 대지간의 절연의 안정성을 판정해야 한다.
직류 전기철도에서는 레일에서 귀환되는 누설전류를 직접 측정하는 것이 어렵기 때문에 일반적으로 귀환회로의 대지에 대한 절연저항 값이나 열차 운행에 따라 발생하는 레일전위의 크기 변화를 통해 예측하고 있다.
단위 길이 당 레일의 도전성이 크게 변화하는 경우에는 선로에 따라 레일전위가 변화한다. 따라서, 시스템 건설 시 누설전류에 대한 허용기준을 만족하는 기준 값을 설정한 후 열차운행에 따른 레일전위 값과 기준 값과의 차이를 통해 누설전류의 변화를 실시간으로 예측할 수 있다.
선로를 따라 레일 전위가 변화한다는 것은 귀환회로의 도전성 변화, 귀환회로와 대지 사이의 연결 불량, 레일 체결장치의 오염 등으로 인해 단위길이 당 도전성에서 결함이 있음을 나타내고 그러한 결함은 누설전류 상황에 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 기존에 실시간으로 누설전류의 크기를 예측하는 기법인 레일전위 모니터링 기법에서는 크게 레일과 대지간의 전위를 측정하기 위한 통신기반의 전압센서를 변전소 및 역사 등의 레일전위를 측정하기 위한 중요 지점에 설치하여 레일전위를 측정한다.
일반적으로 센서간의 거리는 1∼3km 간격으로 설치하며, 측정된 각 지점의 레일전위는 중앙처리시스템에서 누설전류의 변화를 평가하게 되고 모뎀이나 인터넷 등을 통해 사령 또는 감시 및 제어가 필요한 곳으로 데이터를 전송할 수 있는 시스템으로 구성되어 있다. 레일전위의 크기는 열차운행 패턴에 따라 상시 달라질 수 있기 때문에 일일 교통량의 차이에 영향을 받지 않지 않기 위해, 24시간 평균시간의 레일전위 값을 사용하고 있다. 이러한 레일전위 평균값에 변화가 있으면 레일 대 대지 도전성의 변화가 일어났을 가능성이 있으며 누설전류의 변화를 감지할 수 있다.
이러한 기법에서는 전압센서에 계측된 전압의크기 변화를 통해 센서와 센서 사이 구간에서 발생하는 대지와 레일간의 절연의 저하를 판정할 수 있어 유지보수에 크게 도움을 줄 수 있다.
그러나, 전술한바와 같은 종래의 레일전위 모니터링 기법은, 레일에서 누설되는 전류를 직접적으로 측정할 수 없는바, 레일과 대지간의 전위차를 이용하여 간접적으로 누설전류를 측정하고 있다. 그러나, 이러한 레일전위의 크기는 열차 운행에 패턴 등에 따라 수시로 변화하기 때문에 허용기준값을 산정하는 데에 어려움이 있다.
또한, 대부분의 노선의 궤도가 콘크리트 도상으로 구성되어 있어 기존의 운행하고 있는 노선에서는 대지전위의 기준값을 잡기 위한 접지망을 추가적으로 구성하는 데에 어려움이 있으며 장거리 구간에 통신망을 구축해야 하는 단점이 있다.
따라서, 기존의 방식에서는 신규 노선에 초기에 설치 운영하는 데에는 적합하나 기존의 운행구간에 설치하는 데에는 설치의 어려움과 허용기준값을 선정하는 데에 어려움이 있다.
본 발명의 목적은, 실시간으로 누설전류의 크기 변화를 모니터링하기 위해 무선으로 대지와 레일간의 전압의 크기를 계측하고, 또한 변전소에서는 레일, 누설전류 포집망 및 접지망을 통해 부극으로 귀환되는 전류비를 건정상태의 전압크기 및 전류비를 비교함으로써, 레일과 대지간의 절연을 실시간으로 감시할 수 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템은, 정극(正極)의 피더와 접속된 직류 CT(변류기)를 통해 정극의 피더에 흐르는 전류를 측정하는 피더전류 측정모듈(100)과; 레일 및 부극을 연결하는 케이블과 접속되어 케이블에 흐르는 귀환전류를 측정하고, 접지망으로부터 귀환되는 귀환전류와 레일전위를 측정하며, 누설전류 포집망으로부터 귀환되는 귀환전류를 측정하는 귀환전류 측정모듈(200)과; 변전소에서 인입되어 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압을 측정하되, 변전소에 인입되는 좌우, 상하행선 4개 부분에 구비된 전류센서를 통해 각 레일에 흐르는 4개의 레일 전류 크기를 측정하는 레일전류 측정모듈(300); 및 피더전류 측정모듈(100)에 의해 측정된 정극의 피더에 흐르는 전류량과, 귀환전류 측정모듈(200)에 의해 측정된 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량, 및 레일전류 측정모듈(300)에 의해 측정된 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압량을 저장ㆍ관리함과 아울러 각각의 데이터를 분석하여 모니터링하는 원격데이터 처리모듈(400); 을 포함한다.
또한, 귀환전류 측정모듈(200)은, 레일의 부극과 접속되어 복수개로 구비된 케이블로부터 귀환되는 전류를 기 설치된 전류센서를 통해 취합하여 레일을 통해 귀환되는 레일의 전류량을 산출하는 레일전류 측정부(210)와; 접지망과 부극 사이에 연결ㆍ구비된 다이오드를 통해 접지망의 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량을 산출하는 접지망 전류 측정부(220); 누설전류 포집망과 부극 사이에 연결ㆍ구비된 다이오드를 통해 누설전류 포집망의 전류량을 산출하는 누설전류 포집망 전류 측정부(230); 및 레일전류 측정부(210)로부터 레일의 전류량을 인가받고, 접지망 전류 측정부(220) 및 누설전류 포집망 측정부(230)로부터 접지망의 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량을 인가받아 각각 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 포집망의 전류량에 대한 귀환전류 비를 산출하는 귀환전류비 산출부(240); 를 포함한다.
또한, 누설전류 포집망 전류 측정부(230)는, 누설전류 포집망과 부극 사이에 다이오드로 구성됨에 따라, 레일에서 지하 금석매설무로 전류가 흐르는 것을 방지함에 따라 선택배류기와 동일한 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 원격데이터 처리모듈(400)은, [수학식1]을 통해 정극의 피더에 흐르는 전류량으로부터 정극모선의 전류와 부극모선의 전류합을 도출하고, [수학식2]를 통해 부극모선에서 유입되는 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량의 전류 분배비를 도출하며, [수학식3]을 통해 4개 레일에 흐르는 레일의 전류 크기와 전류비 및 전압크기를 도출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식1]
정극모선의 전류합 :
Figure 112010024300543-pat00001
부극모선의 전류합 :
Figure 112010024300543-pat00002
[수학식2]
Figure 112010024300543-pat00003
[수학식3]
Figure 112010024300543-pat00004
Figure 112010024300543-pat00005
그리고, 원격데이터 처리모듈(400)은, 도출한 정극모선의 전류와 부극모선의 전류합과, 부극모선에서 유입되는 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 뉴설전류 포집망의 전류량의 전류 분배비, 및 4개 레일에 흐르는 레일의 전류 크기와 전류비 및 전압크기를 각각 일평균, 주평균 및 월평균으로 도식화하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 기존에 설치된 변전소의 운행레일에서 귀환되는 전류와 다이오드 연결로 누설전류 포집망과 접지망을 통해 귀환하는 전류를 실시간으로 측정하고 흐르는 전류비의 변화를 통해 레일과 대지간의 절연 정도를 실시간을 감시함으로써, 신규 노선뿐만 아니라 기존의 운영 중인 직류 급전시스템에도 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존 방식에서의 레일전위를 통해 누설전류를 예측하고 있어 누설전류의 크기 예측이 불가능하던 것을 귀환전류의 크기를 비교함으로써 해당구간의 누설전류의 크기도 간접적으로 예측하는 효과가 있다.
도 1 은 종래의 실시간 레일전위 모니터링을 통한 예측 시스템을 도시한 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템을 도시한 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템을 도시한 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템의 귀환전류 측정모듈을 도시한 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템의 귀환전류 측정모듈을 도시한 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템의 레일전류 측정모듈을 도시한 구성도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템(S)은, 피더전류 측정모듈(100), 귀환전류 측정모듈(200), 레일전류 측정모듈(300) 및 원격데이터 처리모듈(400)을 포함하여 구성된다.
도 2 및 도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템(S)의 피더전류 측정모듈(100)을 살피면 다음과 같다.
피더전류 측정모듈(100)은 정극(正極)의 피더(급전선 또는 궤전선)와 접속된 직류 CT(변류기)를 통해 정극의 피더에 흐르는 전류를 측정한다.
도 2, 도 4 및 도 5 를 참조하여 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템(S)의 귀환전류 측정모듈(200)을 살피면 다음과 같다.
귀환전류 측정모듈(200)은 운행레일 및 부극을 연결하는 케이블과 접속되어 케이블에 흐르는 귀환전류를 측정하고, 접지망으로부터 귀환되는 귀환전류와 레일전위를 측정하며, 누설전류 포집망으로부터 귀환되는 귀환전류를 측정하는바, 레일전류 측정부(210), 접지망 전류 측정부(220), 누설전류 포집망 전류 측정부(230) 및 귀환전류비 산출부(240)로 구성된다.
구체적으로, 레일전류 측정부(210)는 레일의 부극과 접속되어 복수개로 구비된 케이블로부터 귀환되는 전류를 기 설치된 전류센서를 통해 취합하여 레일을 통해 귀환되는 레일의 전류량을 산출한다.
또한, 접지망 전류 측정부(220) 및 누설전류 포집망 전류 측정부(230)는 접지망, 누설전류 포집망 및 부극 사이에 연결ㆍ구비된 다이오드를 통해 접지망의 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량을 산출한다.
여기서, 누설전류 포집망 전류 측정부(230)는 누설전류 포집망과 부극 사이에 다이오드로 구성됨에 따라, 레일에서 지하 금속매설물로 전류가 흐르는 것을 방지함에 따라 선택배류기와 동일한 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 귀환전류비 산출부(240)는 레일전류 측정부(210)로부터 레일의 전류량을 인가받고, 접지망 전류 측정부(220)와 누설전류 포집망 전류 측정부(230)로부터 접지망의 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량을 인가받아 각각 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량에 대한 귀환전류 비를 산출한다.
도 2, 및 도 6 을 참조하여 본 발명에 따른 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템(S)의 레일전류 측정모듈(300)을 살피면 다음과 같다.
레일전류 측정모듈(300)은 변전소에서 인입되어 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압을 측정하되, 변전소에 인입되는 좌우, 상하행선 4개 부분에 구비된 전류센서를 통해 각 레일에 흐르는 4개의 레일 전류 크기를 비교하여 절연이 노후화된 구간을 예측한다.
이때, 전류선서는 레일에 흐르는 전류를 측정해야 하므로 홀타입과 같은 관통형이나 직류션트(shunt)와 같은 전압강하식은 불가능하고, 레일 접촉식 타입으로 전류에 유도량을 측정하게 되며, 전압은 변전소 접지망에 공동으로 연결하여 레일과 접지간의 전압크기를 측정하게 된다.
그리고, 원격데이터 처리모듈(400)은 피더전류 측정모듈(100)에 의해 측정된 정극의 피더에 흐르는 전류량과, 귀환전류 측정모듈(200)에 의해 측정된 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량과, 레일전류 측정모듈(300)에 의해 측정된 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압량을 저장ㆍ관리함과 아울러 각각의 데이터를 분석하여 모니터링을 제공한다.
구체적으로, 원격데이터 처리모듈(400)의 데이터 분석은, [수학식1]을 통해 정극의 피더에 흐르는 전류량으로부터 정극모선의 전류와 부극모선의 전류합을 도출하고, [수학식2]를 통해 부극모선에서 유입되는 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량의 전류 분배비를 도출하며, [수학식3]을 통해 4개 레일에 흐르는 레일의 전류 크기와 전류비 및 전압크기를 도출한다.
[수학식1]
정극모선의 전류합 :
Figure 112010024300543-pat00006
부극모선의 전류합 :
Figure 112011079297617-pat00007

Figure 112011079297617-pat00023
도 2에 도시된 정류기로부터 정극모선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00024
도 2에 도시된 정극모선으로부터 변전소 좌측 하행선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00025
도 2에 도시된 정극모선으로부터 변전소 좌측 상행선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00026
도 2에 도시된 정극모선으로부터 변전소 우측 하행선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00027
도 2에 도시된 정극모선으로부터 변전소 좌측 상행선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00028
도 5에 도시된 부극모선으로부터 정류기의 부극단으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00029
도 5에 도시된 레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00030
도 5에 도시된 누설전류 포집망으로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00031
도 5에 도시된 접지망으로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
[수학식2]
Figure 112010024300543-pat00008
[수학식3]
Figure 112010024300543-pat00009
Figure 112011079297617-pat00010

Figure 112011079297617-pat00032
도 6에 도시된 하행선 좌측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00033
도 6에 도시된 상행선 좌측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00034
도 6에 도시된 하행선 우측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00035
도 6에 도시된 상행선 우측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
Figure 112011079297617-pat00036
도 6에 도시된 하행선 좌측부의 레일전위
Figure 112011079297617-pat00037
도 6에 도시된 상행선 좌측부의 레일전위
Figure 112011079297617-pat00038
도 6에 도시된 하행선 우측부의 레일전위
Figure 112011079297617-pat00039
도 6에 도시된 상행선 우측부의 레일전위
또한, 원격데이터 처리모듈(400)은 도출한 정극모선의 전류와 부극모선의 전류합과, 부극모선에서 유입되는 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량의 전류 분배비, 및 4개 레일에 흐르는 레일의 전류 크기와 전류비 및 전압크기를 각각 일평균, 주평균 및 월평균으로 도식화한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템
100: 피더전류 측정모듈 200: 귀환전류 측정모듈
210: 레일전류 측정부 220: 접지망 전류 측정부
230: 누설전류 포집망 전류 측정부 240: 귀환전류비 산출부
300: 레일전류 측정모듈 400: 원격데이터 처리모듈

Claims (5)

  1. 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템에 있어서,
    정극(正極)의 피더와 접속된 직류 CT(변류기)를 통해 정극의 피더에 흐르는 전류를 측정하는 피더전류 측정모듈(100);
    레일 및 부극을 연결하는 케이블과 접속되어 케이블에 흐르는 귀환전류를 측정하고, 접지망으로부터 귀환되는 귀환전류와 레일전위를 측정하며, 누설전류 포집망으로부터 귀환되는 귀환전류를 측정하는 귀환전류 측정모듈(200);
    변전소에서 인입되어 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압을 측정하되, 변전소에 인입되는 좌우, 상하행선 4개 부분에 구비된 전류센서를 통해 각 레일에 흐르는 4개의 레일 전류 크기를 측정하는 레일전류 측정모듈(300); 및
    상기 피더전류 측정모듈(100)에 의해 측정된 정극의 피더에 흐르는 전류량과, 상기 귀환전류 측정모듈(200)에 의해 측정된 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량, 및 상기 레일전류 측정모듈(300)에 의해 측정된 레일로 흐르는 각각의 선로에 대한 전류 및 전압량을 저장ㆍ관리함과 아울러 각각의 데이터를 분석하여 모니터링하는 원격데이터 처리모듈(400); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 귀환전류 측정모듈(200)은,
    레일의 부극과 접속되어 복수개로 구비된 케이블로부터 귀환되는 전류를 기 설치된 전류센서를 통해 취합하여 레일을 통해 귀환되는 레일의 전류량을 산출하는 레일전류 측정부(210);
    접지망, 누설전류 포집망 및 부극 사이에 연결ㆍ구비된 다이오드를 통해 접지망의 전류량을 산출하는 접지망 전류 측정부(220);
    누설전류 포집망 및 부극 사이에 연결ㆍ구비된 다이오드를 통해 누설전류 포집망의 전류량을 산출하는 누설전류 포집망 전류 측정부(230); 및
    상기 레일전류 측정부(210)로부터 레일의 전류량을 인가받고, 상기 접지망 전류 측정부(220)와 누설전류 포집망 전류 측정부(230)로부터 접지망의 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량을 인가받아 각각 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량에 대한 귀환전류 비를 산출하는 귀환전류비 산출부(240); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 누설전류 포집망 전류 측정부(230)는,
    접지망, 누설전류 포집망 및 부극 사이에 다이오드로 구성됨에 따라, 레일에서 지하 금속매설물로 전류가 흐르는 것을 방지하여 선택배류기와 동일한 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격데이터 처리모듈(400)은,
    [수학식1]을 통해 정극의 피더에 흐르는 전류량으로부터 정극모선의 전류와 부극모선의 전류합을 도출하고, [수학식2]를 통해 부극모선에서 유입되는 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량의 전류 분배비를 도출하며, [수학식3]을 통해 4개 레일에 흐르는 레일의 전류 크기와 전류비 및 전압크기를 도출하는 것을 특징으로 하는 직류전기철도에서의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템.
    [수학식1]
    정극모선의 전류합 :
    Figure 112011079297617-pat00040

    부극모선의 전류합 :
    Figure 112011079297617-pat00041

    Figure 112011079297617-pat00042
    정류기로부터 정극모선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00043
    정극모선으로부터 변전소 좌측 하행선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00044
    정극모선으로부터 변전소 좌측 상행선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00045
    정극모선으로부터 변전소 우측 하행선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00046
    정극모선으로부터 변전소 좌측 상행선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00047
    부극모선으로부터 정류기의 부극단으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00048
    레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00049
    누설전류 포집망으로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00050
    접지망으로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
    [수학식2]
    Figure 112011079297617-pat00051

    [수학식3]
    Figure 112011079297617-pat00052

    Figure 112011079297617-pat00053

    Figure 112011079297617-pat00054
    하행선 좌측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00055
    상행선 좌측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00056
    하행선 우측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00057
    상행선 우측레일로부터 변전소 부극모선으로 흐르는 전류
    Figure 112011079297617-pat00058
    하행선 좌측부의 레일전위
    Figure 112011079297617-pat00059
    상행선 좌측부의 레일전위
    Figure 112011079297617-pat00060
    하행선 우측부의 레일전위
    Figure 112011079297617-pat00061
    상행선 우측부의 레일전위
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격데이터 처리모듈(400)은,
    도출한 정극모선의 전류와 부극모선의 전류합과, 부극모선에서 유입되는 레일의 전류량, 접지망 전류량 및 누설전류 포집망의 전류량의 전류 분배비, 및 4개 레일에 흐르는 레일의 전류 크기와 전류비 및 전압크기를 각각 일평균, 주평균 및 월평균으로 도식화하는 것을 특징으로 하는 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템.
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2009년도 대한전기학회 전기기기 및 에너지변환시스템부문회 춘계학술대회 논문집(201면 내지 203면)

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