KR101093455B1 - 전차선로 전류 검측장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전차선로의 전류를 측정하기 위한 전류센서, 상기 전류센서의 출력값을 증폭 및 디지털화하여 신호처리하는 신호처리부, 상기 신호처리부에서 출력되는 전차선로의 측정된 전류값을 송신안테나를 통하여 무선 송신하는 무선송신부 및 상기 신호처리부에 동작 전원을 공급하는 전차선로 배터리를 포함하는 전차선로 전류측정부, 및 수신안테나를 통하여 상기 전차선로 전류측정부의 송신신호를 수신받은 데이터를 모니터링하고 저장하는 지상 모니터링부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전차선로 전류 검측장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치에 의하면, 팬터그래프와 전차선간의 기계적 접촉은 없으나 전기적으로 연결되어 있는 비접촉 전차선과 조가선에 직접 전류센서를 설치함으로써 지상에서 상기 전차선과 조가선에 흐르는 전류값을 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있다는 장점이 있다.

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Description

전차선로 전류 검측장치{Measuring Apparatus for current of catenary}

본 발명은 전차선로 전류 검측장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전차선과 조가선에 전류센서를 부착하고 상기 전류센서의 데이터를 처리하여 지상에서 전차선과 조가선에 흐르는 전류값을 실시간으로 모니터링할 수 있는 전차선로 전류 검측장치에 관한 것이다.

일반철도와 달리 전기철도는 지상에 부설되어 있는 궤조 외에 전기차량에 전력을 공급할 수 있는 가공전선이 필요하다.　통상, 가공전선과 이를 받치고 있는 구조물을 총칭하여 전차선로라고 하는데, 가선방식으로 전차선로는 그 집전구조상으로 가공식과 제 3궤조식으로 구분한다.

상기 가공식은 동선을 궤조 상부에 가설하여 그 밑에서 팬터그래프(PANTOGRAPH)에 의하여 집전하고, 상기 제 3 궤조식은 가선이 없는 방식으로 지하철 등에서 제3의 급전레일을 노면 위에 설치하고 집전편에 의하여 전력을 전기차량에 공급한다.

전차선로는 전기차량에 직접 접촉하는 전차선과, 이를 지지하는 지지물, 급전선 및 귀선 등으로 구성된다. 전차선은 전기차량에 전력을 공급해주는 부분으로 고압전류가 항상 흐르고 있기 때문에 그 성능이 뛰어나야 한다. 그 구비조건으로는 전기의 전도율이 높아 양질의 전류가 흐를 수 있고, 기계적 강도가 높아 쉽게 훼손되지 않아야 하며, 내굴곡성으로 쉽게 구부러지지 않아야 하고, 열에 잘 견디고 잘 닳지 않아야 한다.

전차선로는 전기 철도의 열차 동력용 전력을 급전하는 전력 시설로 신뢰도가 높고 공공성이 강한 설비이다. 특히 전기차의 운전에 의해 부하점이 이동하고 이 부하는 급격한 변동을 수반한다. 또한 전기차의 집전장치와 전차선은 기계적으로 접촉하여 전기차에 전력을 공급하게 된다. 이상과 같이 전차선로는 전기차에 전력을 공급하기 위하여 고전압, 고전류가 흐르고 있고 전력공급을 위하여 전기차량의 팬터그래프가 전차선과의 기계적으로 접촉하여 차량에 전기를 공급하게 된다.

상기와 같이 전기 철도에 전차선은 전기차에 전력을 공급하는 장치로 철도에 주로 적용되고 있는 전차선의 가선 방식에 따라 각종 가선 방식이 있다. 이중 커티너리(Catenary) 조가 방식은 조가선을 애자에 의해 지지물에 조가하여 일명 커티너리(Catenary; 현수곡선)상태로 가설되며 여기에 일정 간격으로 행어에 의해 전차선을 매달아 시설한다. 전차선로는 전차선과 조가선으로 구분되므로 전기차 운행을 위한 전력이 전차선과 조가선에 구분되어 흘러 각 선에 흐르는 전류량 또한 구분되어 흐르게 된다.

전차선과 조가선의 전류 분담은 전차선과 조가선의 선종에 따라 이론적으로 분담하는 비율이 틀려지게 되며 통상의 경우 6:4 혹은 7:3의 전차선:조가선의 비율로 설계하여 운행하게 된다. 이상과 같이 전차선과 조가선의 전류 분담을 원활하게 하기 위하여 조가선과 조가선 사이에 균압선 혹은 전차선을 매달은 행어 혹은 드로퍼에 균압이 가능한 별도의 선을 달아 전차선과 조가선의 전류비가 적절하도록 유도하고 있다.

그런데 이와 같은 전차선로의 전류를 측정하는 장치의 문제점으로는, 고전압 고전류에 잡음이 없어야 하고 전차선과 전기차 팬터그래프 접촉에 제한이 없어야하고 전기차 운행에 불편함이 없어야 하고 높은 위치의 가공선로의 지지물에 설치하여야 하므로 전류측정을 위한 센서와 측정장치의 설치에 제한이 있다. 뿐만 아니라, 상기 측정장치 설치를 위해 전차선로의 가동브래킷 등에 지지하고 이를 사용자에 그 결과를 알려주기 위하여 고전압 고전류에 잡음이 없고 설치가 가능한 시스템이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 평행구간의 비접촉 전차선과 조가선에 직접 전류센서를 부착하여 전기차 운행 중 상기 비접촉 전차선과 조가선의 전류를 실시간으로 측정하여 지상에서 전차선과 조가선에 흐르는 전류값을 실시간으로 모니터링할 수 있는 전차선로 전류 검측장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 전차선로 전류 검측장치는 전차선로의 전류를 측정하기 위한 전류센서, 상기 전류센서의 출력값을 증폭 및 디지털화하여 신호처리하는 신호처리부, 상기 신호처리부에서 출력되는 전차선로의 측정된 전류값을 송신안테나를 통하여 무선 송신하는 무선송신부 및 상기 신호처리부에 동작 전원을 공급하는 전차선로 배터리를 포함하는 전차선로 전류측정부, 및 수신안테나를 통하여 상기 전차선로 전류측정부의 송신신호를 수신받은 데이터를 모니터링하고 저장하는 지상 모니터링부를 포함한다.

또한 상기 전류센서는 2개의 전차선이 교차되는 평행구간에서 팬터그래프와 접촉하지 않는 비접촉 전차선 및 조가선에 부착되어 팬터그래프와 접촉하지는 않지만 전기적으로 연결되어 전차선로의 전류를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 신호처리부 및 전차선로 배터리는 가동브래킷의 수평주파이프와 경사주파이프 및 진동방지파이프를 연결하는 지지용 앵글에 설치되고, 상기 송신안테나는 수평주파이프에 설치되며, 수신안테나는 전주 중단에 설치되어 무선신호를 수신받아 유선으로 지상에 설치되어 있는 지상 모니터링부로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치에 의하면, 팬터그래프와 전차선간의 기계적 접촉은 없으나 전기적으로 연결되어 있는 비접촉 전차선과 조가선에 직접 전류센서를 설치함으로써 지상에서 상기 전차선과 조가선에 흐르는 전류값을 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있다는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치의 블록구성도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치의 일실시예이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 전차선로 전류 검측장치는 전차선로의 전류를 측정하기 위한 전류센서(100), 전류센서의 출력값을 신호처리하여 측정된 전류값을 송신안테나를 통하여 무선 송신하는 전차선로 전류측정부(200), 및 수신안테나를 통하여 상기 전차선로 전류측정부(200)의 송신신호를 수신받은 데이터를 모니터링하고 저장하는 지상 모니터링부(300)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치의 전류센서 및 전차선로 전류측정부의 일시시예이다.

전차선로는 전차선으로 제조 취급상 적절한 길이로 제작되며 가선 가능한 길이에도 적정한 간격이 있으므로 한 인류 지지와 연속하는 다음의 인류 지지 전차선의 교차 평행구간이 필연적으로 설치된다. 여기서 에어조인트는 전차선 상호의 평행부분을 일정한 간격으로 유지 팬터그래프가 한쪽방향의 전차선으로부터 평행부분의 중앙부근에서 양 전차선을 습동하고 타 방향의 전차선으로 이동하도록 하는 기능을 한다.

따라서 상기 평행구간에서 전차선이 에어조인트에 의하여 기계적으로 분리되어 각 전차선로의 교차 지점에는 팬터그래프가 기계적으로 접촉하지는 않으나 전기적으로는 완전하게 전차선 및 조가선을 상호접속하기 위하여 균압선을 사용함으로써 전기적으로는 접속된 개소가 있게 된다.

도 2에서 보는 바와 같이, 전류센서(100)는 상술한 평행구간에 비접촉 전차선(120)과 조가선(110)에 각각 설치되며, 전류센서(100)의 출력은 전차선로 전류측정부(200)에 연결된다. 전류측정부(200)와 전류센서(100) 연결시에는 전차선로의 진동에 움직이지 않도록 고정하도록 한다.

즉 본 발명의 일실시예로서 전류센서(100)는 전기차량의 팬터그래프가 평행구간을 지나갈 경우, 기계적으로는 분리되어 있지만 전기적으로 연결되어 있는 비접촉 전차선 및 조가선에 직접 설치되어 팬터그래프의 이동에 영향을 받지않으므로, 정확하게 전차선의 전류를 검측할 수 있다.

다음으로 전차선로 전류측정부(도 1의 200)는 비접촉 전차선(120)과 조가선(110)에 부착된 전류센서(100)로부터 획득한 데이터를 입력받아, 이를 증폭하고, 디지털화하는 일반적인 신호처리과정을 수행하는 신호처리부(210), 동작 전원을 공급하는 전차선로 배터리(230) 및 송신안테나(221)를 통하여 지상 모니터링부로 전차선로의 측정된 전류값을 송신한다.

또한 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 신호처리부(210) 및 전차선로 배터리(230)는 가동브래킷의 수평주파이프(140)와 경사주파이프(142) 및 진동방지파이프(141)를 연결하는 지지용 앵글(143)에 설치되고, 상기 송신안테나(221)는 수평주파이프(140)에 설치된다.

또한 상기 신호처리부(210) 및 전차선로 배터리(230)는 25 kV의 활선상태에 설치되므로 전차선과 조가선에 균압선을 이용하여 신호처리부(210) 및 전차선로 배터리(230) 외함(케이스)을 각각 연결하여 등전위를 형성하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치의 수신안테나 및 지상모니터링부의 일실시예이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 수신안테나(311)는 전주 중단에 설치되어 송신안테나로부터 송신되는 무선신호를 수신받아 유선으로 지상에 설치되어 있는 지상 모니터링부(300)로 데이터를 전송하여 지상 모니터링부(300)에서는 전차선로의 측정된 전류값을 그래프로 나타내고 저장한다.

즉 지상 모니터링부(300)에서는 상기 측정된 전류값은 전차선과 조가선의 전류를 각각 표시하도록 하며, 예를 들어 전기차 운행 중 전류값이 급격이 변화될 경우 이를 분석하여 전기차의 집전체계의 이상 유무를 판단할 수 있는 기준이 될 수 있다.

또한 전차선과 조가선의 전류비가 불균일한 경우 전차선과 조가선간에 연결된 드로퍼 혹은 행어등 부속품이 적절한지가 판단이 가능하다. 예를 들어 전류차가 불균일한 경우 상기의 드로퍼 혹은 행어의 부속품이 절단 파손된 것을 판단할 수 있어 있다.

또한 상기 전차선과 조가선은 전류의 적절한 분배를 위하여 균압선과 균압용 드로퍼를 사용하므로 상기가 적절한지를 판단할 수 있다. 또한 전차선로 설계시에 전차선과 조가선의 전류비를 예상하도록 하므로 실제 설치 이후 설계가 적절한지를 판단하게 된다. 또한 전차선에 흐르는 고조파 신호 획득이 가능하고, 전기차 운행에 따른 전류량 판단이 가능하여 고조파 분석, 선로의 임피던스 분석등 다양하게 활용할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치의 블록구성도,

도 2 및 도3은 본 발명에 따른 전차선로 전류 검측장치의 일실시예이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:전류센서 110:조가선

120:비접촉 전차선 130:접촉 전차선

140:수평주파이프 141:진동방지파이프

142:경사주파이프 143:지지용 앵글

200:전차선로 전류측정부 210:신호처리부

220:무선송신부 221:무선안테나

230:전차선로 배터리 300:지상 모니터링부

310:무선수신부 311:수신 안테나

Claims (3)

1. 전차선로의 전류를 측정하기 위한 전류센서,

   상기 전류센서의 출력값을 증폭 및 디지털화하여 신호처리하는 신호처리부, 상기 신호처리부에서 출력되는 전차선로의 측정된 전류값을 송신안테나를 통하여 무선 송신하는 무선송신부 및 상기 신호처리부에 동작 전원을 공급하는 전차선로 배터리를 포함하는 전차선로 전류측정부,

   상기 무선송신부의 송신안테나로부터 송신되는 무선신호를 수신받아 유선으로 데이터를 전송하는 수신안테나, 및

   상기 수신안테나를 통하여 상기 전차선로 전류측정부의 송신신호를 수신받은 데이터를 모니터링하고 저장하는 지상 모니터링부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전차선로 전류 검측장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전류센서는 2개의 전차선이 교차되는 평행구간에서 팬터그래프와 접촉하지 않는 비접촉 전차선 및 조가선에 부착되어 팬터그래프와 접촉하지는 않지만 전기적으로 연결되어 전차선로의 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 전차선로 전류 검측장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 신호처리부 및 전차선로 배터리는 가동브래킷의 수평주파이프와 경사주파이프 및 진동방지파이프를 연결하는 지지용 앵글에 설치되고, 상기 송신안테나는 수평주파이프에 설치되며, 수신안테나는 전주 중단에 설치되어 무선신호를 수신받아 유선으로 지상에 설치되어 있는 지상 모니터링부로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 전차선로 전류 검측장치.

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