KR101537194B1 - 전기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템 - Google Patents

전기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템 Download PDF

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KR101537194B1 KR1020140095739A KR20140095739A KR101537194B1 KR 101537194 B1 KR101537194 B1 KR 101537194B1 KR 1020140095739 A KR1020140095739 A KR 1020140095739A KR 20140095739 A KR20140095739 A KR 20140095739A KR 101537194 B1 KR101537194 B1 KR 101537194B1
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Abstract

본 발명은 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템에 관한 것으로, 단상 AC 25kV, 60Hz 3선식 교류 구동방식의 전기철도 레일 구간에서 일정 거리마다 변전소(SS), 병렬 급전소(PP), 급전 구분소(SP)를 구비하고, 급전 구분소(SP)는 전기철도 레일 구간에 복수의 보조급전 구분소(SSP)를 구비하며, 전차선이 연결되는 전기철도 차량이 지나가는 T1, T2 레일 선로와 병행하여 레일의 임피던스 본드, 매설 접지선, 공동관로 접지선, 보호선(PW)을 포함하는 귀선 회로선들을 구비하며 전기철도 레일의 각 구간 마다 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 측정하는 귀선 전류 측정부; 및 상기 전기철도 레일의 각 구간마다 설치된 상기 귀선 전류 측정부로부터 전기철도 레일의 각 구간 마다 측정된 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 수신받아 귀선 전류의 변화량을 측정하여 접지선로의 단선 지점을 파악하고, 철도시설의 접지선로의 안전을 유지하도록 모니터링하는 공용접지설비 모니터링 시스템을 포함한다.

Description

전기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템{Real time monitoring system for common ground facility of the electric railway}
본 발명은 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템으로, 특히 전기철도 구간에서 전기동력차 및 전원공급설비의 용량 증가에 의해 부하전류와 전차선로 지락사고 및 공용접지방식을 장기간 사용하게 되면, 내외적인 요인에 의해 매설접지선, 본딩선이 단선되었을 경우, 단선개소의 대지전위가 급속히 상승하여 유지보수 요원, 선로변 기기(통신, 신호), 승강장 승객의 안전에 위험을 초래할 수 있으며, 접지선로가 단선될 경우 고장전류가 증가함에 따라 철도시설에 대한 이상전위로부터 안전을 확보하고, 전원공급설비, 피접지물의 특성을 실시간으로 확인할 수 있는 전기철도의 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
도 1은 전기철도 토공구간 공용접지방식 구성도이다.
공용접지방식은 현재 고속철도 구간과 기존 전철화 구간에서 이 방식이 적용되고 있다. 공용접지방식은 모든 금속 설비를 등전위가 되도록 구성함으로써 선로변 안전 및 전기 설비 보호의 주요 방해 원인이 되는 귀선 전류를 감소시키는 접지 방식이다. 귀선 전류는 전철화 선로의 궤도회로 구성 요소인 임피던스 본드의 용량에 주로 연관되며, 변전소(SS), 급전 구분소(SP) 및 보조급전 구분소(SSP)의 위치와 밀접한 관계가 있다. 임피던스 본드는 폐색구간을 열차가 통과시에 귀선 전류를 흐르게 하는 장치이다.
이는 열차가 견인력을 공급하는 변전소(SS)에 위치하는 경우와 역 구내에 위치하는 경우에 발생하는 귀선 전류를 비교하면, 역 구내에 열차가 위치하는 경우에 발생하는 귀선 전류가 변전소(SS)에 열차가 위치하는 경우에 발생하는 귀선 전류 보다 크기가 작게 주어진다.
전철의 전기기관차의 구동은 직류방식과 교류방식이 있으며, 단상 AC 25kV, 60Hz 교류구동방식의 공용접지망은 선로변에서 발생 가능한 지락 사고로부터 유지보수 요원 보호 및 EMI(Electromagnetic Interference, 전자파 간섭)에 대해 최상의 효과를 가져오는 시스템으로 그 효용성에 대한 가치가 실제 운행선로에서 입증되고 있다.
그러나, 공용접지방식을 장기간 사용하게 되면, 내외적인 요인에 의해 매설접지선, 본딩선이 어떠한 이유로 단선되었을 경우, 단선개소의 대지전위가 급속히 상승하여 유지보수 요원, 선로변 기기(통신, 신호), 승강장 승객의 안전에 위험을 초래할 수 있다. 공용접지방식의 단선 등에 의해 발생되는 대지전위의 상승은 인체 또는 기기에 위험을 초래할 수 있으므로 기준값을 근거로 한 공용접지설비의 단선여부를 일정 주기마다 확인해야 한다. 지금까지는 공용접지방식의 관리를 매 250m마다 설치된 접지단자함과 각 기기의 접지점을 접지저항계를 이용하여 측정하고 있으나, 모든 설비와 회로적으로 연결되어 있는 상태를 분리하여 측정하고 관리해야 했었다.
도 2는 전철 변전소(SS) 접지 구성도이다.
154 kV, 60Hz의 3상 3선식 송전선의 경우, 변전소는 송전거리 100km 마다 구비되며, 345kV의 경우 변전소는 200km 마다 구비된다.
변전소(SS)는 3상 교류 고압계통에서 전력을 받는 설비, 전기차량 및 전차선로로 급전하는 설비, 이러한 급전계통을 감시하고 고장시 계통을 보호하는 설비로 이루어지고, 전기사업자로부터 전력을 공급받아 전철 운전용 전력을 공급하는 전기운전설비를 구비하고, 선로의 경우 직류방식에서는 5~10km, 교류방식에서는 30~50km의 간격으로 설치된다.
전철 변전소(SS)는 송배전 계통에서 154kV, 60Hz를 수전받아 55kV, 60Hz 전압으로 전기를 강압시켜 각 지역의 단권 변압기(AT1, AT2, AT3, AT4)들로 각각 55kV 전압을 공급하고, 25kV, 60Hz 교류 구동 방식으로 M상 T상으로 구분하여 전차선(급전선)으로 전기철도 차량의 구동 전원을 공급한다. 전기 철도의 경우, 변전소(SS)는 병렬급전소(PP) 및 급전 구분소(SP) 내의 단권 변압기(AT) 및 계기용 변압기(PT), 단로기(disconnector), 차단기, 피뢰기, 배전반 등을 구비한다.
특히, 전기철도의 병렬 급전계통 보호 시스템은 병렬 급전 방식으로 전차선 전압의 안정화, 거리계전기의 보호방향, 보호거리, 작동시간을 조절하여 상하행 전차선을 구동하도록 적어도 하나의 변전소(SS), 병렬급전소(PP) 및 급전구분소(SP)를 구비한다.
병렬급전소(PP)는 전기철도의 상하행 전차선 사이에 연결된 단권변압기(AT3); 상기 단권변압기와 상하행 전차선 사이의 연결을 각각 차단하는 제1, 2 차단기(52C, 52D); 상하행 전차선의 연결을 각각 끊는 제1, 2 에어섹션(AS1, AS2);
상기 제1 에어섹션의 전후 전차선과 상기 제1 차단기(52C) 사이에 제1,2변류기(CT1, CT2)를 장비하여 제1 에어섹션 전후 전차선을 직결하는 제1 가스절연 모선 또는 제1 전차선 직결 선로(GIB1) 및 상기 제2 에어섹션의 전후 전차선과 상기 제2 차단기 사이에 각각 설치된 제3, 4 변류기(CT3, CT4)를 장비하여 제2 에어섹션 전후 전차선을 직결하는 제2 가스절연 모선 또는 제2 전차선 직결 선로(GIB2); 상기 제1, 2 변류기에 각각 연결되고, 서로 반대방향의 보호방향을 가지며, 고장전류 감지시 상기 제1 차단기를 작동시키는 제1, 2 거리 계전기 및 상기 제3, 4 변류기에 각각 연결되고, 서로 반대방향의 보호 방향을 가지며, 고장전류 감지시 상기 제2 차단기(52D)를 작동시키는 제3, 4 거리 계전기; 및 상기 제1, 2 거리 계전기 및 상기 제3, 4 거리 계전기에 전압 요소를 공급하는 계기용 변압기(PT);를 포함한다.
전기철도는 대규모, 고효율 운송 수단일 뿐만 아니라, 대기 오염, 소음 등이 낮아 타 교통수단에 비해 환경 친화적인 최적의 교통수단으로 평가되고 있다. 전기철도의 구동 방식은 전력 공급원에 따라 직류 방식과 교류 방식으로 분류하며, 전철화선로의 접지망 구성 방식은 단독 접지방식과 공용접지 방식이 있다.
우리나라는 일본 철도의 영향을 받아 기존선 전철화 선로의 접지망이 모두 단독 접지방식으로 구성되어 있는데, 단독 접지방식은 지락사고에 의한 유지보수 요원의 안전과 선로변 기기, 신호 기계실 및 통신실의 전기 설비에 대한 보호 방안이 주요 문제점으로 대두되어 왔다.
2004년 고속철도 개통과 함께 공용접지방식이 도입되어, 현재 기존선 전철화 구간에도 이 방식이 적용되고 있다.
공용접지 방식은 모든 금속 설비를 등전위가 되도록 구성함으로써 선로변 안전 및 전기 설비 보호의 주요 방해 원인이 되는 귀선 전류를 감소시킬 수 있는 접지 방식으로 평가되고 있다.
이에 본 사업에서는 공용접지방식을 효율적이며, 과학적으로 관리하게 위한 상시 모니터링 시스템을 개발하여 전기철도 구간에서 운행되고 있는 열차의 안전운행은 물론 접지설비 고장으로 인한 대지전위 상승에 기인하는 유지보수 요원, 선로변 기기(통신, 신호), 승강장 승객의 안전에 위험을 방지하고자 한다.
본 사업에서 개발하고자 하는 공용접지 상시모니터링 장치는 접지 시공후 발생될 수 있는 대지전위상승에 의한 인체의 감전, 선로변 설비의 고장을 사전에 예방할 수 있는 설비로, 전기철도 급전시스템과 공용접지방식을 하나의 시스템으로 해석하여 표준화된 기준과 시공이 필요하고, 운전중 상시감시를 위한 첨단시스템 구성 기술이 요구된다.
전기철도 유지보수를 담당하는 철도운용사로부터 공용접지방식 유지보수 관리에 대한 애로사항을 보다 효율적이며, 과학적인 기법을 접목하여 인력에 의존하던 기존 관리방법을 개선하고자 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템을 사용하여 접지선이 단선될 경우 고장전류가 증가함에 따라 철도시설의 이상 전위로부터 안전을 확보하고, 공용접지방식의 비교, 측정, 분석 및 차량, 전원공급설비, 피접지물의 특성을 실시간으로 확인할 수 있는 전기철도 공용접지설비 모니터링 시스템을 개발하여 전기철도 구간에서 운행되고 있는 열차의 안전운행을 보장하고, 접지설비 고장으로 인한 대지전위 상승에서 기인하는 유지보수 요원, 선로변 기기(통신, 신호), 승강장 승객의 안전에 위험을 방지하는, 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은 AC 25kV, 60Hz 교류 구동방식의 전기철도 레일 구간에서 일정 거리마다 변전소(SS), 병렬 급전소(PP), 급전 구분소(SP)를 구비하고, 급전 구분소(SP)는 전기철도 레일 구간에 복수의 보조급전 구분소(SSP)를 구비된 공용접지 시스템에 있어서, 전차선이 연결되는 전기철도 차량이 지나가는 T1, T2 레일 선로와 병행하여 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 측정하는 귀선 전류 측정부를 둠으로써, 상기 전기철도 레일의 각 구간마다 설치된 상기 귀선 전류 측정부로부터 전기철도 레일의 각 구간마다 측정된 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 수신받은 후 귀선전류의 변화량을 측정하여 접지선로의 단선 지점을 파악하고, 철도시설의 접지선로의 안전을 유지하도록 모니터링하는 공용접지설비 모니터링 시스템을 포함한다.
상기 전기철도 레일의 각 구간은 전기철도 레일의 변전소(SS), 병렬 급전소(PP), 급전 구분소(SP), 보조급전 구분소(SSP)의 사이의 구간을 의미하며, 상기 귀선 전류 측정부는 상기 전기철도 레일의 각 구간마다 구비되는 단자함에 설치되되, 각각 T1 레일의 북측 단자함 또는 T2 레일의 남측 단자함에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 귀선 전류 측정부는 해당 구간 마다 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 실시간으로 측정하여 유무선 통신을 통해 공용접지설비 모니터링 시스템으로 취합되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 공용접지설비 모니터링 시스템은, 전기철도 레일 구간에서 1번째 단자함, .., k-1번째 단자함, k번째 단자함, k+1번째 단자함,... m 번째 단자함에 각각의 귀선전류 측정부로부터 측정된 평상시 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 평상시 매설 접지선의 귀선 전류(I2n), 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3n), 평상시 보호선(PW)의 귀선 전류(I4n) 값과 실시간으로 측정된 각각의 귀선전류 값을 분석하여, 전기철도 레일 구간의 SSP 지점과~SSP 지점 사이에서 매설 접지선, 또는 공동관로 접지선, 또는 보호선(PW)이 단선(X)이 된 것을 파악하여 이를 상시 모니터링 함으로서, 전기철도 공용접지방식 접지선 단선을 상시 모니터링 한다.
즉 전기철도 급전시스템에서 차량운행시 전차선, 레일, 매설 접지선, 공동관로접지선, 보호선(PW)의 전류분포를 측정 및 분석하고, 이를 통해 전기철도 공용접지방식 접지선 단선을 상시 모니터링하는 것을 특징으로 한다.
이를 모니터링 하는 과정을 설명하기 위해 단선이 생기지 않을시(평상시)에 귀선전류는 아래와 같이 정의한다.
I1n : 평상시(단선없을시) 측정된 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류,
I2n : 평상시(단선없을시) 매설 접지선의 귀선 전류,
I3n : 평상시(단선없을시) 공동관로 접지선의 귀선 전류,
I4n : 평상시(단선없을시) 보호선(PW)의 귀선 전류라 정의한다,
또한 k 번째 단자함에서 측정되는 귀선전류는 아래와 같이 정의한다.
I1k : k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 레일에서
임피던스 본드의 귀선전류,
I2k : k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부(100-2)에서 측정된 매설
접지선의 귀선 전류,
I3k : k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 공동관로
접지선의 귀선 전류,
I4k : k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 보호선(PW)의
귀선 전류
만약 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 임의 구간(A 지점)에서 매설 접지선 단선(X)이 된 경우, 이러한 단선에 의해 메설접지선으로는 귀선전류가 흐르지 못한다.
그러나 단자함과 단자함 사이에는 매설 접지선과 공동관로 접지선과, 보호선(PW)의 단선을 대비해서 메쉬구조로 각 접지선들과 레일을 연결(도 4 참조)해 놓았기 때문에 단선이 생기더라도 귀선전류는 각 연결지점을 통해 다른 접지선, 레일, 보호선으로 흐르게 된다.
즉 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 임의 구간(A 지점)에서 매설 접지선 단선(X)이 된 경우, 메설접지선으로는 귀선전류가 흐르지 못하지만 k-1번째와 k 번째 사이에 메쉬구조로 연결된 연결지점에서 귀선전류는 분기되어 공동관로 접지선과 레일 및 보호선으로 귀선전류가 흐르게 된다.
즉 k-1번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정한 귀선전류는 키르히호프 전류 법칙(KCL)에 의해 단선 지점(A)의 매설 접지선의 귀선 전류(I2)가 분기되어 측정되므로 k번째 단자함에서 측정된 귀선전류는 단선되기 전의 평상시 레일의 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 단선되기 전 평상시 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3n), 단선되기전 평상시 보호선(PW)의 귀선 전류(I4n)보다 많이 흐르게 된다, 또한 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 레일의 임피던스 본드로부터 귀선전류와 다른 귓선전류들 간의 관계는 0.5I1k> I2k+ I3k + I4k가 되고, I1k >I1n , I3k >I3n, I4k > I4n 되며, 매설 접지선의 귀선 전류(I2k)가 흐르지 않게 된다.
이러한 원리를 적용하여 k번째 단자함의 귀선전류 측정부에서는 k-1단자함과 k 단자함 사이의 단선효과에 의해 단선되기 전의 평상시보다 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1k), 매설 접지선의 귀선 전류(I2k), 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3k), 보호선(PW)의 귀선 전류(I4k)가 상당량 변하게 되며, 이를 토대로 하여 경우, 전기철도 레일 구간에서 k번째 단자함과 k-1번째 단자함 사이에서 매설 접지선(A 지점)에 단선이 된 것을 감지하는 것을 특징으로 한다.
마찬가지로 상기 공용접지설비 모니터링 시스템은, k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이에서 공동관로 접지선의 B 지점이 단선이 된 경우, 단선 지점(B)의 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3)가 분기되어 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 각각의 귀선 전류들은 평상시 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 평상시 매설 접지선의 귀선 전류(I2n), 평상시 보호선(PW)의 귀선 전류(I4n)보다 많이 흐르게 되고, k번째 단자함에서 레일에서 임피던스 본드로부터 귀선전류와 다른 접지선과의 관계는 0.5I1k> I2k + I3k + I4k가 되며, I1k >I1n, I2k >I2n, I4k > I4n 가 되며 공동관로 전지선의 귀선 전류(I3k)는 흐르지 않게 된다.
이를 토대로 하여 상기 공용접지설비 모니터링 시스템은 k 번째 단자함의 귀선전류 측정부의 각각의 귀선 전류 측정결과를 적용하여, 전기철도 레일 구간에서 상기 k 번째 단자함과 상기 k-1번째 단자함 사이에서 공동관로 접지선(B 지점)에 단선이 된 것을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한 마찬가지로 상기 공용접지설비 모니터링 시스템은, k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이에서 보호선(PW)의 C 지점이 단선이 된 경우, 단선 지점(C)의 보호선의 귀선 전류(I4)가 분기되어 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 각각의 귀선 전류들은 평상시 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 평상시 매설 접지선의 귀선 전류(I2n), 평상시 공동관로 접지선 귀선 전류(I3n)보다 많이 흐르게 되고, k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 레일에서 임피던스 본드로부터 귀선전류와 다른 접지선들간의 관계는 0.5I1k> I2k + I3k + I4k가 되고, I1k >I1n, I3k >I3n, I3k > I3n 되며, 보호선의 귀선 전류(I4k)가 흐르지 않게 된다.
이를 토대로 하여 상기 공용접지설비 모니터링 시스템은 k 번째 단자함의 귀선전류 측정부의 각각의 귀선 전류 측정결과를 적용하여, 전기철도 레일 구간에서 상기 k 번째 단자함과 상기 k-1번째 단자함 사이에서 보호선(C 지점)에 단선이 된 것을 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템은 전기철도 공용접지시스템의 과학적 유지보수 기법을 적용하여 인력중심에서 자동화 설비에 의한 유지보수체계 확립 및 전기철도분야 접지기술 자립화와 전기철도분야 해외 진출시 기술적 우위 확보, 철도의 고속화로 인한 전기분야 사고를 사전에 예방하기 위한 진단기술 확보 및 모니터링 기술의 타 산업분야 기술이전, 전철전력설비 자동화 기술의 적용이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템은 유지보수 및 접지선 단선을 상시 모니터링 할 수 있는 시스템으로 접지 시공 후 발생될 수 있는 대지 전위상승으로 인한 인체의 감전, 선로변 설비의 고장을 사전에 예방할 수 있는 설비로서 전기철도 급전시스템과 공용접지방식을 하나의 시스템으로 해석하여 표준화된 기준과 시공이 될 수 있으며, 운전중 상시감시를 할 수 있는 첨단시스템으로 구성하도록 한다.
도 1은 종래의 전기철도 토공구간 공용접지방식 구성도이다.
도 2는 종래의 전철 변전소(SS) 접지 구성도이다.
도 3은 공용접지방식 상시 모니터링 구성도이다.
도 4는 KTX 운행시 고속선의 귀선전류 관련 접지를 나타낸 도면이다.
도 5는 귀선전류 접지선과 공통접지단자함 결선 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 단권 변압기 AT 1대(1 선로)의 귀선 전류의 흐름 경로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 3은 공용접지방식 상시 모니터링 구성도이다.
전기철도 급전계통 보호 시스템은 적어도 하나의 변전소(SS), 병렬급전소(PP) 및 급전 구분소(SP)를 구비한다
전기철도 레일 구간은 변전소(SS)마다 복수의 급전 구분소(SP)를 구비하고, 급전 구분소(SP)는 전기철도 레일 구간에 복수의 보조급전 구분소(SSP)를 구비하며 병렬 급전소(PP)가 설치된다.
고속 전철(KTX)은 최고 속도 300km/h, 사용전력 14700kW(600A x 25kV x 0.98)[0.98 : KTX 역률]로 주어질 경우, 전차선 전류는 600A가 인가된다.
예를들면, 선로가 신청주 변전소(130.158km), 오송역(124.020km), 덕룡 PP(117.695km), 대평 PP(109.423km), 용정 SP(101.570km), 천안 구간의 고속선의 경우, 고속선에서 권선 전류 예측을 위한 장소가 도 3에 도시되었다. SP, PP, SSP 전방은 430A 임피던스 본드를 이용하고 그 이외의 장소는 공심 유도자(SVAC: Self Voie a Air Central) 또는 금속 접지 보호를 위한 공심 유도자(SVPMM: Self Voie pour protection des masses metallique)를 적용한다. 참고로 고속 전철의 경우, CI 430AT, SVAC, SVAMM의 3종류로 구성된 임피던스 본드가 사용된다.
도 4는 KTX 운행시 고속선의 귀선전류 관련 접지를 나타낸 도면이다.
고속철도 선로(T1, T2 레일)는 병행하여 구비되며, 각각의 레일은 보호선(PW), 공동관로 접지선, 매설 접지선이 시공되며, 귀선 전류는 레일에서 임피던스 본드(CI 430AT)를 거쳐 접지선 상호간에 연결된다. 일정 간격으로 LTI(횡단 접속선)로 상하선이 묶여져 있다.
도 5는 귀선전류 접지선과 공통접지단자함 결선 상태를 나타낸 도면이다.
귀선전류 접지선과 공통접지단자함 결선 상태는 귀선 회로선(보호선(PW), 공동관로 접지선, 레일의 임피던스 본드, 매설 접지선)은 선로 접지 단자함과 소내 접지 단자함간 설치된 중성선을 통하여 최종 AT 중성점으로 귀선한다. 그런데, 정상 귀선경로가 아닌 보호선(PW)->가공지선->소내접지 단자함의 경로로도 귀선한다.
이러한 단자함에 각 귀선전류를 측정하는 측정부를 둘 수 있으며 이들 측정부는 본 명세서에서는 자세한 설명은 생략한다.
도 6은 단권 변압기 AT 1대(1 선로)의 귀선 전류의 흐름 경로를 나타낸 도면이다.
귀선 전류는 레일+공동관로접지선+매설접지선+보호선(PW)으로 구성된 병렬회로를 통하여 흐른다고 볼 수 있다.
귀선회로선(PW, 공통관로 접지선, 레일, 매설접지선)은 선로접지 단자함과 소내 접지 단자함의 중성선을 통하여 최종적으로 단권 변압기(AT)의 중성점으로 귀선한다.
그러나, 각 변전소의 가공 지선과 보호선(PW)이 연결되어 있으므로 전기적 임피던스(Z)가 낮은 쪽인 가공지선으로도 귀선전류가 흐른다.
귀선전류가 각 변전소 공통접지단자함으로 비정상적인 흐름을 보이면 이를 정상화시킨 후, 공통접지 단자함에 연결된 메쉬 형태의 접지선들의 통전전류를 측정하여 분석한다.
도 7은 본 발명에 따른 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템의 구성도이다.
전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은 AC 25kV 60Hz 교류 구동방식의 전기철도 레일 구간에서 일정 거리마다 변전소(SS), 병렬 급전소(PP), 급전 구분소(SP)를 구비하고, 급전 구분소(SP)는 전기철도 레일 구간에 복수의 보조급전 구분소(SSP)를 구비하며, 전차선이 연결되는 전기철도 차량이 지나가는 T1, T2 레일 선로와 병행하여 레일의 임피던스 본드, 매설 접지선, 공동관로 접지선, 보호선(PW)을 포함하는 귀선 회로선들을 구비하며 전기철도 레일의 각 구간 마다 레일의 임피던스 본드, 매설 접지선, 공동관로 접지선, 보호선(PW)의 귀선 전류(I1, I2, I3, I4)를 측정하는 귀선 전류 측정부(100-1, 100-2, 100-3,...); 및 상기 전기철도 레일의 각 구간마다 설치된 상기 귀선 전류 측정부(100-1, 100-2, 100-3,...)로에 구비된 전송모뎀으로부터 유무선 통신망을 통해 전기철도 레일의 각 구간 마다 측정된 레일의 임피던스 본드, 매설 접지선, 공동관로 접지선, 보호선(PW)의 귀선 전류(I1, I2, I3, I4)를 수신받아 귀선 전류의 변화량을 측정하여 접지선로의 단선 지점을 파악하고, 철도시설의 접지선로의 안전을 유지하도록 모니터링하는 공용접지설비 모니터링 시스템(200)을 포함한다.
상기 전기철도 레일의 각 구간은 전기철도 레일의 변전소(SS), 병렬 급전소(PP), 급전 구분소(SP), 보조급전 구분소(SSP)의 사이의 구간을 의미한다.
상기 귀선 전류 측정부(100-1, 100-2, 100-3,...)는 상기 전기철도 레일(T1 레일과 T2 레일)의 각 구간마다 구비되는 단자함(1, 2, 3,..,k-1번째 단자함, k번째 단자함, k+1번째 단자함,.., m번째 단자함, 단자함의 수가 m개 있다고 가정함)에 설치되며, 이들 단자함에서 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 공용접지설비 모니터링 시스템을 통해 귀선전류를 정의하면, 임피던스 본드를 통한 레일의 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선 전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3), 보호선(PW)의 귀선 전류(I4)가 포함되며, 이때 단자함을 통해 총 귀선선류는 I = I1 + I2 + I3 + I4로 나타낸다.
또한 단선이 되지 않은 상태에서 정상적으로 동작시, 일반적으로 레일은 단선이 되지 않아 레일에서 안정적인 회로를 꾸미기 위해 임피던스 본드로부터 귀선전류를 0.5I1≤ I2 + I3 + I4로 설계됨으로써 매설 접지선, 공동관로 접지선, 보호선(PW)의 귀선전류들을 합친 전류값의 50% 이하의 전류값을 갖도록 한다.
상기 귀선 전류 측정부(100-1, 100-2, 100-3,...)는 해당 구간 마다 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 일정 시간 간격으로 실시간으로 측정하여 유무선 통신을 통해 공용접지설비 모니터링 시스템(200)으로 취합되면, 공용접지설비 모니터링 시스템(200)은 전기 철도 레일 구간에서 어느 지점의 접지 선로의 단선 구간이 존재하는지를 파악할 수 있다.
단선이 되지 않을 시 즉 평상시 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 평상시 매설 접지선의 귀선 전류(I2n), 평상시 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3n), 평상시 보호선(PW)의 귀선 전류(I4n)로 정의할 때, 귀선전류(In)는 In = I1n+ I2n+ I3n+I4n이고, 0.5I1n≤ I2n+ I3n+ I4n이 되므로, 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1n)는 매설 접지선, 공동관로 접지선, 보호선(PW)의 귀선전류들을 합친 전류값의 50% 이하의 전류값을 가진다.
그러나, 단전 지점이 전기 철도 레일 구간에서 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이에서 각각 매설 접지선의 A 지점에서 단선(이하 '단선A' 라 칭함)되거나, 또는 공동관로 접지선의 B 지점에서 단선(이하 '단선B' 라 칭함)되거나, 또는 보호선의 C 지점에서 단선(이하 '단선C' 라 칭함)이 발생할 수 있다. 이 경우 대지 전위가 상승하므로 안전한 운행을 위해서는 이를 감지하여 전기 철도의 안전 운행을 위해 보호 계전기를 동작시켜야 한다.
예를 들면 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 임의 구간(A 지점)에서 매설 접지선 단선(단선A)이 된 경우, k-1번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부(100-1)에서 측정한 귀선전류는 키르히호프 전류 법칙(KCL)에 의해 단선 지점(A)의 매설 접지선의 귀선 전류(I2k-1)가 분기되어 측정되므로 k번째 단자함에서 측정된 귀선전류는 단선되기 전의 k번째 단자함에서 평상시 레일의 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 단선되기 전 평상시 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3n), 단선되기전 평상시 보호선(PW)의 귀선 전류(I4n)보다 많이 흐르게 된다, 또한 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 레일의 임피던스 본드로부터 귀선전류와 다른 귀선전류들 간의 관계는 0.5I1k> I2k+ I3k + I4k가 되고, I1k >I1n , I3k >I3n, I4k > I4n 되며, 매설 접지선의 귀선 전류(I2k)는 거의 흐르지 않게 되어 I2n > I2k 가 된다.
[수학식 1]
0.5I1k > I2k + I3k + I4k , I1k >I1n , I3k >I3n, I4k > I4n , I2n > I2k
여기서, I1n는 단선되지 않았을 시에 k번째 단자함에서 측정된 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류, I2n는 단선되지 않았을 시에 k번째 단자함에서 측정된 매설 접지선의 귀선 전류, I3n는 단선되지 않았을 시에 k번째 단자함에서 측정된 공동관로 접지선의 귀선 전류, I4n는 단선되지 않았을 시에 k번째 단자함에서 측정된 보호선(PW)의 귀선 전류를 의미한다.
여기서, I1k는 단선시 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부(100-2)에서 측정된 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류, I2k는 단선시 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부(100-2)에서 측정된 매설 접지선의 귀선 전류, I3k는 단선시 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부(100-2)에서 측정된 공동관로 접지선의 귀선 전류, I4k는 단선시 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부(100-2)에서 측정된 보호선(PW)의 귀선 전류를 의미한다.
k번째 단자함의 귀선전류 측정부(100-2)에서는 단선A 인접 효과에 의해 평상시보다 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1k), 매설 접지선의 귀선 전류(I2k), 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3k), 보호선(PW)의 귀선 전류(I4k)가 상당량 변하게 된다.
이 경우, 공용접지설비 모니터링 시스템(200)은 k번째 단자함의 귀선전류 측정부(100-2)의 각각의 귀선 전류 측정결과를 검토하여, 전기철도 레일 구간에서 k번째 단자함과 k-1번째 단자함 사이에서 매설 접지선(A 지점)에 단선이 된 것을 알게 된다.
정리하자면, 본 발명에 따른 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은, (0.5I1k > I2k + I3k+ I4k ) 이면서 (I2n > I2k) 인 경우는 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 구간에서 매설 접지선이 단선이 된 것으로 감지하는 것이다.
다른 예를 들면, k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이에서 공동관로 접지선의 B 지점이 단선이 된 경우, 단선B로 인해 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3k-1)가 분기되어 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 각각의 귀선 전류들은 평상시(단선이 없을시) 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 평상시 매설 접지선의 귀선 전류(I2n), 평상시 보호선(PW)의 귀선 전류(I4n)보다 많이 흐르게 되고, k번째 단자함에서 레일에서 임피던스 본드로부터 귀선전류와 다른 접지선과의 관계는 0.5I1k> I2k + I3k + I4k가 되며, I1k >I1n, I2k >I2n, I4k > I4n 가 되며 공동관로 전지선의 궈선 전류(I3k)는 거의 흐르지 않게 되어 I3n > I3k 가 된다.
[수학식 2]
0.5I1k > I2k + I3k + I4k, I1k >I1n, I2k >I2n, I4k > I4n , I3n > I3k
위 [수학식 2]로부터, 공용접지설비 모니터링 시스템(200)은 k 번째 단자함의 귀선전류 측정부(100-2)의 각각의 귀선 전류 측정결과, 전기철도 레일 구간에서 k 번째 단자함과 k-1번째 단자함 사이에서 공동관로 접지선(B 지점)에 단선이 된 것을 알게 된다.
정리하자면, 본 발명에 따른 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은, (0.5I1k > I2k + I3k+ I4k )와 (I3n > I3k)를 만족하는 조건과 (I1k >I1n , I2k >I2n, I4k > I4n )를 만족하는 조건 중에서 어느 하나의 조건을 만족하는 경우는 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 구간에서 공동관로 접지선이 단선이 된 것으로 감지하는 것이다.
또 다른 예로, k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이에서 보호선(PW)의 C 지점이 단선이 된 경우, 단선 지점(C)의 보호선의 귀선 전류(I4k-1)가 분기되어 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 측정된 각각의 귀선 전류들은 평상시(단선이 없을시) 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1n), 평상시 매설 접지선의 귀선 전류(I2n), 평상시 공동관로 접지선 귀선 전류(I3n)보다 많이 흐르게 되고, k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부(100-2)에서 레일에서 임피던스 본드로부터 귀선전류와 다른 접지선들간의 관계는 0.5I1k> I2k + I3k + I4k가 되고, I1k >I1n, I2k >I2n, I3k > I3n 되며, 보호선의 궈선 전류(I4k)는 거의 흐르지 않게 되어 I4n > I4k 가 된다.
[수학식 3]
0.5I1k > I2k + I3k + I4k, I1k >I1n, I2k >I2n, I3k > I3n , I4n > I4k
이 경우, 공용접지설비 모니터링 시스템(200)은 k 번째 단자함의 귀선전류 측정부(100-2)의 각각의 귀선 전류 측정결과, 전기철도 레일 구간에서 k 번째 단자함과 k-1번째 단자함 사이에서 보호선(C 지점)에 단선이 된 것을 알게 된다.
정리하자면, 본 발명에 따른 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은, (0.5I1k > I2k+ I3k+ I4k )와 (I4n > I4k)를 만족하는 조건과 (I1k >I1n , I2k >I2n, I3k > I3n )를 만족하는 조건 중에서 어느 하나의 조건을 만족하는 경우는 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 구간에서 보호선(PW)이 단선이 된 것으로 감지하는 것이다.
공용접지설비 모니터링 시스템(200)은 전기철도 레일 구간에서 1번째 단자함, .., k-1번째 단자함, k번째 단자함, k+1번째 단자함, m 번째 단자함에 각각의 귀선전류 측정부로부터 측정된 평상시(단선이 없을시)의 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선 전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선 전류(I3), 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 값과 측정된 각각의 귀선전류 값을 분석하여, 각 단자함 사이의 매설 접지선, 또는 공동관로 접지선, 또는 보호선(PW)이 단선이 된 것을 파악한다.
또한, 공동관로 접지선에 단선 지점(B)이 존재하거나, 보호선(PW)의 단선 지점(C)이 존재하는 경우 마찬가지 방식으로 각각의 귀선전류를 측정 및 분석하여 전기철도 레일 구간의 공용 접지의 단선 지점을 분석할 수 있다.
상기 공용접지설비 모니터링 시스템(200)은 전기철도 레일(T1,T2)의 각각의 구간마다 설치된 귀선 전류 측정부들(100-1,100-2,100-3,...)로부터 측정된 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 수신받고, 전기철도 급전시스템에서 차량운행시 전차선, 레일, 매설 접지선, 공동관로접지선, 보호선(PW)의 전류분포를 측정 및 분석하여 전기차 운전에 따른 귀선전류분포를 해석하여 전기철도 급전회로 모델링 및 접지시스템 모델링, 전기차 운전시 전류분포(전차선, 레일, 접지선) 해석을 통하여 전기철도 공용접지방식 접지선 단선을 상시 모니터링하는 것을 특징으로 한다.
전기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템은 고속철도 및 기존선 공용접지방식의 전류분포를 시뮬레이션 및 현장시험을 통하여 전기차 운전에 따른 전류분포를 해석하여 전기철도 급전회로 모델링 및 접지시스템 모델링, 전기차 운전시 전류분포(전차선, 레일, 접지선) 해석을 통하여 공용접지방식 유지보수 및 접지선 단선을 상시 모니터링하는 시스템을 개발하고, 시뮬레이터를 이용한 모니터링 장치 시험(접지시스템 구성의 적합성 및 전류분포)과 전기철도 급전시스템에서의 차량운행시 전차선, 레일, 매설 접지선, 공동관로접지선, 보호선(PW)의 전류분포를 측정하여 개발된 시스템의 유효성 및 정밀도를 분석하여 전기철기철도 공용접지설비 실시간 모니터링 시스템을 구축한다.
본 발명은 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은 전기철도 구간에서 전기동력차 및 전원공급설비의 용량 증가에 의해 부하전류와 전차선로 지락사고 및 공용접지방식을 장기간 사용하게 되면, 내외적인 요인에 의해 매설접지선, 본딩선 등이 어떠한 이유로 단선되었을 경우, 단선개소의 대지전위가 급속히 상승하여 유지보수 요원, 선로변 기기(통신, 신호), 승강장 승객의 안전에 위험을 초래하지 않도록 접지선로가 단선될 경우 고장전류가 증가함에 따라 철도시설의 이상전위로부터 선로 구간의 단선 지점의 유지보수를 통해 안전을 확보하고, 공용접지방식의 비교, 측정, 분석 및 차량, 전원공급설비, 피접지물의 특성을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
SS: 변전소 SP: 급전 구분소
PP: 병렬 급전소 SSP: 보조급전 구분소
AT: 단권 변압기 PT: 계기용 변압기
LTI: 횡단 접속선
100-1, 100-2, 100-3 : 귀선전류 측정부
200 : 공용접지설비 모니터링 시스템

Claims (2)

  1. 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은
    교류 구동방식의 전기철도 레일 구간에서 일정 거리마다 변전소(SS), 병렬 급전소(PP), 급전 구분소(SP)를 구비하고, 급전 구분소(SP)는 전기철도 레일 구간에 복수의 보조급전 구분소(SSP)를 구비하며,
    전차선이 연결되는 전기철도 차량이 지나가는 레일 선로에서 레일의 임피던스 본드의 귀선전류와 매설 접지선의 귀선전류와 공동관로 접지선의 귀선전류와 보호선(PW)의 귀선전류를 측정할 수 있는 귀선전류 회로선들을 구비하고,
    전기철도 레일의 각 구간마다 설치된 급전구분소나 보조급전 구분소에는 단자함을 설치하고 상기 단자함에는 상기 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 측정하는 귀선 전류 측정부;를 구비하고,
    상기 전기철도 레일의 각 구간마다 설치된 상기 귀선 전류 측정부로부터 측정된 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 수신받아 귀선 전류의 변화량을 측정하여 상기 매설접지선 혹은 공동관로 접지선 혹은 보호선 중에서 단선 지점을 파악하여 전기철도시설의 접지선로의 안전을 유지하도록 모니터링하는 공용접지 모니터부; 을 포함하여 이루어지며,
    상기 공용접지설비 모니터링 시스템에서 단자함이 1 내지 m개 존재할 때,
    전기철도 레일 구간에서 1번째 단자함, .., k-1번째 단자함, k번째 단자함, k+1번째 단자함,... m 번째 단자함에 각각의 귀선전류 측정부로부터 귀선전류를 측정하되, I1n는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 측정된 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류, I2n는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 매설 접지선의 귀선 전류, I3n는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 공동관로 접지선의 귀선 전류, I4n 는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 보호선(PW)의 귀선 전류이고, I1k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 일정시점에 측정된 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류, I2k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 상기 일정시점과 동일한 시점에 측정된 매설 접지선의 귀선 전류, I3k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 상기 일정시점과 동일한 시점에 측정된 공동관로 접지선의 귀선 전류, I4k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 상기 일정시점과 동일한 시점에 측정된 보호선(PW)의 귀선전류 일 때,
    (0.5I1k > I2k + I3k+ I4k )와 (I3n > I3k)를 만족하는 조건과 (I1k >I1n , I2k >I2n, I4k > I4n )를 만족하는 조건 중에서 어느 하나의 조건을 만족하는 경우는 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 구간에서 공동관로 접지선이 단선이 된 것으로 감지하는 것을 특징으로 하는 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템.

  2. 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템은
    교류 구동방식의 전기철도 레일 구간에서 일정 거리마다 변전소(SS), 병렬 급전소(PP), 급전 구분소(SP)를 구비하고, 급전 구분소(SP)는 전기철도 레일 구간에 복수의 보조급전 구분소(SSP)를 구비하며,
    전차선이 연결되는 전기철도 차량이 지나가는 레일 선로에서 레일의 임피던스 본드의 귀선전류와 매설 접지선의 귀선전류와 공동관로 접지선의 귀선전류와 보호선(PW)의 귀선전류를 측정할 수 있는 귀선전류 회로선들을 구비하고,
    전기철도 레일의 각 구간마다 설치된 급전구분소나 보조급전 구분소에는 단자함을 설치하고 상기 단자함에는 상기 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 측정하는 귀선 전류 측정부;를 구비하고,
    상기 전기철도 레일의 각 구간마다 설치된 상기 귀선 전류 측정부로부터 측정된 레일의 임피던스 본드 귀선전류(I1), 매설 접지선의 귀선전류(I2), 공동관로 접지선의 귀선전류(I3) 또는 보호선(PW)의 귀선 전류(I4) 중 적어도 어느 하나 이상의 귀선전류를 수신받아 귀선 전류의 변화량을 측정하여 상기 매설접지선 혹은 공동관로 접지선 혹은 보호선 중에서 단선 지점을 파악하여 전기철도시설의 접지선로의 안전을 유지하도록 모니터링하는 공용접지 모니터부; 을 포함하여 이루어지며,
    상기 공용접지설비 모니터링 시스템에서 단자함이 1 내지 m개 존재할 때,
    전기철도 레일 구간에서 1번째 단자함, .., k-1번째 단자함, k번째 단자함, k+1번째 단자함,... m 번째 단자함에 각각의 귀선전류 측정부로부터 귀선전류를 측정하되, I1n는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 측정된 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류, I2n는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 매설 접지선의 귀선 전류, I3n는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 공동관로 접지선의 귀선 전류, I4n는 k번째 단자함에서 단선이 없을시 보호선(PW)의 귀선 전류이고, I1k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 일정시점에 측정된 레일에서 임피던스 본드의 귀선전류, I2k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 상기 일정시점과 동일한 시점에 측정된 매설 접지선의 귀선 전류, I3k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 상기 일정시점과 동일한 시점에 측정된 공동관로 접지선의 귀선 전류, I4k는 k번째 단자함에 연결된 귀선전류 측정부에서 상기 일정시점과 동일한 시점에 측정된 보호선(PW)의 귀선전류 일 때,
    (0.5I1k > I2k+ I3k+ I4k )와 (I4n > I4k)를 만족하는 조건과 (I1k >I1n , I2k >I2n, I3k > I3n )를 만족하는 조건 중에서 어느 하나의 조건을 만족하는 경우는 k-1번째 단자함과 k번째 단자함 사이의 구간에서 보호선(PW)이 단선이 된 것으로 감지하는 것을 특징으로 하는 전기철도의 공용접지설비 모니터링 시스템.
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