KR20080010312A

KR20080010312A - 고전압 라인에 의해 레일 견인 장치에 공급되는 전기에너지를 측정하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20080010312A
Application number: KR1020070074142A
Authority: KR
Inventors: 쟝-마리 아로위; 마우리체 코우젯; 올리비에르 도스다; 클라우데 레제우네
Original assignee: 알스톰 트랜스포트 에스에이
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2008-01-30
Also published as: EP1882954A1; EP1882954B1; RU2452972C2; US20090128122A9; RU2007128529A; CN101113993B; KR101359591B1; BRPI0702489A; US7800355B2; FR2904426B1; JP5073398B2; US20080024112A1; JP2008032717A; CA2596624A1; CN101113993A; FR2904426A1; ES2589584T3

Abstract

고전압 라인(1)에 의해 레일 견인 장치에 공급되는 전기 에너지를 측정하기 위한 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는, 인출 전류를 측정하기 위한 측정 수단(5, 26)과 전원의 전압을 측정하기 위한 측정 수단(12, 27)을 포함한다. 이들 측정 수단은 자신들의 동작에 필요한 저전압 전원(23, 24)을 자체적으로 가지고 있으며, 저전압 전원은 전기 에너지로 변환되는 광 에너지(22)로부터 취득된다.

전기 에너지, 전원, 측정 수단, 레일 견인 장치, 절연체, 루프 고전압 케이블

Description

고전압 라인에 의해 레일 견인 장치에 공급되는 전기 에너지를 측정하기 위한 장치{APPARATUS FOR MEASURING THE ELECTRICAL ENERGY DELIVERED TO A RAIL TRACTION UNIT BY A HIGH VOLTAGE LINE}

본 발명은, 고전압으로 기관차에 공급되는 전기를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 레일 견인 장치의 모터에 관한 것이다.

특히, 카터너리(catenary)로 기관차에 전달되는 전기적 에너지의 측정은 공급자가 소비자에게 비용을 청구하기 위해 필요하다. 이러한 필요성은, 다수의 전기 공급 오퍼레이터가 네트워크에 필적하는 것이 자유롭도록 하는, 그리고 다수의 오퍼레이터가 그 네트워크에 대해 전기적 에너지를 사용하는 것이 자유롭도록 하는 최근의 규정으로부터 생긴 것이기 때문에, 비교적 새로운 것이다.

대체로, 이러한 측정을 구현하는 것은 매우 단순하다. 즉, 인출 전류, 그 전압, 및 사용 기간을, 시간의 경과에 따라 2개의 파라미터에서의 편차를 고려하기 위하여, 연속해서 또는 적당한 빈도로 샘플링해서 측정하는 것으로 충분하다.

실질적으로, 측정 장치는, 변수를 취득할 때의 고전압 네트워크[이동되는 네트워크의 일부에 따라, 1500 볼트 직류(DC) 내지 25,000 볼트 교류(AC)]의 환경에, 그리고 신호를 생성하여 처리할 때의 저전압 환경에 있을 수 있기 때문에, 훨씬 더 복잡할 수 있다. 이들 2개의 환경은 전기적으로 절연될 필요가 있으며, 특별한 주의를 요한다.

이러한 전기적 절연을 제공하기 위해 필요한 수단은, 일반적으로 측정 장치 내에 포함되는 트랜스포머를 이용하여 구현된다. 전기적 절연의 레벨은, 1차 트랜스포머와 2차 트랜스포머 사이의 고품질의 유전 재료의 사용을 필요로 하며, 도전성 부품이 가능한 서로 멀리 떨어져서 유지되도록 하기에 충분한 볼륨을 필요로 한다.

이들의 볼륨과 무게는 기동 파워 장치의 루프 위에 위치되어야 한다. 이러한 볼륨과 무게는, 다른 모든 장비에 추가해서, 견인 장치의 루프 상의, 최적의 환경하에서, 장비의 정면 영역에서의 증가로 이어지고, 이에 따라 고속 트레인에 대한 방해로 되며, 특히 이러한 밀집된 공간에 충분한 여유가 없을 때에, 매우 곤란하게 된다.

본 발명은, 전기적 절연 요구를 만족시키면서, 센서와 장치를, 레일 견인 장치의 루프 장비에 방해를 주지 않고 수용될 수 있을 정도로 충분히 소형화함으로써, 공간 부족의 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

이를 달성하기 위하여, 본 발명은, 고전압 라인에 의해 레일 견인 장치에 공급되는 전기 에너지를 측정하기 위한 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는, 인출 전류를 측정하기 위한 측정 수단과, 전원의 전압을 측정하기 위한 측정 수단을 구비한다. 이 측정 수단들은, 작동에 필요한 저전압 전원을 자체적으로 가지고 있으며, 이러한 저전압 전원 에너지는 고전압 환경에서 전기 에너지로 변환되는 광 에너지로부터 얻는다. 또한, 측정 수단으로부터의 출력 신호는 광 신호로 변환되어 사용된다.

본 발명에 의하면, 측정 장치의 고전압 단계와 그 저전압 단계 사이에 매우 높은 레벨의 전기적 절연이 달성된다. 전기 에너지를 광 에너지를 변환하고, 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것은, 소형의 공지된 장치로 달성되며, 따라서 측정 장치는 소규모로 수용이 가능하게 되어, 특히 레일 장치의 고전압 루프의 케이블을 위한 절연체 내에 수용될 수 있게 된다.

본 발명의 다른 특징과 장점은 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것 이다.

도 1에서, 참조부호 1은 카터너리(catenary)를 나타내며, 참조부호 2는 판터그래프(pantograph)를 나타낸다. 레일 장치의 루프 고전압 라인(L)은, 견인 시스템(4)에 전원을 공급하기 위한 일련의 수단에 도달하기 전에, 회로 차단기(3)를 통과한다.

루프 고전압 라인(L)과 직렬로, 그리고 전체적으로 종래의 방식으로, 회로 센서(5), 예컨대 회로 측정 션트는, 그 출력부(6)에서 아날로그 신호를 제공하는 기능을 수행한다. 출력부(6)의 아날로그 신호는, 컨버터(7)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 컨버터(7)의 출력은, 전기/광 컨버터(8)에 제공된다. 전기/광 컨버터(8)는, 컨버터(7)로부터의 디지털 전기 신호를 광 신호로 변환한다. 이 광 신호는 광섬유(9)에 의해 광/전기 컨버터(10)로 전달된다. 광/전기 컨버터(10)는 전자 기기(10)에 대한 접속을 위한 출력부(11)를 구비한다. 이 전자 기기(10)는 전류 트랜스포머로부터의 신호에 응답해서, 고전압으로 레일 견인 장치에 공급되는 전류를 나타낸다.

분압기(12)는 판별기(13)로 하여금 DC 전압인지 AC 전압인지를 감지하도록 하고, 상기 전압을 나타내는 신호를 생성하도록 한다. 예를 들어, 판별기(13)의 출력부(14)에 제공되는 신호는, 카터너리(1)에 존재하는 AC의 전압을 나타낸다.

출력부(15)는 카터너리(1)의 DC 전압을 나타내는 신호를 다시 제공한다.

이들 신호는 전기/광 컨버터(18)의 입력에 인가되는 출력을 갖는 아날로그- 디지털 컨버터(17)의 입력부(16)에 제공된다. 전기/광 컨버터에 의해 생성된 광 신호는, 광섬유(19)에 의해 전달되어, 광/전기 컨버터(10)의 입력에 제공된다. 이 컨버터(10)는, 제공되는 신호에 응답하여, 입력된 전원 공급 전류를 나타내는 전기 신호와 조합하여, 장치에 의한 사용을 위한 출력부(11) 중 몇몇에 전기 신호를 제공한다.

작동을 위해, 특히, 전기/광 컨버터 또는 광/전기 컨버터(10, 8, 18) 등과 같은 장치의 구성요소 중 몇몇은 전기로 전원이 공급될 필요가 있다. 광/전기 컨버터(10)는 배터리에 의해 직접 전원이 공급되며, 이러한 배터리는, DC 전기를 다이오드 등의 발광 시스템에 의해 발광되는 레이저 빔의 형태로 된 광 에너지로 변환하는 컨버터(20)에 연결되어 있다. 이 레이저 빔은 광섬유(21a, 21b)에 의해 광/전기 컨버터(22a, 22b)로 전달되며, 이러한 광/전기 컨버터는 전기/광 컨버터(18, 23)와 전기/광 컨버터(8)에 전원을 공급하기 위한 출력부(24)를 갖는다.

도 2는 절연 본체(25) 내부에 설치된 도 1의 회로를 나타내며, 본 발명의 측정 장치에서 완전한 전기적 절연의 방법을 보여준다. 도 2는 상기 언급한 구성요소의 대부분이 동일한 부호를 사용하고 있다. 전류 센서(5)로부터의 신호를 처리하는 것과 관련된 구성요소는 블록(26)으로 그룹화되어 있으며, 이 블록(26)은, 라인(23)에 의해 저전압으로 전원이 공급되고, 광섬유(9)의 측정된 전류를 나타내는 광 신호를 출력한다.

마찬가지로, 분압기(12)로부터의 전압 신호를 처리하기 위한 수단은, 블록(27)으로 그룹화하고 있으며, 이 블록(27)은 전원 공급 라인(24)에서 종단하고 이 라인으로부터 광섬유(19)와 만난다. 도 2로부터, 고전압 환경이 절연체(26) 내에 형성된 상단 공간(28)으로 한정되어 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 절연체(26)를 통해 레일 장치의 루프 케이블(L)이 통과하고, 저전압 환경은, 상기 절연체의 바닥 홈부(29)에 한정된다. 2개의 홈부 사이에서, 광섬유만이 본 발명의 장치의 다양한 구성요소들 사이의 링크를 제공한다.

본 발명의 측정 장치는, 네트워크(견인 장치로 전달된 전기의 전압으로부터)를 인지하기 위한 수단으로서 사용될 수도 있다. 상기 네트워크는 16과 1/3 Hz에서, DC 1500볼트, DC 3500볼트, 15,000볼트(일반적으로 상기와 같이 처리됨), 50Hz 또는 60Hz에서 AC 25,000볼트, 60Hz에서 12,000볼트, 25Hz에서 AC 12,000볼트가 될 수 있으며, 이들 구성 중 몇몇은 주요 산업화된 국가에서 발견되는 것들이다. 광섬유(19)의 출력부에 있는 광 신호는 네트워크 전기의 전압에 대응하는 값의 측정 전압에 해당한다. 따라서, 전압과 관련된 3개의 출력부(11)의 각각은, 컨버터 수단(10)에서의 일련의 릴레이를 사용함으로써, 네트워크가 제공할 수 있는 전압의 각각에 할당될 수 있다. 전압에 할당된 3개의 출력부(11) 중 하나만의 신호의 존재에 의해, 레일 장치가 이동하는 네트워크의 전압을 인식할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 전기적 회로도이다.

도 2는 측정할 에너지를 소비하는 레일 장치의 고전압 루프 케이블을 위한 절연체에 측정 장치가 어떻게 설치되는지를 나타내는 도면이다.

Claims

고전압 라인(1)에 의해 레일 견인 장치에 공급되는 전기 에너지를 측정하기 위한 장치로서,

인출 전류를 측정하기 위한 측정 수단(5, 26); 및

전원의 전압을 측정하기 위한 측정 수단(12, 27)

을 포함하며,

상기 측정 수단들은 자신들의 동작에 필요한 저전압 전원(23, 24)을 자체적으로 가지고 있고,

상기 저전압 전원은 전기 에너지로 변환되는 광 에너지(22)로부터 취득되는, 전기 에너지 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 측정 수단들(5, 26; 12, 27)로부터의 출력 신호는 광 신호로 변환하여 사용되는, 전기 에너지 측정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 측정 수단은, 루프 고전압 케이블(L)의 절연체(25) 내에 수용되어 있는, 전기 에너지 측정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 측정 수단에 의해 출력되는 광 신호를 전기 신호로 변환하며, 신호를 제공할 때 네트워크를 인식하기 위한 수단을 각각 구성하는 출력부(11)를 구비하는 변환 수단(20)을 더 포함하는 전기 에너지 측정 장치.