JPH0785974B2

JPH0785974B2 - 直流き電回路故障選択装置

Info

Publication number: JPH0785974B2
Application number: JP63075037A
Authority: JP
Inventors: 公雄小玉; 宏豊▲崎▼; 尊明玉田; 俊明長谷川
Original assignee: 大阪市; 津田電気計器株式会社
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH01247230A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電鉄変電所等で直流き電保護に用いる直流き
電回路故障選択装置の改良に関する。

従来の技術及びその問題点き電回路故障選択装置は、き電回路の電流の増加が故障
電流によるものか、力行する電車のノッチアップ時の電
流によるものかを弁別するためにノッチアップの各段に
おける電流変化を検出し、その検出値を設定値と比較し
て故障電流の場合にのみき電回路への電力の供給を遮断
するようにしたものであり、従来より特公昭56−22206
号公報や、特公昭52−37581号公報等において知られて
いる。

ところで、かかるき電回路故障選択装置を実際にき電回
路に使用した場合において、一つの電車区間を走行して
いる電車（以下、回生車という。）が回生制動中のとき
にもう一つの電車区間を走行中の電車（以下、負荷車と
いう。）がノッチオフした場合には高速度遮断器の不要
動作が発生するという問題がある。

例えば第４図に示すき電回路において、上りＢ区間に回
生車がおり、下りＤ区間に負荷車があって、回生車の発
生する電力を負荷車が消費している際に、負荷車がノッ
チオフしたとすると、50Fbに流れる電流は、最初鎖線で
示す方向（この方向を負方向とする。）であるが、負荷
車のノッチオフによって零となる。電流が零になると回
生車の回生電圧が異常に上昇するので、回生車内の過電
圧検知が動作して過電圧抑制用抵抗を通し主回路を短絡
する結果、整流器から回生車に向けて図中破線で示す正
方向の電流が流れる。そして、負方向電流から正方向電
流に変化する総和（ΔＩ）が設定値を上回ると、故障が
生じている訳ではないのに50Fbが動作さ、高速度遮断器
を遮断してき電回路への電力を供給をストップすること
となる。第５図に回生車、負荷車に流れる電流の変化を
示す。

本発明は、上記問題点に鑑み、回生車の回生電流を消費
中に負荷車がノッチオフした場合であっても不要動作す
ることなく、故障電流のみ選択的に動作するという有用
な故障選択装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段上記目的を達成するため本発明は、き電線電流の微分検
出値を積分する積分手段と、き電線電流が複数の信号成
分の重畳された階段上の信号である場合に、各信号成分
に分離するのに必要な時間だけ前の積分値を現在の積分
値から減算する減算回路と、その減算結果を設定値と比
較し、設定値を超えた場合に事故電流と判定する判定手
段とを具備した直流き電回路故障選択装置において、き
電線の流れる方向を判別する判別手段と、き電線電流が
負方向から正方向に変化した後の記憶積分手段の積分値
からき電線電流が負方向から正方向に変化した時点の積
分値を減算し、き電線電流の方向が負方向から正方向に
反転した時点から所定の補償期間のみ動作させるための
減算手段とを具備したことを特徴としている。

実施例第１図は本発明の一実施例としてのき電回路故障選択装
置を示している。この装置は、母線１から分岐された電
線２に設けられ、き電線電流の変化を検出する不飽和変
成器FDと、同じくき電線２に設けられ、き電線電流に比
例した検出信号を得るホールCT（HCT）と、FDの検出信
号を積分する積分回路ICと、複数のき電線に対して設け
られたICを適宜のタイミングで切り換えるマルチプレク
サMPXと、A/D変換器A/Dと、前記HCTで検出されたき電線
電流が正か負かの判別を行う電流方向判別器PSと、この
判別結果とFDで検出された信号とからき電線に故障電流
が流れているかどうか弁別するマイクロプロセッサMPU
と、インタフェイスIFと、故障電流が流れていると判断
された場合遮断信号を発するリレーRyとから成ってい
る。

今、回生車と負荷車が第４図に示したように同時に走行
していて負荷車がノッチオフした場合、回生車の電車区
間につながってき電線には第２図（イ）に示すように負
から正に変化する電流が流れる。この電流はHCTでその
まま検出されてPSで電流方向が判別されるので、PSの出
力には第２図（ロ）に示す信号があらわれる。

一方、FDがき電線電流の変化（微分値）を検出し、その
検出値をICが積分するので、ICの出力には第２図（ハ）
に実線で示す信号が現れる。この信号は第２図（イ）の
き電線電流と零点が異なるだけで波形の形状は近似して
いる。ICの出力信号及びPSの出力信号はMPUによって所
定の処理を受ける。この処理は第３図のフローチャート
に従ってなされる。即ち、先ず、＃１でICの出力信号
（実際にはA/D変換されたディジタル信号）をMPUが読込
み、これを［Ａ］として所定のメモリアドレスに格納す
る。続いて＃２で、先程記憶した［Ａ］と、300ms前に
読込んだ［Ａ］（これを［Ａ′］とする。）との差をと
り、これを［Ｂ］として所定のメモリアドレスに格納す
る。この＃２の処理は、電車のノッチアップによって生
じる段階状の電流増加を故障電流と弁別するため、ノッ
チアップの各段における電流変化に分離するものであ
る。

＃２の処理を終えると、プログラムは＃３へ進み、PSで
検出された電流方向の読込みを行なう。そして＃４で電
流方向が負のままであると判断されると、＃５に進み、
MPUはデータ〔D₁〕として零を所定のメモリアドレスに
格納する。そして、＃66にて〔D₁〕を装置所定の設定値
と比較する。この場合、〔D₁〕が零なので、設定値の方
が大きく、従って＃７に進むことはなく、＃１へのリタ
ーンする。

以上の動作はPSが負であると判別している限りなされ、
従って第２図中時刻t₁になるまで繰り返し行われる。

次に時刻t₁に達し、電流方向が負から正に反転すると、
プログラムは＃８→＃９と進み、１段目の補償演算中を
セットした後、＃10にてその時の〔Ｂ〕を１段目の補償
値〔Ｃ〕として所定のメモリアドレスに格納する。ここ
で〔Ｃ〕は電流方向が負から正へ変化した時点をはさん
だサンプリングタイム前後の２点の〔Ｂ〕は平均値とす
る。また、サンプリングタイムとは、同じき電線電流の
検出値をMPUが読込む場合の前回の読込み時と今回の読
込み時との間の時間をいい、MPUのクロックパルスに依
存する。この実施例では１サンプリングタイムを2msと
している。

＃10の処理を終えると、＃11に進み、現在の電流方向を
正にセットし、続いて＃12で〔Ｂ〕−〔Ｃ〕の演算を行
ない、その演算によって求めた値を〔D₃〕として所定の
メモリアドレスに格納する。この〔D₃〕は現在の〔Ｂ〕
の値と電流方向が反転した時点の〔Ｂ〕の値との差であ
り、この値はあまり大きくない。従って、＃６で〔D₃〕
と設定値が比較されるが、〔D₃〕が設定値を越えること
はないので、プログラムは＃６→＃１へとリターンす
る。電流方向が負から正に変化した後に２サンプリング
タイム以上経過すると、プログラムは＃13→＃14→＃15
→＃12へと進み、各サンプリングタイム毎に読込まれる
データ〔Ｂ〕から＃10で記憶されているデータ〔Ｃ〕を
減算する。この減算処理は〔Ｂ〕が１段目の補償値
〔Ｃ〕を下回るまで、即ち〔Ｂ〕−〔Ｃ〕≦０が成立す
るまで繰返し行われる。第２図（ニ）のt₁〜t₂までこれ
に相当し、これを１段目の補償演算とする。

次に１段目の補償演算が解除されると、プログラムは＃
16→＃17へと進み、２段目の補償演算中をセットした
後、＃18にて〔Ｃ〕×0.67の演算を行ない、その演算に
よって求めた値を２段目の補償値〔Ｃ′〕として所定の
メモリアドレスに格納する。

＃18の演算処理を終えると＃19で〔Ｂ〕−〔Ｃ′〕の演
算を行ない、その演算によって求めた値を〔D₄〕として
所定のメモリアドレスに格納する。この〔D₄〕は積分回
路ICの出力残留分の現在値〔Ｂ〕と電流方向が反転した
時点の値、即ち１段目の補償値〔Ｃ〕に0.67を乗算した
値との差である。ここで定数0.67は積分回路ICの出力残
留分が放電特性に従って減衰し、300ms前の積分回路出
力値と交わる点の〔Ｃ〕に対する比率であって常に一定
となる。

続いて、＃６で〔D₄〕が設定値と比較されるが、〔D₄〕
が設定値を越えることはないので、プログラムは＃６→
＃１へとリターンする。１段目の補償演算が解除された
後に２サンプリングタイム以上経過すると、プログラム
は＃20→＃21→＃19へと進み、各サンプリングタイム毎
に読込まれるデータ〔Ｂ〕から＃18で記憶されているデ
ータ〔Ｃ′〕を減算する。この減算処理は〔Ｃ′〕が30
0ms前の積分回路出力値〔Ａ′〕を下回るまで、即ち
〔Ｃ′〕＜〔Ａ′〕が成立するまで繰返し行われる。第
２図（ニ）のt₂〜t₃までがこれに相当し、これを２段目
の補償演算とする。

２段目の補償演算が解除されると、以後プログラムは＃
20→＃23と進むようになり、補償値〔Ｃ〕および
〔Ｃ′〕の減算を行なうことなく、各サンプリングタイ
ムの〔Ｂ〕を〔D₂〕として所定のメモリアドレスに格納
する。

このように１段目と２段目の補償演算を行なうと、その
結果得られるデータ〔D₃〕と〔D₄〕は第２図（ホ）に示
す波形となる。即ち、このデータは、図（ニ）の補償値
〔Ｃ〕および〔Ｃ′〕より上方に突出するデータ〔Ｂ〕
であり、図（イ）のき電線電流のうち正領域の電流波形
に近似する。つまり、前記減算処理によって正領域のき
電線電流の変化値が得られることとなる。そして、この
データ〔D₃〕と〔D₄〕が＃６で設定値と比較される。故
障電流でなく、単に回生電流を消費中に負荷車がノッチ
オフした結果き電線に流れる電流の場合、正領域での電
流変化値は第２図（イ）に示すように大きくないので設
定値を越えることはない。従ってプログラムが＃７に進
むことはなく、不要に遮断信号が発されて高速度遮断器
54Fが動作することはない。

一方、故障電流の場合には、電流波形は図示しないが、
正領域内での電流変化であるため、プログラムは＃１→
＃２→＃３→＃４→＃８→＃13→＃14→＃20→＃23と進
み、〔Ｂ〕がそのまま〔D₂〕として格納される。即ち、
補償値〔Ｃ〕および〔Ｃ′〕の減算を行わないので、デ
ータ〔D₂〕の値が大きく設定値を越える。従って、故障
時のみ選択的に高速度遮断器が54Fが動作することとな
る。

発明の効果本発明に係る直流き電回路故障選択装置は以上説明した
ように構成したので、回生電流を消費中の負荷車がノッ
チオフした場合において、不要に高速度遮断器が動作す
ることは回避し、故障時のみ正確に動作させることがで
きるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す回路図、第２図は
第１図の各部の信号波形を示す図、第３図は第１図中の
MPUの動作を説明するフローチャート、第４図は従来の
問題点を説明するためのき電回路を示す図、第５図は回
生車、負荷車に流れる電流を示す図である。１……母線、２……き電線、54F……高速度遮断器、HCT
……ホールCT、PS……電流方向判別器、FD……不飽和変
成器、MPU……マイクロプロセッサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷川俊明大阪府箕面市瀬川４丁目４番10号津田電気計器株式会社内 (56)参考文献実開昭61−174836（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】き電線電流の微分検出値を積分する積分手
段と、き電線電流が複数の信号成分の重畳された階段上
の信号である場合に、各信号成分に分離するのに必要な
時間だけ前の積分値を現在の積分値から減算する減算回
路と、その減算結果を設定値と比較し、設定値を超えた
場合に事故電流と判定する判定手段とを具備した直流き
電回路故障選択装置において、き電線の流れる方向を判別する判別手段と、き電線電流が負方向から正方向に変化した後の前記憶積
分手段の積分値からき電線電流が負方向から正方向に変
化した時点の積分値を減算し、き電線電流の方向が負方
向から正方向に反転した時点から所定の補償期間のみ動
作させるための減算手段と、を具備したことを特徴とする直流き電回路故障選択装
置。