JPH10271610A - 交流電気鉄道用電源切替制御装置 - Google Patents
交流電気鉄道用電源切替制御装置Info
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- JPH10271610A JPH10271610A JP7384097A JP7384097A JPH10271610A JP H10271610 A JPH10271610 A JP H10271610A JP 7384097 A JP7384097 A JP 7384097A JP 7384097 A JP7384097 A JP 7384097A JP H10271610 A JPH10271610 A JP H10271610A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】終着点側切替開閉器の閉合時の過電流を抑制す
ることができる交流電気鉄道用電源切替制御装置を提供
することにある。 【解決手段】出発点側電源と終着点側電源からなる異電
源の突き合わせ箇所となる中性セクションに、出発点側
切替開閉器と終着点側切替開閉器を並列に接続し、該切
替開閉器を交互に切替えて電気車内に有する変圧器に前
記両電源のいずれかから電力を供給し、該変圧器に接続
された補機用電動機を駆動可能にした交流電気鉄道用電
源切替制御装置において、前記中性セクションに前記電
気車が在線する場合には、前記電気車内の変圧器の電源
切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束をそれ
ぞれ演算し、該両演算値の差が許容値以内であるときに
前記終着点側切替開閉器に投入指令を与える磁束演算手
段を備えた交流電気鉄道用電源切替制御装置である。
ることができる交流電気鉄道用電源切替制御装置を提供
することにある。 【解決手段】出発点側電源と終着点側電源からなる異電
源の突き合わせ箇所となる中性セクションに、出発点側
切替開閉器と終着点側切替開閉器を並列に接続し、該切
替開閉器を交互に切替えて電気車内に有する変圧器に前
記両電源のいずれかから電力を供給し、該変圧器に接続
された補機用電動機を駆動可能にした交流電気鉄道用電
源切替制御装置において、前記中性セクションに前記電
気車が在線する場合には、前記電気車内の変圧器の電源
切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束をそれ
ぞれ演算し、該両演算値の差が許容値以内であるときに
前記終着点側切替開閉器に投入指令を与える磁束演算手
段を備えた交流電気鉄道用電源切替制御装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電圧の大き
さが異なる異電源の突き合わせ個所である中性セクショ
ンを、電気車が走行する際に、電気車内に設置されてい
る変圧器に発生する過電流を抑制可能な交流電気鉄道用
電源切替制御装置に関する。
さが異なる異電源の突き合わせ個所である中性セクショ
ンを、電気車が走行する際に、電気車内に設置されてい
る変圧器に発生する過電流を抑制可能な交流電気鉄道用
電源切替制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の異電源の突き合わせ個所で
ある中性セクションを有する交流電気鉄道の主回路の概
略構成を示す図である。これは異電源、すなわち電圧の
大きさが異なる出発点側電源（起点側電源）１および終
着点側電源２が所定間隔を存して設置され、両電源１，
２が突き合わされる個所で例えば１０００ｍの長さの中
性セクション３の中点と電源１の一端側には、出発点側
切替開閉器４が並列に接続され、また中性セクション３
の中点と電源２の一端側には、終着点側切替開閉器５が
並列に接続されている。中性セクション３の一部であっ
て、電気車６が走行する軌道の一部に長さが例えば５５
０ｍの軌道回路２０が設置されている。
ある中性セクションを有する交流電気鉄道の主回路の概
略構成を示す図である。これは異電源、すなわち電圧の
大きさが異なる出発点側電源（起点側電源）１および終
着点側電源２が所定間隔を存して設置され、両電源１，
２が突き合わされる個所で例えば１０００ｍの長さの中
性セクション３の中点と電源１の一端側には、出発点側
切替開閉器４が並列に接続され、また中性セクション３
の中点と電源２の一端側には、終着点側切替開閉器５が
並列に接続されている。中性セクション３の一部であっ
て、電気車６が走行する軌道の一部に長さが例えば５５
０ｍの軌道回路２０が設置されている。
【０００３】このような構成のき電回路により、電気車
６には常時集電子７を介して電力が供給されるようにな
っている。電気車６の内部には、図７に示すように３巻
線を有する変圧器２１が設置され、この一次巻線は該集
電子７に電気的に接続され、また二次巻線の一方は交流
電圧を直流電圧に変換するコンバータ２２、コンバータ
２２の出力電圧を平滑するコンデンサ２３、直流電圧を
交流電圧に変換するインバータ２４からなる電力変換装
置を介して駆動用電動機２５に電力が供給されるように
構成され、また二次巻線の他方は空調装置等の補機用の
電動機２６が接続されている。なお、き電回路を保護す
るためのき電回路保護継電器（図示せず）が設置されて
いる。
６には常時集電子７を介して電力が供給されるようにな
っている。電気車６の内部には、図７に示すように３巻
線を有する変圧器２１が設置され、この一次巻線は該集
電子７に電気的に接続され、また二次巻線の一方は交流
電圧を直流電圧に変換するコンバータ２２、コンバータ
２２の出力電圧を平滑するコンデンサ２３、直流電圧を
交流電圧に変換するインバータ２４からなる電力変換装
置を介して駆動用電動機２５に電力が供給されるように
構成され、また二次巻線の他方は空調装置等の補機用の
電動機２６が接続されている。なお、き電回路を保護す
るためのき電回路保護継電器（図示せず）が設置されて
いる。
【０００４】このような構成のものにおいて、電気車６
は出発点側より終着点側に向って走行する。電気車６が
出発点側にあるときは、出発点側切替開閉器４が閉合さ
れており、このとき終着点側切替開閉器５は開放されて
いる。この状態から、電気車６が進行して中性セクショ
ン３に進入し、さらに電気車６が進行して軌道回路２０
に位置したとき、出発点側切替開閉器４が開放され、こ
の出発点側切替開閉器４が開放された時点から、約３０
０ms後に終着点側切替開閉器５が閉合されるように、図
示しない開閉器制御装置が構成されている。このような
ことから、出発点側電源１と終点側電源２の短絡を防止
することができ、電気車６の進行が可能である。
は出発点側より終着点側に向って走行する。電気車６が
出発点側にあるときは、出発点側切替開閉器４が閉合さ
れており、このとき終着点側切替開閉器５は開放されて
いる。この状態から、電気車６が進行して中性セクショ
ン３に進入し、さらに電気車６が進行して軌道回路２０
に位置したとき、出発点側切替開閉器４が開放され、こ
の出発点側切替開閉器４が開放された時点から、約３０
０ms後に終着点側切替開閉器５が閉合されるように、図
示しない開閉器制御装置が構成されている。このような
ことから、出発点側電源１と終点側電源２の短絡を防止
することができ、電気車６の進行が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図６の構成において、
電気車６が中性セクション３に在線し、終着点側切替開
閉器５が閉合するときに電気車６の変圧器２１に後述す
る理由により過電流が流れることがあり、この過電流に
よってき電回路に設置されているき電回路保護継電器が
不要に動作する、あるいは、終着点側電源２に接続され
ている他の装置に悪影響を与えるなどの欠点がある。
電気車６が中性セクション３に在線し、終着点側切替開
閉器５が閉合するときに電気車６の変圧器２１に後述す
る理由により過電流が流れることがあり、この過電流に
よってき電回路に設置されているき電回路保護継電器が
不要に動作する、あるいは、終着点側電源２に接続され
ている他の装置に悪影響を与えるなどの欠点がある。
【０００６】以下、この欠点について、図８を参照し説
明するが、Ｖは中性セクション３の電圧を示し、φは変
圧器２１の鉄心に発生する磁束を示し、またＩは変圧器
２１の励磁突入電流を示している。
明するが、Ｖは中性セクション３の電圧を示し、φは変
圧器２１の鉄心に発生する磁束を示し、またＩは変圧器
２１の励磁突入電流を示している。
【０００７】ここで、終着点側切替開閉器５の閉合時に
過電流が発生する原因としては、以下のようなことが考
えられる。すなわち、電気車６が出発点側から中性セク
ション３に進入するときは、電気車６に有する変圧器２
１は出発点側電源１により励磁されている。電気車６が
中性セクション３に在線したことを確認し、出発点側開
閉器４を開放すると、電気車６の変圧器２１は走行状態
によって変わる減衰性の交流残留電圧Ｖで励磁されるこ
ととなる。この交流残留電圧Ｖは電気車６内の補機用の
電動機２６からの逆起電力により発生するものである。
過電流が発生する原因としては、以下のようなことが考
えられる。すなわち、電気車６が出発点側から中性セク
ション３に進入するときは、電気車６に有する変圧器２
１は出発点側電源１により励磁されている。電気車６が
中性セクション３に在線したことを確認し、出発点側開
閉器４を開放すると、電気車６の変圧器２１は走行状態
によって変わる減衰性の交流残留電圧Ｖで励磁されるこ
ととなる。この交流残留電圧Ｖは電気車６内の補機用の
電動機２６からの逆起電力により発生するものである。
【０００８】この状態で終着点側切替開閉器５が閉合さ
れると、電気車６に有する変圧器２１には電気車６の減
衰性の交流残留電圧による終着点切替開閉器５閉合直前
の残留磁束に終着点側電源２による励磁磁束が加算され
るため、電気車６の変圧器２１の鉄心に磁気飽和が生じ
ることがある。
れると、電気車６に有する変圧器２１には電気車６の減
衰性の交流残留電圧による終着点切替開閉器５閉合直前
の残留磁束に終着点側電源２による励磁磁束が加算され
るため、電気車６の変圧器２１の鉄心に磁気飽和が生じ
ることがある。
【０００９】本発明は、前記欠点を改善するためなされ
たものであり、終着点側切替開閉器の閉合時の過電流を
抑制することができる交流電気鉄道用電源切替制御装置
を提供することを目的とする。
たものであり、終着点側切替開閉器の閉合時の過電流を
抑制することができる交流電気鉄道用電源切替制御装置
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、出発点側電源と終着点
側電源の突き合わせ箇所となる中性セクションに、出発
点側切替開閉器と終着点側切替開閉器を並列に接続し、
該両切替開閉器を交互に切替えて電気車内に有する変圧
器に前記両電源のいずれかから電力を供給し、該変圧器
に接続された補機用電動機を駆動可能にした交流電気鉄
道用電源切替制御装置において、前記中性セクションに
前記電気車が在線する場合には、前記電気車内の変圧器
の電源切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束
をそれぞれ演算し、該両演算値の差が許容値以内である
ときに前記終着点側切替開閉器に投入指令を与える磁束
演算手段を備えた交流電気鉄道用電源切替制御装置であ
る。
め、請求項１に対応する発明は、出発点側電源と終着点
側電源の突き合わせ箇所となる中性セクションに、出発
点側切替開閉器と終着点側切替開閉器を並列に接続し、
該両切替開閉器を交互に切替えて電気車内に有する変圧
器に前記両電源のいずれかから電力を供給し、該変圧器
に接続された補機用電動機を駆動可能にした交流電気鉄
道用電源切替制御装置において、前記中性セクションに
前記電気車が在線する場合には、前記電気車内の変圧器
の電源切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束
をそれぞれ演算し、該両演算値の差が許容値以内である
ときに前記終着点側切替開閉器に投入指令を与える磁束
演算手段を備えた交流電気鉄道用電源切替制御装置であ
る。
【００１１】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、請求項１記載の磁束演算手段としては、第
１および第２のＡ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算
器と、第１および第２の比較器と、論理積回路からな
り、前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は電圧検出器に
より検出された前記中性セクションおよび前記終着点側
電源の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデジタル値に変
換するものであり、前記第１および第２の演算器は、前
記両Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル電圧値をそれぞ
れ入力し所定の演算式により前記変圧器の残留磁束およ
び安定磁束をそれぞれ演算するものであり、前記第１の
比較器は前記両演算器により演算された値を比較し、両
者の差が一定値以下であるとき出力信号を出力するもの
であり、前記第２の比較器は前記第１および第２のＡ／
Ｄ変換器の出力の差が一定値以下であるとき出力信号を
出力するものであり、前記論理積回路は前記第１および
第２の比較器の出力信号がともに存在したとき前記終着
点側切替開閉器に投入指令を与えるものである交流電気
鉄道用電源切替制御装置である。
する発明は、請求項１記載の磁束演算手段としては、第
１および第２のＡ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算
器と、第１および第２の比較器と、論理積回路からな
り、前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は電圧検出器に
より検出された前記中性セクションおよび前記終着点側
電源の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデジタル値に変
換するものであり、前記第１および第２の演算器は、前
記両Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル電圧値をそれぞ
れ入力し所定の演算式により前記変圧器の残留磁束およ
び安定磁束をそれぞれ演算するものであり、前記第１の
比較器は前記両演算器により演算された値を比較し、両
者の差が一定値以下であるとき出力信号を出力するもの
であり、前記第２の比較器は前記第１および第２のＡ／
Ｄ変換器の出力の差が一定値以下であるとき出力信号を
出力するものであり、前記論理積回路は前記第１および
第２の比較器の出力信号がともに存在したとき前記終着
点側切替開閉器に投入指令を与えるものである交流電気
鉄道用電源切替制御装置である。
【００１２】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、請求項１記載の磁束演算手段としては、第
１および第２のＡ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算
器と、第１および第２の比較器と、電圧設定器と、論理
積回路からなり、前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は
電圧検出器により検出された前記中性セクションおよび
前記終着点側電源の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデ
ジタル値に変換するものであり、前記第１および第２の
演算器は、前記両Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル電
圧値をそれぞれ入力し所定の演算式により前記変圧器の
残留磁束および安定磁束をそれぞれ演算するものであ
り、前記第１の比較器は前記両演算器により演算された
値を比較し、両者の差が一定値以下であるとき出力信号
を出力するものであり、前記出発点側切替開閉器が開路
した時点から前記終着点側切替開閉器が閉合される時点
までの開閉器切替時間を測定し、前記電圧設定器は、該
測定した開閉器切替時間の大小に応じて前記中性セクシ
ョンの電圧と前記終着点側電源源の電圧の瞬時値の差が
大小となるように設定するものであり、前記第２の比較
器は前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器の出力にそれぞ
れ前記電圧設定器の設定値をそれぞれ加算、減算した算
出値との差が一定値以下であるとき出力信号を出力する
ものであり、前記論理積回路は前記第１および第２の比
較器の出力信号がともに存在したとき前記終着点側切替
開閉器に投入指令を与える交流電気鉄道用電源切替制御
装置である。
する発明は、請求項１記載の磁束演算手段としては、第
１および第２のＡ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算
器と、第１および第２の比較器と、電圧設定器と、論理
積回路からなり、前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は
電圧検出器により検出された前記中性セクションおよび
前記終着点側電源の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデ
ジタル値に変換するものであり、前記第１および第２の
演算器は、前記両Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル電
圧値をそれぞれ入力し所定の演算式により前記変圧器の
残留磁束および安定磁束をそれぞれ演算するものであ
り、前記第１の比較器は前記両演算器により演算された
値を比較し、両者の差が一定値以下であるとき出力信号
を出力するものであり、前記出発点側切替開閉器が開路
した時点から前記終着点側切替開閉器が閉合される時点
までの開閉器切替時間を測定し、前記電圧設定器は、該
測定した開閉器切替時間の大小に応じて前記中性セクシ
ョンの電圧と前記終着点側電源源の電圧の瞬時値の差が
大小となるように設定するものであり、前記第２の比較
器は前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器の出力にそれぞ
れ前記電圧設定器の設定値をそれぞれ加算、減算した算
出値との差が一定値以下であるとき出力信号を出力する
ものであり、前記論理積回路は前記第１および第２の比
較器の出力信号がともに存在したとき前記終着点側切替
開閉器に投入指令を与える交流電気鉄道用電源切替制御
装置である。
【００１３】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発
明によれば、交流電気鉄道において、電気車が異電源の
突き合わせとなる中性セクションを走行する際の過大な
励磁突入電流の発生を経済的に防止でき、回路の保護継
電器の誤動作による無用な停電をさけられるので、交流
電気鉄道の安定した輸送に貢献する交流電気鉄道用電源
切替制御装置を提供できる。
明によれば、交流電気鉄道において、電気車が異電源の
突き合わせとなる中性セクションを走行する際の過大な
励磁突入電流の発生を経済的に防止でき、回路の保護継
電器の誤動作による無用な停電をさけられるので、交流
電気鉄道の安定した輸送に貢献する交流電気鉄道用電源
切替制御装置を提供できる。
【００１４】
＜第１実施形態＞図１は、本発明の請求項１に対応する
第１実施形態を説明するための概略構成図であり、図６
の従来例とは異なる点は、新たに終着点側電源用電圧変
成器８と、中性セクション用電圧変成器９及び磁束演算
手段１０を設けたことである。
第１実施形態を説明するための概略構成図であり、図６
の従来例とは異なる点は、新たに終着点側電源用電圧変
成器８と、中性セクション用電圧変成器９及び磁束演算
手段１０を設けたことである。
【００１５】終着点側電源用電圧変成器８は、終着点側
電源２の電圧値を測定する。中性セクション用電圧変成
器９は、中性セクション３の電圧値を測定する。磁束演
算手段１０は、電圧変成器９および電圧変成器８の測定
値をそれぞれ入力し、これらに基づき前記変圧器の電源
切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束を演算
し、両者の演算値の差が許容値以内であるときに、終着
点側切替開閉器５に対して閉合指令（投入指令）を与え
るものである。
電源２の電圧値を測定する。中性セクション用電圧変成
器９は、中性セクション３の電圧値を測定する。磁束演
算手段１０は、電圧変成器９および電圧変成器８の測定
値をそれぞれ入力し、これらに基づき前記変圧器の電源
切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束を演算
し、両者の演算値の差が許容値以内であるときに、終着
点側切替開閉器５に対して閉合指令（投入指令）を与え
るものである。
【００１６】このように構成することにより、終着点側
切替開閉器５の閉合直前の電気車６内に有する変圧器２
１の残留磁束と、終着点側電源２によって電気車６内に
有する変圧器２１が励磁されたときの安定後の交番磁束
が等しくなる位相で、終着点側開閉器５に対して閉合指
令が与えられることから、電気車６の変圧器２１の磁束
を直ちに終着点側電源２による安定磁束に移行させ、過
大な励磁突入電流を抑制することができる。
切替開閉器５の閉合直前の電気車６内に有する変圧器２
１の残留磁束と、終着点側電源２によって電気車６内に
有する変圧器２１が励磁されたときの安定後の交番磁束
が等しくなる位相で、終着点側開閉器５に対して閉合指
令が与えられることから、電気車６の変圧器２１の磁束
を直ちに終着点側電源２による安定磁束に移行させ、過
大な励磁突入電流を抑制することができる。
【００１７】＜第２実施形態＞図２は、請求項２に対応
する発明の実施形態を説明するための図で、図１の磁束
演算手段１０の具体的構成を示す概略構成図であり、Ａ
／Ｄ１１、Ａ／Ｄ１２、演算器１３、演算器１４、比較
器１５、比較器１６、論理積回路１７から構成されてい
る。
する発明の実施形態を説明するための図で、図１の磁束
演算手段１０の具体的構成を示す概略構成図であり、Ａ
／Ｄ１１、Ａ／Ｄ１２、演算器１３、演算器１４、比較
器１５、比較器１６、論理積回路１７から構成されてい
る。
【００１８】Ａ／Ｄ１１は、図１の中性セクション用電
圧変成器９のアナログ出力すなわち電圧値（瞬時値）を
所定のサンプリング周期でデジタルに変換するもので、
具体的には、電圧変成器９のｔ番目のサンプリング電圧
ＶtNを出力する。
圧変成器９のアナログ出力すなわち電圧値（瞬時値）を
所定のサンプリング周期でデジタルに変換するもので、
具体的には、電圧変成器９のｔ番目のサンプリング電圧
ＶtNを出力する。
【００１９】演算器１３は、該サンプリング電圧ＶtNを
入力して（１）式により電気車６の変圧器残留磁束（変
圧器磁束）のｔ番目の演算量φtNを求める。 φtN＝φt-1N×η×ＶtN・ΔＴ …（１） ただし、φt-1N：中性セクション３における電気車６の
変圧器磁束のｔ-1番目の演算量 η：直流分の減衰定数であって、１＞η＞０ ΔＴ：サンプリング時間間隔 ０＜ΔＴ＜３ms なお、ηとΔＴは電気車６の変圧器２１の励磁突流特性
から決定する。
入力して（１）式により電気車６の変圧器残留磁束（変
圧器磁束）のｔ番目の演算量φtNを求める。 φtN＝φt-1N×η×ＶtN・ΔＴ …（１） ただし、φt-1N：中性セクション３における電気車６の
変圧器磁束のｔ-1番目の演算量 η：直流分の減衰定数であって、１＞η＞０ ΔＴ：サンプリング時間間隔 ０＜ΔＴ＜３ms なお、ηとΔＴは電気車６の変圧器２１の励磁突流特性
から決定する。
【００２０】Ａ／Ｄ１２は、図１の終着点側電源用電圧
変成器８のアナログ出力すなわち電圧値（瞬時値）を所
定のサンプリング周期でデジタルに変換するもので、具
体的には、電圧変成器８のｔ番目のサンプリング電圧Ｖ
tBを出力する。
変成器８のアナログ出力すなわち電圧値（瞬時値）を所
定のサンプリング周期でデジタルに変換するもので、具
体的には、電圧変成器８のｔ番目のサンプリング電圧Ｖ
tBを出力する。
【００２１】演算器１４は、該サンプリング電圧ＶtBを
入力して（２）式により電気車６の変圧器安定交番磁束
を演算するもので、具体的には終着点側電源２により電
気車６の変圧器２１を励磁したと想定した場合の変圧器
磁束のｔ番目の演算量φtBを求める。
入力して（２）式により電気車６の変圧器安定交番磁束
を演算するもので、具体的には終着点側電源２により電
気車６の変圧器２１を励磁したと想定した場合の変圧器
磁束のｔ番目の演算量φtBを求める。
【００２２】 φtB＝φt-1B×η×ＶtB・ΔＴ …（２） ただし、φt-1B：終着点側電源２により電気車６の変圧
器２１を励磁したと想定した場合の変圧器磁束のｔ-1番
目の演算量、 η：直流分の減衰定数であって、１＞η＞０、 ΔＴ：サンプリング時間間隔 ０＜ΔＴ＜３ms なお、ηとΔＴは電気車変圧器の励磁突流特性から決定
する。
器２１を励磁したと想定した場合の変圧器磁束のｔ-1番
目の演算量、 η：直流分の減衰定数であって、１＞η＞０、 ΔＴ：サンプリング時間間隔 ０＜ΔＴ＜３ms なお、ηとΔＴは電気車変圧器の励磁突流特性から決定
する。
【００２３】比較器１５は、演算器１３，１４の演算結
果を入力して（３）式が成立したとき、論理信号“１”
を出力する。 φtB＋Δφ＞φtN＞φtB−Δφ …（３） また、比較器１６は、Ａ／Ｄ１１，１２の出力であるサ
ンプリング電圧をそれぞれ入力して（４）式が成立した
とき、論理信号“１”を出力する。
果を入力して（３）式が成立したとき、論理信号“１”
を出力する。 φtB＋Δφ＞φtN＞φtB−Δφ …（３） また、比較器１６は、Ａ／Ｄ１１，１２の出力であるサ
ンプリング電圧をそれぞれ入力して（４）式が成立した
とき、論理信号“１”を出力する。
【００２４】 ＶtN＋ΔＶ＞ＶtB＞ＶtN−ΔＶ …（４） ただし、（３）式、（４）式において、Δφ、ΔＶは許
容される範囲であって、ΔφはφtBの最大値の０〜２０
％、ΔＶはＶtBの最大値の０〜１２０％である。 論理
積回路１７は、比較器１５，１６の出力である論理信号
をそれぞれ入力し、論理積条件が成立したとき、開閉器
５に対して閉合指令を出力する。
容される範囲であって、ΔφはφtBの最大値の０〜２０
％、ΔＶはＶtBの最大値の０〜１２０％である。 論理
積回路１７は、比較器１５，１６の出力である論理信号
をそれぞれ入力し、論理積条件が成立したとき、開閉器
５に対して閉合指令を出力する。
【００２５】このように、（３）式および（４）が成立
とき、終着点側切替開閉器５に閉合指令を与えるための
信号を出力したり、または中性セクション３および電気
車６、あるいはき電回路に接続された機器の急峻な電圧
変化をさけるとともに電気車６の変圧器２１の励磁突流
電流Ｉを許容値以下とするための指令を出力することが
できる。
とき、終着点側切替開閉器５に閉合指令を与えるための
信号を出力したり、または中性セクション３および電気
車６、あるいはき電回路に接続された機器の急峻な電圧
変化をさけるとともに電気車６の変圧器２１の励磁突流
電流Ｉを許容値以下とするための指令を出力することが
できる。
【００２６】これを示したのが、図３であり、Ｖは中性
セクション３の電圧を示し、φは変圧器２１の鉄心に発
生する磁束を示し、またＩは変圧器２１の励磁突入電流
を示している。
セクション３の電圧を示し、φは変圧器２１の鉄心に発
生する磁束を示し、またＩは変圧器２１の励磁突入電流
を示している。
【００２７】＜第３実施形態＞図４は請求項３に対応す
る第３実施形態を示すもので、図１の磁束演算手段１０
は第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２と、第１お
よび第２の演算器１３，１４と、第１および第２の比較
器１５，１６Ａと、電圧設定器１８と、論理積回路１７
からなっている。
る第３実施形態を示すもので、図１の磁束演算手段１０
は第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２と、第１お
よび第２の演算器１３，１４と、第１および第２の比較
器１５，１６Ａと、電圧設定器１８と、論理積回路１７
からなっている。
【００２８】第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２
は図１の電圧変成器９，８により検出された前記中性セ
クション３および終着点側電源２の瞬時電圧をそれぞれ
所定の周期でデジタル値に変換するものである。
は図１の電圧変成器９，８により検出された前記中性セ
クション３および終着点側電源２の瞬時電圧をそれぞれ
所定の周期でデジタル値に変換するものである。
【００２９】前記第１および第２の演算器１３，１４
は、両Ａ／Ｄ変換器１１，１２で変換されたデジタル電
圧値をそれぞれ入力し、前述の（１），（２）式により
前記変圧器の残留磁束および安定磁束をそれぞれ演算す
るものである。
は、両Ａ／Ｄ変換器１１，１２で変換されたデジタル電
圧値をそれぞれ入力し、前述の（１），（２）式により
前記変圧器の残留磁束および安定磁束をそれぞれ演算す
るものである。
【００３０】第１の比較器１５は、前述の（３）式によ
り両演算器１３，１４により演算された値を比較し、両
者の差が一定値以下であるとき出力信号を出力するもの
である。
り両演算器１３，１４により演算された値を比較し、両
者の差が一定値以下であるとき出力信号を出力するもの
である。
【００３１】図示しない開閉器切替時間測定器は、図１
の出発点側切替開閉器４が開路した時点から終着点側切
替開閉器５が閉合される時点までの開閉器切替時間を測
定するもので、この測定は例えば図１の回路が構成され
た時点で行えばよい。
の出発点側切替開閉器４が開路した時点から終着点側切
替開閉器５が閉合される時点までの開閉器切替時間を測
定するもので、この測定は例えば図１の回路が構成され
た時点で行えばよい。
【００３２】電圧設定器１８は、開閉器切替時間測定器
により測定した開閉器切替時間の大小に応じて中性セク
ション３の電圧と前記終着点側電源の電圧の瞬時値の差
が大小となるように設定するものである。
により測定した開閉器切替時間の大小に応じて中性セク
ション３の電圧と前記終着点側電源の電圧の瞬時値の差
が大小となるように設定するものである。
【００３３】第２の比較器１６Ａは、次に述べる（５）
式により第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２の出
力にそれぞれ電圧設定器１８の設定値をそれぞれ加算、
減算した算出値との差が一定値以下であるとき出力信号
を出力するものであるる。
式により第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２の出
力にそれぞれ電圧設定器１８の設定値をそれぞれ加算、
減算した算出値との差が一定値以下であるとき出力信号
を出力するものであるる。
【００３４】論理積回路１７は第１および第２の比較器
１５，１６Ａの出力信号がともに存在したとき終着点側
切替開閉器５に投入指令を与えるものである。この実施
形態は、電気車６が回生中などのため、電気車６の変圧
器２１の残留電圧の大きさおよび周波数が所定時間を経
ても減衰せず、かつ位相が１８０゜反転した場合の例で
ある。これは、投入のタイミングが切替許容時間内に得
られないときのためであり、（３），（５）式が成立し
たとき終着点側切替開閉器５に投入指令を与えるための
指令を出力する。
１５，１６Ａの出力信号がともに存在したとき終着点側
切替開閉器５に投入指令を与えるものである。この実施
形態は、電気車６が回生中などのため、電気車６の変圧
器２１の残留電圧の大きさおよび周波数が所定時間を経
ても減衰せず、かつ位相が１８０゜反転した場合の例で
ある。これは、投入のタイミングが切替許容時間内に得
られないときのためであり、（３），（５）式が成立し
たとき終着点側切替開閉器５に投入指令を与えるための
指令を出力する。
【００３５】 ＶtN＋ΔＶ（Ｔ）＞ＶtB＞ＶtN−ΔＶ（Ｔ） …（５） ただし、Δφ、ΔＶ（Ｔ）は許容される範囲であって、
ΔφはφtBの最大値の０〜２０％、ΔＶ（Ｔ）はＶtBの
最大値の０〜１２０％でＴの漸増関数とし、ΔＶを切替
時限の初期には小さく、末期には大きくすることによ
り、定められた時間内に終着点側切替開閉器５を閉合さ
せ、かつ中性セクシヨン３およぴ電気車６、あるいはき
電回路に接続された機器の急峻な電圧変化をできる限り
避けることができる。
ΔφはφtBの最大値の０〜２０％、ΔＶ（Ｔ）はＶtBの
最大値の０〜１２０％でＴの漸増関数とし、ΔＶを切替
時限の初期には小さく、末期には大きくすることによ
り、定められた時間内に終着点側切替開閉器５を閉合さ
せ、かつ中性セクシヨン３およぴ電気車６、あるいはき
電回路に接続された機器の急峻な電圧変化をできる限り
避けることができる。
【００３６】このように構成した場合の波形図を図５に
示している。図５において、各記号は、図３と同様に、
Ｖは中性セクション３の電圧を示し、φは変圧器２１の
鉄心に発生する磁束を示し、またＩは変圧器２１の励磁
突入電流を示している。
示している。図５において、各記号は、図３と同様に、
Ｖは中性セクション３の電圧を示し、φは変圧器２１の
鉄心に発生する磁束を示し、またＩは変圧器２１の励磁
突入電流を示している。
【００３７】以上述べた各実施形態によれば、電気車が
異電源の突き合わせとなる切替セクシヨンを走行する際
の電気車の変圧器による励磁突入電流をいかなる場合に
も抑制でき、き電回路保護維電器の誤動作を防止するこ
とによって安定した電力供給に貢献できる。
異電源の突き合わせとなる切替セクシヨンを走行する際
の電気車の変圧器による励磁突入電流をいかなる場合に
も抑制でき、き電回路保護維電器の誤動作を防止するこ
とによって安定した電力供給に貢献できる。
【００３８】
【発明の効果】以上述べた本発明によれば、交流電気鉄
道において、電気車が異電源の突き合わせとなる中性セ
クションを走行する際の過大な励磁突入電流の発生を経
済的に防止でき、回路の保護継電器の誤動作による無用
な停電をさけられるので、交流電気鉄道の安定した輸送
に貢献する交流電気鉄道用電源切替制御装置を提供する
ことができる。
道において、電気車が異電源の突き合わせとなる中性セ
クションを走行する際の過大な励磁突入電流の発生を経
済的に防止でき、回路の保護継電器の誤動作による無用
な停電をさけられるので、交流電気鉄道の安定した輸送
に貢献する交流電気鉄道用電源切替制御装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明の交流電気鉄道用切替開閉器の制御装置
の請求項１に対応する実施形態を示す概略構成図。
の請求項１に対応する実施形態を示す概略構成図。
【図２】本発明の交流電気鉄道用切替開閉器の制御装置
の請求項２に対応する実施形態を説明するためのもの
で、図１の磁束演算手段の具体的構成を示す図。
の請求項２に対応する実施形態を説明するためのもの
で、図１の磁束演算手段の具体的構成を示す図。
【図３】図２の動作を説明するための中性セクション電
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。
【図４】本発明の交流電気鉄道用切替開閉器の制御装置
の請求項３に対応する実施形態を説明するためのもの
で、図１の磁束演算手段の具体的構成を示す図。
の請求項３に対応する実施形態を説明するためのもの
で、図１の磁束演算手段の具体的構成を示す図。
【図５】図４の動作を説明するための中性セクション電
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。
【図６】従来の交流電気鉄道における異電源の突き合わ
せ個所となる中性セクションを走行可能な電気車の概略
構成を示す図。
せ個所となる中性セクションを走行可能な電気車の概略
構成を示す図。
【図７】図１および図６の電気車内に有する変圧器なら
びにこれに接続される電動機の回路を説明するための
図。
びにこれに接続される電動機の回路を説明するための
図。
【図８】図５の動作を説明するための中性セクション電
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。
１…出発点側電源 ２…終着点側電源 ３…中性セクション ４…出発点側切替開閉器 ５…終着点側切替開閉器 ６…電気車 ７…集電子 ８…終着点側電源用電圧変成器 ９…中性セクション用電圧変成器 １０…磁束演算手段 １１…Ａ／Ｄ変換器 １２…Ａ／Ｄ変換器 １３…演算器 １４…演算器 １５…比較器 １６…比較器 １６Ａ…比較器 １７…論理積回路 １８…電圧設定器 ２０…軌道回路 ２１…変圧器 ２２…コンバータ ２３…コンデンサ ２４…インバータ ２５…駆動用電動機 ２６…補機用の電動機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兎束 哲夫 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 新井 浩一 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 吉舗 幸信 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 武政 尚 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内
Claims (3)
- 【請求項１】 出発点側電源と終着点側電源の突き合わ
せ箇所となる中性セクションに、出発点側切替開閉器と
終着点側切替開閉器を並列に接続し、該両切替開閉器を
交互に切替えて電気車内に有する変圧器に前記両電源の
いずれかから電力を供給し、該変圧器に接続された補機
用電動機を駆動可能にした交流電気鉄道用電源切替制御
装置において、 前記中性セクションに前記電気車が在線する場合には、
前記電気車内の変圧器の電源切替直前の残留磁束および
電源切替後の安定磁束をそれぞれ演算し、該両演算値の
差が許容値以内であるときに前記終着点側切替開閉器に
投入指令を与える磁束演算手段を備えた交流電気鉄道用
電源切替制御装置。 - 【請求項２】 前記磁束演算手段は、第１および第２の
Ａ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算器と、第１およ
び第２の比較器と、論理積回路からなり、 前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は電圧検出器により
検出された前記中性セクションおよび前記終着点側電源
の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデジタル値に変換す
るものであり、 前記第１および第２の演算器は、前記両Ａ／Ｄ変換器で
変換されたデジタル電圧値をそれぞれ入力し所定の演算
式により前記変圧器の残留磁束および安定磁束をそれぞ
れ演算するものであり、 前記第１の比較器は前記両演算器により演算された値を
比較し、両者の差が一定値以下であるとき出力信号を出
力するものであり、 前記第２の比較器は前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器
の出力の差が一定値以下であるとき出力信号を出力する
ものであり、 前記論理積回路は前記第１および第２の比較器の出力信
号がともに存在したとき前記終着点側切替開閉器に投入
指令を与えるものである請求項１記載の交流電気鉄道用
電源切替制御装置。 - 【請求項３】 前記磁束演算手段は、第１および第２の
Ａ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算器と、第１およ
び第２の比較器と、電圧設定器と、論理積回路からな
り、 前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は電圧検出器により
検出された前記中性セクションおよび前記終着点側電源
の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデジタル値に変換す
るものであり、 前記第１および第２の演算器は、前記両Ａ／Ｄ変換器で
変換されたデジタル電圧値をそれぞれ入力し所定の演算
式により前記変圧器の残留磁束および安定磁束をそれぞ
れ演算するものであり、 前記第１の比較器は前記両演算器により演算された値を
比較し、両者の差が一定値以下であるとき出力信号を出
力するものであり、 前記出発点側切替開閉器が開路した時点から前記終着点
側切替開閉器が閉合される時点までの開閉器切替時間を
測定し、前記電圧設定器は、該測定した開閉器切替時間
の大小に応じて前記中性セクションの電圧と前記終着点
側電源の電圧の瞬時値の差が大小となるように設定する
ものであり、 前記第２の比較器は前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器
の出力にそれぞれ前記電圧設定器の設定値をそれぞれ加
算、減算した算出値との差が一定値以下であるとき出力
信号を出力するものであり、 前記論理積回路は前記第１および第２の比較器の出力信
号がともに存在したとき前記終着点側切替開閉器に投入
指令を与えるものである請求項１記載の交流電気鉄道用
電源切替制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7384097A JP3226828B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 交流電気鉄道用電源切替制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7384097A JP3226828B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 交流電気鉄道用電源切替制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271610A true JPH10271610A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3226828B2 JP3226828B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=13529750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7384097A Expired - Fee Related JP3226828B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 交流電気鉄道用電源切替制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226828B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1591301A1 (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-02 | General Electric Company | Automatic neutral section control system |
| JP2014030343A (ja) * | 2013-08-09 | 2014-02-13 | Toshiba Corp | 電気車用制御装置 |
| CN103754240A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-04-30 | 北京交通大学 | 一种位置检测方法和位置传感器 |
| CN108173421A (zh) * | 2016-12-07 | 2018-06-15 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种分区所的列车过分相区不断电系统 |
| WO2019109716A1 (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 铁路列车过分相供电系统和铁路列车 |
| CN111267674A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-12 | 西南交通大学 | 一种适用于分区亭电分相的虚拟同相供电系统拓扑结构 |
| WO2021072928A1 (zh) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种列车过分相区的控制方法及控制系统 |
| EP4180267A4 (en) * | 2020-07-08 | 2024-04-17 | CRRC Zhuzhou Electric Locomotive Research Institute Co., Ltd. | METHOD AND DEVICE FOR SUPPRESSING THE GROUND OVERPHASE CURRENT OF A MAGNETIZATION INRUSH CURRENT OF A TRACTION TRANSFORMER |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP7384097A patent/JP3226828B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108173421B (zh) * | 2016-12-07 | 2020-05-05 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种分区所的列车过分相区不断电系统 |
| WO2019109716A1 (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 铁路列车过分相供电系统和铁路列车 |
| WO2021072928A1 (zh) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种列车过分相区的控制方法及控制系统 |
| CN111267674A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-12 | 西南交通大学 | 一种适用于分区亭电分相的虚拟同相供电系统拓扑结构 |
| EP4180267A4 (en) * | 2020-07-08 | 2024-04-17 | CRRC Zhuzhou Electric Locomotive Research Institute Co., Ltd. | METHOD AND DEVICE FOR SUPPRESSING THE GROUND OVERPHASE CURRENT OF A MAGNETIZATION INRUSH CURRENT OF A TRACTION TRANSFORMER |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3226828B2 (ja) | 2001-11-05 |
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