JPH0777856B2

JPH0777856B2 - 交流き電回路の異周波混触保護継電方法

Info

Publication number: JPH0777856B2
Application number: JP61075227A
Authority: JP
Inventors: 芳文持永; 泰司久水; 紀夫首藤; 光高野; 博徳浜田; 久吉内田; 久直荒木; 哲三北川
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPS6393640A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は異周波電源区間を通過する電気鉄道の交流き電
回路において、かかる交流き電回路に異周波の混触が生
じた場合の保護継電方法に関するものである。

従来の技術日本の電力会社の周波数は富士川及び糸魚川を境にして
西は60Hz、東は50Hzと異なっている。従ってこの両区間
をまたいで走行する場合、２つの異なった周波数の変電
所を電源とするき電回路が混在することとなる。このた
めこうした交流き電回路には第３図に示すように互いに
定格周波数が異なる異周波電源21,22のき電線23,24の突
合わせ部としてき電区分所25が設けられている。このき
電区分所25はき電回路上に、開閉器26と絶縁部27によっ
てき電線23と絶縁され且つ開閉器28と絶縁部29によって
き電線24と絶縁されうる切替セクションＳを設けてある
もので、列車Ａがき電線23の軌道上にあるときは開閉器
26が閉、開閉器28が開となって切替セクションＳに電源
21による電圧を印加し、列車Ａが切替セクションＳに入
るとまず開閉器26が開となり、次いで約300ms後に開閉
器28が閉となって切替セクションＳに電源22による電圧
を印加するようになっている。また、列車Ａがき電線24
側からき電線23側へ進行する場合も同様にして切替セク
ションＳに印加する電圧を電源22によるものから電源21
によるものへと切り替える。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記の如く異周波電源によるき電線の突
合わせ部を有する場合、何等かの原因により異周波の混
触が生じることが考えられ、例えば、上記従来例に示す
き電区分所25の場合、開閉器26,28の故障、或いは絶縁
部27,29の短絡により異周波の混触が生じる。第４図は
上記のような原因で交流き電回路に混触が生じた場合の
簡易等価回路を示し、この第４図において電源21の周波
数が50Hz、電源22の周波数が60Hzであるとき、各電源電
圧は電源21側が V1＝Emsin（２π・50t）電源22側は V2＝Emsin（２π・60t）で表される。R1,R2は各き電線23,24の抵抗分、L1,L2は
インダクタンス分を示しており、よって本回路のインピ
ーダンスは周波数が50Hzの場合において、 Z50＝R1＋R2＋j2π・50（L1＋L2）周波数が60Hzの場合において Z60＝R1＋R2＋j2π・60（L1＋L2）となる。したがって、上述のように開閉器26,28の故障
等によりき電線23,24が短絡し異周波の混触が生じる
と、第４図におけるスイッチSWが閉じた状態となり、交
流き電回路には次式のように各電源21,22による電流の
差に相当する電流Ｉが流れる。

ここで仮にZ50≒Z60＝Ｚとすると、となり、当該交流き電回路には第５図に示すように最大
振幅2Em/Zで55Hzの波形が0.1秒の間隔で振幅を強弱させ
る電流Ｉが流れることになるのである。このような過大
且つ不安定な電流が流れれば列車その他に甚大な被害を
及ぼすため、異周波混触時には迅速にかかる交流き電回
路の保護を為されるようにする必要がある。

こうした異周波混触時における交流き電回路の保護方法
のうち最も簡単なものとしては、単に電源電流中に含ま
れる他所電源の定格周波数成分を検出し、この他所電源
の定格周波数成分が設定値を越えれば、自所電源を遮断
するという方法が考えられる。しかしながら、上記方法
では次のような問題がある。即ち、他所電源の定格周波
数成分を検出するためにはその周波数を中心周波数にも
つバンドパスフィルタを検出器の前段に設けねばならな
いが、バンドパスフィルタの特性上、通過帯域にある程
度の拡がりをもち、自所電源側の周波数成分を多少通過
してしまう。この場合、自所電源側の電流が小さい場合
には問題はないが、き電線路の短絡事故等のように自所
電源側の電流が大きな値になりバンドパスフィルタを通
過した成分が所定の設定値をこえてしまうと、異周波混
触は生じていないにも拘らず異周波混触と判断して誤っ
た故障箇所の探索を行うという不都合を生じる。また、
負荷電流が大きい場合にも異周波混触として遮断器が不
要動作することが考えられる。

本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであっ
て、異周波混触時においてのみ確実に交流き電回路を保
護することのできる方法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、本発明は異周波電源によるき
電線の突合わせ部を有する交流き電回路の電源電流を検
出し、この検出電流を自所電源の定格周波数成分と他所
電源の定格周波数成分に分離し、自所電源の定格周波数
成分を抑制要素、他所電源の定格周波数成分を動作要素
として、動作要素が設定値以上に達し且つ動作要素と抑
制要素の差が所定値以上となったとき、前記自所電源を
遮断することを特徴としている。

実施例以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明による交流き電回路の異周波混触保護継
電方法を実施するブロック回路図であって、１は定格周
波数が50Hzである自所電源、２はこの電源１のき電線、
３はき電線２上に設けられた遮断器である。図示はしな
いがき電線２の延長上には、定格周波数が60Hzである他
方のき電線との突合わせ部が、前述第３図に示すき電区
分所25と同様にして設けられる。

４は変流器であって、き電線２に流れる電流をI/N（Ｎ
は任意）にして検出しており、この検出電流は電流電圧
変換器５によって電圧信号に変換されている。６は異周
波整流回路、７は定格周波数整流回路であって、異周波
整流回路６は他所電源の定格周波数である60Hzを中心周
波数とするバンドパスフィルタ８とこのフィルタを通過
した交流信号を整流する整流回路９とよりなり、他方、
定格周波数整流回路７は電流を検出しているき電線２側
の電源の定格周波数である50Hzを中心周波数とするバン
ドパスフィルタ10とこのフィルタを通過した交流信号を
整流する整流回路11とよりなる。第２図に前記バンドパ
スフィルタ8,10の特性を示す。F1がバンドパスフィルタ
８、F2がバンドパスフィルタ10の通過帯域を示す特性曲
線である。従って、電流電圧変換器５の出力はこれらバ
ンドパスフィルタ8,10によって60Hz成分と50Hz成分に分
離される。ここで、異周波の混触が生じた場合の60Hz成
分をE1、50Hz成分をE2とすると、各成分E1,E2はバンド
パスフィルタ8,10の特性が第２図に示すように同じ場合
同じ電圧値となる。60Hz成分E1はき電線２を遮断する動
作要素となり、50Hz成分E2は減衰器12によって減衰され
て抑制要素E2′となる。前記減衰器12は、異周波混触時
における動作要素E1を抑制要素E2′より上廻るようにす
るために用いられているものである。従って２つのバン
ドパスフィルタ8,10として特性の異なったものを用いる
等することにより、前記減衰器12は省略可能である。

13は過電流検出器であって、異周波整流回路６から60Hz
成分E1を入力し、この入力値があらかじめ定めた設定値
を超えたときAND回路14の一方の端子にON信号を発する
ものである。

15は比較器であって、動作要素E1を＋側に、抑制要素E
2′を−側に入力し、動作要素E1が上回ったとき前記AND
回路14の一つの入力端子にON信号を発している。

このように上記構成によれば、異周波の混触が生じた場
合、遮断器３が動作してき電線２を遮断するが、異周波
の混触以外に例えばき電線２の地絡事故等のように電流
検出側のき電回路に定格周波数50Hzの大電流が流れる事
故が起こった場合には遮断器３が動作することは確実に
防止される。その理由は、動作要素E1が設定値以上に達
し且つ動作要素E1と抑制要素E2′の差が所定値以上とな
ったときに限って遮断器３が動作するように構成してあ
るからである。この理由を詳言すれば次の通りである。
即ち、バンドパスフィルタ８の通過帯域は第２図に示し
たようにある程度拡がりをもっており、50Hz成分も多少
通過するので、例えば50Hzのき電線２において短絡事故
が起こった場合には極めて大きな短絡電流のためにバン
ドパスフィルタ８を通じて検出される50Hz成分の大きさ
が過剰動作要素検出器13の設定値を超えることがある。
このため、異周波の混触ではないにも拘らず、過剰動作
要素検出器13が検出信号を発し、AND回路14のゲートを
開くこととなる。しかしながら、異周波の混触と違って
き電線２の短絡事故の場合、動作要素よりも抑制要素の
ほうが必ず大きな値となるので比較器15が比較出力を発
さず、従ってAND回路14からは動作信号が出力されない
結果、遮断器３が動作することはない。従って、AND回
路14は動作要素E1が設定値以上に達し且つ動作要素E1が
抑制要素E2′より上回ったとき、出力端子より継電器16
を動作させるべく信号を発する。

継電器16は前記遮断器３を制御しており、AND回路14か
ら動作信号を入力したとき、遮断器３に遮断指令を送
り、この指令によってき電線２が遮断される。

尚、上記実施例では50Hzのき電線に本発明方法を適用し
た例を示したが、60Hzのき電線に本発明方法を適用でき
るのは勿論である。この場合、60Hz成分が抑制要素、50
Hz成分が動作要素となる。

また、本発明は定格周波数が異なるき電線の突合わせ部
を有する交流き電回路であれば、定格周波数の数値のい
かんにかかわらず適用できるものである。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明による交流き電
回路の異周波混触保護方法によれば、単に動作要素であ
る他所電源の周波数成分により遮断器を動作させるので
はなく、他所電源の定格周波数成分が設定値以上に達し
且つ他所電源の定格周波数成分と自所電源の所定周波数
成分との差が所定値以上となったときに遮断器を動作さ
せるようにしているから、自所電源の定格周波数成分が
過大になることで動作要素が所定値を超えても遮断器が
動作することがなく、したがって異周波の混触以外の原
因で不要に遮断器が動作することはない。また、動作要
素が設定値以上で且つ抑制要素との差が所定値以上であ
れば確実に遮断器が動作するから、異周波の混触が生じ
た場合には迅速に当該交流き電回路を保護できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するブロック回路図、第２図
はバンドパスフィルタによる検出波形図、第３図は異周
波電源の突合わせ部を有する交流き電回路図、第４図は
第３図の簡易等価回路図、第５図は異周波混触時の波形
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者首藤紀夫東京都練馬区北町８−12−６ (72)発明者高野光埼玉県久喜市江面62−１ (72)発明者浜田博徳千葉県船橋市習志野台４−34−21 Ａ401 (72)発明者内田久吉大阪府箕面市瀬川４丁目４番10号津田電気計器株式会社内 (72)発明者荒木久直大阪府箕面市瀬川４丁目４番10号津田電気計器株式会社内 (72)発明者北川哲三大阪府箕面市瀬川４丁目４番10号津田電気計器株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異周波電源によるき電線の突合わせ部を有
する交流き電回路の電源電流を検出し、この検出電流を
自所電源の定格周波数成分と他所電源の定格周波数成分
に分離し、自所電源の定格周波数成分を抑制要素、他所
電源の定格周波数成分を動作要素として、動作要素が設
定値以上に達し且つ動作要素と抑制要素の差が所定値以
上となったとき、前記自所電源のき電線を遮断すること
を特徴とする交流き電回路の異周波混触保護継電方法。