(57)【要約】【課題】高抵抗地絡故障を適切に検出することができる直流き電保護制御システムを提供するものである。【解決手段】実施形態の直流き電保護制御システムは、レールと大地とを接続する接続線に設けられる第１スイッチおよび第２スイッチと、接地抵抗よりも抵抗値が小さい第１抵抗および第２抵抗と、レールの第１対地電圧値を計測する第１電圧値計測部と、レールの第２対地電圧値を計測する第２電圧値計測部と、第１対地電圧値が電圧閾値以上である場合に第１スイッチを閉じる信号を出力し、第２対地電圧値が電圧閾値以上である場合に第２スイッチを閉じる信号を出力する直流き電保護継電装置と、第１変電所に流入する第１電流値を計測する第１電流値計測部と、第２変電所に流入する第２電流値を計測する第２電流値計測部とを有し、直流き電保護継電装置は、第１電流値と第２電流値とに基づいて、遮断器あるいは開閉器を開放するか否かを判定する。【選択図】図１
2015067241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ遮断器あるいは開閉器を備える第１変電所および第２変電所が設置された電系統を保護制御する直流き電系統保護制御システムにおいて、
前記レールと大地とを接続する第１接続線に設けられ、電気回路を開閉する第１スイッチと、
接地抵抗が接続された接地線により接地されるレールと大地とを接続する第２接続線に設けられ、電気回路を開閉する第２スイッチと、
前記第１接続線に前記第１スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第１抵抗と、
前記第２接続線に前記第２スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第２抵抗と、
前記第１接続線に前記第１スイッチおよび前記第１抵抗と並列に接続され、前記第１変電所における前記レールの第１対地電圧値を計測する第１電圧値計測部と、
前記第２接続線に前記第２スイッチおよび前記第２抵抗と並列に接続され、前記第２変電所における前記レールの第２対地電圧値を計測する第２電圧値計測部と、
前記第１電圧値計測部により計測された前記第１対地電圧値が、予め定められる電圧閾値以上である場合に前記第１スイッチを閉じる信号を出力し、前記第２電圧値計測部により計測された前記第２対地電圧値が、前記電圧閾値以上である場合に前記第２スイッチを閉じる信号を出力する直流き電保護継電装置と、
前記第１接続線から前記第１変電所に流入する第１電流値を計測する第１電流値計測部と、
前記第２接続線から前記第２変電所に流入する第２電流値を計測する第２電流値計測部と
を有し、
前記直流き電保護継電装置は、前記第１電流値計測部により計測された第１電流値と、前記第２電流値計測部により計測された第２電流値とに基づいて、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するか否かを判定する直流き電系統保護制御システム。
【請求項２】
前記直流き電保護継電装置は、
前記第１電圧値計測部により計測された前記第１対地電圧値を取得する第１電圧値取得部と、
前記第２電圧値計測部により計測された前記第２対地電圧値を取得する第２電圧値取得部と、
前記第１電圧値取得部により取得された前記第１対地電圧値が、前記電圧閾値以上か否かを判定する第１電圧値判定部と、
前記第２電圧値取得部により取得された前記第２対地電圧値が、前記電圧閾値以上か否かを判定する第２電圧値判定部と、
前記第１電圧値判定部により、前記第１対地電圧値が前記電圧閾値以上と判定された場合に、前記第１スイッチを閉じる信号を出力する第１信号出力部と、
前記第２電圧値判定部により、前記第２対地電圧値が前記電圧閾値以上と判定された場合に、前記第２スイッチを閉じる信号を出力する第２信号出力部と、
前記第１電流値計測部により計測された前記第１電流値を取得する第１電流値取得部と、
前記第２電流値計測部により計測された前記第２電流値を取得する第２電流値取得部と
前記第１電流値取得部により取得された前記第１電流値と、前記第２電流値取得部により取得された前記第２電流値との合計値を算出する合計電流値算出部と、
前記合計電流値算出部により算出された前記合計値の所定時間当たりの変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部により算出された前記変化量が、予め定められる変化量閾値以上か否かを判定する変化量判定部と、
前記変化量判定部により、前記変化量が前記変化量閾値以上と判定された場合に、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するトリップ指令を出力するトリップ指令出力部と
を有する請求項１に記載の直流き電系統保護制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、直流き電保護制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、一般的なき電系統の構成を示す構成図であり、図１２は、図１１の等価回路図である。
【０００３】
図１１に示す各変電所ＳＳ１〜ＳＳ４は、例えば数十ｋｍ間隔で設けられる。
【０００４】
各変電所ＳＳ１〜ＳＳ４の図示しない交流電源から供給される交流電力は、整流器９０１によって直流電力に変換され、き電線９０２およびレール９０３に供給される。レール９０３は、大地９０４と接続されて接地され、レール９０３と大地９０４との間には高抵抗の接地抵抗ρが設けられる。
【０００５】
き電線９０２の第２区間で地絡故障が発生した場合、地絡電流Ｉｅは大地９０４の各所から吸い上げられ（図１１中Ｉ１ｘ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ２ｘ）、各変電所ＳＳ１〜ＳＳ４に帰還する。
【０００６】
図１１、図１２において、故障点区間長比率ｄは、変電所ＳＳ２から変電所ＳＳ３までの距離を１としたときの変電所ＳＳ２からの比率である。例えば、ｄ＝０．５のときは変電所ＳＳ２，ＳＳ３の中間地点にて故障が発生することを表す。
【０００７】
各変電所ＳＳ１〜ＳＳ４の合成抵抗σＲｔは下記の数式（１）で表され、地絡電流Ｉｅは数式（２）で表される。
【数１】
2015067241.tif 000003
【０００８】
ここで、Ｒｓは整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗、Ｒｔはき電線抵抗を表す。
【数２】
2015067241.tif 000004
【０００９】
ここで、Ｅはき電電圧、Ｒｆは故障点抵抗、Ｒρは接地抵抗の簡易合成抵抗を表す。
【００１０】
レール９０３が高抵抗で接地されている場合、接地抵抗の簡易合成抵抗Ｒρは、
Ｒρ＞＞σＲｔ，Ｒｆ           （３）
となるため、数式（２）より地絡電流Ｉｅは微小となり、このような地絡電流を電気車負荷電流（電気車の走行電流）と区別することが困難である。
【００１１】
そのため、地絡検出の一例としては、大地９０４とレール９０３間の電圧（レールの対地電圧）を検出し、検出した電圧が予め定められた閾値以上か否かを判定する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−５３１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、大地９０４とレール９０３間の抵抗分布により、大地９０４とレール９０３間にはレール抵抗ｒと接地抵抗ρのはしご回路が形成されるため、各変電所におけるレールの対地電圧Ｅｒｅは数式（４）に示すように故障点からの距離Ｌが長いほど小さくなる。
【数３】
2015067241.tif 000005
【００１４】
ここで、Ｅρは大地特性抵抗電圧、εは誘電率である。
【００１５】
図１３は、各変電所におけるレールの対地電圧と故障点からの距離との関係を示す一例である。
【００１６】
図１３に示すように、例えば各変電所ＳＳ１〜ＳＳ４の間隔を１０ｋｍとすると、レールの対地電圧Ｅｒｅは各変電所ＳＳ１〜ＳＳ４において差が小さくなる。そのため、閾値を図１３のように設定すると、変電所ＳＳ２，ＳＳ３間（第２区間）で発生した故障にもかかわらず、変電所ＳＳ１乃至変電所ＳＳ４の広域に渡って故障区間と判定されてしまう。
【００１７】
故障区間と判定されると、図示しない遮断器等が開放され停電区間となる。すなわち、広域に渡って停電区間が生じてしまう。
【００１８】
したがって、上記の方法では高抵抗地絡故障を適切に検出することが困難である。
【００１９】
そこで、本発明の実施形態はこれらの課題を解決するために、高抵抗地絡故障を適切に検出することができる直流き電保護制御システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を達成するために、実施形態の直流き電保護制御システムは、接地抵抗が接続された接地線により接地されるレールと大地とを接続する第１接続線に設けられ、電気回路を開閉する第１スイッチと、前記レールと大地とを接続する第２接続線に設けられ、電気回路を開閉する第２スイッチと、前記第１接続線に前記第１スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第１抵抗と、前記第２接続線に前記第２スイッチと直列に接続され、前記接地抵抗よりも抵抗値が小さい第２抵抗と、前記第１接続線に前記第１スイッチおよび前記第１抵抗と並列に接続され、前記第１変電所における前記レールの第１対地電圧値を計測する第１電圧値計測部と、前記第２接続線に前記第２スイッチおよび前記第２抵抗と並列に接続され、前記第２変電所における前記レールの第２対地電圧値を計測する第２電圧値計測部と、前記第１電圧値計測部により計測された前記第１対地電圧値が、予め定められる電圧閾値以上である場合に前記第１スイッチを閉じる信号を出力し、前記第２電圧値計測部により計測された前記第２対地電圧値が、前記電圧閾値以上である場合に前記第２スイッチを閉じる信号を出力する直流き電保護継電装置と、前記第１接続線から前記第１変電所に流入する第１電流値を計測する第１電流値計測部と、前記第２接続線から前記第２変電所に流入する第２電流値を計測する第２電流値計測部とを有し、前記直流き電保護継電装置は、前記第１電流値計測部により計測された第１電流値と、前記第２電流値計測部により計測された第２電流値とに基づいて、前記遮断器あるいは前記開閉器を開放するか否かを判定する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る直流き電保護制御システムとその周辺装置の構成を示す全体構成図。
【図２】図１の等価回路図（スイッチＯＦＦ時）。
【図３】図１の等価回路（スイッチＯＮ時）。
【図４】本実施形態に係る直流き電保護継電装置の構成を示すブロック図。
【図５】本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の構成を示すブロック図。
【図６】本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャート。
【図７】本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャート。
【図８】本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャート。
【図９】本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャート。
【図１０】本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャート。
【図１１】一般的なき電系統の構成を示す構成図。
【図１２】図１１の等価回路図。
【図１３】一般的なき電系統の各変電所におけるレールの対地電圧と故障点からの距離との関係を示す一例。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施形態を図面に基づき説明する。
【００２３】
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る直流き電保護制御システムとその周辺装置の構成を示す全体構成図である。図２は、図１の等価回路図（スイッチＯＦＦ時）、図３は、図１の等価回路（スイッチＯＮ時）である。
【００２４】
１区間のき電線３の両端には、第１変電所１、第２変電所２が接続される。
【００２５】
第１変電所１は、整流器１１、き電遮断器１２を備える。図示しない交流電源から供給される交流電力は、整流器１１によって直流電力に変換され、き電遮断器１２を通過してき電線３の一端に供給される。
【００２６】
同様に第２変電所２は、整流器２１、き電遮断器２２を備える。図示しない交流電源から供給される交流電力は、整流器２１によって直流電力に変換され、き電遮断器２２を通過してき電線３の他端に供給される。
【００２７】
整流器１１，２１によって変換された直流電力は、レール４にも供給され、き電線３およびレール４は、図示しない電気車に電力を供給する。
【００２８】
また、レール４は、高抵抗値を有する接地抵抗５が接続された接地線６を介して大地７と接続されて接地される。
【００２９】
直流き電保護制御システム１００は、第１スイッチ１０１、第２スイッチ１０２、第１抵抗１０３、第２抵抗１０４、第１電圧値計測部１０５、第２電圧値計測部１０６、第１電流値計測部１０７、第２電流値計測部１０８、直流き電保護継電装置２００を有する。
【００３０】
第１スイッチ１０１は、レール４と大地７とを繋ぐ第１接続線８に設けられ、電気回路を開閉する手段である。
【００３１】
同様に第２スイッチ１０２は、レール４と大地７とを繋ぐ第２接続線９に設けられ、電気回路を開閉する手段である。
【００３２】
第１抵抗１０３は、第１接続線８に第１スイッチ１０１と直列に接続され、第２抵抗１０４は、第２接続線９に第２スイッチ１０２と直列に接続される。
【００３３】
なお、第１抵抗１０３および第２抵抗１０４の抵抗値は、接地抵抗５の抵抗値よりも小さい。
【００３４】
第１電圧値計測部１０５は、第１接続線８に第１スイッチ１０１および第１抵抗１０３と並列に接続され、第１変電所１におけるレール４の対地電圧値（第１対地電圧値）を計測する装置、手段である。
【００３５】
第２電圧値計測部１０６は、第２接続線９に第２スイッチ１０２および第２抵抗１０４と並列に接続され、第２変電所２におけるレール４の対地電圧値（第２対地電圧値）を計測する装置、手段である。
【００３６】
第１電流値計測部１０７は、き電線３で故障（高抵抗地絡故障）が発生した場合に、大地７から第１接続線８を介して第１変電所１に流入する地絡電流の値（第１電流値）を計測する装置、手段である。
【００３７】
第１電流値計測部１０７により計測される第１電流値Ｉ１は、下記数式（５）で表される。
【数４】
2015067241.tif 000006
【００３８】
第２電流値計測部１０８は、き電線３で故障が発生した場合に、大地７から第２接続線９を介して第２変電所２に流入する地絡電流の値（第２電流値）を計測する装置、手段である。
【００３９】
第２電流値計測部１０８により計測される第２電流値Ｉ２は、下記数式（６）で表される。
【数５】
2015067241.tif 000007
【００４０】
数式（５）、数式（６）において、Ｅはき電電圧、Ｒｅは抵抗１０３，１０４の抵抗値、Ｒｆは故障点抵抗、Ｒρは接地抵抗の簡易合成抵抗、Ｒｓは整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗、Ｒｔはき電線抵抗、ｄは故障点区間長比率を表す。σＲは図２、図３に示すように、整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗Ｒｓとき電線抵抗Ｒｔの合成抵抗である。
【００４１】
係数Ｋは、スイッチ１０３，１０４が閉じているときに
Ｋ＝１             （７）
となり、スイッチ１０３，１０４が開いているときに
Ｋ＝∞             （８）
となる。
【００４２】
次に、直流き電保護継電装置２００の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の構成を示すブロック図である。
【００４３】
直流き電保護継電装置２００は、入力変換器２０１、アナログフィルタ２０２、ＡＤ変換器２０３、演算部２０４を備える。
【００４４】
入力変換器２０１は、第１電圧値計測部１０５、第２電圧値計測部１０６、第１電流値計測部１０７、第２電流値計測部１０８およびアナログフィルタ２０２に接続される。
【００４５】
入力変換器２０１は、第１電圧値計測部１０５により計測された第１対地電圧値、第２電圧値計測部１０６により計測された第２対地電圧値、第１電流値計測部１０７により計測された第１電流値、第２電流値計測部１０８により計測された第２電流値を取得し、アナログフィルタ２０２に出力する処理部である。
【００４６】
アナログフィルタ２０２は、入力変換器２０１およびＡＤ変換器２０３に接続され、入力変換器２０１から取得した対地電圧値および電流値のノイズや高調波成分を除去し、ＡＤ変換器２０３に出力する処理部である。
【００４７】
ＡＤ変換器２０３は、アナログフィルタ２０２、演算部２０４に接続され、アナログフィルタ２０２から取得したアナログデータの対地電圧値および電流値をディジタル化し、演算部２０４に出力する処理部である。
【００４８】
次に、演算部２０４の構成について図５を用いて説明する。図５は本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の構成を示すブロック図である。
【００４９】
演算部２０４は、第１電圧値取得部３０１、第２電圧値取得部３０２、第１電圧値判定部３０３、第２電圧値判定部３０４、第１信号出力部３０５、第２信号出力部３０６、第１電流値取得部３０７、第２電流値取得部３０８、合計電流値算出部３０９、変化量算出部３１０、変化量判定部３１１、トリップ指令出力部３１２を有する。
【００５０】
第１電圧値取得部３０１は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第１対地電圧値を一定時間ごとに取得する処理部である。
【００５１】
第２電圧値取得部３０２は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第２対地電圧値を一定時間ごとに取得する処理部である。
【００５２】
第１電圧値判定部３０３は、第１電圧値取得部３０１により取得された第１対地電圧値が、予め定められる閾値（電圧閾値）以上か否かを判定する処理部である。
【００５３】
第２電圧値判定部３０４は、第２電圧値取得部３０２により取得された第２対地電圧値が、電圧閾値以上か否かを判定する処理部である。
【００５４】
第１信号出力部３０５は、第１電圧値判定部３０３により、第１対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合に、第１スイッチ１０１を閉じる信号を出力する処理部である。
【００５５】
第２信号出力部３０６は、第２電圧値判定部３０４により、第２対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合に、第２スイッチ１０２を閉じる信号を出力する処理部である。
【００５６】
第１電流値取得部３０７は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第１電流値Ｉ１を一定時間ごとに取得する処理部である。
【００５７】
第２電流値取得部３０８は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第２電流値Ｉ２を一定時間ごとに取得する処理部である。
【００５８】
合計電流値算出部３０９は、第１電流値取得部３０７および第２電流値取得部３０８により、一定時間ごとに取得された第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２との合計値Ｉｔｏｔａｌを算出する処理部である。具体的には、下記数式（９）により算出される。
【００５９】
Ｉｔｏｔａｌ＝Ｉ１＋Ｉ２           （９）
変化量算出部３１０は、合計電流値算出部３０９により算出された合計値Ｉｔｏｔａｌの所定時間ｔ当たりの変化量ΔＩｔｏｔａｌを算出する処理部である。変化量ΔＩｔｏｔａｌは、具体的には下記数式（１０）により算出される。
【数６】
2015067241.tif 000008
【００６０】
数式（１０）において、Ｉ´ｔｏｔａｌは、第１電流値取得部３０７および第２電流値取得部３０８が所定時間ｔ前に取得した第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２とから算出された合計値である。なお、所定時間ｔは任意に設定可能である。
【００６１】
変化量判定部３１１は、変化量算出部３１０により算出された変化量ΔＩｔｏｔａｌが、予め定められる閾値（変化量閾値）以上か否かを判定する処理部である。
【００６２】
トリップ指令出力部３１２は、変化量判定部３１１により、変化量ΔＩｔｏｔａｌが変化量閾値以上と判定された場合に、き電遮断器１２，２２を開放するトリップ指令を出力する処理部である。
【００６３】
トリップ指令出力部３１２は、き電遮断器１２に代わる開閉器を開放するトリップ指令を出力するように構成されてもよい。
【００６４】
次に、直流き電保護継電装置２００の動作について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャートである。図６では、き電線３の地絡故障が発生した場合に、直流き電保護継電装置２００が第１対地電圧値および第２電圧値を取得し、スイッチ１０１，１０２閉じる信号を出力するまでの動作を示す。
【００６５】
入力変換器２０１は、第１電圧値計測部１０５により計測された第１対地電圧値および、第２電圧値計測部１０６により計測された第２対地電圧値を取得し、アナログフィルタ２０２に出力する（Ｓ４０１）。
【００６６】
アナログフィルタ２０２は、入力変換器２０１から取得した対地電圧値のノイズや高調波成分を除去し、ＡＤ変換器２０３に出力する（Ｓ４０２）。
【００６７】
ＡＤ変換器２０３は、アナログフィルタ２０２から取得したアナログデータの対地電圧値をディジタル化し、演算部２０４に出力する（Ｓ４０３）。
【００６８】
演算部２０４は、ＡＤ変換器１０３からディジタル化された対地電圧値を取得し、条件を満たした場合にスイッチ１０１，１０２を閉じる信号を出力する（Ｓ４０４）。
【００６９】
次に、演算部２０４の動作について図７、図８を用いて詳しく説明する。図７、図８は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャートである。
【００７０】
図７では、ＡＤ変換器１０３から第１対地電圧値を取得し、スイッチ１０１を閉じる信号を出力する動作について示す。
【００７１】
第１電圧値取得部３０１は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第１対地電圧値を一定時間ごとに取得する（Ｓ５０１）。
【００７２】
第１電圧値判定部３０３は、第１電圧値取得部３０１により取得された第１対地電圧値が、電圧閾値以上か否かを判定する（Ｓ５０２）。
【００７３】
第１信号出力部３０５は、第１電圧値判定部３０３により、第１対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合（Ｓ５０２  ＹＥＳ）に、第１スイッチ１０１を閉じる信号を出力する（Ｓ５０３）。
【００７４】
第１電圧値判定部３０３により、第１対地電圧が電圧閾値以上と判定されない場合（Ｓ５０２  ＮＯ）は、故障が発生していないことを意味するため、信号の出力は行わない。
【００７５】
図８は、ＡＤ変換器１０３から第２対地電圧値を取得し、スイッチ１０２を閉じる信号を出力する動作について示す。
【００７６】
第２電圧値取得部３０２は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第２対地電圧値を一定時間ごとに取得する（Ｓ６０１）。
【００７７】
第２電圧値判定部３０４は、第２電圧値取得部３０２により取得された第２対地電圧値が、電圧閾値以上か否かを判定する（Ｓ６０２）。
【００７８】
第２信号出力部３０６は、第２電圧値判定部３０４により、第２対地電圧が電圧閾値以上と判定された場合（Ｓ６０２  ＹＥＳ）に、第２スイッチ１０２を閉じる信号を出力する（Ｓ６０３）。
【００７９】
第２電圧値判定部３０４により、第２対地電圧が電圧閾値以上と判定されない場合（Ｓ６０２  ＮＯ）は、故障が発生していないことを意味するため、信号の出力は行わない。
【００８０】
第１信号出力部３０５、第２信号出力部３０６から信号が出力されることにより、第１スイッチ１０１および第２スイッチが閉じる。
【００８１】
第１抵抗１０３は、接地抵抗５に比べて抵抗値が小さいため、第１スイッチ１０１が閉じることによって、地絡電流は大地７から第１接続線８を介して第１変電所１に流入する。
【００８２】
同様に、第２抵抗１０４は、接地抵抗５に比べて抵抗値が小さいため、第２スイッチ１０２が閉じることによって、地絡電流は大地７から第２接続線９を介して第２変電所２に流入する。
【００８３】
図９は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の動作を示すフローチャートである。図９では、直流き電保護継電装置２００が第１電流値および第２電流値を取得し、トリップ指令を出力するまでの動作を示す。
【００８４】
入力変換器２０１は、第１電流値計測部１０７により計測された第１電流値、第２電流値計測部１０８により計測された第２電流値を取得し、アナログフィルタ２０２に出力する（Ｓ７０１）。
【００８５】
アナログフィルタ２０２は、入力変換器２０１から取得した電流値のノイズや高調波成分を除去し、ＡＤ変換器２０３に出力する（Ｓ７０２）。
【００８６】
ＡＤ変換器２０３は、アナログフィルタ２０２から取得したアナログデータの電流値をディジタル化し、演算部２０４に出力する（Ｓ７０３）。
【００８７】
演算部２０４は、ＡＤ変換器１０３からディジタル化された電流値を取得し、条件を満たした場合にき電遮断器１２，２２を開放するトリップ指令を出力する（Ｓ７０４）。
【００８８】
次に、演算部２０４の動作について図１０を用いて詳しく説明する。図１０は、本実施形態に係る直流き電保護継電装置の演算部の動作を示すフローチャートである。
【００８９】
第１電流値取得部３０７は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第１電流値を一定時間ごとに取得し、第２電流値取得部３０８は、ＡＤ変換器２０３によりディジタル化された第２電流値を一定時間ごとに取得する（Ｓ８０１）。
【００９０】
合計電流値算出部３０９は、第１電流値と第２電流値との合計値を算出する（Ｓ８０２）。
【００９１】
変化量算出部３１０は、合計電流値算出部３０９により算出された合計値の所定時間当たりの変化量を算出する（Ｓ８０３）。
【００９２】
変化量判定部３１１は、変化量算出部３１０により算出された変化量が、変化量閾値以上か否かを判定する（Ｓ８０４）。
【００９３】
トリップ指令出力部３１２は、変化量判定部３１１により、変化量が変化量閾値以上と判定された場合（Ｓ８０４  ＹＥＳ）に、き電遮断器１２，２２を開放するトリップ指令を出力する（Ｓ８０５）。
【００９４】
変化量判定部３１１により、変化量が変化量閾値以上と判定されない場合（Ｓ８０４  ＮＯ）は、トリップ指令の出力は行われない。
【００９５】
本実施形態では、レール４が高抵抗の接地抵抗５によって接地されるため、接地抵抗の簡易合成抵抗Ｒρの値は、故障点抵抗Ｒｆ、き電線抵抗Ｒｔ、整流器内部抵抗と電源インピーダンスの合成抵抗Ｒｔ、ＲｓとＲｔの合成抵抗σＲに比べて非常に大きい。
【００９６】
そのため、上述の数式（５）、（６）より、スイッチ１０１，１０２が開いている場合では大地から接地線６を介して変電所１，２に流入する電流値は微小となる。
【００９７】
一方、本実施形態の直流き電保護継電装置２００が動作することにより、スイッチ１０１，１０２が閉じると、スイッチ１０１，１０２が開いている場合に比べて数式（５）、（６）における接地抵抗の簡易合成抵抗Ｒρの影響が小さくなる。そのため、電流値が増加する。
【００９８】
そのことにより、地絡電流と電気車負荷電流（電気車の走行電流）とを区別することが可能となり、高抵抗地絡故障を適切に検出することができる。高抵抗地絡故障を適切に検出し、故障区間のき電遮断器のみを開放することで、広域に渡って停電区間が生じることを防ぐことができる。
【００９９】
本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１００】
１…第１変電所
２…第２変電所
３…き電線
４…レール
５…接地抵抗
６…接地線
７…大地
８…第１接続線
９…第２接続線
１１，２１…整流器
１２，２２…き電遮断器
１００…直流き電保護制御システム
１０１…第１スイッチ
１０２…第２スイッチ
１０３…第１抵抗
１０４…第２抵抗
１０５…第１電圧値計測部
１０６…第２電圧値計測部
１０７…第１電流値計測部
１０８…第２電流値計測部
２００…直流き電保護継電装置
２０１…入力変換器
２０２…アナログフィルタ
２０３…ＡＤ変換器
２０４…演算部
３０１…第１電圧値取得部
３０２…第２電圧値取得部
３０３…第１電圧値判定部
３０４…第２電圧値判定部
３０５…第１信号出力部
３０６…第２信号出力部
３０７…第１電流値取得部
３０８…第２電流値取得部
３０９…合計電流値算出部
３１０…変化量算出部
３１１…変化量判定部
３１２…トリップ指令出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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