(57)【要約】【課題】き電区分所のき電線の切替セクションにおいて、２つの切替開閉器の並列投入により異なる２つの電源のき電線を並列接続する際に、切替開閉器の並列投入の可否を安全・確実に判定する。【解決手段】切替セクションにおいて、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線と間の電圧差Ｖｓを測定し、また、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の回路網インピーダンスを算出する。そして、電圧差Ｖｓと回路網インピーダンスを基に、切替開閉器を並列投入した場合に切替開閉器に流れる予測電流値Ｉを算出する。また、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間に電圧差および位相差ない状態で切替開閉器を並列投入した場合に切替開閉器に流れる電流を、回路網インピーダンスを基に算出し、基準電流値Ｉｓとする。そして、予測電流値Ｉと基準電流値Ｉｓとを基に、切替開閉器の並列投入の可否を判定する。【選択図】図９
2008221898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＴ交流き電方式を用いた交流電気鉄道のＡ変電所（ＡＳＳ）の電源Ａのき電線と、前記Ａ変電所（ＡＳＳ）とは異なるＢ変電所（ＢＳＳ）の電源Ｂのき電線との間のき電区分所（ＳＰ）に設けられる切替セクションにおいて、前記両き電線と絶縁して設けられた中間セクションに対し、前記電源Ａのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第１の切替開閉器と、前記電源Ｂのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第２の切替開閉器とを制御するためのき電制御装置であって、
前記切替セクションにおいて、少なくとも前記電源Ａのき電線の電圧と前記電源Ｂのき電線の電圧を含む所定の部分の電圧および電流を測定するための測定手段と、
前記き電区分所（ＳＰ）の前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間から見た回路網インピーダンスを算出する回路網インピーダンス算出手段と、
前記測定手段により測定した前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間の電圧差と前記回路網インピーダンスを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入した場合に、前記第２の切替開閉器に流れる予測電流値Ｉを算出する予測電流値算出手段と、
前記予測電流値Ｉの値を基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手段と、
前記並列投入可否判定手段により並列投入が可能と判定された場合に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を所定時間並列投入すると共に、軌道回路（電車位置検出用）から電車の存在の「有」、「無」を示す検出信号の供給を受け制御している前記第２の切替開閉器を「切」に戻す切替開閉器制御手段と、
を備えることを特徴とするき電制御装置。
【請求項２】
前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間に電圧差および位相差がないと仮定し、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入したと仮定した場合に、
前記第２の切替開閉器に流れる電流を前記回路網インピーダンスを基に算出し、該算出した電流値を基準電流値Ｉｓとする基準電流値算出手段と、
前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のき電制御装置。
【請求項３】
前記予測電流値Ｉが所定の閾値α１よりも小さく、かつ、前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合にのみ、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことを可能と判定する並列投入可否判定手段を
備えることを特徴とする請求項２に記載のき電制御装置。
【請求項４】
前記並列投入可否判定手段により前記第１の切替開閉器の並列投入が不可と判定された場合には、
前記第１の切替開閉器と前記第２の切替開閉器の両方を「切」にして前記中間セクションを一時停電させ、その後に前記第２の切替開閉器を「入」にすることにより、電車に給電するき電線を前記電源Ａのき電線から前記電源Ｂのき電線へ切替えるように構成されたこと
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のき電制御装置。
【請求項５】
前記回路網インピーダンス算出手段により前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間の回路網インピーダンスを算出する際には、
き電区分所に接近した状態で走行中の電車インピーダンスを含めて算出すること
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のき電制御装置。
【請求項６】
前記き電区分所に単巻変圧器（ＡＴ）が設備されている場合に、
前記単巻変圧器に流れる吸上げ電流値を基に、前記電車インピーダンスを求めること
を特徴とする請求項５に記載のき電制御装置。
【請求項７】
前記電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の回路網インピーダンスＺを求める際には、
Ｚ＝［ＺＣＡ×（Ｚ０Ａ＋ＺＴＡ＋ＺＦＡ）／（Ｚ０Ａ＋ＺＴＡ＋ＺＦＡ＋ＺＣＡ）］
＋［ＺＣＢ×（Ｚ０Ｂ＋ＺＴＢ＋ＺＦＢ）／（Ｚ０Ｂ＋ＺＴＢ＋ＺＦＢ＋ＺＣＢ）］、
ここで、
Ｚ０Ａ：Ａ変電所（ＡＳＳ）受電点からみた三相側のインピーダンス、
ＺＴＡ：Ａ変電所（ＡＳＳ）のき電用変圧器の漏れインピーダンス、
ＺＦＡ：Ａ変電所（ＡＳＳ）〜き電区分所（ＳＰ）間のき電回路のインピーダンス、
ＺＣＡ：き電区分所（ＳＰ）付近のＡ変電所（ＡＳＳ）側の電車のインピーダンス、
Ｚ０Ｂ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）の受電点からみた三相側のインピーダンス、
ＺＴＢ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）のき電用変圧器の漏れインピーダンス、
ＺＦＢ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）〜き電区分所（ＳＰ）間のき電回路のインピーダンス、
ＺＣＢ：き電区分所（ＳＰ）付近のＢ変電所（ＢＳＳ）側の電車のインピーダンス、
として求め、
予測電流値Ｉは、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の電圧差Ｖｓを基に、
Ｉ＝Ｖｓ／Ｚ、
で求めることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のき電制御装置。
【請求項８】
前記き電区分所の電源Ａのき電線には単巻変圧器ＡＴ１が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ３が設けられ、さらに対向する回線側にも電源Ａのき電線に単巻変圧器ＡＴ２が、電源Ｂのき電線に単巻変圧器ＡＴ４が設けられている場合に、
前記単巻変圧器ＡＴ１の吸上げ電流ＩＡＴ１と、前記単巻変圧器ＡＴ２の吸上げ電流ＩＡＴ２と、前記単巻変圧器ＡＴ３の吸上げ電流ＩＡＴ３と、前記単巻変圧器ＡＴ４の吸上げ電流ＩＡＴ４と、電源Ａのき電線の電圧ＶＳＰＡと、電源Ｂのき電線の電圧ＶＳＰＢと測定し、
前記Ａ変電所（ＡＳＳ）側の電車インピーダンスＺＣＡを、
ＺＣＡ＝０．９２×ＶＳＰＡ／（ＩＡＴ１＋ＩＡＴ２）、
で求め、
前記Ｂ変電所（ＢＳＳ）側の電車インピーダンスＺＣＢを、
ＺＣＢ＝０．９２×ＶＳＰＢ／（ＩＡＴ３＋ＩＡＴ４）、
で求めること
を特徴とする請求項７に記載のき電制御装置。
【請求項９】
前記き電区分所の電源Ａのき電線には単巻変圧器ＡＴ１が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ３が設けられ、さらに対向する回線側にも電源Ａのき電線に単巻変圧器ＡＴ２が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ４が設けられている場合に、
前記単巻変圧器ＡＴ１の吸上げ電流ＩＡＴ１と、前記単巻変圧器ＡＴ２の吸上げ電流ＩＡＴ２と、前記単巻変圧器ＡＴ３の吸上げ電流ＩＡＴ３と、前記単巻変圧器ＡＴ４の吸上げ電流ＩＡＴ４とを測定し、
前記基準電流値Ｉｓを、
Ｉｓ＝［ＺＡ×（ＩＡＴ１＋２）−ＺＢ（ＩＡＴ３＋４）］／［０．９２×（ＺＡ＋ＺＢ）］、
ここで、
ＺＡ＝（Ｚ０Ａ＋ＺＴＡ＋ＺＦＡ）、
ＺＢ＝（Ｚ０Ｂ＋ＺＴＢ＋ＺＦＢ）、
ＩＡＴ１＋２＝（ＩＡＴ１＋ＩＡＴ２）、
ＩＡＴ３＋４＝（ＩＡＴ３＋ＩＡＴ４）、
として求めることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のき電制御装置。
【請求項１０】
ＡＴ交流き電方式を用いた交流電気鉄道のＡ変電所（ＡＳＳ）の電源Ａのき電線と、前記Ａ変電所（ＡＳＳ）とは異なるＢ変電所（ＢＳＳ）の電源Ｂのき電線との間のき電区分所（ＳＰ）に設けられる切替セクションにおいて、前記両き電線と絶縁して設けられた中間セクションに対し、前記電源Ａのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第１の切替開閉器と、前記電源Ｂのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第２の切替開閉器とを制御するためのき電制御装置におけるき電切替方法であって、
前記き電制御装置内の制御部により、
前記切替セクションにおいて、少なくとも前記電源Ａのき電線の電圧と前記電源Ｂのき電線の電圧を含む所定の部分の電圧および電流を測定するための測定手順と、
前記き電区分所（ＳＰ）の、前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間から見た回路網インピーダンスを算出する回路網インピーダンス算出手順と、
前記測定手順により測定した前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間の電圧差と前記回路網インピーダンスを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入した場合に、前記第２の切替開閉器に流れる予測電流値Ｉを算出する予測電流値算出手順と、
前記予測電流値Ｉの値を基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手順と、
前記並列投入可否判定手順により並列投入が可能と判定された場合に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を所定時間並列投入すると共に、軌道回路（電車位置検出用）から電車の存在の「有」、「無」を示す検出信号の供給を受け制御している前記第２の切替開閉器を「切」に戻す切替開閉器制御手順と、
が行われることを特徴とするき電切替方法。
【請求項１１】
前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間に電圧差および位相差がないと仮定し、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入したと仮定した場合に、
前記第２の切替開閉器に流れる電流を前記回路網インピーダンスを基に算出し、該算出した電流値を基準電流値Ｉｓとする基準電流値算出手順と、
前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手順と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載のき電切替方法。
【請求項１２】
前記予測電流値Ｉが所定の閾値α１よりも小さく、かつ、前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合にのみ、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことを可能と判定する並列投入可否判定手順を
含むことを特徴とする請求項１１に記載のき電切替方法。
【請求項１３】
前記並列投入可否判定手段により前記第２の切替開閉器の並列投入が不可と判定された場合には、
前記第１の切替開閉器と前記第２の切替開閉器の両方を「切」にして前記中間セクションを一時停電させ、その後に前記第２の切替開閉器を「入」にすることにより、電車に給電するき電線を前記電源Ａのき電線から前記電源Ｂのき電線へ切替える手順を
含むことを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のき電切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なるき電区間の間に設けられたき電区分所の切替セクションにおいて、切替セクションに進入する電車へ供給する電源を異なる電源へ切替えるための切替開閉器を制御する、き電制御装置、および該き電制御装置におけるき電切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴ交流き電方式の電気鉄道においては、変電所から電車に対して電力を供給するき電線が、他の変電所や開閉器からのき電線に切り替わる部分が存在する。このようなき電線の切り替えのために切替セクションが設けられている。
【０００３】
図１１は、電気鉄道におけるき電区分所の切替セクションについて説明するための図である。また、図１１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、切替セクションにおける開閉器動作について説明するための図である。
【０００４】
図１１において、２はＡ変電所の電源Ａに接続されるき電線、３はＢ変電所の電源Ｂに接続されるき電線、４はレール、１１および１２は、電車２１に電力を供給するき電線を切り替えるための切替開閉器（例えば、真空開閉器など）、１３および１４はエアセクション（二つの架線を並べて配置するセクション）、１５は中間セクション、２１は電車を示している。なお、き電制御装置１０は、切替開閉器１１、１２の開閉制御を行う装置を示している。
【０００５】
そして、図１１（Ａ）の例に示すように、切替セクション１は、Ａ変電所から電源Ａとして電力供給するき電線２と、Ｂ変電所から電源Ｂとして電力を供給するき電線３とを切り替えるき電区分所に設けられている。
【０００６】
上記構成において、図１１（Ｂ）は、電車２１が、き電線２の区間を走行中の場合の切替開閉器の開閉状態を示している。この状態では、切替開閉器１１が「入」、切替開閉器１２が「切」となっている。従って、切替セクション１内の中間セクション１５には、電源Ａのき電線２により給電される状態になっている。
【０００７】
図１１（Ｃ）は、電車２１が切替セクション１内に進入した場合の切替開閉器の開閉状態を示している。この状態では、切替開閉器１１が「入→切」に切り替わり、切替開閉器１２は「切」のままである。従って、切替セクション１内の中間セクション１５は、一時的に停電状態となる。
【０００８】
図１１（Ｄ）は、電車２１が切替セクション１内に進入し、エアセクション１４に接近した場合の切替開閉器の開閉状態を示している。この状態では、切替開閉器１１が「切」のままであり、切替開閉器１２は「切→入」に切り替わる。従って、切替セクション１内の中間セクション１５は、電源Ｂのき電線３により給電されるようになる。
【０００９】
上記手順により、切替セクション１におけるき電線の切り替えが完了し、電車２１がき電線３の区間に移動すると、切替セクション１の切替開閉器１１、１２の開閉状態は、図１１（Ｂ）に示す状態に復旧する。
【００１０】
なお、上述した中間セクション１５の一時停電時間は、通常０．３秒程度である。このため、上述した従来の切替方式は、０．３秒停電切替と呼ばれている。
【００１１】
ところで、上述した方法によりき電線に切り替えを行う際には、０．３秒程度の一時停電が発生し、電車の主変換器（コンバータまたはインバータなど）は一時停止し、また電車空調設備等が停止する。このため、これらの機器の再起動が必要となり、この再起動に時間を要するなどの問題があった。また、切替開閉器の開閉によるサージ電圧の発生により、電車内設備機器にノイズの影響を与える可能性もあった。
【００１２】
また、停電復旧後に電車内の主変圧器（受電変圧器）に励磁突入電流が流れ、保護継電器の不要な動作を生じたり、電力機器などにストレスを与える可能性もあった。勿論、電車内の設備機器は安全上、上記ノイズやストレスに対して、十分に耐えるように設計されているものであるが、上記ノイズやストレスは基本的には発生させないようにすることが最良の対策であり、ノイズやストレスの発生を低減できれば、電車内の設備機器への負担が軽減され、コストダウンを図ることも可能になる。このため、上記ノイズやストレスの発生を抑止することが望まれていた。
【００１３】
このような問題に対処するために、従来技術のき電切替制御装置が開示されている（特許文献１を参照）。この従来技術のき電切替制御装置は、列車に搭載された電気機器にショックを与えず、乗客の乗り心地を改善するき電切替制御装置を提供することを目的としている。
【００１４】
この従来技術のき電切替制御装置の構成の概要を、図１１を参照して説明すると、き電切替制御装置では、中間セクション１５を電車２１が未通過の状態では切替開閉器１１のみ投入され、中間セクション１５へ電源が供給されている。電車２１が中間セクション１５を通過する際、き電線２、３を接続したときに過電流が流れるおそれのない場合には、電車２１の全体が中間セクション１５に入ってから所定期間は両切替開閉器１１、１２が投入され、両き電線２、３から中間セクション１５へ電源が供給される（並列き電）。所定期間後、切替開閉器１２のみ投入状態にされ、電源Ｂのみから中間セクション１５へ電源が供給される。この場合き電切替時に停電しないため、列車に搭載された電気機器にショックを与えず、列車力行中であっても加速が中断されないので乗り心地がよいようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２０３３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来技術のき電切替制御装置では、異なる２電源のそれぞれのき電線の並列投入（切替開閉器による並列き電）の可否を判定する際に、単に両電源のスカラー量である電圧差（絶対値の差）および位相差を所定の値（閾値、経験値）と比較して判定するとしており、電圧差（絶対値の差）および位相差と過電流値との関係が明確には示されていなかった。
【００１６】
実際に並列き電を行うには、実際のき電系統の電圧、位相、およびき電系統の回路網インピーダンスに基づき、並列回路となったときの電流値を予測し、この予測値を求めて安全に切替を行えるかどうかを判定する必要があるが、上記従来技術のき電切替制御装置では、この点が勘案されておらず、安全確実に並列投入（並列き電）を行える方式とはいい難かった。
【００１７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、電気鉄道におけるき電線の切替セクションにおいて、２つの切替開閉器の並列投入により異なる２つの電源のき電線を並列接続する際に、切替開閉器に流れる電流値を予測し、該予測電流値に応じて、切替開閉器の並列投入の可否を安全・確実に判定することを可能にすると共に、２つの切替開閉器のうちの一方の開閉のみで並列き電を行うことをも可能にする、き電制御装置、およびき電切替方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のき電制御装置は、ＡＴ交流き電方式を用いた交流電気鉄道のＡ変電所（ＡＳＳ）の電源Ａのき電線と、前記Ａ変電所（ＡＳＳ）とは異なるＢ変電所（ＢＳＳ）の電源Ｂのき電線との間のき電区分所（ＳＰ）に設けられる切替セクションにおいて、前記両き電線と絶縁して設けられた中間セクションに対し、前記電源Ａのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第１の切替開閉器と、前記電源Ｂのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第２の切替開閉器とを制御するためのき電制御装置であって、前記切替セクションにおいて、少なくとも前記電源Ａのき電線の電圧と前記電源Ｂのき電線の電圧を含む所定の部分の電圧および電流を測定するための測定手段と、前記き電区分所（ＳＰ）の、前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間から見た回路網インピーダンスを算出する回路網インピーダンス算出手段と、前記測定手段により測定した前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間の電圧差と前記回路網インピーダンスを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入した場合に、前記第２の切替開閉器に流れる予測電流値Ｉを算出する予測電流値算出手段と、前記予測電流値Ｉの値を基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手段と、前記並列投入可否判定手段により並列投入が可能と判定された場合に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を所定時間並列投入すると共に、軌道回路（電車位置検出用）から電車の存在の「有」、「無」を示す検出信号の供給を受け制御している前記第２の切替開閉器を「切」に戻す切替開閉器制御手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成により、き電区分所内の切替セクションにおいて、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の電圧差Ｖｓを測定し、また、き電区分所（ＳＰ）から見た、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の回路網インピーダンスＺを算出する。そして、電圧差Ｖｓと回路網インピーダンスＺを基に、第１の切替開閉器が「入」の状態で第２の切替開閉器を並列投入した場合に、第２の切替開閉器に流れる予測電流値Ｉを算出する。そして、予測電流値Ｉを基に並列投入の可否判定を行う。
これにより、高い安全度を持って異なるき電線電源の並列投入を行うことができる。従って、従来のように、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での並列切替ができる。このことより、開閉器の１台によるき電線の切替も可能になる。
【００１９】
また、本発明のき電制御装置は、前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間に電圧差および位相差がないと仮定し、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入したと仮定した場合に、前記第２の切替開閉器に流れる電流を前記回路網インピーダンスを基に算出し、該算出した電流値を基準電流値Ｉｓとする基準電流値算出手段と、前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成により、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間に電圧差および位相差がなく、第１の切替開閉器と第２の切替開閉器を並列投入したと仮定した場合に、第２の切替開閉器に流れる電流を、回路網インピーダンスを基に算出し、基準電流値Ｉｓとする。そして、予測電流値Ｉと基準電流値Ｉｓを基に、第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う。
これにより、高い安全度を持って異なるき電線電源の並列投入を行うことができる。従って、従来のように、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での並列切替ができる。このことより、開閉器の１台によるき電線の切替も可能になる。
【００２０】
また、本発明のき電制御装置は、前記予測電流値Ｉが所定の閾値α１よりも小さく、かつ、前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合にのみ、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことを可能と判定する並列投入可否判定手段を備えることを特徴とする。
このような構成により、予測電流値Ｉが所定の閾値α１よりも小さく、かつ、予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合にのみ、第２の切替開閉器の並列投入を行う。例えば、閾値α１として、切替開閉器に流れる上限の電流を設定し、閾値α２として、横流の上限値を設定する。
これにより、高い安全度を持って異なるき電線電源の並列投入を行うことができる。従って、従来のように、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での並列切替ができる。このことより、開閉器の１台によるき電線の切替も可能になる。
【００２１】
また、本発明のき電制御装置は、前記並列投入可否判定手段により前記第１の切替開閉器の並列投入が不可と判定された場合には、前記第１の切替開閉器と前記第２の切替開閉器の両方を「切」にして前記中間セクションを一時停電させ、その後に前記第２の切替開閉器を「入」にすることにより、電車に給電するき電線を前記電源Ａのき電線から前記電源Ｂのき電線へ切替えるように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、第１の切替開閉器と第２の切替開閉器の並列投入が不可と判定された場合には、中間セクションを一時停電させる従来の切替方式（０．３秒停電切替）を選択する。
これにより、並列投入が行えない場合には、従来の切替方式を使用できる。
【００２２】
また、本発明のき電制御装置は、前記回路網インピーダンス算出手段により前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間の回路網インピーダンスを算出する際には、き電区分所に接近した状態で走行中の電車インピーダンスを含めて算出することを特徴とする。
このような構成により、回路網インピーダンスを算出する際には、電車インピーダンスを含めて算出する。これにより、より正確に回路網インピーダンスを算出でき、予測電流値Ｉおよび基準電流値Ｉｓの精度が高まる。
【００２３】
また、本発明のき電制御装置は、前記き電区分所に単巻変圧器（ＡＴ）が設備されている場合に、前記単巻変圧器に流れる吸上げ電流とき電線電圧を基に、前記電車インピーダンスを求めることを特徴とする。
このような構成により、き電区分所に設備された単巻変圧器（ＡＴ）の吸上げ電流とき電線電圧を基に電車インピーダンスを算出する。これにより、電車インピーダンスを容易に求めることができる。
【００２４】
また、本発明のき電制御装置は、前記電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の回路網インピーダンスＺを求める際には、Ｚ＝［ＺＣＡ×（Ｚ０Ａ＋ＺＴＡ＋ＺＦＡ）／（Ｚ０Ａ＋ＺＴＡ＋ＺＦＡ＋ＺＣＡ）］＋［ＺＣＢ×（Ｚ０Ｂ＋ＺＴＢ＋ＺＦＢ）／（Ｚ０Ｂ＋ＺＴＢ＋ＺＦＢ＋ＺＣＢ）］、ここで、Ｚ０Ａ：Ａ変電所（ＡＳＳ）受電点からみた三相側のインピーダンス、ＺＴＡ：Ａ変電所（ＡＳＳ）のき電用変圧器の漏れインピーダンス、ＺＦＡ：Ａ変電所（ＡＳＳ）〜き電区分所（ＳＰ）間のき電回路のインピーダンス、ＺＣＡ：き電区分所（ＳＰ）付近のＡ変電所（ＡＳＳ）側の電車のインピーダンス、Ｚ０Ｂ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）の受電点からみた三相側のインピーダンス、ＺＴＢ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）のき電用変圧器の漏れインピーダンス、ＺＦＢ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）〜き電区分所（ＳＰ）間のき電回路のインピーダンス、ＺＣＢ：き電区分所（ＳＰ）付近のＢ変電所（ＢＳＳ）側の電車のインピーダンス、として求め、予測電流値Ｉは、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の電圧差Ｖｓを基に、Ｉ＝Ｖｓ／Ｚ、で求めることを特徴とする。
このような構成により、変電所の受電側のインピーダンス、き電用変圧器のインピーダンス、き電回路のインピーダンス、電車インピーダンスを個々に求めて、回路網の等価回路を作成する。
これにより、回路網の等価回路を、容易かつ正確に求めることができる。
【００２５】
また、本発明のき電制御装置は、前記き電区分所の電源Ａのき電線には単巻変圧器ＡＴ１が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ３が設けられ、さらに対向する回線側にも電源Ａのき電線に単巻変圧器ＡＴ２が、電源Ｂのき電線に単巻変圧器ＡＴ４が設けられている場合に、前記単巻変圧器ＡＴ１の吸上げ電流ＩＡＴ１と、前記単巻変圧器ＡＴ２の吸上げ電流ＩＡＴ２と、前記単巻変圧器ＡＴ３の吸上げ電流ＩＡＴ３と、前記単巻変圧器ＡＴ４の吸上げ電流ＩＡＴ４と、電源Ａのき電線の電圧ＶＳＰＡと、電源Ｂのき電線の電圧ＶＳＰＢと測定し、前記Ａ変電所（ＡＳＳ）側の電車インピーダンスＺＣＡを、ＺＣＡ＝０．９２×ＶＳＰＡ／（ＩＡＴ１＋ＩＡＴ２）、で求め、前記Ｂ変電所（ＢＳＳ）側の電車インピーダンスＺＣＢを、ＺＣＢ＝０．９２×ＶＳＰＢ／（ＩＡＴ３＋ＩＡＴ４）、で求めることを特徴とする。
このような構成により、き電区分所の電源Ａのき電線には単巻変圧器ＡＴ１が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ３が設けられ、さらに対向する回線側にも電源Ａのき電線に単巻変圧器ＡＴ２が、電源Ｂのき電線に単巻変圧器ＡＴ４が設けられている場合に、各単巻変圧器に流れる吸上げ電流を基に、電源Ａのき電線側の電車インピーダンスと、電源Ｂのき電線側の電車インピーダンスを算出する。
これにより、各き電線側の電車インピーダンスを容易に求めることができる。
【００２６】
また、本発明のき電制御装置は、前記き電区分所の電源Ａのき電線には単巻変圧器ＡＴ１が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ３が設けられ、さらに対向する回線側にも電源Ａのき電線に単巻変圧器ＡＴ２が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ４が設けられている場合に、前記単巻変圧器ＡＴ１の吸上げ電流ＩＡＴ１と、前記単巻変圧器ＡＴ２の吸上げ電流ＩＡＴ２と、前記単巻変圧器ＡＴ３の吸上げ電流ＩＡＴ３と、前記単巻変圧器ＡＴ４の吸上げ電流ＩＡＴ４とを測定し、前記基準電流値Ｉｓを、Ｉｓ＝［ＺＡ×（ＩＡＴ１＋２）−ＺＢ（ＩＡＴ３＋４）］／［０．９２×（ＺＡ＋ＺＢ）］、ここで、ＺＡ＝（Ｚ０Ａ＋ＺＴＡ＋ＺＦＡ）、ＺＢ＝（Ｚ０Ｂ＋ＺＴＢ＋ＺＦＢ）、ＩＡＴ１＋２＝（ＩＡＴ１＋ＩＡＴ２）、ＩＡＴ３＋４＝（ＩＡＴ３＋ＩＡＴ４）、として求めることを特徴とする。
このような構成により、き電区分所の電源Ａのき電線には単巻変圧器ＡＴ１が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ３が設けられ、さらに対向する回線側にも電源Ａのき電線に単巻変圧器ＡＴ２が、電源Ｂのき電線には単巻変圧器ＡＴ４が設けられている場合に、基準電流値Ｉｓを、変電所の受電側のインピーダンス、き電用変圧器のインピーダンス、き電回路のインピーダンス、および各単巻変圧器に流れる吸上げ電流を基に算出する。
これにより、基準電流値Ｉｓを容易、かつ正確に求めることができる。
【００２７】
また、本発明のき電切替方法は、ＡＴ交流き電方式を用いた交流電気鉄道のＡ変電所（ＡＳＳ）の電源Ａのき電線と、前記Ａ変電所（ＡＳＳ）とは異なるＢ変電所（ＢＳＳ）の電源Ｂのき電線との間のき電区分所（ＳＰ）に設けられる切替セクションにおいて、前記両き電線と絶縁して設けられた中間セクションに対し、前記電源Ａのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第１の切替開閉器と、前記電源Ｂのき電線と前記中間セクションとを接続又は開放するための第２の切替開閉器とを制御するためのき電制御装置におけるき電切替方法であって、前記き電制御装置内の制御部により、前記切替セクションにおいて、少なくとも前記電源Ａのき電線の電圧と前記電源Ｂのき電線の電圧を含む所定の部分の電圧および電流を測定するための測定手順と、前記き電区分所（ＳＰ）の、前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間から見た回路網インピーダンスを算出する回路網インピーダンス算出手順と、前記測定手順により測定した前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間の電圧差と前記回路網インピーダンスを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入した場合に、前記第２の切替開閉器に流れる予測電流値Ｉを算出する予測電流値算出手順と、前記予測電流値Ｉの値を基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手順と、前記並列投入可否判定手順により並列投入が可能と判定された場合に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を所定時間並列投入すると共に、軌道回路（電車位置検出用）から電車の存在の「有」、「無」を示す検出信号の供給を受け制御している前記第２の切替開閉器を「切」に戻す切替開閉器制御手順と、が行われることを特徴とする。
このような方法により、き電区分所内の切替セクションにおいて、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の電圧差Ｖｓを測定し、また、き電区分所（ＳＰ）の、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間から見た回路網インピーダンスＺを算出する。そして、電圧差Ｖｓと回路網インピーダンスＺを基に、第１の切替開閉器が「入」の状態で第２の切替開閉器を並列投入した場合に、第２の切替開閉器に流れる予測電流値Ｉを算出する。そして、予測電流値Ｉを基に並列投入の可否判定を行う。
これにより、高い安全度を持って異なるき電線電源の並列投入を行うことができる。従って、従来のように、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での並列切替ができる。このことより、開閉器の１台によるき電線の切替も可能になる。
【００２８】
また、本発明のき電切替方法は、前記電源Ａのき電線と前記電源Ｂのき電線との間に電圧差および位相差がないと仮定し、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器を並列投入したと仮定した場合に、前記第２の切替開閉器に流れる電流を前記回路網インピーダンスを基に算出し、該算出した電流値を基準電流値Ｉｓとする基準電流値算出手順と、前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓを基に、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う並列投入可否判定手順と、を含むことを特徴とする。
このような方法により、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間に電圧差および位相差がなく、第１の切替開閉器と第２の切替開閉器を並列投入したと仮定した場合に、第２の切替開閉器に流れる電流を、回路網インピーダンスを基に算出し、基準電流値Ｉｓとする。そして、予測電流値Ｉと基準電流値Ｉｓを基に、第２の切替開閉器の並列投入を行うことの可否判定を行う。
これにより、より高い安全度を持って異なるき電線電源の並列投入を行うことができる。従って、従来のように、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での並列切替ができる。このことより、開閉器の１台によるき電線の切替も可能になる。
【００２９】
また、本発明のき電切替方法は、前記予測電流値Ｉが所定の閾値α１よりも小さく、かつ、前記予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合にのみ、前記第１の切替開閉器が「入」の状態で前記第２の切替開閉器の並列投入を行うことを可能と判定する並列投入可否判定手順を含むことを特徴とする。
このような方法により、予測電流値Ｉが所定の閾値α１よりも小さく、かつ、予測電流値Ｉと前記基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合にのみ、第２の切替開閉器の並列投入を行う。例えば、閾値α１として、切替開閉器に流れる上限の電流を設定し、閾値α２として、横流の上限値を設定する。
これにより、高い安全度を持って異なるき電線電源の並列投入を行うことができる。従って、従来のように、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での並列切替ができる。このことより、開閉器の１台によるき電線の切替も可能になる。
【００３０】
また、本発明のき電切替方法は、前記並列投入可否判定手段により前記第１の切替開閉器の並列投入が不可と判定された場合には、前記第１の切替開閉器と前記第２の切替開閉器の両方を「切」にして前記中間セクションを一時停電させ、その後に前記第２の切替開閉器を「入」にすることにより、電車に給電するき電線を前記電源Ａのき電線から前記電源Ｂのき電線へ切替える手順を含むことを特徴とする。
このような方法により、第１の切替開閉器と第２の切替開閉器の並列投入が不可と判定された場合には、中間セクションを一時停電させる従来の切替方式を選択する。
これにより、並列投入が行えない場合には、従来の切替方式を使用できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のき電制御装置においては、き電区分所内の切替セクションにおいて、切替開閉器により異なるき電線の電源を並列投入した場合に、切替開閉器に流れる電流値を予測するようにしたので、これにより、高い安全度を持って異なるき電線電源の並列投入を行うことができる。従って、従来のように、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での並列切替ができる。このことより、開閉器１台のみによるき電線の切替も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
本発明のき電制御装置は、異電源間の電圧差・位相差が小さいき電区分所（ＳＰ）におけるき電線の切替を、一時的に異電源のき電線を並列に接続することによって行うものである。
【００３３】
（本発明のき電制御装置におけるき電線の切替方式の説明）
図１は、本発明によるき電制御装置の切替法方式の例を示す図である。本発明のき電制御装置では、図１（Ａ）に示すように、２台の切替開閉器１１、１２を用いて短時間（例えば、０．３秒〜１分程度）の間に並列回路として切替える方式と、図１（Ｂ）に示すような、１台の切替開閉器１２のみで切替える方式がある。図１（Ａ）に示す方式は、先に説明した従来技術のき電切替制御装置（特許文献１の方式）と同様な方式であるが、本発明においては、切替開閉器１１，１２の並列投入の可否の判定を、実際のき電系統の電圧、位相、回路網インピーダンスに基づき判定しており、安全・確実に並列投入が行える点が異なる。
【００３４】
図１（Ａ）の切替方式については既に説明したので、図１（Ｂ）の切替方式についてだけ説明する。
図１（Ｂ）を参照して、図（１）は、電車２１がき電線２の区間を走行中の場合の切替開閉器の開閉状態を示している。この状態では、切替開閉器１１は常時「入」であり、切替開閉器１２が「切」となっている。従って、切替セクション１内の中間セクション１５には、電源Ａのみによりき電される状態になっている。
【００３５】
図（２）は、電車２１が切替セクション１内に進入した場合の切替開閉器の開閉状態を示している。この状態では、切替開閉器１１は常時「入」であり、切替開閉器１２も「入」となる。従って、切替セクション１内の中間セクション１５は、き電線２、３から並列き電される状態となる。
【００３６】
図（３）は、電車２１が切替セクション１を通過した場合の切替開閉器の開閉状態を示している。この状態では、切替開閉器１１は常時「入」のままであり、切替開閉器１２は「入→切」に切り替わる。従って、切替セクション１内の中間セクション１５は、電源Ａのみによりき電されるようになる。
【００３７】
上記手順により、切替セクション１においては、切替開閉器１２のみの開閉動作により、中間セクション１５を一時停電させることなく、き電線の切替を行うことができる。
【００３８】
（横流がないときに切替開閉器に流れる電流についての説明）
図２は、切替開閉器による並列投入（並列き電）の際に流れる横流について説明するための図であり、Ａ変電所（ＡＳＳ）〜Ｂ変電所（ＢＳＳ）間の等価回路を示している。
【００３９】
本発明においては、変電所間の横流（異なる電源の電圧差および位相差に起因して流れる電流）がないという条件で、切替開閉器を投入（並列投入）したときに切替開閉器に流れる電流値を基準電流値Ｉｓとし、異電源間の電圧差および位相差から並列投入したときに実際に流れる電流の予測電流値Ｉと基準電流値Ｉｓを比較して並列投入の可否を判定する。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、三相側の負荷条件および回路条件によっては、Ａ変電所（ＡＳＳ）の電圧・位相とＢ変電所（ＢＳＳ）の電圧・位相との間に差が生じるので、Ａ変電所（ＡＳＳ）側とＢ変電所（ＢＳＳ）側にそれぞれ接続された切替開閉器の両端間には電圧差・位相差が発生する。この状態で切替開閉器１２を「入」に切り替えると、図２（Ｂ）に示すように、横流ＩＢが流れる。
【００４１】
逆にＡ変電所（ＡＳＳ）の電圧・位相とＢ変電所（ＢＳＳ）の電圧・位相が合っていれば、三相側の負荷等の影響は小さいとみなせるので、Ａ変電所（ＡＳＳ）とＢ変電所（ＢＳＳ）間の等価回路は図３（Ａ）のように表すことができる。このとき切替開閉器１２の開放時には異電源間に電圧差および位相差はなく、図３（Ｂ）に示すように切替開閉器１２を投入して電源を並列としても異電源間に横流は流れない。
【００４２】
図３（Ａ）において、き電区分所（ＳＰ）からみたＡ変電所（ＡＳＳ）側のインピーダンスをＺＡ、Ｂ変電所（ＢＳＳ）側のインピーダンスをＺＢとし、き電区分所（ＳＰ直下）を電車２１が走行しているとすると、そのときの等価回路は図４に示すようになり、切替開閉器１２にＢ変電所（ＢＳＳ）側から電車に供給される電流が流れる。その電流値は（１）式となる。
【００４３】
【数１】
2008221898.tif 000003
【００４４】
（１）式で求まる電流値は、Ａ変電所（ＡＳＳ）とＢ変電所（ＢＳＳ）の電圧・位相が合っている条件での切替開閉器１２に流れる電流値であるので、これを並列投入可否の判定に用いる基準電流値Ｉｓとする。すなわち（１）式で求められる電流値ＩＢ（基準電流値Ｉｓ）と、後述する異電源間電圧差から算出される予測電流値Ｉとを比較して、並列投入の可否を判定する。
【００４５】
（切替開閉器に流れる電流の予測方法についての説明）
次に、切替開閉器１２に流れる電流の予測方法について、以下に説明する。
回路網のある２点間を短絡したときにその２点間に流れる電流は、２点間が開放されているときの２点間の電圧Ｖｓを、２点間からみた回路網のインピーダンスＺで除した値となる。
【００４６】
したがってＡ変電所（ＡＳＳ）〜Ｂ変電所（ＢＳＳ）間の等価回路を図５のように考えると、き電区分所（ＳＰ）からみた回路網のインピーダンスＺは（２）式で表され、切替開閉器１２を投入したときに切替開閉器１２に流れる電流は（３）式で表される。
【００４７】
【数２】
2008221898.tif 000004
【００４８】
なお、図５に示す各インピーダンスは、
Ｚ０Ａ：ＡＳＳ受電点からみた三相側のインピーダンス、
ＺＴＡ：Ａ変電所（ＡＳＳ）のき電用変圧器の漏れインピーダンス、
ＺＦＡ：Ａ変電所（ＡＳＳ）〜き電区分所（ＳＰ）間のき電回路のインピーダンス、
ＺＣＡ：き電区分所（ＳＰ）付近のＡ変電所（ＡＳＳ）側の電車のインピーダンス、
Ｚ０Ｂ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）の受電点からみた三相側のインピーダンス、
ＺＴＢ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）のき電用変圧器の漏れインピーダンス、
ＺＦＢ：Ｂ変電所（ＢＳＳ）〜き電区分所（ＳＰ）間のき電回路のインピーダンス、
ＺＣＢ：き電区分所（ＳＰ）付近のＢ変電所（ＢＳＳ）側の電車のインピーダンス、
ＶＳＰＡ：き電区分所（ＳＰ）のＡ変電所（ＡＳＳ）側のき電電圧、
ＶＳＰＢ：き電区分所（ＳＰ）のＢ変電所（ＢＳＳ）側のき電電圧、である。
【００４９】
線路インピーダンスおよびき電用変圧器の漏れインピーダンスは、計算または実測により予め求めることができるが、電車インピーダンスは走行状態によって変化するので、切替開閉器１２の投入直前の値を求める必要がある。また電車インピーダンスは電車電圧と電車電流から求めることができるが、き電区分所（ＳＰ）においてこれを正確に把握することは困難である。
【００５０】
しかし、図６に示すようなＡＴ交流き電方式の場合は、電車がき電区分所（ＳＰ）直下を走行するときには、電車電流の９２％（経験値）がき電区分所（ＳＰ）の単巻変圧器（ＡＴ：Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）に吸上げられるので、これを電車電流とみなすことができる。また、き電区分所（ＳＰ）のき電線電圧を電車電圧とみなすことができる。
【００５１】
ただし、図７に示すように、き電区分所（ＳＰ）では通常上り線と下り線のき電線は接続されているので、電車電流は上り線と下り線の２台の単巻変圧器（ＡＴ１およびＡＴ２）と、２台の単巻変圧器（ＡＴ３およびＡＴ４）で吸上げられ、２台のＡＴの吸上電流の合計ＩＡＴ１＋２（ＩＡＴ１とＩＡＴ２の合計）、ＩＡＴ３＋４（ＩＡＴ３とＩＡＴ４の合計）が電車電流に相当する。
【００５２】
したがってき電区分所（ＳＰ）のき電線電圧をＶＳＰＡ、ＶＳＰＢとすれば電車インピーダンスＺＣＡ、ＺＣＢは（４）式および（５）式で表される。なお、この手法で求める電車インピーダンスは電車がき電区分所（ＳＰ）から離れるにしたがって実際よりも大きくみえるが、この現象は電車インピーダンスの影響が電車がき電区分所（ＳＰ）から離れるにつれ小さくなることと符合する。
【００５３】
【数３】
2008221898.tif 000005
【００５４】
以上のことより、予め求めることのできる線路インピーダンスおよびき電用変圧器の漏れインピーダンスと、（４）式および（５）式から求められる電車インピーダンスを用いて（２）式によりき電区分所（ＳＰ）からみた回路網のインピーダンスＺを求めることができ、回路網インピーダンスＺで異電源間電圧差Ｖｓを除することにより、切替開閉器を投入したときに切替開閉器に流れる電流を予測することができる。
【００５５】
上述した切替開閉器に流れる電流予測値Ｉの算出手順を以下にまとめる。
手順（１）として、き電区分所（ＳＰ）のき電線の単巻変圧器（ＡＴ）の吸上電流から電車のインピーダンスを算出する。
【００５６】
【数４】
2008221898.tif 000006
【００５７】
手順（２）として、き電区分所（ＳＰ）からみた回路網のインピーダンスを算出する。
【００５８】
【数５】
2008221898.tif 000007
【００５９】
手順（３）として、き電区分所（ＳＰ）の異電源間電圧差Ｖｓと（２）式で算出した回路網インピーダンスＺから切替開閉器に流れる電流値を予測する。
【００６０】
【数６】
2008221898.tif 000008
【００６１】
（並列切替可否の判定方法の説明）
次に、並列切替可否の判定方法について説明する。
横流が大きいと故障選択継電器（５０Ｆ）や距離継電器（４４Ｆ）の動作に影響を及ぼす可能性がある。したがって切替開閉器投入により並列回路となったときの横流がしきい値よりも大きいと予測される場合には、並列切替を行わないようにすることが望ましい。なお、故障選択継電器は、短絡故障を検出する保護継電器であり、電流の増加量を検出し、整定値以上になると作動し、距離継電器は、き電電圧と、き電電流から、き電回路のインピーダンスを検出し、このインピーダンスが所定の値よりも小さい場合に作動する保護継電器である。
【００６２】
２つの、き電線間に電圧・位相差がなければ（１）式で求めた電流値ＩＢと（３）式で求める予測電流値Ｉはほぼ等しくなるが、電圧・位相差があればＡ変電所（ＡＳＳ）とＢ変電所（ＢＳＳ）間の横流の影響により、基準電流値Ｉｓと予測電流値Ｉとの差は大きくなり、その差は、き電線間の電圧・位相差による横流と考えられる。よって基準電流値Ｉｓと予測電流値Ｉとの差によって並列切替可否を判定することができる。
【００６３】
基準電流値Ｉｓを求める（１）式では、電車電流を既知かつ電車がき電区分所（ＳＰ）のＡ変電所（ＡＳＳ）側にのみあるとして計算したが、電車電流としてＡＴ吸上電流を用い、ＡＴ吸上電流とほぼ等しい負荷電流をとる電車がき電区分所（ＳＰ）のＡ変電所（ＡＳＳ）側とＢＳＳ側の直下にあるとして考えると等価回路は図８のようになる。
【００６４】
また、図８において、ＩＣＡとＩＣＢは、以下の（６）式、（７）式のようになる。
【００６５】
【数７】
2008221898.tif 000009
【００６６】
また、図８より（８）式が成り立つ。
【００６７】
【数８】
2008221898.tif 000010
【００６８】
なお、ＺＡ＝（Ｚ０Ａ＋ＺＴＡ＋ＺＦＡ）、ＺＢ＝（Ｚ０Ｂ＋ＺＴＢ＋ＺＦＢ）、である。
【００６９】
切替開閉器１２に流れる電流（基準電流値Ｉｓ）は（９）式で表される
【００７０】
【数９】
2008221898.tif 000011
【００７１】
（８）式を（９）式に代入して整理すると（１０）式になる。
【００７２】
【数１０】
2008221898.tif 000012
【００７３】
（６）式と（７）式を（１０）式に代入して整理すると（１１）式となる。
【００７４】
【数１１】
2008221898.tif 000013
【００７５】
（１１）式で算出される電流（基準電流値Ｉｓ）は横流がないとしたときに切替開閉器に流れる電流である。したがって（１１）式で算出される電流（基準電流値Ｉｓ）と、（４）式、（５）式、（２）式、（３）式で求まる予測電流値Ｉの差が横流の大きさの指標となり、並列投入可否を判定する要素として用いることができる。
【００７６】
並列切替可否判定のアルゴリズムを図９に示す。図９のアルゴリズムでは、α１とα２という２つの閾値を設けている。α１は切替開閉器に流れる電流の上限値で、α２は横流の上限値である。以下、図９を参照して、並列切替可否判定処理の手順について説明する。
【００７７】
最初に、切替セクション内に電車が進入したかどうかを判定する（ステップＳ１）。電車が進入していなければ（ステップＳ１：ＮＯ）、電車が進入するまで待機する。
【００７８】
ステップＳ１において、電車が切替セクションに進入したと判定された場合は（ステップＳ１：ＹＥＳ）、き電線の電圧等の測定を行う。すなわち、き電線電圧ＶＳＰを測定し、異電源間電圧差Ｖｓを測定し、ＡＴ吸上電流ＩＡＴ１＋１、ＩＡＴ３＋４を測定する（ステップＳ２）。
【００７９】
次に、（４）式、（５）式、（２）式、（３）式により、予測電流値Ｉを算出する（ステップＳ３）。
それから、横流がないとしたときに切替開閉器に流れる電流（基準電流値Ｉｓ）を算出する（ステップＳ４）。
【００８０】
そして、予測電流値Ｉが所定の閾値α１以下（Ｉ＜α1）になるかどうかを判定する（ステップＳ５）。「Ｉ＞α１」の場合は（ステップＳ５：ＮＯ）、従来と同じ０．３秒停電切替を行う（ステップＳ６）。
【００８１】
「Ｉ＜α１」の場合は（ステップＳ５：ＹＥＳ）、次に、予測電流値Ｉと基準電流値Ｉｓとの差（Ｉ−Ｉｓ）の絶対値が所定の閾値α２以下（｜Ｉ−Ｉｓ｜＜α２）になるかどうかを判定する（ステップＳ７）。「｜Ｉ―Ｉｓ｜＞α２」の場合は（ステップＳ７：ＮＯ）、従来と同じ０．３秒停電切替を行う（ステップＳ６）。
【００８２】
「｜Ｉ―Ｉｓ｜＜α２」の場合は（ステップＳ７：ＹＥＳ）、並列切替を行う（ステップＳ８）。すなわち、予測電流値Ｉは所定の閾値α１よりも小さく、かつ、基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合に、並列切替が行われることになる。なお、実際のき電線系統の実情に応じて、ステップＳ７の手順を省略できる場合もある。すなわち、閾値α１（切替開閉器に流れる上限の電流）のみより、並列投入の可否を判定する。
【００８３】
以上説明した手順により、切替開閉器により異なるき電線を並列投入した場合に流れる電流値を予測することにより、高い安全度を持ってき電線の並列投入を行うことができる。従って、０．３秒という瞬時並列投入にこだわる必要がなく、例えば、３０秒〜１分という長い時間での切替ができる。このことより、開閉器が１台での切替（図１（Ｂ）を参照）も可能になる。
【００８４】
（き電制御装置の構成例の説明）
次に、切替開閉器の開閉を制御する、き電制御装置の構成例について説明する。
図１０は、切替セクションの切替開閉器を制御する、き電制御装置の構成例を示す図であり、本発明に直接関係する部分を示したものである。なお。この制御装置としては、シーケンスコントローラ（プログラマブルコントローラ）などを使用することができる。
【００８５】
図１０において、き電制御装置１０内の主制御部１０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）やメモリ等で構成され、き電制御装置１０の全体を統括制御するための処理部である。
電車進入判定部１０２は、切替開閉器１１が「入」かつ切替開閉器１２が「切」の状態で、切替セクション１にき電線２側から電車２１が接近または進入したことを判定するための処理部である。電車進入の有無は起動回路（電車位置）から電車の存在の有無を示す検出信号の供給をき電制御装置１０が受け、電車進入判定部１０２が、上記検出信号に基づいて既存の方法で判定する。
【００８６】
測定部１０３は、切替セクション１の各部の部分の電圧または電流を測定するための処理部である。測定対象となるのは、単巻変圧器ＡＴ１に流れる吸上げ電流ＩＡＴ１、単巻変圧器ＡＴ２に流れる吸上げ電流ＩＡＴ2、単巻変圧器ＡＴ３に流れる吸上げ電流ＩＡＴ3、単巻変圧器ＡＴ４に流れる吸上げ電流ＩＡＴ４、き電線２とレール４との間の電圧ＶＳＰＡと、き電線３とレール４との間の電圧ＶＳＰＢと、である。
【００８７】
電流値算出部１０４は、回路網インピーダンス算出部１０４Ａと、予測電流値算出部１０４Ｂと、基準電流値算出部１０４Ｃとで構成されており。回路網インピーダンス算出部１０４Ａは、き電区分所（ＳＰ）の、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間から見た回路網インピーダンスを算出する。すなわち、（２）式に従い、回路網インピーダンスＺを算出する。また、この回路網インピーダンス算出部１０４Ａでは、単巻変圧器ＡＴ１〜ＡＴ４に流れる吸上げ電流を基に、電車インピーダンスを算出する処理も行う。
【００８８】
予測電流値算出部１０４Ｂは、電源Ａのき電線と電源Ｂのき電線との間の電圧差と回路網インピーダンスを基に、切替開閉器１１の「入」の状態で、切替開閉器１２を並列投入した場合に、切替開閉器１２に流れる予測電流値Ｉを算出するための処理部である。この予測電流値Ｉは、（３）式により算出される。
【００８９】
また、基準電流値算出部１０４Ｃは、横流がないとした場合（異電源間に電圧差および位相差がない場合）に、回路網インピーダンスと単巻変圧器ＡＴ１〜ＡＴ４に流れる吸上げ電流とを基に、切替開閉器１２に流れる電流を算出するための処理部である。この基準電流値Ｉｓは（１１）式により算出される。
【００９０】
並列投入可否判定部１０５は、電流値算出部１０４で算出された予測電流値Ｉおよび基準電流値Ｉｓの値に応じて、切替開閉器１２の並列投入の可否判定を行うための処理部である。この場合、予測電流値Ｉが所定の閾値α１よりも小さく、かつ、予測電流値Ｉと基準電流値Ｉｓとの差が所定の閾値α２よりも小さい場合に、切替開閉器の並列投入が可能と判定する。
【００９１】
切替開閉器制御部１０６は、並列投入可否判定部１０５により並列投入が可能と判定された場合に、切替開閉器１１と切替開閉器１２とを所定時間並列投入すると共に、所定時間経過後に切替開閉器１２を「切」にする制御を行う。また、並列投入可否判定部１０５により、並列投入が不可と判定された場合には、切替開閉器１１と切替開閉器１２の両方を「切」として中間セクションを一時停電させ、その後に切替開閉器１２を「入」とする従来の０．３秒停電切替えを行うように制御する。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のき電制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明においては、き電区分所内の切替セクションにおいて、切替開閉器により異なるき電線の電源を並列投入する際に、切替開閉器に流れる電流値を予測し、高い安全度を持って異なるき電線の並列投入を行うことができるので、本発明は、ＡＴ交流き電方式における切替セクション内のき電制御装置、およびき電切替方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明のき電制御装置による切替方式の説明図である。
【図２】Ａ変電所（ＡＳＳ）とＢ変電所（ＢＳＳ）との間の等価回路を示す図である（異電源間に電圧差がある場合）。
【図３】Ａ変電所（ＡＳＳ）とＢ変電所（ＢＳＳ）との間の等価回路を示す図である（異電源間に電圧差がない場合）。
【図４】切替開閉器に流れる電流を示す図である。
【図５】異電源間電圧差から切替開閉器電流を求める等価回路を示す図である。
【図６】き電区分所（ＳＰ）の直下を走行する電車の電流経路を示す図である。
【図７】き電区分所（ＳＰ）におけるＡＴ吸上電流を示す図である。
【図８】基準電流値を求める等価回路を示す図である。
【図９】並列切替判定アルゴリズムを示す図である。
【図１０】き電制御装置の構成例を示す図である。
【図１１】き電区分所の切替セクションについて説明するための図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  切替セクション
２、３  き電線
４  レール
１０  き電制御装置
１１、１２  切替開閉器
１３、１４  エアセクション
１５  中間セクション
２１  電車
１０１  主制御部
１０２  電車進入判定部
１０３  測定部
１０４  電流値算出部
１０４Ａ  回路網インピーダンス算出部
１０４Ｂ  予測電流値算出部
１０４Ｃ  基準電流値算出部
１０５  並列投入可否判定部
１０６  切替開閉器制御部
ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ３、ＡＴ４  単巻変圧器
Ｉｓ  基準電流値
ＩＡＴ１  単巻変圧器ＡＴ１の吸上げ電流
ＩＡＴ2  単巻変圧器ＡＴ２の吸上げ電流
ＩＡＴ3  単巻変圧器ＡＴ３の吸上げ電流
ＩＡＴ４  単巻変圧器ＡＴ４の吸上げ電流
Ｖｓ  き電線間電圧差
【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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