(57)【要約】【課題】レールとトロリー線との間の短絡事故、レールとき電線との間の短絡事故およびトロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点を簡単な構成で低コストにかつ高精度に標定できるき電線故障点標定システムを提供する。【解決手段】ＡＴき電方式のき電線路の両端に設置されたサージ受信ユニット１a,２aにより、き電線路のき電設備の保護リレー用ＰＴ１または計器用ＰＴ２の２次側電圧の波形データを時刻情報に対応づけて収集する。事故発生前後のサージ受信ユニット１a,２aにより収集されたき電線路の両端の時刻情報を含む波形データを記録し、記録されたき電線路の両端の事故発生前後の時刻情報を含む波形データから、サブバンドフィルタにより事故電圧サージの周波数成分を周波数バンド毎に抽出する。そうして抽出されたき電線路の両端の事故電圧サージの周波数成分に基づいて、故障点標定ユニット１によりき電線路の故障点を標定する。【選択図】図１
2005140541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＴき電方式のき電線路の両端に設置され、上記き電線路のき電設備の保護リレー用電圧変成器または計器用電圧変成器の２次側電圧の波形データを時刻情報に対応づけて収集する波形データ収集手段と、
レールとトロリー線との間の短絡事故、または、レールとき電線との間の短絡事故、または、トロリー線とき電線との間の短絡事故が発生したとき、その事故発生前後の上記波形データ収集手段により収集された上記き電線路の両端の時刻情報を含む波形データを記録する記録手段と、
上記波形データ収集手段に記録された上記き電線路の両端の事故発生前後の時刻情報を含む波形データから事故電圧サージの周波数成分を周波数バンド毎に抽出するサブバンドフィルタと、
上記き電線路の両端の事故発生前後の波形データに含まれる時刻情報および上記サブバンドフィルタにより抽出された上記き電線路の両端の事故電圧サージの周波数成分に基づいて、上記き電線路の故障点を標定する故障点標定手段とを備えたことを特徴とするき電線故障点標定システム。
【請求項２】
請求項１に記載のき電線故障点標定システムにおいて、
上記き電線路の両端の事故発生前後の波形データに含まれる時刻情報および上記サブバンドフィルタを用いて周波数バンド別に抽出された上記き電線路の両端の事故電圧サージの複数の周波数成分のうちの同一周波数バンドでかつ高周波側の識別可能な周波数成分に基づいて、上記き電線路の両端の事故電圧サージの受信時刻を検出する受信時刻検出手段を備え、
上記故障点標定手段は、上記受信時刻検出手段により検出された上記き電線路の両端における事故電圧サージの受信時刻に基づいて、上記き電線路の故障点を標定することを特徴とするき電線故障点標定システム。
【請求項３】
請求項２に記載のき電線故障点標定システムにおいて、
上記故障点標定手段は、上記波形データ収集手段が配置された上記き電線路の両端の一方をＡ端とし、他方をＢ端とし、上記受信時刻検出手段により検出されたＢ端の事故電圧サージの受信時刻ｔBとし、Ａ端の事故電圧サージの受信時刻ｔAとするとき、
【数１】
2005140541.tif 000005
(ただし、ｘはＡ端からの故障点距離、Ｌは区間距離、ｖcは伝播速度)
により故障点を標定することを特徴とするき電線故障点標定システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のき電線故障点標定システムにおいて、
上記き電線路の両端のき電変電所とき電区分所との間に補助き電区分所を有するき電線路において、上記き電変電所と上記き電区分所に上記波形データ収集手段を配置することを特徴とするき電線故障点標定システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のき電線故障点標定システムにおいて、
上記第記録手段に記録された上記事故発生前後の時刻情報を含む波形データを送信する送信手段と、
上記送信手段からの上記事故発生前後の時刻情報を含む波形データを受信する受信手段とを備え、
上記サブバンドフィルタは、上記受信手段により受信された上記事故発生前後の時刻情報を含む波形データから事故電圧サージを周波数バンド毎に抽出することを特徴とするき電線故障点標定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、き電線故障点標定システムに関し、電気化鉄道におけるき(饋)電線に短絡事故や地絡事故によって発生する事故電圧サージに基づいて事故発生点を標定するき電線故障点標定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道の電化方式には、直流電化方式と交流電化方式があり、新幹線などでは、高電圧で高い電気エネルギーを供給可能な交流電化方式が採用されている。さらに、その交流電化方式には、線路に沿って所定間隔ごとに単巻変圧器を配置されたＡＴき電方式がある。
【０００３】
従来、き電線故障点標定システムとしては、上記ＡＴき電方式のき電線のレールとトロリー線との間の短絡事故、または、レールとき電線との間の短絡事故に対して、ＡＴ吸上げ電流比という方式を用いて故障点を標定し、トロリー線とき電線との間の短絡事故に対してインピーダンス距離リレーの原理(リアクタンス計測法)を用いて故障点を標定するものがある(例えば、特開２００３−７２４３１号公報(特許文献１)参照)。
【０００４】
上記ＡＴ吸上げ電流比のき電線故障点標定システムは、かなり有効でかつ安定な地絡事故の故障点検出方法であることが実証されているが、トロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点標定用のインピーダンス距離リレー法は、き電線のインピーダンス距離分布が一様でないので、標定精度が満足できないという問題がある。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、ＡＴ吸上げ電流比方式との併用によりインピーダンス距離リレー法の精度を改善する方法が提案されている。ただし、二つの方式の併用により装置の回路が複雑でコストが高くつくという欠点がある。
【０００６】
また、電力送電線のサージ受信時間差による故障点標定では、専用サージ受信センサーを用いてサージ波形のデータ収集を行うことが一般であるが、これらの専用サージセンサーが高価で、高電圧設備への取り付け工事を必要とする。
【０００７】
上記き電線故障点標定システムでは、次のような幾つかの精度とコスト上の問題点がある。
【０００８】
(1)  ＡＴき電線のインピーダンス分布が一様でないので、以上の方式でのトロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点標定精度が低い。
【０００９】
(2)  レールとトロリー線との間、または、レールとき電線との間の短絡事故の標定原理がトロリー線ＴＦとき電線との間の短絡事故の標定原理と違うので、それぞれ別の標定装置を必要とし、これが装置のコストアップの原因となる。
【００１０】
(3)  ＡＴ吸上げ電流比標定原理を使うと、すべての単巻変圧器(ＡＴ)に吸上げ電流を計測する計測装置を付けなければならないので、複数の装置が必要になりトータルコストが高くなる。
【００１１】
(4)  また、補助き電区分所に電圧補償装置が設置される場合、電圧補償装置の運用状態により系統構成が変わるので、故障点標定アルゴリズムの系統構成への対応が煩雑である。
【特許文献１】特開２００３−７２４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明の目的は、レールとトロリー線との間の短絡事故、レールとき電線との間の短絡事故およびトロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点を簡単な構成で低コストにかつ高精度に標定することができるき電線故障点標定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、この発明のき電線故障点標定システムは、ＡＴき電方式のき電線路の両端に設置され、上記き電線路のき電設備の保護リレー用電圧変成器または計器用電圧変成器の２次側電圧の波形データを時刻情報に対応づけて収集する波形データ収集手段と、レールとトロリー線との間の短絡事故、または、レールとき電線との間の短絡事故、または、トロリー線とき電線との間の短絡事故が発生したとき、その事故発生前後の上記波形データ収集手段により収集された上記き電線路の両端の時刻情報を含む波形データを記録する記録手段と、上記波形データ収集手段に記録された上記き電線路の両端の事故発生前後の時刻情報を含む波形データから事故電圧サージの周波数成分を周波数バンド毎に抽出するサブバンドフィルタと、上記き電線路の両端の事故発生前後の波形データに含まれる時刻情報および上記サブバンドフィルタにより抽出された上記き電線路の両端の事故電圧サージの周波数成分に基づいて、上記き電線路の故障点を標定する故障点標定手段とを備えたことを特徴とする。ここで、き電線路の両端とは、き電線路におけるき電変電所とそれに隣接するき電区分所などである。
【００１４】
上記き電線故障点標定システムによれば、ＡＴき電方式のき電線路の両端に設置された波形データ収集手段により、上記き電線路のき電設備の保護リレー用電圧変成器または計器用電圧変成器の２次側電圧の波形データを時刻情報に対応づけて収集する。そして、レールとトロリー線との間の短絡事故、または、レールとき電線との間の短絡事故、または、トロリー線とき電線との間の短絡事故が発生したとき、その事故発生前後の波形データ収集手段により収集されたき電線路の両端の時刻情報を含む波形データを上記記録手段に記録する。上記き電線路の両端の事故発生前後の波形データに含まれる時刻情報およびサブバンドフィルタにより抽出されたき電線路の両端の事故電圧サージに基づいて、故障点標定手段によってき電線路における短絡事故の故障点を標定する。したがって、レールとトロリー線との間の短絡事故、レールとき電線との間の短絡事故およびトロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点を簡単な構成で低コストにかつ高精度に標定することができる。
【００１５】
また、一実施形態のき電線故障点標定システムは、上記き電線路の両端の事故発生前後の波形データに含まれる時刻情報および上記サブバンドフィルタを用いて周波数バンド別に抽出された上記き電線路の両端の事故電圧サージの複数の周波数成分のうちの同一周波数バンドでかつ高周波側の識別可能な周波数成分に基づいて、上記き電線路の両端の事故電圧サージの受信時刻を検出する受信時刻検出手段を備え、上記故障点標定手段は、上記受信時刻検出手段により検出された上記き電線路の両端における事故電圧サージの受信時刻に基づいて、上記き電線路の故障点を標定することを特徴とする。
【００１６】
上記実施形態のき電線故障点標定システムによれば、上記き電線路の両端の事故発生前後の波形データに含まれる時刻情報およびサブバンドフィルタを用いて周波数バンド別に抽出されたき電線路の両端の事故電圧サージの複数の周波数成分のうちの同一周波数バンドでかつ高周波側の識別可能な周波数成分に基づいて、上記受信時刻検出手段によりき電線路の両端の事故電圧サージの受信時刻を検出する。例えば、周波数バンド別に抽出された事故電圧サージの複数の周波数成分を高周波端から低周波端に走査し、同一周波数バンドで、かつ、最初の周波数成分の振幅レベルの両方向の絶対値が所定の検出レベルを超える周波数成分を識別可能な周波数成分としてその周波数成分からき電線路の両端の事故電圧サージの受信時刻を検出する。そうして検出されたき電線路の両端における事故電圧サージの受信時刻に基づいて、上記故障点標定手段によりき電線路の故障点を標定する。
【００１７】
また、一実施形態のき電線故障点標定システムは、上記故障点標定手段は、上記波形データ収集手段が配置された上記き電線路の両端の一方をＡ端とし、他方をＢ端とし、上記受信時刻検出手段により検出されたＢ端の事故電圧サージの受信時刻ｔBとし、Ａ端の事故電圧サージの受信時刻ｔAとするとき、
【数１】
2005140541.tif 000003
(ただし、ｘはＡ端からの故障点距離、Ｌは区間距離、ｖcは伝播速度)
により故障点を標定することを特徴とする。
【００１８】
上記実施形態のき電線故障点標定システムによれば、き電線路の両端の事故電圧サージの受信時刻の差に基づいて、簡単な演算によりき電線路の一端から故障点までの距離が得られる。したがって、レールとトロリー線との間の短絡事故およびレールとき電線との間の短絡事故の故障点標定と、トロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点標定を一つのアルゴリズムで統一して行うことによって、装置のコストを大幅削減することができる。
【００１９】
また、一実施形態のき電線故障点標定システムは、上記き電線路の両端のき電変電所とき電区分所との間に補助き電区分所を有するき電線路において、上記き電変電所と上記き電区分所に上記波形データ収集手段を配置することを特徴とする。
【００２０】
上記実施形態のき電線故障点標定システムによれば、上記き電線路の両端のき電変電所とき電区分所との間に補助き電区分所にある昇圧変圧器により電気的に分離される場合でも、き電線路の両端にそれぞれに波形データ収集手段を設置することによって、き電線路のレールとき電線との間およびトロリー線とき電線との間の任意様相の短絡事故の故障点を標定することができる。これにより、従来のＡＴ吸上げ電流比を用いた故障点標定方法では電気隔離区分を跨るき電線路間の短絡事故の故障点標定ができないという問題を解決することができる。
【００２１】
また、一実施形態のき電線故障点標定システムは、上記第記録手段に記録された上記事故発生前後の時刻情報を含む波形データを送信する送信手段と、上記送信手段からの上記事故発生前後の時刻情報を含む波形データを受信する受信手段とを備え、上記サブバンドフィルタは、上記受信手段により受信された上記事故発生前後の時刻情報を含む波形データから事故電圧サージを周波数バンド毎に抽出することを特徴とする。
【００２２】
上記実施形態のき電線故障点標定システムによれば、上記き電線路の一端に、上記波形データ収集手段と記録手段および送信手段を配置し、上記き電線路の他端に、上記波形データ収集手段と記録手段とサブバンドフィルタと故障点標定手段および受信手段を配置して、き電線路の両端の離れた２箇所に装置を設置しても、上記き電線路の一端側の送信手段からき電線路の他端側の受信手段にき電線路の両端の事故発生前後の時刻情報を含む波形データが送信される。これにより、き電線路の他端のサブバンドフィルタによって、き電線路の両端の事故発生前後の時刻情報を含む波形データから事故電圧サージを周波数バンド毎に抽出して、抽出された事故電圧サージに基づいて、故障点標定手段によりき電線路における短絡事故の故障点を標定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上より明らかなように、この発明のき電線故障点標定システムによれば、既存き電設備を利用して事故電圧サージを検出することが可能となり、高価な専用サージセンサーの費用を節約できる。
【００２４】
また、故障点距離や、系統条件による事故電圧サージ波形の歪みの影響を避けることができる。事故電圧サージの伝播は伝播距離の増加により立ち上がりが鈍る現象や、周波数領域では高周波数成分が減衰される現象がある。同じ周波数バンドの事故電圧サージの受信時刻を検出することによって、両端受信した事故電圧サージの立ち上がり時間差による受信時刻の検出誤差を低減することができる。
【００２５】
また、レールとトロリー線との間の短絡事故およびレールとき電線との間の短絡事故の故障点標定と、トロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点標定を同一方法で統一することによって、装置のコストを大幅削減することができる。
【００２６】
また、トロリー線とき電線との間の短絡事故の高精度な故障点標定ができ、従来のインピーダンス距離リレー方式の標定精度の低い問題を解決でき、より正確な故障点標定結果を得ることができる。
【００２７】
また、レールとトロリー線との間、レールとき電線との間の短絡事故、及びトロリー線とき電線との間の短絡事故の故障点標定を一つの装置で行えることが可能となり、設置場所の節約、運用管理上にもメリットがある。
【００２８】
また、より少ない装置コストで、き電線路の故障点標定を同一のアルゴリズムで行うことができ、補助き電区分所の系統構成に対するアルゴリズム対応が不要なので信頼性の高い故障点標定ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は、電気化鉄道のき電線に短絡事故が発生したときの事故電圧サージをき電線区間の両端に受信し、事故電圧サージの受信時刻を検出し、その事故電圧サージの両端受信時刻差を用いて短絡事故の故障点を標定するき電線故障点標定システムである。
【００３０】
以下、この発明のそれを用いたき電線故障点標定システムを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３１】
図１は、ＡＴき電線回路に設置されたき電線故障点標定システムの全体構成の概要を示す構成図である。
【００３２】
上記ＡＴき電線回路は、図１に示すように、トロリー線ＴＦと、き電線ＡＦと、レールＲと、き電変電所側のき電変圧器Ｔrと、き電変電所側の単巻変圧器ＡＴ１と、き電区分所側の単巻変圧器ＡＴ２を備え、上記き電変電所とき電区分所との間の補助き電区分所に単巻変圧器ＡＴ３を備えている。上記単巻変圧器ＡＴ１,ＡＴ２,ＡＴ３の中性点がレールＲに夫々接続されている。電車１０は、トロリー線ＴＦから電力の供給を受けながらレールＲ上を走行する。
【００３３】
上記き電変電所側のき電変圧器Ｔrの２次側(線路側)両端に、トロリー線ＴＦとき電線ＡＦとの間の電圧を検出するための電圧変成器ＰＴ１を接続している。この電圧変成器ＰＴ１は、き電設備の保護リレー用である。上記電圧変成器ＰＴ１の２次側電圧の信号を受けるサージ受信ユニット１aと、受信手段の一例としての通信ユニット１bと、上記サージ受信ユニット１a,１bが受けた信号に基づいて故障点を標定する故障点標定ユニット１cでサージ受信故障点標定装置１を構成している。
【００３４】
また、上記き電区分所側の単巻変圧器ＡＴ２の中性点とトロリー線ＴＦ側との間に、トロリー線ＴＦとレールＲとの間の電圧を検出するための電圧変成器ＰＴ２を接続している。この電圧変成器ＰＴ２は、き電設備の計器用である。上記電圧変成器ＰＴ２の２次側電圧の信号を受けるサージ受信ユニット２aと、送信手段の一例としての通信ユニット２bでサージ受信装置２を構成している。
【００３５】
上記電圧変成器ＰＴ１,ＰＴ２とサージ受信故障点標定装置１およびサージ受信装置２で、き電線故障点標定システムを構成している。
【００３６】
図２は上記サージ受信ユニット１a,２aのブロック図を示しており、ＧＰＳアンテナ２１と、ＧＰＳアンテナ２１からのＧＰＳ信号を受けるＧＰＳ受信機２２と、ＧＰＳ受信機２２からの時刻信号を受ける同期制御回路２３と、同期制御回路２３に基づいてサンプリングが制御されるＡ／Ｄ変換器２４と、同期制御回路２３に基づいてＡ／Ｄ変換器２４によりサンプリングされた電圧波形データを記憶する記憶手段の一例としてのメモリ２５と、上記メモリ２５に記憶された電圧波形データを通信ユニット１b(または２b)に出力するインターフェース２６を有している。上記ＧＰＳ受信機２２と同期制御回路２３とＡ／Ｄ変換器２４で波形データ収集手段を構成している。上記同期制御回路２３は、ＧＰＳ受信機２２からの時刻情報の例えば１秒パルスに同期させたサンプリング周波数を生成し、そのサンプリング周波数に基づいてＡ／Ｄ変換器２４がアナログ信号である電圧信号をデジタル信号の電圧波形データに変換する。上記メモリ２５には、電圧波形データの各サンプリング時刻が特定できるように、時刻情報に対応づけて電圧波形データを記憶する。なお、上記サージ受信ユニット１a,２aは、リングメモリなどを用いて常時所定時間前の電圧波形データを記録しており、事故発生時、事故電圧サージを検出して、メモリ２５に事故発生前後の電圧波形データを時刻情報に対応づけてメモリ２５に記憶する。
【００３７】
また、図３は上記故障点標定ユニット１cのブロック図を示しており、Ａ端のサージ受信ユニット１aからの電圧波形データを周波数バンド別に分離するサブバンドフィルタ３１Aと、Ｂ端のサージ受信ユニット２aからの電圧波形データを周波数バンド別に分離するサブバンドフィルタ３１Bと、上記サブバンドフィルタ３１A,３１Bからの周波数バンド別に分離された複数の周波数成分の波形データに基づいて事故電圧サージ受信時刻を検出する受信時刻検出手段の一例としての事故電圧サージ受信時刻検出部３２と、上記事故電圧サージ受信時刻検出部３２により検出されたＡ端,Ｂ端の事故電圧サージ受信時刻の差を検出するサージ受信時刻差検出部３３と、上記サージ受信時刻差検出部３３により検出されたＡ端,Ｂ端の事故電圧サージ受信時刻差に基づいて故障点を計算する故障点計算部３４と、上記故障点計算部３４により計算された故障点の情報を表示する故障点表示部３５とを有している。上記サージ受信時刻差検出部３３と故障点計算部３４で故障点標定手段を構成している。なお、故障点を表示する故障点表示部３５の代わりに故障点の情報を送信する送信部を用いてもよい。
【００３８】
上記構成のき電線故障点標定システムにおいて、レールＲとトロリー線ＴＦとの間で短絡事故が発生した場合、故障点で電圧が下がり、この電圧変化は、事故電圧サージとしてレールＲとトロリー線ＴＦに沿ってき電線路の両端に伝播されていく。また、レールＲとき電線ＡＦとの間の短絡事故が発生した場合、故障点で電圧が下がり、この電圧変化は、事故電圧サージとしてレールＲとき電線ＡＦに沿ってき電線路の両端に伝播されていく。そして、上記事故電圧サージが単巻変圧器ＡＴ１,ＡＴ２を通るとき、この電圧変化が単巻変圧器ＡＴ１,ＡＴ２の入力両端(き電線入力とトロリー線入力)に結合され、そこから、き電線ＡＦとトロリー線ＴＦに沿ってき電線路の両端に伝播していく。
【００３９】
また、き電線ＡＦとトロリー線ＴＦとの間に短絡事故が発生した場合、故障点で電圧が下がり、この電圧変化は、事故電圧サージとしてトロリー線ＴＦとき電線ＡＦに沿ってき電線路の両端に伝播されていく。そして、上記事故電圧サージが単巻変圧器ＡＴ１,ＡＴ２を通るとき、この電圧変化が単巻変圧器ＡＴの出力両端(レールとトロリー線出力)に結合され、そこから、レールＲとトロリー線ＴＦに沿ってき電線路の両端に伝播していく。
【００４０】
一般に、き電線路の故障点標定では、事故電圧サージを受信するために、き電線路の両端(変電所とき電区分所)のトロリー線ＴＦ対レールＲ間に電圧サージ感知用のセンサーを設置する。しかしながら、この発明の実施の形態では、コストの理由で、変電所側に有するき電設備と線路用のトロリー線ＴＦとき電線ＡＦとの間に跨るリレー保護回路ＰＴ１から事故電圧サージを受信し、き電区分所側に有するトロリー線ＴＦとレールＲとの間に跨る電圧変成器ＰＴ２から事故電圧サージを受信する方法を採用する。
【００４１】
図１において、き電線路の両端に設置するサージ受信ユニット１a,２aは、レールＲとトロリー線ＴＦとの間の短絡故障、レールＲとき電線ＡＦとの間の短絡故障、トロリー線ＴＦとき電線ＡＦとの間の短絡故障のいずれかを感知し、その故障時刻前後の電圧波形データを同期させて時刻情報と共に記録し、記録した時刻情報を含む電圧波形データを通信ユニット１bと通信回線１１および通信ユニット２bを介して故障点標定ユニット１cにそのまま送信する。上記サージ受信故障点標定装置１の故障点標定ユニット１cにおいて、電圧波形データがサブバンドフィルタ３１A,３１B(図３に示す)によって周波数バンド別に分離されて、周波数バンドの高い側から識別可能な両端事故電圧サージを探る。
【００４２】
ここで、図５は上記サブバンドフィルタ３１A,３１B(図３に示す)を説明するための図であり、時系列の電圧波形データを第１〜第５周波数バンドに分離するため、直列に接続されたローパスフィルタＬ１〜Ｌ４と、上記ローパスフィルタＬ１の前段に接続されたハイパスフィルタＨ１と、上記ローパスフィルタＬ１〜Ｌ３の後段に夫々接続されたハイパスフィルタＨ２〜Ｈ４とを備えている。
【００４３】
図６は上記ハイパスフィルタＨ１〜Ｈ４の出力データおよびローパスフィルタＬ４の出力データの各周波数バンドを示している。すなわち、図６に示すように、０〜１ｋＨzを第５周波数バンド、１ｋＨz〜１０ｋＨzを第４周波数バンド、１０ｋＨz〜１００ｋＨzを第３周波数バンド、１００ｋＨz〜１ＭＨzを第２周波数バンド、１ＭＨz〜５ＭＨzを第１周波数バンドである。
【００４４】
図７はバンド別の出力サージ波形の例を示しており、図７(a)はき電線路の一端(図７ではＡ端サージ)の電圧波形データの周波数成分(Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３,Ｈ４,Ｌ４)、図７(b)はき電線路の他端(図７ではＢ端サージ)の電圧波形データの周波数成分(Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３,Ｈ４,Ｌ４)、図７(c)はサージ検出結果を示している。ここで、Ｈ１は第１周波数バンドの周波数成分、Ｈ２は第２周波数バンドの周波数成分、Ｈ３は第３周波数バンドの周波数成分、Ｈ４は第４周波数バンドの周波数成分、Ｌ４は第５周波数バンドの周波数成分である。
【００４５】
例えば、図７では、第２周波数バンドＨ２において、き電線路の両端の電圧波形データの周波数成分の振幅レベルの両方向の絶対値が所定の検出レベルを超えており、この第２周波数バンドＨ２の周波数成分が識別可能であると判断する。
【００４６】
そうして同一周波数バンドで見つかった識別可能な事故電圧サージの周波数成分から、事故電圧サージ受信時刻検出部３２によって、き電線路の一端の変電所側の事故電圧サージの受信時刻ｔAおよびき電線路の他端のき電区分所側の事故電圧サージの受信時刻ｔBを検出する。
【００４７】
さらに、サージ受信時刻差検出部３３によって、事故電圧サージの受信時刻ｔA,ｔBを用いて、き電線路の両端の事故電圧サージ受信時刻差(ｔB−ｔA)を算出する。
【００４８】
そして、故障点計算部３４は、この事故電圧サージの受信時刻差(ｔB−ｔA)のとき電線路のサージ伝播速度ｖcを用いて、
【数２】
2005140541.tif 000004
により、き電線路の変電所から故障点までの故障点距離xを算出する。
【００４９】
こうして標定された故障点距離xとその他の情報は、故障点標定ユニット１cの故障点表示部３５に表示させたり、他の装置に送信したりするが、その処理は、本発明の要旨外であるので詳細な説明を省略する。
【００５０】
このように、上記き電線故障点標定システムによれば、ＡＴき電方式のき電線路の両端に設置されたサージ受信ユニット１a,２aにおいて、き電線路のき電設備の保護リレー用ＰＴ１または計器用ＰＴ２の２次側電圧の波形データを時刻情報に対応づけて収集し、き電線路の両端の事故発生前後の時刻情報を含む波形データをメモリ２５に記録し、き電線路の両端の事故発生前後の波形データに含まれる時刻情報およびサブバンドフィルタに３１A,３２Bより抽出されたき電線路の両端の事故電圧サージの周波数成分に基づいて、故障点標定ユニット１cによってき電線路における短絡事故の故障点を標定する。したがって、レールＲとトロリー線ＴＦとの間の短絡事故、レールＲとき電線ＡＦとの間の短絡事故およびトロリー線ＴＦとき電線ＡＦとの間の短絡事故の故障点を簡単な構成で低コストにかつ高精度に標定することができる。
【００５１】
また、上記事故電圧サージ受信時刻検出部３２により、周波数バンド別に抽出された事故電圧サージの複数の周波数成分を高周波端から低周波端に走査し、同一周波数バンドで、かつ、最初の周波数成分の振幅レベルの両方向の絶対値が所定の検出レベルを超える周波数成分を、識別可能な周波数成分としてその周波数成分からき電線路の両端の事故電圧サージの受信時刻を検出するので、事故電圧サージの立ち上がり時間差による受信時刻の検出誤差を低減することができる。
【００５２】
また、上記サージ受信時刻差検出部３３により、き電線路の両端の事故電圧サージの受信時刻の差に基づいて、簡単な演算(式１)によりき電線路の変電所から故障点までの距離が得られるので、レールＲとトロリー線ＴＦとの間の短絡事故およびレールＲとき電線ＡＦとの間の短絡事故の故障点標定と、トロリー線ＴＦとき電線ＡＦとの間の短絡事故の故障点標定を一つのアルゴリズムで統一して行うことによって、装置のコストを大幅削減することができる。
【００５３】
また、上記き電線路の両端のき電変電所とき電区分所との間に補助き電区分所にある昇圧変圧器により電気的に分離される場合でも、き電線路の両端にサージ受信ユニット１a,２aをそれぞれ設置することによって、き電線路のレールＲとき電線ＡＦとの間およびトロリー線ＴＦとき電線ＡＦとの間の任意様相の短絡事故の故障点を標定することができる。これにより、従来のＡＴ吸上げ電流比を用いた故障点標定方法では電気隔離区分を跨るき電線路間の短絡事故の故障点標定ができないという問題を解決することができる。
【００５４】
なお、図４に示すように、変電所４１とき電区分所４２との間の補助き電区分所４３に交流き電電圧補償装置４４が設置された場合、従来のＡＴ吸上げ電流方式が適用できなくなるが、事故電圧サージが交流き電電圧補償装置４４を通して伝播するので、変電所およびき電区分所に本発明のき電線故障点標定システムのサージ受信故障点標定装置１とサージ受信装置２を図４のように設置することによって、き電線路の故障点標定を実現することが可能である。
【００５５】
上記実施の形態では、サージ受信ユニット１aと、通信ユニット１bと、故障点標定ユニット１cでサージ受信故障点標定装置１を構成していたが、サージ受信ユニットとサージ受信故障点標定装置とは別体であってもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態では、サージ受信ユニット１a,２aは、事故発生前後の波形データを故障点標定ユニット１で受けて、それぞれの受信時刻を検出したが、サージ受信ユニットにサブバンドフィルタと受信時刻検出手段を備えて、サージ受信ユニットから事故電圧サージの受信時刻を故障点標定ユニットに送信してもよい。この場合、故障点標定ユニットは、サージ受信ユニットからの事故電圧サージの受信時刻に基づいて故障点の標定を行う。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態のき電線故障点標定システムの図である。
【図２】図２は上記き電線故障点標定システムのサージ受信ユニットのブロック図である。
【図３】図３は上記き電線故障点標定システムの故障点標定ユニットのブロック図である。
【図４】図４は上記き電線故障点標定システムの全体を示す構成図である。
【図５】図５は上記き電線故障点標定システムのサブバンドフィルタを説明するための図である。
【図６】図６は上記サブバンドフィルタの周波数バンドを示す図である。
【図７】図７は周波数バンド別の周波数成分を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…サージ受信故障点標定装置、
１a,２a…サージ受信ユニット、
１b,２b…通信ユニット、
１c…故障点標定ユニット、
２…サージ受信装置、
１０…電車、
１１…通信回線、
２１…ＧＰＳアンテナ、
２２…ＧＰＳ受信機、
２３…同期制御回路、
２４…Ａ／Ｄ変換器、
２５…メモリ、
２６…インターフェース、
３１A,３１B…サブバンドフィルタ、
３２…事故電圧サージ受信時刻検出部、
３３…サージ受信時刻差検出部、
３４…故障点計算部、
３５…故障点表示部、
４１…変電所、
４２…き電区分所、
４３…補助き電区分所、
４３…電圧補償装置。
【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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