(57)【要約】【課題】電車線路のき電回路の電流を検出し、電車の負荷電流、故障電流、回生失効中の電流変化が分別され、故障時の電流変化に対してのみ遮断器にトリップ信号を出力する直流き電回路保護継電装置を構成する。【解決手段】電流検出手段と電流変化値検出手段と、極性判定手段と、回生中急変判定手段と、故障判定手段と、回生線路側故障判定手段を設け、検出したき電回路の検出電流値の電流変化値を求め、この電流変化値が電流急変基準値（Ｋ１）を越えたとき、そのときの電流の方向を示す極性を検出し、極性が正方向のときは、故障判定手段により検出電流の故障判定を行い、極性が逆方向の場合は、その極性と電流変化値とから回生失効中であるかどうかを判定し、回生失効中のときは、回生失効中時間を待って回生線路側故障判定手段により故障電流の判定を行う構成したものである。【選択図】        図１
2005027411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧がき電され、電車が運行される電車線路のき電回路電流を検出してき電回路の故障を判別し、き電回路の遮断器に対してトリップ信号を出力する直流き電回路保護継電装置であって、き電回路の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出された検出電流値（Ｉ）を微分演算して電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）を出力する電流変化値演算手段と、該電流変化値演算手段が出力した電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）と予め設定された電流急変判定基準値（Ｋ１）とを比較し、電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）が電流急変判定基準値（Ｋ１）を越えた場合にＯＮ出力する電流急変判定手段と、上記電流急変判定手段のＯＮ出力時点の上記検出電流値（Ｉ）をベース電流値（Ｉｂ）として設定するベース電流設定手段と、上記設定されたベース電流値（Ｉｂ）と、上記検出電流値（Ｉ）との差の電流変化値（ΔＩ）を演算して出力する加算器と、上記電流変化値（ΔＩ）が、予め設定された上記電流変化値（ΔＩ）の故障判定基準値（Ｋ２）を越えたときにＯＮ出力する故障電流判定手段と、上記検出電流値（Ｉ）が正方向電流のときにＯＮ出力する極性判定手段と、上記電流急変判定手段のＯＮ出力があり、かつ、上記極性判定手段がＯＮ出力なしのときに、回生中電流が急変したとしてＯＮ出力を開始する回生中急変判定手段と、上記電流急変判定手段のＯＮ出力および上記故障電流判定手段のＯＮ出力があり、上記回生中急変判定手段のＯＮ出力がない場合に故障と判定する故障判定手段と、予め設定した回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に、上記回生中急変判定手段のＯＮ出力をリセットし、かつ、回生線路の短絡故障を判定するために回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に予め設定した時間（Ｔ２）の間ＯＮ出力する回生失効分別手段と、該回生失効中分別手段のＯＮ出力があり、上記故障電流判定手段と上記極性判定手段の双方からのＯＮ出力もあるときに故障と判定する回生線路側故障判定手段と、上記故障判定手段または上記回生線路側故障判定手段のいずれかが故障と判定した場合に、上記遮断器のトリップ信号を出力するトリップ信号出力手段とを備えたことを特徴とする直流き電回路保護継電装置。
【請求項２】
上記検出電流値（Ｉ）が故障判定基準値（Ｋ２）を越えたときにＯＮ出力する回生線路側故障電流判定手段と、該回生線路側故障電流判定手段の出力と、上記回生中急変判定手段の出力と、上記極性判定手段の出力の全てがＯＮ出力のときに故障と判定する回生線路側重短絡故障判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の直流き電線回路保護継電装置。
【請求項３】
上記電流検出手段の出力側に、検出電流の高調波成分を低減する高調波フィルタを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の直流き電回路保護継電装置。
【請求項４】
上記高調波フィルタの出力側に、上記検出電流値（Ｉ）と上記電流変化値演算手段が出力した上記電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）とを入力し、上記高調波フィルタのフィルタ演算による遅れ分を補償する電流予測手段を配置したことを特徴とする請求項３記載の直流き電回路保護継電装置。
【請求項５】
上記高調波フィルタの出力側の高調波フィルタの演算による遅れ分を補償する電流予測手段は、改良形オイラー法で行う高調波フィルタ遅れ補償手段としたことを特徴とする請求項４記載の直流き電回路保護継電装置。
【請求項６】
上記電流変化値演算手段の出力値が上記電流急減判定基準値（Ｋ３）より下回ったときに、き電区分通過と判定し、出力値に予め設定したき電区分通過補償率（Ｓ）を乗じたき電区分通過補償値を前方のき電回線に出力するき電区分通過判定手段と、後方のき電区分のき電区分通過判定手段からのき電区分通過補償値により上記電流変化値と相殺するき電区分補償処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の直流き電回路保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電鉄用変電所の直流き電回路を保護する直流き電回路保護継電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電鉄用変電所の直流き電回路を保護する直流き電回路保護継電装置としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。その構成は、特許文献１の第１図に示されたように、直流き電回路の負荷電流が入力される入力部と、入力されたき電線電流をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、入力されているプログラムに応じてディジタル演算を行い、系統事故を判別する演算部と、入出力信号のインターフェース部とを備え、事故発生時及び判別時に外部に対して出力信号を出力する出力部とで構成されている。
【０００３】
き電線の負荷電流は、特許文献１の第３図のように、電車の起動時の直列及び並列起動及びノッチ切換え時により急激に立ち上がって一定値となり、ノッチ上げによってさらに上昇し一定値となる階段状の波形となる。
故障電流特性は起動時の負荷電流特性とは異なり、急激に立ち上がり一定値となる波形であり、階段状にはならない。
故障電流であることの判断は、特許文献１の第２図に示されてとおり、ディジタル演算で算出された電流の大きさが、ある一定値以上である判断条件と、一定値以上の電流の増加変化が一定時間継続する場合のＡＮＤ条件で行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−９０４５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の特許文献１の直流き電回路保護継電装置は、電流が一定値以上に変化し、一定時間以上継続したときに故障判定を行っているために、いかなる場合にも故障判定が設定された時間経過後となり、事故時は時間経過とともにき電回路に流れる電流が大きくなり、より高速に遮断する必要があるにもかかわらず、遮断ができないで事故範囲が拡大して事故除去が難しくなるばかりでなく、変電所の機器が破壊に至る可能性が高くなる問題点があった。
また、同一の直流母線から給電されるき電回路に複数の電車が存在し、いずれかの電車が力行中であり、他のいずれかの電車が回生制動中に、力行中の電車一編成でノッチオフされた場合には回生電流を消費する部分がなくなり、このときに生じる回生失効によって電流増加するが、電流増加と故障電流による電流増加とが区別できないので、故障と判定して動作してしまう問題点もあった。
【０００６】
この発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、き電回路の電流変化に対し、電車負荷による電流変化、故障時の電流変化、あるいは回生失効現象による電流変化を判別し、故障時の電流変化に対してのみ遮断器にトリップ信号を出力する直流き電線回路の保護継電装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る直流き電回路保護継電装置は、き電回路の電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された検出電流値（Ｉ）を微分演算して電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）を出力する電流変化値演算手段と、上記電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）と予め設定した電流急変判定基準値（Ｋ１）とを比較し、電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）が電流急変判定基準値（Ｋ１）を越えた場合にＯＮ出力する電流急変判定手段と、この電流急変判定手段のＯＮ出力時点の検出電流値（Ｉ）をベース電流値（Ｉｂ）として設定するベース電流設定手段と、設定されたベース電流値（Ｉｂ）と、検出電流値（Ｉ）との差の電流変化値（ΔＩ）を演算して出力する加算器と、電流変化値（ΔＩ）が、予め設定された電流変化値（ΔＩ）の故障判定基準値（Ｋ２）を越えたときにＯＮ出力する故障電流判定手段と、検出電流値（Ｉ）が正方向電流のときにＯＮ出力する極性判定手段と、電流急変判定手段のＯＮ出力があり、かつ、極性判定手段がＯＮ出力なしのときに、回生中電流が急変したとしてＯＮ出力を開始する回生中急変判定手段と、電流急変判定手段のＯＮ出力および故障電流判定手段のＯＮ出力があり、回生中急変判定手段のＯＮ出力がない場合に故障と判定する故障判定手段と、予め設定した回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に、回生中急変判定手段のＯＮ出力をリセットし、かつ、回生線路の短絡故障を判定するために回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に予め設定した時間（Ｔ２）の間ＯＮ出力する回生失効分別手段と、該回生失効中分別手段のＯＮ出力があり、故障電流判定手段と極性判定手段の双方からのＯＮ出力もあるときに故障と判定する回生線路側故障判定手段と、故障判定手段または回生線路側故障判定手段のいずれかが故障と判定した場合に、上記遮断器のトリップ信号を出力するトリップ信号出力手段とを備えた構成としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
直流電圧により運行する電車線路は、電力系統の商用周波交流電圧を整流して直流に変換し、変換した直流電圧を電車線路のき電線に供給されるものであり、き電線路は一定区間毎にき電区分され、き電区分毎にき電線により給電される構成である。
直流き電線に流れる電流は、列車の起動時には図５に示す電流が流れる。即ち、列車の起動時には、ノッチ位置に対応する電流が増大して飽和する曲線を画きノッチアップする毎に同様の曲線で階段状に大きくなる。一方故障時は図６に示すように時間経過とともに増大し飽和状態となる電流が流れる。
【０００９】
また、電車線路で運行される列車は、電力回生車両も多く運行される状況にあり、電力回生車両が多く運行されると、き電範囲中に力行中の電車と回生中の電車が存在し、一方の電車が回生制動中に、力行中の電車がノッチオフすると、回生中電車の回生電力が消費されない状態が発生して、き電線回路の電圧が上昇する現象として表れる。このような場合は、回生中電車において、電圧上昇が検知された時点で過電圧継電器が動作し、過電圧抑制抵抗を通して短絡させて、過電圧を抑制するように構成されている。過電圧抑制抵抗を通して短絡させる状態を回生失効と呼ばれている。
【００１０】
回生失効現象となる状態について詳細に説明する。図７は、き電回路で発生する回生失効現象を説明するための回路図である。
直流母線１には電力系統の交流電圧を全波整流して変換した直流電圧が供給され、電車線路のき電区分８１には直流母線１から遮断器６１、き電線７１を介して供給され、電車線路のき電区分８２には直流母線１から遮断器６２、き電線７２を介して供給され、電車線路のき電区分８３には直流母線１から遮断器６３、き電線７３を介して供給され、電車線路のき電区分８４には直流母線１から遮断器６４、き電線７４を介して供給されている。そして電車Ａが電車線路のき電区分８３に存在して力行中であり、電車Ｂがき電区分８２に存在して力行中であるとする。
【００１１】
いま、電車Ａが回生制動に入り回生車となったとすると、電車Ａの回生電流（−Ｉ１）は、き電線７３、遮断器６３、直流母線１、遮断器６２、き電線７２、き電区分８２を経由して電車Ｂに供給される状態となり、電車Ｂが回生車となった電車Ａの負荷車となる。この状態において、負荷車の電車ＢがノッチＯＦＦすると、回生電力を消費する負荷が急になくなってしまったことになり、回生車の電車Ａの電圧が急上昇し、電車Ａの内部に設けられた過電圧継電器が動作して、過電圧制限抵抗により電車Ａの主回路が短絡し、回生失効状態が発生する。この結果き電線７３の電流は回生電流（−Ｉ１）が流れていた状態から急に消滅するので、き電線電流が回生電流（−Ｉ１）分の逆方向電流（＋Ｉ１）が電流増加したこととなり、さらに、電車Ａの内部において、過電圧抑制抵抗が挿入されるために（＋ΔＩ２）が流れて（Ｉ１＋ΔＩ２）の電流増加が発生したとして検出される。この電流の状態を図８に示す。このような状態になったときには、従来装置では、検出された電流の大きさが、ある一定値以上であることと、一定値以上の電流の増加変化が一定時間継続した場合のＡＮＤ条件で判定しているので、回生失効による電流増加と、故障電流による電流増加の区別ができないで故障と判定し、不要動作する可能性がある。
【００１２】
実施の形態１は、き電回路の電流変化に対し、電車負荷による電流変化、故障時の電流変化および上記した回生失効現象時の電流変化を的確に判別し、故障時の電流変化に対してのみ遮断器にトリップ信号を出力する直流き電線回路保護継電装置を構成するものである。
【００１３】
図１は実施の形態１の直流き電線回路保護継電装置をディジタル形で構成した場合のブロック図である。この構成は、電力系統の交流電圧を整流して直流に変換した直流電圧が直流母線１に給電されており、この直流母線１から遮断器２を介してき電線３を経由して図示しない電車の駆動部に供給され、き電線３には流れる直流電流を検出する電流検出手段４が装備されている。
【００１４】
電流検出手段４が検出した検出電流は、アナログ量をディジタル量に変換して検出電流値（Ｉ）を出力するＡ／Ｄ変換器５を介して故障演算処理部２０に入力される。
故障演算処理部２０は、Ａ／Ｄ変換器５が出力する検出電流値の６次の整数倍の高調波成分を低減する高調波フィルタ６と、この高調波フィルタ６から出力される検出電流値（Ｉ）を微分演算して単位時間当たりの電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）を出力する電流変化値演算手段７と、この電流変化値演算手段７が出力した単位時間当たりの電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）と予め設定した電流急変判定基準値（Ｋ１）とを比較し、電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）が電流急変判定基準値（Ｋ１）を越えた場合にＯＮ出力する電流急変判定手段８と、上記検出電流値（Ｉ）と電流変化値演算手段７が出力した単位時間当たりの電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）とを入力し、高調波フィルタ６のフィルタ演算による遅れ分を補償する電流予測手段９と、上記急変判定手段８のＯＮ出力のときの上記検出電流値（Ｉ）をベース電流値（Ｉｂ）として設定するベース電流設定手段１０と、このベース電流設定手段１０により設定されたベース電流値（Ｉｂ）と電流予測手段９により高調波フィルタ６による遅れ補償された検出電流値（Ｉ０）との差の電流変化値（ΔＩ０）を演算して出力する加算器１１と、この加算器１１の出力が予め設定した上記電流変化値（Ｉ０）の故障判定基準値（Ｋ２）を越えたときにＯＮ出力する故障電流判定手段１２と、上記検出電流値（Ｉ）が０以上の場合にＯＮ出力する極性判定手段１３と、上記電流急変判定手段８のＯＮ出力があり、且つ、上記極性判定手段１３のＯＮ出力なしの場合にＯＮ出力を開始して回生中の電流が急変したことを判定する回生中急変判定手段１４と、上記電流急変判定手段８の出力および上記故障電流判定手段１２の出力があり、上記回生中急変判定手段１４のＯＮ出力がない場合に故障と判定する故障判定手段１５と、上記回生中急変判定手段１４のＯＮ出力が回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に、上記回生中急変判定手段１４の出力をリセットし、且つ、回生線路の短絡故障を判定するために回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に予め設定した時間（Ｔ２）の間ＯＮ出力する回生失効分別手段１６と、この回生失効中分別手段１６のＯＮ出力があり、上記故障電流判定手段１５と上記極性判定手段１３の双方からのＯＮ出力もある時に故障と判定する回生線路側故障判定手段１７と、上記故障判定手段１５または上記回生線路側故障判定手段１７のいずれかがＯＮ出力した場合に、上記遮断器２のトリップ指令信号を出力するトリップ信号出力手段１８とで構成されている。
故障演算処理部２０のトリップ信号がトリップ指令出力手段１９に入力されて、トリップ指令出力手段１９から遮断器２に対してトリップ指令を出力する構成であり、直流き電回路保護継電装置は、Ａ／Ｄ変換器５と故障演算処理部２０とトリップ指令出力手段１９とで構成されている。
【００１５】
次に動作について説明する。直流き電線の負荷電流は、電車の起動時には、図５に示すようにノッチ切換により階段状に変化する電流が流れ、き電線回路の故障時には、図６のように電流値が時間経過とともに大きくなって飽和する電流が流れる。電車制動時には回生電流が負荷電流とは逆方向に流れる。
【００１６】
き電線回路３の電流は、電流検出手段４により検出されて、Ａ／Ｄ変換器５によりディジタル量の検出電流値（Ｉ）に変換され、高調波フィルタ６を通すことにより検出電流値（Ｉ）の６次の整数倍の高調波が除去され、電流変化値演算手段７に入力されて電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）が出力される。
高調波フィルタ６を通すと電流の遅れが発生するので、電流予測手段９により、高調波フィルタ６を通した検出電流値（Ｉ）に、電流変化値演算手段７の出力の電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）に係数を乗じた値を加えて遅れ補償される。
【００１７】
電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）は、電流急変判定手段８において、予め設定された電流急変判定基準値（Ｋ１）と比較し、電流急変判定基準値（Ｋ１）を越えたときにＯＮ出力する。電流急変判定手段８がＯＮ出力すると、そのＯＮ出力によりベース電流設定手段に１０おいて、そのときの検出電流値（Ｉ０）を判定開始時のベース電流値（Ｉｂ）として設定し、加算器１１において検出電流値（Ｉ０）からベース電流値（Ｉｂ）を差し引いて電流変化値（ΔＩ０）が出力される。この電流変化値（ΔＩ０）が故障電流判定手段１２に入力され、電流急変開始時の検出電流値（Ｉ）が０以上であり、電流急変判定期間中の検出電流値（Ｉ０）と予め設定された故障判定基準値（Ｋ２）とを比較し、電流変化値（ΔＩ０）が故障判定基準値（Ｋ２）を越えた場合に故障と判定しＯＮ出力する。
【００１８】
回生中急変判定手段１４においては、電流急変判定手段８の出力がＯＮ出力であり、極性判定手段１３の出力なしの場合に回生中と判定し、予め設定した回生失効時間（Ｔ１）の間は判定を行わず、回生失効時間（Ｔ１）経過後に回生中急変判定手段１４のＯＮ出力をリセットし、その後に回生中失効分別手段１６において、回生線路の故障を判定するために予め設定した一定の故障判定時間（Ｔ２）の間ＯＮ出力を保持する。
【００１９】
故障判定手段１５では、電流急変開始時のベース電流値（Ｉｂ）が負の場合は回線失効現象による電流急変であり、誤動作を防止するために回生失効現象の事前設定された時間（Ｔ１）の間は判定を行わず、故障電流判定手段１２がＯＮ出力であり、電流急変判定手段８がＯＮ出力であり、回生中急変判定手段１４のＯＮ出力がないときに故障と判断しＯＮ出力する。
【００２０】
回生線路側故障判定手段１７では、故障電流判定手段１２の出力がＯＮであり、回生失効分別手段１６がＯＮ出力しており、極性判定手段１３がＯＮ出力の時に回生線路側の故障と判定しＯＮ出力する。
【００２１】
トリップ信号出力手段１８では、故障判定手段１５または回生線路側故障判定手段１７のいずれかがＯＮ出力すると、遮断器のトリップ信号をトリップ指令出力手段１９に出力し、トリップ指令出力手段１９が遮断器２に対してトリップ指令信号を出力する。
【００２２】
上記構成において、入力される直流電圧が、三相交流電圧を全波整流を想定して６の整数倍の高調波を抑制する高調波フィルタ６と、高調波フィルタ６を設けたことにより検出電流の遅れを補償する電流予測手段９を設け、電流予測手段９の出力は、故障電流判定手段１２に入力し、電流変化値演算手段７には電流予測手段９高調波を抑制する処理をしないで入力しているのは、電流予測手段９を通すと電流が急変する立ち上がり部分において峻度が緩やかになって正確な電流急変現象が検出できなくなるからである。したがって、故障判定には検出電流値（Ｉ）と電流予測手段９から出力される（Ｉ０）は同一として扱ってよい。
【００２３】
また、入力される直流電圧が、三相交流電圧を全波整流を想定して６の整数倍の高調波を抑制する高調波フィルタ６と、高調波フィルタ６を設けたことにより検出電流の遅れを補償する電流予測手段９を設けたものとしているが、直流電源の高調波が無視できる場合には、高調波フィルタ６および電流予測手段９を設けなくてもよい。この場合は検出電流値（Ｉ）が電流変化値演算手段７および故障電流判定手段１２に直接入力される構成となる。
【００２４】
このように構成すると、き電回路の検出電流値（Ｉ）の電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）が電流急変判定基準値（Ｋ１）を越える場合に故障と判定することにより、故障電流の立ち上がりに対して高精度で高速に検出され、電流急増前の極性判定手段により電流方向を検出し、検出された電流方向に極性により回生中であるかないかが明確に判断され、回生中でれば回生失効期間中（例えば３００ｍｓ）は出力を抑えておき、その後に故障判定をすることで、回生線路側の故障と回生失効中の分別ができ、的確な故障の検出が可能となる。
【００２５】
また、図１に示す構成は、各部が検出電流値をディジタル信号に変換したディジタル形に対応しているが、電流変換手段４が検出したアナログ量の検出電流値により上記の保護機能を満足させる構成としても同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００２６】
実施の形態２．
図２は実施の形態２の直流き電線回路保護継電装置をディジタル形で構成した場合のブロック図である。  実施の形態２は、実施の形態１の高調波フィルタ６のフィルタ演算による遅れ分を補償する電流予測手段９の単純予測演算方式から改良形オイラー法を用いたフィルタ遅れ補償手段としたものである。
【００２７】
図２の構成は、実施の形態１の図１とは、電流予測手段９の部分を改良形オイラー法を用いたフィルタ遅れ補償手段２１としたものである。その他の１〜８、１０〜１９は実施の形態１の図１と同一である。直流き電回路保護継電装置の故障演算処理部３０は、６〜８、１０〜１８、２１で構成されている。
高調波フィルタ６による遅れを補償する改良形オイラー法は下記のように演算する方法である。
・下記演算により係数ＡおよびＢを求める。
Ａ＝｛Ａ（Ｎ）＋Ａ（Ｎ−１）｝／２
Ｂ＝｛Ｂ（Ｎ）＋Ｂ（Ｎ−１）｝／２
・補償後の電流値は下記の演算により求める。
Ｉ＝Ｉ（Ｎ）＋｛ｄＩ／ｄｔ（Ｎ）＋Ｂ−Ａ×（Ｉ（Ｎ）＋ｄＩ／ｄｔ（Ｎ）×ΔＴ）｝×ΔＴ／２．０
但し、
Ａ（Ｎ）＝｛ｄＩ／ｄｔ（Ｎ）−（ｄＩ／ｄｔ（Ｎ−１）｝／｛−Ｉ（Ｎ）＋Ｉ（Ｎ−１）｝
Ｂ（Ｎ）＝｛ｄＩ／ｄｔ（Ｎ）−Ａ（Ｎ）×Ｉ（Ｎ）｝
Ｎはサンプリング、ΔＴはサンプリング間隔を表す。
改良形オイラー法により検出電流の遅れを補償すると実施の形態１の電流予測手段に比べて演算量が増加するが遅れの補償精度が高くなる。
【００２８】
図２において、各部は検出電流値をディジタル信号に変換したディジタル形で構成しているが、各部を電流変換手段４が検出したアナログ量の検出電流値により上記の保護機能を満足させる構成としても同様の効果を奏する構成とすることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図３は実施の形態２の直流き電線回路保護継電装置をディジタル形で構成した場合のブロック図である。実施の形態３は、実施の形態１の構成に、検出電流値（Ｉ）から回生線路側の重故障が直接検知できるように構成したものである。
【００３０】
図３の構成は、実施の形態１の図１の構成に、電流予測手段９に変わる高調波フィルタ遅れ補償手段２１と、検出電流値と故障判定基準値（Ｋ２）とを直接比較することにより故障状態を判定する回生線路側故障電流判定手段３１と、回生線路側重短絡故障判定手段３２とを付加したものであり、その他の１〜８、１０〜１７、１９は実施の形態１の図１と同一である。改良形オイラー法を用いたフィルタ遅れ補償手段２１は、実施の形態２の図２と同一である。直流き電回路保護継電装置の故障演算処理部４０は、６〜８、１０〜１７、２１、回生線路側故障電流判定手段３１、回生線路側重短絡故障判定手段３２、およびトリップ信号出力手段３８で構成されている。
【００３１】
回生線路側故障電流判定手段３１は、検出電流値（Ｉ）と故障判定基準値（Ｋ２）とを比較し、検出電流値（Ｉ）が故障判定基準値（Ｋ２）を越えた場合に故障と判定しＯＮ出力するものであり、回生線路側重短絡故障判定手段３２は、回生線路側故障電流判定手段３１のＯＮ出力と、回生中急変判定手段１４のＯＮ出力と極性判定手段１３のＯＮ出力の全てが揃ったときにＯＮ出力するものである。トリップ信号出力手段３８は、故障判定手段１５または上記回生線路側故障判定手段１７または回生線路側重短絡故障判定手段３２のいずれかかららＯＮ出力された時に故障と判定し、遮断器のトリップ指令信号を出力する。
【００３２】
このように構成すると、回生線路側に電流急変が発生した場合に検出電流値が事前に故障判定基準値（Ｋ２）よりも大きいことで重短絡故障と判定し、回生失効現象の分別中も回生線路側の重短絡故障が検出できる構成となる。
【００３３】
図３においても、各部は検出電流値をディジタル信号に変換したディジタル形で構成しているが、電流変換手段４が検出したアナログ量の検出電流値により上記の保護機能を満足させる構成としても同様の効果を奏する構成とすることができる。
【００３４】
実施の形態４．
電車線路は一定の間隔でき電区分され、直流母線から各き電区分に給電され、き電区分毎に保護されるように構成されているので、大電流を消費しながら走行する電車がき電区分点を通過すると、進入してきた電車に流れていた電流は進入したき電区分から給電されることになり、き電区分毎の電流変化値により、故障判定を行っているので、進入してきた電車の電流が増加して電流変化量が大きくなり故障と判定して不要動作する可能性がある。
【００３５】
実施の形態４は、電車がき電区分を通過したときの電流急変に対して不要動作しない対策を付加した構成である。
図４は実施の形態４の直流き電回路保護継電装置をディジタル形で構成した場合のブロック図である。図４は、例えばＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の複数のき電区分に給電するき電回路毎に故障演算処理部とＡ／Ｄ変換器５およびトリップ指令出力手段１９を含めた直流き電回路保護継電装置５１、５２、５３、５４を設けた状態を示している。図示は直流き電回路保護継電装置５１の故障演算処理部の構成について詳細に示し、これと同一の構成の直流き電回路保護継電装置５２、５３、５４は枠で示している。
【００３６】
直流き電回路保護継電装置５１は、実施の形態３の図３に示す構成の電流変化値演算手段６の出力側に、電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）が予め設定した電流急減基準値（Ｋ３）を下回った場合にき電区分通過と判定し、検出された電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）に予め設定したき電区分通過補償率（Ｓ）を乗じたき電区分通過補償値（ＩＳ）［＝（ｄＩ／ｄｔ）×（Ｓ）］を前方のき電区分に出力するき電区分通過判定手段５５と、自き電区分の電流変化値（ｄＩ／ｄｔ）を後方のき電区分からのき電区分通過補償値（ＩＳ）により相殺する加算器５７を有するき電区分通過補償切替手段５６を設けている。
【００３７】
実際のき電回路の直流き電回路保護継電装置は、直列状態に配置されたき電区分毎に設けられているので、き電区分毎に同一に構成したき電回路保護継電装置を設け、それぞれ前方き電区分にき電区分通過補償値を出力し、後方のき電区分からのき電区分通過補償値（ＩＳ）により自き電区分の電流変化率を相殺することで、き電区分通過現象による不要動作が防止できる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る直流き電回路保護継電装置は、き電回路の電流を検出する電流検出手段と、検出電流値の電流変化値を出力する電流変化値演算手段と、電流変化値と予め設定した電流急変判定基準値（Ｋ１）とを比較し、電流急変判定基準値（Ｋ１）を越えた場合にＯＮ出力する電流急変判定手段と、急変判定手段の出力がＯＮ出力時点の上記検出電流値をベース電流値として設定するベース電流設定手段と、設定されたベース電流値と、検出電流値との差の電流変化値を演算して出力する加算器と、電流変化値が、故障判定基準値（Ｋ２）を越えたときにＯＮ出力する故障電流判定手段と、検出電流値が正方向電流のときにＯＮ出力する極性判定手段と、電流急変判定手段のＯＮ出力があり、かつ、上記極性判定手段がＯＮ出力なしのときに、回生中電流が急変したとしてＯＮ出力を開始する回生中急変判定手段と、上記電流急変判定手段のＯＮ出力および故障電流判定手段のＯＮ出力があり、回生中急変判定手段のＯＮ出力がない場合に故障と判定する故障判定手段と、予め設定した回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に、回生中急変判定手段のＯＮ出力をリセットし、かつ、回生線路の短絡故障を判定するために回生失効現象中の時間（Ｔ１）を経過した後に予め設定した時間（Ｔ２）の間ＯＮ出力する回生失効分別手段と、回生失効中分別手段のＯＮ出力があり、故障電流判定手段と極性判定手段の双方からのＯＮ出力もあるときに故障と判定する回生線路側故障判定手段と、故障判定手段または回生線路側故障判定手段のいずれかが故障と判定した場合に、遮断器のトリップ信号を出力するトリップ信号出力手段とを備えた構成としたことにより、回生中の故障と回生失効中との分別ができるので、的確な故障の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の直流き電線回路保護継電装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態２の直流き電線回路保護継電装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態３の直流き電線回路保護継電装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態４の直流き電線回路保護継電装置の構成を示すブロック図である。
【図５】電車起動中の負荷電流の変化状態を示す図である。
【図６】故障電流の変化状態を示す図である。
【図７】回生失効現象を説明する説明酢である。
【図８】回生失効中の電流の変化状況を示す図である。
【符号の説明】
１  直流母線、２  遮断器、３  き電線、４  電流検出手段、
５  Ａ／Ｄ変換器、６  高調波フィルタ、７  電流変化値演算手段、
８  電流急変判定手段、９  電流予測手段、１０  ベース電流設定手段、
１１  加算器、１２  故障電流判定手段、１３  極性判定手段、
１４  回生中急変判定手段、１５  故障判定手段、１６  回生失効分別手段、
１７  回生線路側故障判定手段、１８  トリップ信号出力手段、
１９  トリップ指令出力手段、２０  故障演算処理部、
２１  高調波フィルタ遅れ補償手段、３０  故障演算処理部、
３１  回生線路側故障電流判定手段、３２  回生線路側重短絡故障判定手段、
３８  トリップ信号出力手段、４０  故障演算処理部、５０  故障演算処理部、
５５  き電分通過判定手段、５６  き電区分通過補償切換装置、
５７  加算器。
【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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