(57)【要約】【課題】  突進電流の突進率を定量化し、確実に遮断指令を発し得る。【解決手段】  直流遮断器を接続した直流回路に設けられた直流変流器２で電流を検出する電流検出部１ａと、前記直流回路に流れる漸進的に増加する漸進電流と急激に増加する突進電流とのうち、前記漸進電流を検出する漸進電流部１ｂと、前記突進電流を検出する突進電流部１ｃと、前記漸進電流部１ｂおよび前記突進電流部１ｃからのいずれか一方の信号を受けて、前記直流遮断器を遮断させる遮断指令を発する遮断指令部１ｅとを備え、前記漸進電流部１ｂで突進率１ＭＡ／秒未満の前記漸進電流を検出し、前記突進電流部１ｃで突進率１ＭＡ／秒以上の前記突進電流を検出し、前記漸進電流および前記突進電流のそれぞれが所定値以上になれば、前記漸進電流部１ｂおよび前記突進電流部１ｃから前記遮断指令部１ｅに前記信号を発することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流遮断器を接続した直流回路に設けられた直流変流器で、この直流回路の電流を検出する電流検出部と、
前記直流回路に流れる漸進的に増加する漸進電流と急激に増加する突進電流とのうち、前記漸進電流を検出する漸進電流部と、
前記突進電流を検出する突進電流部と、
前記漸進電流部および前記突進電流部からのいずれか一方の信号を受けて、前記直流遮断器を遮断させる遮断指令を発する遮断指令部とを備え、
前記漸進電流部で突進率１ＭＡ／秒未満の前記漸進電流を検出し、
前記突進電流部で突進率１ＭＡ／秒以上の前記突進電流を検出し、
前記漸進電流および前記突進電流のそれぞれが所定値以上になれば、前記漸進電流部および前記突進電流部のそれぞれから前記遮断指令部に前記信号を発することを特徴とする直流回路の保護制御装置。
【請求項２】
前記突進電流部には、前記突進電流を積分して突進率を求める積分回路を有し、この突進率が１ＭＡ／秒以上になれば、前記漸進電流を前記直流遮断器で遮断する電流値よりも低い電流値で遮断指令を発するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の直流回路の保護制御装置。
【請求項３】
前記突進率を数段階に区分けし、この突進率が大きいほど、前記直流遮断器で遮断する電流値を小さくしたことを特徴とする請求項２に記載の直流回路の保護制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流回路に接続される直流遮断器の遮断指令を確実に発し得る直流回路の保護制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道のような直流回路においては、直流遮断器が電源側に接続され、事故電流などが発生した場合、この電流を保護制御装置で検出し、直流遮断器を動作させて直流回路を保護している。
【０００３】
従来の保護制御装置は、直流回路に設けられた直流変流器で電流を検出し、この直流回路の電流が所定値以上になったとき、直流遮断器に遮断指令を発して遮断するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、負荷が変動して回路の電流が漸進的に増加する漸進電流においては、直流変流器で検出された電流が所定値を超えた時点で遮断指令を発し、直流遮断器が有する遮断容量内で遮断されている。
【０００４】
しかしながら、地絡などの事故電流においては、電流が急激に立ち上がり、その突進率が大きくなる。このような大きい突進率の突進電流では、直流変流器で電流を検出し、所定値を超えた時点で遮断指令を発すると、実際に直流遮断器が動作するまでの間に遮断する電流が増加してしまう。そして、直流回路に過大な電流による悪影響を及ぼすばかりではなく、直流遮断器の遮断容量を超えてしまうことがある。
【０００５】
このため、漸進電流の検出とは別に、電流の立ち上がりが数ＭＡ／秒の大きな突進率を有する突進電流を検出し、直流遮断器をミリ秒のオーダの極めて高速に動作させ、事故電流を速やかに遮断するようにしている。（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平６−３４６６７号公報  （第３ページ、図１）
【特許文献２】特開２００１−１４３５８１号公報  （第３ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来の直流回路の保護制御装置においては、漸進電流では、その電流を検出して遮断指令を発し、直流遮断器の遮断容量内で遮断できるものの、突進電流では、その電流を検出して遮断指令を発すると、直流遮断器の遮断容量を超えてしまうことがあるので、突進率を検出して直流遮断器を動作させていた。
【０００７】
しかしながら、直流回路の回路定数などにより突進率が異なり、保護制御装置が運用される直流回路ごとに突進率を検討し、その突進率を設定しなくてはならなかった。この設定は、複雑な直流回路になれば回路定数を把握するのが困難であり、設定された突進率が回路定数と整合していなければ、直流遮断器への遮断指令が遅れて遮断容量を超え、遮断不能になってしまう。
【０００８】
このため、運用される直流回路ごとの調整を不要として突進率を所定値で定量化し、直流回路に大きい突進率を有する電流が流れた場合、確実に遮断指令を発する保護制御装置が望まれていた。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、突進率を定量化し、確実に遮断指令を発し得る直流回路の保護制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の直流回路の保護制御装置は、直流遮断器を接続した直流回路に設けられた直流変流器で、この直流回路の電流を検出する電流検出部と、前記直流回路に流れる漸進的に増加する漸進電流と急激に増加する突進電流とのうち、前記漸進電流を検出する漸進電流部と、前記突進電流を検出する突進電流部と、前記漸進電流部および前記突進電流部からのいずれか一方の信号を受けて、前記直流遮断器を遮断させる遮断指令を発する遮断指令部とを備え、前記漸進電流部で突進率１ＭＡ／秒未満の前記漸進電流を検出し、前記突進電流部で突進率１ＭＡ／秒以上の前記突進電流を検出し、前記漸進電流および前記突進電流のそれぞれが所定値以上になれば、前記漸進電流部および前記突進電流部のそれぞれから前記遮断指令部に前記信号を発することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、直流回路に流れる電流のうち、突進率１ＭＡ／秒未満を漸進電流として検出し、突進率１ＭＡ／秒以上を突進電流として検出するようにしているので、運用される直流回路ごとに突進電流の突進率の調整が不要となり、１ＭＡ／秒以上の大きな突進率を有する過大な電流に対して確実に直流遮断器に遮断指令を発することができる直流回路の保護制御装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例１に係る直流回路の保護制御装置を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る直流回路の保護制御装置の構成を示すブロック図、図２は、本発明の実施例１に係る直流回路に流れる電流の突進率と保護制御装置内の動作目盛値との関係を示す説明図である。
【００１４】
図１に示すように、直流回路の保護制御装置は、直流回路の電流を検出する電流検出部１ａ、電流検出部１ａからの電流のうち漸進電流を検出する漸進電流部１ｂ、電流検出部１ａからの電流のうち突進電流を検出する突進電流部１ｃ、突進電流の突進率を設定する突進目盛部１ｄ、および漸進電流部１ｂと突進電流部１ｃとからの信号を受けて直流遮断器に遮断指令を発する遮断指令部１ｅから構成されている。
【００１５】
電流検出部１ａには、直流回路に接続された直流変流器２と、直流変流器２で検出された電流を電圧に変換する変換回路３とが設けられている。
【００１６】
漸進電流部１ｂには、負荷が変動して電流が漸進的に増加したとき、直流回路を保護するために所定の電流値に設定された漸進電流目盛値４と、変換回路３からの電流のうち、漸進的に増加する漸進電流と漸進電流目盛値４とを比較する漸進電流比較回路５が設けられている。なお、漸進電流目盛値４で設定される電流値は、直流遮断器が許容する遮断容量となっている。
【００１７】
突進電流部１ｃには、変換回路３からの電流のうち、急激に立ち上がる突進率の大きい突進電流を検出する突進率検出回路６、突進電流を積分して突進率を算出する積分回路７、および突進率を所定値に設定する突進率目盛値８と積分回路７で求められた突進率とを比較する突進率比較回路９が設けられている。
【００１８】
突進目盛部１ｄには、所定値以上の突進率を有する突進電流が流れた場合、この突進電流の検出を開始させる突進電流検出開始値１０が設けられている。また、突進率検出回路６で検出された突進電流を、突進電流検出開始値１０で設定した突進電流と比較判定する検出判定部１１が設けられている。そして、検出判定部１１では、突進電流検出開始値１０で設定された所定値以上の突進電流が流れると、積分回路７を動作させるようになっている。
【００１９】
遮断指令部１ｅには、漸進電流比較回路５からの信号および突進率比較回路９からの信号を受けるＯＲ回路１２が設けられ、いずれか一方からの信号を受けると、遮断動作回路１３から直流遮断器に遮断指令が発せられるようになっている。
【００２０】
そして、直流回路の電流が増加したときの動作を説明する。
【００２１】
先ず、負荷が急激に増加して電流が漸進的に増加する漸進電流では、漸進電流目盛値４で設定された漸進電流値を超すと、漸進電流比較回路５からＯＲ回路１２に信号が送られ、遮断器動作回路１３から遮断指令が発せられる。この遮断指令は、漸進電流目盛値４で設定されており、図２に示す動作目盛値ｉ０で発せられる。この動作目盛値ｉ０は、直流遮断器の定格遮断電流以下の電流値が設定される。
【００２２】
ここで、漸進電流は、一般的な電気鉄道のような直流回路で負荷が急激に増加した場合、線路長が数ｋｍにおいて数千Ａに達する時間が数秒程度であるので、その突進率は数十ｋＡ／秒となり突進率１ＭＡ／秒を上回ることが少ない。このため、動作目盛値ｉ０で動作する直流回路の電流は、突進率１ＭＡ／秒未満とする。
【００２３】
次に、事故電流のような大きな突進率を有する過大な電流では、突進率検出回路６で突進電流として検出される。そして、この突進電流が突進電流検出開始値１０で設定された突進率を超えると、検出判定部１１で突進電流と判定され、積分回路７で直ちに突進率が求められる。ここで、突進電流検出開始値１０は、突進率が１ＭＡ／秒以上の電流が設定される。即ち、突進率１ＭＡ／秒以上を突進電流として検出している。
【００２４】
そして、突進率目盛値８では、図２に示すように、突進率と動作目盛値とが設定されており、積分回路７で求められた突進率が突進率Ａｍを超えると、突進率比較回路９からＯＲ回路１２に信号が送られ、遮断器動作回路１３から遮断指令が発せられる。ここで、突進率Ａｍは、例えば突進率１ＭＡ／秒が設定され、これに対応する動作目盛値ｉｍは、漸進電流での動作目盛値ｉ０よりも低く、例えば動作目盛値ｉ０の５０％値となっている。このため、動作目盛値ｉｍは、漸進電流での動作目盛値ｉ０に対して、格段に低い値となる。
【００２５】
即ち、突進率１ＭＡ／秒以上の電流が直流回路に流れると、直流遮断器で遮断する電流値が、漸進電流での動作目盛値ｉ０に対して、その５０％値から遮断指令を発するようになる。このため、大きな突進率を有する突進電流では、電流が立ち上がった早い時点で遮断指令が発せられる。そして、実際に直流遮断器で遮断するときの電流は、この電流が最大値を迎える前となり、遮断時の電流値が抑制される。なお、この動作目盛値ｉｍは、直流回路を保護する範囲内で２０％〜８０％の範囲で増減させることができる。
【００２６】
動作目盛値ｉｍが２０％以下では、電流が立ち上がった直後であり、その突進率を正確に検出し難く、また、動作目盛値８０％以上では、実際に直流遮断器で遮断する電流値を抑制する効果が少なく好ましくない。
【００２７】
また、このように動作目盛値ｉｍを動作目盛値ｉ０より格段に下げられることは、積分回路７を用いて突進率を定量化し、この定量化した突進率と直流遮断器を動作させる電流値との関係を予め突進率目盛値８で設定しているので達成することができる。なお、突進率Ａｍは、直流回路を保護する範囲内で、例えば１．５ＭＡ／秒、２ＭＡ／秒のように変化させることができる。
【００２８】
ここで、突進電流は、一般的な電気鉄道のような直流回路で地絡などの事故電流が流れると、その突進率が数ＭＡ／秒となる。しかしながら、事故電流ではなく負荷が極端に増加して突進率１ＭＡ／秒以上になる電流であっても、突進電流と検出して直流遮断器を動作させてもよい。即ち、突進率が１ＭＡ／秒以上であれば、全ての電流を対象とする。
【００２９】
上記実施例１の直流回路の保護制御装置によれば、直流回路に流れる電流のうち、突進率１ＭＡ／秒未満を漸進電流と検出し、また突進率１ＭＡ／秒以上を突進電流と検出するようにしているので、運用される直流回路ごとに回路定数で定まる突進電流の突進率の調整が不要となり、突進率１ＭＡ／秒以上の過大な電流に対して確実に直流遮断器を遮断させる遮断指令を発することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に、本発明の実施例２に係る直流回路の保護制御装置を図３および図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る直流回路の保護制御装置の構成を示すブロック図、図４は、本発明の実施例２に係る直流回路に流れる電流の突進率と保護制御装置内の動作目盛値との関係を示す説明図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、突進率を２段階に区分けしたことである。各図において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
図３に示すように、直流回路の保護制御装置は、直流回路の電流を検出する電流検出部１ａ、電流検出部１ａからの電流のうち漸進電流を検出する漸進電流部１ｂ、電流検出部１ａからの電流のうち突進電流を検出する第１の突進電流部１ｆ、この突進電流の突進率を設定する第１の突進目盛部１ｇ、第１の突進電流部１ｆで検出される突進電流の突進率よりも大きい突進率を有する突進電流を検出する第２の突進電流部１ｈ、この突進電流の突進率を設定する第２の突進目盛部１ｉ、および漸進電流部１ｂ、第１の突進電流部１ｆ、第２の突進電流部１ｉとからの信号を受け直流遮断器に遮断指令を発する遮断指令部１ｅから構成されている。
【００３２】
第１の突進電流部１ｆには、変換回路３からの電流のうち、突進電流を検出する突進率検出回路６、突進率を算出する積分回路７、および突進率が所定値に設定された突進率目盛値Ａ１４と積分回路７で求められた突進率とを比較する突進率比較回路９が設けられている。
【００３３】
第１の突進目盛部１ｇには、所定値以上の突進率を有する突進電流が流れた場合、この突進電流の検出を開始させる突進電流検出開始値Ａ１５が設けられている。また、突進率検出回路６で検出された突進電流を、突進電流検出開始値Ａ１５で設定した突進電流と比較判定する検出判定部１１が設けられている。
【００３４】
第２の突進電流部１ｈには、変換回路３からの電流のうち、突進電流を検出する突進率検出回路６、この突進電流の突進率を算出する積分回路７、および突進率が突進率目盛値Ａ１４よりも大きい所定値に設定された突進率目盛値Ｂ１６と積分回路７で求められた突進率とを比較する突進率比較回路９が設けられている。
【００３５】
第２の突進目盛部１ｉには、第１の突進目盛部１ｇで設定される突進率よりも大きい所定値以上の突進率を有する突進電流が流れた場合、この突進電流の検出を開始させる突進電流検出開始値Ｂ１７が設けられている。また、突進率検出回路６で検出された突進電流を、突進電流検出開始値Ｂ１７で設定した突進電流と比較判定する検出判定部１１が設けられている。
【００３６】
そして、直流回路の電流が増加したときの動作を説明する。
【００３７】
先ず、負荷が急激に増加して電流が漸進的に増加する漸進電流では、実施例１と同様に遮断器動作回路１３から遮断指令が発せられる。
【００３８】
次に、事故電流のような大きな突進率を有する過大な電流では、突進率検出回路６で突進電流として検出される。そして、この突進電流が突進電流検出開始値Ａ１５で設定された突進率を超えると、検出判定部１１で突進電流と判定され、積分回路７で直ちに突進率が求められる。ここで、突進電流検出開始値Ａ１５は、突進率が１ＭＡ／秒以上の電流が設定されている。
【００３９】
そして、突進率目盛値Ａ１４では、図４に示すように、突進率と動作目盛値とが設定されており、積分回路７で求められた突進率が突進率Ａｍ１を超えると、突進率比較回路９からＯＲ回路１２に信号が送られ、遮断器動作回路１３から遮断指令が発せられる。ここで、突進率Ａｍ１は、例えば突進率１ＭＡ／秒が設定され、これに対応する動作目盛値ｉｍ１は、漸進電流での動作目盛値ｉ０よりも低く、例えば動作目盛値ｉ０の７０％値となっている。
【００４０】
また、突進電流が突進電流検出開始値Ｂ１７で設定された突進率を超えると、検出判定部１１で突進電流と判定され、積分回路７で直ちに突進率が求められる。突進電流検出開始値Ｂ１７は、突進電流検出開始値Ａ１５よりも大きい例えば突進率２ＭＡ／秒以上の電流が設定されている。
【００４１】
そして、突進率目盛値Ｂ１６では、図４に示すように、積分回路７で求められた突進率が突進率Ａｍ２を超えると、突進率比較回路９からＯＲ回路１２に信号が送られ、遮断器動作回路１３から遮断指令が発せられる。ここで、突進率Ａｍ２は、突進率Ａｍ１よりも大きい例えば突進率２ＭＡ／秒が設定され、これに対応する動作目盛値ｉｍ２は、漸進電流での動作目盛値ｉ０よりも低く、例えば動作目盛値ｉ０の３０％値となっている。
【００４２】
これにより、直流回路に流れる突進電流は、その突進率により２段階に区分けされた遮断指令が遮断器動作回路１３から発せられることになる。このため、突進率によりきめ細かい遮断指令を発することができる。なお、これらの突進率目盛値１４および１６は、２〜５段階で区分けされることが好ましく、５段階を超過する複数段階では回路が複雑になり好ましくない。ここで、上述のように突進率を２〜５段階で区分けすることを「数段階に区分けする」と定義する。
【００４３】
上記実施例２の直流回路の保護制御装置によれば、実施例１による効果の他に、突進率の大きさによってきめ細かい遮断指令を発することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１に係る直流回路の保護制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例１に係る直流回路に流れる電流の突進率と保護制御装置内の動作目盛値との関係を示す説明図。
【図３】本発明の実施例２に係る直流回路の保護制御装置の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施例２に係る直流回路に流れる電流の突進率と保護制御装置内の動作目盛値との関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ  電流検出部
１ｂ  漸進電流部
１ｃ  突進電流部
１ｄ  突進目盛部
１ｅ  遮断指令部
１ｆ  第１の突進電流部
１ｇ  第１の突進目盛部
１ｈ  第２の突進電流部
１ｉ  第２の突進目盛部
２  直流変流器
３  変換回路
４  漸進電流目盛値
５  漸進電流比較回路
６  突進率検出回路
７  積分回路
８  突進率目盛値
９  突進率比較回路
１０  突進電流検出開始値
１１  検出判定部
１２  ＯＲ回路
１３  遮断器動作回路
１４  突進率目盛値Ａ
１５  突進電流検出開始値Ａ
１６  突進率目盛値Ｂ
１７  突進電流検出開始値Ｂ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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