(57)【要約】【課題】不要な保護動作を起こすことなく、正常な保護動作を行うことで、故障現象をより把握しやすくせしめる保護継電器を提供する。【解決手段】交流き電回路のアドミッタンス値により故障検出を行うＧ−Ｂ領域を整定する保護領域整定回路と、前記アドミッタンス値の変化率が設定値以上に上昇したことを検出する変化率検出回路とを備え、前記アドミッタンス値が前記Ｇ−Ｂ領域の外へ移行する、あるいは前記アドミッタンス値の変化率が設定値以上になったときに動作出力をリレーへ出力するアンドゲートとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流き電回路のアドミッタンス値により故障検出を行うＧ−Ｂ領域を整定する保護領域整定回路と、前記アドミッタンス値の変化率が設定値以上に上昇したことを検出する変化率検出回路とを備え、
前記アドミッタンス値が前記Ｇ−Ｂ領域の外へ移行する、あるいは前記アドミッタンス値の変化率が設定値以上になったときに動作出力をリレーへ出力するアンドゲートとを備えることを特徴とする保護継電器。
【請求項２】
請求項１に記載の保護継電器において、
前記変化率検出回路は、交流き電回路のコンダクタンスの変化率が第１の設定値よりも大きいことを検出することを特徴とする保護継電器。
【請求項３】
請求項１に記載の保護継電器において、
前記変化率検出回路は、交流き電回路のサセプタンスの変化率が第２の設定値よりも大きいことを検出することを特徴とする保護継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電気鉄道において、鉄道車両が走行するき電回路の保護継電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流電気鉄道の交流き電回路において、変電所の各回線の電圧及び電流を計測し、これから求めたインピーダンスＺから抵抗値ＲとリアクタンスＸからなるＲ−Ｘ特性を求め、保護領域内に入ると故障が発生したと検知して当該回路の遮断器を開放して故障電流を遮断している。
【０００３】
このような保護継電器は種々の形態が知られているが、例えば特許文献１に記載されているように、交流き電回路のインピーダンス値により故障検出を行う第１の保護領域を整定する第１の保護領域整定回路と、上記交流き電回路のインピーダンス値の変化率が設定値以下に低下したことを検出する変化率検出回路と、上記インピーダンス値の変化率が設定値以下となったとき、あるいは電圧が設定値以下に低下したことを検出する不足電圧検出回路を備え、該不足電圧検出回路が不足電圧を検出したとき、上記第１の保護領域での動作出力をリレーへ出力するアンドゲートと、上記第１の保護領域より小さい第２の保護領域を整定し、電気車負荷時において、該第２の保護領域での動作出力を上記リレーへ出力する第２の保護領域整定回路とを備えた保護継電器が知られている。
【０００４】
このような保護継電器によれば、第１の保護領域を整定する第１の保護領域整定回路と、インピーダンス変化率検出回路を備え、インピーダンス変化率が設定値以下となったとき、上記第１の保護領域での動作出力をアンドゲートを通じリレーへ出力させ、インピーダンス変化率が設定値を越えるときは、上記第１の保護領域より小さい交流電気車の負荷領域を外した第２の保護領域を第２の保護領域整定回路において整定し、該第２の保護領域での動作出力を上記リレーへ出力させるように構成したので、交流電気車の負荷電流による不要動作を防止できるとともに、き電回路の故障時にはこれを確実に検出して、このき電回路を保護できるものが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７３１３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の保護継電器によると、第１及び第２の保護領域制定回路が必要となるため、処理が複雑になると共に、例えば負荷電流が大きい線区では、図４に示すようにサイリスタ位相制御車等の力行のような負荷が検出されると、Ｒ−Ｘ領域に入ってしまうことがあり、本来の故障発生時のＲ−Ｘ特性との判別が難しくなり、不要な保護動作を起こすことがある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、不要な保護動作を起こすことなく、正常な保護動作を行うことで、故障現象をより把握しやすくせしめる保護継電器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】
【０００８】
本発明に係る保護継電器は、交流き電回路のアドミッタンス値により故障検出を行うＧ−Ｂ領域を整定する保護領域整定回路と、前記アドミッタンス値の変化率が設定値以上に上昇したことを検出する変化率検出回路とを備え、前記アドミッタンス値が前記Ｇ−Ｂ領域の外へ移行する、あるいは前記アドミッタンス値の変化率が設定値以下になったときに動作出力をリレーへ出力するアンドゲートとを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る保護継電器において、前記変化率検出回路は、交流き電回路のコンダクタンスの変化率が第１の設定値よりも大きいことを検出すると好適である。
【００１０】
また、本発明に係る保護継電器において、前記変化率検出回路は、交流き電回路のサセプタンスの変化率が第２の設定値よりも大きいことを検出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る保護継電器は、交流き電回路のアドミッタンス値により故障検出を行うＧ−Ｂ領域を整定する保護領域整定回路と、前記アドミッタンス値の変化率が設定値以上に上昇したことを検出する変化率検出回路とを備え、前記アドミッタンス値が前記Ｇ−Ｂ領域の外へ移行する、あるいは前記アドミッタンス値の変化率が設定値以上になったときに動作出力をリレーへ出力するアンドゲートとを備えるので、負荷が大きい場合にインピーダンスがＲ−Ｘ領域に入ったとしても、アドミッタンスの変化量が設定値以上に上昇しなければ故障が生じていないと判断できるため、正常な保護動作を行うことができる。また、保護領域整定回路は、Ｇ−Ｂ特性を用いた領域を整定しているので、従来のＲ−Ｘ特性と比べて、サイリスタ位相制御車等による負荷電流が大きいために保護領域をまたぐ場合と、事故発生により保護領域をまたぐ場合にこれらのインピーダンスの変化量が同等であっても、Ｇ−Ｂ特性ならば変化の度合いに差がつくため、負荷電流と事故電流の区別が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る保護継電器の構成を説明するためのブロック図。
【図２】本実施形態に係る保護継電器の保護領域整定回路の動作を説明するための図。
【図３】Ｒ−Ｘ特性とＧ−Ｂ特性を比較するための図。
【図４】従来のＲ−Ｘ特性による保護継電器の故障判別を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る保護継電器の構成を説明するためのブロック図であり、図２は、本実施形態に係る保護継電器の保護領域整定回路の動作を説明するための図であり、図３は、Ｒ−Ｘ特性とＧ−Ｂ特性を比較するための図であり、図４は、従来のＲ−Ｘ特性による保護継電器の故障判別を説明するための図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る保護継電器１は、交流き電回路のアドミッタンス値により故障検出を行うＧ−Ｂ領域１１を整定する保護領域整定回路１０と、アドミッタンス値の変化率が設定値以上に上昇したことを検出する変化率検出回路２０と、アドミッタンス値がＧ−Ｂ領域の外へ移行する、あるいはアドミッタンス値の変化率が設定値以上になったときに動作出力をリレーへ出力するアンドゲート３０とを備えている。
【００１６】
図２に示すように、保護領域整定回路１０は、交流き電回路のアドミッタンス値によって故障検出を行うＧ−Ｂ領域１１を整定している。具体的には、保護継電器１が保護する保護区間内に存する変電所で測定した電圧Ｖ及び電流Ｉからアドミッタンス値を求める。アドミッタンス値は、コンダクタンスＧとサセプタンスＢとを算出し、予め設定したＧ−Ｂ領域１１の範囲の内外にあるかを検出する。ここで、コンダクタンスＧ及びサセプタンスＢは、以下の数式によって算出することができる。
【００１７】
【数１】
2017081406.tif 000003
【００１８】
【数２】
2017081406.tif 000004
【００１９】
このように、保護領域整定回路１０では、アドミッタンス値によって故障を検出するＧ−Ｂ領域１１を整定しており、当該Ｇ−Ｂ領域１１の外に電流値が外れると事故が発生したことを検出する。
【００２０】
また、変化率検出回路２０は、コンダクタンス変化率検出回路２１とサセプタンス変化値検出回路２２とを備え、これらのコンダクタンス変化率検出回路２１とサセプタンス変化率検出回路２２のいずれか一方が条件を満たす場合に動作出力を出力するオアゲート２３を備えている。
【００２１】
図１に示すように、コンダクタンス変化率検出回路２１では、コンダクタンスの変化率ΔＧが予め設定した第１の設定値Ｋ１よりも大きいか否かを検出しており、サセプタンス変化率検出回路２２では、サセプタンスの変化率ΔＢが予め設定した第２の設定値Ｋ２よりも大きいか否かを検出している。
【００２２】
ここで、本実施形態に係る保護継電器１に用いられるＧ−Ｂ特性を用いた検出方法と、従来の保護継電器で用いられていたＲ−Ｘ特性を用いた検出方法との相違点について図３を参照して説明を行う。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、サイリスタ位相制御車などによる負荷電流が大きいために保護領域（Ｒ−Ｘ領域）をまたぐ場合の負荷電流１２の場合と、事故発生により保護領域をまたぐ場合の事故電流１３とでは、インピーダンス値が同等であれば、負荷電流１２及び事故電流１３のいずれも保護領域内に入る負荷を検出するため、負荷電流１２を検出した場合も事故が発生したと判定されて保護動作を行うこととなり、不要な保護動作が発生してしまう。
【００２４】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る保護継電器１のようにＧ−Ｂ特性を用いた場合、負荷電流１２と事故電流１３との度合い（矢印の長さ）に差がつくこととなる。これにより、負荷電流１２と、事故電流１３との間に有意な差が認められることから、負荷電流１２については、事故が発生したと判定されず、事故電流１３が検出された場合にのみ保護動作を行うことができる。
【００２５】
なお、本実施形態に係る保護継電器１は、アドミッタンス値の変化率を元に負荷電流１２と事故電流１３の区別を行っているため、負荷電流１２と事故電流１３の区別をより容易かつ正確に行うことができ、不要な保護動作を発生させずに正常な保護動作を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１          保護継電器，
１０        保護領域整定回路，
１１        Ｇ−Ｂ領域，
１２        負荷電流，
１３        事故電流，
２０        変化率検出回路，
２１        コンダクタンス変化率検出回路，
２２        サセプタンス変化率検出回路，
２３        オアゲート，
３０        アンドゲート，
Ｋ１        第１の設定値，
Ｋ２        第２の設定値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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