JP2003032875A - き電線電流継電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流き電回路における高速度の故障判定が可
能となるき電線電流継電装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 電流検出値を時間微分する電流微分演算
回路６、電流微分演算値ΔＩが演算レベルＫｓを超えた
とき演算指令を出力する電流変化率判定回路８、上記演
算指令出力の立ち上がり時点における電流検出値をベー
ス電流値とし電流検出値とベース電流値との差分を時間
積分する電流積分演算回路９、および積分演算値Ｓが過
電流設定値Ｉｓを超えたとき故障信号を出力する故障判
定回路１１を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電鉄用変電所等
の直流き電回路保護のために用いられるき電線電流継電
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、直流き電回路の短絡保護のため、
例えば特開昭６３−９０４５０号公報に示されるような
き電線電流継電装置は、故障電流発生時に電流増加分を
検出し、一定値以上の電流増加変化が一定時間継続した
条件で遮断器を動作させる。この方法を使用することに
より、故障電流発生時の電流増加変化と電車ノッチアッ
プ時（加速時）の電流変化が接近している場合でも、故
障電流と比べて短時間のノッチアップによる電流変化を
分離することができ、小さな故障電流に対しても直流き
電回路を十分に保護することが可能となる。

【０００３】図１０は、従来装置を説明する構成図であ
る。図１０において、１は直流母線、２は遮断器、３は
き電線、４はＣＴ、５１はＣＴ４からの検出電流アナロ
グ入力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、５２はＣ
ＰＵ部、５３は遮断器２にトリップ指令を出力する出力
部である。直流き電線の負荷電流は、電車の起動時にお
いてノッチ切換え等により図１２に示す波形の通り変化
する。一方、故障電流は図１３に示す波形の通り変化す
る。電車負荷の増大に伴い負荷電流も増大し、故障電流
と負荷電流との大きさに差が無くなり、また、逆に負荷
電流の方が故障電流より増大するケースがある。そこ
で、従来のき電線電流継電装置は、負荷電流が電車のノ
ッチアップ等により急峻に立上り、一定値となる階段波
形の特性を考慮し、図１１に示すように、Ａ／Ｄ変換部
５１から入力した電流値がある一定値（Ｋ）以上である
という判断条件と、一定値以上の電流変化が一定時間継
続するという判断条件とのＡＮＤ条件により、事故判別
を実施し、事故と判定した場合に遮断器２にトリップ指
令を出力するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は以上のよ
うに構成されており、一定値以上の電流増加変化が一定
時間継続することにより故障判定を行っていたため、必
ず設定時間分だけ故障判定が遅れるという欠点があっ
た。直流き電線の重短絡事故の場合は、き電回路に大電
流が流れ、より高速に遮断しなければ、遮断器の遮断限
界を超え事故除去が難しくなるばかりでなく、変電所機
器の破壊に至る恐れがある。

【０００５】また、近年、電力回生車両が増え、一つの
電車区間を走行している回生車が回生制動中に負荷車が
ノッチオフしたときに生じる回生失効現象によって、従
来の装置では不要動作する欠点があった。図１５は、回
生失効時に直流き電回路で発生する現象を説明するため
の説明図である。この直流き電線回路では、整流器によ
り全波整流された電力が、母線Ｍに供給され、更に、遮
断器Ｆｌを設けたき電線６１から電車線７１に、遮断器
Ｆ２を設けたき電線６２から電車線７２に、遮断器Ｆ３
を設けたき電線６３から電車線７３に、遮断器Ｆ４を設
けたき電線６４から電車線７４に、それぞれ電力供給が
行われている。そして、電車Ａは電車線７３より電力供
給を受けて力行し、電車Ｂは電車線７２より電力供給を
受けて力行している。今、電車Ａが回生車になったとき
は、電車Ａから矢印ａで示す方向に、電車線７３→き電
線６３→母線Ｍ→き電線６２→電車線７２を経て、力行
中の電車Ｂに対して回生電力の供給が行われる。この結
果、電車Ｂは、回生電力を消費する負荷車となる。次
に、この状態において、電車Ｂがノッチオフすると、回
生電力を消費する負荷が急になくなってしまい、電車Ａ
から送出されていた回生電流は遮断されて零となる。

【０００６】このように、回生電流が零になると、回生
車であった電車Ａの回生電圧は急上昇し、車内に設けた
過電圧継電器が動作して、過電圧抑制抵抗を通し主回路
を短絡させる（回生失効という）。この結果、き電線６
３におけるき電線電流は、電車Ａが回生車の状態では負
方向の回生電流−Ｉｌが流れているが、回生失効状態に
なると回生電流が遮断されて＋ΔＩｌの電流増加が発生
する。更に、車内に設けた過電圧抑制抵抗が主回路に挿
入されることにより短絡電流が発生し、＋ΔＩ２の電流
増加が発生する（図１４の実線特性参照）。従来装置で
は、この回生失効による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、回生失効を故障と判定し、
不要動作する欠点があった。

【０００７】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、高速度の故障判定が可能となる
き電線電流継電装置を得ることを目的とする。また、回
生失効による不要動作の防止が可能となるき電線電流継
電装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るき電線電
流継電装置は、直流き電線の電流を検出する電流検出手
段、上記電流検出値を時間微分する電流微分演算手段、
上記電流微分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき
演算指令を出力する電流変化率判定手段、上記演算指令
出力の立ち上がり時点における上記電流検出値をベース
電流値として取得し上記演算指令が出力されている間、
差電流（差電流＝上記電流検出値−上記ベース電流値）
を時間積分する電流積分演算手段、および上記電流積分
演算値が所定の第２の設定値を超えたとき故障信号を出
力する故障判定手段を備えたものである。

【０００９】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、直流き電線の電流を検出する電流検出手段、上記電
流検出値を時間微分する電流微分演算手段、上記電流微
分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき第１の判定
結果を出力する電流変化率判定手段、上記直流き電線の
電流が負荷側へ流れる極性のとき第２の判定結果を出力
する電流極性判定手段、上記第１および第２の判定結果
が共に出力されたとき演算指令を出力する演算開始判定
手段、上記演算指令出力の立ち上がり時点における上記
電流検出値をベース電流値として取得し上記演算指令が
出力されている間、差電流（差電流＝上記電流検出値−
上記ベース電流値）を時間積分する電流積分演算手段、
および上記電流積分演算値が所定の第２の設定値を超え
たとき故障信号を出力する故障判定手段を備えたもので
ある。

【００１０】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、直流き電線の電流を検出する電流検出手段、上記電
流検出値を時間微分する電流微分演算手段、上記電流微
分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき第１の判定
結果を出力する電流変化率判定手段、上記直流き電線の
電流が負荷側へ流れる極性のとき第２の判定結果を出力
する電流極性判定手段、上記第１および第２の判定結果
が共に出力されたとき第１の演算指令を出力する第１の
演算開始判定手段、上記第１の演算指令出力の立ち上が
り時点における上記電流検出値を第１のベース電流値と
して取得し上記第１の演算指令が出力されている間、第
１の差電流（第１の差電流＝上記電流検出値−上記第１
のベース電流値）を時間積分して第１の電流積分演算値
を出力する第１の電流積分演算手段、上記第１の電流積
分演算値が所定の第２の設定値を超えたとき第１の故障
判定結果を出力する第１の故障判定手段、上記電流変化
率判定手段からの第１の判定結果の出力が有りかつ上記
電流極性判定手段からの第２の判定結果の出力が無い条
件成立でカウントを開始しこのカウント値が所定の第１
の設定時間になるまでに上記電流極性判定手段から第２
の判定結果が出力されたとき第２の演算指令を出力する
第２の演算開始判定手段、上記第２の演算指令出力の立
ち上がり時点における上記電流検出値を第２のベース電
流値として取得し上記第２の演算指令が出力されている
間、第２の差電流（第２の差電流＝上記電流検出値−上
記第２のベース電流値）を時間積分して第２の電流積分
演算値を出力する第２の電流積分演算手段、上記第２の
演算指令出力の立ち上がりでカウントを開始しこのカウ
ント値が所定の第２の設定時間を超えた時点で上記電流
検出値が所定の第３の設定値を超えているとき故障判定
有効信号を出力する回生失効分別判定手段、上記第２の
電流積分演算値が所定の第４の設定値を超えかつ上記故
障判定有効信号の出力が有るとき第２の故障判定結果を
出力する第２の故障判定手段、および上記第１または第
２の故障判定結果が出力されたとき故障信号を出力する
第３の故障判定手段を備えたものである。

【００１１】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、その第４の設定値を第２の設定値より小さくしたも
のである。

【００１２】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、セクションを介して列車進行の下流側に隣接する直
流き電線が存在する場合、電流変化率判定手段に入力さ
れる電流微分演算値が負極性であってその大きさが所定
の第５の設定値を超えたとき当該電流微分演算値を上記
隣接する直流き電線に設置されたき電線電流継電装置の
電流微分演算手段の出力に加算するセクション補償手段
を備えたものである。

【００１３】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、そのセクション補償手段に、隣接する直流き電線に
設置されたき電線電流継電装置の電流微分演算手段の出
力に加算する電流微分演算値の大きさを調整するゲイン
出力処理手段を備えたものである。

【００１４】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、その故障判定手段から故障信号が出力されたとき、
直流き電線の、電流検出手段より電源側に設置された遮
断器を遮断するようにしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１を図１に基づいて説明する。１は直流母線、
２は直流母線１から分岐したき電線３に挿入された遮断
器、４はき電線３に流れる電流を計測する電流検出手段
としてのＣＴ、５はＣＴ４から入力したアナログ量をデ
ジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器、６はＡ／Ｄ変換器５
から入力した電流値を時間微分演算して電流微分演算値
ΔＩを出力する電流微分演算回路、７は故障判定開始の
レベル値（第１の設定値）を設定する演算レベル（Ｋ
ｓ）設定器、８は電流微分演算回路６から得られる電流
微分演算値ΔＩが演算レベル（Ｋｓ）設定器７で設定す
る演算レベル値を超えた場合に演算指令を出力する電流
変化率判定回路、９は電流変化率判定回路８から演算指
令の出力が開始された時点の電流検出値をベース電流値
に設定し、上記演算指令が出力されている間、差電流
（差電流＝電流検出値−ベース電流値）を時間積分し、
演算指令が無い場合は電流積分値を０リセットする電流
積分演算回路、１０は電流積分演算回路９が出力する電
流積分演算値Ｓの故障判定設定値（第２の設定値）を設
定する過電流（Ｉｓ）設定器、１１は電流積分演算回路
９が出力した電流積分演算値Ｓと故障判定設定値Ｉｓと
を比較し、電流積分演算値が大きい場合に故障信号を出
力する故障判定回路、１２は故障判定回路１１が故障信
号を出力した場合、当該遮断器２にトリップ指令を出力
するトリップ指令出力部である。

【００１６】次に実施の形態１の動作について説明す
る。直流き電線の負荷電流は、既述したように、電車の
起動時においてノッチ切換え等により図１２に示す波形
の通り変化する。一方、故障電流は図１３に示す波形の
通り変化する。電車負荷の増大に伴い負荷電流も増大
し、故障電流と負荷電流との大きさに差が無くなり、ま
た、逆に負荷電流の方が故障電流より増大するケースも
ある。そこで、図１に示すき電線電流継電装置では、負
荷電流が電車のノッチアップ等により急峻に立上り、一
定値となる階投波形の特性であることを考慮し、ＣＴ４
よりＡ／Ｄ変換器５を経て入力した電流検出値を電流微
分演算回路６により時間微分演算を実施する。電流微分
演算値ΔＩが設定値Ｋｓ以上と判定した場合、電流積分
演算回路９は、判定した時点の電流検出値をベース電流
に設定し、電流検出値とベース電流との差分から電流増
加量を算出し、時間積分を行う。故障判定回路１１は、
電流増加量の時間積分値が過電流設定値Ｉｓを超えたと
判定した場合に、故障事故と判定し、故障信号を出力す
る。トリップ指令出力部１２は故障信号により遮断器２
にトリップ指令を出力する。

【００１７】図２は、電車の起動時における本装置の動
作を示すタイミングチャートである。２段にわたるノッ
チアップの各段において電流微分演算値ΔＩが演算レベ
ルＫｓを超えて積分演算が開始され演算レベルＫｓ以下
になると積分値が０リセットされている。そして、いず
れの積分区間においても、積分演算値Ｓが過電流設
定値Ｉｓに達せず、従って、故障判定されることなく、
円滑な運転動作がなされる。なお、図２中に示すノッチ
アップ期間は、ノッチアップが開始されてから電流増加
が無くなるまでの時間で、従来の装置にあっては、この
期間経過後も一定以上の電流増加があると故障発生と判
定していたわけである。

【００１８】これに対し、図３は力行中に事故が発生し
過電流が流れた場合の本装置の動作を示すタイミングチ
ャートである。故障発生で電流が立ち上がると、即、電
流微分演算値ΔＩが演算レベルＫｓ以上となり積分演算
が開始される。この積分演算は、図中、全積分区間で示
す時間帯で継続されるが、電流積分演算回路９からの積
分演算値Ｓは積分開始直後から急激に増大し、図中、ノ
ッチアップ期間より十分短い積分区間で示す時点で過
電流設定値Ｉｓに達し、故障判定回路１１から故障信号
が出力され遮断器２がトリップされる。

【００１９】以上のように、この発明の実施の形態１で
は、過大な故障電流が発生する重短絡故障では、電流増
加量の時間積分値が過電流設定値を瞬時に超え、高速で
高精度なき電線電流継電装置が実現できる。

【００２０】実施の形態２．以下、本発明の実施の形態
２を図４に基づいて説明する。実施の形態１と異なる部
分を中心に説明する。１３は電流検出値が０以上（負荷
側に流れる方向を正とする）の場合に信号を出力する電
流極性判定回路、１４は電流変化率判定回路８による出
力（第１の判定結果）と電流極性判定回路１３による出
力（第２の判定結果）とのＡＮＤ条件で演算指令を出力
する演算開始判定回路である。

【００２１】次に、この実施の形態２での動作を、図５
に示すタイミングチャートを参照して説明する。図５
は、先に図１４の実線特性で説明した回生失効発生時の
電流経過を示すもので、本願の理解を助けるため従来の
場合の動作を併記している。先ず、従来の場合を説明す
ると、当該き電線３に接続されている電車が回生動作で
走行中にその回生負荷が急になくなると、電流が負の値
から急増するので電流増加率が直ちに演算レベルを超
え、図に示すように、電流が正に反転してその極大値に
至る直前までこの検出期間が継続する。従って、この従
来の検出期間が、先に図２，図３で説明した従来の検出
設定値（ノッチアップ期間）を超えると過電流故障と誤
判定することになる。

【００２２】これに対し、本願の図４に示す装置では、
電流極性判定回路１３を設け、電流が正に反転した時点
から積分演算を開始するので、図に示すとおり積分期間
が短縮され、その結果、積分演算値Ｓも低いレベルにと
どまり、過電流設定値Ｉｓに達することなく故障信号が
出力されることはない。

【００２３】以上のように、この発明の実施の形態２で
は、回生失効現象のうち、回生電流自体の変化分を除い
て電流変化を検出することが可能となり、回生失効時の
不要遮断を防止できる。

【００２４】実施の形態３．以下、本発明の実施の形態
３を図６に基づいて説明する。この実施の形態３は、先
の実施の形態２に更に以下の構成を追加したものであ
る。即ち、１５は後述する第１の設定時間である演算時
間（Ｔｓ）を設定する時間（Ｔｓ）設定器、１６は電流
変化率判定回路８の出力が有り、且つ、電流極性判定回
路１３の出力が無い条件成立でカウントを開始しこのカ
ウント値が時間（Ｔｓ）設定器１５により設定された演
算時間（Ｔｓ）になるまでに電流極性判定回路１３の出
力が有りとなったとき第２の演算指令を出力する第２の
演算開始判定回路、２０は第２の演算指令が出力を開始
した時点のＡ／Ｄ変換器５から入力した電流検出値をベ
ース電流値に設定し、第２の演算指令が出力されている
間、Ａ／Ｄ変換器５により入力した電流検出値とベース
電流値との差分を時間積分し、第２の演算指令が無い場
合は電流積分値を０リセットする第２の電流積分演算回
路、１７は回生失効の系統現象による故障誤判定を防止
し、回生失効中は故障判定を無効とするための第２の設
定時間である回生失効分別時間（Ｔｖ）を設定する分別
時間（Ｔｖ）設定器、１８は回生失効分別時間（Ｔｖ）
後の電流検出値により回生失効現象と区別するため、第
３の設定値である回生失効分別レベル値（Ｋｖ）を設定
する分別レベル（Ｋｖ）設定器、１９は第２の演算指令
が出力されてから回生失効分別時間（Ｔｖ）経過後、Ａ
／Ｄ変換器５により入力した電流検出値が回生失効分別
レベル値（Ｋｖ）を超えた場合に故障判定有効信号を出
力する回生失効分別判定回路、２１は第２の電流積分演
算回路２０による電流積分値Ｓ２の故障判定設定値Ｉｓ
２（第４の設定値）を設定する過電流（Ｉｓ２）設定
器、２２は第２の電流積分演算回路２０により出力され
た電流積分値Ｓ２が過電流（Ｉｓ２）設定器２１により
設定された故障判定設定値Ｉｓ２を超え、且つ、回生失
効分別判定回路１９からの故障判定有効信号の出力が有
りの場合に故障信号（第２の故障判定結果）を出力する
第２の故障判定回路、２３は故障判定回路１１と第２の
故障判定回路２２の何れかが故障信号を出力した場合
に、トリップ指令出力部１２に故障信号を出力する第３
の故障判定手段としてのＯＲ回路である。

【００２５】この実施の形態３は、先の図１４に一点鎖
線で示した故障、即ち、回生車が存在する回線で軽短絡
故障が発生した場合にこれを確実に判定可能とするもの
である。以下、その動作を図７に示すタイミングチャー
トを参照して説明する。先の図１４に示すように、回生
車が存在する回線で軽短絡故障が発生した場合、過渡的
な電流増加量が回生失効現象による場合より少ない場合
があり、事故と回生失効現象との分別が困難となる。本
実施の形態３においては、「回生失効現象では一定時間
後に負荷電流が減少する」という事象を考慮し、回生失
効を分離できる回生失効分別時間（Ｔｖ）を設定し、こ
の設定時間（Ｔｖ）後に負荷電流（電流検出値）が回生
失効分別レベル（Ｋｖ）以上であることを判定する回生
失効分別判定回路１９を設け、回生失効でないと分別し
た以降、第２の電流積分演算回路２０からの積分演算値
Ｓ２が過電流設定値Ｉｓ２を超えると故障と判定する。

【００２６】また、本実施の形態３では、回生失効現象
を分離し、且つ、負荷電流を故障と誤判定しないため、
時間（Ｔｓ）設定器１５により故障検出期間である演算
時間Ｔｓを設定する。そして、電流極性判定回路１３の
出力がない状態（電流が負）で電流変化率判定回路８の
出力が立ち上がった後、上記演算時間Ｔｓ内に電流極性
判定回路１３の出力が立ち上がらないとき、即ち、電流
が正に反転しないときは、第２の演算指令は出力しない
ようにする。例えば、き電線の負荷側で回生車両が２列
車運転しており、これが回生車両１列車に減少した場合
等は上記現象となり、誤判定が防止されるわけである。

【００２７】更に、例えば、き電線の負荷側で回生車両
が運転中にき電線の抵抗地絡事故が発生すると、地絡点
への事故電流はき電線からの電流に加えて当該回生車両
からの電流が重畳することになる。従って、ＣＴ４での
電流値は事故点電流より小さくなり、事故電流を速やか
に遮断するためには、第２の電流積分演算回路２０の出
力Ｓ２に対して故障判定をする過電流設定値Ｉｓ２は、
電流積分演算回路９の出力Ｓに対して故障判定する過電
流設定値Ｉｓより小さい値に設定するのが望ましい。

【００２８】以上のように、この実施の形態３では、回
生車が存在する回線で発生する軽短絡故障を確実に判定
検出することができる。

【００２９】実施の形態４．以下、本発明の形態４を図
８に基づいて説明する。大電流を消費しながら移動する
電車が、変電所のセクションを通過する場合、各回線毎
の電流変化量により事故判定を行うき電線電流継電装置
は、自回線に電車が進入した場合、その電流増加から事
故と判定し不要動作を行う可能性が有る。本実施の形態
４はその解決策を実現するもので、以下、先の実施の形
態と異なる部分を中心に説明する。

【００３０】２５はセクション通過現象の故障誤判定を
防止するための補償レベルＫｗ（第５の設定値）を設定
するセクション補償レベル（Ｋｗ）設定器、２６は電流
変化率判定回路８に入力される電流微分演算値ΔＩの減
少量が上記補償レベルＫｗを超えた場合、厳密には、上
記電流微分演算値ΔＩが負極性であってその大きさが補
償レベルＫｗの大きさを超えた場合に信号を出力するセ
クション補償判定回路、２７はセクション補償判定回路
２６の出力が有りの場合に上記電流微分演算値ΔＩを出
力し、セクション補償判定回路２６の出力が無い場合は
０を出力する切換器、２８は切換器２７の出力にゲイン
Ｇｓを乗じたΔＩ補正値を、列車進行の下流側に隣接す
る回線のき電線電流継電装置に出力するゲイン出力処理
回路、２９は隣接回線のき電線電流継電装置からのΔＩ
補正値を自己のき電線電流継電装置の電流微分演算回路
６の出力に加算する加算器である。なお、３１〜３４
は、隣接回線の、それぞれき電線、遮断器、ＣＴ、Ａ／
Ｄ変換器である。また、３５はセクションである。

【００３１】次に、動作を、タイミングチャートを示す
図９を参照して説明する。今、図８に示すように、力行
中の車両が、き電線３（以下では、き電線Ａと称する）
側からき電線３１（以下では、き電線Ｂと称する）側へ
移行する場合を想定する。先ず、き電線Ａ側では、図９
（ａ）に示すように、車両負荷の離反で電流が急減す
る。その結果、直ちに、電流微分演算値ΔＩが負極性で
その大きさが補償レベルＫｗを超え（図９（ｂ））、ゲ
イン出力処理回路２８からき電線Ｂ側のき電線電流継電
装置にΔＩ補正値が出力される。き電線Ｂ側では、車両
の進入で電流が急増するが（図９（ｃ））、その電流微
分演算回路６から出力される電流微分演算値ΔＩは、図
９（ｄ）に示すように、補正前の大きな値から上記ΔＩ
補正値が差し引かれて演算レベルＫｓ以下に低減し、演
算指令が出力されず、従って、故障誤判定の恐れがな
い。

【００３２】以上のように、この実施の形態４では、隣
接回線から進入してきた電車負荷による電流増加量を隣
接回線の補正値により相殺することが可能となり、セク
ション通過現象による不要遮断を防止できる。なお、図
８の装置は、先の実施の形態２の図４の回路を基準に構
成しているが、実施の形態１または３の図１、図６の回
路を基準に構成することもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るき電線電
流継電装置は、直流き電線の電流を検出する電流検出手
段、上記電流検出値を時間微分する電流微分演算手段、
上記電流微分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき
演算指令を出力する電流変化率判定手段、上記演算指令
出力の立ち上がり時点における上記電流検出値をベース
電流値として取得し上記演算指令が出力されている間、
差電流（差電流＝上記電流検出値−上記ベース電流値）
を時間積分する電流積分演算手段、および上記電流積分
演算値が所定の第２の設定値を超えたとき故障信号を出
力する故障判定手段を備えたので、高速で高精度なき電
線電流継電装置を実現することができる。

【００３４】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、直流き電線の電流を検出する電流検出手段、上記電
流検出値を時間微分する電流微分演算手段、上記電流微
分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき第１の判定
結果を出力する電流変化率判定手段、上記直流き電線の
電流が負荷側へ流れる極性のとき第２の判定結果を出力
する電流極性判定手段、上記第１および第２の判定結果
が共に出力されたとき演算指令を出力する演算開始判定
手段、上記演算指令出力の立ち上がり時点における上記
電流検出値をベース電流値として取得し上記演算指令が
出力されている間、差電流（差電流＝上記電流検出値−
上記ベース電流値）を時間積分する電流積分演算手段、
および上記電流積分演算値が所定の第２の設定値を超え
たとき故障信号を出力する故障判定手段を備えたので、
通常の回生失効による不要遮断も防止することができ
る。

【００３５】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、直流き電線の電流を検出する電流検出手段、上記電
流検出値を時間微分する電流微分演算手段、上記電流微
分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき第１の判定
結果を出力する電流変化率判定手段、上記直流き電線の
電流が負荷側へ流れる極性のとき第２の判定結果を出力
する電流極性判定手段、上記第１および第２の判定結果
が共に出力されたとき第１の演算指令を出力する第１の
演算開始判定手段、上記第１の演算指令出力の立ち上が
り時点における上記電流検出値を第１のベース電流値と
して取得し上記第１の演算指令が出力されている間、第
１の差電流（第１の差電流＝上記電流検出値−上記第１
のベース電流値）を時間積分して第１の電流積分演算値
を出力する第１の電流積分演算手段、上記第１の電流積
分演算値が所定の第２の設定値を超えたとき第１の故障
判定結果を出力する第１の故障判定手段、上記電流変化
率判定手段からの第１の判定結果の出力が有りかつ上記
電流極性判定手段からの第２の判定結果の出力が無い条
件成立でカウントを開始しこのカウント値が所定の第１
の設定時間になるまでに上記電流極性判定手段から第２
の判定結果が出力されたとき第２の演算指令を出力する
第２の演算開始判定手段、上記第２の演算指令出力の立
ち上がり時点における上記電流検出値を第２のベース電
流値として取得し上記第２の演算指令が出力されている
間、第２の差電流（第２の差電流＝上記電流検出値−上
記第２のベース電流値）を時間積分して第２の電流積分
演算値を出力する第２の電流積分演算手段、上記第２の
演算指令出力の立ち上がりでカウントを開始しこのカウ
ント値が所定の第２の設定時間を超えた時点で上記電流
検出値が所定の第３の設定値を超えているとき故障判定
有効信号を出力する回生失効分別判定手段、上記第２の
電流積分演算値が所定の第４の設定値を超えかつ上記故
障判定有効信号の出力が有るとき第２の故障判定結果を
出力する第２の故障判定手段、および上記第１または第
２の故障判定結果が出力されたとき故障信号を出力する
第３の故障判定手段を備えたので、回生車が存在する回
線で発生する軽短絡故障も確実に判定検出することがで
きる。

【００３６】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、その第４の設定値を第２の設定値より小さくしたの
で、回生車が存在する回線で発生する地絡故障も速やか
に判定検出することができる。

【００３７】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、セクションを介して列車進行の下流側に隣接する直
流き電線が存在する場合、電流変化率判定手段に入力さ
れる電流微分演算値が負極性であってその大きさが所定
の第５の設定値を超えたとき当該電流微分演算値を上記
隣接する直流き電線に設置されたき電線電流継電装置の
電流微分演算手段の出力に加算するセクション補償手段
を備えたので、セクション通過現象による不要遮断も防
止することができる。

【００３８】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、そのセクション補償手段に、隣接する直流き電線に
設置されたき電線電流継電装置の電流微分演算手段の出
力に加算する電流微分演算値の大きさを調整するゲイン
出力処理手段を備えたので、セクション通過補償の動作
を一層適切に実現することができる。

【００３９】また、この発明に係るき電線電流継電装置
は、その故障判定手段から故障信号が出力されたとき、
直流き電線の、電流検出手段より電源側に設置された遮
断器を遮断するようにしたので、き電線回路の保護が確
実になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるき電線電流
継電装置を示す回路構成図である。

【図２】 負荷変動（ノッチアップ）時の、故障判定動
作を説明するためのタイミングチャートである。

【図３】 力行中の事故時の、故障判定動作を説明する
ためのタイミングチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態２におけるき電線電流
継電装置を示す回路構成図である。

【図５】 回生失効時の、故障判定動作を説明するため
のタイミングチャートである。

【図６】 この発明の実施の形態３におけるき電線電流
継電装置を示す回路構成図である。

【図７】 回生車が存在する回線での軽短絡故障時の、
故障判定動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図８】 この発明の実施の形態４におけるき電線電流
継電装置を示す回路構成図である。

【図９】 セクション通過時の、故障判定動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図１０】 従来のき電線電流継電装置を示す回路構成
図である。

【図１１】 従来装置の故障判定ロジックを示す図であ
る。

【図１２】 直流き電回路での負荷変動（ノッチアッ
プ）時の電流波形を示す図である。

【図１３】 直流き電回路での故障電流波形を示す図で
ある。

【図１４】 回生失効時の電流波形および回生車が存在
する回線での軽短絡故障電流波形を示す図である。

【図１５】 回生および回生失効の動作を説明するため
の図である。

【符号の説明】 ２，３２ 遮断器、３，３１ き電線、４，３３ Ｃ
Ｔ、６ 電流微分演算回路、７ 演算レベル（Ｋｓ）設
定器、８ 電流変化率判定回路、９ 電流積分演算回
路、１０ 過電流（Ｉｓ）設定器、１１ 故障判定回
路、１２ トリップ指令出力部、１３ 電流極性判定回
路、１４ 演算開始判定回路、１５ 時間（Ｔｓ）設定
器、１６ 第２の演算開始判定回路、１７ 分別時間
（Ｔｖ）設定器、１８ 分別レベル（Ｋｖ）設定器、１
９ 回生失効分別判定回路、２０ 第２の電流積分演算
回路、２１ 過電流（Ｉｓ２）設定器、２２ 第２の故
障判定回路、２３ ＯＲ回路、２５ セクション補償レ
ベル（Ｋｗ）設定器、２６ セクション補償判定回路、
２７ 切換器、２８ ゲイン出力処理回路、２９ 加算
器、３５ セクション。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流き電線の電流を検出する電流検出手
   段、上記電流検出値を時間微分する電流微分演算手段、
   上記電流微分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき
   演算指令を出力する電流変化率判定手段、上記演算指令
   出力の立ち上がり時点における上記電流検出値をベース
   電流値として取得し上記演算指令が出力されている間、
   差電流（差電流＝上記電流検出値−上記ベース電流値）
   を時間積分する電流積分演算手段、および上記電流積分
   演算値が所定の第２の設定値を超えたとき故障信号を出
   力する故障判定手段を備えたき電線電流継電装置。
2. 【請求項２】 直流き電線の電流を検出する電流検出手
   段、上記電流検出値を時間微分する電流微分演算手段、
   上記電流微分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき
   第１の判定結果を出力する電流変化率判定手段、上記直
   流き電線の電流が負荷側へ流れる極性のとき第２の判定
   結果を出力する電流極性判定手段、上記第１および第２
   の判定結果が共に出力されたとき演算指令を出力する演
   算開始判定手段、上記演算指令出力の立ち上がり時点に
   おける上記電流検出値をベース電流値として取得し上記
   演算指令が出力されている間、差電流（差電流＝上記電
   流検出値−上記ベース電流値）を時間積分する電流積分
   演算手段、および上記電流積分演算値が所定の第２の設
   定値を超えたとき故障信号を出力する故障判定手段を備
   えたき電線電流継電装置。
3. 【請求項３】 直流き電線の電流を検出する電流検出手
   段、上記電流検出値を時間微分する電流微分演算手段、
   上記電流微分演算値が所定の第１の設定値を超えたとき
   第１の判定結果を出力する電流変化率判定手段、上記直
   流き電線の電流が負荷側へ流れる極性のとき第２の判定
   結果を出力する電流極性判定手段、上記第１および第２
   の判定結果が共に出力されたとき第１の演算指令を出力
   する第１の演算開始判定手段、上記第１の演算指令出力
   の立ち上がり時点における上記電流検出値を第１のベー
   ス電流値として取得し上記第１の演算指令が出力されて
   いる間、第１の差電流（第１の差電流＝上記電流検出値
   −上記第１のベース電流値）を時間積分して第１の電流
   積分演算値を出力する第１の電流積分演算手段、上記第
   １の電流積分演算値が所定の第２の設定値を超えたとき
   第１の故障判定結果を出力する第１の故障判定手段、上
   記電流変化率判定手段からの第１の判定結果の出力が有
   りかつ上記電流極性判定手段からの第２の判定結果の出
   力が無い条件成立でカウントを開始しこのカウント値が
   所定の第１の設定時間になるまでに上記電流極性判定手
   段から第２の判定結果が出力されたとき第２の演算指令
   を出力する第２の演算開始判定手段、上記第２の演算指
   令出力の立ち上がり時点における上記電流検出値を第２
   のベース電流値として取得し上記第２の演算指令が出力
   されている間、第２の差電流（第２の差電流＝上記電流
   検出値−上記第２のベース電流値）を時間積分して第２
   の電流積分演算値を出力する第２の電流積分演算手段、
   上記第２の演算指令出力の立ち上がりでカウントを開始
   しこのカウント値が所定の第２の設定時間を超えた時点
   で上記電流検出値が所定の第３の設定値を超えていると
   き故障判定有効信号を出力する回生失効分別判定手段、
   上記第２の電流積分演算値が所定の第４の設定値を超え
   かつ上記故障判定有効信号の出力が有るとき第２の故障
   判定結果を出力する第２の故障判定手段、および上記第
   １または第２の故障判定結果が出力されたとき故障信号
   を出力する第３の故障判定手段を備えたき電線電流継電
   装置。
4. 【請求項４】 第４の設定値を第２の設定値より小さく
   したことを特徴とする請求項３に記載のき電線電流継電
   装置。
5. 【請求項５】 セクションを介して列車進行の下流側に
   隣接する直流き電線が存在する場合、電流変化率判定手
   段に入力される電流微分演算値が負極性であってその大
   きさが所定の第５の設定値を超えたとき当該電流微分演
   算値を上記隣接する直流き電線に設置されたき電線電流
   継電装置の電流微分演算手段の出力に加算するセクショ
   ン補償手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし４
   のいずれかに記載のき電線電流継電装置。
6. 【請求項６】 セクション補償手段に、隣接する直流き
   電線に設置されたき電線電流継電装置の電流微分演算手
   段の出力に加算する電流微分演算値の大きさを調整する
   ゲイン出力処理手段を備えたことを特徴とする請求項５
   に記載のき電線電流継電装置。
7. 【請求項７】 故障判定手段から故障信号が出力された
   とき、直流き電線の、電流検出手段より電源側に設置さ
   れた遮断器を遮断するようにしたことを特徴とする請求
   項１ないし６のいずれかに記載のき電線電流継電装置。