JPH10271610A - Device for controlling changeover of power supply for ac electric railway - Google Patents
Device for controlling changeover of power supply for ac electric railwayInfo
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- JPH10271610A JPH10271610A JP7384097A JP7384097A JPH10271610A JP H10271610 A JPH10271610 A JP H10271610A JP 7384097 A JP7384097 A JP 7384097A JP 7384097 A JP7384097 A JP 7384097A JP H10271610 A JPH10271610 A JP H10271610A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電圧の大き
さが異なる異電源の突き合わせ個所である中性セクショ
ンを、電気車が走行する際に、電気車内に設置されてい
る変圧器に発生する過電流を抑制可能な交流電気鉄道用
電源切替制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generates a neutral section, for example, a location where different power supplies have different voltages to each other, in a transformer installed in an electric vehicle when the electric vehicle runs. The present invention relates to a power supply switching control device for an AC electric railway capable of suppressing overcurrent.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６は従来の異電源の突き合わせ個所で
ある中性セクションを有する交流電気鉄道の主回路の概
略構成を示す図である。これは異電源、すなわち電圧の
大きさが異なる出発点側電源（起点側電源）１および終
着点側電源２が所定間隔を存して設置され、両電源１，
２が突き合わされる個所で例えば１０００ｍの長さの中
性セクション３の中点と電源１の一端側には、出発点側
切替開閉器４が並列に接続され、また中性セクション３
の中点と電源２の一端側には、終着点側切替開閉器５が
並列に接続されている。中性セクション３の一部であっ
て、電気車６が走行する軌道の一部に長さが例えば５５
０ｍの軌道回路２０が設置されている。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a main circuit of a conventional AC electric railway having a neutral section which is a place where different power sources are joined. In this case, different power sources, that is, a power source on the starting point side (power source on the starting point) 1 and a power source 2 on the ending point having different voltages are installed at predetermined intervals.
A starting point side switching switch 4 is connected in parallel to the neutral point of the neutral section 3 having a length of, for example, 1000 m and one end of the power supply 1 at the point where the two sections 2 meet.
Is connected in parallel to the middle point and one end of the power supply 2. A part of the neutral section 3 and a part of the track on which the electric car 6 travels has a length of 55
A track circuit 20 of 0 m is installed.
【０００３】このような構成のき電回路により、電気車
６には常時集電子７を介して電力が供給されるようにな
っている。電気車６の内部には、図７に示すように３巻
線を有する変圧器２１が設置され、この一次巻線は該集
電子７に電気的に接続され、また二次巻線の一方は交流
電圧を直流電圧に変換するコンバータ２２、コンバータ
２２の出力電圧を平滑するコンデンサ２３、直流電圧を
交流電圧に変換するインバータ２４からなる電力変換装
置を介して駆動用電動機２５に電力が供給されるように
構成され、また二次巻線の他方は空調装置等の補機用の
電動機２６が接続されている。なお、き電回路を保護す
るためのき電回路保護継電器（図示せず）が設置されて
いる。[0003] With the feeding circuit having such a configuration, electric power is always supplied to the electric vehicle 6 through the current collector 7. Inside the electric vehicle 6, a transformer 21 having three windings is installed as shown in FIG. 7, and the primary winding is electrically connected to the current collector 7, and one of the secondary windings is Power is supplied to the driving motor 25 via a power conversion device including a converter 22 for converting an AC voltage to a DC voltage, a capacitor 23 for smoothing an output voltage of the converter 22, and an inverter 24 for converting the DC voltage to an AC voltage. The other end of the secondary winding is connected to an electric motor 26 for an auxiliary machine such as an air conditioner. A feeder circuit protection relay (not shown) for protecting the feeder circuit is provided.
【０００４】このような構成のものにおいて、電気車６
は出発点側より終着点側に向って走行する。電気車６が
出発点側にあるときは、出発点側切替開閉器４が閉合さ
れており、このとき終着点側切替開閉器５は開放されて
いる。この状態から、電気車６が進行して中性セクショ
ン３に進入し、さらに電気車６が進行して軌道回路２０
に位置したとき、出発点側切替開閉器４が開放され、こ
の出発点側切替開閉器４が開放された時点から、約３０
０ms後に終着点側切替開閉器５が閉合されるように、図
示しない開閉器制御装置が構成されている。このような
ことから、出発点側電源１と終点側電源２の短絡を防止
することができ、電気車６の進行が可能である。In such a configuration, the electric vehicle 6
Travels from the starting point side to the end point side. When the electric vehicle 6 is on the starting point side, the starting point side switching switch 4 is closed, and at this time, the ending point side switching switch 5 is open. From this state, the electric car 6 advances and enters the neutral section 3, and further the electric car 6 advances and the track circuit 20
, The starting point side switching switch 4 is opened, and from the time when the starting point side switching switch 4 is opened, about 30
A switch control device (not shown) is configured so that the destination switch 5 is closed after 0 ms. For this reason, it is possible to prevent a short circuit between the power source 1 on the starting point side and the power source 2 on the ending point side, and the electric vehicle 6 can travel.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図６の構成において、
電気車６が中性セクション３に在線し、終着点側切替開
閉器５が閉合するときに電気車６の変圧器２１に後述す
る理由により過電流が流れることがあり、この過電流に
よってき電回路に設置されているき電回路保護継電器が
不要に動作する、あるいは、終着点側電源２に接続され
ている他の装置に悪影響を与えるなどの欠点がある。SUMMARY OF THE INVENTION In the configuration of FIG.
When the electric vehicle 6 is in the neutral section 3 and the terminal switch 5 is closed, an overcurrent may flow through the transformer 21 of the electric vehicle 6 for a reason to be described later. There is a drawback that the feeder circuit protection relay installed in the circuit operates unnecessarily or adversely affects other devices connected to the terminal-side power supply 2.
【０００６】以下、この欠点について、図８を参照し説
明するが、Ｖは中性セクション３の電圧を示し、φは変
圧器２１の鉄心に発生する磁束を示し、またＩは変圧器
２１の励磁突入電流を示している。Hereinafter, this defect will be described with reference to FIG. 8, where V indicates the voltage of the neutral section 3, φ indicates the magnetic flux generated in the iron core of the transformer 21, and I indicates the voltage of the transformer 21. It shows the excitation inrush current.
【０００７】ここで、終着点側切替開閉器５の閉合時に
過電流が発生する原因としては、以下のようなことが考
えられる。すなわち、電気車６が出発点側から中性セク
ション３に進入するときは、電気車６に有する変圧器２
１は出発点側電源１により励磁されている。電気車６が
中性セクション３に在線したことを確認し、出発点側開
閉器４を開放すると、電気車６の変圧器２１は走行状態
によって変わる減衰性の交流残留電圧Ｖで励磁されるこ
ととなる。この交流残留電圧Ｖは電気車６内の補機用の
電動機２６からの逆起電力により発生するものである。Here, the following are conceivable causes of an overcurrent when the terminal switch 5 is closed. That is, when the electric vehicle 6 enters the neutral section 3 from the starting point side, the transformer 2 included in the electric vehicle 6
1 is excited by the starting point side power supply 1. When it is confirmed that the electric car 6 is located in the neutral section 3 and the starting point side switch 4 is opened, the transformer 21 of the electric car 6 is excited with the damping AC residual voltage V that changes depending on the running state. Becomes The AC residual voltage V is generated by a back electromotive force from the auxiliary motor 26 in the electric vehicle 6.
【０００８】この状態で終着点側切替開閉器５が閉合さ
れると、電気車６に有する変圧器２１には電気車６の減
衰性の交流残留電圧による終着点切替開閉器５閉合直前
の残留磁束に終着点側電源２による励磁磁束が加算され
るため、電気車６の変圧器２１の鉄心に磁気飽和が生じ
ることがある。In this state, when the terminal-side switching switch 5 is closed, the residual voltage immediately before the closing of the terminal-point switching switch 5 due to the damping AC residual voltage of the electric vehicle 6 remains in the transformer 21 of the electric vehicle 6. Since the excitation magnetic flux from the terminal-side power supply 2 is added to the magnetic flux, magnetic saturation may occur in the iron core of the transformer 21 of the electric vehicle 6.
【０００９】本発明は、前記欠点を改善するためなされ
たものであり、終着点側切替開閉器の閉合時の過電流を
抑制することができる交流電気鉄道用電源切替制御装置
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a power supply switching control device for an AC electric railway which can suppress an overcurrent at the time of closing a switch on the terminal side. Aim.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、出発点側電源と終着点
側電源の突き合わせ箇所となる中性セクションに、出発
点側切替開閉器と終着点側切替開閉器を並列に接続し、
該両切替開閉器を交互に切替えて電気車内に有する変圧
器に前記両電源のいずれかから電力を供給し、該変圧器
に接続された補機用電動機を駆動可能にした交流電気鉄
道用電源切替制御装置において、前記中性セクションに
前記電気車が在線する場合には、前記電気車内の変圧器
の電源切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束
をそれぞれ演算し、該両演算値の差が許容値以内である
ときに前記終着点側切替開閉器に投入指令を与える磁束
演算手段を備えた交流電気鉄道用電源切替制御装置であ
る。In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided with a starting point side switching switch in a neutral section where a starting point side power supply and an end point side power supply meet. And the end point side switching switch are connected in parallel,
A power supply for an AC electric railway which alternately switches between the two switching switches to supply power from one of the two power supplies to a transformer provided in the electric car, thereby enabling driving of an auxiliary motor connected to the transformer. In the switching control device, when the electric vehicle is present in the neutral section, the residual magnetic flux immediately before the power supply of the transformer in the electric vehicle and the stable magnetic flux after the power supply are switched are calculated, and the two calculated values are calculated. A power supply switching control device for an AC electric railway, comprising a magnetic flux calculating means for giving a closing command to the end point side switching switch when the difference is within an allowable value.
【００１１】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、請求項１記載の磁束演算手段としては、第
１および第２のＡ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算
器と、第１および第２の比較器と、論理積回路からな
り、前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は電圧検出器に
より検出された前記中性セクションおよび前記終着点側
電源の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデジタル値に変
換するものであり、前記第１および第２の演算器は、前
記両Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル電圧値をそれぞ
れ入力し所定の演算式により前記変圧器の残留磁束およ
び安定磁束をそれぞれ演算するものであり、前記第１の
比較器は前記両演算器により演算された値を比較し、両
者の差が一定値以下であるとき出力信号を出力するもの
であり、前記第２の比較器は前記第１および第２のＡ／
Ｄ変換器の出力の差が一定値以下であるとき出力信号を
出力するものであり、前記論理積回路は前記第１および
第２の比較器の出力信号がともに存在したとき前記終着
点側切替開閉器に投入指令を与えるものである交流電気
鉄道用電源切替制御装置である。In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention provides a magnetic flux computing means according to the first aspect, wherein the magnetic flux computing means comprises a first and a second A / D converter, and a first and a second computing device. , First and second comparators, and an AND circuit, wherein the first and second A / D converters are provided for the neutral section and the terminal-side power supply detected by a voltage detector. Each of the instantaneous voltages is converted into a digital value at a predetermined cycle, and the first and second arithmetic units respectively input the digital voltage values converted by the two A / D converters and input a predetermined arithmetic expression Calculates the residual magnetic flux and the stable magnetic flux of the transformer, respectively. The first comparator compares the values calculated by the two calculators, and outputs a signal when the difference between the two is less than a certain value. And outputs the second較器 the first and second A /
And outputting an output signal when the difference between the outputs of the D converters is equal to or less than a predetermined value. The AND circuit switches the destination when the output signals of the first and second comparators are both present. This is a power supply switching control device for an AC electric railway that gives a switching command to a switch.
【００１２】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、請求項１記載の磁束演算手段としては、第
１および第２のＡ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算
器と、第１および第２の比較器と、電圧設定器と、論理
積回路からなり、前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は
電圧検出器により検出された前記中性セクションおよび
前記終着点側電源の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデ
ジタル値に変換するものであり、前記第１および第２の
演算器は、前記両Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル電
圧値をそれぞれ入力し所定の演算式により前記変圧器の
残留磁束および安定磁束をそれぞれ演算するものであ
り、前記第１の比較器は前記両演算器により演算された
値を比較し、両者の差が一定値以下であるとき出力信号
を出力するものであり、前記出発点側切替開閉器が開路
した時点から前記終着点側切替開閉器が閉合される時点
までの開閉器切替時間を測定し、前記電圧設定器は、該
測定した開閉器切替時間の大小に応じて前記中性セクシ
ョンの電圧と前記終着点側電源源の電圧の瞬時値の差が
大小となるように設定するものであり、前記第２の比較
器は前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器の出力にそれぞ
れ前記電圧設定器の設定値をそれぞれ加算、減算した算
出値との差が一定値以下であるとき出力信号を出力する
ものであり、前記論理積回路は前記第１および第２の比
較器の出力信号がともに存在したとき前記終着点側切替
開閉器に投入指令を与える交流電気鉄道用電源切替制御
装置である。In order to achieve the above object, a third aspect of the present invention provides a magnetic flux computing means according to the first aspect, wherein the magnetic flux computing means comprises a first and a second A / D converter, and a first and a second computing device. , A first and second comparator, a voltage setting device, and an AND circuit, wherein the first and second A / D converters are provided with the neutral section detected by a voltage detector and the neutral section. The instantaneous voltage of the terminal-side power supply is converted into a digital value at a predetermined cycle, and the first and second computing units input the digital voltage values converted by the two A / D converters, respectively. And calculating the residual magnetic flux and the stable magnetic flux of the transformer by a predetermined arithmetic expression. The first comparator compares the values calculated by the two arithmetic units, and the difference between the two is equal to or less than a certain value. Output an output signal when Measuring the switch switching time from the point in time when the starting point side switch is opened to the point in time when the end point side switch is closed, wherein the voltage setting device determines the magnitude of the measured switch switching time. Is set so that the difference between the instantaneous value of the voltage of the neutral section and the instantaneous value of the voltage of the terminal-side power source becomes greater or smaller, and the second comparator is configured to perform the first and second A operations. And an output signal when a difference between a calculated value obtained by adding and subtracting the set value of the voltage setting device to and from the output of the / D converter is equal to or less than a fixed value. And a power supply switching control device for an AC electric railway that gives a closing command to the terminal switching switch when both output signals of the second and third comparators are present.
【００１３】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発
明によれば、交流電気鉄道において、電気車が異電源の
突き合わせとなる中性セクションを走行する際の過大な
励磁突入電流の発生を経済的に防止でき、回路の保護継
電器の誤動作による無用な停電をさけられるので、交流
電気鉄道の安定した輸送に貢献する交流電気鉄道用電源
切替制御装置を提供できる。According to the invention as set forth in any one of the first to third aspects, in an AC electric railway, generation of an excessive inrush current when an electric vehicle travels in a neutral section where a different power source meets. Can be economically prevented, and unnecessary power failure due to malfunction of the protection relay of the circuit can be avoided. Therefore, it is possible to provide a power supply switching control device for an AC electric railway which contributes to stable transportation of the AC electric railway.
【００１４】[0014]
＜第１実施形態＞図１は、本発明の請求項１に対応する
第１実施形態を説明するための概略構成図であり、図６
の従来例とは異なる点は、新たに終着点側電源用電圧変
成器８と、中性セクション用電圧変成器９及び磁束演算
手段１０を設けたことである。<First Embodiment> FIG. 1 is a schematic structural view for explaining a first embodiment corresponding to claim 1 of the present invention.
The difference from the conventional example is that a voltage transformer 8 for the terminal-side power supply, a voltage transformer 9 for the neutral section, and a magnetic flux calculating means 10 are newly provided.
【００１５】終着点側電源用電圧変成器８は、終着点側
電源２の電圧値を測定する。中性セクション用電圧変成
器９は、中性セクション３の電圧値を測定する。磁束演
算手段１０は、電圧変成器９および電圧変成器８の測定
値をそれぞれ入力し、これらに基づき前記変圧器の電源
切替直前の残留磁束および電源切替後の安定磁束を演算
し、両者の演算値の差が許容値以内であるときに、終着
点側切替開閉器５に対して閉合指令（投入指令）を与え
るものである。The terminal-side power supply voltage transformer 8 measures the voltage value of the terminal-side power supply 2. Neutral section voltage transformer 9 measures the voltage value of neutral section 3. The magnetic flux calculating means 10 receives the measured values of the voltage transformer 9 and the voltage transformer 8, respectively, and calculates the residual magnetic flux immediately before the power switch of the transformer and the stable magnetic flux after the power switch of the transformer based on the input values. When the difference between the values is within the allowable value, a closing command (closing command) is given to the destination switching switch 5.
【００１６】このように構成することにより、終着点側
切替開閉器５の閉合直前の電気車６内に有する変圧器２
１の残留磁束と、終着点側電源２によって電気車６内に
有する変圧器２１が励磁されたときの安定後の交番磁束
が等しくなる位相で、終着点側開閉器５に対して閉合指
令が与えられることから、電気車６の変圧器２１の磁束
を直ちに終着点側電源２による安定磁束に移行させ、過
大な励磁突入電流を抑制することができる。With such a configuration, the transformer 2 included in the electric vehicle 6 immediately before the end point side switch 5 is closed.
A closing command is issued to the terminal-side switch 5 at a phase in which the residual magnetic flux of 1 and the alternating magnetic flux after the stabilization when the transformer 21 included in the electric vehicle 6 is excited by the terminal-side power supply 2 become equal. As a result, the magnetic flux of the transformer 21 of the electric vehicle 6 can be immediately shifted to the stable magnetic flux by the terminal-side power supply 2, and an excessive inrush current can be suppressed.
【００１７】＜第２実施形態＞図２は、請求項２に対応
する発明の実施形態を説明するための図で、図１の磁束
演算手段１０の具体的構成を示す概略構成図であり、Ａ
／Ｄ１１、Ａ／Ｄ１２、演算器１３、演算器１４、比較
器１５、比較器１６、論理積回路１７から構成されてい
る。<Second Embodiment> FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of the invention corresponding to claim 2, and is a schematic configuration diagram showing a specific configuration of the magnetic flux calculating means 10 of FIG. A
/ D11, A / D12, computing unit 13, computing unit 14, comparator 15, comparator 16, and AND circuit 17.
【００１８】Ａ／Ｄ１１は、図１の中性セクション用電
圧変成器９のアナログ出力すなわち電圧値（瞬時値）を
所定のサンプリング周期でデジタルに変換するもので、
具体的には、電圧変成器９のｔ番目のサンプリング電圧
ＶtNを出力する。The A / D 11 converts the analog output of the neutral section voltage transformer 9 shown in FIG. 1, that is, the voltage value (instantaneous value) into a digital signal at a predetermined sampling cycle.
Specifically, the t-th sampling voltage V tN of the voltage transformer 9 is output.
【００１９】演算器１３は、該サンプリング電圧ＶtNを
入力して（１）式により電気車６の変圧器残留磁束（変
圧器磁束）のｔ番目の演算量φtNを求める。 φtN＝φt-1N×η×ＶtN・ΔＴ …（１） ただし、φt-1N：中性セクション３における電気車６の
変圧器磁束のｔ-1番目の演算量 η：直流分の減衰定数であって、１＞η＞０ ΔＴ：サンプリング時間間隔 ０＜ΔＴ＜３ms なお、ηとΔＴは電気車６の変圧器２１の励磁突流特性
から決定する。The computing unit 13 receives the sampling voltage V tN and obtains the t-th computation amount φ tN of the transformer residual magnetic flux (transformer magnetic flux) of the electric vehicle 6 according to equation (1). φ tN = φ t-1N × η × V tN · ΔT (1) where φ t-1N : the (t−1) th computation amount of the transformer magnetic flux of the electric vehicle 6 in the neutral section 3 η: DC component 1>η> 0 ΔT: sampling time interval 0 <ΔT <3 ms Note that η and ΔT are determined from the exciting sudden flow characteristics of the transformer 21 of the electric vehicle 6.
【００２０】Ａ／Ｄ１２は、図１の終着点側電源用電圧
変成器８のアナログ出力すなわち電圧値（瞬時値）を所
定のサンプリング周期でデジタルに変換するもので、具
体的には、電圧変成器８のｔ番目のサンプリング電圧Ｖ
tBを出力する。The A / D 12 converts the analog output of the terminal-side power supply voltage transformer 8 shown in FIG. 1, ie, the voltage value (instantaneous value) into a digital signal at a predetermined sampling period. T-th sampling voltage V of the detector 8
Output tB .
【００２１】演算器１４は、該サンプリング電圧ＶtBを
入力して（２）式により電気車６の変圧器安定交番磁束
を演算するもので、具体的には終着点側電源２により電
気車６の変圧器２１を励磁したと想定した場合の変圧器
磁束のｔ番目の演算量φtBを求める。The arithmetic unit 14 inputs the sampling voltage VtB and calculates the transformer stable alternating magnetic flux of the electric vehicle 6 according to the equation (2). Request t-th calculation amount phi tB of the transformer flux when the transformer 21 is assumed to have excited.
【００２２】 φtB＝φt-1B×η×ＶtB・ΔＴ …（２） ただし、φt-1B：終着点側電源２により電気車６の変圧
器２１を励磁したと想定した場合の変圧器磁束のｔ-1番
目の演算量、 η：直流分の減衰定数であって、１＞η＞０、 ΔＴ：サンプリング時間間隔 ０＜ΔＴ＜３ms なお、ηとΔＴは電気車変圧器の励磁突流特性から決定
する。Φ tB = φ t-1B × η × V tB · ΔT (2) where φ t-1B is a voltage when it is assumed that the transformer 21 of the electric vehicle 6 is excited by the terminal-side power supply 2. Η: DC attenuation coefficient, 1>η> 0, ΔT: sampling time interval 0 <ΔT <3ms, where η and ΔT are the excitation of the electric vehicle transformer Determined from the characteristics of the jet flow.
【００２３】比較器１５は、演算器１３，１４の演算結
果を入力して（３）式が成立したとき、論理信号“１”
を出力する。 φtB＋Δφ＞φtN＞φtB−Δφ …（３） また、比較器１６は、Ａ／Ｄ１１，１２の出力であるサ
ンプリング電圧をそれぞれ入力して（４）式が成立した
とき、論理信号“１”を出力する。The comparator 15 inputs the operation results of the operation units 13 and 14 and when the expression (3) is satisfied, the logical signal "1"
Is output. The φ tB + Δφ> φ tN> φ tB -Δφ ... (3), comparator 16, when the enter is the output sampling voltage of A / D11,12 respectively (4) is satisfied, the logic signal " 1 "is output.
【００２４】 ＶtN＋ΔＶ＞ＶtB＞ＶtN−ΔＶ …（４） ただし、（３）式、（４）式において、Δφ、ΔＶは許
容される範囲であって、ΔφはφtBの最大値の０〜２０
％、ΔＶはＶtBの最大値の０〜１２０％である。 論理
積回路１７は、比較器１５，１６の出力である論理信号
をそれぞれ入力し、論理積条件が成立したとき、開閉器
５に対して閉合指令を出力する。V tN + ΔV> V tB > V tN −ΔV (4) However, in the expressions (3) and (4), Δφ and ΔV are within the allowable range, and Δφ is the maximum value of φ tB . 0-20
% And ΔV are 0 to 120% of the maximum value of V tB . The logical product circuit 17 receives the logical signals output from the comparators 15 and 16 and outputs a closing command to the switch 5 when the logical product condition is satisfied.
【００２５】このように、（３）式および（４）が成立
とき、終着点側切替開閉器５に閉合指令を与えるための
信号を出力したり、または中性セクション３および電気
車６、あるいはき電回路に接続された機器の急峻な電圧
変化をさけるとともに電気車６の変圧器２１の励磁突流
電流Ｉを許容値以下とするための指令を出力することが
できる。As described above, when the equations (3) and (4) are satisfied, a signal for giving a closing command to the end point side switching switch 5 is output, or the neutral section 3 and the electric vehicle 6, or It is possible to output a command to avoid a steep voltage change of the equipment connected to the feeder circuit and to set the exciting sudden current I of the transformer 21 of the electric vehicle 6 to an allowable value or less.
【００２６】これを示したのが、図３であり、Ｖは中性
セクション３の電圧を示し、φは変圧器２１の鉄心に発
生する磁束を示し、またＩは変圧器２１の励磁突入電流
を示している。This is shown in FIG. 3, where V indicates the voltage of the neutral section 3, φ indicates the magnetic flux generated in the iron core of the transformer 21, and I indicates the inrush current of the transformer 21. Is shown.
【００２７】＜第３実施形態＞図４は請求項３に対応す
る第３実施形態を示すもので、図１の磁束演算手段１０
は第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２と、第１お
よび第２の演算器１３，１４と、第１および第２の比較
器１５，１６Ａと、電圧設定器１８と、論理積回路１７
からなっている。<Third Embodiment> FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
Represents first and second A / D converters 11 and 12, first and second computing units 13 and 14, first and second comparators 15 and 16A, voltage setting unit 18, logic Integrated circuit 17
Consists of
【００２８】第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２
は図１の電圧変成器９，８により検出された前記中性セ
クション３および終着点側電源２の瞬時電圧をそれぞれ
所定の周期でデジタル値に変換するものである。First and second A / D converters 11 and 12
1 converts the instantaneous voltages of the neutral section 3 and the terminal-side power supply 2 detected by the voltage transformers 9 and 8 in FIG. 1 into digital values at predetermined cycles.
【００２９】前記第１および第２の演算器１３，１４
は、両Ａ／Ｄ変換器１１，１２で変換されたデジタル電
圧値をそれぞれ入力し、前述の（１），（２）式により
前記変圧器の残留磁束および安定磁束をそれぞれ演算す
るものである。The first and second computing units 13 and 14
Is to input the digital voltage values converted by the A / D converters 11 and 12, respectively, and to calculate the residual magnetic flux and the stable magnetic flux of the transformer according to the above-mentioned equations (1) and (2). .
【００３０】第１の比較器１５は、前述の（３）式によ
り両演算器１３，１４により演算された値を比較し、両
者の差が一定値以下であるとき出力信号を出力するもの
である。The first comparator 15 compares the values calculated by the two calculators 13 and 14 according to the above equation (3), and outputs an output signal when the difference between the two is less than or equal to a certain value. is there.
【００３１】図示しない開閉器切替時間測定器は、図１
の出発点側切替開閉器４が開路した時点から終着点側切
替開閉器５が閉合される時点までの開閉器切替時間を測
定するもので、この測定は例えば図１の回路が構成され
た時点で行えばよい。A switch switching time measuring device (not shown) is shown in FIG.
The switch switching time from when the starting point side switching switch 4 is opened to when the end point side switching switch 5 is closed is measured, for example, when the circuit of FIG. 1 is configured. It should be done in.
【００３２】電圧設定器１８は、開閉器切替時間測定器
により測定した開閉器切替時間の大小に応じて中性セク
ション３の電圧と前記終着点側電源の電圧の瞬時値の差
が大小となるように設定するものである。In the voltage setting device 18, the difference between the instantaneous value of the voltage of the neutral section 3 and the instantaneous value of the voltage of the terminal-side power supply becomes large or small according to the magnitude of the switch switching time measured by the switch switching time measuring device. Is set as follows.
【００３３】第２の比較器１６Ａは、次に述べる（５）
式により第１および第２のＡ／Ｄ変換器１１，１２の出
力にそれぞれ電圧設定器１８の設定値をそれぞれ加算、
減算した算出値との差が一定値以下であるとき出力信号
を出力するものであるる。The second comparator 16A operates as follows (5)
The set values of the voltage setting devices 18 are respectively added to the outputs of the first and second A / D converters 11 and 12 according to the equations,
An output signal is output when the difference from the subtracted calculated value is equal to or less than a certain value.
【００３４】論理積回路１７は第１および第２の比較器
１５，１６Ａの出力信号がともに存在したとき終着点側
切替開閉器５に投入指令を与えるものである。この実施
形態は、電気車６が回生中などのため、電気車６の変圧
器２１の残留電圧の大きさおよび周波数が所定時間を経
ても減衰せず、かつ位相が１８０゜反転した場合の例で
ある。これは、投入のタイミングが切替許容時間内に得
られないときのためであり、（３），（５）式が成立し
たとき終着点側切替開閉器５に投入指令を与えるための
指令を出力する。The AND circuit 17 gives a closing command to the destination switch 5 when both the output signals of the first and second comparators 15 and 16A are present. This embodiment is an example in which the magnitude and frequency of the residual voltage of the transformer 21 of the electric car 6 are not attenuated even after a predetermined time because the electric car 6 is regenerating, and the phase is inverted by 180 °. It is. This is because the closing timing is not obtained within the permissible switching time, and when the formulas (3) and (5) are satisfied, a command for giving a closing command to the destination switching switch 5 is output. I do.
【００３５】 ＶtN＋ΔＶ（Ｔ）＞ＶtB＞ＶtN−ΔＶ（Ｔ） …（５） ただし、Δφ、ΔＶ（Ｔ）は許容される範囲であって、
ΔφはφtBの最大値の０〜２０％、ΔＶ（Ｔ）はＶtBの
最大値の０〜１２０％でＴの漸増関数とし、ΔＶを切替
時限の初期には小さく、末期には大きくすることによ
り、定められた時間内に終着点側切替開閉器５を閉合さ
せ、かつ中性セクシヨン３およぴ電気車６、あるいはき
電回路に接続された機器の急峻な電圧変化をできる限り
避けることができる。V tN + ΔV (T)> V tB > V tN −ΔV (T) (5) where Δφ and ΔV (T) are in the allowable range,
Δφ is 0 to 20% of the maximum value of φ tB , and ΔV (T) is 0 to 120% of the maximum value of V tB , and is a gradually increasing function of T. ΔV is small at the beginning of the switching time and large at the end. As a result, the end point side switching switch 5 is closed within a predetermined time, and a steep voltage change of the neutral section 3 and the electric car 6 or a device connected to the feeding circuit is avoided as much as possible. be able to.
【００３６】このように構成した場合の波形図を図５に
示している。図５において、各記号は、図３と同様に、
Ｖは中性セクション３の電圧を示し、φは変圧器２１の
鉄心に発生する磁束を示し、またＩは変圧器２１の励磁
突入電流を示している。FIG. 5 shows a waveform chart in the case of such a configuration. In FIG. 5, each symbol is the same as in FIG.
V indicates the voltage of the neutral section 3, φ indicates the magnetic flux generated in the core of the transformer 21, and I indicates the inrush current of the transformer 21.
【００３７】以上述べた各実施形態によれば、電気車が
異電源の突き合わせとなる切替セクシヨンを走行する際
の電気車の変圧器による励磁突入電流をいかなる場合に
も抑制でき、き電回路保護維電器の誤動作を防止するこ
とによって安定した電力供給に貢献できる。According to each of the embodiments described above, the inrush current caused by the transformer of the electric vehicle when the electric vehicle travels in the switching section where the different power sources are abutted can be suppressed in any case. Preventing malfunction of the rectifier can contribute to stable power supply.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上述べた本発明によれば、交流電気鉄
道において、電気車が異電源の突き合わせとなる中性セ
クションを走行する際の過大な励磁突入電流の発生を経
済的に防止でき、回路の保護継電器の誤動作による無用
な停電をさけられるので、交流電気鉄道の安定した輸送
に貢献する交流電気鉄道用電源切替制御装置を提供する
ことができる。According to the present invention as described above, it is possible to economically prevent the generation of an excessive inrush current when an electric vehicle travels in a neutral section where a different power source is joined in an AC electric railway. Since an unnecessary power failure due to a malfunction of the protection relay of the circuit can be avoided, it is possible to provide a power supply switching control device for an AC electric railway which contributes to stable transportation of the AC electric railway.
【図１】本発明の交流電気鉄道用切替開閉器の制御装置
の請求項１に対応する実施形態を示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a control device for a switching switch for AC electric railway according to the present invention, which corresponds to claim 1.
【図２】本発明の交流電気鉄道用切替開閉器の制御装置
の請求項２に対応する実施形態を説明するためのもの
で、図１の磁束演算手段の具体的構成を示す図。FIG. 2 is a view for explaining an embodiment corresponding to claim 2 of the control device for a switching switch for an AC electric railway according to the present invention, and is a diagram showing a specific configuration of a magnetic flux calculating means in FIG. 1;
【図３】図２の動作を説明するための中性セクション電
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。FIG. 3 is a waveform diagram of a neutral section voltage, a transformer magnetic flux of an electric vehicle, and an exciting current inrush current for explaining the operation of FIG. 2;
【図４】本発明の交流電気鉄道用切替開閉器の制御装置
の請求項３に対応する実施形態を説明するためのもの
で、図１の磁束演算手段の具体的構成を示す図。FIG. 4 is a view for explaining an embodiment corresponding to claim 3 of the control device of the switching switch for AC electric railway according to the present invention, and is a diagram showing a specific configuration of the magnetic flux calculating means of FIG. 1;
【図５】図４の動作を説明するための中性セクション電
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。FIG. 5 is a waveform diagram of a neutral section voltage, a transformer magnetic flux of an electric vehicle, and an exciting current inrush current for explaining the operation of FIG. 4;
【図６】従来の交流電気鉄道における異電源の突き合わ
せ個所となる中性セクションを走行可能な電気車の概略
構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an electric car capable of traveling in a neutral section serving as a place where different power sources meet in a conventional AC electric railway.
【図７】図１および図６の電気車内に有する変圧器なら
びにこれに接続される電動機の回路を説明するための
図。FIG. 7 is a diagram for explaining a circuit included in the electric vehicle shown in FIGS. 1 and 6 and a motor connected to the transformer.
【図８】図５の動作を説明するための中性セクション電
圧、電気車の変圧器磁束、励磁電流突入電流の波形図。8 is a waveform diagram of a neutral section voltage, a transformer magnetic flux of an electric vehicle, and an exciting current inrush current for explaining the operation of FIG. 5;
１…出発点側電源 ２…終着点側電源 ３…中性セクション ４…出発点側切替開閉器 ５…終着点側切替開閉器 ６…電気車 ７…集電子 ８…終着点側電源用電圧変成器 ９…中性セクション用電圧変成器 １０…磁束演算手段 １１…Ａ／Ｄ変換器 １２…Ａ／Ｄ変換器 １３…演算器 １４…演算器 １５…比較器 １６…比較器 １６Ａ…比較器 １７…論理積回路 １８…電圧設定器 ２０…軌道回路 ２１…変圧器 ２２…コンバータ ２３…コンデンサ ２４…インバータ ２５…駆動用電動機 ２６…補機用の電動機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Starting point side power supply 2 ... End point side power supply 3 ... Neutral section 4 ... Starting point side switching switch 5 ... End point side switching switch 6 ... Electric car 7 ... Current collecting 8 ... End point side power supply voltage transformation Unit 9: Neutral section voltage transformer 10: Magnetic flux calculation means 11: A / D converter 12: A / D converter 13: Calculation unit 14: Calculation unit 15: Comparator 16: Comparator 16A: Comparator 17 … AND circuit 18… Voltage setting device 20… Track circuit 21… Transformer 22… Converter 23… Capacitor 24… Inverter 25… Driving motor 26… Auxiliary motor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兎束 哲夫 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 新井 浩一 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 吉舗 幸信 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 武政 尚 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Tetsuo Usagi 2-8-8 Hikaricho, Kokubunji-shi, Tokyo 38 Within the Railway Technical Research Institute (72) Inventor Koichi Arai 1-1-1 Shibaura, Minato-ku, Tokyo No. Inside the Toshiba Corporation head office (72) Inventor Yukinobu Yoshipo 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo (72) Inside the Toshiba Corporation head office (1-1-1) Shibaura, 1-1-1 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Toshiba Corporation Head Office
Claims (3)
せ箇所となる中性セクションに、出発点側切替開閉器と
終着点側切替開閉器を並列に接続し、該両切替開閉器を
交互に切替えて電気車内に有する変圧器に前記両電源の
いずれかから電力を供給し、該変圧器に接続された補機
用電動機を駆動可能にした交流電気鉄道用電源切替制御
装置において、 前記中性セクションに前記電気車が在線する場合には、
前記電気車内の変圧器の電源切替直前の残留磁束および
電源切替後の安定磁束をそれぞれ演算し、該両演算値の
差が許容値以内であるときに前記終着点側切替開閉器に
投入指令を与える磁束演算手段を備えた交流電気鉄道用
電源切替制御装置。1. A starting point side switching switch and an end point side switching switch are connected in parallel to a neutral section where a starting point side power supply and an end point side power supply meet, and the two switching switches are alternately connected. A power supply switching control device for an AC electric railway, wherein power is supplied from one of the two power supplies to a transformer included in the electric car by switching the power supply to the electric vehicle, and an electric motor for an auxiliary machine connected to the transformer can be driven. If the electric car is located in the sex section,
Calculate the residual magnetic flux immediately before the power switch of the transformer in the electric vehicle and the stable magnetic flux after the power switch, respectively, and when the difference between the two calculated values is within an allowable value, issue a closing command to the end point side switch. A power supply switching control device for an AC electric railway provided with a magnetic flux calculating means for giving.
Ａ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算器と、第１およ
び第２の比較器と、論理積回路からなり、 前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は電圧検出器により
検出された前記中性セクションおよび前記終着点側電源
の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデジタル値に変換す
るものであり、 前記第１および第２の演算器は、前記両Ａ／Ｄ変換器で
変換されたデジタル電圧値をそれぞれ入力し所定の演算
式により前記変圧器の残留磁束および安定磁束をそれぞ
れ演算するものであり、 前記第１の比較器は前記両演算器により演算された値を
比較し、両者の差が一定値以下であるとき出力信号を出
力するものであり、 前記第２の比較器は前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器
の出力の差が一定値以下であるとき出力信号を出力する
ものであり、 前記論理積回路は前記第１および第２の比較器の出力信
号がともに存在したとき前記終着点側切替開閉器に投入
指令を与えるものである請求項１記載の交流電気鉄道用
電源切替制御装置。2. The magnetic flux calculating means includes first and second A / D converters, first and second calculators, first and second comparators, and an AND circuit, The first and second A / D converters convert the instantaneous voltage of the neutral section and the terminal-side power supply detected by a voltage detector into digital values at predetermined cycles, respectively. The first and second calculators each receive the digital voltage value converted by the two A / D converters and calculate a residual magnetic flux and a stable magnetic flux of the transformer by a predetermined arithmetic expression, respectively. The first comparator compares the values calculated by the two arithmetic units, and outputs an output signal when the difference between the two is equal to or less than a certain value. The second comparator includes the first and second comparators. The difference between the outputs of the two A / D converters is below a certain value The output circuit outputs an output signal when the output signal of the first and second comparators is present, and the AND circuit gives a closing command to the destination switching switch when both output signals of the first and second comparators are present. 2. The power supply switching control device for an AC electric railway according to 1.
Ａ／Ｄ変換器と、第１および第２の演算器と、第１およ
び第２の比較器と、電圧設定器と、論理積回路からな
り、 前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器は電圧検出器により
検出された前記中性セクションおよび前記終着点側電源
の瞬時電圧をそれぞれ所定の周期でデジタル値に変換す
るものであり、 前記第１および第２の演算器は、前記両Ａ／Ｄ変換器で
変換されたデジタル電圧値をそれぞれ入力し所定の演算
式により前記変圧器の残留磁束および安定磁束をそれぞ
れ演算するものであり、 前記第１の比較器は前記両演算器により演算された値を
比較し、両者の差が一定値以下であるとき出力信号を出
力するものであり、 前記出発点側切替開閉器が開路した時点から前記終着点
側切替開閉器が閉合される時点までの開閉器切替時間を
測定し、前記電圧設定器は、該測定した開閉器切替時間
の大小に応じて前記中性セクションの電圧と前記終着点
側電源の電圧の瞬時値の差が大小となるように設定する
ものであり、 前記第２の比較器は前記第１および第２のＡ／Ｄ変換器
の出力にそれぞれ前記電圧設定器の設定値をそれぞれ加
算、減算した算出値との差が一定値以下であるとき出力
信号を出力するものであり、 前記論理積回路は前記第１および第２の比較器の出力信
号がともに存在したとき前記終着点側切替開閉器に投入
指令を与えるものである請求項１記載の交流電気鉄道用
電源切替制御装置。3. The magnetic flux calculating means includes a first and a second A / D converter, a first and a second calculator, a first and a second comparator, a voltage setter, a logic Wherein the first and second A / D converters convert the instantaneous voltages of the neutral section and the terminal-side power supply detected by a voltage detector into digital values at predetermined cycles, respectively. Wherein the first and second arithmetic units respectively receive the digital voltage values converted by the two A / D converters and calculate the residual magnetic flux and the stable magnetic flux of the transformer by a predetermined arithmetic expression, respectively. Wherein the first comparator compares the values calculated by the two arithmetic units, and outputs an output signal when the difference between the two is less than or equal to a certain value. From the point when the circuit is opened The switch setting time is measured until the switch is closed. The second comparator adds and subtracts the set values of the voltage setting devices to the outputs of the first and second A / D converters, respectively. And outputting an output signal when the difference between the calculated value and the calculated value is equal to or less than a predetermined value. The AND circuit switches and closes the end point when the output signals of the first and second comparators are both present. The power supply switching control device for an AC electric railway according to claim 1, wherein the power supply switching control device is configured to give a turn-on command to the power supply.
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|---|---|---|---|
| JP7384097A JP3226828B2 (en) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | Power supply switching control device for AC electric railway |
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- 1997-03-26 JP JP7384097A patent/JP3226828B2/en not_active Expired - Fee Related
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