KR101889428B1 - Fault locator and method using transient overvoltage detection for ac railway power supply circuit - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device and a method for locating a fault point of a power supply circuit of an alternating current electric railway using transient overvoltage detection. According to the present invention, the device for locating a fault point of a power supply circuit of an alternating current electric railway using transient overvoltage detection comprises: waveform processing units which are arranged on transformation posts which are electric facilities positioned on both sides with a fault point therebetween, and receive a transient overvoltage waveform created during a ground fault or a short circuit fault to process the transient overvoltage waveform; and a fault point locating unit to locate the fault point in accordance with the transient overvoltage waveform and a reaching time of the transient overvoltage waveform received from the waveform processing units arranged on the transformation posts. According to the present invention, a transient overvoltage created in an electric wire such as an electric vehicle line during a disconnection fault or a ground fault in a power supply circuit of an alternating current electric railway can be used to improve locating accuracy of a fault point locating position and quickly search and restore a fault point.

Description

과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법{FAULT LOCATOR AND METHOD USING TRANSIENT OVERVOLTAGE DETECTION FOR AC RAILWAY POWER SUPPLY CIRCUIT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for expressing an advantage of an AC electric railroad feed circuit by detecting transient overvoltage,

본 발명은 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전차선로에서 교류급전회로의 접지고장 또는 단락고장 장소를 규명하기 위해 고장점을 표정하고 그 위치의 정밀도 향상을 높이기 위한 것으로 단락 또는 지락 고장시 전차선에 발생하는 과도전압을 고장점의 양측에 위치하는 2개소의 변전포스트(변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 또는 병렬급전구분소)에서 검지하고 이것을 검지했을 때의 도달시간차이를 이용하여 고장점을 표정하는 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and method for high-strength expression of an AC electric railroad feed circuit through detection of transient overvoltage. More specifically, the present invention is to enhance the accuracy of the position of the AC feeder circuit in order to identify the ground fault or short circuit fault location of the AC feeder circuit and to improve the accuracy of the position of the AC feeder circuit. In the case of a short circuit or a ground fault, The transient overvoltage which detects the high potential by using the difference of the arrival time when two substation posts (substation, feed distinction, auxiliary feed distinction, or parallel feed distinction) The present invention relates to an apparatus and a method for expressing the advantages of an AC electric railroad feeding circuit through an index finger.

일반적으로 교류전기철도 급전회로에서는 전차선로에서 접지고장 또는 단락고장이 발생한 장소를 규명하기 위해 고장점 표정을 수행하고 있다.Generally, in the AC electric railway feeding circuit, a high-strength expression is performed in order to identify the place where a ground fault or a short circuit fault occurs in a catenary.

종래의 전차선로의 고장점 표정 방식을 나타낸 도면인 도 6을 참조하면, 종래의 고장점 표정장치는 고장점 양측에 위치하는 변전포스트들에 구비된 단권변압기(AT)의 중성점 전류는 각각의 단권변압기로부터 고장점까지의 거리에 거의 반비례하는 특성을 이용하여 고장점을 표정한다.Referring to FIG. 6, which is a diagram showing a high-strength facial expression system by a conventional electric cable, the neutral point current of the single-phase transformer (AT) provided in the substation posts located on both sides of the high- The advantage is expressed by using the characteristic which is almost in inverse proportion to the distance from the transformer to the high advantage.

그러나 이러한 종래의 고장점 표정장치의 고장점 표정위치는 그 오차가 선로 임피던스와 고장전류의 흡상정도에 따라 수km 이상이 되기 때문에 고장점의 탐색과 복구에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 이로 인해 고장점의 복구가 늦어지면 철도 교통을 이용하는 승객들의 편의성이 크게 저하되고 안전사고 발생의 위험이 증대할 뿐만 아니라 고장점 복구를 위해 다수의 복구인원이 투입되어야 하고 많은 시간이 소요되기 때문에 철도 운용의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.However, since the high-confidence facial expression position of the conventional high-strength facial expression apparatus is several km or more depending on the line impedance and the degree of the fault current, there is a problem that it takes a lot of time to search for and recover the high-quality feature. In addition, if the recovery of the high advantage is delayed, the convenience of the passengers using the railroad traffic is significantly lowered, the risk of safety accidents is increased, and a large number of recovery personnel are required Therefore, there is a problem that the efficiency of railway operation is deteriorated.

대한민국 등록특허공보 제10-1628971호(등록일자: 2016년 06월 02일, 명칭: 교류 전기 철도 급전 시스템의 시각 동기 기술을 적용한 보호 계전기 고장점 표정 시스템 및 그 방법)Korean Registered Patent No. 10-1628971 (Registered Date: June 02, 2016, Name: Protection Relay High-strength Facial Expression System and its Method Applying Time Synchronization Technology of AC Electric Railway Feeding System)

본 발명은 교류전기철도 급전회로에서 단락 고장 또는 지락 고장시 전차선 등의 전선에 발생하는 과도 과전압을 이용하여 고장점 표정위치의 표정 정밀도를 향상시키고 고장점의 빠른 탐색과 복구를 수행할 수 있도록 하는 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for improving the expression accuracy of a high-strength facial expression position by using a transient overvoltage generated in a wire such as a catenary line in a short-circuit failure or a ground fault in an AC electric railway feed circuit, It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for expressing the advantages of an AC electric railway feeding circuit through the detection of transient overvoltage.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치로서, 고장점을 사이에 두고 양측에 위치한 전기 설비들인 변전포스트들에 각각 구비되어 있으며 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 입력받아 처리하는 파형 처리부 및 상기 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부로부터 전달받은 상기 과도 과전압 파형 및 상기 과도 과전압 파형의 도달 시간에 따라 상기 고장점을 표정하는 고장점 표정부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an AC electric railway power feeding circuit for detecting a transient overvoltage, the electric power rail comprising: A waveform processing unit for receiving and processing a transient overvoltage waveform that occurs when a short circuit breaks down and a waveform processing unit for receiving the transient overvoltage waveform and the transient overvoltage waveform received from the waveform processing units, And an advantage facial portion.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치에 있어서, 상기 변전포스트들은 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 또는 병렬급전구분소인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for expressing an advantage of an AC electric railway feed circuit by detecting a transient overvoltage according to the present invention, wherein the substation posts are a substation, a feeder classifier, an auxiliary feeder classifier or a parallel feeder classifier.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치에 있어서, 상기 파형 처리부는 상기 교류전기철도 급전회로를 매개로 상기 고장점으로부터 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 입력받아 상기 고장점 표정부로 전달하는 파형 입력부 및 상기 과도 과전압 파형의 도달 시간을 상기 고장점 표정부로 유선 또는 무선 방식으로 전달하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The waveform processing unit includes a transient overvoltage waveform that is generated when a ground fault or a short circuit fault occurs from the high frequency through the AC electric railway power supply circuit, And a communication unit for transmitting the arrival time of the transient overvoltage waveform to the high-quality facial expression unit in a wired or wireless manner.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치에 있어서, 상기 파형 처리부는 지락 고장 또는 단락 고장 발생시간의 오차를 줄이기 위해 자체 구비된 타이머 및 일정시간마다 외부동기서버와 통신하여 상기 타이머의 시간을 상기 외부동기서버가 제공하는 시간에 동기시키는 동기부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to reduce errors in occurrence time of a ground fault or short-circuit fault, the waveform processing unit includes a self-timer and an external synchronization server at predetermined time intervals, And a synchronization unit for synchronizing the time of the timer with the time provided by the external synchronization server by communication.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치에 있어서, 상기 동기부는 24시간마다 상기 타이머의 시간을 상기 외부동기서버가 제공하는 시간에 동기시키는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the synchronization unit synchronizes the time of the timer with the time provided by the external synchronization server every 24 hours, in the high-strength expression device of the AC electric railroad feeding circuit through the transient overvoltage detection according to the present invention.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치에 있어서, 상기 동기부는 한국표준시각을 유지하는 외부동기서버와 통신하여 상기 타이머의 시간을 상기 한국표준시각에 동기시키는 것을 특징으로 한다.In the high-power expression system of an AC electric railroad feed circuit according to the present invention, the synchronization unit may communicate with an external synchronization server maintaining the Korean standard time to synchronize the time of the timer with the Korean standard time .

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치에 있어서, 상기 고장점 표정부는 하기 수학식 1에 따라 상기 고장점을 표정하는 것을 특징으로 한다.The high-strength facial expression unit of the AC electric railway feed circuit according to the present invention is characterized by expressing the high advantage according to the following formula (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018002705456-pat00001
Figure 112018002705456-pat00001

, X는 변전포스트 a와 고장점 간의 거리, l은 변전포스트 a와 변전포스트 b 간의 거리, t1은 과도 과전압 파형의 변전포스트 a로의 도달 시간, t2는 과도 과전압 파형의 변전포스트 b로의 도달 시간, v는 과도 과전압 파형의 전파속도이다., Where X is the distance between the substation post a and the high-strength, l is the distance between the substation post a and the substation post b, t 1 is the transient overvoltage waveform's arrival time to the substation post a, t 2 is the transient overvoltage waveform's arrival to the post b Time, v is the propagation speed of the transient overvoltage waveform.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법은 고장점을 사이에 두고 양측에 위치한 전기 설비들인 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부가 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 검출하는 과도 과전압 파형 검출단계, 고장점 표정부가 상기 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부로부터 전달받은 과도 과전압 파형의 도달 시간차를 계산하는 시간차 계산단계 및 상기 고정점 표정부가 상기 과도 과전압 파형의 도달 시간차에 따라 상기 고장점을 표정하는 고장점 표정단계를 포함한다.The high-strength expression method of the AC electric railway power feeding circuit by detecting the transient overvoltage according to the present invention is characterized in that a waveform processing unit provided in each of the electric posts of the electric facilities located on both sides, A transient overvoltage waveform detection step of detecting a transient overvoltage waveform; a time difference calculation step of calculating a time difference of arrival of a transient overvoltage waveform received from a waveform processing unit provided in each of the transition posts, And a high-score facial expression step of expressing the high merit according to the arrival time difference of the waveform.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법에 있어서, 상기 변전포스트들은 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 또는 병렬급전구분소인 것을 특징으로 한다.In the high-strength expression method of an AC electric railway feed circuit by detecting a transient overvoltage according to the present invention, the substation posts are substation, feed distinction, auxiliary feed distinction, or parallel feed distinction.

본 발명에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법에 있어서, 상기 고장점 표정단계에서는, 하기 수학식 1에 따라 상기 고장점을 표정하는 것을 특징으로 한다.In the high-strength expression method of the AC electric railway feeding circuit through the detection of transient overvoltage according to the present invention, the high-strength expression is expressed by the following expression (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018002705456-pat00002
Figure 112018002705456-pat00002

, X는 변전포스트 a와 고장점 간의 거리, l은 변전포스트 a와 변전포스트 b 간의 거리, t1은 과도 과전압 파형의 변전포스트 a로의 도달 시간, t2는 과도 과전압 파형의 변전포스트 b로의 도달 시간, v는 과도 과전압 파형의 전파속도이다., Where X is the distance between the substation post a and the high-strength, l is the distance between the substation post a and the substation post b, t 1 is the transient overvoltage waveform's arrival time to the substation post a, t 2 is the transient overvoltage waveform's arrival to the post b Time, v is the propagation speed of the transient overvoltage waveform.

본 발명에 따르면, 교류전기철도 급전회로에서 단선 고장 또는 지락 고장시 전차선 등의 전선에 발생하는 과도 과전압을 이용하여 고장점 표정위치의 표정 정밀도를 향상시키고 고장점의 빠른 탐색과 복구를 수행할 수 있도록 하는 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to improve the expression accuracy of a high-strength facial expression position by using a transient overvoltage generated in a wire such as a catenary line in a short-circuit fault or a ground fault in an AC electric railway power supply circuit, There is provided an apparatus and a method for expressing the advantages of an AC electric railroad feeding circuit through the detection of transient overvoltage.

또한, 고장 위치를 신속하게 표정하여 고장을 조기에 복구함으로서 열차의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the stability of the train can be improved by promptly detecting the failure position and restoring the failure early.

또한, 고장 위치를 정확하게 표정함으로써 인력과 시간 및 사고로 인한 인적·물적손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, by accurately indicating the fault location, it is possible to reduce manpower, time and human and material losses due to accidents.

또한, 고장 조기 복구를 통해 열차의 운행 정시성을 높이고, 열차의 안전운행 및 승객만족도를 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to improve the safety of train operation and the satisfaction of passengers by improving the regularity of train operation through early restoration of failure.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법이 수행되는 전체 시스템의 개략적이고 예시적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치의 하나의 구체적인 예를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치에서 지락 고장 또는 단락 고장이 생길 때 검지되는 과도 과전압 파형을 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법을 나타낸 도면이고,
도 6은 종래의 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방식을 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a schematic and exemplary configuration of an overall system in which an apparatus and method for high-strength expression of an AC electric railway feeding circuit through transient overvoltage detection according to an embodiment of the present invention is performed,
FIG. 2 is a block diagram of a high-strength facial expression system of an AC electric railroad feed circuit through transient overvoltage detection according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing one specific example of a high-strength facial expression apparatus of an AC electric railway feed circuit through transient overvoltage detection according to an embodiment of the present invention,
4 is a diagram exemplarily showing a transient overvoltage waveform detected when a ground fault or a short circuit failure occurs in a high-strength facial expression system of an AC electric railway feed circuit through transient overvoltage detection according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a diagram illustrating a high-strength expression method of an AC electric railway feeding circuit through a transient overvoltage detection according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a diagram showing a high-strength facial expression system of a conventional AC electric railroad feed circuit.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional description of embodiments of the present invention disclosed herein is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the inventive concept But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.The embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and can take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element may be referred to as a second element, The component may also be referred to as a first component.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element exists in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there are features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof described herein, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법이 수행되는 전체 시스템의 개략적이고 예시적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a schematic and exemplary configuration of an overall system in which an apparatus and method for high-strength representation of an AC electric railway feeding circuit through transient overvoltage detection according to an embodiment of the present invention is performed. 1 is a view showing a high-strength expression device of an AC electric railroad feed circuit through a transient overvoltage detection according to an embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치(1)는 파형 처리부(10a, 10b) 및 고장점 표정부(20)를 포함한다.1 and 2, the high-powered system 1 of the AC electric railway feeding circuit through the transient overvoltage detection according to an embodiment of the present invention includes waveform processing units 10a and 10b and a high-strength indicating unit 20 ).

파형 처리부(10a, 10b)는 교류전기철도 급전회로상에서 고장점을 사이에 두고 양측에 위치한 전기 설비들인 변전포스트들에 각각 구비되어 있으며, 교류전기철도 급전회로에 지락 고장(ground fault) 또는 단락 고장(short fault)시 발생하는 과도 과전압 파형(transient overvoltage waveform)을 입력받아 처리하는 기능을 수행한다.The waveform processing units 10a and 10b are respectively provided in the substation posts, which are electric facilities located on both sides of the AC electric railway electric power feeding circuit, with a high strength therebetween. A ground fault or a short circuit fault and a transient overvoltage waveform generated during a short fault.

예를 들어, 변전포스트들은 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 또는 병렬급전구분소일 수 있다. 철도기술분야에서 일반적으로 알려진 바와 같이, 급전구분소(Sectioning Post, SP)는 급전구간의 구분과 연장을 위해 시설된 변압기, 개폐장치 등을 포함하는 장치들의 집합체이고, 보조급전구분소(Sub Sectioning Post, SSP)는 변전소에서 멀어질수록 증가하는 전압 강하를 보상하기 위해 시설된 변압기 등을 포함하는 장치들의 집합체이다. 이 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소, 병렬급전구분소는, 회로 해석의 측면에서 교류전기철도 급전회로를 구분하는 노드(node)로 볼 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예는 이 노드들의 사이에 위치하는 고장점의 위치를 과도 과전압 파형이 이 노드들에 도달하는 시간의 차이를 이용하여 분석한다.For example, the substation posts may be substations, feed distinctions, auxiliary feed distinctions, or parallel feed distinctions. As is commonly known in the railway technology field, a Sectioning Post (SP) is a collection of devices, including transformers, switchgear, etc., Post, SSP) is a collection of devices, including transformers, etc., that are installed to compensate for the increasing voltage drop away from the substation. This substation, the feed distinction, the auxiliary feed distinction distinction, and the parallel feed distinction can be regarded as a node for distinguishing the AC electric railway feeding circuit in terms of circuit analysis, Is analyzed using the difference in time that the transient overvoltage waveform reaches these nodes.

예를 들어, 파형 처리부(10a, 10b)는 파형 입력부(110a, 110b), 통신부(120a, 120b), 타이머(130a, 130b), 동기부(140a, 140b)를 포함하여 구성될 수 있다.For example, the waveform processing units 10a and 10b may include waveform input units 110a and 110b, communication units 120a and 120b, timers 130a and 130b, and synchronizing units 140a and 140b.

파형 입력부(110a, 110b)는 교류전기철도 급전회로를 매개로 고장점으로부터 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 입력받아 고장점 표정부(20)로 전달하는 기능을 수행한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치(1)에서 지락 또는 단락 고장이 생길 때 검지되는 과도 과전압 파형을 예시적으로 나타낸 도면인 도 4를 추가로 참조하면, 지락 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압은 전선, 즉, 급전회로의 최단경로를 전파되며 이때의 통상의 과도 과전압의 전파속도는 250m/㎛ 정도로 측정된다.The waveform input units 110a and 110b receive a transient overvoltage waveform that is generated when a ground fault or a short circuit fault occurs due to a fault, via an AC electric railway feed circuit, and transmit the waveform to the high-strength indicator 20. 4, which is an illustration of a transient overvoltage waveform that is detected when a ground fault or short-circuit fault occurs in the high-powered apparatus 1 of the AC electric railway feed circuit through the transient overvoltage detection according to the embodiment of the present invention , The transient overvoltage that occurs when a ground fault or short circuit failure propagates over the shortest path of the wire, that is, the power supply circuit, and the propagation speed of the normal transient overvoltage at this time is measured to be about 250 m / 탆.

통신부(120a, 120b)는 과도 과전압 파형의 도달 시간을 고장점 표정부(20)로 유선 또는 무선 방식으로 전달하는 기능을 수행한다.The communication units 120a and 120b transmit the arrival time of the transient overvoltage waveform to the high-strength indicator 20 in a wired or wireless manner.

타이머(130a, 130b)는 지락 고장 또는 단락 고장 발생시간의 오차를 줄이기 위해 파형 처리부(10a, 10b)에 자체적으로 구비되어 있다.The timers 130a and 130b are provided in the waveform processors 10a and 10b in order to reduce an error of a ground fault or short-circuit fault occurrence time.

동기부(140a, 140b)는 일정시간마다 외부동기서버와 통신하여 자체 구비된 타이머(130a, 130b)의 시간을 외부동기서버가 제공하는 시간에 동기시키는 기능을 수행하며, 구체적인 예로, 동기부(140a, 140b)는 24시간마다 타이머(130a, 130b)의 시간을 외부동기서버가 제공하는 시간에 동기시키도록 구성될 수 있다. 또한, 동기부(140a, 140b)는 한국표준시각을 유지하는 외부동기서버와 통신하여 타이머(130a, 130b)의 시간을 한국표준시각에 동기시키도록 구성될 수 있다. 한국표준시각을 유지하는 외부동기서버로는 한국표준시간연구원이 운용하는 서버가 바람직한 예가 될 수 있다.The synchronization units 140a and 140b communicate with the external synchronization server every predetermined time to synchronize the time of the self-contained timers 130a and 130b with the time provided by the external synchronization server. For example, 140a, 140b may be configured to synchronize the time of the timers 130a, 130b every 24 hours with the time provided by the external synchronization server. The synchronization units 140a and 140b may be configured to synchronize the time of the timers 130a and 130b with the Korean standard time by communicating with an external synchronization server maintaining the Korean standard time. As an external synchronization server that maintains Korean standard time, a server operated by Korea Standard Time Research Institute may be a good example.

본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치(1)의 하나의 구체적인 예를 나타낸 도면인 도 3을 추가로 참조하면, 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부(10a, 10b)가 상호 통신하고, 이 파형 처리부(10a, 10b) 중의 하나가 고장점 표정부(20)와 통신하도록 구성될 수도 있다.3, which is a drawing showing one specific example of the high-performance facial expression device 1 of the AC electric railway feeding circuit through the transient overvoltage detection according to the embodiment of the present invention, The waveform processing units 10a and 10b may communicate with each other and one of the waveform processing units 10a and 10b may be configured to communicate with the high-

고장점 표정부(20)는 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부(10a, 10b)로부터 전달받은 과도 과전압 파형 및 과도 과전압 파형의 도달 시간에 따라 고장점을 표정하는 기능을 수행한다.The high-strength prescription unit 20 performs a function of expressing a high advantage according to the transient overvoltage waveforms and the arrival times of the transient overvoltage waveforms received from the waveform processors 10a and 10b respectively provided in the substation posts.

예를 들어, 고장점 표정부(20)는 하기 수학식 1에 따라 고장점을 표정하도록 구성될 수 있다.For example, the high-score indicator 20 may be configured to express a high score according to the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018002705456-pat00003
Figure 112018002705456-pat00003

수학식 1에서, X는 변전포스트 a(보다 구체적으로는, 변전포스트 a에 구비된 단권변압기의 중성점)와 고장점 간의 거리이고, l은 변전포스트 a와 변전포스트 b(보다 구체적으로는, 변전포스트 b에 구비된 단권변압기의 중성점) 간의 거리이고, t1은 과도 과전압 파형의 변전포스트 a(보다 구체적으로는, 변전포스트 a에 구비된 단권변압기의 중성점)로의 도달 시간이고, t2는 과도 과전압 파형의 변전포스트 b(보다 구체적으로는, 변전포스트 b에 구비된 단권변압기의 중성점)로의 도달 시간이고, v는 과도 과전압 파형의 전파속도이다.In Equation (1), X is a distance between the high-potential and the high-potential of the substation post a (more specifically, the neutral point of the single-phase transformer included in the substation post a), and 1 is the substation post a and the substation post b (more specifically, the distance between the neutral point of the autotransformer) provided in the post-b, t 1 is the transient transformation post a (more specifically of the voltage waveform, the arrival time to the neutral point of the autotransformer) provided at the substation post a, t 2 is excessively (More specifically, the neutral point of the autotransformer provided in the transmission post b) of the overvoltage waveform, and v is the propagation velocity of the transient overvoltage waveform.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a method for expressing the advantages of the AC electric railway feeding circuit through the detection of transient overvoltage according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법은 과도 과전압 파형 검출단계(S10), 시간차 계산단계(S20) 및 고장점 표정단계(S30)를 포함한다. 앞서 상세히 설명한 장치에 대한 설명이 방법에도 적용될 수 있으며, 이하에서는 가급적 중복되는 설명을 피하면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법을 설명한다.Referring to FIGS. 1 to 5, a high-strength expression method of an AC electric railway feeding circuit by detecting transient overvoltage according to an embodiment of the present invention includes a transient overvoltage waveform detection step (S10), a time difference calculation step (S20) And a merit facial expression step S30. The description of the apparatus described above in detail can also be applied to the method. Hereinafter, a description will be made of a method for expressing the advantages of the AC electric railway feeding circuit through the detection of transient overvoltage according to an embodiment of the present invention while avoiding redundant explanations as much as possible.

과도 과전압 파형 검출단계(S10)에서는, 교류전기철도 급전회로상에서 고장점을 사이에 두고 양측에 위치한 전기 설비들인 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부(10a, 10b)가 교류전기철도 급전회로에 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 검출하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 변전포스트들은 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 또는 병렬급전구분소일 수 있다. In the transient overvoltage waveform detection step S10, the waveform processing units 10a and 10b provided respectively in the substation posts, which are electrical equipments located on both sides of the high-strength intervening electric railway feeder circuit, are connected to the AC electric railway feeder circuit A process of detecting a transient overvoltage waveform that occurs when a fault or short circuit fails is performed. For example, the substation posts may be substations, feed distinctions, auxiliary feed distinctions, or parallel feed distinctions.

시간차 계산단계(S20)에서는, 고장점 표정부(20)가 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부(10a, 10b)로부터 전달받은 과도 과전압 파형의 도달 시간차를 계산하는 과정이 수행된다.In the time difference calculation step S20, a process of calculating the arrival time difference of the transient overvoltage waveforms transmitted from the waveform processing units 10a and 10b provided in the power-saving posts is performed by the high-strength determination unit 20. [

고장점 표정단계(S30)에서는, 고정점 표정부가 과도 과전압 파형의 도달 시간차에 따라 고장점을 표정하는 과정이 수행된다.In the high-strength facial expression step (S30), the process of expressing the high merit according to the arrival time difference of the transient overvoltage waveform is performed.

예를 들어, 고장점 표정단계(S30)에서는, 하기 수학식 1에 따라 고장점을 표정하도록 구성될 수 있다.For example, in the high-strength facial expression step S30, it can be configured to express a high advantage according to the following expression (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018002705456-pat00004
Figure 112018002705456-pat00004

수학식 1에서, X는 변전포스트 a와 고장점 간의 거리, l은 변전포스트 a와 변전포스트 b 간의 거리, t1은 과도 과전압 파형의 변전포스트 a로의 도달 시간, t2는 과도 과전압 파형의 변전포스트 b로의 도달 시간, v는 과도 과전압 파형의 전파속도이다.In Equation (1), X is the distance between the substation post a and the high-strength, l is the distance between the substation post a and the substation post b, t 1 is the transient overvoltage waveform's arrival time to the substation post a, t 2 is the substation transition overvoltage waveform The arrival time to post b, v is the propagation speed of the transient overvoltage waveform.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 교류전기철도 급전회로에서 단선 고장 또는 지락 고장시 전차선 등의 전선에 발생하는 과도 과전압을 이용하여 고장점 표정위치의 표정 정밀도를 향상시키고 고장점의 빠른 탐색과 복구를 수행할 수 있도록 하는 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, by using the transient overvoltage generated in the electric wire such as the electric wire in the case of a single wire failure or a ground fault in an AC electric railway feed circuit, it is possible to improve the expression accuracy of the high- There is provided an apparatus and method for expressing the merits of an AC electric railroad feeding circuit through the detection of transient overvoltage, which enables the electric power to be recovered and recovered.

또한, 고장 위치를 신속하게 표정하여 고장을 조기에 복구함으로서 열차의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the stability of the train can be improved by promptly detecting the failure position and restoring the failure early.

또한, 고장 위치를 정확하게 표정함으로써 인력과 시간 및 사고로 인한 인적·물적손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, by accurately indicating the fault location, it is possible to reduce manpower, time and human and material losses due to accidents.

또한, 고장 조기 복구를 통해 열차의 운행 정시성을 높이고, 열차의 안전운행 및 승객만족도를 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to improve the safety of train operation and the satisfaction of passengers by improving the regularity of train operation through early restoration of failure.

1: 고장점 표정 장치
10a, 10b: 파형 처리부
20: 고장점 표정부
110a, 110b: 파형 입력부
120a, 120b: 통신부
130a, 130b: 타이머
140a, 140b: 동기부
S10: 과도 과전압 파형 검출단계
S20: 시간차 계산단계
S30: 고장점 표정단계1: High-strength facial expression device
10a and 10b: waveform processing section
20: High score table
110a, 110b: Waveform input unit
120a, 120b:
130a, 130b: timer
140a, 140b:
S10: Transient overvoltage waveform detection step
S20: Time difference calculation step
S30: High-strength facial expressions

Claims (10)

과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치로서,
고장점을 사이에 두고 양측에 위치한 전기 설비들인 변전포스트들에 각각 구비되어 있으며 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 입력받아 처리하는 파형 처리부; 및
상기 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부로부터 전달받은 상기 과도 과전압 파형 및 상기 과도 과전압 파형의 도달 시간에 따라 상기 고장점을 표정하는 고장점 표정부를 포함하고,
상기 고장점 표정부는 하기 수학식 1에 따라 상기 고장점을 표정하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치
[수학식 1]
Figure 112018052013341-pat00013

X는 변전포스트 a와 고장점 간의 거리, l은 변전포스트 a와 변전포스트 b 간의 거리, t1은 과도 과전압 파형의 변전포스트 a로의 도달 시간, t2는 과도 과전압 파형의 변전포스트 b로의 도달 시간, v는 과도 과전압 파형의 전파속도이다.As a high-strength expression device of an AC electric railroad feed circuit through detection of transient overvoltage,
A waveform processor for receiving and processing a transient overvoltage waveform, which is provided in the substation posts, which are electrical equipments located on both sides of the station, and which occurs when a ground fault or short circuit failure occurs; And
And a high-strength facial expression unit for expressing the high-level advantages according to the transient overvoltage waveforms and the transient overvoltage waveform arrival times received from the waveform processors respectively provided in the transition posts,
The high-strength facial expression unit is a high-strength facial expression unit of an AC electric railroad feeding circuit through the detection of transient overvoltage,
[Equation 1]
Figure 112018052013341-pat00013

X is the distance between the substation post a and the high point, l is the distance between the substation post a and the substation post b, t 1 is the transient overvoltage waveform's arrival time to the substation post a, t 2 is the transit overvoltage waveform's arrival time to substation b , and v is the propagation speed of the transient overvoltage waveform. 제1항에 있어서,
상기 변전포스트들은 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 또는 병렬급전구분소인 것을 특징으로 하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the substation posts are substations, feed distinctions, auxiliary feed distinctions, or parallel feed distinctions, characterized in that the transient overvoltages are detected. 제1항에 있어서,
상기 파형 처리부는
상기 교류전기철도 급전회로를 매개로 상기 고장점으로부터 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 입력받아 상기 고장점 표정부로 전달하는 파형 입력부; 및
상기 과도 과전압 파형의 도달 시간을 상기 고장점 표정부로 유선 또는 무선 방식으로 전달하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치.The method according to claim 1,
The waveform processing unit
A waveform input unit receiving a transient overvoltage waveform that is generated when a ground fault or a short circuit fault occurs from the high-frequency fault via the AC electric railway feeding circuit and transmits the waveform to the high-strength facial expression unit; And
And a communication unit for transmitting the arrival time of the transient overvoltage waveform to the high-strength facial expression unit by wire or wireless. 제3항에 있어서,
상기 파형 처리부는
지락 고장 또는 단락 고장 발생시간의 오차를 줄이기 위해 자체 구비된 타이머; 및
일정시간마다 외부동기서버와 통신하여 상기 타이머의 시간을 상기 외부동기서버가 제공하는 시간에 동기시키는 동기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치.The method of claim 3,
The waveform processing unit
A self-timed timer to reduce errors in the occurrence time of ground fault or short fault; And
Further comprising a synchronization unit for communicating with the external synchronization server every predetermined time to synchronize the time of the timer with the time provided by the external synchronization server. The high-strength facial expression device of the AC electric railroad feeding circuit . 제4항에 있어서,
상기 동기부는 24시간마다 상기 타이머의 시간을 상기 외부동기서버가 제공하는 시간에 동기시키는 것을 특징으로 하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the synchronizing unit synchronizes the time of the timer with the time provided by the external synchronization server every 24 hours, by detecting the transient overvoltage. 제4항에 있어서,
상기 동기부는 한국표준시각을 유지하는 외부동기서버와 통신하여 상기 타이머의 시간을 상기 한국표준시각에 동기시키는 것을 특징으로 하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the synchronizer synchronizes the time of the timer with the Korean standard time by communicating with an external synchronization server maintaining the Korean standard time so as to synchronize the time of the timer with the Korean standard time. 삭제delete 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법으로서,
고장점을 사이에 두고 양측에 위치한 전기 설비들인 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부가 지락 고장 또는 단락 고장시 발생하는 과도 과전압 파형을 검출하는 과도 과전압 파형 검출단계;
고장점 표정부가 상기 변전포스트들에 각각 구비된 파형 처리부로부터 전달받은 과도 과전압 파형의 도달 시간차를 계산하는 시간차 계산단계; 및
상기 고장점 표정부가 상기 과도 과전압 파형의 도달 시간차에 따라 상기 고장점을 표정하는 고장점 표정단계를 포함하고,
상기 고장점 표정단계에서는, 하기 수학식 1에 따라 상기 고장점을 표정하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법
[수학식 1]
Figure 112018052013341-pat00014

, X는 변전포스트 a와 고장점 간의 거리, l은 변전포스트 a와 변전포스트 b 간의 거리, t1은 과도 과전압 파형의 변전포스트 a로의 도달 시간, t2는 과도 과전압 파형의 변전포스트 b로의 도달 시간, v는 과도 과전압 파형의 전파속도이다.As a method for expressing the advantages of an AC electric railway feeding circuit through the detection of transient overvoltage,
A transient overvoltage waveform detecting step of detecting a transient overvoltage waveform that occurs when a ground fault or short circuit failure occurs in a waveform processing unit provided in each of the substation posts,
A time difference calculation step of calculating a time difference of arrival of a transient overvoltage waveform transmitted from a waveform processing unit provided in each of the transition posts, And
And a high-strength facial expression step in which the high-quality facial expression unit expresses the high advantage according to an arrival time difference of the transient overvoltage waveform,
In the high-strength facial expression step, the high-strength expression method of the AC electric railway feeding circuit through the transient overvoltage detection, which expresses the high advantage according to the following formula
[Equation 1]
Figure 112018052013341-pat00014

, Where X is the distance between the substation post a and the high-strength, l is the distance between the substation post a and the substation post b, t 1 is the transient overvoltage waveform's arrival time to the substation post a, t 2 is the transient overvoltage waveform's arrival to the post b Time, v is the propagation speed of the transient overvoltage waveform. 제8항에 있어서,
상기 변전포스트들은 변전소, 급전구분소, 보조급전구분소 또는 병렬급전구분소인 것을 특징으로 하는, 과도 과전압 검지를 통한 교류전기철도 급전회로의 고장점 표정 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the substation posts are substations, feed distinctions, supplementary feed distinctions, or parallel feed distinctions, wherein the transient posts are substation, feed distinction, auxiliary feed distinction, or parallel feed distinction. 삭제delete
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