KR101470932B1 - System for estimating real time catenary impedance using the synchronized measuring power data between operation train and substation - Google Patents
System for estimating real time catenary impedance using the synchronized measuring power data between operation train and substation Download PDFInfo
- Publication number
- KR101470932B1 KR101470932B1 KR1020130084029A KR20130084029A KR101470932B1 KR 101470932 B1 KR101470932 B1 KR 101470932B1 KR 1020130084029 A KR1020130084029 A KR 1020130084029A KR 20130084029 A KR20130084029 A KR 20130084029A KR 101470932 B1 KR101470932 B1 KR 101470932B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- impedance
- line
- vehicle
- substation
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 230000008921 facial expression Effects 0.000 description 5
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
본 발명은 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템에 관한 것으로서, 전기철도의 교류(AC) 급전계통에서 운행하고 있는 차량의 전력 데이터와 변전소의 전력 데이터를 실시간으로 취득하고, 동기화된 전력데이터를 기반으로 전차선로 임피던스를 실시간으로 산출하며, 산출된 전차선로 임피던스를 이용하여, 교류 급전계통 보호계전기의 보호 영역 설정 및 고장점 표정장치의 표정기능 설정에 활용할 수 있으며, 향후 교류 급전계통의 선로 조건 변화에도 쉽게 전차선로 임피던스를 예측하여 그 정보를 제공하도록 함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 급전모선의 전압정보와, 상행선/하행선의 전차선 및 급전선의 전류 정보를 계측하고, 계측된 전압 및 전류 정보와 시간정보를 포함하여 선로 임피던스 산출부로 전송하는 변전소 계측부; 차량의 전압 및 전류 정보를 계측하고, 계측된 전압 및 전류 정보와, 이동하는 차량의 시간정보 및 위치정보를 포함하여 선로 임피던스 산출부로 전송하는 차량 계측부; 및 상기 변전소 계측부 및 차량 계측부를 통해 계측된 정보를 시간정보에 따라 동기화하여, 동기화된 정보를 바탕으로 변전소 임피던스 및 차량 임피던스를 산출하고, 최종적인 거리별 선로 임피던스를 산출하는 선로 임피던스 산출부; 를 포함한다. The present invention relates to a real-time line impedance calculation system using synchronized power data between a running vehicle and a substation, and more particularly to a real-time line impedance calculation system that acquires power data of a vehicle running in an AC (Alternating Current) Based on the synchronized power data, it is possible to calculate the impedance to the catenary line in real time. By using the calculated line impedance, it can be used for setting the protection area of the AC feeder protection relay and setting the expression function of the high- It is an object of the present invention to provide a method of predicting the impedance to the electric cable easily and changing the line condition of the AC feeding system in the future.
According to an aspect of the present invention, there is provided a substation transmission system including a substation for measuring voltage information of a feeder bus, current information of a catenary line and a feeder line of an up / down line, A measuring unit; A vehicle measurement unit for measuring voltage and current information of the vehicle, transmitting the measured voltage and current information, time information of the moving vehicle and positional information to the line impedance calculation unit; And a line impedance calculation unit for synchronizing information measured through the substation measurement unit and the vehicle measurement unit according to time information to calculate a substation impedance and a vehicle impedance based on the synchronized information and calculating a final line impedance by distance; .
Description
본 발명은 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도 차량과 변전소간의 전력 정보를 실시간으로 취득하기 위한 장치와 전력정보 취득장치의 동기화된 정보로부터 실시간으로 전차선로 임피던스를 산출하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기철도의 교류(AC) 급전계통에서 운행하고 있는 차량의 전력 데이터와 변전소의 전력 데이터를 실시간으로 취득하고, 동기화된 전력 데이터를 기반으로 전차선로 임피던스 크기를 예측하는 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a system for real-time acquisition of power information between a railway vehicle and a substation and a system for calculating impedance from the synchronized information of the power information acquisition apparatus in real time to the electric line More particularly, to a method and apparatus for acquiring power data of a vehicle running in an alternating current (AC) power supply system of an electric railway and power data of a substation in real time, and estimating an impedance magnitude of a catenary based on synchronized power data And more particularly, to a real-time line-to-line impedance calculation system using synchronized power data between a moving vehicle and a substation.
임피던스를 도출하는 기술과 관련해서는, 한국등록특허 10-1093770호(이하, '선행문헌') 외에 다수 출원 및 공개되어 있다. With regard to the technique of deriving the impedance, there have been numerous applications and disclosures in addition to Korean Patent No. 10-1093770 (hereinafter referred to as "prior art").
상기한 선행문헌은, 다수 개의 도체로 구성된 전차선로의 선로정수 측정 방법에 있어서, 서로 연결된 도체들을 등전위 도체로 분류한 후 소정의 도체군으로 구분하는 단계와; 상기 단계에서 구분된 도체군을 등가 모델링 방식에 의해 등가화한 후 선로정수를 측정하는 단계로 이루어지되, 상기 선로정수를 측정하는 단계에서는, 전차선로 도체들간에 전압, 전류를 인가하여 전압 및 전류를 측정하고, 각 측정한 전압-전류 관계에 의해 임피던스와 선간 어드미턴스를 도출하여 실제 계통 구간을 대상으로 각 도체군의 선로정수를 측정하며, 상기 임피던스를 도출하기 위해서는 전철변전소와 급전구분소 구간의 전차선로 회로에 대해 급전구분소에서 모든 도체군을 단락시켜 폐회로를 구성하고, 전철변전소 단에서 도체 단자들의 서로 다른 조합에 대해 전압-전류를 측정하는 것을 특징으로 한다. The foregoing prior art document discloses a method for measuring line constants of a catenary line comprising a plurality of conductors, comprising the steps of: classifying conductors connected to each other into equipotential conductors and classifying them into a predetermined conductor group; Measuring the line constants after equalizing the conductor groups divided by the equivalent modeling method in the step of measuring the line constants. In the step of measuring the line constants, voltage and current are applied between the conductors by the catenary lines, And derives the impedance and the line-to-line admittance based on the measured voltage-current relationship to measure the line constant of each conductor group with respect to the actual line section. In order to derive the impedance, For a catenary circuit, all the conductor groups are short-circuited in the power supply class, and the voltage-current is measured for different combinations of conductor terminals at the substation.
기존의 전차선로 임피던스 산출은 전차선로를 구성하는 전차선로 가선방식(국내 표준은 심플 커티너리 방식임)과 전차선로를 구성하는 전차선, 조가선, 레일, 급전선 등 각종 전선의 기본적인 전기데이터와 전차선로의 높이, 장력 등 시공 정보(표준 장주도)를 바탕으로 해당 구간의 전차선로 임피던스 값을 Carson-Pollazek 계산식을 통해 산출하였다. The existing electric line impedance calculation is based on the electric line data of the electric line including the electric line, the wire line, the rail, and the feed line which constitute the electric line line method (the domestic standard is the simple curtain line method) Based on the construction information such as height, tension, etc., the impedance value to the line of the corresponding section is calculated through the Carson-Pollazek equation.
이러한 계산방식은 전차선로를 구성하는 정보를 바탕으로 해당 구간의 전차선로 임피던스의 단위 길이당(km) 대표값을 산출할 수 있으며, 산출된 전차선로 임피던스는 교류급전용 보호에 사용되는 임피던스 계전기의 정정에 활용되고 있다. This calculation method can calculate the representative value (km) per unit length of the impedance to the catenary line of the corresponding section based on the information constituting the catenary line, and the impedance of the calculated catenary line is the impedance of the impedance relay It is used for correction.
기존의 Carson-Pollazek 계산식을 통해 산출한 임피던스는 단위 길이당 전차선로 임피던스 대표값으로 토공구간, 교량구간, 터널구간 등 다양한 전차선로의 설치 조건을 모두 만족할 수 없기 때문에 실제 전차선로의 임피던스 산출하기 위해서 인공지락 시험장치 또는 전차선로 임피던스를 측정하기 위한 별도의 장치를 제작하고 전차선로를 인위적으로 단락(지락)시켜 전차선로의 임피던스를 산출하는 기법이 제안되었다. 이러한 산출 기법은, 실제 전차선로에서 현장 측정을 통해 산출하기 때문에 기존의 Carson-Pollazek 계산식에 비해 보다 실질적인 값을 산출할 수 있으며, 변전소로부터 거리에 따른 임피던스의 크기도 산출할 수 있다. 그러나, 인공지락 시험장치 및 전차선로 임피던스 측정장치는 전차선로를 인위적으로 단락(지락)시키므로 큰 단락전류가 흐를 수 있다. 따라서, 이러한 큰 단락전류로부터 설비 피해를 최소화하기 위해 전류제한장치를 추가하여 적절한 크기로 전류를 제한하는 방식이다. The impedance calculated from the existing Carson-Pollazek calculation formula is a representative impedance of the catenary line per unit length. Since the installation conditions of various catenary lines such as the earth section, the bridge section and the tunnel section can not all be satisfied, A technique has been proposed in which an artificial ground fault test apparatus or a separate device for measuring impedance by a catenary line is manufactured and an impedance of the catenary line is calculated by artificially shorting (grounding) the catenary line. This calculation method can be calculated more realistic value than the existing Carson-Pollazek calculation formula because it is calculated through on-line measurement in the actual catenary line, and the magnitude of the impedance according to the distance from the substation can also be calculated. However, the artificial earth fault tester and the electric line impedance measuring device artificially short-circuit (ground) the electric cable line, so that a large short-circuit current can flow. Therefore, a current limiting device is added to limit the current to an appropriate size in order to minimize damage to the equipment from such a large short-circuit current.
즉, 기존의 Carson-Pollazek 계산식을 이용하는 방식은 전차선로 정보를 이용하여 해당 전차선로 구간의 전차선로 임피던스의 대표값을 산출할 수 있으나, 전차선로 구간의 다양한 선로 조건을 반영할 수 없기 때문에 계산값과 산출값 사이에 오차가 발생할 수 있으며, 또한 변전소로부터 거리별 임피던스 산출이 어려운 문제가 있다. 또한, 인공지락 시험장치 및 전차선로 임피던스 측정장치를 활용한 전차선로 임피던스 측정 시험을 통한 전차선로 임피던스 산출방법은 실제 계통에서 단락(지락) 시험을 통해 임피던스를 산출할 수 있어 기존의 Carson-Pollazek 계산식에 비해 실제 임피던스와 오차를 최소화할 수 있으며, 원하는 위치에서 마다 단락(지락)시험을 통해 변전소로부터 거리별 임피던스를 산출할 수 있다. 이러한 거리별 임피던스를 바탕으로 리액턴스 방식의 고장점 표정장치를 정정할 수 있는 장점도 있다. 하지만 인위적인 단락(지락)시험에서 발생하는 대전류를 제한하기 위해 전류제한장치로 일부 오차가 발생할 수 있으며, 전차선로의 계통의 구성 및 전차선 마모 등 전차선로 임피던스에 영향을 주는 요소의 변화가 생길 때마다 인위적인 단락(지락)시험을 수행해야 하는 단점이 있다. 특히, 실제 운행 노선에서의 시험을 수행해야 하므로 열차 운행시간대에는 전차선로 임피던스 측정시험을 수행할 수 없는 단점이 있으며, 보다 정밀한 거리별 임피던스 산출을 위해서는 수많은 단락(지락)시험을 수행해야 하는 문제점이 있다.That is, although the conventional method using the Carson-Pollazek formula can calculate the representative value of the impedance to the catenary line of the corresponding catenary line using the catenary line information, since it can not reflect various line conditions of the catenary line, There is a problem that it is difficult to calculate the impedance for each distance from the substation. In addition, the impedance calculation method of the catenary line impedance measurement using the artificial ground fault tester and the catenary impedance measurement device can calculate the impedance through the short circuit (ground fault) test in the actual system, and the existing Carson- Pollazek calculation formula The impedance and the error can be minimized, and the impedance for each distance can be calculated from the substation through the short circuit (ground fault) test at each desired position. There is also an advantage in that it is possible to correct the high-intensity facial expression system of the reactance system based on the impedance by the distance. However, in order to limit the large currents generated by an artificial short circuit (ground fault) test, some errors may occur with the current limiter, and whenever there is a change in the element that affects the impedance to the catenary, There is a drawback to perform an artificial short circuit test. Especially, it is necessary to carry out the test on the actual service route. Therefore, there is a disadvantage that the impedance measurement test can not be carried out by the catenary line at the train operating time. There is a problem that a lot of short- have.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 전기철도의 교류(AC) 급전계통에서 운행하고 있는 차량의 전력 데이터와 변전소의 전력 데이터를 실시간으로 취득하고, 동기화된 전력 데이터를 기반으로 전차선로 임피던스를 실시간으로 산출함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for acquiring power data of a vehicle and power data of a substation running in an alternating current (AC) Based on the electric power data, in real time.
그리고 본 발명의 다른 목적은, 산출된 전차선로 임피던스를 이용하여, 교류 급전계통 보호계전기의 보호 영역 설정 및 고장점 표정장치의 표정기능 설정에 활용할 수 있으며, 향후 교류 급전계통의 선로 조건 변화에도 쉽게 전차선로 임피던스를 예측하여 그 정보를 제공하도록 함에 있다. It is another object of the present invention to utilize the calculated electric line impedance to set the protection area of the protective relay of the AC feeder system and to set the expression function of the high-gain facial expression device, and to easily change the line conditions of the AC feeder system To predict the impedance to the catenary line and to provide the information.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템에 관한 것으로서, 급전모선의 전압정보와, 상행선/하행선의 전차선 및 급전선의 전류 정보를 계측하고, 계측된 전압 및 전류 정보와 시간정보를 포함하여 선로 임피던스 산출부로 전송하는 변전소 계측부; 차량의 전압 및 전류 정보를 계측하고, 계측된 전압 및 전류 정보와, 이동하는 차량의 시간정보 및 위치정보를 포함하여 선로 임피던스 산출부로 전송하는 차량 계측부; 및 상기 변전소 계측부 및 차량 계측부를 통해 계측된 정보를 시간정보에 따라 동기화하여, 동기화된 정보를 바탕으로 변전소 임피던스 및 차량 임피던스를 산출하고, 최종적인 거리별 선로 임피던스를 산출하는 선로 임피던스 산출부; 를 포함한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a real-time line impedance calculation system using synchronized power data between a running vehicle and a substation, comprising: measuring voltage information of a feeder bus and current information of a feeder line and a feeder line of an up- A substation measuring unit including the measured voltage and current information and time information and transmitting the measured voltage and current information to the line impedance calculating unit; A vehicle measurement unit for measuring voltage and current information of the vehicle, transmitting the measured voltage and current information, time information of the moving vehicle and positional information to the line impedance calculation unit; And a line impedance calculation unit for synchronizing information measured through the substation measurement unit and the vehicle measurement unit according to time information to calculate a substation impedance and a vehicle impedance based on the synchronized information and calculating a final line impedance by distance; .
상기와 같은 본 발명에 따르면, 기존에 수계산 방식인 Carson-Pollazek 계산식을 이용하는 방식에 비해, 전차선로 구간의 다양한 선로 조건에 따른 측정값으로 선로 임피던스를 산출하기 때문에 선로 임피던스의 정확도가 높으며, 또한 거리에 따른 선로 임피던스도 산출할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, since the line impedance is calculated from the measured values according to various line conditions of the catenary line section, compared with the conventional method using the Carson-Pollazek calculation formula, the accuracy of the line impedance is high, It is possible to calculate the line impedance along the distance.
도 1 은 본 발명에 따른 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 단선 계통에서의 선로 임피던스 산출 방법을 보이는 일예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 복선 계통에서의 선로 임피던스 산출 방법을 보이는 일예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 변전소에서 본 거리별 임피던스 크기를 보이는 일예시도.
도 5 는 본 발명에 따른 선로 임피던스 산출부와 기존 고장점 표정장치와의 연동을 보이는 일예시도.
도 6 은 본 발명에 따른 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템이 적용된 모습을 보이는 일예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a real-time line impedance calculation system using synchronized power data between a running vehicle and a substation according to the present invention; FIG.
2 is a diagram illustrating an example of a method of calculating a line impedance in a single line system according to the present invention.
3 is a diagram showing an example of a line impedance calculation method in a double-wire system according to the present invention.
Fig. 4 is an example showing impedance magnitudes according to distances viewed from a substation according to the present invention; Fig.
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the line impedance calculating unit according to the present invention is interlocked with a conventional high-strength facial expression apparatus. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an example in which a real-time line impedance calculation system using synchronized power data between a running vehicle and a substation according to the present invention is applied.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템에 관하여 도 1 내지 도 6 을 참조하여 설명하면 다음과 같다. A real-time catenary impedance calculation system using synchronized power data between a traveling vehicle and a substation according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
도 1 은 본 발명에 따른 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템(S)을 개념적으로 도시한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 변전소 계측부(100), 차량 계측부(200) 및 선로 임피던스 산출부(300)를 포함하여 이루어진다.FIG. 1 is an overall diagram conceptually showing a real-time line impedance calculation system S using synchronized power data between a traveling vehicle and a substation according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
변전소 계측부(100)는 급전모선의 전압정보와, 상행선/하행선의 전차선 및 급전선의 전류 정보를 계측하고, 계측된 전압 및 전류 정보와 시간정보를 포함하여 선로 임피던스 산출부(300)로 전송한다.
The
차량 계측부(200)는 차량의 전압 및 전류 정보를 계측하고, 계측된 전압 및 전류 정보와, 이동하는 차량의 시간정보 및 위치정보를 포함하여 선로 임피던스 산출부(300)로 전송한다.
The
선로 임피던스 산출부(300)는 상기 변전소 계측부(100) 및 차량 계측부(200)를 통해 계측된 정보를 시간정보에 따라 동기화하여, 동기화된 정보를 바탕으로 변전소 임피던스 및 차량 임피던스를 산출하고, 최종적인 거리별 선로 임피던스를 산출하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이 동기화모듈(310), 변전소 임피던스 산출모듈(320), 차량 임피던스 산출모듈(330) 및 선로 임피던스 산출모듈(340)을 포함한다.The line impedance calculation unit 300 synchronizes information measured through the
구체적으로, 동기화모듈(310)은 상기 변전소 계측부(100) 및 차량 계측부(200)로부터 전송된 시간정보를 바탕으로, 상기 변전소 계측부(100) 및 차량 계측부(200)를 통해 계측된 정보를 시간에 따라 동기화한다. Specifically, the
변전소 임피던스 산출모듈(320)은 동기화된 정보를 바탕으로, 변전소 임피던스를 산출한다.The substation
차량 임피던스 산출모듈(330)은 동기화된 정보를 바탕으로, 차량 임피던스를 산출한다. The vehicle impedance calculation module 330 calculates the vehicle impedance based on the synchronized information.
선로 임피던스 산출모듈(340)은 최종적으로 거리별 선로 임피던스를 산출한다.
The line impedance calculation module 340 finally calculates the line impedance per distance.
기존의 변전소에 설치된 급전회로 보호용 보호계전기는, 상행선과 하행선을 각각 보호하기 위해 상행선과 하행선에 별도로 설치되어 있으며, 상행선 보호계전기와 하행선 보호계전기간에는 정보를 주고받지 않고 있다. 하지만, 국내 적용 중인 상하타이 복선선로의 경우에는 상행선에 차량이 있는 경우에도 타선흡상현상으로 인해 하행선에도 전류가 흐르는 현상이 발생하기 때문에 급전계통의 구성에 따라 선로 임피던스의 산출 방식이 달라지게 된다.
The protective relay for protecting the power supply circuit installed in the existing substation is installed separately in the up line and down line to protect the up line and the down line respectively and does not exchange information between the up line protection relay and the down line protection relay. However, in the case of a double-tracked double-track line, which is applied in Korea, even if there is a vehicle on the upcoming line, a current flows in the downward line due to the picking up of the line. Therefore, the calculation method of the line impedance varies depending on the configuration of the feeding system.
이하에서는, 상술한 방법을 바탕으로 전차선로 임피던스 산출 방법을 살피면 다음과 같다.Hereinafter, a method of calculating the impedance to the catenary based on the above-described method will be described.
① 단선 계통① Single wire system
단선 계통에서, 변전소에서 계측된 전압 및 전류로부터 연산한 변전소 임피던스에서, 차량에서 계측된 전압 및 전류로부터 연산한 차량 임피던스를 빼면 위치에 따른 선로 임피던스를 산출할 수 있다. When the vehicle impedance calculated from the voltage and current measured in the vehicle is subtracted from the substation impedance calculated from the voltage and current measured in the substation in the single wire system, the line impedance according to the position can be calculated.
도 2 를 참조하면, Referring to Figure 2,
루프①: Loop ①:
루프②: Loop ②:
루프③: Loop ③:
루프④: Loop ④:
여기서,
here,
[수식 1][Equation 1]
루프①-루프②: Loop ①-Loop ②:
이때, [수식 1] = 루프③At this time, [Equation 1] =
루프④에 루프①에 대입하면,If you assign the
: 로 나타낼 수 있다.: .
여기서, here,
이며, Lt;
이다.
to be.
따라서, 변전소 임피던스 산출모듈(320)은 다음의 [수식 2] 와 같이, 변전소 임피던스를 산출한다. Therefore, the substation
[수식 2][Equation 2]
(25kV 기준) (Based on 25kV)
또한, 차량 임피던스 산출모듈(330)은 다음의 [수식 3] 과 같이, 차량 임피던스를 산출한다. Further, the vehicle impedance calculation module 330 calculates the vehicle impedance as shown in the following [Expression 3].
[수식 3][Equation 3]
(25kV 기준)
(Based on 25kV)
따라서, 선로 임피던스 산출모듈(340)은 다음의 [수식 4] 와 같이, 변전소 임피던스 산출모듈(320)을 통해 산출된 변전소 임피던스와 차량 임피던스 산출모듈(330)을 통해 산출한 차량 임피던스와의 차로서, 선로 임피던스를 산출한다.Therefore, the line impedance calculation module 340 calculates the line impedance as a difference between the substation impedance calculated through the substation
[수식 4][Equation 4]
(25kV 기준)
(Based on 25kV)
② 복선 계통② Double line system
복선 계통에서는 급전계통의 전압강하를 줄이기 위해 급전구분소에서 상행선과 하행선의 급전선, 전차선을 연결하고 있다. 이로 인해 상행선에 차량이 운행하는 경우에 타행흡상현상으로 인해 상행선뿐만 아니라 하행선에서도 부하전류가 흐르게 된다. 따라서, 단선 계통과는 달리 차량에서 계측된 임피던스의 크기와 변전소의 상행선 구간에서 계측된 임피던스의 크기가 비례하지 않는다. In the double line system, the feed line and the electric line of the up line and the down line are connected to the feed line in order to reduce the voltage drop of the feed line. As a result, when the vehicle is traveling on the uphill line, the load current flows not only in the uphill line but also in the downhill line due to the lateral waving phenomenon. Therefore, unlike the single wire system, the magnitude of the impedance measured in the vehicle is not proportional to the magnitude of the impedance measured in the upper line section of the substation.
도 3 은 복선 계통에서 상행선에 차량이 운행하는 경우에 급전회로 구간별 흐르는 전류의 흐름을 나타낸 것이다. 3 shows a flow of current flowing in each of the power supply circuit sections when the vehicle is traveling on the up line in the double line system.
도 3 에서, 3,
도 3 에서, 상행선과 하행선에서 계측되는 임피던스는 다음의 [수식 5] 및 [수식 6] 에서와 같으며, 차량에서 계측되는 임피던스는 다음의 [수식 7] 과 같다.In Fig. 3, the impedances measured in the up line and the down line are the same as in the following [Equation 5] and [Equation 6], and the impedance measured in the vehicle is expressed by the following [Equation 7].
즉, 변전소 임피던스 산출모듈(320)은 [수식 5] 와 같이, 변전소 상행선 구간의 임피던스(50kV 기준)를 산출하며, [수식 6] 과 같이, 변전소 하행선 구간의 임피던스(50kV 기준)를 산출한다. That is, the substation
[수식 5][Equation 5]
[수식 6][Equation 6]
또한, 차량 임피던스 산출모듈(330)은 다음의 [수식 7] 과 같이, 차량 임피던스(50kV 기준)를 산출한다. Further, the vehicle impedance calculation module 330 calculates the vehicle impedance (based on 50 kV) as shown in the following [Expression 7].
[수식 7][Equation 7]
[수식 5] 에서 보는 바와 같이, 변전소 상행선 구간에서 계측된 임피던스는 차량에 흐르는 전류의 일부가 하행선으로 흘러 들어가 차량에서 계측된 차량전류로부터 산출한 임피던스와 비례하지 않는다. As shown in [Equation 5], the impedance measured in the upper section of the substation is not proportional to the impedance calculated from the vehicle current measured in the vehicle as a part of the current flowing in the vehicle flows into the down line.
따라서, 차량 임피던스의 크기에 무관하게 상행선의 선로 임피던스를 정확하게 산출하기 위해서는, 차량 임피던스 산출 시 차량에서 계측된 전류가 아닌, 변전소에서 계측된 전류를 이용하여 차량 임피던스를 산출해야 한다.Therefore, in order to accurately calculate the line impedance of the upcoming line irrespective of the size of the vehicle impedance, the vehicle impedance should be calculated using the current measured at the substation rather than the current measured in the vehicle at the time of vehicle impedance calculation.
[수식 8][Equation 8]
여기서, here,
[수식 9][Equation 9]
따라서, 선로 임피던스 산출모듈(340)은, [수식 9] 를 통해 차량의 운행에 따른 차량 임피던스와 무관하게 거리별 선로 임피던스(50kV 기준)를 산출할 수 있다.
Accordingly, the line impedance calculation module 340 can calculate the line impedance per distance (50 kV reference) regardless of the vehicle impedance according to the running of the vehicle through Equation (9).
③ 복선 계통 시뮬레이션 결과③ Simulation result of double line system
위 복선계통을 대상으로 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 통한 실시간 전차선로 임피던스 산출 기법에 대한 시뮬레이션을 수행하였다.Simulation of real - time line impedance calculation method using synchronized power data between a moving vehicle and a substation was performed for the above two - wire system.
도 4 는 변전소에서 본 거리별 임피던스 크기(50kV 기준)를 보이는 일예시도로서, 거리에 따라 비선형의 전형적인 특성을 나타내었다.Fig. 4 is an example showing impedance magnitude (based on 50 kV) according to the distance seen from the substation, showing a typical nonlinear characteristic depending on the distance.
[표 1] 내지 [표 3] 은 변전소에서 3km(변전소와 보조급전구분소간 거리의 30% 지점), 7km(변전소와 보조급전구분소간 거리의 30% 지점), 15km(보조급전구분소와 급전구분소 거리의 50% 지점) 지점에서의 차량 임피던스 변화에 따른 선로 임피던스 산출 결과를 나타낸 것이다.[Table 1] to [Table 3] indicate that 3km (30% of the distance between substation and auxiliary supply distances), 7km (30% of distances between substations and auxiliary supply distances), 15km And 50% of the distances of the distances).
[표 1] 3km(변전소와 보조급전구분소간 거리의 30% 지점) 지점[Table 1] 3 km (30% of the distance between Substation and Auxiliary Supply) Branch
[표 2] 7km(변전소와 보조급전구분소간 거리의 70% 지점) 지점[Table 2] 7 km (70% of the distance between substation and auxiliary supply)
[표 3] 15km(보조급전변전소와 급전구분소간 거리의 50% 지점) 지점[Table 3] 15 km (50% of the distance between the auxiliary power supply substation and the power supply)
위의 시뮬레이션 결과에서 보듯이, 차량 임피던스의 변화에 상관없이 3km 지점의 선로 임피던스는 8.07Ω이며, 7km 지점의 선로 임피던스는 11.64Ω이며, 15km 지점의 선로 임피던스는 20.03Ω임을 확인할 수 있다.
As shown in the above simulation results, the line impedance at 3 km is 8.07Ω, the line impedance at 7km is 11.64Ω, and the line impedance at 15km is 20.03Ω, regardless of the vehicle impedance.
한편, 본 발명에 따른 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템(S)은, 고장점 표정장치와의 연동을 통해 고장점 표정장치를 정정할 수 있는 특징적인 장점이 있다. Meanwhile, the real-time line impedance calculation system (S) using the synchronized power data between the running vehicle and the substation according to the present invention has a characteristic advantage of correcting the high-reliability facial expression apparatus through interlocking with the high- have.
도 5 는 선로 임피던스 산출부와 기존 고장점 표정장치와의 연동을 보이는 일예시도로서, 도시된 바와 같이, 실시간으로 거리에 따른 선로임피던스 측정값은 리액턴스 방식의 고장점 표정장치와 연동을 통해 실시간으로 고장점 표정장치를 정정할 수 있으며, 선로 임피던스 변화를 통해 전차선 마모 등 선로 조건 변화를 예측할 수 있다.
5 is a diagram illustrating an example of interconnection between a line impedance calculating unit and a conventional high-strength facial expression apparatus. As shown in the figure, a line impedance measurement value according to a distance in real time is interlocked with a reactance- And it is possible to predict changes in line conditions such as line wear due to line impedance change.
도 6 은 본 발명에 따른 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템(S)이 적용된 모습을 보이는 일예시도로서, 도시된 바와 같이 변전소에 변전소 전력데이터 측정을 위한 변전소 계측부(100)를 설치하고, 차량 임피던스 측정을 위한 차량에는 차량의 전압, 전류를 계측하기 위한 차량 계측부(200)를 설치하며, 선로 임피던스 산출부(300)는 변전소 또는 원격지에 설치할 수 있다.
6 is a diagram illustrating an example in which a real-time line impedance calculation system S using synchronized power data between a running vehicle and a substation according to the present invention is applied. As shown in the figure, a substation for measuring substation power data A
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.
S: 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템
100: 변전소 계측부 200: 차량 계측부
300: 선로 임피던스 산출부 310: 동기화모듈
320: 변전소 임피던스 산출모듈 330: 차량 임피던스 산출모듈
340: 선로 임피던스 산출모듈S: Real-time line-to-line impedance calculation system using synchronized power data between a moving vehicle and a substation
100: substation measuring unit 200: vehicle measuring unit
300: Line impedance calculating unit 310: Synchronization module
320: Substation impedance calculation module 330: Vehicle impedance calculation module
340: Line Impedance Calculation Module
Claims (5)
차량의 전압 및 전류 정보를 계측하고, 계측된 전압 및 전류 정보와, 이동하는 차량의 시간정보 및 위치정보를 포함하여 선로 임피던스 산출부(300)로 전송하는 차량 계측부(200); 및
상기 변전소 계측부(100) 및 차량 계측부(200)를 통해 계측된 정보를 시간정보에 따라 동기화하여, 동기화된 정보를 바탕으로 변전소 임피던스 및 차량 임피던스를 산출하고, 최종적인 거리별 선로 임피던스를 산출하는 선로 임피던스 산출부(300); 를 포함하되,
상기 선로 임피던스 산출부(300)는,
상기 변전소 계측부(100) 및 차량 계측부(200)로부터 전송된 시간정보를 바탕으로, 상기 변전소 계측부(100) 및 차량 계측부(200)를 통해 계측된 정보를 시간에 따라 동기화하는 동기화모듈(310);
동기화된 정보를 바탕으로, 변전소 임피던스를 산출하는 변전소 임피던스 산출모듈(320);
동기화된 정보를 바탕으로, 차량 임피던스를 산출하는 차량 임피던스 산출모듈(330); 및
최종적으로 거리별 선로 임피던스를 산출하는 선로 임피던스 산출모듈(340); 을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 선로 임피던스 산출모듈(340)은, 단선 계통에서, 상기 변전소 임피던스 산출모듈(320)을 통해 산출된 변전소 임피던스와 차량 임피던스 산출모듈(330)을 통해 산출한 차량 임피던스와의 차로서, 선로 임피던스를 산출하는 것을 특징으로 하는 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템.
A substation measuring unit 100 for measuring the voltage information of the feeding bus, the current information of the electric line and the feeder line of the up / down line, and transmitting the measured voltage and current information and the time information to the line impedance calculating unit 300;
A vehicle measurement unit 200 for measuring voltage and current information of the vehicle, transmitting the measured voltage and current information, and time information and position information of the moving vehicle to the line impedance calculation unit 300; And
A line for calculating the impedance of the substation and the vehicle impedance on the basis of the synchronized information and calculating the final line impedance for each distance by synchronizing the information measured through the substation measurement unit 100 and the vehicle measurement unit 200 according to the time information, An impedance calculating unit 300; , ≪ / RTI &
The line impedance calculating unit 300 calculates the line impedance,
A synchronization module 310 for synchronizing the information measured through the substation measurement unit 100 and the vehicle measurement unit 200 with time based on the time information transmitted from the substation measurement unit 100 and the vehicle measurement unit 200;
A substation impedance calculation module 320 for calculating a substation impedance based on the synchronized information;
A vehicle impedance calculation module 330 for calculating a vehicle impedance based on the synchronized information; And
A line impedance calculation module 340 for finally calculating a line impedance per distance; And a second electrode,
The line impedance calculation module 340 calculates a line impedance as a difference between the substation impedance calculated through the substation impedance calculation module 320 and the vehicle impedance calculated through the vehicle impedance calculation module 330 in the single line system And calculating a real time line impedance calculation system using the synchronized power data between the running vehicle and the substation.
상기 차량 임피던스 산출모듈(330)은,
상행선 및 하행선 상하 타이방식의 복선 계통에서, 차량 임피던스의 크기에 무관하게 상행선의 선로 임피던스를 정확하게 산출하기 위해, 차량 임피던스 산출 시, 차량에서 계측된 전류가 아닌, 변전소에서 계측된 전류를 이용하여 차량 임피던스를 산출하는 것을 특징으로 하는 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템.
The method according to claim 1,
The vehicle impedance calculation module 330,
In order to accurately calculate the line impedance of the up line regardless of the size of the vehicle impedance in the up line system of the up line and down line tie-up tie system, the vehicle impedance is calculated by using the current measured in the substation, And calculating an impedance of the transformer based on the calculated power data.
상기 선로 임피던스 산출모듈(340)은,
차량의 운행에 따른 차량 임피던스와 무관하게, 거리별 선로 임피던스를 산출하는 것을 특징으로 하는 운행 차량과 변전소간의 동기화된 전력 데이터를 이용한 실시간 전차선로 임피던스 산출 시스템.The method according to claim 1,
The line impedance calculation module 340,
Wherein the line impedance is calculated for each distance regardless of the vehicle impedance of the vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130084029A KR101470932B1 (en) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | System for estimating real time catenary impedance using the synchronized measuring power data between operation train and substation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130084029A KR101470932B1 (en) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | System for estimating real time catenary impedance using the synchronized measuring power data between operation train and substation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101470932B1 true KR101470932B1 (en) | 2014-12-09 |
Family
ID=52678278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130084029A Active KR101470932B1 (en) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | System for estimating real time catenary impedance using the synchronized measuring power data between operation train and substation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101470932B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102158677B1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-09-22 | 한국철도기술연구원 | System and method for measuring impedance to a catenary in real time |
CN112034393A (en) * | 2020-08-20 | 2020-12-04 | 北京瑞凯软件科技开发有限公司 | Contact network power supply main loop breakpoint diagnosis method and system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20060077592A (en) * | 2004-12-30 | 2006-07-05 | 한국철도기술연구원 | Power supply monitoring system for electric railway vehicles |
KR20060077591A (en) * | 2004-12-30 | 2006-07-05 | 한국철도기술연구원 | Voltage and current measurement system of transformer according to speed and position of high speed railway vehicle |
KR20080026712A (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-26 | 전명수 | Impedance measuring device of tram line and fault point method |
KR20120061200A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-13 | 한국철도기술연구원 | The Method And Apparatus For Monitoring Mechanical Defects In Main Transformer Of Electric Railway By Impedance Change |
-
2013
- 2013-07-17 KR KR1020130084029A patent/KR101470932B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20060077592A (en) * | 2004-12-30 | 2006-07-05 | 한국철도기술연구원 | Power supply monitoring system for electric railway vehicles |
KR20060077591A (en) * | 2004-12-30 | 2006-07-05 | 한국철도기술연구원 | Voltage and current measurement system of transformer according to speed and position of high speed railway vehicle |
KR20080026712A (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-26 | 전명수 | Impedance measuring device of tram line and fault point method |
KR20120061200A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-13 | 한국철도기술연구원 | The Method And Apparatus For Monitoring Mechanical Defects In Main Transformer Of Electric Railway By Impedance Change |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102158677B1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-09-22 | 한국철도기술연구원 | System and method for measuring impedance to a catenary in real time |
CN112034393A (en) * | 2020-08-20 | 2020-12-04 | 北京瑞凯软件科技开发有限公司 | Contact network power supply main loop breakpoint diagnosis method and system |
CN112034393B (en) * | 2020-08-20 | 2023-10-27 | 北京瑞凯软件科技开发有限公司 | Breakpoint diagnosis method and system for main circuit of power supply of overhead contact system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102508092B (en) | Method for distinguishing fault type and direction of AT (auto-transformer) contact network without depending on GPS (global positioning system) time synchronization | |
CN102707190B (en) | Direct-current-side short-circuit fault distance measuring device and method of metro tractive power supply system | |
CN110221181B (en) | A method for locating the short-circuit point of the faulty AT segment of a fully parallel AT traction power supply system | |
CN107391814B (en) | A Traction Network-EMU Modeling Method for High-speed Railway Stations | |
KR101844468B1 (en) | Apparatus and method for high speed fault distinction and fault location estimation using the database based on inductive analysis in high speed ac railway feeding system | |
CN107797027B (en) | A fault location method for AT traction network of electrified railway | |
KR101653954B1 (en) | System and method for fault localization using current of trolly-feeder in at feeding system | |
KR101009996B1 (en) | Expression method and apparatus for measuring the position of tram line failure | |
KR100821702B1 (en) | Impedance measuring device of tram line and fault point method | |
KR101090957B1 (en) | The return current ratio measurement system for real time leakage current monitoring on the dc railway system | |
CN108562782A (en) | A kind of acquisition methods of stray electrical current and the detecting system of stray electrical current | |
CN109444657B (en) | Method for positioning high-resistance grounding fault section of power distribution network | |
CN108548991A (en) | A kind of fault distance-finding method of single line electric railway direct-furnish Traction networks | |
CN105652152B (en) | A kind of Fault Locating Method and system of multiple line direct supply system contact net | |
KR101093030B1 (en) | Fault point expression system and method using fault current ratio flowing in tram line at both ends of fault section in AC feed system | |
KR101470932B1 (en) | System for estimating real time catenary impedance using the synchronized measuring power data between operation train and substation | |
CN116047363B (en) | A monitoring method and monitoring system for stray current of rail trains | |
CN103448574A (en) | System and method for limiting rail potential of electrified railways in arid regions | |
CN103424627A (en) | Method for measuring zero-sequence impedance of parallel distribution network circuit at double ends | |
Serdiuk et al. | Propagation of harmonics of return traction current in rail lines | |
CN110959120B (en) | Method and device for fault location along an energy supply line in a direct current system | |
Milesevic et al. | Estimation of current distribution in the electric railway system in the EMTP-RV | |
CN115542077A (en) | Interphase fault multi-terminal ranging method based on wind power plant collecting line and box transformer substation parameters | |
CN108387814A (en) | The urban rail transit contact network fault locator and method of the bilateral switching power supply of size | |
CN202815151U (en) | Overhead line system fault determination apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20130717 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20140716 Patent event code: PE09021S01D |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20141127 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20141203 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20141204 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171114 Year of fee payment: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20171114 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190909 Year of fee payment: 6 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20190909 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210908 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220906 Start annual number: 9 End annual number: 9 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20230908 Start annual number: 10 End annual number: 10 |