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照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers v.24 no.6, 2010년, pp.138 - 146   피인용횟수: 4
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직류전기철도 급전시스템에서 레일전위 해석을 위한 모델링
Modeling for the Analysis of Rail Potential in the DC Railway Power System

조웅기    (서울산업대학교 철도전문대학원, (주)한얼엔지니어링   ); 최규형    (서울산업대학교 철도전기신호공학과  );
  • 초록

    본 논문은 직류 전기철도 급전시스템에서 레일전위와 누설전류의 분석 기법을 제시하였다. 일반적으로 직류 전기철도 급전시스템에서는 운행용 레일을 귀로 전류(부극성)의 도체로 사용하고 있으므로 레일전위가 발생하고, 특히 차량 운행용 레일과 대지사이의 저항이 작은 경우에는 대지로 흐르는 누설전류가 문제가 된다. 이 레일전위 및 누설전류는 레일 주변에 설치된 지하 매설물에 영향을 미치며, 인체의 안전과도 관련이 있다. 이에 따라 직류 전기철도 급전시스템에서 레일전위와 누설전류를 억제하는 것은 전기철도 주변 환경 및 안전 측면에서 중요한 문제이다. 이상과 같은 관점에서, 직류 전기철도 급전시스템에 대하여 단독급전 및 병렬급전 상황에서 레일전위와 누설전류를 계산할 수 있는 알고리즘을 제안하였으며, 또한 열차주행시뮬레이션(TPS)과 연동하여 열차주행에 따라 부하전류가 변동되는 상황에서 레일전위와 누설전류를 정량적으로 분석할 수 있도록 하였다. 제안한 알고리즘을 이용하여 시뮬레이션 프로그램을 개발하였고, 직류전기철도 급전시스템에 대하여 사례 연구를 수행하였다.


    DC railway power supply system generally uses the running rails as negative-polarity return conductor for traction load current, and the induced rail potential and stay current cause serious problems to any electrified matter in the underground and also safety problems to human body. This paper presents a new algorithm for the analysis of the rail potential and the stray current in DC railway power system operated under independent/parallel power feeding mode. The effect of load current fluctuation during train operation is also calculated by using TPS(Train Performance Simulation) program to analysis the variation of the railway potential and stray current along railway track. Simulation program is developed based on the proposed algorithm and case studies are provided.


  • 주제어

    DC Electrical Railway .   Rail Potential .   Stray Current.  

  • 참고문헌 (7)

    1. K. D. Pham, R. S. Thomas and W. E. Stinger, "Analysis of stray current, track-to-earth potentials and substation negative grounding in DC traction electrification system", Proceedings of the 2001 IEEE/ASME Joint Railroad Conference, pp. 141-160, 2001. 
    2. Jian Guo Yu B. Sc, "Computer Analysis of touch voltages and stray currents for DC railways", Thesis for Ph.D. University of Birmingham, 1992. 
    3. C. S. Chang and L. F. Tian, "Worse-case identification of touch voltage and stray current of DC railway system using genetic algorithm", IEE Proc. Electrical Power Application, Vol. 146, No. 5, pp. 570-576, 1999. 
    4. Li Guoxin, Zhang Dongliang, etc., "Research on real-time measurement of key parameters of stray current in DC Traction system", Proc. of the 2009 IWISA, Nov. 21-22, 2009. 
    5. M. Niasati and A. Gholami, "Overview of stray current control in DC railway systems", International Conference on Railway Engineering 2008. pp. 1-6, ICRE 2008. 
    6. Bih-Yuan Ku, Jen-Sen Liu, "Solution of DC Power Flow for Non-grounded Traction Systems Using Chain-Rule Reduction of Ladder Circuit Jacobian Matrices", Proc. of the 2002 ASME/IEEE, Apr. 23-25, 2002. 
    7. Bih-Yuan Ku, Thomas Hsu, "Computation and Validation of Rail-to-Earth Potential for Diode-Grounded DC Traction System at TAIPEI Rapid Transit System", Proc. of the 2004 ASME/IEEE, Apr. 6-8, 2004. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Kang, Sang-Hee ; Choi, Chang-Young ; Lee, Won-Seok ; Jung, Ho-Sung 2011. "Integrated Protection Method for DC Railway Systems" 전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 60(2): 285~292     
    2. Min, Myung-Hwan ; Jung, Ho-Sung ; Park, Young ; Kim, Hyeng-Chul ; Shin, Myong-Chul 2011. "An Analysis on Rise of Rail Potential And A Study on Control Method for It in DC Feeding System" 전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 60(3): 680~685     
    3. Lee, Jae-Bong ; Jung, No-Geon ; Kim, Jae-Moon 2016. "An Experimental Study on Operation Setting Optimization of Circuit Breaker for Improving Safety on DC Railroad Feeder System" 전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 65(3): 526~531     
    4. Lee, Chang-Mu ; Jang, Dong-Uk ; Kim, Jae-Won ; Han, Mun-Seup ; Jung, Hwan-Su ; Kim, Joo-Rak 2016. "A Study on Analysis Method of DC Electric Railroad using Terminal Network Analysis" 전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 65(11): 1913~1918     

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    1. 2010 "직류전기철도 급전시스템에서 공급 및 누설전류 분포에 관한 연구" 照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers 24 (6): 160~168    

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