CN104583001A - 电力管理装置以及电力管理系统 - Google Patents

Abstract

针对积蓄再生电力等电力并向馈电线或者配电系统放电的蓄电装置进行有效的充放电。实施方式的电力管理装置制作用于针对不同时关闭的、设置在蓄电装置与配电系统侧之间的第1开闭器、以及设置在蓄电装置与馈电线侧之间的第2开闭器的开/闭的切换控制的切换计划。而且，依照制作了的切换计划，决定针对第1开闭器以及第2开闭器的切换控制内容，对第1开闭器以及第2开闭器输出决定了的指令。在该结构中，根据包括运行时刻表的列车信息，判定直至任意的单位时间后有无再生电力在列车间流通，在有再生电力在列车间流通的情况下，制作设为关闭第1开闭器单位时间的切换计划，在没有再生电力在列车间流通的情况下，制作设为关闭第2开闭器单位时间的切换计划。

Description

电力管理装置以及电力管理系统

关联申请的引用

本申请以基于在2012年11月29日申请的先行日本专利申请第2012-261363号、以及在2012年10月31日申请的先行日本专利申请第2012-240758号的优先权的利益为基础，并且要求该利益，通过引用在此包含其全部内容。

技术领域

本实施方式涉及电力管理装置以及电力管理系统。

背景技术

为了有效活用电力，在世界各国中，能源管理的搭配得到了发展。

作为该搭配之一，有BEMS(Building and Energy ManagementSystem：建筑物能源管理系统)。BEMS是指，用于通过建筑物的机器/设备等的电力管理来削减能源消耗量的系统。例如，能够使用根据需求响应进行电力的供求调整的技术等来实现建筑物的电力、电力量的削减。

作为铁路中的能源管理的搭配，有通过使用蓄电装置而实现的再生电力的有效活用等。再生电力被用作其他牵引列车的动力是普通的，但在不存在牵引列车的情况下，发生由再生失效所致的电力损耗。作为其对策，例如有在变电站中设置蓄电装置、积蓄再生电力来在列车的牵引时、紧急时利用的方法等(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2009-67206号公报

发明内容

在蓄电装置中对再生电力进行蓄电的情况下，再生电力一次发生的电力、电力量大，且片断地发生，所以在限定的容量的蓄电装置中，如果不计划性地进行充放电，则无法高效地利用电力。因此，需要制作对再生电力进行蓄电的蓄电装置的充放电计划的系统。

另外，将蓄电装置的充电剩余量相对满充电时的电池容量的比例称为State Of Charge：充电状态(以下称为SOC)。根据蓄电装置的种类，存在用于防止蓄电装置的性能劣化的SOC的适合的范围，在该适合的SOC的范围内进行蓄电装置的充放电控制。另外，在以后的说明中，将蓄电装置的适合的SOC的范围称为SOC宽度。

另外，如上所述，在以往技术中，在SOC宽度内进行了蓄电装置中的计划性的充放电。但是，暂时地超过SOC宽度不会对蓄电装置的性能劣化造成大的影响。因此，在以往技术中，有时无法更高效地利用再生电力。

根据本实施方式，能够提供用于针对积蓄再生电力等电力并对馈电线或者配电系统放电的蓄电装置进行有效的充放电的电力管理装置。

实施方式的电力管理装置具备切换计划制作单元，所述切换计划制作单元制作用于针对设置在蓄电装置与配电系统侧之间的第1开闭器、以及设置在蓄电装置与馈电线侧之间的第2开闭器的开/闭的切换控制的切换计划。而且，具备切换决定/指令单元，所述切换决定/指令单元依照由该切换计划制作单元制作了的切换计划，决定针对第1开闭器以及第2开闭器的切换控制内容，对第1开闭器以及第2开闭器输出决定了的指令。

根据上述结构，上述切换计划制作单元根据包括运行时刻表的列车信息，判定直至任意的单位时间后有无再生电力在列车间流通，在有再生电力在列车间流通的情况下，制作设为关闭第1开闭器单位时间的切换计划，在没有再生电力在列车间流通的情况下，制作设为关闭第2开闭器单位时间的切换计划。

另外，其他实施方式的电力管理系统具有：蓄电装置，针对用于对地上设备供给电力的电力线和用于对列车供给电力的馈电线供给电力；第1开闭器，设置在所述蓄电装置与所述电力线之间；第2开闭器，设置在所述蓄电装置与所述馈电线之间；以及电力管理装置，进行所述第1开闭器和第2开闭器的开闭控制，该电力管理装置具备：计划制作单元，利用列车的运行时刻表，每隔规定的时间宽度判定列车间是否有再生电力的流通，根据其判定结果来制作针对所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭控制计划；以及控制单元，根据由所述计划制作单元制作了的开闭控制计划和所述蓄电装置的充电状态，控制所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭，以使所述蓄电装置的充电状态收敛于规定的充电范围，并且依据根据所述列车的运行时刻表而预测为在所述蓄电装置中被蓄电的再生电力量，来变更所述规定的充电范围。

另外，其他实施方式的电力管理装置控制将积蓄在蓄电装置中的电力经由电力线向地上设备供给以及经由馈电线向列车供给，所述电力管理装置具备：控制单元，控制设置在所述蓄电装置与所述电力线之间的第1开闭器以及设置在所述蓄电装置与所述馈电线之间的第2开闭器的开闭；以及计划制作单元，利用列车的运行时刻表，每隔规定的时间宽度判定列车间是否有再生电力的流通，根据其判定结果来制作针对所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭控制计划，所述控制单元根据由所述计划制作单元制作了的开闭控制计划和所述蓄电装置的充电状态，控制所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭，以使所述蓄电装置的充电状态收敛于规定的充电范围，并且依据根据所述列车的运行时刻表而预测为在所述蓄电装置中被蓄电的再生电力量，来变更所述规定的充电范围。

附图说明

图1是示出利用第1实施方式的电力管理装置的车站系统和电气铁路系统的概略结构的图。

图2是示出图1所示的结构中的电力管理装置、关联机器、以及交换的数据和信号的流动的框图。

图3是第1实施方式中的电力管理装置的框图。

图4是第1实施方式中的开闭器切换计划制作部的动作流程图。

图5是第1实施方式中的开闭器切换决定/指令部的动作流程图。

图6-1是示出第1实施方式中的与保存的控制结果有关的数据库的一个例子的图。

图6-2是示出各主电动机中的与理想再生电力量有关的数据库的一个例子的图。

图7是示出第2实施方式中的电力管理装置、关联机器、以及交换的数据和信号的流动的框图。

图8是第2实施方式中的电力管理装置的框图。

图9是第2实施方式中的开闭器切换决定/指令部的动作流程图。

图10是示出第2实施方式中的与保存的控制结果有关的数据库的一个例子的图。

图11是第3实施方式中的开闭器切换决定/指令部的动作流程图。

图12是例示第4实施方式中的开闭器切换决定/指令部的动作的流程图。

图13是例示第4实施方式中的开闭器切换决定/指令部的动作的流程图。

图14是示出第5实施方式中的电力管理装置、关联机器、以及交换的数据和电力的流动的框图。

图15是例示了数据库的数据结构的图。

图16是示出第5实施方式中的电力管理装置的结构的框图。

图17是例示第5实施方式中的开闭器切换决定/指令部的动作的流程图。

(符号说明)

101：电力管理装置；102：列车；103：PCS；104：开闭器A；105：蓄电装置；106：开闭器B；109：车站设备；121：数据库；131：开闭器切换计划制作部；132：开闭器切换决定/指令部；133：控制结果保存部。

具体实施方式

(概要)

在以下说明的各实施方式中，设想了在车站中设置对在列车间未流通的再生电力进行蓄电的蓄电装置，在馈电线侧和配电系统侧的任意一个中都利用积蓄在蓄电装置中的电力。在该情况下，作为其结构，需要在馈电线与蓄电装置之间设置斩波器，需要在蓄电装置与配电系统之间设置PCS(Power Conditioning System：功率调节系统)。但是，尚未开发具有高的绝缘耐性的PCS，并且即使开发了也很昂贵。因此，在蓄电装置与PCS之间，为了控制连接/切断，设置开闭器是现实的。另外，如果在蓄电装置与斩波器之间也设置开闭器，则具有不需要斩波器的细微的控制这样的优点。

因此，在实施方式的电力管理装置中，成为设置上述开闭器、进行其控制的结构。另外，使设想了设置在车站中的蓄电装置对在列车间未流通的再生电力进行蓄电，并将该积蓄了的电力向馈电线、配电系统放电。

另外，在上述结构中，为了高效地利用能源，实施方式的电力管理装置制作考虑了来自列车的再生电力进入到蓄电装置的定时、列车的牵引、车站设备的负载的开闭器的切换计划，进行以该计划为基础的控制。

为此，在以下说明的各实施方式中，提出如下电力管理装置作为其具体的装置结构，该电力管理装置具备：制作开闭器的切换计划的单元(后述的开闭器切换计划制作部131)、决定开闭器的切换并对开闭器的切换进行指令的单元(后述的开闭器切换决定/指令部132)、以及保存开闭器的切换结果的单元(后述的控制结果保存部133)。另外，在本说明书中，放电是指从蓄电装置向馈电线、配电系统供给电力。

以下，参照附图说明各实施方式的电力管理装置。

(第1实施方式)

首先，详细说明利用第1实施方式的电力管理装置的车站系统和电气铁路系统。图1是示出利用第1实施方式的电力管理装置的车站系统和电气铁路系统的概略结构的图。

电气铁路系统内的列车102将从馈电线111供给的电力作为动力源而动作。从变电站(未图示)向馈电线111供给电力。

在车站中，设置了电梯、自动扶梯、照明等各种车站设备109。

设想了在车站中设置蓄电装置105。这样的原因在于，例如，如果在变电站中设置蓄电装置105，则由于变电站处于车站之间等一般远离车站的位置，所以在蓄电以及放电时发生输电损耗。在蓄电装置105中，对在电气铁路系统内的列车102的列车间未流通的再生电力进行蓄电。列车102的再生电力通过馈电线111，由斩波器107调整电压，而积蓄到蓄电装置105中。另外，从蓄电装置105向电气铁路系统内的牵引的列车102、车站设备109放出电力。由斩波器107调整电压而电力向馈电线111流动到电气铁路系统内的牵引的列车102，由PCS103对直流/交流进行变换而向配电系统108流动到车站设备109。

在蓄电装置105与PCS103之间设置开闭器A/104，在蓄电装置105与斩波器107之间设置开闭器B/106。这样的原因在于，如上所述，尚未开发具有高的绝缘耐性的PCS103并且即便开发了也很昂贵，以及不需要斩波器107的细微的控制。但是，由于发生电弧，所以开闭器A/104和开闭器B/106仅某一方可以关闭。另外，在关闭某一个开闭器的情况下，必须在确认另一方的开闭器打开之后关闭。

为了使电气铁路系统内的列车102的再生电力积蓄在蓄电装置105中，并向馈电线111和配电系统108放电，电力管理装置101控制开闭器A/104以及开闭器B/106的切换。为此，电力管理装置101制作上述两个开闭器的切换计划，决定该两个开闭器的切换而进行其指令，保存开闭器切换的控制结果。

图2是示出图1所示的结构中的电力管理装置、关联机器、以及交换的数据和信号的流动(虚线的箭头)的框图。另外，实线的箭头表示电力供给的流动。

电力管理装置101能够参照记录在存储设备等的数据库121中的信息。另外，电力管理装置101能够从外部(例如运行管理装置)取得运转曲线、运行时刻表等列车信息。另外，从设置在蓄电装置105中的传感器(未图示)等还取得电池剩余量等蓄电装置信息。电力管理装置101通过取得记录在数据库121中的列车信息等信息，能够预测在蓄电装置105中积蓄的再生电力量，通过得到蓄电装置信息，能够进行考虑了电池剩余量的充放电(详细后述)。

接下来，说明本实施方式的电力管理装置的结构。图3是示出本实施方式的电力管理装置的结构的框图。

在电力管理装置101中，作为其主要部，具备开闭器切换计划制作部131、开闭器切换决定/指令部132、以及控制结果保存部133。此处，开闭器切换计划制作部131、开闭器切换决定/指令部132、控制结果保存部133是通过CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)将存储在ROM(Read Only Memory：只读存储器)等中的程序在RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)中展开并依次执行来实现的功能部(CPU、ROM、RAM未图示)。

在开闭器切换计划制作部131中，作为其功能(或者执行的处理)，进行列车102的再生电力量的预测的处理，制作开闭器切换计划。因此，电力管理装置101从外部取得了的列车信息被送到开闭器切换计划制作部131。

使用取得了的列车信息来进行由开闭器切换计划制作部131实施的再生电力量的预测的处理。开闭器切换计划制作部131用于再生电力量的预测的列车信息是例如时刻表制作装置(未图示)内的运行时刻表和车辆运用计划制作装置内或时刻表制作装置内的型号名称数据。另外，在再生电力量的预测中，还需要每个型号名称的在车站中停车时发生的每1编组的再生电力量的值，但该信息预先存储在开闭器切换计划制作部131内的存储器(未图示)中、或者预先存储在数据库121中即可。

通过将时刻表制作装置内的运行时刻表导入电力管理装置101，能够通过再生电力是否在列车间流通、以及使用运行时刻表和车辆运用计划制作装置内的型号名称数据来确定发生的再生电力不在列车间流通而在蓄电装置105中蓄电的列车102。然后，通过核对型号名称和每个型号名称的每1编组的再生电力量的值，能够预测在该列车102进行了刹车的情况下发生的再生电力量。

作为其他再生电力的预测方法，还考虑如下方法：电力管理装置101从ATC(Automatic Train Control：自动列车控制)、从其他地上装置得到的列车通过信息取得刹车模式(也可以从车上装置直接得到刹车模式)，使用预先在电力管理装置101中具备的列车特性内的再生刹车力计算再生电力量。具体而言，通过速度(m/s)×再生刹车力(kN/MM)，求出每个马达的再生电力(kW/MM)，针对全部马达对它们进行累计，来计算该列车102的再生电力量(kWh/MM)。

通过以上叙述的方法进行再生电力量的预测，但现实上有时再生电力稍微流到相邻的车站。因此，将对再生电力100％进入到该车站的情况的电力量乘以系数α而得到的值设为在蓄电装置105中积蓄的电力量。其中，系数α是0至1的范围。另外，系数α设为使用经验值，例如将预先具备的每个型号名称的在车站中停车时发生的每1编组的再生电力量的值在单位时间内进行加法而得到的结果、和作为控制结果保存在数据库121中的在蓄电装置105中积蓄了的电力量进行比较而求出。

另外，作为其他方法，还有如下方法：使用数据库121来检索过去的同一时刻表中的同一型号名称的列车，引用该列车发生了的再生电力量来预测再生电力量。

在开闭器切换计划制作部131中，制作每隔单位时间(例如60分钟)的开闭器A/104以及开闭器B/106的切换的计划。设为开闭器A/104以及开闭器B/106每隔任意的单位时间切换，设为在前一日或者深夜、早上制作该计划。另外，单位时间设为在即使暂时地超过SOC宽度也不会对蓄电装置105的性能劣化产生大的影响的程度的时间中任意地设定。在本实施方式中，例如，也可以将单位时间设定为1小时。

在开闭器切换计划制作部131中，首先判断直至任意的单位时间后在列车102间有无再生电力的流通(134)。具体而言，通过上述方法预测再生电力，预先规定与预测为进入到蓄电装置105的电力量有关的阈值(例如10kWh)。如果在单位时间内进入到蓄电装置105的电力量大于该阈值，则视为在列车间没有再生电力的流通，另外如果在单位时间内进入到蓄电装置105的电力量小于该阈值，则视为在列车间有再生电力的流通。

判断直至任意的单位时间后再生电力是否在列车间流通(图4：步骤S101)，在判定为有列车间流通的情况下，在该单位时间的期间关闭开闭器A/104(图4：步骤S102)，在配电系统108侧使用蓄电装置105的电力。另外，在判定为没有列车间流通的情况下，在该单位时间的期间关闭开闭器B/106(图4：步骤S103)，在馈电线111侧使用蓄电装置105的电力。此处，在馈电线111侧使用蓄电装置105的情况下，为了向蓄电装置105积蓄再生电力、牵引列车102，从蓄电装置105放出电力。

在开闭器切换计划制作部131中，作为开闭器切换计划制作的处理(135)，如果制作上述那样的任意的单位时间的开闭器切换计划，则接下来制作接下来的任意的单位时间的开闭器切换计划。在计划对象日的前一日、当日早上之前，结束对象日的一日量的计划的制作，但在实施该计划之前知道了利用的列车102的性能的急剧的变更等的情况下，再次重新制作开闭器切换计划。

向开闭器切换决定/指令部132发送电力管理装置101从蓄电装置105取得了的蓄电装置信息。此处的蓄电装置信息是指电池剩余量。在开闭器切换决定/指令部132中，基本上，即在开闭器切换计划是“关闭开闭器A”(图5：在步骤S201中判定为“是”的情况)并且从蓄电装置信息参照电池剩余量数据而有电池剩余量的情况下(图5：在步骤S202中判定为“是”的情况)、或者开闭器切换计划不是“关闭开闭器A”的情况下(图5：在步骤S201中判定为“否”的情况)，按照从开闭器切换计划制作部131输出了的开闭器切换计划，输出针对开闭器A/104以及开闭器B/106的切换指令(图5：步骤S203)。

但是，在开闭器切换计划是“关闭开闭器A”(图5：在步骤S201中判定为“是”的情况)并且从蓄电装置信息参照电池剩余量数据而没有电池剩余量的情况下(图5：在步骤S202中判定为“否”的情况)，开闭器切换决定/指令部132不依赖于开闭器切换计划，而将指令变更为“关闭开闭器B”(图5：步骤S204)。这样的原因是，在蓄电装置105没有电池剩余量的状态下，关闭开闭器A/104是无意义的。另外，在本实施方式中，开闭器A/104和开闭器B/106设为仅能够关闭某一方的结构，通过“关闭开闭器B”指令控制为打开开闭器A/104。

开闭器切换决定/指令部132进行以上的开闭器切换控制的处理(136)直至营业结束时为止(图5：在步骤S205的判断中如果“是”则结束/如果“否”则返回到步骤S201)。

控制结果保存部133进行针对每隔单位时间保存一日的控制结果的实际成果的处理(137)。作为一个例子，保存的内容是图6-1所示的每隔单位时间(在图示例中1小时)的来自开闭器切换计划制作部131的开闭器切换计划、来自开闭器切换决定/指令部132的开闭部切换指令、以及从蓄电装置105得到的单位时间开始时的蓄电装置剩余量、向蓄电装置105积蓄了的再生电力量、从蓄电装置105放电了的电力量。另外，还保存将预先保存了的每个型号类别的再生电力量数据和向蓄电装置105积蓄了的再生电力量进行比较而求出的系数α。此处，“开闭器切换计划”是计划制作部131制作了的开闭器A、开闭器B的切换计划。例如，在时刻8：00～9：00中计划为开闭器A关闭。“开闭器切换指令”是基于“开闭器切换计划”的决定/指令部132的切换指令。“开始时的蓄电装置剩余量”是单位时间中的开始时的蓄电剩余量。“从蓄电装置放电了的电力量”是在单位时间中从蓄电装置105放电了的电力量。

另外，为了根据过去的数据预测再生电力量，将在车站中停车了的列车102的到达时间、方向、型号名称和其主电动机、每1编组的主电动机数、从每1编组的主电动机得到的理想再生电力量等基于取得了的列车信息的运行时刻表、表示运行时刻表上的列车的特性的信息保存到数据库121(参照图6-2)。如上所述，在制作开闭器切换计划时，能够利用这些数据。

根据如以上那样构成的电力管理装置101，判断再生电力是否流通，制作开闭器切换计划，对两个开闭器进行切换指令，从而能够将在列车102间未流通的再生电力积蓄在蓄电装置105中，将积蓄了的再生电力向牵引车、车站设备109放电，所以能够在车站系统和电气铁路系统中高效地利用能源。

在本实施方式中，能够针对积蓄再生电力等电力并向馈电线或者配电系统放电的蓄电装置105进行有效的充放电。

(第2实施方式)

接下来，说明第2实施方式。本实施方式是相对第1实施方式能够应对列车事故等故障的实施方式。图7示出本实施方式的电力管理装置101a、关联机器、以及交换的数据与信号的流动(虚线的箭头)和电力供给的流动(实线的箭头)，图8示出本实施方式的电力管理装置101a的结构。如图7以及图8所示，基本的结构与第1实施方式相同，关于共同的事项，省略其说明。

在本实施方式中，在开闭器切换决定/指令部132a中利用运行信息这方面与第1实施方式不同。此处，运行信息是指包括列车运转暂停时间的信息。

开闭器切换决定/指令部132a根据取得了的运行信息来判断是否发生故障(步骤S301)。在发生了故障时(在步骤S301中“是”)，在运转暂停时间比与运转暂停时间有关的阈值(在图9中是n分钟；可以例如在经验上决定n的值)长的情况下(步骤S302中“否”)，在该情况下列车不动作而在架设电线侧不使用电力，所以输出“关闭开闭器A”指令(步骤S303)。

另一方面，在运转暂停时间比上述阈值短的情况下(在步骤S302中“是”)，开闭器切换决定/指令部132a输出“关闭开闭器B”指令(步骤S304)。其中，在列车102成为通常运行的情况下，如果虽然有再生电力但没有将其消耗、吸收的装置，则发生再生失效，所以关闭开闭器B/106，将来自馈电线111侧的再生电力积蓄到蓄电装置105。但是，如果在蓄电直至蓄电装置105的容量(SOC(State Of Charge：充电状态))充满的情况下(在步骤S305中“是”)，则关闭开闭器A/104，在车站设备109侧使用积蓄了的电力，在蓄电装置105中形成了用于蓄电的空间的情况下，再次关闭开闭器B/106，在馈电线111侧利用蓄电装置105(步骤S306)。另一方面，在步骤S305中“否”的情况下，原样地转移到步骤S307。

另外，在发生故障之后，执行运转整理，返回到原来的运行时刻表，在从运行信息得到了返回到通常的运行时刻表这样的信息的情况下(在该情况下在步骤S301中判定为“否”)，使用原来的开闭器切换计划进行两个开闭器的切换控制(实施方式1的处理)(步骤S308)。

然后，开闭器切换决定/指令部132a进行以上的开闭器切换控制的处理(136)直至营业结束时为止(图9：在步骤S307的判断中如果“是”则结束/如果“否”则返回到步骤S301)。

图10示出故障时的控制结果的保存内容的一个例子。针对在第1实施方式中在图6-1中例示了的控制结果的内容，将故障的内容、故障发生时间以及运转暂停时间也保存为控制结果。在图10的例子中，示出了时刻8：00～9：00的开闭器切换计划“A”即“关闭A”在开闭器切换指令中从“A”(即“关闭A”)变更为“B”(即“关闭B”)。另外，本实施方式中，在求出系数α的平均时，将故障时的控制结果除外。

在本实施方式中，针对积蓄再生电力等电力并向馈电线或者配电系统放电的蓄电装置105，在发生故障时也能够进行有效的充放电。

(第3实施方式)

接下来，说明第3实施方式。本实施方式采用与上述第2实施方式同样的结构，但由开闭器切换决定/指令部132a实施的开闭器切换控制的处理(136)在考虑了下述SOC宽度这方面不同。关于与上述实施方式共同的事项，省略其说明。

一般，将蓄电装置105的充电剩余量相对满充电时的电池的容量的比例称为State Of Charge：充电状态(以下称为SOC)。根据蓄电装置105的种类，存在SOC的适合的范围，可以说通过将SOC保持在适合的范围内，能够防止蓄电装置105的性能劣化。此处，将蓄电装置105的适合的SOC的范围称为SOC宽度。

在本实施方式中，开闭器切换决定/指令部132a进行图11的流程图所示的处理。该图所示的步骤S401～S404与第2实施方式中的步骤S301～S304相同，此处说明步骤S405以后的处理。

在步骤S405中，判断是否实施了“关闭开闭器A”。在该判断时实施“关闭开闭器A”的情况下(在步骤S405中“是”)、以及在未实施“关闭开闭器A”(步骤S405中“否”)并且蓄电装置105的充电量未超过SOC宽度的上限的情况下(在步骤S409中“否”)，进而，根据取得了的蓄电池装置信息来判断蓄电装置105的充电量是否低于SOC宽度的下限，在低于下限的情况下(在步骤S406中“是”)，输出将开闭器A/104以及开闭器B/106这两方打开的指令(步骤S407)。然后，在再生电力进入到蓄电装置105的定时输出关闭开闭器B的指令(步骤S408)。另外，在步骤S406的判断中，在蓄电装置105的充电量不低于SOC宽度的下限的情况下(在步骤S406中“否”)，不特别进行处理而转移到步骤S412。

另一方面，在未实施“关闭开闭器A”(在步骤S405中“否”)并且蓄电装置105的充电量超过SOC宽度的上限的情况下(在步骤S409中“是”)，输出关闭开闭器A的指令(步骤S410)，由此开闭器A/104关闭，开闭器B/106打开。之后，在蓄电装置105的充电量减少至SOC宽度的中间值时，再次输出关闭开闭器B的指令(步骤S411)。由此，开闭器B/106关闭，开闭器A/104打开。

开闭器切换决定/指令部132a进行以上的开闭器切换控制的处理(136)直至营业结束时为止(图11：在步骤S412的判断中如果“是”则结束/如果“否”则返回到步骤S401)。

在本实施方式中，针对积蓄再生电力等电力并向馈电线或者配电系统放电的蓄电装置105，不仅在发生故障时也能够进行有效的充放电，而且通过使蓄电装置105的充电量收敛于SOC宽度的范围内的控制，还能够防止蓄电装置105的性能劣化。

如以上说明，根据第1至第3实施方式，能够针对积蓄再生电力等电力并向馈电线或者配电系统放电的蓄电装置105进行有效的充放电。

另外，使用一般的信息处理装置，使包括其中央运算装置以及其控制程序的控制单元作为开闭器切换计划制作部131、开闭器切换决定/指令部132/132a、以及控制结果保存部133发挥功能，从而能够实现以上说明了的各实施方式的电力管理装置101/101a。另外，能够使用在该信息处理装置中具备的存储装置来实现数据库121。另外，还能够将各实施方式的电力管理装置101实现为专用的装置(硬件)。

另外，在以上的说明中，通过电力管理装置进行开闭器A和开闭器B的开闭控制，控制了向蓄电装置105的充放电，但是例如也可以在监视室等中设置使电力管理装置的动作停止的开关、以及用于分别操作开闭器A和开闭器B的开闭器开关，在停止了电力管理装置的动作之后，通过用户操作开闭器开关来强制地控制蓄电装置105的充放电。另外，在该情况下，需要设定为在对一方的开闭器开关指示关闭开闭器时，无法对另一方的开闭器开关指示关闭开闭器。

(第4实施方式)

接下来，说明第4实施方式。另外，对与实施方式1-3相同的部分，赋予同一参照编号而省略详细的说明。但是，关于开闭器A/104、开闭器B/106，为便于说明，在以下的实施方式4-5中称为第1开闭器104、第2开闭器106。

首先，利用第4实施方式的电力管理装置的车站系统和铁路系统与在第1实施方式中说明了的图1相同，所以省略说明。但是，电力管理装置101在每隔单位时间变更SOC宽度的同时决定第1开闭器104、第2开闭器106的切换而进行指令这方面不同。

即，电力管理装置101制作切换第1开闭器104、第2开闭器106的开闭的切换计划，在每隔单位时间变更SOC宽度的同时决定第1开闭器104、第2开闭器106的切换而进行指令，保存第1开闭器104、第2开闭器106的切换结果。另外，为了将电气铁路系统内的列车102的再生电力积蓄在蓄电装置105中、并向电力线108和馈电线114放电，电力管理装置101控制第1开闭器104、第2开闭器106的切换。

示出了电力管理装置、关联机器、以及交换的数据和信号的流动(虚线的箭头)的框图与图2相同，所以省略说明。

接下来，第4实施方式的电力管理装置101的结构与在第1实施方式中说明了的图3相同，所以省略说明。

例示第4实施方式的计划制作部的动作的流程图也与在实施方式1中说明了的图4相同，所以省略说明。

图12、13是例示第4实施方式的决定/指令部132的动作的流程图。具体而言，图12是例示在当前的单位时间中第1开闭器104关闭了的状态时的动作的流程图，图13是例示在当前的单位时间中第2开闭器106关闭了的状态时的动作的流程图。

首先，说明在当前的单位时间中第1开闭器104关闭了的状态时的动作。如图12所示，在第1开闭器104关闭了的状态的情况下，决定/指令部132参照在计划制作部131中制作了的切换计划，判定在接下来的单位时间的计划(切换计划)中是否关闭第1开闭器104(S11)。

在接下来的单位时间的计划是“关闭第1开闭器104”的情况下(S11：“是”)，判定蓄电装置105的蓄电剩余量是否低于当前的SOC宽度的下限(S12)。在低于当前SOC宽度的下限时(S12：“是”)，决定/指令部132将第1开闭器104、第2开闭器106这两方打开。然后，在再生电力进入到蓄电装置105的定时，关闭第2开闭器106(S13)。另外，在不低于当前SOC宽度的下限时(S12：“否”)，决定/指令部132按照计划(切换计划)进行指令(S14)。

在接下来的单位时间的计划是“关闭第2开闭器106”的情况下(S11：“否”)，将进入到接下来的单位时间的蓄电装置105的再生电力量和从蓄电装置105向列车102的牵引放电的电力量进行比较，判定是否为(接下来的单位时间的充电量)>(接下来的单位时间的放电量)(S15)。

在(接下来的单位时间的充电量)>(接下来的单位时间的放电量)的情况下(S15：“是”)，决定/指令部132仅在目前的单位时间将SOC宽度的下限降低(接下来的单位时间的充电量)-(接下来的单位时间的放电量)的量(S16)。这样，在目前的单位时间中，将SOC宽度降低估计为在接下来的单位时间中充电的电力量，暂时地降低蓄电装置105的蓄电剩余量，从而能够将接下来的单位时间中的再生电力更确实地积蓄到蓄电装置105，能够高效地利用暂时超过SOC宽度的量的再生电力。

在(接下来的单位时间的充电量)<(接下来的单位时间的放电量)的情况下(S15：“否”)，决定/指令部132不进行SOC宽度的变更。(还包括接下来的单位时间的充电量和接下来的单位时间的放电量相同的情况。)

在进行了上述处理之后，决定/指令部132使处理进行到S12。然后，在低于当前SOC宽度的下限时，将第1开闭器104、第2开闭器106这两方打开。然后，在再生电力进入到蓄电装置105的定时，关闭第2开闭器106(S13)。另外，在不低于当前SOC宽度的下限时，按照计划进行指令(S14)。在上述S13、S14之后，判定列车等的营业是否结束(S17)，继续S11～S14的处理直至营业结束为止。

接下来，说明在当前的单位时间中第2开闭器106关闭了的状态时的动作。如图12所示，在第2开闭器106关闭了的状态的情况下，决定/指令部132参照在计划制作部131中制作了的切换计划，判定在接下来的单位时间的计划(切换计划)中是否关闭第1开闭器104(S21)。

在接下来的单位时间的计划是“关闭第1开闭器104”的情况下(S21：“是”)，判定蓄电装置105的蓄电剩余量是否超过当前的SOC宽度的上限(S22)。在当前的SOC宽度超过上限的情况下(S22：“是”)，决定/指令部132关闭第1开闭器104，在电池剩余量减少了某种程度时，再次关闭第2开闭器106(S26)。设为利用者任意地设定该阈值。

在当前的SOC宽度不超过上限的情况下(S22：“否”)，决定/指令部132判定蓄电装置105的蓄电剩余量是否低于当前的SOC宽度的下限(S23)。在低于当前SOC宽度的下限时(S23：“是”)，决定/指令部132将第1开闭器104、第2开闭器106这两方打开。然后，在再生电力进入到蓄电装置105的定时，关闭第2开闭器106(S24)。另外，在不低于当前SOC宽度的下限时(S23：“否”)，决定/指令部132按照计划(切换计划)进行指令(S25)。

在接下来的单位时间的计划是“关闭第2开闭器106”的情况下(S21：“否”)，将进入到接下来的单位时间的蓄电装置105的再生电力量和从蓄电装置105向列车102的牵引放电的电力量进行比较，判定是否为(接下来的单位时间的充电量)>(接下来的单位时间的放电量)(S27)。

在(接下来的单位时间的充电量)>(接下来的单位时间的放电量)的情况下(S27：“是”)，决定/指令部132仅在目前的单位时间将SOC宽度的下限降低(接下来的单位时间的充电量)-(接下来的单位时间的放电量)的量(S28)。这样，在目前的单位时间中，将SOC宽度降低估计为在接下来的单位时间中充电的电力量，暂时地降低蓄电装置105的蓄电剩余量，从而能够将接下来的单位时间中的再生电力更确实地积蓄到蓄电装置105，能够高效地利用暂时超过SOC宽度的量的再生电力。

在(接下来的单位时间的充电量)<(接下来的单位时间的放电量)的情况下(S27：“否”)，仅在目前的单位时间将SOC宽度的上限提高(接下来的单位时间的放电量)-(接下来的单位时间的充电量)的量(还包括接下来的单位时间的充电量和接下来的单位时间的放电量相同的情况)(S29)。这样，在目前的单位时间中，将SOC宽度提高估计为在接下来的单位时间中放电的电力量，暂时地提高蓄电装置105的蓄电剩余量，从而能够将估计为在接下来的单位时间中放电的电力量积蓄到蓄电装置105，能够高效地利用暂时超过SOC宽度的量的再生电力。

在进行了上述处理之后，决定/指令部132使处理进行到S22。然后，在当前的SOC宽度超过上限的情况下(S22：“是”)，关闭第1开闭器104，在电池剩余量减少了某种程度时，再次关闭第2开闭器106(S26)。在当前的SOC宽度不超过上限(S22：“否”)、低于当前SOC宽度的下限时(S23：“是”)，将第1开闭器104、第2开闭器106这两方打开。然后，在再生电力进入到蓄电装置105的定时，关闭第2开闭器106(S24)。另外，在不低于当前SOC宽度的下限时(S23：“否”)，按照计划进行指令(S25)。在上述S24～S26之后，判定列车等的营业是否结束(S30)，继续S21～S26的处理直至营业结束为止。

此处，使用图3继续说明电力管理装置101的功能结构。在电力管理装置101的保存部133中，每隔单位时间将一日的实际成果(控制结果)保存到数据库121等(137)。保存的内容保存在计划制作部131中制作了的切换计划、决定/指令部132控制了第1开闭器104、第2开闭器106的内容即来自决定/指令部132的切换指令、从蓄电装置105得到的单位时间开始时的蓄电剩余量、向蓄电装置105积蓄了的再生电力量、以及从蓄电装置105放电了的电力量。另外，保存部133还保存将预先保存了的每个型号类别的再生电力量数据和向蓄电装置105积蓄了的再生电力量进行比较而求出了的系数α。

另外，保存部133为了根据过去的数据预测再生电力量，将在车站中停车了的列车的到达时间、方向、型号名称和其主电动机、从主电动机得到的理想再生电力量保存到数据库121。在建立第1开闭器104、第2开闭器106的切换计划时，能够利用保存在该数据库121中的数据。

(第5实施方式)

接下来，说明第5实施方式。在第5实施方式中，取得每隔单位时间的车站设备109的负载(消耗电力量)，预测从蓄电装置105向车站设备109放电的电力量。然后，使用预测了的电力量来每隔单位时间变更SOC宽度。另外，对与第1-3实施方式相同的结构附加同一符号而省略说明。

图14是示出第5实施方式的电力管理装置101a、关联机器、以及交换的数据和电力的流动的框图。如图15所示，电力管理装置101a参照记录了关于每隔单位时间的车站设备109的负载的信息的数据库121a，预测从蓄电装置105向车站设备109放电的电力量。

图15是例示数据库121a的数据结构的图。如图15所示，数据库121a记录每隔单位时间(在图示例中1小时)的车站设备109的负载(“车站设备1(kWh)”、“车站设备2(kWh)”…)。电力管理装置101a通过参照数据库121a，能够预测每隔单位时间从蓄电装置105向车站设备109放电的电力量。

图16是示出第5实施方式的电力管理装置101a的结构的框图。如图16所示，计划制作部131a通过参照数据库121a，进行每隔单位时间的车站设备109的负载预测(138)。然后，计划制作部131a根据车站设备109的负载预测来制作第1开闭器104、第2开闭器106的切换计划(135a)。

保存部133a在每隔单位时间将一日的实际成果(控制结果)保存在数据库121等中时，取得表示在该单位时间中在车站设备109中实际上消耗了的电力量的车站负载信息，与控制结果一并保存到数据库121(137a)。能够在建立第1开闭器104、第2开闭器106的切换计划时，利用在该数据库121a中保存了的数据。

接下来，说明第5实施方式中的决定/指令部132的动作。图17是例示第2实施方式的决定/指令部132的动作的流程图。更具体而言，图17是例示在当前的单位时间中第2开闭器106关闭了的状态时的动作的流程图。

如图17所示，在第2实施方式中，在接下来的单位时间的计划是“关闭第1开闭器104”的情况下(S21：“是”)，在目前的单位时间中将SOC宽度的上限提高接下来的单位时间的车站设备109的负载预测量(放电量)(S21a)这方面与第1实施方式不同。这样，在目前的单位时间中，将SOC宽度提高估计为在接下来的单位时间中在车站设备109中放电的电力量，暂时地提高蓄电装置105的蓄电剩余量，从而能够将估计为在接下来的单位时间中在车站设备109中放电的电力量积蓄到蓄电装置105，能够高效地利用暂时超过SOC宽度的量的再生电力。

另外，将在本实施方式的电力管理装置101、101a中执行的程序预先嵌入到ROM等而提供。也可以构成为将在本实施方式的电力管理装置101、101a中执行的程序以可安装的形式或者可执行的形式的文件记录到CD-ROM、软盘(FD)、CD-R、DVD(Digital VersatileDisk：数字多功能光盘)等计算机可读取的记录介质而提供。

而且，也可以构成为通过将在本实施方式的电力管理装置101、101a中执行的程序储存到与因特网等网络连接了的计算机上并经由网络下载来提供。另外，也可以构成为经由因特网等网络提供或者分发在本实施方式的电力管理装置101、101a中执行的程序。

关于在本实施方式的电力管理装置101、101a中执行的程序，成为包括上述功能结构的模块结构，作为实际的硬件，通过CPU(处理器)从上述ROM读出程序并执行而在主存储装置上加载、在主存储装置上生成上述各部。

另外，本发明不原样地限定于上述实施方式，能够在实施阶段在不脱离其要旨的范围内使构成要素变形而具体化。另外，通过适宜地组合上述实施方式中公开的多个构成要素，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素删除几个构成要素。而且，也可以适宜地组合不同的实施方式的构成要素。

Claims (20)

1.一种电力管理装置，具备：

切换计划制作单元，制作用于针对设置在蓄电装置与配电系统侧之间的第1开闭器、以及设置在蓄电装置与馈电线侧之间的第2开闭器的开/闭的切换控制的切换计划；以及

切换决定/指令单元，依照由所述切换计划制作单元制作了的切换计划，决定针对所述第1开闭器以及所述第2开闭器的切换控制内容，对所述第1开闭器以及所述第2开闭器输出决定了的指令，

所述切换计划制作单元根据包括运行时刻表的列车信息，判定直至任意的单位时间后有无再生电力在列车间流通，在有再生电力在列车间流通的情况下，制作设为关闭所述第1开闭器单位时间的所述切换计划，在没有再生电力在列车间流通的情况下，制作设为关闭所述第2开闭器单位时间的所述切换计划。

2.根据权利要求1所述的电力管理装置，其特征在于，

所述切换决定/指令单元在所述蓄电装置中有剩余量的情况下，按照由所述切换计划制作单元制作了的切换计划输出指令，在所述蓄电装置中没有剩余量的情况下，不依赖于所述切换计划，输出关闭所述第2开闭器的指令。

3.根据权利要求1所述的电力管理装置，其特征在于，

还具备保存基于所述切换决定/指令单元的控制结果的保存单元，

所述切换计划制作单元参照在所述保存单元中保存了的控制结果来制作所述切换计划。

4.根据权利要求1所述的电力管理装置，其特征在于，

所述切换决定/指令单元在根据运行信息而运转暂停时间超过规定时间的情况下，不依赖于由所述切换计划制作单元制作了的切换计划，输出关闭所述第1开闭器的指令。

5.根据权利要求1所述的电力管理装置，其特征在于，

所述切换决定/指令单元在根据运行信息而运转暂停时间是在规定时间以内的情况下，不依赖于由所述切换计划制作单元制作了的切换计划，输出关闭所述第2开闭器的指令。

6.根据权利要求5所述的电力管理装置，其特征在于，

所述切换决定/指令单元在根据运行信息而运转暂停时间是在规定时间以内的情况下，输出关闭所述第2开闭器的指令，之后如果蓄电直至所述蓄电装置的容量充满，则输出关闭所述第1开闭器的指令，在使所述蓄电装置放电了规定量之后，输出关闭所述第2开闭器的指令。

7.根据权利要求4所述的电力管理装置，其特征在于，

所述切换决定/指令单元在实施关闭所述第1开闭器的情况下、或者在未实施关闭所述第1开闭器并且所述蓄电装置的充电量不超过能够防止所述蓄电装置的劣化的SOC即充电状态的范围的上限的情况下，进而在所述蓄电装置的充电量低于所述SOC范围的下限的情况下，输出将所述第1开闭器以及所述第2开闭器这两方打开的指令，在再生电力进入到所述蓄电装置的定时，输出关闭所述第2开闭器的指令。

8.根据权利要求4所述的电力管理装置，其特征在于，

所述切换决定/指令单元在未实施关闭所述第1开闭器并且所述蓄电装置的充电量超过能够防止所述蓄电装置的劣化的SOC的范围的上限的情况下，输出关闭所述第1开闭器的指令，在所述蓄电装置的充电量减少至所述SOC的范围的中间值的情况下，输出关闭所述第2开闭器的指令。

9.一种电力管理系统，其特征在于，具有：

蓄电装置，对用于对地上设备供给电力的电力线和用于对列车供给电力的馈电线供给电力；

第1开闭器，设置在所述蓄电装置与所述电力线之间；

第2开闭器，设置在所述蓄电装置与所述馈电线之间；以及

电力管理装置，进行所述第1开闭器和第2开闭器的开闭控制，

该电力管理装置具备：

计划制作单元，利用列车的运行时刻表，每隔规定的时间宽度判定列车间是否有再生电力的流通，根据其判定结果来制作针对所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭控制计划；以及

控制单元，根据由所述计划制作单元制作了的开闭控制计划和所述蓄电装置的充电状态，控制所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭，以使所述蓄电装置的充电状态收敛于规定的充电范围，并且依据根据所述列车的运行时刻表而预测为在所述蓄电装置中被蓄电的再生电力量，来变更所述规定的充电范围。

10.根据权利要求9所述的电力管理系统，其特征在于，

所述计划制作单元在判定为有每隔所述规定的时间宽度的再生电力的流通的情况下，制作关闭所述第1开闭器的开闭控制计划。

11.根据权利要求9所述的电力管理系统，其特征在于，

所述计划制作单元在判定为没有每隔所述规定的时间宽度的再生电力的流通的情况下，制作关闭所述第2开闭器的开闭控制计划。

12.根据权利要求9所述的电力管理系统，其特征在于，

所述控制单元在根据接下来的规定的时间宽度的开闭控制计划中关闭所述第2开闭器的情况下，根据在所述接下来的规定的时间宽度中预测的所述再生电力量，在预测为该接下来的规定的时间宽度中的所述蓄电装置的充电量超过放电量的情况下，在当前的规定的时间宽度的期间将所述规定的充电范围的下限值降低预测为超过的所述充电量。

13.根据权利要求9所述的电力管理系统，其特征在于，

所述控制单元在根据接下来的规定的时间宽度时间的开闭控制计划中关闭所述第2开闭器的情况下，根据在所述接下来的规定的时间宽度中预测的所述再生电力量，在预测为该接下来的规定时间宽度中的所述蓄电装置的放电量是在充电量以上的情况下，在当前的规定的时间宽度的期间将所述规定的充电范围的上限值提高预测为超过的放电量。

14.根据权利要求9所述的电力管理系统，其特征在于，

所述控制单元在根据接下来的规定的时间宽度的开闭控制计划中关闭所述第1开闭器的情况下，根据表示在所述接下来的规定的时间宽度中预测的所述电力线的负载的负载信息，在当前的规定的时间宽度的期间将所述规定的充电范围的上限值提高与所述电力线中的放电量对应的量。

15.根据权利要求9所述的电力管理系统，其特征在于，

所述电力管理装置还具备记录单元，所述记录单元每隔所述规定的时间宽度记录所述制作了的开闭控制计划、所述控制单元控制了所述第1开闭器和所述第2开闭器的内容、向所述蓄电装置蓄电了的再生电力量、以及从所述蓄电装置放电了的电力量。

16.一种电力管理装置，控制将积蓄在蓄电装置中的电力经由电力线向地上设备供给以及经由馈电线向列车供给，其特征在于，具备：

控制单元，控制设置在所述蓄电装置与所述电力线之间的第1开闭器以及设置在所述蓄电装置与所述馈电线之间的第2开闭器的开闭；以及

计划制作单元，利用列车的运行时刻表，每隔规定的时间宽度判定列车间是否有再生电力的流通，根据其判定结果来制作针对所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭控制计划，

所述控制单元根据由所述计划制作单元制作了的开闭控制计划和所述蓄电装置的充电状态，控制所述第1开闭器和所述第2开闭器的开闭，以使所述蓄电装置的充电状态收敛于规定的充电范围，并且依据根据所述列车的运行时刻表而预测为在所述蓄电装置中被蓄电的再生电力量，来变更所述规定的充电范围。

17.根据权利要求16所述的电力管理装置，其特征在于，

所述计划制作单元在判定为有每隔所述规定的时间宽度的再生电力的流通的情况下，制作关闭所述第1开闭器的开闭控制计划。

18.根据权利要求16所述的电力管理装置，其特征在于，

所述计划制作单元在判定为没有每隔所述规定的时间宽度的再生电力的流通的情况下，制作关闭所述第2开闭器的开闭控制计划。

19.根据权利要求16所述的电力管理装置，其特征在于，

所述控制单元在根据接下来的规定的时间宽度的开闭控制计划中关闭所述第2开闭器的情况下，根据在所述接下来的规定的时间宽度中预测的所述再生电力量，在预测为该接下来的规定的时间宽度中的所述蓄电装置的充电量超过放电量的情况下，在当前的规定的时间宽度的期间将所述规定的充电范围的下限值降低预测为超过的所述充电量。

20.根据权利要求16所述的电力管理装置，其特征在于，

所述控制单元在根据接下来的规定的时间宽度时间的开闭控制计划中关闭所述第2开闭器的情况下，根据在所述接下来的规定的时间宽度中预测的所述再生电力量，在预测为该接下来的规定时间宽度中的所述蓄电装置的放电量是在充电量以上的情况下，在当前的规定的时间宽度的期间将所述规定的充电范围的上限值提高预测为超过的放电量。