CN104584378A - 车站电源装置及其控制方法 - Google Patents

车站电源装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明得到一种车站电源装置及其控制方法，其能够采用根据每一车站所需的电力量容易进行设置、处理且与每一车站所需的电力量相对应的结构，兼顾剩余再生电力的有效利用和对于车站的紧急用电力供给。在对各车站(2)的每一车站设置且对各车站(2)的车站设备(3)供给低压交流电力的车站电源装置(1)中，实现再生模式和预备电源模式，所述再生模式中在从列车(7)向架空线(8)再生的再生电力有剩余的情况下，同时使用经由架空线(8)供给的该剩余再生电力和从高压配电线路(5)供给的电力，供给与车站(2)的通常耗电量相当的低压交流电力；所述预备电源模式中在高压配电线路(5)停电时，使用从架空线(8)供给的电力，供给与车站(2)的紧急用电力量相当的低压交流电力。

Description

车站电源装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及同时使用从交流系统供给的电力和从架空线供给的电力向车站的空调装置、照明装置、升降机等各电气设备(以下称为“车站设备”)供给电力的车站电源装置及其控制方法。
背景技术
近年来，在直流供电系统中，由列车的再生制动产生的再生电力经由架空线被用作为其他列车的动力运行电力。这种直流供电系统中，在同一变电区间内，利用设置于变电站内的电力再生逆变器对因再生电力超过动力运行电力而间歇性地产生的剩余再生电力进行再生并有效利用。
另一方面，披露了如下技术：在对于电气铁路用变电站的交流母线的商用频率电源供给切断时，停止电力再生逆变器的运行并作为自激逆变器进行运行，将从相邻直流变电站经由直流供电系统供给的电力转换成交流电力，经由高压或特高压配电系统，对车站的车站设备供给紧急用电力(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭61-251437号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，上述现有技术中，由于是在对车站供给紧急用电力时，使电气铁路用变电站内的电力再生逆变器作为自激逆变器进行运行，经由高压或特高压配电系统，对多个车站的车站设备供给紧急用电力的技术，因此存在如下问题：不容易进行设置、处理，并且无法根据每一车站所需的电力量分别进行应对。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种车站电源装置及其控制方法，其能够采用容易进行设置、处理且与每一车站所需的电力量相对应的结构，兼顾剩余再生电力的有效利用和对于车站的紧急用电力供给。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，达到目的，本发明所涉及的车站电源装置对电气铁路的各车站的每一车站设置且对所述各车站的车站设备供给低压交流电力，其特征在于，具有：再生模式，该再生模式中在从列车向架空线再生的再生电力有剩余的情况下，同时使用经由所述架空线供给的该剩余再生电力和从高压配电线路供给的电力，供给与所述车站的通常耗电量相当的所述低压交流电力；以及预备电源模式，该预备电源模式中在所述高压配电线路停电时，使用从所述架空线供给的电力，供给与所述车站的紧急用电力量相当的所述低压交流电力。
发明效果
根据本发明，可起到如下效果：能够采用容易进行设置、处理且与每一车站所需的电力量相对应的结构，兼顾剩余再生电力的有效利用和对于车站的紧急用电力供给。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的车站电源装置的应用例的图。
图2是表示实施方式所涉及的车站电源装置的动作模式的图。
图3是表示实施方式所涉及的车站电源装置的一个结构例的图。
图4是表示图3所示的车站电源装置的控制处理的一个示例的控制流程图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的车站电源装置及其控制方法进行说明。此外，本发明并非由以下所示的实施方式所限定。
实施方式.
图1是表示实施方式所涉及的车站电源装置的应用例的图。如图1所示，实施方式所涉及的车站电源装置1采用如下结构：对每一车站2设置，且向车站内的空调装置、照明装置、升降机等各电气设备3-1,3-2,…3-n(以下称为“车站设备3”)供给低压交流电力(这里为AC210V系统)。
利用设置于车站2内未图示的车站电气室等的变压器6将从变电站4供给至高压配电线路5的高压交流电力(这里为AC6600V系统)变压成低压交流电力(这里为AC210V系统)，向实施方式所涉及的车站电源装置1供给。另外，向实施方式所涉及的车站电源装置1供给从变电站4或列车7供给至架空线8的直流电力(这里为DC1500V系统)。
实施方式所涉及的车站电源装置1包括：将从架空线8供给的直流电力转换成供给至车站设备3的低压交流电压(这里为AC210V系统)的电力转换部9；对是否从高压配电线路5经由变压器6向车站设备3供给低压交流电力进行切换的第一开关10；对是否从架空线8经由电力转换部9向车站设备3供给低压交流电力进行切换的第二开关11；以及对电力转换部9、第一开关10、和第二开关11进行控制的控制部12。
图2是表示实施方式所涉及的车站电源装置的动作模式的图。实施方式所涉及的车站电源装置1作为动作模式具有图2(a)所示的再生模式、以及图2(b)所示的预备电源模式。
图2(a)所示的再生模式中，控制部12使第一开关10和第二开关11成为导通控制状态。该再生模式中，在高压配电线路5未发生停电等的通常情况下，在同一变电区间内行驶的列车7的再生电力超过动力运行电力从而再生电力有剩余时，同时使用经由架空线8供给的剩余再生电力和从高压配电线路5供给的电力，将与车站2中通常消耗的通常耗电量相当的低压交流电力供给至车站设备3，从而实现剩余再生电力的有效利用。因而，该再生模式中，控制部12根据剩余再生电力，控制电力转换部9以使得生成与通常耗电量的一部分相当的低压交流电力。
图2(b)所示的预备电源模式中，控制部12使第一开关10成为断开控制状态，并且使第二开关11成为导通控制状态。该预备电源模式中，在高压配电线路5停电时，使用从架空线8供给的电力，将与高压配电线路5停电时车站2最低限度所需的紧急用电力量相当的低压交流电力供给至车站设备3，从而起到作为车站设备3的紧急用电源的作用。因而，该预备电源模式中，控制部12控制电力转换部9，以使得连续生成与上述紧急用电力量的总量相当的低压交流电力。
这里，本实施方式中，电力转换部9的构成条件只要采用在再生模式中能有效利用间歇性地产生的列车7的剩余再生电力，并且在预备电源模式中能连续生成与上述紧急用电力量的总量相当的低压交流电力的最小限度的结构即可。这里，例如，采用在再生模式中能供给30秒钟200kW，且在预备电源模式中能连续生成50kW的结构。通过这样来构成电力转换部9，从而能够使本实施方式的车站电源装置1的结构采用能在再生模式和预备电源模式中兼顾的最小限度的结构。
图3是表示实施方式所涉及的车站电源装置的一个结构例的图。图3所示的示例中，除了上述的电力转换部9、第一开关10、第二开关11、和控制部12以外，还包括检测架空线电压的架空线电压检测部13以及检测变压器6的输出电压的变压器输出电压检测部14。另外，电力转换部9包括将从架空线8供给的直流电力转换成交流电力的逆变器15以及将逆变器15的输出转换成供给至车站设备3的低压交流电力(这里为AC210V系统)的变压器16。
图3所示的示例中，控制部12在再生模式下的动作中，在由架空线电压检测部13检测出的架空线电压超过预定的电压阈值(例如为DC1700V)的情况下，认为产生了剩余再生电力，对逆变器15进行驱动控制。控制部12具有与该再生模式相对应的逆变器15的控制软件，再生模式中，利用该再生模式用的控制软件对逆变器15进行驱动控制。此外，关于检测产生了剩余再生电力的方法，并不局限于上述方法，本发明并不受检测产生了该剩余再生电力的方法所限制。
另外，图3所示的示例中，在再生模式下的动作中，在来自高压配电线路5的电力供给中断的情况下，向控制部12输入表示车站电源装置1单独运行的单独运行检测信号。控制部12在该单独运行检测信号被输入的时刻，认为高压配电线路5已停电，停止由再生模式用的控制软件对逆变器15进行的驱动控制，使电力转换部9停止。此外，关于检测高压配电线路5停电的方法，并不局限于上述方法，本发明并不受检测高压配电线路5停电的方法所限制。
另外，图3所示的示例中，控制部12在预备电源模式下的动作中，在由变压器输出电压检测部14检测出的变压器6的输出电压变成预定的电压值(例如为AC210V)的情况下，认为高压配电线路5已从停电恢复，对逆变器15进行驱动控制。控制部12具有与该预备电源模式相对应的逆变器15的控制软件，预备电源模式中，利用该预备电源模式用的控制软件对逆变器15进行驱动控制。此外，关于检测高压配电线路5从停电恢复的方法，并不局限于上述方法，本发明并不受检测该高压配电线路5从停电恢复的方法所限制。
接着，对于实施方式所涉及的车站电源装置的控制方法进行说明。这里，对于图3所示的车站电源装置1的控制例，参照图4进行说明。图4是表示图3所示的车站电源装置的控制处理的一个示例的控制流程图。
图4所示的控制流程中，将第一开关10和第二开关11控制成导通状态，逆变器15利用再生模式用的控制软件进行驱动控制的再生模式运行状态作为初始状态。
控制部12在再生模式下的动作中，监控单独运行检测信号，判定高压配电线路5是否已停电(步骤ST101)。控制部12在单独运行监测信号被输入为止，认为高压配电线路5未停电，重复进行步骤ST101的处理(步骤ST101；否)，在单独运行检测信号被输入的时刻，认为高压配电线路5已停电(步骤ST101；是)，停止由再生模式用的控制软件对逆变器15进行的驱动控制，使电力转换部9停止(步骤ST102)。由此，车站电源装置1的再生模式运行停止。
接着，控制部12对第一开关10进行断开控制(步骤ST103)，将逆变器15的控制软件从再生模式用的控制软件切换成预备电源模式用的控制软件(步骤ST104)，开始由预备电源模式用的控制软件对逆变器15进行的驱动控制，使电力转换部9动作(步骤ST105)。由此，车站电源装置1的预备电源模式运行开始。这里，若不使电力转换部9停止而对第一开关10进行断开控制，则可能会根据高压配电线路5的停电状态，在对第一开关10进行断开控制时在电力转换部9中流通过大的过渡电流。因此，通过在对第一开关10进行断开控制之前使电力转换部9停止，从而防止在对第一开关10进行断开控制时在电力转换部9中流通过大的过渡电流。
控制部12在预备电源模式下的动作中，监控变压器6的输出电压，判定高压配电线路5是否已从停电恢复(步骤ST106)。控制部12在变压器6的输出电压变成预定的电压值(例如为AC210V)之前，认为高压配电线路5未从停电恢复，重复进行步骤ST106的处理(步骤ST106；否)，在变压器6的输出电压变成预定的电压值(例如为AC210V)的时刻，认为高压配电线路5已从停电恢复(步骤ST106；是)，停止由预备电源模式用的控制软件对逆变器15进行的驱动控制，使电力转换部9停止(步骤ST107)。由此，车站电源装置1的预备电源模式运行停止。
接着，控制部12对第二开关11进行断开控制(步骤ST108)，之后，对第一开关10进行导通控制(步骤ST109)。这里，若不对第二开关11进行断开控制而对第一开关10进行导通控制，则从高压配电线路5经由变压器6供给的电力会在电力转换部9中逆流。因此，通过在对第一开关10进行导通控制之前，对第二开关11进行断开控制，从而防止从高压配电线路5经由变压器6供给的电力在电力转换部9中逆流。
接着，控制部12将逆变器15的控制软件从预备电源模式用的控制软件切换成再生模式用的控制软件(步骤ST110)，开始由再生模式用的控制软件对逆变器15进行的驱动控制，使电力转换部9动作(步骤ST111)，对第二开关11进行导通控制(步骤ST112)，返回到步骤ST101的处理。由此，车站电源装置1的再生模式运行开始。这里，若在开始由再生模式用的控制软件对逆变器15进行的驱动控制之前，对第二开关11进行导通控制，则从高压配电线路5经由变压器6供给的电力会在电力转换部9中逆流。因此，通过在对第二开关11进行导通控制之前，开始由再生模式用的控制软件对逆变器15进行的驱动控制，从而防止从高压配电线路5经由变压器6供给的电力在电力转换部9中逆流。
如上所述，根据实施方式的车站电源装置，在对各车站的每一车站设置且对车站设备供给低压交流电力的车站电源装置中，实现再生模式和预备电源模式，所述再生模式中在从列车向架空线再生的再生电力有剩余的情况下，同时使用经由架空线供给的该剩余再生电力和从高压配电线路供给的电力，将与车站中通常消耗的通常耗电量相当的低压交流电力供给至车站设备；所述预备电源模式中在高压配电线路停电时，使用从架空线供给的电力，将与高压配电线路停电时车站最低限度所需的紧急用电力量相当的低压交流电力供给至车站设备，因此，与在对车站供给紧急用电力时，使变电站内的电力再生逆变器作为自激逆变器进行运行，经由高压或特高压配电系统，对多个车站供给紧急用电力的结构相比，容易进行设置、处理。另外，通过使电力转换部的构成条件采用在再生模式中能有效利用间歇性地产生的列车的剩余再生电力，并且在预备电源模式中能连续生成与上述紧急用电力量的总量相当的低压交流电力的最小限度的结构，从而可使车站电源装置的结构采用能在再生模式和预备电源模式中兼顾的最小限度的结构。即，能够采用与每一车站所需的电力量相对应的结构，兼顾剩余再生电力的有效利用和对于车站的紧急用电力供给。
另外，根据实施方式的车站电源装置的控制方法，由于在高压配电线路停电时，在对第一开关进行断开控制之前，使电力转换部停止，因此能够防止在对第一开关进行断开控制时在电力转换部中流通过大的过渡电流。
而且，由于在高压配电线路从停电恢复时，在对第一开关进行导通控制之前，对第二开关进行断开控制，在开始再生模式运行时，在对第二开关进行导通控制之前，开始由再生模式用的控制软件对逆变器进行的驱动控制，使电力转换部动作，因此能够防止在高压配电线路从停电恢复后，从高压配电线路经由变压器供给的电力在电力转换部中逆流。
此外，上述实施方式中，对于控制部检测高压配电线路的停电或高压配电线路从停电恢复，且自动进行电力转换部的停止/动作、逆变器的控制软件的切换、第一开关和第二开关的导通/断开控制的示例进行了说明，但也可使用设置于未图示的监控控制盘等的开关等来手动进行图4所示的各步骤。在这种情况下，若在步骤ST102中使电力转换部停止之后，在步骤ST103中对第一开关进行断开控制之前，对第二开关进行断开控制，在步骤ST105中使电力转换部动作之后，对第二开关进行导通控制，则能够确保在步骤ST103中对第一开关进行断开控制时的安全性。
另外，上述实施方式所示的结构是本发明的结构的一个示例，也可与其他公知技术进行组合，当然也可在不脱离本发明要旨的范围内，省略一部分等，进行变更来构成。
标号说明
1车站电源装置、2车站、3,3-1,3-2,…3,n车站设备、4变电站、5高压配电线路、6变压器、7列车、8架空线、9电力转换部、10第一开关、11第二开关、12控制部、13架空线电压检测部、14变压器输出电压检测部、15逆变器、16变压器。

Claims (6)

1.一种车站电源装置，
该车站电源装置对电气铁路的各车站的每一车站设置且对所述各车站的车站设备供给低压交流电力，具有：
再生模式，该再生模式中在从列车向架空线再生的再生电力有剩余的情况下，同时使用经由所述架空线供给的该剩余再生电力和从高压配电线路供给的电力，供给与所述车站的通常耗电量相当的所述低压交流电力；以及
预备电源模式，该预备电源模式中在所述高压配电线路停电时，使用从所述架空线供给的电力，供给与所述车站的紧急用电力量相当的所述低压交流电力。
2.如权利要求1所述的车站电源装置，其特征在于，包括：
第一开关，该第一开关对是否使用从所述高压配电线路供给的电力进行切换；
第二开关，该第二开关对是否使用从所述架空线供给的电力进行切换；以及
控制部，该控制部在所述再生模式中，使所述第一开关和所述第二开关成为导通控制状态，在所述预备电源模式中，使所述第一开关成为断开控制状态，并且使所述第二开关成为导通控制状态。
3.如权利要求2所述的车站电源装置，其特征在于，
包括将从所述架空线供给的直流电力转换成所述低压交流电力的电力转换部，
所述控制部在所述再生模式中，根据所述剩余再生电力，控制所述电力转换部以使得生成与所述通常耗电量的一部分相当的所述低压交流电力，在所述预备电源模式中，控制所述电力转换部以使得连续生成与所述紧急用电力量的总量相当的所述低压交流电力。
4.如权利要求3所述的车站电源装置，其特征在于，
包括检测架空线电压的架空线电压检测部，
所述控制部在所述再生模式中，在所述架空线电压超过预定的电压阈值时，认为产生了所述剩余再生电力，控制所述电力转换部。
5.一种车站电源装置的控制方法，该车站电源装置是权利要求3所述的车站电源装置，所述控制方法具有如下步骤：
在所述再生模式下的运行中，检测出所述高压配电线路的停电，停止所述电力转换部，并停止该再生模式下的运行的步骤；
对所述第一开关进行断开控制的步骤；
将所述控制部中的所述电力转换部的控制软件切换成与所述预备电源模式相对应的控制软件的步骤；以及
开始所述电力转换部的动作，并开始所述预备电源模式下的运行的步骤。
6.一种车站电源装置的控制方法，该车站电源装置是权利要求3所述的车站电源装置，所述控制方法具有如下步骤：
在所述预备电源模式下的运行中，检测出所述高压配电线路从停电恢复，停止所述电力转换部，并停止该预备电源模式下的运行的步骤；
对所述第二开关进行断开控制的步骤；
对所述第一开关进行导通控制的步骤；
将所述控制部中的所述电力转换部的控制软件切换成与所述再生模式相对应的控制软件的步骤；
开始所述电力转换部的动作的步骤；以及
对所述第二开关进行导通控制，开始所述再生模式下的运行的步骤。
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