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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für einen Eisenbahnleistungsverbesserer und insbesondere auf ein Steuersystem für einen Eisenbahnleistungsverbesserer, der für einen breiten Bereich von Eisenbahnzuleitungsabschnitten geeignet ist.
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Ein Eisenbahnleistungsverbesserer führt eine Leistungsumsetzung gemäß dem Fahrzustand eines Zugs, der mit Leistung von einer Eisenbahnzuleitung davon versorgt wird, aus. Der Fahrzustand des Zugs (Fahrmodi) umfasst einen Leistungsbetriebsmodus, in dem elektrische Leistung verbraucht wird, um den Zugkörper zu beschleunigen, einen Regenerationsmodus, in dem kinetische Energie in elektrische Energie zurückgeführt wird, wenn der Zugkörper abgebremst wird, und Schubbetrieb- und Stoppmodi, in denen weder ein Leistungsbetrieb noch eine Regeneration ausgeführt wird. Von diesen Fahrmodi führt im Leistungsbetriebsmodus und im Regenerationsmodus der Eisenbahnleistungsverbesserer eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen der Zuleitung und dem Zug aus.
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Die Zuleitung wird mit elektrischer Leistung von einem Stromnetz (Aufladesystem einer Eisenbahnumspannstation) versorgt.
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Kurz gesagt wird bei den herkömmlichen Einrichtungen die Übertragung von elektrischer Leistung, die an den Zuleitungen erzeugt wird, zwischen den zwei Eisenbahnumspannstationen durch den Leistungsverbesserer in der Abschnittsstelle eingestellt. Diese Einrichtungen und Steuertechniken sind nur für diesen Abschnitt festgelegt.
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Bei einer Konfiguration im Stand der Technik ist ein Zielabschnitt nur auf den Abschnitt zwischen einer Abschnittsstelle und einer Eisenbahnumspannstation begrenzt und es besteht die Möglichkeit, dass die Gelegenheit für einen Leistungsaustausch unter Verwendung des Leistungsverbesserers begrenzt sein kann. Wenn diese Gelegenheit begrenzt ist, besteht insofern ein Problem, als der Effekt des Minimierens der Menge an verbrauchter Leistung, der der ursprüngliche Zweck ist, auch begrenzt ist.
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Die Abschnittslänge der Zuleitungen zwischen den zwei Eisenbahnumspannstationen ist normalerweise etwa einige zehn km. Tatsächliche Schienen sind jedoch häufig länger als dies. Daher ist es bevorzugt, eine umfassende Steuerung durchzuführen. Aus einer umfassenderen Perspektive kann beispielsweise ein Leistungsaustausch unter Verwendung eines Leistungsverbesserers, einschließlich des Leistungsverbrauchs durch die inneren Lasten der Umspannstationen, in Betracht gezogen werden. Ein Leistungsaustausch unter Verwendung eines Leistungsverbesserers in Bezug auf andere Zuleitungsabschnitte, die sich weiter erstrecken, kann auch in Betracht gezogen werden.
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Ein Leistungsaustausch unter Verwendung eines Leistungsverbesserers ist wirksam, wenn ein Zug im Leistungsbetriebsmodus arbeitet, während der andere Zug im Regenerationsmodus arbeitet. Die Dauer der Zeit, in der sich mehrere Züge auf den Schienen innerhalb begrenzter Abschnitte der Zuleitungen befinden, wobei einer der Züge im Leistungsbetriebsmodus arbeitet und der andere im Regenerationsmodus arbeitet, ist nicht sehr lang. Wenn jedoch die anderen Zuleitungsabschnitte, die sich weiter erstrecken, eingeschlossen werden, kann in Erwägung gezogen werden, dass die Anzahl von Zügen auf den Schienen zunimmt und dass die Dauer der Zeit, in der eine Kombination von Zügen besteht, in der ein Zug im Leistungsbetriebsmodus arbeitet und der andere im Regenerationsmodus arbeitet, länger wird. Daher kann ein effizienter Betrieb erwartet werden.
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Angesichts des Vorangehenden besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, Zuleitungsabschnitte zu erweitern, die zu einem Ziel des Austauschs werden können, um den Effekt des Leistungsaustauschs zwischen Zuleitungen zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Steuervorrichtung nach Anspruch 1 und ein Steuersystem nach Anspruch 10 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Eisenbahnleistungsverbesserer mit einer ersten Zuleitung, die mit einer Lastseite eines Transformators in einer ersten Eisenbahnumspannstation mit einem Transformator, der Leistung von einem Stromnetz empfängt, verbunden ist, und einer zweiten Zuleitung, die mit einer Lastseite eines Transformators in einer zweiten Eisenbahnumspannstation mit einem Transformator, der Leistung von einem Stromnetz empfängt, verbunden ist, verbunden und bestimmt eine Menge an Leistung, die zwischen der ersten und der zweiten Zuleitung ausgetauscht wird. Die Steuervorrichtung bestimmt die Menge an zwischen der ersten und der zweiten Zuleitung ausgetauschter Leistung unter Verwendung der empfangenen Leistung in der ersten Eisenbahnumspannstation und der Leistung an der ersten Zuleitung und der empfangenen Leistung in der zweiten Eisenbahnumspannstation und der Leistung an der zweiten Zuleitung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Steuersystem für einen Eisenbahnleistungsverbesserer: eine erste Steuervorrichtung für den Eisenbahnleistungsverbesserer, die mit einer ersten Zuleitung, die mit einer Lastseite eines Transformators in einer ersten Eisenbahnumspannstation mit einem Transformator, der Leistung von einem Stromnetz empfängt, verbunden ist, und einer zweiten Zuleitung, die mit einer Lastseite eines Transformators in einer zweiten Eisenbahnumspannstation mit einem Transformator, der Leistung von einem Stromnetz empfängt, verbunden ist, verbunden ist und die eine Menge an Leistung, die zwischen der ersten und der zweiten Zuleitung austauscht, bestimmt; und eine zweite Steuervorrichtung für einen Eisenbahnleistungsverbesserer, der mit einer dritten Zuleitung, die mit einer Lastseite eines Transformators in einer dritten Eisenbahnumspannstation mit einem Transformator, der Leistung von einem Stromnetz empfängt, verbunden ist, und einer vierten Zuleitung, die mit der Lastseite des Transformators in der ersten Eisenbahnumspannstation verbunden ist, verbunden ist und die eine Menge an Leistung, die zwischen der dritten und der vierten Zuleitung ausgetauscht wird, bestimmt. Die erste Steuervorrichtung für den Eisenbahnleistungsverbesserer bestimmt die Menge an Leistung, die zwischen der ersten und der zweiten Zuleitung ausgetauscht wird, unter Verwendung der empfangenen Leistung in der ersten Eisenbahnumspannstation und der Leistung an der ersten Zuleitung und der empfangenen Leistung in der zweiten Eisenbahnumspannstation und der Leistung an der zweiten Zuleitung. Die zweite Steuervorrichtung des Eisenbahnleistungsverbesserers bestimmt die Menge an Leistung, die zwischen der dritten und der vierten Zuleitung ausgetauscht wird, unter Verwendung der empfangenen Leistung in der ersten Eisenbahnumspannstation und der Leistung an der vierten Zuleitung und der empfangenen Leistung in der dritten Eisenbahnumspannstation und der Leistung an der dritten Zuleitung.
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Der Zuleitungsleistungsverbesserer gemäß der Erfindung kann nicht nur die zu den Zuleitungen zugeführte Leistung, sondern auch die interne Leistung in den Umspannstationen und die Leistung in den Zuleitungsabschnitten, die vor den Eisenbahnumspannstationen angeschlossen sind, managen. Daher besteht ein Vorteil darin, dass der Bereich der Zielzuleitungsabschnitte für den Leistungsaustausch erweitert werden kann. Ein breiterer Bereich kann auch unter Verwendung einer umfassenden Steuervorrichtung optimiert werden, die jeden Austauschleistungszielwert unter Verwendung von Leistungsaustauschinformationen von benachbarten Verbesserern desselben Typs korrigiert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
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1 die Konfiguration eines Steuersystems für einen Eisenbahnleistungsverbesserer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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2 die Konfiguration eines Steuersystems für einen Eisenbahnleistungsverbesserer gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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3 eine typische herkömmliche Konfiguration von Leistungsversorgungseinrichtungen für Zuleitungen.
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4 ein Verfahren zum Berechnen der Menge an ausgetauschter Leistung in einem Leistungsverbesserer.
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5 die Steuersystemkonfiguration in dem Fall, in dem die Technik umfangreich auf eine benachbarte Eisenbahnumspannstation angewendet wird.
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6 ein Beispiel eines Verfahrens zum Berechnen einer Zielwertkorrektur für die ausgetauschte Leistung in einer umfassenden Steuervorrichtung.
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7 ein Beispiel einer Zielwertentscheidungsprozedur nach der Korrektur in jedem Leistungsverbesserer.
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Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gemäß der Erfindung wird das Ziel des Verwirklichens eines umfangreichen Leistungsaustauschs für einen Zuleitungsabschnitt, der sich weiter vor einer Eisenbahnumspannstation befindet, einfach verwirklicht, indem eine minimale Änderung durchgeführt wird, indem ein Messpunkt geändert wird, und ohne Ändern der Systemkonfiguration.
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Dazu wird gemäß der Erfindung die empfangene Leistung PL1, PL2 für die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 erfasst und über eine direkte oder indirekte Messung gemanagt.
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Zuerst wird ein Referenzbeispiel beschrieben und dann werden charakteristische Teile der Erfindung beschrieben.
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Ein Eisenbahnleistungsverbesserer führt eine Leistungsumsetzung gemäß dem Fahrzustand eines Zugs aus, der mit Leistung von einer Eisenbahnzuleitung davon versorgt wird. Der Fahrzustand des Zugs (Fahrmodi) umfasst einen Leistungsbetriebsmodus, in dem elektrische Leistung verbraucht wird, um den Zugkörper zu beschleunigen, einen Regenerationsmodus, in dem kinetische Energie in elektrische Energie zurückgeführt wird, wenn der Zugkörper abgebremst wird, und Schubbetrieb- und Stoppmodi, in denen weder ein Leistungsbetrieb noch eine Regeneration ausgeführt wird. Von diesen Fahrmodi führt im Leistungsbetriebsmodus und im Regenerationsmodus der Eisenbahnleistungsverbesserer eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen der Zuleitung und dem Zug aus.
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Die Zuleitung wird mit elektrischer Leistung von einem Stromnetz (Aufladesystem der Eisenbahnumspannstation) versorgt. 3 zeigt eine typische herkömmliche Konfiguration von elektrischen Leistungsversorgungseinrichtungen für die Zuleitung. In 3 ist T (T0, T1, T2, T3) ein Waggon, der an einer Zuleitung LX (LX0, LX1, LX2, LX3) fährt, und die Zuleitung LX (LX0, LX1, LX2, LX3) wird mit elektrischer Leistung von einem Stromnetz L (L1, L2) über eine Eisenbahnumspannstation SS (SS1, SS2) versorgt.
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Die Zuleitung LX, die zwischen den Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 installiert ist, ist an einem Abschnitt SC in LX1 und LX2 aufgetrennt. Die Seite der Zuleitung LX1 wird mit Leistung von der Eisenbahnumspannstation SS1 versorgt, während die Seite der Zuleitung LX2 mit Leistung von der Eisenbahnumspannstation SS2 versorgt wird. Eine Abschnittsstelle SSC1 mit einem Leistungsverbesserer CON1 ist auch zwischen den zwei Anschlüssen des Abschnitts SC installiert. Der Zuleitungsleistungsverbesserer CON1 kann einer Gleichstromzuleitung oder einer Wechselstromzuleitung entsprechen. Hier wird ein Beispiel mit einer Wechselstromzuleitung erläutert.
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In dieser Weise ist die Wechselstromzuleitung LX (LX1 und LX2) mit den Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 und der Abschnittsstelle SSC1 verbunden. Hier ist die Abschnittsstelle SSC1 eine Einrichtung, die die Zuleitung in die benachbarten Zuleitungsabschnitte an der Grenze zwischen den Zuleitungsabschnitten unterteilt, die mit elektrischer Leistung von den Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 versorgt werden.
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Da die benachbarten Zuleitungen LX1 und LX2 die Energieversorgung jeweils von den verschiedenen Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 empfangen, weisen die Zuleitungen nicht dieselbe Spannung und Phase auf und können nicht einfach verbunden werden. Der Zuleitungsleistungsverbesserer CON1, der in der Abschnittsstelle SSC1 installiert ist, ist mit den zwei benachbarten Zuleitungen LX1 und LX2 verbunden und wird für den Zweck des Austauschs von elektrischer Leistung ohne Kurzschließen der zwei Zuleitungen verwendet. Der Austausch von elektrischer Leistung durch den Zuleitungsleistungsverbesserer CON1, der in der Abschnittsstelle SSC1 installiert ist, ist insofern vorteilhaft, als die Gesamtmenge an Leistung, die an den zwei Zuleitungen verbraucht wird, durch Durchführen des Austauschs gemäß der Leistungsbetriebs- und Regenerationsleistung an jeder Zuleitung minimiert werden kann.
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Der Austausch der Leistungsbetriebs- und Regenerationsleistung ist nur dann möglich, wenn die Leistungsbetriebs- und Regenerationsleistung gleichzeitig in den benachbarten Zuleitungsabschnitten erzeugt werden. Die Leistungsversorgung von der Eisenbahnumspannstation wird auch normalerweise an unabhängigen Zuleitungen in zwei Richtungen zu Abschnittsstellen hin ausgeführt, die in beiden Richtungen von der Eisenbahnumspannstation liegen.
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Die Haupteinrichtungen sind vorstehend mit Bezug auf 3 beschrieben. Jede Einrichtung ist wie folgt konfiguriert. Zuerst werden die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2, die zwischen den Stromnetzen L1, L2 und den Zuleitungen LX1, LX2 installiert sind, beschrieben. Die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 sind hauptsächlich durch einen Dreiphasen/Zweiphasen-Umsetzungstransformator TrS (TrS1, TrS2) gebildet.
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Der Dreiphasen/Zweiphasen-Umsetzungstransformator TrS (TrS1, TrS2) ist beispielsweise ein Scottschaltungstransformator, in dem eine Primärseite davon mit dem Dreiphasen-Stromnetz L1, L2 verbunden ist und eine Sekundärseite davon mit der Zweiphasen-Zuleitung LX0, LX1, LX2, LX3 verbunden ist. In den Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 sind Umspannstationstransformatoren Trh (Trh1, Trh2) für die innere Last zum Zuführen von Leistung zu inneren Lasten LD1, LD2 der Umspannstationen installiert. In den Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 sind auch Spannungstransformatoren PT1, PT2, Stromtransformatoren CT1, CT2 und Leistungsberechnungsvorrichtungen W1, W2 für die Steuerung des Leistungsverbesserers CON1 in der Abschnittsstelle SSC1 vorgesehen, die später beschrieben werden.
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Die Abschnittsstelle SSC1 umfasst hauptsächlich den Leistungsverbesserer CON1. Der Leistungsverbesserer CON1 ist zwischen die zwei Anschlüsse des Abschnitts SC über die Zuleitungstransformatoren TrL (TrL1, TrL2) geschaltet und steuert die Richtung der Übertragung von elektrischer Leistung nach dem Einstellen der Spannung und Phase in dieser Konfiguration. Für die Leistungssteuerung wird die Zuleitungsleistung P1, P2, die durch die Leistungsberechnungsvorrichtungen W1, W2 in den Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 an beiden Enden berechnet wird, verwendet.
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Als nächstes wird die Übertragung von Leistung am Zug T an der Zuleitung LX beschrieben. Hier wird die Richtung der Leistung zum Zeitpunkt der Leistungsbetriebsoperation als positiv betrachtet und ist durch Pfeile angegeben. Zuerst wird der Zug T1 an der Zuleitung LX1 mit der Leistung P1 vom Dreiphasen/Zweiphasen-Umsetzungstransformator TrS1 versorgt. Die Leistung P1a wird innerhalb des Zugs T1 verbraucht und die restliche Leistung P1b wird vom Leistungsverbesserer CON1 gesammelt. Die Summe dieser Teile der Leistung ist null. Ebenso wird der Zug T2 an der Zuleitung LX2 mit der Leistung P2 vom Dreiphasen/Zweiphasen-Umsetzungstransformator TrS2 versorgt. Die Leistung P2a wird innerhalb des Zugs T2 verbraucht und die restliche Leistung P2b wird vom Leistungsverbesserer CON1 gesammelt.
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Wenn der Zug T an der Zuleitung LX eine Regenerationsoperation durchführt, wird die Leistung P1a, P2a innerhalb des Zugs erzeugt (die gezeigten Pfeile weisen in die entgegengesetzte Richtung) und zu den Zuleitungen LX1, LX2 gesendet. Im Schubbetriebsmodus oder Stoppmodus, in dem weder ein Leistungsbetrieb noch eine Regeneration ausgeführt wird, ist die Leistung P1a, P2a, die innerhalb des Zugs (Beleuchtung oder dergleichen) verbraucht wird, sehr klein, aber befindet sich im verbrauchten Zustand.
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Im Übrigen gibt es, obwohl 3 den Zustand zeigt, in dem sich der Zug T an jeder Zuleitung LX befindet, im Allgemeinen verschiedene Zustände wie z. B. einen Zustand abseits der Schiene, einen Zustand mit mehreren Zügen auf der Schiene und einen einseitigen Zustand auf der Schiene. Selbst wenn sich ein Zug auf der Schiene befindet, arbeitet der Zug auch in den verschiedenen Modi, das heißt, Leistungsbetrieb, Regeneration, Schubbetrieb und Stopp. In der Praxis finden verschiedene unterschiedliche Energieübertragungen an der Zuleitung gemäß den Kombinationen dieser Zustände und Modi statt.
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Der Leistungsverbesserer CON1 stellt die Leistungsübertragung zwischen beiden Enden des Abschnitts SC ein, die gemäß den verschiedenen Zuständen und Modi erzeugt wird. Folglich wird die ausgetauschte Leistung P1b, P2b vom Leistungsverbesserer CON1 in der Abschnittsstelle SSC1 zu und von den Zuleitungen LX1, LX2 über die Umsetzungstransformatoren TrL1, TrL2 übertragen.
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In 3 liefern die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 auch Leistung P3, P4 zu den Zügen T0, T3 über die Zuleitungen LX0, LX3, die weiter vorn liegen. Die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 empfangen Leistung PL1, PL2 von den Stromnetzen L1, L2.
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1 zeigt die Konfiguration eines Steuersystems für einen Eisenbahnleistungsverbesserer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In 1 sind die Komponenten dieselben wie in 3, die als herkömmliches Beispiel gezeigt ist, abgesehen vom Leistungsmesspunkt. Daher wird hier hauptsächlich der Leistungsmesspunkt beschrieben. 1 zeigt ein Beispiel, in dem die empfangene Leistung PL1, PL2 für die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 direkt erfasst wird.
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Kurz gesagt wird im herkömmlichen Beispiel von 3 die Versorgungsleistung P1, P2 für die Zuleitungen LX1, LX2 gemessen. Daher erfassen die Leistungsberechnungsvorrichtungen W1, W2 die Spannung und den Strom von den Spannungstransformatoren PT1, PT2 und den Stromtransformatoren CT1, CT2, die an den Zuleitungen LX1, LX2 installiert sind.
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Im Gegensatz dazu wird in der ersten Ausführungsform der Erfindung die empfangene Leistung PL1, PL2 für die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 direkt gemessen, wie in 1 gezeigt. Daher erfassen die Leistungsberechnungsvorrichtungen W1A, W2A die Spannung und den Strom von den Spannungstransformatoren PT1A, PT2A und den Stromtransformatoren CT1A, CT2A, die an Leistungsempfangsleitungen der Stromnetze L1, L2 installiert sind. Die empfangene Leistung PL1, PL2 für die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 wird zum Leistungsverbesserer CON1 übertragen und dort für die Steuerung verwendet.
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2 zeigt die Konfiguration eines Steuersystems für einen Eisenbahnleistungsverbesserer gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In 2 sind die Komponenten abgesehen vom Leistungsmesspunkt dieselben wie in 3, die als herkömmliches Beispiel gezeigt ist. Daher wird hier hauptsächlich der Leistungsmesspunkt beschrieben. 2 zeigt ein Beispiel, in dem die empfangene Leistung PL1, PL2 für die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 indirekt erfasst wird.
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2 zeigt ein alternatives Verfahren in dem Fall, in dem ein Teil oder alle der Leistungstransformatoren PT1A, PT2A und der Stromtransformatoren CT1A, CT2A aufgrund einer gewissen Einschränkung nicht an den Leistungsempfangsleitungen der Stromnetze L1, L2 installiert werden können. Ein solcher Fall kann eintreten, wenn die Leistungsberechnungsvorrichtungen W1, W2 in einer existierenden Umspannstation neu installiert werden.
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Bei der indirekten Messung wird die Sekundärseitenleistung aller Transformatoren, die mit den Leistungsempfangsleitungen der Stromnetze L1, L2 verbunden sind, gemessen und aufsummiert, wobei somit die empfangene Leistung PL1, PL2 für die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 indirekt erfasst wird. Insbesondere wird zuerst eine Versorgungsleistung P0, P1, P2, P3 für alle Zuleitungen LX0, LX1, LX2, LX3, die mit der Sekundärseite des Dreiphasen/Zweiphasen-Umsetzungstransformators TrS (TrS1, TrS2) verbunden sind, gemessen. Ein Spannungstransformator PT0 und ein Stromtransformator CT0 zum Messen der Versorgungsleistung P0 für die Zuleitung LX0 und ein Spannungstransformator PT3 und ein Stromtransformator CT3 zum Messen der Versorgungsleistung P3 für die Zuleitung LX3 sind zusätzlich in den Einrichtungen von 3 installiert. Als Spannungstransformatoren PT1, PT2 und Stromtransformatoren CT1, CT2 zum Erfassen der Versorgungsleistung P1, P2 für die Zuleitungen LX1, LX2 werden die in 3 gezeigten gleichen Transformatoren verwendet.
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Spannungstransformatoren PT1B, PT2B und Stromtransformatoren CT1B, CT2B sind zusätzlich auch installiert, um die Sekundärseitenleistung P1h, P2h der Umspannstationstransformatoren Trh1, Trh2 für die innere Last zu messen.
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Die Leistungsberechnungsvorrichtung W1 berechnet die gesamte empfangene Leistung PL1 in der Eisenbahnumspannstation SS1 als Gesamtsumme der gemessenen Leistung P1, P0, P1h und überträgt die gesamte empfangene Leistung PL1 zum Leistungsverbesserer CON1. Die Leistungsberechnungsvorrichtung W2 berechnet die gesamte empfangene Leistung PL2 in der Eisenbahnumspannstation SS2 als Gesamtsumme der gemessenen Leistung P2, P3, P2h und überträgt die gesamte empfangene Leistung PL2 zum Leistungsverbesserer CON1. Unter Verwendung der Messergebnisse aller Messeinheiten PT, CT kann jede Leistung, die über die Transformatoren Tr, Trh verteilt wird, separat gemessen werden. Daher können die Summen der Leistung als Mengen der Leistung PL1, PL2 verwendet werden.
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Obwohl nicht gezeigt, kann, selbst wenn ein Teil der Messeinheiten außerstande ist zu messen, die Leistungsversorgung, ausschließlich der Menge an Leistung, die zu diesem Abschnitt fließt, in der Berechnung der Menge an ausgetauschter Leistung enthalten sein. Überdies kann, wenn ein Teil von PT1A, CT1A, PT2A, CT2A von 1 zur Verfügung steht, eine Ergänzung durchgeführt werden. Das heißt, wenn die Spannungstransformatoren PT1A, PT2A von 1 verfügbar sind, können alle oder ein Teil der Stromtransformatoren CT1, CT2, CT0, CT3, CT1B, CT2B von 2 für die Abschätzung verwendet werden. Wenn die Stromtransformatoren CT1A, CT2A von 1 zur Verfügung stehen, können alle oder ein Teil der Spannungstransformatoren PT1, PT2, PT0, PT3, PT1B, PT2B von 2 für die Abschätzung verwendet werden.
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Durch die vorangehende Messung wird die Leistung an vier Stellen zum Leistungsverbesserer CON1 in der Abschnittsstelle SSC geliefert. Diese Leistung ist die empfangene Leistung PL1, PL2 für die Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 und die Leistung P1b, P2b, die in den Leistungsverbesserer CON1 von den Zuleitungen LX1, LX2 fließt. Unter Verwendung dieser Leistungsinformationen bestimmt der Leistungsverbesserer CON1 die Menge an ausgetauschter Leistung. In Bezug auf die empfangene Leistung PL1, PL2 und die Zugangsleistung P1b, P2b werden jedoch die Richtungen der Pfeile in 1 und 2 als positiv betrachtet.
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4 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens zum Berechnen der Menge an ausgetauschter Leistung. In 4 sind in den Abschnitten entlang der vertikalen Achse vier Fälle in den Zeilen 101 bis 104 als Fälle von verschiedenen Betriebszuständen der Zuleitungen LX1, LX2 gezeigt. Entlang der horizontalen Achse sind die auf der Seite der Zuleitung LX1 verbrauchte Leistung PA (Spalte 105), die auf der Seite der Zuleitung LX2 verbrauchte Leistung PB (Spalte 106), ein Vergleich des Betrags von Absolutwerten der verbrauchten Leistung (Spalte 107), die Menge an ausgetauschter Leistung PC von der Seite der Zuleitung LX1 zur Seite der Zuleitung LX2 (Spalte 108) und die Menge an bezogener Leistung nach dem Austausch (Spalte 109) gezeigt.
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Gemäß dieser Tabelle ist die auf der Seite der Zuleitung LX1 verbrauchte Leistung PA in der Spalte 105 PA = PL1 – P1b und die auf der Seite der Zuleitung LX2 verbrauchte Leistung PB in der Spalte 106 ist PB = PL2 – P2b. Die vier Fälle in den Zeilen 101 bis 104 sind durch Kombinationen von positiv-negativen Beziehungen zwischen den verbrauchten Leistungen PA und PB definiert. Der Fall 1 besteht, wenn sowohl PA als auch PB positiv sind. Der Fall 2 besteht, wenn PA positiv ist und PB negativ ist. Der Fall 3 besteht, wenn PA negativ ist und PB positiv ist. Der Fall 4 besteht, wenn sowohl PA als auch PB negativ sind.
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Der Zustand, in dem PA und PB positiv sind, besteht, wenn die eingegebene Leistung nicht vollständig verbraucht wird. Der Zustand, in dem PA und PB negativ sind, besteht, wenn eine Leistung, die die eingegebene Leistung überschreitet, gesammelt wird. Daher ist in dem Zustand, in dem sowohl PA als auch PB positiv sind, der Verbrauch an beiden Zuleitungen LX1, LX2 unzureichend und daher besteht kein Bedarf an einem Leistungsaustausch in diesem Abschnitt. In dem Zustand, in dem sowohl PA als auch PB negativ sind, wird unterdessen Leistung an beiden Zuleitungen LX1, LX2 gesammelt und daher besteht kein Bedarf an einem Leistungsaustausch in diesem Abschnitt.
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In solchen Fällen, in denen PA und PB dasselbe Vorzeichen aufweisen, ist die Summe der empfangenen Leistung PL1, PL2 unverändert, selbst wenn ein Leistungsaustausch ausgeführt wird. In solchen Fällen kann der Leistungsverbesserer CON1 nicht nur den Leistungsaustausch stoppen, sondern auch beispielsweise das Leistungselement, das innerhalb des Leistungsverbesserers CON1 angeordnet ist, durch Einschalten eines Gatesperrzustandes in einen Bereitschaftszustand setzen und folglich die Menge an übermäßigem Leistungsverbrauch verringern. Selbst in dem Fall, in dem PA und PB die entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen und wenn die Menge an ausgetauschter Leistung kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, ist die Summe der empfangenen Leistung PL1, PL2 unverändert, selbst wenn ein Leistungsaustausch ausgeführt wird. Auch in einem solchen Fall kann der Leistungsverbesserer CON1 nicht nur den Leistungsaustausch stoppen, sondern beispielsweise auch das innerhalb des Leistungsverbesserers CON1 angeordnete Leistungselement durch Einschalten des Gatesperrzustandes in den Bereitschaftszustand setzen und folglich die Menge an übermäßigem Leistungsverbrauch verringern.
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Angesichts des Obigen wird in den Fällen 1 und 4, in denen die verbrauchten Leistungen PA, PB dasselbe Vorzeichen aufweisen, die Leistungsaustauschsteuerung gestoppt (Spalte 108). Die Menge an bezogener Leistung ist in diesem Fall jeweils die verbrauchte Leistung PA, PB.
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Wenn die verbrauchten Leistungen PA, PB die entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen, bedeutet dies unterdessen, dass eine gesammelte Leistung auf einer Seite erzeugt wird, während eine Last auf der anderen Seite vorliegt, die die gesammelte Leistung verbraucht. Daher sind in diesem Beispiel die Fälle 2 und 3 in den Zeilen 102 und 103 unterteilt. Wie in der Spalte 107 gezeigt, sind vier Fälle in einer Zeile 102A, einer Zeile 102B, einer Zeile 103A und einer Zeile 103B auf der Basis des Vergleichs des Betrags der Absolutwerte der verbrauchten Leistung PA, PB erzeugt. Dann wird die Menge an Leistung, die dem kleineren Absolutwert entspricht, von der negativen Seite (Regenerationsseite) zur positiven Seite (Leistungsbetriebsseite) ausgetauscht.
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Die Zeilen 102A und 103A sind Beispiele, in denen der Absolutwert der verbrauchten Leistung PA kleiner ist als der Absolutwert von PB. Die Zeilen 102B und 103B sind Beispiele, in denen der Absolutwert der verbrauchten Leistung PB kleiner ist als der Absolutwert von PA. In den ersteren Beispielen wird die Menge an Leistung PA, die dem kleineren Absolutwert entspricht, als Menge an ausgetauschter Leistung genommen. In den letzteren Beispielen wird die Menge der Leistung PB, die dem kleineren Absolutwert entspricht, als Menge an ausgetauschter Leistung genommen. Hinsichtlich der Richtung des Leistungsaustauschs wird in den Zeilen 102A und 102B Leistung von der Seite der Zuleitung LX2, wo das Vorzeichen negativ ist (Regeneration), zur Seite der Zuleitung LX1, wo das Vorzeichen positiv ist (Leistungsbetrieb), ausgetauscht. In den Zeilen 103A und 103B wird Leistung von der Seite der Zuleitung LX1, wo das Vorzeichen negativ ist (Regeneration), zur Seite der Zuleitung LX2, wo das Vorzeichen positiv ist (Leistungsbetrieb), ausgetauscht.
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Folglich ist in den Fällen in den Zeilen 102A und 103A die letztliche Menge an bezogener Leistung nach dem Austausch PL2 = PA + PB auf der Seite der Eisenbahnumspannstation SS2 und PL1 = 0 auf der Seite der Eisenbahnumspannstation SS1. In den Fällen in den Zeilen 102B und 103B ist die letztliche Menge an bezogener Leistung nach dem Austausch PL2 = 0 auf der Seite der Eisenbahnumspannstation SS2 und PL1 = PA + PB auf der Seite der Eisenbahnumspannstation SS1.
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Gemäß der Methode von 4 wird, da die Leistung PL1, PL2 des Empfangsendes der Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 ausgewertet wird, ein umfassender Leistungsaustausch in Anbetracht der Menge an Leistung, die durch die inneren Lasten LD1, LD2 der Umspannstationen verbraucht wird, und des Zustandes des Leistungsverbrauchs an den erweiterten Zuleitungen LX0, LX3 ausgeführt.
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In 1 und 2 wird eine effektive Nutzung der Leistung in einem breiten Bereich über den Leistungsaustausch zwischen den benachbarten Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 verwirklicht. Die Technik kann jedoch auch auf einen umfassenden Betrieb mit mehr Eisenbahnumspannstationen angewendet werden.
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5 zeigt ein Beispiel, in dem der Anwendungsbereich, der in 1 und 2 gezeigt ist (zwischen den Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2), auf weitere benachbarte Eisenbahnumspannstationen SS3, SS4 erweitert ist. Die jeweiligen Abschnittsstellen SSC1, SSC2, SSC3 sind mit einer umfassenden Breitband-Steuervorrichtung 9 über eine Signalleitung 911 verbunden und jede der Abschnittsstellen meldet der umfassenden Steuervorrichtung 9 Informationen wie z. B. den Leistungsaustauschzielwert davon. Die umfassende Steuervorrichtung 9 führt eine Optimierungsberechnung aus und bestimmt einen Korrekturwert für jeden Zielwert der ausgetauschten Leistung.
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6 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens zum Berechnen des Korrekturwerts für den Zielwert der ausgetauschten Leistung in der umfassenden Steuervorrichtung 9. In 6 wird die Menge an bezogener Leistung nach dem Austausch, die in jeder Abschnittsstelle SSC1, SSC2, SSC3 gefunden wird, für die Berechnung hier erfasst. Die Menge an bezogener Leistung nach dem Austausch sind die Werte in den Zeilen 109A, 109B in 4. In 4 ist die empfangene Leistung in der Eisenbahnumspannstation SS1, die an der Abschnittsstelle SSC1 berechnet wird, PL1 und ebenso ist die empfangene Leistung in der Eisenbahnumspannstation SS2, die an der Abschnittsstelle SSC1 berechnet wird, PL2. In der Praxis sind PL1, PL2 individuelle Werte, die für jeden der Fälle 1 bis 4 in 4 gefunden werden. PL1, PL2 werden als repräsentative Symbole dieser Werte verwendet.
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Gemäß der Methode von 6 sind in der oberen Zeile die Eisenbahnumspannstationen SS seitlich in der Reihenfolge der in 5 gezeigten Anordnung (SS3, SS1, SS2, SS4) gezeigt. In der nächsten Zeile sind die Leistungsverbesserer CON in den Abschnittsstellen SSC seitlich in der Reihenfolge der in 5 gezeigten Anordnung (CON3, CON1, CON2) gezeigt.
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In der dritten Zeile von oben in 6 ist die Menge an bezogener Leistung nach dem Austausch als Bezugsmengenzielwert gezeigt. Wenn diese Methode auf den Fall des Leistungsverbesserers CON1 angewendet wird, ist PL21 im rechten Abschnitt unter CON1 als Menge an bezogener Leistung auf der Seite der Eisenbahnumspannstation SS2 gezeigt und PL11 ist im linken Abschnitt unter CON1 als Menge an bezogener Leistung auf der Seite der Eisenbahnumspannstation SS1 gezeigt. PL21 bedeutet die empfangene Leistung in der Eisenbahnumspannstation SS2, die an der Abschnittsstelle SSC1 berechnet wird. Ebenso bedeutet PL11 die empfangene Leistung in der Eisenbahnumspannstation SS1, die an der Abschnittsstelle SSC1 berechnet wird. Diese PL11, PL21 sind Werte, die der umfassenden Steuervorrichtung 9 durch die Berechnung im Leistungsverbesserer CON1 gemeldet werden.
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Ähnliche Meldungen werden im Leistungsverbesserer CON in den benachbarten Zuleitungsabschnitten durchgeführt. Der Leistungsverbesserer CON3 in der Abschnittsstelle SSC3 meldet beispielsweise PL13 als Menge an bezogener Leistung auf der Seite der Eisenbahnumspannstation SS1, wie im rechten Abschnitt unter CON3 in 6 gezeigt, und meldet PL33 im linken Abschnitt unter CON3 als Menge an bezogener Leistung an der Eisenbahnumspannstation SS3.
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In dieser Weise ist in der dritten Zeile von oben in 6 die Menge an bezogener Leistung nach dem Austausch in den Eisenbahnumspannstationen SS an beiden Enden, die an jeder Abschnittsstelle SSC berechnet wird, als Bezugsmengenzielwert gezeigt. Demgemäß werden beispielsweise der Wert PL11, der im Leistungsverbesserer CON1 berechnet wird, und der Wert PL13, der im Leistungsverbesserer CON3 berechnet wird, als Bezugsmengenzielwerte der Eisenbahnumspannstation SS1 erhalten.
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In der vierten Zeile in 6 wird die Summe der in den benachbarten Leistungsverbesserern CON berechneten Bezugsmengenzielwerte für jede Eisenbahnumspannstation SS gefunden. Im Fall der Eisenbahnumspannstation SS1 wird beispielsweise PL1S als Summe des Werts PL11, der im Leistungsverbesserer CON1 berechnet wird, und des Werts PL13, der im Leistungsverbesserer CON3 berechnet wird, berechnet. Ebenso wird im Fall der Eisenbahnumspannstation SS2 PLS2 als Summe des Werts PL21, der im Leistungsverbesserer CON1 berechnet wird, und des Werts PL22, der im Leistungsverbesserer CON2 berechnet wird, berechnet. Der Grund dafür besteht darin, dass sich die Mengen an bezogener Leistung nach dem Austausch in der Eisenbahnumspannstation SS, die in den benachbarten Leistungsverbesserern CON berechnet werden, voneinander unterscheiden können.
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In der unteren Zeile in 6 ist ein Zielwert nach der Korrektur in jedem Leistungsverbesserer CON, der schließlich bestimmt wird, beschrieben. Der Zielwert nach der Korrektur wird bei der Verarbeitung von 7 unter Verwendung der Summe der Bezugsmengenzielwerte, die in den benachbarten Leistungsverbesserern CON berechnet werden, bestimmt.
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7 zeigt eine Prozedur zum Bestimmen des Zielwerts nach der Korrektur in jedem Leistungsverbesserer CON. Hier wird der Leistungsverbesserer CON1 als Beispiel verwendet. Diese Methode wird jedoch auch auf die anderen Leistungsverbesserer CON angewendet. Um den Zielwert nach der Korrektur im Leistungsverbesserer CON zu bestimmen, wird die Summe der Bezugsmengenzielwerte in den Eisenbahnumspannstationen an beiden Enden dieses Verbesserers verwendet. Im Fall des Leistungsverbesserers CON1 werden PL1S (= PL13 + PL1) und PLS2 (= PL21 + PL22) in 6 verwendet. Die Methode von 7 ist grundsätzlich dieselbe wie die Bestimmungsverarbeitung von 4 und wird daher hier kurz beschrieben.
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In 7 ist in einer Zeile 205 entlang der horizontalen Achse die Summe PL1S der Bezugsmengenzielwerte, die in Bezug auf die Eisenbahnumspannstation SS1 gefunden werden, gezeigt. In einer Zeile 206 ist die Summe PL2S der Bezugsmengenzielwerte, die in Bezug auf die Eisenbahnumspannstation SS2 gefunden werden, gezeigt. In jedem Abschnitt entlang der vertikalen Achse sind vier Fälle separat in den Zeilen 201 bis 204 gemäß den positiven und negativen Vorzeichen von PL1S und Pl2S gezeigt. In einer Reihe 207 entlang der horizontalen Achse ist der Absolutwert der verbrauchten Leistung in jedem Fall gezeigt. In einer Zeile 208 ist ein korrigierter Zielwert PC1, der schließlich in jedem Fall bestimmt wird, gezeigt.
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Der Fall 1 besteht, wenn sowohl PL1S als auch PL2S positiv sind. Der Fall 2 besteht, wenn PL1S positiv ist und PLS2 negativ ist. Der Fall 3 besteht, wenn PL1S negativ ist und PL2S positiv ist. Der Fall 4 besteht, wenn sowohl PL1S als auch PL2S negativ sind.
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Der Zustand, in dem PL1S und PL2S positiv sind, besteht, wenn die eingegebene Leistung nicht vollständig verbraucht wird. Der Zustand, in dem PL1S und PL2S negativ sind, besteht, wenn Leistung zur Stromnetzseite zugeführt wird. Daher ist in dem Zustand, in dem sowohl PL1S als auch PL2S positiv sind, der Verbrauch an beiden Zuleitungen LX1, LX2 unzureichend und daher besteht kein Bedarf an einem Leistungsaustausch in diesem Abschnitt. Unterdessen wird in dem Zustand, in dem sowohl PL1S als auch PL2S negativ sind, Leistung an beiden Zuleitungen LX1, LX2 gesammelt und daher besteht kein Bedarf an einem Leistungsaustausch in diesem Abschnitt.
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In solchen Fällen, in denen PL1S und PL2S dasselbe Vorzeichen aufweisen, ist die Summe der empfangenen Leistung PL1, PL2 unverändert, selbst wenn ein Leistungsaustausch ausgeführt wird. In solchen Fällen kann der Leistungsverbesserer CON1 nicht nur den Leistungsaustausch stoppen, sondern auch beispielsweise das innerhalb des Leistungsverbesserers CON1 angeordnete Leistungselement durch Einschalten eines Gatesperrzustandes in einen Bereitschaftszustand setzen und folglich die Menge an übermäßigem Leistungsverbrauch verringern. Selbst in dem Fall, in dem PL1S und PL2S die entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen, und wenn die Menge an ausgetauschter Leistung kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, ist die Summe der empfangenen Leistung PL1, PL2 unverändert, selbst wenn ein Leistungsaustausch ausgeführt wird. Auch in einem solchem Fall kann der Leistungsverbesserer CON1 nicht nur den Leistungsaustausch stoppen, sondern auch beispielsweise das innerhalb des Leistungsverbesserers CON1 angeordnete Leistungselement durch Einschalten des Gatesperrzustandes in den Bereitschaftszustand setzen und folglich die Menge an übermäßigem Leistungsverbrauch verringern.
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Angesichts des Obigen wird in den Fällen 1 und 4, in denen die Summen PL1S, PL2S der Bezugsmengenzielwerte dasselbe Vorzeichen aufweisen, die Leistungsaustauschsteuerung gestoppt (Spalte 208). Der korrigierte Zielwert PC1 (die Menge an von der Seite der Zuleitung LX1 zur Seite der Zuleitung LX2 ausgetauschter Leistung) ist in diesem Fall 0.
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Wenn die Summen PL1S, PL2S der Bezugsmengenzielwerte die entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen, bedeutet dies unterdessen, dass die gesammelte Leistung auf einer Seite erzeugt wird, während eine Last auf der anderen Seite vorhanden ist, die die gesammelte Leistung verbraucht. Daher sind in diesem Beispiel die Fälle 2 und 3 in den Zeilen 202 und 203 unterteilt. Wie in der Spalte 207 gezeigt, werden vier Fälle in einer Zeile 202A, einer Zeile 202B, einer Zeile 203A und einer Zeile 203B auf der Basis des Vergleichs des Betrags der Absolutwerte der Summen PL1S, PL2S der Bezugsmengenzielwerte erzeugt. Dann wird die Menge an Leistung, die dem kleineren Absolutwert entspricht, von der negativen Seite (Regenerationsseite) zur positiven Seite (Leistungsbetriebsseite) ausgetauscht.
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Die Zeilen 202A und 203A sind Beispiele, in denen der Absolutwert der Summen PL1S der Bezugsmengenzielwerte kleiner ist als der Absolutwert von PL2S. Die Zeilen 202B und 203B sind Beispiele, in denen der Absolutwert der Summe PL2S der Bezugsmengenzielwerte kleiner ist als der Absolutwert von PL1S. In den ersteren Beispielen wird die Summe PL1S der Bezugsmengenzielwerte entsprechend dem kleineren Absolutwert als Menge der ausgetauschten Leistung genommen. In den letzteren Beispielen wird die Summe PL2S der Bezugsmengenzielwerte entsprechend dem kleineren Absolutwert als Menge der ausgetauschten Leistung genommen. Hinsichtlich der Richtung des Leistungsaustauschs wird in den Zeilen 202A und 202B die Leistung von der Seite der Zuleitung LX2, wo das Vorzeichen negativ ist (Regeneration), zur Seite der Zuleitung LX1, wo das Vorzeichen positiv ist (Leistungsbetrieb), ausgetauscht. In den Zeilen 203A und 203B wird die Leistung von der Seite der Zuleitung LX1, wo das Vorzeichen negativ ist (Regeneration), zur Seite der Zuleitung LX2, wo das Vorzeichen positiv ist (Leistungsbetrieb), ausgetauscht.
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Auf der Basis des Leistungsaustauschzielwerts von jeder Abschnittsstelle, der in 7 gezeigt ist, kann beispielsweise der Leistungsverbesserer CON1 die Menge an Leistung in einer der Eisenbahnumspannstationen SS1, SS2 minimieren. Die umfassende Steuervorrichtung 9 berechnet einen Zielwert der ausgetauschten Leistung, um die Menge an Leistung in der anderen Eisenbahnumspannstation mit der weiteren benachbarten Zuleitung zu optimieren. Folglich kann der Leistungsverbrauch in allen Bereichen, die von der umfassenden Steuervorrichtung 9 gemanagt werden, optimiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- "Review on measurement and effective use of train regenerative power on Joban Line", the Institute of Electrical Engineers of Japan, Technical Society D, National Convention Record, 31. August 2009 [0004]
