JP2011056996A - Electric power system for electric railway - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power system for electric railway effectively utilizing the power of a power system for electric railway generating regenerative electric power. <P>SOLUTION: The electric power system for electric railway 10 includes PWM converters 4, 5 connected to an AC power system 2 through an AC bus-line BS and having functions of forward-conversion and reverse-conversion performed mutually between AC power of the AC bus-line BS and DC power of a feeder circuit, includes storage batteries 7 charged with the power supplied to the feeder circuit, and controls the batteries 7 so as to be charged in order to allow the power flow to be directed toward the AC bus-line BS when the power flow between the AC power system 2 and the AC bus-line BS is toward the AC power system 2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気鉄道に適用される電力系統の電力システムに関する。   The present invention relates to a power system of a power system applied to an electric railway.

一般に、電気鉄道に適用される電力系統として、直流き電方式が知られている。直流き電方式は、電力会社などの商用電源による交流電力を直流電力に変換して、架線など電車線を介して、電気車に供給する方式である。   In general, a DC feeding system is known as a power system applied to electric railways. The DC feeding system is a system in which AC power from a commercial power source such as an electric power company is converted into DC power and supplied to an electric vehicle via a train line such as an overhead line.

また、電気車から発生した回生電力を充電するために、架線に電力蓄積装置が設けられていることがある。例えば、架線電圧の上昇に応じて、充電される電力蓄積装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、回生失効を抑制するために、余剰な回生電力を放電させるための抵抗装置を備えた電力蓄積装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、電気鉄道会社への電力回生をする電気鉄道向けハイブリッドインバータシステムが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。   Moreover, in order to charge the regenerative power generated from the electric vehicle, a power storage device may be provided on the overhead line. For example, a power storage device that is charged in accordance with an increase in overhead line voltage is disclosed (for example, see Patent Document 1). Moreover, in order to suppress regeneration invalidation, the electric power storage apparatus provided with the resistance apparatus for discharging surplus regenerative electric power is disclosed (for example, refer patent document 2). Furthermore, a hybrid inverter system for electric railway that regenerates electric power to an electric railway company is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1).

特開２００３−２２０８５９号公報JP 2003-220859 A 特開２００４−３５８９８４号公報JP 2004-358984 A

“電気鉄道向け ハイブリッドインバータシステム”，東芝レビュー，株式会社東芝，２００７年，６２巻，８号，ｐ５３−５６"Hybrid inverter system for electric railway", Toshiba review, Toshiba Corporation, 2007, Vol. 62, No. 8, p53-56

しかしながら、先行技術文献に開示されているような電気鉄道用電力システムでは、回生された電力が電力会社の電力系統に返還されることに制限はない。また、電力会社側に返還された電力は、低価格又は無償で引き取られるため、鉄道事業者側の売電による利益は発生しない。   However, in the electric railway electric power system as disclosed in the prior art document, there is no limitation on the regenerated electric power being returned to the electric power system of the electric power company. In addition, since the electric power returned to the power company is collected at a low price or free of charge, there is no profit from the power sales by the railway operator.

そこで、本発明の目的は、回生電力が発生する電気鉄道用電力系統の電力を有効に利用することのできる電気鉄道用電力システムを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an electric railway power system that can effectively use electric power of an electric railway electric power system that generates regenerative electric power.

本発明の観点に従った電気鉄道用電力システムは、交流電力系統から供給される交流電力を受電する交流母線と、前記交流電力系統と前記交流母線との間の電力潮流を検出する電力潮流検出手段と、前記交流母線により受電した交流電力を直流電力に変換し、電車線に供給する順変換手段と、前記電車線に供給される直流電力を交流電力に変換し、前記交流母線に供給する逆変換手段と、前記電車線に供給される電力を充電する充電手段と、前記電力潮流検出手段により検出された電力潮流が前記交流電力系統に流れる向きの場合、前記交流母線の向きに電力潮流を流すために、前記充電手段を充電させる制御をする制御手段とを備えている。   An electric railway power system according to an aspect of the present invention includes an AC bus that receives AC power supplied from an AC power system, and a power flow detection that detects a power flow between the AC power system and the AC bus. Means, forward conversion means for converting AC power received by the AC bus into DC power and supplying it to the train line; DC power supplied to the train line is converted to AC power and supplied to the AC bus When the power flow detected by the reverse conversion means, the charging means for charging the power supplied to the train line, and the power flow detection means flows in the AC power system, the power flow flows in the direction of the AC bus. Control means for controlling charging of the charging means.

本発明によれば、回生電力が発生する電気鉄道用電力系統の電力を有効に利用することのできる電気鉄道用電力システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power system for electric railways which can utilize effectively the electric power of the electric power system for electric railways which generate | occur | produces regenerative electric power can be provided.

本発明の第１の実施形態に係る電力管理システムの適用された電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。1 is a configuration diagram showing a configuration of an electric railway power system to which a power management system according to a first embodiment of the present invention is applied. 本発明の第２の実施形態に係る電力管理システムの適用された電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the electric power system for electric railways to which the electric power management system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention was applied. 本発明の第３の実施形態に係る電力管理システムの適用された電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the electric power system for electric railways to which the electric power management system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention was applied. 第３の実施形態に係る電力管理システムの負荷変動情報を用いた蓄電池の制御を説明するためのグラフ図。The graph for demonstrating control of the storage battery using the load fluctuation information of the power management system which concerns on 3rd Embodiment. 本発明の第４の実施形態に係る電力管理システムの適用された電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the electric power system for electric railways to which the electric power management system which concerns on the 4th Embodiment of this invention was applied. 第４の実施形態に係る昇降圧チョッパ回路に付随する記憶装置の負荷変動情報を用いた蓄電池の制御を説明するためのグラフ図。The graph for demonstrating control of the storage battery using the load variation information of the memory | storage device accompanying the buck-boost chopper circuit which concerns on 4th Embodiment.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力管理システム１の適用された電気鉄道用電力システム１０の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an electric railway power system 10 to which the power management system 1 according to the first embodiment of the present invention is applied. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in subsequent figures, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described. In the following embodiments, the same description is omitted.

電気鉄道用電力システム１０は、交流電力系統２と交流母線ＢＳで接続されている。交流電力系統２は、商用電源を備えた電力系統である。交流電力系統２は、例えば電力会社の電力系統である。   The electric railway power system 10 is connected to the AC power system 2 through an AC bus BS. The AC power system 2 is a power system provided with a commercial power source. The AC power system 2 is, for example, a power system of an electric power company.

電気鉄道用電力システム１０は、電力管理システム１と、複数の変圧器３と、複数のＰＷＭ変換器４，５と、昇降圧チョッパ回路６と、蓄電池７と、複数の高圧配電設備８と、電力計９とを備えている。   The electric railway power system 10 includes a power management system 1, a plurality of transformers 3, a plurality of PWM converters 4 and 5, a step-up / step-down chopper circuit 6, a storage battery 7, a plurality of high-voltage power distribution facilities 8, An wattmeter 9 is provided.

電力管理システム１は、電気鉄道用電力システム１０（変電所）における電圧、電流、及び電力を監視する。具体的には、電力管理システム１は、電力潮流検出器９により検出された電力潮流及び蓄電池７のＳＯＣなどを監視する。電力管理システム１は、変電所における統括制御装置である。電力管理システム１は、監視している各種情報に基づいて、制御指令を出力することにより、電気鉄道用電力システム１０における各種設備を制御する。電力管理システム１は、電力指令所ＣＳに設置されている。   The power management system 1 monitors the voltage, current, and power in the electric railway power system 10 (substation). Specifically, the power management system 1 monitors the power flow detected by the power flow detector 9, the SOC of the storage battery 7, and the like. The power management system 1 is an overall control device in a substation. The power management system 1 controls various facilities in the electric railway power system 10 by outputting a control command based on various monitored information. The power management system 1 is installed in the power command center CS.

ＰＷＭ変換器４，５は、順変換及び逆変換の両方の機能を有する変換器である。ＰＷＭ変換器４，５は、電力管理システム１からの制御指令により、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御される。ＰＷＭ変換器４，５は、交流母線ＢＳから変圧器３を介して供給された交流電力を直流電力に変換する。ＰＷＭ変換器４，５は、変換した直流電力をき電回路（架線ＫＳ及びレールＲＬ）に供給する。また、ＰＷＭ変換器４，５は、き電回路から供給された回生電力を交流電力に変換する。ＰＷＭ変換器４，５は、変換した交流電力を変圧器３を介して交流母線ＢＳに供給する。   The PWM converters 4 and 5 are converters having both forward conversion and reverse conversion functions. The PWM converters 4 and 5 are PWM (Pulse Width Modulation) controlled by a control command from the power management system 1. The PWM converters 4 and 5 convert AC power supplied from the AC bus BS via the transformer 3 into DC power. The PWM converters 4 and 5 supply the converted DC power to the feeder circuit (the overhead line KS and the rail RL). The PWM converters 4 and 5 convert the regenerative power supplied from the feeder circuit into AC power. The PWM converters 4 and 5 supply the converted AC power to the AC bus BS via the transformer 3.

昇降圧チョッパ回路６は、ＰＷＭ変換器５の直流側と蓄電池７との間に設けられている。昇降圧チョッパ回路６は、直流電圧を昇圧又は降圧して、蓄電池７の充電又は放電を制御する。昇降圧チョッパ回路６は、電力管理システム１により制御される。   The step-up / down chopper circuit 6 is provided between the DC side of the PWM converter 5 and the storage battery 7. The step-up / step-down chopper circuit 6 controls the charging or discharging of the storage battery 7 by increasing or decreasing the DC voltage. The step-up / down chopper circuit 6 is controlled by the power management system 1.

蓄電池７は、き電回路の電力（エネルギー）を充電する。蓄電池７は、き電回路に電力（エネルギー）を放電する。蓄電池７は、昇降圧チョッパ回路６の動作に応じて、充電又は放電する。蓄電池７のＳＯＣ（充電状態：State of Charge）は、電力管理システム１により監視されている。   The storage battery 7 charges the power (energy) of the feeder circuit. The storage battery 7 discharges electric power (energy) to the feeder circuit. The storage battery 7 is charged or discharged according to the operation of the step-up / step-down chopper circuit 6. The SOC (state of charge) of the storage battery 7 is monitored by the power management system 1.

高圧配電設備８は、高圧配電系統の負荷である。例えば、高圧配電設備８は、エレベータ、エスカレータ、照明、又は空調などである。高圧配電設備８は、エレベータなどの場合、回生電力源となることもある。   The high voltage distribution facility 8 is a load of the high voltage distribution system. For example, the high-voltage power distribution facility 8 is an elevator, an escalator, lighting, or air conditioning. The high-voltage power distribution facility 8 may be a regenerative power source in the case of an elevator or the like.

電力潮流検出器９は、交流電力系統２と交流母線ＢＳとの間の電力潮流を検出する。電力潮流検出器９は、例えば電力計である。電力潮流検出器９により検出された電力潮流は、電力管理システム１により監視される。   The power flow detector 9 detects the power flow between the AC power system 2 and the AC bus BS. The power flow detector 9 is, for example, a power meter. The power flow detected by the power flow detector 9 is monitored by the power management system 1.

電気車１１は、力行時は、き電回路から供給される直流電力により走行する。電気車１１は、回生時は、き電回路に回生電力を供給して（返還して）減速する（回生ブレーキ）。   The electric vehicle 11 travels with DC power supplied from a feeder circuit during powering. At the time of regeneration, the electric vehicle 11 supplies (returns) regenerative power to the feeder circuit and decelerates (regenerative braking).

次に、電力管理システム１の動作について説明する。   Next, the operation of the power management system 1 will be described.

電力管理システム１は、蓄電池７のＳＯＣを低くしたい場合、電力潮流が交流母線ＢＳに流れる向きであれば、昇降圧チョッパ回路６を制御して、蓄電池７を放電する。このとき、電力管理システム１は、ＰＷＭ変換器５を逆変換動作させる制御をする。   When it is desired to lower the SOC of the storage battery 7, the power management system 1 controls the step-up / step-down chopper circuit 6 to discharge the storage battery 7 if the power flow is in the direction flowing through the AC bus BS. At this time, the power management system 1 controls the PWM converter 5 to perform an inverse conversion operation.

ＰＷＭ変換器５が順変換動作しているときに、電力潮流が交流電力系統２に流れる向きになった場合、電力管理システム１は、昇降圧チョッパ回路６を制御して、蓄電池７の充電を開始する。   When the PWM converter 5 is performing the forward conversion operation, when the power flow is directed to the AC power system 2, the power management system 1 controls the step-up / step-down chopper circuit 6 to charge the storage battery 7. Start.

例えば、ＰＷＭ変換器５が順変換動作している場合に、電力管理システム１が回生失効を防止するためにＰＷＭ変換器４を逆変換動作（エネルギーをき電回路から交流母線ＢＳに供給する動作）させ、電力潮流検出器９により検出された電力潮流が交流電力系統２（電力会社側）の方向に生じたとする。このとき、電力管理システム１は、蓄電池７を充電するように、昇降圧チョッパ回路６を制御する。これにより、電力会社側の交流電力系統２の方向に流れる電力潮流は、抑制される。   For example, when the PWM converter 5 is performing a forward conversion operation, the power management system 1 performs the reverse conversion operation (operation for supplying energy from the feeder circuit to the AC bus BS in order to prevent regeneration and invalidation). ) And the power flow detected by the power flow detector 9 is generated in the direction of the AC power system 2 (the power company side). At this time, the power management system 1 controls the step-up / step-down chopper circuit 6 so as to charge the storage battery 7. Thereby, the power flow which flows in the direction of the AC power system 2 on the power company side is suppressed.

本実施形態によれば、電力管理システム１は、電力潮流検出器９により検出された電力潮流が電力会社側の交流電力系統２に向いた場合、蓄電池７を充電させる制御をするため、交流電力系統２に向く電力潮流を抑制することができる。   According to the present embodiment, the power management system 1 controls the charging of the storage battery 7 when the power flow detected by the power flow detector 9 is directed to the AC power system 2 on the power company side. The power flow toward the grid 2 can be suppressed.

蓄電池７を放電する場合、き電回路には、常に都合良く負荷があるわけではない。また、負荷が存在したとしても、その負荷に回生車が電力を供給していた場合、蓄電池７が積極的に電力を供給すると、回生中の列車が回生失効する可能性がある。従って、蓄電池７がき電回路に直接放電する場合には、蓄電池の放電電力は、き電回路の負荷状態に依存することになる。これに対して、電力管理システム１は、蓄電池７から放電されたエネルギーを交流母線ＢＳにＰＷＭ変換器５を用いて回生させることで、き電回路の負荷状態に依存することなく、蓄電池７を放電させることができる。   When discharging the storage battery 7, the feeder circuit is not always conveniently loaded. In addition, even if there is a load, if the regenerative vehicle is supplying power to the load, if the storage battery 7 actively supplies power, the train being regenerated may be regenerated and expired. Therefore, when the storage battery 7 discharges directly to the feeder circuit, the discharge power of the storage battery depends on the load state of the feeder circuit. On the other hand, the power management system 1 uses the PWM converter 5 to regenerate the energy discharged from the storage battery 7 to regenerate the storage battery 7 without depending on the load state of the feeder circuit. It can be discharged.

従って、電気鉄道用電力システム１０は、電力会社側の交流電力系統への電力潮流を抑制するように蓄電装置・変換器を制御することで、鉄道事業者が電力会社から購入する電力量を抑制できる。また、電鉄側交流系統ＢＳ、き電システムの負荷平準化にもつながり、電気鉄道用電力システム１０は、電力会社側の系統安定化に寄与する。   Therefore, the electric railway power system 10 controls the power storage device / converter so as to suppress the power flow to the AC power system on the power company side, thereby suppressing the amount of power purchased by the railway operator from the power company. it can. Moreover, it leads also to the load leveling of the electric railway AC system BS and the feeder system, and the electric railway power system 10 contributes to system stabilization on the electric power company side.

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る電力管理システム１Ａの適用された電気鉄道用電力システム１０Ａの構成を示す構成図である。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of an electric railway power system 10A to which the power management system 1A according to the second embodiment of the present invention is applied.

電気鉄道用電力システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０において、電力管理システム１を電力管理システム１Ａに代え、昇降圧チョッパ回路６を変換器６Ａに代え、蓄電池７を蓄電池７Ａに代えている。その他の点は、電気鉄道用電力システム１０Ａは、第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０と同様である。   In the electric railway power system 10A according to the first embodiment shown in FIG. 1, the electric railway power system 10A replaces the power management system 1 with the power management system 1A, and replaces the step-up / down chopper circuit 6 with the converter 6A. The storage battery 7 is replaced with a storage battery 7A. In other respects, the electric railway power system 10A is the same as the electric railway power system 10 according to the first embodiment.

変換器６Ａの交流側は、変圧器３を介して交流母線ＢＳに接続されている。変換器６Ａの直流側には、蓄電池７Ａが接続されている。変換器６Ａは、順変換及び逆変換の両方の機能を有する変換器である。変換器６Ａは、例えばＰＷＭ制御の変換器である。変換器６Ａは、蓄電池７Ａの充電又は放電を制御する。変換器６Ａは、電力管理システム１Ａからの制御指令により制御される。   The AC side of the converter 6A is connected to the AC bus BS via the transformer 3. A storage battery 7A is connected to the DC side of the converter 6A. The converter 6A is a converter having both forward conversion and reverse conversion functions. The converter 6A is, for example, a PWM control converter. The converter 6A controls charging or discharging of the storage battery 7A. Converter 6A is controlled by a control command from power management system 1A.

蓄電池７Ａは、交流母線ＢＳの電力（エネルギー）を充電する。蓄電池７Ａは、交流母線ＢＳに電力（エネルギー）を放電する。蓄電池７Ａは、変換器６Ａの動作に応じて、充電又は放電する。蓄電池７ＡのＳＯＣは、電力管理システム１Ａにより監視されている。   Storage battery 7A charges the electric power (energy) of AC bus BS. Storage battery 7A discharges electric power (energy) to AC bus BS. The storage battery 7A is charged or discharged according to the operation of the converter 6A. The SOC of the storage battery 7A is monitored by the power management system 1A.

次に、電力管理システム１Ａの動作について説明する。   Next, the operation of the power management system 1A will be described.

電力管理システム１Ａは、電力潮流検出器９により検出された電力潮流を監視する。電力管理システム１Ａは、蓄電池７ＡのＳＯＣを監視する。   The power management system 1A monitors the power flow detected by the power flow detector 9. The power management system 1A monitors the SOC of the storage battery 7A.

電力管理システム１Ａは、蓄電池７ＡのＳＯＣを低くしたい場合、電力潮流が交流母線ＢＳに流れる向きであれば、変換器６Ａを制御して、蓄電池７Ａを放電する。電力管理システム１Ａは、電力潮流が交流電力系統２に流れる向きになった場合、変換器６Ａを制御して、蓄電池７Ａを充電する。   When it is desired to lower the SOC of the storage battery 7A, the power management system 1A controls the converter 6A to discharge the storage battery 7A if the power flow is in a direction flowing through the AC bus BS. The power management system 1 </ b> A controls the converter 6 </ b> A to charge the storage battery 7 </ b> A when the power flow is directed to the AC power system 2.

例えば、電力管理システム１Ａが、回生失効を防止するために、ＰＷＭ変換器４を逆変換動作（エネルギーをき電回路から交流母線ＢＳに供給する動作）させ、電力潮流検出器９により検出された電力潮流が交流電力系統２の方向に生じたとする。このとき、電力管理システム１Ａは、蓄電池７Ａを充電するように、変換器６Ａを制御する。これにより、電力会社の系統側の方向に流れる電力潮流は、抑制される。   For example, the power management system 1A causes the PWM converter 4 to perform an inverse conversion operation (operation to supply energy from the feeder circuit to the AC bus BS) in order to prevent regeneration expiration, and is detected by the power flow detector 9 Assume that a power flow occurs in the direction of the AC power system 2. At this time, the power management system 1A controls the converter 6A so as to charge the storage battery 7A. Thereby, the power flow which flows in the direction of the grid side of the electric power company is suppressed.

本実施形態によれば、電力管理システム１Ａは、電力潮流検出器９により検出された電力潮流が電力会社側の交流電力系統２に向いた場合、蓄電池７Ａを充電させる制御をするため、交流電力系統２に向く電力潮流を抑制することができる。   According to the present embodiment, the power management system 1A controls the charging of the storage battery 7A when the power flow detected by the power flow detector 9 is directed to the AC power system 2 on the power company side. The power flow toward the grid 2 can be suppressed.

蓄電池７Ａは、交流母線ＢＳにエネルギーを放電する。回生中の列車が走行している場合でも、この列車を回生失効させることなく、電力管理システム１Ａは、蓄電池７を放電することができる。従って、電力管理システム１Ａは、第１の実施形態と同様に、き電回路の負荷状態による制約を受けることなく、蓄電池７Ａを放電することができる。   Storage battery 7A discharges energy to AC bus BS. Even when the train being regenerated is running, the power management system 1A can discharge the storage battery 7 without causing the train to expire. Therefore, similarly to the first embodiment, the power management system 1A can discharge the storage battery 7A without being restricted by the load state of the feeder circuit.

従って、電気鉄道用電力システム１０Ａは、電力系統内の電力を有効に利用することで、鉄道事業者が電力会社から購入する電力量を抑制できる。また、電気鉄道用電力システム１０は、電力会社側の系統を安定化させることができる。   Therefore, the electric railway power system 10A can suppress the amount of electric power purchased by the railway operator from the electric power company by effectively using the electric power in the electric power system. Further, the electric railway power system 10 can stabilize the power system.

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る電力管理システム１Ｂの適用された電気鉄道用電力システム１０Ｂの構成を示す構成図である。 (Third embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of an electric railway power system 10B to which the power management system 1B according to the third embodiment of the present invention is applied.

電気鉄道用電力システム１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０において、電力管理システム１を電力管理システム１Ｂに代え、記憶装置２１を追加した構成である。その他の点は、電気鉄道用電力システム１０Ｂは、第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０と同様である。   The electric railway power system 10B has a configuration in which, in the electric railway power system 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the power management system 1 is replaced with the power management system 1B, and a storage device 21 is added. In other respects, the electric railway power system 10B is the same as the electric railway power system 10 according to the first embodiment.

記憶装置２１には、高圧配電設備８の予想される消費電力の変動の情報（以下、「負荷変動情報」という。）が予め記憶されている。   The storage device 21 stores in advance information on expected fluctuations in power consumption of the high-voltage distribution facility 8 (hereinafter referred to as “load fluctuation information”).

電力管理システム１Ｂは、電気鉄道用電力システム１０に設置されている各種設備を制御するために、記憶装置２１に記憶されている負荷変動情報を取得する。その他の点は、電力管理システム１Ｂは、第１の実施形態に係る電力管理システム１と同様である。   The power management system 1 </ b> B acquires load variation information stored in the storage device 21 in order to control various facilities installed in the electric railway power system 10. In other respects, the power management system 1B is the same as the power management system 1 according to the first embodiment.

図４は、本実施形態に係る電力管理システム１Ｂの負荷変動情報を用いた蓄電池７の制御を説明するためのグラフ図である。   FIG. 4 is a graph for explaining the control of the storage battery 7 using the load fluctuation information of the power management system 1B according to the present embodiment.

負荷変動グラフＦＬ１は、記憶装置２１に記憶されている負荷変動情報を示している。回生電力変動グラフＦＰは、電力管理システム１Ｂが監視している回生電力（き電回路から交流母線ＢＳに供給される電力）の変動する推移を示している。   The load fluctuation graph FL1 indicates the load fluctuation information stored in the storage device 21. The regenerative power fluctuation graph FP shows changes in the regenerative power (power supplied from the feeder circuit to the AC bus BS) that is monitored by the power management system 1B.

回生電力変動グラフＦＰが負荷変動グラフＦＬ１を超える領域Ｄ１は、電気鉄道用電力システム１０内で消費しきれない電力を示している。   A region D1 in which the regenerative power fluctuation graph FP exceeds the load fluctuation graph FL1 indicates power that cannot be consumed in the electric railway power system 10.

電力管理システム１Ｂは、領域Ｄ１の示す電力を蓄電池７に充電させる制御をする。具体的には、電力管理システム１Ｂは、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２及び時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の間、蓄電池７を充電するために、昇降圧チョッパ回路６を動作させる。   The power management system 1B performs control to charge the storage battery 7 with the power indicated by the region D1. Specifically, the power management system 1B operates the step-up / step-down chopper circuit 6 in order to charge the storage battery 7 from time t11 to time t12 and from time t13 to time t14.

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the following operational effects can be obtained.

高圧配電設備８の消費電力の変動は、日時毎の傾向などにより予め推測することができる。従って、電力管理システム１Ｂは、予め記憶されている負荷変動情報に基づいて、蓄電池７のＳＯＣを計画的に管理（例えば、あらかじめ最適化され設定された時系列の蓄電の目標ＳＯＣに追従するように充放電制御）することで、電気鉄道用電力システム１０Ｂを安定して制御することができる。また、電力潮流検出器９が故障しても記憶装置内のデータに基づいて電力管理システムが蓄電池の充放電を制御することが可能であり、システムの冗長性向上にも寄与する。   The fluctuation of the power consumption of the high-voltage power distribution facility 8 can be estimated in advance based on the tendency for each date and time. Therefore, the power management system 1B systematically manages the SOC of the storage battery 7 based on the load variation information stored in advance (for example, to follow the target SOC of time series power storage that has been optimized and set in advance). In this way, the electric railway power system 10B can be stably controlled. Further, even if the power flow detector 9 fails, the power management system can control charging / discharging of the storage battery based on the data in the storage device, which contributes to improvement of system redundancy.

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係る電力管理システム１Ｃの適用された電気鉄道用電力システム１０Ｃの構成を示す構成図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an electric railway power system 10C to which the power management system 1C according to the fourth embodiment of the present invention is applied.

電気鉄道用電力システム１０Ｃは、図３に示す第３の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ｂにおいて、電力管理システム１Ｂを電力管理システム１Ｃに代え、昇降圧チョッパ回路６を昇降圧チョッパ回路６Ｃに代え、記憶装置２１を記憶装置２１Ｃに代えている。その他の点は、電気鉄道用電力システム１０Ｃは、第３の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０と同様である。   The electric railway power system 10C is the electric railway power system 10B according to the third embodiment shown in FIG. 3, in which the power management system 1B is replaced with the power management system 1C, and the step-up / step-down chopper circuit 6 is replaced with the step-up / step-down chopper circuit 6C. Instead, the storage device 21 is replaced with a storage device 21C. In other respects, the electric railway power system 10C is the same as the electric railway power system 10 according to the third embodiment.

電力管理システム１Ｃは、昇降圧チョッパ回路６の代わりに昇降圧チョッパ回路６Ｃを制御する点以外は、第１の実施形態に係る電力管理システム１と同様である。   The power management system 1C is the same as the power management system 1 according to the first embodiment, except that the buck-boost chopper circuit 6C is controlled instead of the buck-boost chopper circuit 6.

記憶装置２１Ｃは、昇降圧チョッパ回路６Ｃに設けられている。記憶装置２１Ｃには、第３の実施形態と同様に、高圧配電設備８の負荷変動情報が予め記憶されている。   The storage device 21C is provided in the step-up / step-down chopper circuit 6C. In the storage device 21C, the load fluctuation information of the high-voltage distribution facility 8 is stored in advance, as in the third embodiment.

昇降圧チョッパ回路６Ｃは、電力管理システム１Ｃからの制御指令の他に、記憶装置２１Ｃに記憶されている負荷変動情報に基づいて、蓄電池７の充電又は放電を制御する。   The step-up / step-down chopper circuit 6C controls charging or discharging of the storage battery 7 based on load variation information stored in the storage device 21C in addition to the control command from the power management system 1C.

図６は、本実施形態に係る昇降圧チョッパ回路６Ｃに付随する記憶装置２１の負荷変動情報を用いた蓄電池７の制御を説明するためのグラフ図である。   FIG. 6 is a graph for explaining the control of the storage battery 7 using the load fluctuation information of the storage device 21 associated with the step-up / step-down chopper circuit 6C according to the present embodiment.

負荷変動グラフＦＬ２は、記憶装置２１に記憶されている負荷変動情報を示している。   The load fluctuation graph FL2 indicates the load fluctuation information stored in the storage device 21.

負荷変動グラフＦＬ２が負である領域Ｄ２は、電気鉄道用電力システム１０Ｃ内の消費電力が負、すなわち交流電力系統２へ返還しているエネルギーを示している。負荷変動グラフＦＬ２が負となる場合は、ＰＷＭ変換器４、ＰＷＭ変換器５、または交流系統ＢＳ下にある高圧配電負荷８が回生し、その電力を電気鉄道システム１０Ｃ内で消費しきれなかった場合である。   A region D2 in which the load fluctuation graph FL2 is negative indicates energy that is consumed negatively in the electric railway power system 10C, that is, energy returned to the AC power system 2. When the load fluctuation graph FL2 is negative, the PWM converter 4, the PWM converter 5, or the high-voltage distribution load 8 under the AC system BS is regenerated, and the power cannot be consumed in the electric railway system 10C. Is the case.

昇降圧チョッパ回路６Ｃは、領域Ｄ２の示す電力を蓄電池７に充電させる制御をする。具体的には、昇降圧チョッパ回路６Ｃは、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間、蓄電池７を充電するために動作をする。昇降圧チョッパ回路６Ｃの電力管理システム１Ｃの制御指令による動作は、第１の実施形態に係る電力管理システム１と同様である。   The step-up / step-down chopper circuit 6C controls the storage battery 7 to be charged with the electric power indicated by the region D2. Specifically, the step-up / step-down chopper circuit 6C operates to charge the storage battery 7 from time t21 to time t22. The operation according to the control command of the power management system 1C of the step-up / down chopper circuit 6C is the same as that of the power management system 1 according to the first embodiment.

本実施形態によれば、記憶装置２１Ｃに予め記憶されている高圧配電設備８の負荷変動情報に基づいて、昇降圧チョッパ回路６Ｃが蓄電池７を制御する構成でも、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。これにより、電気鉄道用電力システム１０Ｃは、蓄電池７側に設けられている設備のみで、電力管理システム１Ｃによる制御から独立させて、蓄電池７を制御することができる。   According to the present embodiment, the configuration in which the step-up / step-down chopper circuit 6C controls the storage battery 7 based on the load fluctuation information of the high-voltage distribution facility 8 stored in advance in the storage device 21C is the same as in the third embodiment. An effect can be obtained. Thereby, the electric railway power system 10C can control the storage battery 7 independently of the control by the power management system 1C with only the equipment provided on the storage battery 7 side.

なお、各実施形態において、電気鉄道用電力系統の構成や設けられている設備などは、説明の便宜上簡易的な記載している。よって、電気鉄道用電力系統の構成などは、実施形態に限らない。同様に、電気鉄道用電力系統に設けられている設備の種類又は数なども実施形態に限らない。例えば、ＰＷＭ変換器４，５は、順変換又は逆変換のいずれか１つの機能しか有していなくてもよい。また、ＰＷＭ変換器４，５は、いくつ設けられていてもよい。また、電力管理システム１等は、交流電力系統２に流れる向きの電力潮流を抑制するために、蓄電池７，７Ａを充電させる制御をする場合、電気鉄道用電力系統１０等に設けられているＰＷＭ変換器４，５などの設備をどのように制御してもよい。   In each embodiment, the configuration of the electric power system for electric railway, the facilities provided, and the like are simply described for convenience of explanation. Therefore, the configuration of the electric railway power system is not limited to the embodiment. Similarly, the type or number of facilities provided in the electric railway power system is not limited to the embodiment. For example, the PWM converters 4 and 5 may have only one function of forward conversion or reverse conversion. Any number of PWM converters 4 and 5 may be provided. In addition, when the power management system 1 or the like performs control for charging the storage batteries 7 and 7A in order to suppress the power flow in the direction of flowing to the AC power system 2, the PWM provided in the electric railway power system 10 and the like. The equipment such as the converters 4 and 5 may be controlled in any way.

また、第３の実施形態及び第４の実施形態では、記憶装置２１に記憶されている負荷変動情報に基づいて、蓄電池７を充電させることについて説明したが、蓄電池７を放電させてもよい。例えば、電気鉄道用電力システム１０Ｂ，１０Ｃは、負荷変動情報により、消費電力が高いときに、蓄電池７を放電させる制御をしてもよい。また、必要に応じて、ＰＷＭ変換器４，５などを制御してもよい。さらに、第１の実施形態に係る蓄電池７に基づく構成で説明したが、第２の実施形態に係る蓄電池７Ａに基づく構成でも同様に構成することができる。   Moreover, in 3rd Embodiment and 4th Embodiment, although demonstrated about charging the storage battery 7 based on the load fluctuation information memorize | stored in the memory | storage device 21, you may discharge the storage battery 7. FIG. For example, the electric railway power systems 10 </ b> B and 10 </ b> C may perform control to discharge the storage battery 7 when the power consumption is high based on the load fluctuation information. Moreover, you may control PWM converters 4 and 5 etc. as needed. Furthermore, although the configuration based on the storage battery 7 according to the first embodiment has been described, the configuration based on the storage battery 7A according to the second embodiment can be similarly configured.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

１…電力管理システム、３…変圧器、４，５…ＰＷＭ変換器、６…昇降圧チョッパ回路、７…蓄電池、８…高圧配電設備、１０…電気鉄道用電力システム、１１…電気車、ＢＳ…母線、ＣＳ…電力指令所、ＫＳ…架線、ＲＬ…レール。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power management system, 3 ... Transformer, 4, 5 ... PWM converter, 6 ... Buck-boost chopper circuit, 7 ... Storage battery, 8 ... High voltage distribution equipment, 10 ... Electric railway power system, 11 ... Electric car, BS ... bus, CS ... power command center, KS ... overhead, RL ... rail.

Claims (10)

交流電力系統から供給される交流電力を受電する交流母線と、
前記交流電力系統と前記交流母線との間の電力潮流を検出する電力潮流検出手段と、
前記交流母線により受電した交流電力を直流電力に変換し、電車線に供給する順変換手段と、
前記電車線に供給される直流電力を交流電力に変換し、前記交流母線に供給する逆変換手段と、
前記電車線に供給される電力を充電する充電手段と、
前記電力潮流検出手段により検出された電力潮流が前記交流電力系統に流れる向きの場合、前記交流母線の向きに電力潮流を流すために、前記充電手段を充電させる制御をする制御手段と
を備えたことを特徴とする電気鉄道用電力システム。 An AC bus for receiving AC power supplied from the AC power system;
A power flow detection means for detecting a power flow between the AC power system and the AC bus;
Forward conversion means for converting alternating current power received by the alternating current bus into direct current power and supplying it to the train line;
DC power supplied to the train line is converted to AC power, and reverse conversion means for supplying the AC bus to the AC power line;
Charging means for charging power supplied to the train line;
Control means for controlling the charging means to charge the power flow in the direction of the AC bus when the power flow detected by the power flow detection means is in a direction flowing through the AC power system. A power system for electric railways. 交流電力系統から供給される交流電力を受電する交流母線と、
前記交流電力系統と前記交流母線との間の電力潮流を検出する電力潮流検出手段と、
前記交流母線により受電した交流電力を直流電力に変換し、電車線に供給する順変換手段と、
前記電車線に供給される直流電力を交流電力に変換し、前記交流母線に供給する逆変換手段と、
前記交流母線に供給される電力を充電する充電手段と、
前記電力潮流検出手段により検出された電力潮流が前記交流電力系統に流れる向きの場合、前記交流母線の向きに電力潮流を流すために、前記充電手段を充電させる制御をする制御手段と
を備えたことを特徴とする電気鉄道用電力システム。 An AC bus for receiving AC power supplied from the AC power system;
A power flow detection means for detecting a power flow between the AC power system and the AC bus;
Forward conversion means for converting alternating current power received by the alternating current bus into direct current power and supplying it to the train line;
DC power supplied to the train line is converted to AC power, and reverse conversion means for supplying the AC bus to the AC power line;
Charging means for charging power supplied to the AC bus;
Control means for controlling the charging means to charge the power flow in the direction of the AC bus when the power flow detected by the power flow detection means is in a direction flowing through the AC power system. A power system for electric railways. 前記制御手段は、前記電力潮流検出手段により検出された電力潮流が前記交流電力系統に流れる向きの場合、前記交流母線の向きに電力潮流を流すために、前記順変換手段又は前記逆変換手段を制御すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気鉄道用電力システム。 When the power flow detected by the power flow detection means is in a direction flowing through the AC power system, the control means includes the forward conversion means or the reverse conversion means to flow the power flow in the direction of the AC bus. It controls, The electric system for electric railways of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記交流母線に接続された交流負荷の消費電力の推定される変動を示す交流負荷変動情報を記憶する交流負荷変動情報記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記交流負荷変動情報記憶手段に記憶された前記交流負荷変動情報に基づいて、前記充電手段の充電又は放電を制御すること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。 AC load fluctuation information storage means for storing AC load fluctuation information indicating an estimated fluctuation of power consumption of an AC load connected to the AC bus,
The control unit controls charging or discharging of the charging unit based on the AC load variation information stored in the AC load variation information storage unit. The electric power system for electric railways according to item 1. 前記制御手段は、前記交流負荷変動情報記憶手段に記憶された前記交流負荷変動情報に基づいて、前記順変換手段又は前記逆変換手段を制御すること
を特徴とする請求項４に記載の電気鉄道用電力システム。 The electric railway according to claim 4, wherein the control means controls the forward conversion means or the reverse conversion means based on the AC load fluctuation information stored in the AC load fluctuation information storage means. Power system. 交流電力系統から交流母線に受電した交流電力を順変換器により直流電力に変換して電車線に供給し、前記電車線に供給される直流電力を逆変換器により交流電力に変換して前記交流母線に供給し、前記電車線に供給される電力を充電する充電池が設けられ、前記交流電力系統と前記交流母線との間の電力潮流を検出する電力潮流検出器が設けられた電気鉄道用電力システムを制御する電気鉄道用電力システムの制御装置であって、
前記電力潮流検出器により検出された電力潮流が前記交流電力系統に流れる向きの場合、前記交流母線の向きに電力潮流を流すために、前記充電池を充電させる制御をする制御手段
を備えたことを特徴とする電気鉄道用電力システムの制御装置。 AC power received from the AC power system to the AC bus is converted to DC power by a forward converter and supplied to the train line, and DC power supplied to the train line is converted to AC power by an inverse converter and the AC For electric railways provided with a rechargeable battery for supplying power to the bus and charging the power supplied to the train line, and provided with a power flow detector for detecting a power flow between the AC power system and the AC bus An electric railway power system control device for controlling an electric power system,
When the power flow detected by the power flow detector is in a direction flowing through the AC power system, control means is provided for controlling the rechargeable battery to charge the power flow in the direction of the AC bus. A control device for an electric railway power system. 交流電力系統から交流母線に受電した交流電力を順変換器により直流電力に変換して電車線に供給し、前記電車線に供給される直流電力を逆変換器により交流電力に変換して前記交流母線に供給し、前記交流母線に供給される電力を充電する充電池が設けられ、前記交流電力系統と前記交流母線との間の電力潮流を検出する電力潮流検出器が設けられた電気鉄道用電力システムを制御する電気鉄道用電力システムの制御装置であって、
前記電力潮流検出器により検出された電力潮流が前記交流電力系統に流れる向きの場合、前記交流母線の向きに電力潮流を流すために、前記充電池を充電させる制御をする制御手段
を備えたことを特徴とする電気鉄道用電力システムの制御装置。 AC power received from the AC power system to the AC bus is converted to DC power by a forward converter and supplied to the train line, and DC power supplied to the train line is converted to AC power by an inverse converter and the AC A rechargeable battery for supplying power to the bus and charging the power supplied to the AC bus is provided, and for an electric railway provided with a power flow detector for detecting a power flow between the AC power system and the AC bus An electric railway power system control device for controlling an electric power system,
When the power flow detected by the power flow detector is in a direction flowing through the AC power system, control means is provided for controlling the rechargeable battery to charge the power flow in the direction of the AC bus. A control device for an electric railway power system. 前記制御手段は、前記電力潮流検出器により検出された電力潮流が前記交流電力系統に流れる向きの場合、前記交流母線の向きに電力潮流を流すために、前記順変換器又は前記逆変換器を制御すること
を特徴とする請求項６又は請求項７に記載の電気鉄道用電力システムの制御装置。 In the case where the power flow detected by the power flow detector is in a direction flowing through the AC power system, the control means includes the forward converter or the reverse converter in order to flow a power flow in the direction of the AC bus. The control device for an electric railway power system according to claim 6 or 7, wherein the control device is controlled. 前記交流母線に接続された交流負荷の消費電力の推定される変動を示す交流負荷変動情報を記憶する交流負荷変動情報記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記交流負荷変動情報記憶手段に記憶された前記交流負荷変動情報に基づいて、前記充電池の充電又は放電を制御すること
を特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システムの制御装置。 AC load fluctuation information storage means for storing AC load fluctuation information indicating an estimated fluctuation of power consumption of an AC load connected to the AC bus,
The said control means controls charge or discharge of the said rechargeable battery based on the said AC load fluctuation information memorize | stored in the said AC load fluctuation information storage means, The any one of Claim 6-8 characterized by the above-mentioned. The control apparatus for an electric railway power system according to Item 1. 前記制御手段は、前記交流負荷変動情報記憶手段に記憶された前記交流負荷変動情報に基づいて、前記順変換器又は前記逆変換器を制御すること
を特徴とする請求項９に記載の電気鉄道用電力システムの制御装置。 The electric railway according to claim 9, wherein the control means controls the forward converter or the reverse converter based on the AC load fluctuation information stored in the AC load fluctuation information storage means. Power system control device.
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