JP2011079454A - Power system for electric railway - Google Patents
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Abstract
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、電気鉄道の負荷は、急峻で大きな電力を消費する。従って、複数の列車の力行が重なる場合は、変電所に対して過負荷を強いることになる。変電所の過負荷は、変電所の機器の容量の増加、電力会社に払う電気料金の増加、列車のパンタ点電圧低下による力行性能の低下、き電回路の損失（き電線、トロリ線、又はレールなどの抵抗によって生じる損失）などを招く。 In general, the electric railway load is steep and consumes a large amount of power. Accordingly, when power trains of a plurality of trains overlap, an overload is imposed on the substation. Substation overload is caused by an increase in the capacity of the substation equipment, an increase in the electricity bill paid to the power company, a decrease in the power running performance due to a decrease in the voltage at the pant point of the train, loss of the feeder circuit (feeder, trolley wire, or Loss caused by resistance of rails).
そこで、変電所の過負荷を防ぐために、次のような鉄道システムが開示されている。変電所の出力が所定値を超えると、在線する各列車は、在線位置及び遅延状況情報を各列車間で相互に通信する。各列車は、取り込んだ情報に基づいて、列車群としての推進力を抑制するように加減速制御される（特許文献１参照）。 Therefore, in order to prevent an overload of a substation, the following railway system is disclosed. When the output of the substation exceeds a predetermined value, the existing trains communicate with each other about the current location and delay status information. Each train is subjected to acceleration / deceleration control based on the acquired information so as to suppress the propulsive force as the train group (see Patent Document 1).
しかしながら、先行技術文献に開示されているようなシステムでは、列車間で通信をするための設備に、列車に初期投資が掛かる。また、このような設備は、全ての列車に必要とされる。 However, in a system as disclosed in the prior art documents, an initial investment is imposed on the train for facilities for communication between trains. Such equipment is also required for all trains.
また、力行中の列車を在線位置から推定していることなどから、ダイヤの大幅な乱れなどにより不確実な制御をする恐れがある。このため、このようなシステムでは、変電所が過負荷になった場合、過負荷を回避できずに、保護動作により、き電停止がされる可能性がある。同様に、上位系統の事故等により、自己の変電所又は隣接する他の変電所の出力が停止し、き電線に電力が供給できなくなった場合にも、列車の運行を確実に制御できないことにより、問題が生じる可能性がある。 Moreover, since the train in power running is estimated from the on-line position, there is a risk of uncertain control due to a large disruption of the diagram. For this reason, in such a system, when a substation is overloaded, overloading cannot be avoided, and there is a possibility that feeding will be stopped due to the protective operation. Similarly, even if the output of one's own substation or other adjacent substations stops due to an accident in the host system, etc., and the power cannot be supplied to the feeder, the train operation cannot be reliably controlled. Could cause problems.
そこで、本発明の目的は、変電所に異常が発生しても、列車の運行を可能に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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric railway power system that can enable train operation even when an abnormality occurs in a substation.
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直流電力に変換し、電車線に直流電力を供給する電力変換手段と、前記電力変換手段の状態を監視する状態監視手段と、前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記電力変換手段の給電区間に、異常警報を発信する異常警報発信手段と、前記異常警報発信手段から発信された前記異常警報を受信した場合、前記電車線から供給される電力の消費を抑制する電気車とを備えている。 An electric railway power system according to an aspect of the present invention includes a power conversion unit that converts AC power supplied from an AC power system into DC power and supplies DC power to a train line, and a state of the power conversion unit. A state monitoring means for monitoring, an abnormality alarm transmitting means for transmitting an abnormality alarm to a power supply section of the power conversion means when the state of the power conversion means is determined to be abnormal by the state monitoring means, and the abnormality alarm transmission And an electric vehicle that suppresses the consumption of electric power supplied from the train line when the abnormality alarm transmitted from the means is received.
本発明によれば、変電所に異常が発生しても、列車の運行を可能に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, even if abnormality arises in a substation, the electric power system for electric railways which can enable train operation can be provided.
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
電気鉄道用電力システム１０は、直流ダイオード変電所１と、電力管理システム２と、無線発信機３と、地上蓄電装置４と、ＰＷＭ変換器式変電所５と、２回線のき電回路６，７とを備え、列車９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄは、き電回路６，７を走行する。電力管理システム２、直流ダイオード変電所１、地上蓄電装置４、及びＰＷＭ変換器式変電所５は、地上ＬＡＮ（local-area network）２０で繋がっている。
The electric
直流ダイオード変電所１は、ダイオード整流器で構成されている。直流ダイオード変電所１は、電力会社などの交流電力系統から供給された交流電力を直流電力に変換し、き電回路６，７にそれぞれ供給する。直流ダイオード変電所１は、出力電流などの自己の状態を監視している。直流ダイオード変電所１は、自己の状態が異常の場合、異常の状態に応じて、各種警報を出力する。
The
電力管理システム２は、直流ダイオード変電所１、地上蓄電装置４、ＰＷＭ変換器式変電所５をそれぞれ監視及び制御している。
The
無線発信機３は、直流ダイオード変電所１に設けられている。無線発信機３は、直流ダイオード変電所１からの指令に応じて、列車９Ａ〜９Ｄに各種警報を発信するための機器である。無線発信機３の無線電波が届く範囲Ｒ１は、直流電鉄用変電所の設けられている間隔と同程度である。
The radio transmitter 3 is provided in the
一般的には、直流電鉄用変電所の設けられている間隔は、約５キロメートルである。この場合、無線発信機３は、半径約５キロメートルの距離に無線電波が届く出力を用いる。即ち、無線発信機３の無線電波が届く範囲Ｒ１は、隣接する直流電鉄用変電所まで届くぐらいの範囲である。このため、直流ダイオード変電所１は、無線発信機３を用いて、自己の管轄する給電区間付近に在線する列車９Ａ〜９Ｄに各種警報を届けることができる。
In general, the distance between the DC substations is about 5 kilometers. In this case, the radio transmitter 3 uses an output that allows radio waves to reach a radius of about 5 kilometers. That is, the range R1 within which the radio wave of the radio transmitter 3 can reach is a range that can reach the adjacent DC railway substation. For this reason, the
ＰＷＭ変換器式変電所５は、直流ダイオード変電所１と、直流ダイオード変電所１に隣接する直流ダイオード変電所との間に設置されている。ＰＷＭ変換器式変電所５は、電力会社などから供給された交流電力を直流電力に変換し、き電回路６，７にそれぞれ供給する。また、ＰＷＭ変換器式変電所５は、列車９Ａ〜９Ｄにより発生した回生電力を交流電力に変換し、系統内の交流母線又は電力会社などの電力系統に供給する。
The PWM converter type substation 5 is installed between the
き電回路６，７は、それぞれ架線（電車線）６１，７１と、レール６２，７２とを備えている。き電回路６，７は、並列に接続されている。き電回路６，７は、列車９Ａ〜９Ｄに、動力源となる直流電力を供給する回路である。
The
地上蓄電装置４は、直流ダイオード変電所１の周辺に設けられた地上設置型のき電用蓄電装置である。地上蓄電装置４は、き電回路６，７のそれぞれと接続されている。具体的には、地上蓄電装置４の正極側は、架線６１，７１のそれぞれと接続されている。地上蓄電装置４の負極側は、レール６２，７２のそれぞれと接続されている。地上蓄電装置４は、き電回路６，７のそれぞれに印加される電力を蓄電する。また、地上蓄電装置４は、蓄電されたエネルギーをき電回路６，７に放電する。
The ground
列車９Ａ〜９Ｄは、き電回路６，７から供給される直流電力により走行する直流電気車である。列車９Ａ〜９Ｄは、無線発信機３から発信された無線電波を受信する無線受信機９１を備えている。
The trains 9 </ b> A to 9 </ b> D are direct-current electric vehicles that travel with direct-current power supplied from the
図２は、本実施形態に係る直流ダイオード変電所１の変電所保護協調曲線（定限時特性）を示すグラフ図である。
FIG. 2 is a graph showing a substation protection coordination curve (fixed time characteristic) of the
直流ダイオード変電所１は、一般的な変電所の定格であるＤ種定格（１００％・連続、１５０％・２時間、３００％・１分）である。
The
ここで、直流ダイオード変電所１の過負荷とは、図２に示す出力電流が１５０％から３００％の領域を指すものとする。直流ダイオード変電所１がこの過負荷の領域で１分以上電流出力すると、保護リレーが動作（保護動作）する。保護リレーが動作すると、変電所内の遮断器がトリップし、き電回路６，７への電力供給が停止（き電停止）する。
Here, the overload of the
図３は、本実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０の動作手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation procedure of the electric
直流ダイオード変電所１は、過負荷状態（１５０％以上の領域）で４０秒間、電流を出力し続けると（ステップＳ３０１のＹｅｓ）、過電流事前警報を出力する（ステップＳ３０２）。４０秒間は、過負荷による保護リレーが動作する１分間に対して、決められた時間である。即ち、過電流事前警報は、過負荷（過電流）によりき電停止されることを事前に警告する警報である。
When the
過電流事前警報は、地上ＬＡＮ２０を介して、電力管理システム２に出力される。過電流事前警報は、無線発信機３から発信される。無線発信機３から発信された過電流事前警報は、無線発信機３の周辺に在線する列車９Ａ〜９Ｄに受信される。過電流事前警報は、直流ダイオード変電所１の過負荷が解消された状態（出力電流が１５０％未満の領域に入った状態）で１分間継続するまで、出力される。
The overcurrent pre-alarm is output to the
ここで、過電流事前警報の出力継続時間の設定方法について説明する。過電流事前警報の出力継続時間は、地上蓄電装置４等を急速放電させる継続時間となる。急速放電の継続時間は、直流ダイオード変電所１の過負荷状態が解消された状態（１５０％以下の領域）で、ダイオード整流器の冷却フィンの時定数分の３０秒間から一般的な直流電鉄変電設備の機器定格Ｄ種３００％の１分間程度とする。ここでは、過電流事前警報の出力継続時間を、直流ダイオード変電所１の過負荷が解消された状態で１分間継続するまでとしている。
Here, the setting method of the output continuation time of an overcurrent prior warning is demonstrated. The output continuation time of the overcurrent advance alarm is a continuation time for rapidly discharging the ground
また、一般に図２の保護協調曲線は、変圧器や変換器の半導体素子の温度が規定値を超え、これらの機器が故障することを防ぐことを目的に設定される。ここで、変圧器は、熱容量が大きく過負荷耐量を有しているという点で、変換器よりも頑健である。このため、一般的には、変換器の半導体素子保護の観点で保護協調曲線が設定される。しかし、変圧器の体格や容量を切り詰めて使用する場合は、当然ながら変圧器の保護の必要性が生じる。この場合は、この保護協調曲線によって、変圧器も保護される必要がある。この場合の急速放電時間も、直流電鉄変電所用の変圧器のＤ種定格３００％の１分が当てはまる。これにより、保護リレーの動作を抑止する。 In general, the protection coordination curve of FIG. 2 is set for the purpose of preventing the temperature of the semiconductor elements of the transformer and the converter from exceeding a specified value and causing these devices to fail. Here, the transformer is more robust than the converter in that it has a large heat capacity and an overload capability. For this reason, in general, a protection coordination curve is set from the viewpoint of protecting the semiconductor element of the converter. However, when truncating the physique and capacity of the transformer, there is of course a need for protection of the transformer. In this case, the transformer also needs to be protected by this protection coordination curve. The rapid discharge time in this case is also 1 minute, which is 300% of the class D rating of a transformer for a DC railway substation. Thereby, the operation of the protection relay is suppressed.
電力管理システム２は、過電流事前警報を受信すると、過負荷状態の直流ダイオード変電所１の周辺に設けられている地上蓄電装置４に急速放電の指令を出力する（ステップＳ３０３）。これにより、地上蓄電装置４は、き電回路６，７に放電を開始する。地上蓄電装置４は、過電流事前警報が出力され続けている間、放電を継続する。地上蓄電装置４は、過電流事前警報の受信が停止すると、放電を停止する。
When the
地上蓄電装置４には、急速放電時の特性として、図４に示すＶ−Ｉ特性が与えられる。図４は、定格が直流１５００ボルトの場合を示している。定格が直流１５００ボルトの場合、き電回路６，７は、約９００ボルトから瞬時電圧で約２０００ボルトまで変動する。電流Ｉｍは、地上蓄電装置４の容量によって決まる最大出力電流である。最大電圧Ｖｍは、列車９Ａ〜９Ｄが有する回生絞り込み開始電圧と同程度の電圧である。回生絞り込み開始電圧とは、列車９Ａ〜９Ｄが回生する際に許容できる最大の電圧である。最大電圧Ｖｍは、例えば、直流１８００ボルトである。地上蓄電装置４は、架線電圧をより高い電圧で回生することで、より遠くの列車に電力を供給することができる。
The ground
電力管理システム２は、過電流事前警報を受信すると、過負荷状態の直流ダイオード変電所１に隣接するＰＷＭ変換器式変電所５の回生機能を停止させる（ステップＳ３０４）。上位の電力系統への回生を停止させることで、列車の回生電力を出来るだけ、き電回路６，７内で消費させる。これにより、直流ダイオード変電所１のピークカットをする。ＰＷＭ変換器式変電所５は、過電流事前警報が出力され続けている間、回生機能を停止する。ＰＷＭ変換器式変電所５は、過電流事前警報の受信が停止すると、回生機能の停止を解除する。
When the
列車９Ａ〜９Ｄは、無線発信機３から発信された過電流事前警報を受信すると、備えられている車載蓄電装置を放電モードに切り替える。これにより、直流ダイオード変電所１の周辺を走行する列車９Ａ〜９Ｄは、車載蓄電装置に蓄えられているエネルギーをき電回路６，７に放電する（ステップＳ３０５）。列車９Ａ〜９Ｄの車載蓄電装置に与えられる放電特性は、列車９Ａ〜９Ｄの有するそれぞれの回生絞り込み特性により、地上蓄電装置４に与えられる図４に示すＶ−Ｉ特性が変わらないように制御される。列車９Ａ〜９Ｄは、過電流事前警報を受信し続けている間、車載蓄電装置からの放電を継続する。列車９Ａ〜９Ｄは、過電流事前警報を受信しなくなると、車載蓄電装置からの放電を停止する。
When trains 9 </ b> A to 9 </ b> D receive the overcurrent advance warning transmitted from wireless transmitter 3, trains 9 </ b> A to 9 </ b> D switch the on-vehicle power storage device provided to discharge mode. Thereby, the
過電流事前警報の出力後１０秒経過（又は、過負荷状態になってから５０秒経過）しても、まだ直流ダイオード変電所１が過負荷状態である場合（ステップＳ３０６のＹｅｓ）、直流ダイオード変電所１は、過電流事前警報から過負荷警報に切り替えて出力する（ステップＳ３０７）。過負荷警報は、過負荷（過電流）によりき電停止されることが間近に迫っていることを警告するための警報である。過負荷警報は、過電流事前警報と同様に、直流ダイオード変電所１の過負荷が解消された状態（出力電流が１５０％未満の領域に入った状態）で１分間継続するまで、出力され続ける。
If the
列車９Ａ〜９Ｄは、無線発信機３から発信された過負荷警報を受信すると、力行中の場合は、速度規制、ノッチ規制、又はノッチオフ（惰性運転）などの消費電力を抑える運転に切り替える。列車９Ａ〜９Ｄは、過負荷警報を受信し続けている間、このような消費電力を抑える運転を行う（ステップＳ３０８）。列車９Ａ〜９Ｄは、過負荷警報を受信しなくなると、消費電力を抑える運転から通常の運転に切り替える。
When the
本実施形態によれば、直流ダイオード変電所１は、自己の状態を監視して、過電流による保護動作がされる直前の状態又は過負荷状態などの異常を検出する。直流ダイオード変電所１がこれらの異常の警報を出力することにより、き電回路６，７から消費される電力を抑制することができる。これにより、直流ダイオード変電所１の過負荷による保護動作によりき電停止されることを回避することができる。
According to the present embodiment, the
また、無線発信機３は、直流ダイオード変電所１の給電区間付近まで、各種警報の無線電波が届く出力のものを用いている。これにより、列車９Ａ〜９Ｄの在線位置を特定しなくても、給電区間付近を走行する列車９Ａ〜９Ｄに消費電力を抑制する運転をさせることができる。
Further, the radio transmitter 3 uses an output capable of receiving radio waves of various alarms up to the vicinity of the feeding section of the
従って、電気鉄道用電力システム１０であれば、直流ダイオード変電所１に異常が発生した場合でも、各列車９Ａ〜９Ｄの在線位置を推定しなくても、給電区間付近を走行する列車９Ａ〜９Ｄの運行を継続することができる。
Therefore, in the case of the electric
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る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. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an electric
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、直流ダイオード変電所１を直流ダイオード変電所１Ａに代え、電力管理システム２を電力管理システム２Ａに代え、列車９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを列車９ＡＡ，９ＡＢ，９ＡＣ，９ＡＤ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。
The electric
直流ダイオード変電所１Ａは、隣接する変電所１ＡＡから故障警報を受信する。直流ダイオード変電所１Ａは、隣接する変電所１ＡＡから故障警報を受信すると、故障警報を電力管理システム２Ａ及び無線発信機３に出力する。その他の点は、第１の実施形態に係る直流ダイオード変電所１と同様である。
The DC diode substation 1A receives a failure alarm from the adjacent substation 1AA. When the DC diode substation 1A receives a failure alarm from the adjacent substation 1AA, the DC diode substation 1A outputs the failure alarm to the power management system 2A and the wireless transmitter 3. Other points are the same as those of the
変電所１ＡＡは、直流ダイオード変電所１Ａと同一のき電回路６，７に直流電力を供給する変電所である。即ち、き電回路６，７を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤは、変電所１ＡＡからの直流電力の供給が不能になった場合、直流ダイオード変電所１Ａからの直流電力の供給を必要とする。このため、直流ダイオード変電所１Ａは、より多くの直流電力を供給しなければならない状況となる。
The substation 1AA is a substation that supplies DC power to the
電力管理システム２Ａは、直流ダイオード変電所１Ａから故障警報を受信すると、電気鉄道用電力システム１０Ａに設けられた各種設備に対して、き電回路６，７から消費される電力を抑制する制御をする。その他の点は、第１の実施形態に係る電力管理システム２と同様である。
When the power management system 2A receives the failure alarm from the DC diode substation 1A, the power management system 2A controls the various facilities provided in the electric
列車９ＡＡ〜９ＡＤは、直流ダイオード変電所１Ａから故障警報を受信すると、消費電力を抑える運転に切り替える。その他の点は、第１の実施形態に係る列車９ＡＡ〜９ＡＤと同様である。 When trains 9AA to 9AD receive a failure alarm from DC diode substation 1A, trains 9AA to 9AD are switched to an operation that reduces power consumption. Other points are the same as those of the trains 9AA to 9AD according to the first embodiment.
図６は、本実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ａの動作手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation procedure of the electric
変電所１ＡＡは、上位の交流系統の事故により出力が不可能となった場合、隣接する直流ダイオード変電所１Ａに故障警報を出力し続ける。 The substation 1AA continues to output a failure alarm to the adjacent DC diode substation 1A when output becomes impossible due to an accident in the upper AC system.
直流ダイオード変電所１Ａは、変電所１ＡＡから故障警報を受信している間（ステップＳ４０１）、自ら故障警報を出力し続ける（ステップＳ４０２）。 The DC diode substation 1A continues to output the failure alarm by itself (step S402) while receiving the failure alarm from the substation 1AA (step S401).
故障警報は、地上ＬＡＮ２０を介して、電力管理システム２Ａに出力される。故障警報は、無線発信機３から発信される。無線発信機３から発信された故障警報は、無線発信機３の周辺に在線する列車９ＡＡ〜９ＡＤに受信される。
The failure alarm is output to the power management system 2A via the
電力管理システム２Ａは、故障警報を受信すると、事故状態の直流ダイオード変電所１Ａの周辺に設けられている地上蓄電装置４に急速放電の指令を出力する（ステップＳ４０３）。これにより、地上蓄電装置４は、き電回路６，７に放電を開始する。故障警報を受信し続けている間、地上蓄電装置４は、放電を継続する。地上蓄電装置４は、故障警報の出力が停止すると、放電を停止する。その他の点は、第１の実施形態に係る電力管理システム２が過電流事前警報を受信した場合における地上蓄電装置４を放電させる場合と同様である。
When receiving the failure alarm, the power management system 2A outputs a rapid discharge command to the ground
電力管理システム２Ａは、故障警報を受信すると、事故状態の直流ダイオード変電所１Ａに隣接するＰＷＭ変換器式変電所５の回生機能を停止させる（ステップＳ４０４）。故障警報を受信し続けている間、ＰＷＭ変換器式変電所５は、回生機能を停止する。ＰＷＭ変換器式変電所５は、故障警報の出力が停止すると、回生機能の停止を解除する。その他の点は、第１の実施形態に係る電力管理システム２が過電流事前警報を受信した場合におけるＰＷＭ変換器式変電所５を制御する場合と同様である。
When receiving the failure alarm, the power management system 2A stops the regeneration function of the PWM converter type substation 5 adjacent to the DC diode substation 1A in the accident state (step S404). While receiving the failure alarm, the PWM converter type substation 5 stops the regenerative function. The PWM converter type substation 5 cancels the stop of the regenerative function when the output of the failure alarm stops. Other points are the same as in the case of controlling the PWM converter type substation 5 when the
列車９ＡＡ〜９ＡＤは、無線発信機３から発信された故障警報を受信すると、備えられている車載蓄電装置を放電モードに切り替える。これにより、直流ダイオード変電所１の周辺を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤは、車載蓄電装置に蓄えられているエネルギーを架線電圧が低くなった場合、き電回路６，７に放電し、き電電圧の維持を図る（ステップＳ４０５）。具体的には、列車側の低電圧保護（架線電圧または、自車のフィルタコンデンサ電圧が低くなった場合に、列車主回路を開放する保護）を動作させないように、この保護のセット値（例：フィルタコンデンサ電圧900V）を下回らないよう、車載蓄電装置が放電動作する。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信し続けている間、車載蓄電装置からの放電を継続する。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信しなくなると、車載蓄電装置からの放電を停止する。その他の点は、第１の実施形態に係る列車９ＡＡ〜９ＡＤが過電流事前警報を受信した場合における車載蓄電装置を放電させる場合と同様である。
When trains 9AA to 9AD receive a failure alarm transmitted from wireless transmitter 3, trains 9AA to 9AD switch the on-vehicle power storage device provided to discharge mode. As a result, the trains 9AA to 9AD traveling around the
列車９ＡＡ〜９ＡＤは、無線発信機３から発信された故障警報を受信すると、力行中の場合は、速度規制、ノッチ規制、又はノッチオフ（惰性運転）などの消費電力を抑える運転に切り替える。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信し続けている間、このような消費電力を抑える運転を行う（ステップＳ４０６）。この場合、列車９ＡＡ〜９ＡＤは、最寄の駅に自力走行でたどり着くことを目的とする。従って、列車９ＡＡ〜９ＡＤは、最寄の駅にたどり着いた場合、故障警報を受信しなくなるまで、その駅に停止してもよい。上位系統である交流系統から交流電力を受電できなくなる状況は、異常事態だからである。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信しなくなると、消費電力を抑える運転から通常の運転に切り替える。その他の点は、第１の実施形態に係る列車９ＡＡ〜９ＡＤが過負荷警報を受信した場合における消費電力を抑える運転時と同様である。 When the trains 9AA to 9AD receive a failure alarm transmitted from the wireless transmitter 3, the trains 9AA to 9AD are switched to an operation that suppresses power consumption such as speed regulation, notch regulation, or notch-off (inertia operation) when power running. The trains 9AA to 9AD perform an operation for suppressing such power consumption while receiving the failure alarm (step S406). In this case, the trains 9AA to 9AD are intended to reach the nearest station by self-running. Therefore, when the trains 9AA to 9AD arrive at the nearest station, the trains 9AA to 9AD may stop at the station until the failure alarm is not received. This is because the situation in which AC power cannot be received from the AC system, which is the host system, is an abnormal situation. When the trains 9AA to 9AD do not receive the failure alarm, the trains 9AA to 9AD are switched from the operation for suppressing power consumption to the normal operation. The other point is the same as that at the time of the driving | operation which suppresses power consumption in case train 9AA-9AD which concerns on 1st Embodiment receives an overload warning.
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.
無線発信機３は、直流ダイオード変電所１Ａに隣接する変電所１ＡＡの付近まで、故障警報の無線電波が届く出力のものを用いている。これにより、列車９ＡＡ〜９ＡＤの在線位置を特定しなくても、出力が停止した変電所１ＡＡに隣接する直流ダイオード変電所１Ａの給電区間付近を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤに、消費電力を抑制する運転をさせることができる。 The radio transmitter 3 uses an output capable of receiving a radio wave of a fault alarm up to the vicinity of the substation 1AA adjacent to the DC diode substation 1A. This suppresses power consumption in the trains 9AA to 9AD running near the power supply section of the DC diode substation 1A adjacent to the substation 1AA where the output is stopped without specifying the on-line positions of the trains 9AA to 9AD. You can drive.
従って、電気鉄道用電力システム１０Ａであれば、直流ダイオード変電所１Ａに隣接する変電所１ＡＡの出力が停止した場合でも、各列車９ＡＡ〜９ＡＤの在線位置を推定しなくても、変電所１ＡＡの給電区間付近を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤの運行を継続することができる。
Therefore, in the electric
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る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. 7 is a configuration diagram showing a configuration of an electric
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、直流ダイオード変電所１を直流ダイオード変電所１Ｂに代え、電力管理システム２を電力管理システム２Ｂに代え、列車９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを列車９ＢＡ，９ＢＢ，９ＢＣ，９ＢＤに代え、無線発信機３を取り除き、運行管理システム１１及び信号システム１２を追加している。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
直流ダイオード変電所１Ｂは、第１の実施形態で用いた無線発信機３の代わりに、信号システム１２を用いて、各列車９ＢＡ〜９ＢＤに過負荷警報又は過電流事前警報などの各種警報を発信する。その他の点は、直流ダイオード変電所１Ｂは、第１の実施形態に係る直流ダイオード変電所１と同様である。
The direct current diode substation 1B uses the
運行管理システム１１は、例えば列車集中制御装置（CTC: centralized traffic control）である。運行管理システム１１は、列車９ＢＡ〜９ＢＤの運行を管理するシステムである。運行管理システム１１は、信号システム１２を介して、各列車９ＢＡ〜９ＢＤを制御する。
The operation management system 11 is, for example, a train centralized control device (CTC: centralized traffic control). The operation management system 11 is a system that manages the operations of the trains 9BA to 9BD. The operation management system 11 controls the trains 9BA to 9BD via the
信号システム１２は、自動列車制御装置(ATC: automatic train control)により構成されたシステムである。信号システム１２は、各列車９ＢＡ〜９ＢＤの減速又は停止などの制御をする。信号システム１２は、レール６２，７２に設けられた起動回路にＡＴＣ信号を出力して、各列車９ＢＡ〜９ＢＤを制御する。
The
列車９ＢＡ〜９ＢＤは、第１の実施形態に係る列車９Ａ〜９Ｂにおいて、無線受信機９１の代わりに、信号システム１２から発信されたＡＴＣ信号を受信する車上子９２を設けた構成である。列車９ＢＡ〜９ＢＤは、ＡＴＣ信号の情報に含まれる過電流事前警報又は過負荷警報などの各種警報に基づいて、制御される。これにより、列車９ＢＡ〜９ＢＤは、直流ダイオード変電所１Ｂの状態に応じて、車上蓄電装置の放電又は消費電力を抑える運転をする。その他の点は、列車９ＢＡ〜９ＢＤは、第１の実施形態に係る列車９Ａ〜９Ｂと同様である。
The trains 9BA to 9BD have a configuration in which an on-
本実施形態によれば、自動列車制御装置(ATC: automatic train control)のＡＴＣ信号を利用することで、直流ダイオード変電所１Ｂの過負荷による保護動作によりき電停止されることを回避することができる。 According to the present embodiment, by using an ATC signal of an automatic train control device (ATC: automatic train control), it is possible to avoid a stoppage due to a protective operation due to an overload of the DC diode substation 1B. it can.
従って、電気鉄道用電力システム１０Ｂであれば、直流ダイオード変電所１Ｂに異常が発生した場合でも、給電区間付近を走行する列車９ＢＡ〜９ＢＤの運行を継続することができる。
Therefore, in the electric
なお、各実施形態は、以下のように変形して実施することができる。 Each embodiment can be carried out with the following modifications.
各実施形態において、電気鉄道用電力システム１０に設けられている機器又は装置類は、いくつ設けられていてもよい。例えば、蓄電装置が２以上設けられている場合、過電流事前警報よりも過負荷警報の場合の方が放電させる蓄電装置を多くする制御をしてもよい。このように警報の種類などに応じて、蓄電装置の放電させる台数を変える制御をしてもよい。
In each embodiment, any number of devices or apparatuses provided in the electric
各実施形態において、直流ダイオード変電所１から出力する警報は、他の方法による検出又は他の種類の警報でもよい。例えば、直流ダイオード変電所１の変圧器の温度を計測し、変圧器の温度が規定値を超えた場合に、過負荷警報等が出力される形態でもよい。また、直流ダイオード変電所１の交直変換器に用いられている半導体素子の温度を推定し、温度が許容温度（例えば、ジャンクション温度）などの所定温度を超えたことを検出した場合に、過電流事前警報や過負荷警報が出力される形態でもよい。さらに、過去に計測された各変電所の単位時間における平均電力が最も大きくなる時間帯に、過負荷警報等が出力される形態でもよい。また、過去に計測された各変電所の単位時間における平均電力が最も大きくなる時間帯に、過負荷警報等が出力される形態でもよい。
In each embodiment, the alarm output from the
各実施形態において、警報を出力する変電所は、ダイオード整流器で構成された変電所に限らない。ＰＷＭ変換器で構成された変電所でもよい。き電回路６，７から発生した回生電力を上位の交流電力系統に戻すために逆変換する逆変換機能を備えた電力変換器で構成された変電所でもよい。
In each embodiment, the substation that outputs an alarm is not limited to a substation configured by a diode rectifier. It may be a substation composed of PWM converters. It may be a substation composed of a power converter having a reverse conversion function for performing reverse conversion to return the regenerative power generated from the
各実施形態において、警報の種類と過負荷を抑制するための制御方法との組合せは、適宜変更してもよい。例えば、第１の実施形態において、過電流事前警報で、列車９Ａ〜９Ｄの消費電力を抑える運転をさせる制御をしてもよい。
In each embodiment, the combination of the type of alarm and the control method for suppressing overload may be changed as appropriate. For example, in 1st Embodiment, you may perform control which performs the driving | operation which suppresses the power consumption of
各実施形態において、地上蓄電装置４及びＰＷＭ変換器式変電所５は、ＬＡＮ２０を介して受信した各種警報を受信する構成としたが、これに限らない。地上蓄電装置４及びＰＷＭ変換器式変電所５は、列車９Ａ〜９Ｄのように、無線発信機３の無線電波を受信する無線受信機９１を設けて各種警報を受信してもよい。これにより、地上蓄電装置４及びＰＷＭ変換器式変電所５は、運行管理システム２及びＬＡＮ２０を介さなくても、各種警報に応じた動作をすることができる。
In each embodiment, the ground
第２の実施形態において、直流ダイオード変電所１Ａに隣接する変電所１ＡＡが事故などにより出力できない場合について説明したが、自己の直流ダイオード変電所１Ａが事故などにより出力できない場合についても、同様の構成及び制御とすることができる。 In the second embodiment, the case where the substation 1AA adjacent to the DC diode substation 1A cannot be output due to an accident or the like has been described, but the same configuration is also applied to the case where the own DC diode substation 1A cannot output due to an accident or the like. And control.
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…直流ダイオード変電所、２…電力管理システム、３…無線発信機、４…地上蓄電装置、５…ＰＷＭ変換器式変電所、６，７…き電回路、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ…列車、１０…電気鉄道用電力システム、６１，７１…架線、６２，７２…レール、９１…無線受信機。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記電力変換手段の状態を監視する状態監視手段と、
前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記電力変換手段の給電区間に、異常警報を発信する異常警報発信手段と、
前記異常警報発信手段から発信された前記異常警報を受信した場合、前記電車線から供給される電力の消費を抑制する電気車と
を備えたことを特徴とする電気鉄道用電力システム。 Power conversion means for converting AC power supplied from the AC power system into DC power and supplying DC power to the train line;
State monitoring means for monitoring the state of the power conversion means;
When the state of the power conversion unit is determined to be abnormal by the state monitoring unit, an abnormality alarm transmission unit that transmits an abnormality alarm to the power supply section of the power conversion unit;
An electric railway power system comprising: an electric vehicle that suppresses the consumption of electric power supplied from the train line when the abnormality alarm transmitted from the abnormality alarm transmission unit is received.
を特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用電力システム。 2. The electric railway power system according to claim 1, wherein the abnormality alarm transmission means transmits the abnormality alarm by a radio wave.
を特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用電力システム。 2. The electric railway power system according to claim 1, wherein the abnormality alarm transmission unit transmits the abnormality alarm to a track circuit.
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。 The said electric vehicle carries out the driving | operation which suppresses consumption of electric power, when the said abnormal alarm transmitted from the said abnormal alarm transmission means is received. Electric railway power system.
前記電車線に電気的に接続され、充電又は放電をする車載蓄電手段を備え、
前記異常警報発信手段から発信された前記異常警報を受信した場合、前記車載蓄電手段を放電させること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。 The electric car is
In-vehicle power storage means that is electrically connected to the train line and charges or discharges,
5. The electric railway power system according to claim 1, wherein, when the abnormality alarm transmitted from the abnormality alarm transmission unit is received, the on-vehicle power storage unit is discharged. 6.
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。 Control means for controlling system equipment in order to suppress a decrease in power supplied to the train line when the state monitoring means determines that the state of the power conversion means is abnormal. The electric power system for electric railways according to any one of claims 1 to 5.
前記制御手段は、前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記蓄電手段を放電させる制御をすること
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の電気鉄道用電力システム。 The system facility is a power storage means that is electrically connected to the train line and is charged or discharged,
The electric railway according to claim 6, wherein the control unit includes a control for discharging the power storage unit when the state monitoring unit determines that the state of the power conversion unit is abnormal. Power system.
前記制御手段は、前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記逆変換手段による逆変換動作を停止させること
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。 The grid facility is reverse conversion means for converting DC power of the train line into AC power and supplying AC power to the AC power system,
The said control means stops the reverse conversion operation | movement by the said reverse conversion means, when the state of the said power conversion means is judged to be abnormal by the said state monitoring means. Electric railway power system.
前記状態監視手段は、前記電力変換手段の過負荷状態が継続した場合、前記保護リレーが保護動作をする前に、前記電力変換手段の状態を異常と判断することを
を特徴とする請求項１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。 When the output current of the power conversion means becomes an overcurrent due to an overload, a protection relay that performs a protection operation for stopping the supply of DC power to the train line is provided,
The said state monitoring means judges that the state of the said power conversion means is abnormal before the said protection relay performs protection operation, when the overload state of the said power conversion means continues. The electric power system for electric railways according to any one of claims 1 to 8.
前記状態監視手段は、前記変圧器が所定温度を超えた場合、前記電力変換手段の状態を異常と判断することを
を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。 Transform AC voltage from the AC power system, comprising a transformer for supplying AC power to the power conversion means,
10. The electricity according to claim 1, wherein the state monitoring unit determines that the state of the power conversion unit is abnormal when the transformer exceeds a predetermined temperature. 11. Railway power system.
を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。 The said state monitoring means judges that the state of the said power conversion means is abnormal when the semiconductor element which comprises the said power conversion means exceeds predetermined temperature, The any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. The electric power system for electric railways according to item 1.
を特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。 The state monitoring means determines that the state of the power conversion means is abnormal when the supply of AC power from the AC power system to the power conversion means is stopped. The electric railway power system according to any one of the above.
前記状態監視手段は、前記他の電力変換手段による前記電車線への直流電力の供給が停止した場合、前記電力変換手段の状態を異常と判断すること
を特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。 AC power is converted to DC power and supplied to the train line, provided with other power conversion means different from the power conversion means,
The state monitoring unit determines that the state of the power conversion unit is abnormal when the supply of DC power to the train line by the other power conversion unit is stopped. The electric railway power system according to any one of the above.
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