JP3607045B2 - 鉄道変電所電力制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道電気車に電力を供給する変電所の電力制御を行う鉄道変電所電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に鉄道電気車に電力を供給する変電所設備は、図１５に示す構成である。列車１ａ，１ｂは変電所２から給電される電力を電車線３、パンタグラフ４ａ，４ｂを介して取り込み、走行する（経路ｐ１）。また列車１ａ，１ｂは取り込んだ電力をレール５などの帰線を介して変電所２に返還する。さらに最近の列車１ａ，１ｂには省エネルギ化を図るために電力回生ブレーキが採用されていて、例えば列車１ａが減速する時に発生するエネルギを電力に返還して回生し、この電力を他の列車１ｂへ供給したり（経路ｐ２）、変電所２に返還して（経路ｐ３）電力の有効利用を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電気車電力供給設備では、変電所の位置やその他の諸設備の容量は、輸送計画、路線、列車性能などにより割り出されて決定され、それに基づいて運用されているのが現状であり、各変電所から給電されるき電電圧は通常、共通して一定の値の範囲で固定運用されている。一方、運行ダイヤは時間帯によって粗密があり、密ダイヤの時間帯には電力消費量が増大する。
【０００４】
ところが変電所の電力は単位時間当たりの電力量で契約する必要があるため、密ダイヤの時間帯に、しかも列車の運行が多少乱れても超えることがない電力量で契約しておく必要があり、実際の平均消費電力量よりも大きな電力量で契約している。また契約電力量を超えた場合にはペナルティが必要であり、これが電力料金を増加させる原因となっている。
【０００５】
反面、適切な変電所機器の運用を行わなければき電電圧が低下して列車の定時運行に支障を来すこともある。これに加えて、客扱いなどによる慢性的な列車遅れが発生しやすく、これによって列車の団子状態での運行が発生すると変電所によっては負荷が集中し、き電電圧をいっそう低下させて列車の遅れをさらに大きくする問題点もあった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、多数の列車の運行状態に応じて複数の変電所の使用電力を相互に融通し合うように管理することにより各変電所の使用電力量が可能な限り契約電力量を超えないように適切に制御することができる鉄道変電所電力制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、あらかじめ予想される電力負荷に対して変電所設備を的確に運用することにより、消費電力量の削減と電力供給の安定を図ることができる鉄道変電所電力制御装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の鉄道変電所電力制御装置は、列車から送信される走行モード信号を受信する走行モード信号受信手段と、前記走行モード信号受信手段が受信する前記走行モード信号に基づき、複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定する変電所別き電電圧設定値決定手段と、前記変電所別き電電圧設定値決定手段の決定するき電電圧が得られるように前記複数の変電所それぞれのき電電圧を操作するき電電圧調整手段とを備えたものである。
【００１７】
請求項１の発明の鉄道変電所電力制御装置では、走行モード信号受信手段が列車からの走行モード信号を受信し、変電所別き電電圧設定値決定手段がこの列車からの走行モード信号に基づき、力行モード列車が多数存在する給電区間に対しては変電所のき電電圧設定値を大きくし、力行モード列車が少ない給電区間に対しては変電所のき電電圧設定値を小さくし、これらのき電電圧設定値が得られるようにき電電圧調整手段が複数の変電所それぞれのき電電圧を操作する。
【００１８】
これにより、力行モード列車が集中するような給電区間のき電電圧を一時的に高くして必要電力をまかない、かつ全体として電力消費を抑える。
【００１９】
請求項２の発明の鉄道変電所電力制御装置は、列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置され、列車通過を検知する列車通過検知手段と、前記列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、特定の変電所のき電電圧設定値を変更するき電電圧設定値変更手段とを備えたものである。
【００２０】
請求項２の発明の鉄道変電所電力制御装置では、列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置されている列車通過検知手段が列車通過を検知すると、き電電圧設定値変更手段が列車の存在する給電区間のき電電圧設定値を変更する。
【００２１】
これにより、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合には、その給電区間の電圧を一時的に上昇させて列車が必要とする電力を供給し、平時にはき電電力消費を抑えつつも必要に応じて大電力の供給も可能とする。
【００２５】
請求項３の発明の鉄道変電所電力制御装置は、隣接する複数の変電所それぞれの電力量を単位時間ごとに積算する変電所別の単位時間積算電力量演算手段と、前記変電所別の単位時間積算電力量演算手段の算出する前記変電所別の単位時間積算電力量に基づき、前記複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定する変電所別き電電圧設定値決定手段と、列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置され、列車通過を検知する列車通過検知手段と、前記列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、前記変電所別き電圧設定値決定手段が決定した変電所別電圧設定値のうち、特定の変電所のき電電圧設定値を変更するき電電圧設定値変更手段と、前記変電所別き電電圧設定値決定手段及び前記き電電圧設定値変更手段の決定するき電電圧が得られるように前記複数の変電所それぞれのき電電圧を操作するき電電圧調整手段とを備えたものである。
【００２６】
請求項３の発明の鉄道変電所電力制御装置では、変電所別き電電圧設定値決定手段が変電所別の単位時間積算電力量演算手段の算出する変電所別の単位時間積算電力量に基づいて複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定し、また列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置された列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、き電電圧設定値変更手段が変電所別き電圧設定値決定手段の決定した変電所別電圧設定値のうち、特定の変電所のき電電圧設定値を変更し、き電電圧調整手段がこれらの変電所別き電電圧設定値決定手段とき電電圧設定値変更手段とで決定したき電電圧が得られるように複数の変電所それぞれのき電電圧を操作する。
【００２７】
これにより、電力消費が大きい変電所には電力消費が小さい変電所から電力を融通し合って、変電所間の消費電力を平均化し、かつ、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合には、その給電区間の電圧を上昇させて列車が必要とする電力を供給し、列車速度が特定区間で低下するのを防止する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１〜図３に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。図１に示すように第１の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置のハードウェアは、中央制御室１１と、複数のａ，ｂ，ｃ，…変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…と、これらの間の信号伝送路１３とで構成されている。
【００２９】
中央制御室１１は路線若しくは鉄道会社で１つあるいは複数設置される、複数の変電所の電力管理を統括するためのもので、信号伝送路１３に対する信号入出力を行う入出力装置１４と演算処理を実行する演算装置１５を有している。
【００３０】
変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…それぞれは、隣接する２つの給電区間ｆｄａ，ｆｄｂ；ｆｄｂ，ｆｄｃ；…に所定設定電圧の電力を供給するためのもので、信号伝送路１３に対する信号入出力を行う入出力装置１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…と、消費電力を積算する電力量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，…と、変圧器のタップ値と整流器の制御角の操作量を決定する操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…と、この操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…により指示される変圧器１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，…のタップ値を操作するタップ値操作部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…と、同じく操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…により指示される整流器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…の制御角を操作する制御角操作部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，…とを有している。
【００３１】
図２は第１の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置の機能構成を示しており、中央制御室１１の演算装置１５には演算プログラムとして変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…分の単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…と、き電電圧設定値決定部３２とが登録されている。そして単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…は、各変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…それぞれの電力量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，…から入出力装置１６−信号伝送路１３−入出力装置１４を経て送られてくる各変電所ごとの積算消費電力量に基づき、変電所それぞれの単位時間当たりの積算電力量を算出する。またき電電圧設定値決定部３２は、この各変電所ごとの単位時間積算電力量データに基づき、後述する方法で変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…それぞれのき電電圧設定値を決定し、入出力装置１４−信号伝送路１３−入出力装置１６を経て各変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…の操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…に送出する。
【００３２】
次に、上記の第１の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置の動作について説明する。図３は第１の実施の形態において中央制御室１１の演算装置１５が、き電電圧設定値決定部３２によって実行する変電所別き電電圧設定値の決定処理のフローチャートを示している。き電電圧設定値決定部３２は、図３のフローチャートに処理を周期的に、例えば、５分周期で繰り返す。
【００３３】
それにはまず、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…がそれぞれ変電所１２ａ，１２ｂ，…の電力計１７ａ，１７ｂ，…の消費電力量を取り込み、例えば３０分単位の積算消費電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…を算出してき電電圧設定値決定部３２に渡す。
【００３４】
そしてき電電圧設定値決定部３２では図３のフローチャートに従い、各変電所１２ａ，１２ｂ，…の単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…をあらかじめ設定したしきい値Ｐｒｅと比較する（ステップＳ１）。ここで単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…のいずれもがしきい値Ｐｒｅ以内の場合には何もせず、しきい値Ｐｒｅを超えている変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ２の処理に入る。
【００３５】
ステップＳ２では、しきい値Ｐｒｅを超えた変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量を調べ、一方若しくは両方がしきい値を超えていなければ、その１つ若しくは２つの変電所を、き電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。そして、あらかじめ設定してある各変電所のき電電圧変更パラメータａを用いて、次の（１），（２）式でき電電圧設定値を変更する（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００３６】
【数１】
ここで、サフィックスｋは単位時間積算電力量がしきい値を超えた変電所を示し、また、Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊は変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１のき電電圧設定値、ａｋ−１ ，ａｋ ，ａｋ＋１ は変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１のき電電圧変更パラメータ、Ｖｏｋ−１，Ｖｏｋ，Ｖｏｋ＋１は変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１の標準き電電圧（通常、１５００Ｖ）を表している。そしてき電電圧パラメータａｋ は変電所設備に依存して変電所ごとに設定し、あるいは一律に１０％と設定することもできる。
【００３７】
そしてＶｋ＊＝Ｖｏｋになった時には、
Ｖｋ＊＝Ｖｏｋ・ （１−ａｋ ） ……（２）
とする。
【００３８】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が相隣接する３つの変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１の間でき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて該当する変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１に対してこれらのき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を個別に送信する。
【００３９】
新たなき電電圧設定値を受信した変電所、ここではａ変電所１２ａがＶｋ−１＊を受信したとすると、入出力装置１７ａがこの信号を受信し、操作量決定部１８ａに渡し、操作量決定部１８ａでは、き電電圧を調整する操作端として変圧器タップ値と整流器制御角があるが、それらの操作量を演算し、タップ値操作部２０ａ、制御角操作部２２ａに指示し、タップ値操作部２０ａは変圧器１９ａのタップ値を指定量だけ操作し、また制御角操作部２２ａは整流器２１ａの制御角を指定量だけ操作する。
【００４０】
ここで、き電電圧として変圧器１９ａのタップ値を操作する場合、操作量決定部１８ａでは、タップ値対二次側電圧表からき電電圧設定値として与えられた電圧値を出力するタップ値を選択し、そのタップ値をタップ値操作部２０ａに指示する。また整流器制御角についても同様に決定する。
【００４１】
これによって、例えば、図１ に示した状態で、真ん中のｂ変電所１２ｂの単位時間積算電力量がしきい値を超えた場合、この真ん中のｂ変電所１２ｂのき電電圧を１ 段階低下させると共に、給電区間ｆｄｂに対しては、左側のａ変電所１２ａのき電電圧を１ 段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補う。そして給電区間ｆｄｃに対しては、右側のｃ変電所１２ｃのき電電圧を１ 段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補う。これによって、電力消費が大きい変電所に対しては、同じ給電区間に給電する隣接変電所からの供給電力量を増加させることによって不足分を補うようにして、変電所間の電力消費を平均化し、１ つの変電所で積算電力量が契約量を超過するのを可能な限り防止する。
【００４２】
なお、上記の実施の形態では信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００４３】
次に、本発明の第２実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。第２の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図１に示した第１の実施の形態とハードウェア構成は同じであるが、中央制御室１１における演算装置１５が、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…とき電電圧設定値決定部３２と共に、時間帯別の変電所間の列車運転本数データを記憶する時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３を有し、き電電圧設定値決定部３２が実行する変電所ごとのき電電圧設定値の決定処理においてこの時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３のデータを参照して、しきい値を超える単位時間積算電力量を示す変電所に対して負荷を分担させるためにき電電圧を上げる変電所を決定するようにしたことを特徴とする。
【００４４】
すなわち、図５のフローチャートに示すように、き電電圧設定値決定部３２では各変電所１２ａ，１２ｂ，…の単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…をあらかじめ設定したしきい値Ｐｒｅと比較し（ステップＳ１）、いましきい値Ｐｒｅを超える変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ２′の処理に入る。
【００４５】
ステップＳ２′では、しきい値Ｐｒｅを超えた変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量を調べ、また時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３から現在時刻に対応する時間帯の変電所間列車運転本数データＬｋ−１〜ｋ，Ｌｋ〜ｋ＋１ を読み出す。そして両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量がいずれもしきい値を超えていなければ、次に基準にしたがって、それらの１つ若しくは両方の変電所をき電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。
【００４６】
【数２】
Ｌｋ−１〜ｋ ＜Ｌｋ〜ｋ＋１ ならば、変電所ｋ−１
Ｌｋ−１〜ｋ ＞Ｌｋ〜ｋ＋１ ならば、変電所ｋ＋１
Ｌｋ−１〜ｋ ＝Ｌｋ〜ｋ＋１ ならば、両変電所ｋ−１，ｋ＋１
そして、これによって決定した変電所ｋ−１，ｋ＋１のいずれか一方または両方と、しきい値を超える電力消費がある変電所ｋに対して、第１の実施の形態と同様に、あらかじめ設定してある各変電所のき電電圧変更パラメータａを用いて、上記の（１），（２）式でき電電圧設定値を変更する（ステップＳ３）。
とする。
【００４７】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が相隣接する３つの変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１の間でき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を決定すると、以下、第１の実施の形態と同様に、中央制御室１１から該当する変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１に対してき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を送信し、各変電所では変圧器タップ値と整流器制御角を所定量だけ操作し、き電電圧設定値を増減調整する。
【００４８】
これによって、第１の実施の形態と同様に電力消費が大きい変電所に対しては、同じ給電区間に給電する隣接変電所からの供給電力量を増加させることによって不足分を補うようにして、変電所間の電力消費を平均化し、１ つの変電所で積算電力量が契約量を超過するのを可能な限り防止することができ、その上、負荷分担を行う変電所を決定する際に列車通過本数が少なく、したがってその後にかかる負荷が小さい方に負荷分担させるようにしたので、負荷分担を強いられた変電所がすぐにしきい値を超える積算電力量を示すようになることが少なく、き電電圧設定値の変更処理機会が少なくて済む。
【００４９】
なお、上記の第２の実施の形態でも信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００５０】
さらに第２の実施の形態では、時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３のデータに基づいて、しきい値を超えた変電所の負荷分担のためにしきい値を上昇させる変電所を決定したが、この時間帯別変電所間列車運転本数データは各変電所の積算電力量設定値決定の際に利用することもできる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態を図６に基づいて説明する。第３の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図１のシステムにおける中央制御室１１における演算装置１５が、図６に示す機能構成を有することを特徴とする。すなわち、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…と共に、変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとの電力量設備定格値Ｐｔａ，Ｐｔｂ，…を記憶する変電所別定格値記憶部３４と、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…からの変電所ごとの単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，…と変電所別定格値記憶部３４から読み出した変電所別電力量定格値Ｐｔａ，Ｐｔｂ，…との比Ｒａ，Ｒｂ，…を算出する使用電力量比算出部３５を追加的に備えている。そして、き電電圧設定値決定部３２では、制御周期ごとに使用電力量比を隣接する変電所間で比較し、均一になるように各変電所のき電電圧設定値を変更するようにしたことを特徴とする。
【００５２】
この第３の実施の形態では、演算装置１５におけるき電電圧設定値決定部３２が図７のフローチャートに示す変電所別き電電圧設定値の決定処理を、例えば、５分周期で繰り返す。
【００５３】
それにはまず、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…がそれぞれ変電所１２ａ，１２ｂ，…の電力計１７ａ，１７ｂ，…の消費電力量を取り込み、３０分単位の積算消費電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…を算出し、さらに使用電力量比算出部３５が単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…からの変電所ごとの単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，…と変電所別定格値記憶部３４から読み出した変電所別電力量定格値Ｐｔａ，Ｐｔｂ，…との比Ｒａ，Ｒｂ，…を算出してき電電圧設定値決定部３２に渡す。
【００５４】
そしてき電電圧設定値決定部３２では図７のフローチャートに従い、各変電所１２ａ，１２ｂ，…の使用電力量比Ｒａ，Ｒｂ，…をあらかじめ設定した基準値Ｒｒｅと比較する（ステップＳ１１）。ここで使用電力量比Ｒａ，Ｒｂ，…のいずれもが基準値値Ｒｒｅ以下の場合には何もせず、基準値Ｒｒｅを超えている変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ１２の処理に入る。
【００５５】
ステップＳ１２では、基準値Ｒｒｅを超えた変電所ｋの両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の使用電力量比Ｒｋ−１ ，Ｒｋ＋１ を調べ、一方若しくは両方が基準値Ｒｒｅを超えていなければ、その１つ若しくは２つの変電所をき電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。そして第１の実施の形態と同様に、あらかじめ設定してある各変電所のき電電圧変更パラメータａを用いて、上記の（１），（２）式でき電電圧設定値を変更する（ステップＳ１３）。
【００５６】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が相隣接する３つの変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１の間でき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて該当する変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１に対してこれらのき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を個別に送信する。
【００５７】
新たなき電電圧設定値を受信した各変電所では、第１の実施の形態と同様に、変圧器タップ値と整流器制御角を所定量だけ操作し、き電電圧設定値を増減調整する。
【００５８】
これによって、変電所設備ごとに定格値が異なっても、使用電力量比に基づいて基準値を超える電力量を使用している変電所に対しては、その両隣の変電所が同じく基準値以内で負荷を分担し、変電所ごとに使用電力量比を平均化し、１ つの変電所の負担が過剰になるのを可能な限り防止することができるようになる。
【００５９】
なお、上記の実施の形態でも信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００６０】
次に、本発明の第４の実施の形態を図８に基づいて説明する。第４の実施の形態の特徴は、第１〜第３の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置において、中央制御部１１の演算装置１５に、図８に示すようにき電電圧設定ずれ算出部３６を備えたことを特徴とする。このき電電圧設定ずれ算出部３６は、各変電所に設置されているき電電圧検出器２３ａ，２３ｂ，…それぞれからき電電圧検出値Ｖｒａ，Ｖｒｂ，…を入力し、自身で算出した各変電所ごとのき電電圧設定値Ｖａ，Ｖｂ，…と比較してき電電圧設定ずれΔＶａ，ΔＶｂ，…を算出してき電電圧設定値決定部３２にフィードバックする。そしてき電電圧設定値決定部３２は、このフィードバックされるき電電圧設定ずれΔＶａ，ΔＶｂ，…を見て、所定基準値、例えば、５％以上のずれが発生している変電所があれば、その変電所に対するき電電圧設定値を設定ずれ分だけ補正して出力する補正機能を持たせている。
【００６１】
すなわち、図９に示すフローチャートを実行するのである。この図９のフローチャートでは、き電電圧設定値決定部３２が図３のフローチャートに示した第１の実施の形態と同様にして、ステップＳ３でき電電圧設定値を決定した後、さらに該当する変電所についてき電電圧設定ずれをき電電圧設定ずれ算出部３６から読み込み、き電電圧設定値に対して設定ずれを組み込み、最終的なき電電圧設定値として出力する（ステップＳ４）。
【００６２】
これによって、中央制御室１１において各変電所の統括的な管理ができ、かつ正確なき電電圧設定と電力制御ができる。
【００６３】
なお、このき電電圧設定ずれ算出部３６は第２及び第３の実施の形態のき電電圧設定値決定部３２に対しても同じように付加することができ、それによって上記第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
次に、本発明の第５の実施の形態を図１０に基づいて説明する。第５の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、第１の実施の形態と同様に図１に示すハードウェア構成であるが、中央制御室１１における演算装置１５が図１０に示す機能構成であることを特徴とする。
【００６５】
すなわち、路線を走行する列車５０それぞれには、自車の走行モードが力行モードであるか否かの走行モード信号を列車位置信号と共に送信する走行モード送信装置５１が搭載されており、中央制御室１１の演算装置１５には、この走行モード送信装置５１から送られてくる各列車５０の列車位置信号及び走行モード信号を受信する走行モード受信部３７とこの走行モード受信部３７で受信した各列車５０からの走行位置と走行モードの情報に基づき、各変電所１２ａ，１２ｂ，…のき電電圧設定値を決定して出力するき電電圧設定値決定部３２とが備えられている。各列車５０の走行モード送信部５１と中央制御室１１における走行モード受信部３７との間の信号送受は、従来から採用されている鉄道無線システムを利用する。
【００６６】
この第５の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、次のように動作する。各列車５０の走行モード送信部５１が自車位置と走行モードを示す信号を送信すると、中央制御室１１における走行モード受信部３７が受信してき電電圧設定値決定部３２に受け渡す。
【００６７】
き電電圧設定値決定部３２では、走行モード受信部３７が受信した複数の列車５０それぞれの走行位置と走行モードとを統括的に分析し、各変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとの給電区間を走行している力行モードの列車数を割り出し、伝送遅れも考慮しつつ、次のルールに基づいて各変電所のき電電圧設定値を決定する。
【００６８】
＜ルール１＞
ある区間に基準台数Ａ以上、集中して列車が力行している場合には、該当区間のき電電圧をｘ１％上昇させる。
【００６９】
＜ルール２＞
例えば、勾配が急な区間のような、あらかじめ定められた特定区間を列車が力行中は、該当区間のき電電圧をｘ２％上昇させる。
【００７０】
き電電圧設定値決定部３２は、制御周期ごとにこのルールに基づいて各変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとのき電電圧設定値を算出して入出力装置１４、伝送路１３を通じて各変電所１２ａ，１２ｂ，…に送信する。
【００７１】
き電電圧設定値を受信した各変電所１２ａ，１２ｂ，…では、第１の実施の形態と同様に、入出力装置１７ａ，１７ｂ，…がこの信号を受信し、操作量決定部１８ａ，１８ｂ，…に渡し、操作量決定部では、き電電圧を調整する操作端として変圧器タップ値と整流器制御角との必要な操作量を演算し、タップ値操作部２０ａ，２０ｂ，…と制御角操作部２２ａ，２２ｂ，…に指示し、タップ値操作部２０ａ，２０ｂ， …は変圧器１９ａ，１９ｂ，…のタップ値を指定量だけ操作し、また制御角操作部２２ａ，２２ｂ，…は整流器２１ａ，２１ｂ，…の制御角を指定量だけ操作する。
【００７２】
これによって、ダイヤの乱れその他の原因である給電区間に負荷が集中するような場合でもき電電圧低下を防止することができる。また勾配が急で加速力が低下するような特定区間での速度低下を防止することもできる。
【００７３】
なお、上記の実施の形態でも信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００７４】
次に、本発明の第６の実施の形態を図１１に基づいて説明する。第６の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、第１の実施の形態と同様に図１に示すハードウェア構成であるが、中央制御室１１における演算装置１５が図１１に示す機能構成である。すなわち、特定区間、特に勾配の急な区間に給電する変電所に対して、列車５０がこの特定区間に進入する手前でその列車５０を検知してき電電圧設定値を上昇させる制御を行うために、特定区間の手前の地点に列車通過を検知するための列車通過検知装置５２を設置し、またこの列車通過検知装置５２の列車通過検知信号を中央制御室１１に伝送するための情報伝送装置５３を備え、中央制御室１１の演算装置１５には情報伝送装置５３から送られてくる列車通過検知信号を入力して、該当する変電所（特に１個所に限定されないが、ここでは、ａ変電所１２ａとする）に対するき電電圧設定値をあらかじめ設定した値に変更する指令を出力するき電電圧設定値決定部３２を備えたことを特徴とする。
【００７５】
列車通過検知装置５２と情報伝送装置５３には、単純な方法としては所定の位置に設置した光学式、レーザ式、あるいは超音波式センサとこの列車検知信号を中央制御室１１まで伝送する信号ケーブルとで構成することができる。また従来から採用されている軌道回路を利用することができる。
【００７６】
この第６の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置では、列車５０が特定区間の手前まで来て、列車通過検知装置５２が列車通過を検知すると、情報伝送装置５３を通じて中央制御室１１に列車通過検知信号が送信される。中央制御室１１では、この列車通過検知信号を受信すると、き電電圧設定値決定部３２においてあらかじめ設定されている該当する変電所１２ａに対して一時的にき電電圧設定値を所定量だけ上昇させる指令を送信する。
【００７７】
該当する変電所１２ａでは、このき電電圧設定値変更指令を受けると、第１の実施の形態と同様にして、変圧器１９ａのタップ値を所定量だけ操作し、また整流器２１ａの制御角を所定量だけ操作する。
【００７８】
この第６の実施の形態では、地方の幹線のように山間部で列車密度が高くないような路線や区間において、簡便な方式で列車の速度維持が図れることになる。また、特定区間を列車通過がした後にはき電電圧設定値を元の値にまで低下させる再設定を行うことにより、速度維持のために常時、き電電圧を高めに設定する必要がなくなり、ランニングコストの低減が図れる。
【００７９】
なお、第６の実施の形態では特に、中央制御室１１にき電電圧設定値決定部３２を設けるのではなく、特定区間への給電を受け持つ変電所１２ａの操作量決定部１８ａに列車通過検知装置５２の検知信号を直接送信する単純な構成とすることもできる。
【００８０】
次に、本発明の第７の実施の形態を図１２に基づいて説明する。第７の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図２に示した第１の実施の形態と図１０に示した第５の実施の形態とを組み合わせたことを特徴とする。したがって、通常時には第１の実施の形態と同様に、き電電圧設定値決定部３２は、図１３のフローチャートに処理を周期的に、例えば、５分周期で繰り返す。
【００８１】
き電電圧設定値決定部３２では各変電所１２ａ，１２ｂ，…の単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…をあらかじめ設定したしきい値Ｐｒｅと比較し（ステップＳ２１）、いましきい値Ｐｒｅを超える変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ２２の処理に入る。
【００８２】
ステップＳ２２では、しきい値Ｐｒｅを超えた変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量を調べ、一方若しくは両方がしきい値を超えていなければ、その１つ若しくは２つの変電所をき電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。
【００８３】
この後、き電電圧設定値決定部３２は、第５の実施の形態で実行した次の処理を行う。走行モード受信部３７が受信した複数の列車５０それぞれの走行位置と走行モードとを統括的に分析し、各変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとの給電区間を走行している力行モードの列車数を割り出し、伝送遅れも考慮しつつ、前述したルール１とルール２に基づいて、き電電圧設定値を上昇すべき変電所を決定する（ステップＳ２３）。
【００８４】
続いて、ステップＳ２２の処理でき電電圧設定値を低下させるべきと決定した変電所のうち、ステップＳ２３の処理でき電電圧設定値を上昇すべき変電所として決定したものがないかどうか判断し（ステップＳ２４）、該当する変電所があれば、その変電所についてはステップＳ２２でき電電圧設定値を低下させる決定がなされていても元のき電電圧設定値を維持する決定をする（ステップＳ２５）。
【００８５】
この後、ステップＳ２６において、第１の実施の形態で説明した（１），（２）式に基づき、また第６の実施の形態で説明したルール１、ルール２に基づいて各変電所のき電電圧設定値を決定する。
【００８６】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が各変電所１２ａ，１２ｂ，…のき電電圧設定値を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて各変電所に個別に送信する。そしてき電電圧設定値を受信した各変電所では、き電電圧設定値を現状のき電電圧設定値と比較し、変更が生じていれば、新たに送られてきたき電電圧設定値に一致させるのに必要な操作量を演算し、変圧器１９ａ，１９ｂ，…のタップ値と整流器２１ａ，２１ｂ，…の制御角を操作する。
【００８７】
これによって、例えば、図１ に示した状態で、真ん中のｂ変電所１２ｂの単位時間積算電力量がしきい値を超えた場合、この真ん中のｂ変電所１２ｂのき電電圧を１ 段階低下させると共に、給電区間ｆｄｂに対しては、左側のａ変電所１２ａのき電電圧を１段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補う。そして給電区間ｆｄｃに対しては、右側のｃ変電所１２ｃのき電電圧を１ 段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補うことができる。
【００８８】
しかも、この実施の形態の場合には、真ん中のｂ変電所１２ｂの給電区間に力行モードの列車が多く存在していて、積算電力量に基づく判断ではき電電圧設定値を下げるべきとされるところが、き電電圧設定値を上昇させる必要がある場合には、該当する変電所１２ｂのき電電圧設定値を元のまま維持することにして、列車運行に支障をきたさない範囲で電力制御する。
【００８９】
なお、第７の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００９０】
次に、本発明の第８の実施の形態を図１４に基づいて説明する。第８の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図２に示した第１の実施の形態のシステムと図１１に示した第６の実施の形態のシステムとを組み合わせた構成を特徴とする。すなわち、き電電圧設定値決定部３２は第１の実施の形態と同様の各変電所の単位時間積算電力量を調べて、き電電圧設定値を変更する変電所を決定する。そして、情報伝送装置５３から特定区間に対する列車通過検知信号が入力されると、き電電圧設定値決定部３２は、該当する変電所に対して第６の実施の形態と同様にき電電圧設定値を所定量だけ上昇させる決定をする。
【００９１】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が各変電所１２ａ，１２ｂ，…のき電電圧設定値を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて各変電所に個別に送信する。そしてき電電圧設定値を受信した各変電所では、き電電圧設定値を現状のき電電圧設定値と比較し、変更が生じていれば、新たに送られてきたき電電圧設定値に一致させるのに必要な操作量を演算し、変圧器１９ａ，１９ｂ，…のタップ値と整流器２１ａ，２１ｂ，…
の制御角を操作する。
【００９２】
これによって、第１の実施の形態と同様に電力消費が大きい変電所に対しては、同じ給電区間に給電する隣接変電所からの供給電力量を増加させることによって不足分を補うようにして、変電所間の電力消費を平均化し、１ つの変電所で積算電力量が契約量を超過するのを可能な限り防止することができ、その上、特定区間を列車が通過する時にその速度維持が図れ、かつ通過後にはき電電圧設定値を元の値にまで低下させる再設定を行うことにより、速度維持のために常時、き電電圧を高めに設定する必要がなくなり、ランニングコストの低減が図れる。
【００９３】
なお、第８の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、各列車からの走行モード信号に基づき、力行モード列車が多数存在する給電区間に対して変電所のき電電圧設定値を大きくし、力行モード列車が少ない給電区間に対しては変電所のき電電圧設定値を小さくし、これらのき電電圧設定値が得られるように複数の変電所それぞれにおけるき電電圧を操作するので、力行モード列車が集中するような給電区間のき電電圧を一時的に高くして必要電力をまかない、かつ全体として電力消費を抑えることができる。
【００９８】
請求項２の発明によれば、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合にはその給電区間の電圧を上昇させて列車が必要とする電力を供給し、平時にはき電電力消費を抑えることにより、効率的な電力制御ができる。
【０１００】
請求項３の発明によれば、電力消費が大きい変電所には電力消費が小さい変電所から電力を融通し合って変電所間の消費電力を平均化することができ、しかも、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合にも速度低下することなく列車を通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のハードウェア構成のブロック図。
【図２】上記の実施の形態における演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図３】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図５】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図７】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図８】本発明の第４の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図９】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１３】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すブロック図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１５】従来例のブロック図。
【符号の説明】
１１ 中央制御室
１２ａ，１２ｂ，… 変電所
１３ 信号伝送路
１４ 入出力装置
１５ 演算装置
１６ａ，１６ｂ，… 入出力装置
１７ａ，１７ｂ，… 電力計
１８ａ，１８ｂ，… 操作量決定部
１９ａ，１９ｂ，… 変圧器
２０ａ，２０ｂ，… タップ値操作部
２１ａ，２１ｂ，… 整流器
２２ａ，２２ｂ，… 制御角操作部
２３ａ，２３ｂ，… き電電圧検出器
３１ａ，３１ｂ，… 単位時間積算電力量算出部
３２ き電電圧設定値決定部
３３ 時間帯別変電所間列車運転本数記憶部
３４ 変電所別定格値記憶部
３５ 使用電力量比算出部
３６ き電電圧設定ずれ算出部
３７ 走行モード受信部
５０ 列車
５１ 走行モード送信部
５２ 列車通過検知装置
５３ 情報伝送装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道電気車に電力を供給する変電所の電力制御を行う鉄道変電所電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に鉄道電気車に電力を供給する変電所設備は、図１５に示す構成である。列車１ａ，１ｂは変電所２から給電される電力を電車線３、パンタグラフ４ａ，４ｂを介して取り込み、走行する（経路ｐ１）。また列車１ａ，１ｂは取り込んだ電力をレール５などの帰線を介して変電所２に返還する。さらに最近の列車１ａ，１ｂには省エネルギ化を図るために電力回生ブレーキが採用されていて、例えば列車１ａが減速する時に発生するエネルギを電力に返還して回生し、この電力を他の列車１ｂへ供給したり（経路ｐ２）、変電所２に返還して（経路ｐ３）電力の有効利用を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電気車電力供給設備では、変電所の位置やその他の諸設備の容量は、輸送計画、路線、列車性能などにより割り出されて決定され、それに基づいて運用されているのが現状であり、各変電所から給電されるき電電圧は通常、共通して一定の値の範囲で固定運用されている。一方、運行ダイヤは時間帯によって粗密があり、密ダイヤの時間帯には電力消費量が増大する。
【０００４】
ところが変電所の電力は単位時間当たりの電力量で契約する必要があるため、密ダイヤの時間帯に、しかも列車の運行が多少乱れても超えることがない電力量で契約しておく必要があり、実際の平均消費電力量よりも大きな電力量で契約している。また契約電力量を超えた場合にはペナルティが必要であり、これが電力料金を増加させる原因となっている。
【０００５】
反面、適切な変電所機器の運用を行わなければき電電圧が低下して列車の定時運行に支障を来すこともある。これに加えて、客扱いなどによる慢性的な列車遅れが発生しやすく、これによって列車の団子状態での運行が発生すると変電所によっては負荷が集中し、き電電圧をいっそう低下させて列車の遅れをさらに大きくする問題点もあった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、多数の列車の運行状態に応じて複数の変電所の使用電力を相互に融通し合うように管理することにより各変電所の使用電力量が可能な限り契約電力量を超えないように適切に制御することができる鉄道変電所電力制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、あらかじめ予想される電力負荷に対して変電所設備を的確に運用することにより、消費電力量の削減と電力供給の安定を図ることができる鉄道変電所電力制御装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の鉄道変電所電力制御装置は、列車から送信される走行モード信号を受信する走行モード信号受信手段と、前記走行モード信号受信手段が受信する前記走行モード信号に基づき、複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定する変電所別き電電圧設定値決定手段と、前記変電所別き電電圧設定値決定手段の決定するき電電圧が得られるように前記複数の変電所それぞれのき電電圧を操作するき電電圧調整手段とを備えたものである。
【００１７】
請求項１の発明の鉄道変電所電力制御装置では、走行モード信号受信手段が列車からの走行モード信号を受信し、変電所別き電電圧設定値決定手段がこの列車からの走行モード信号に基づき、力行モード列車が多数存在する給電区間に対しては変電所のき電電圧設定値を大きくし、力行モード列車が少ない給電区間に対しては変電所のき電電圧設定値を小さくし、これらのき電電圧設定値が得られるようにき電電圧調整手段が複数の変電所それぞれのき電電圧を操作する。
【００１８】
これにより、力行モード列車が集中するような給電区間のき電電圧を一時的に高くして必要電力をまかない、かつ全体として電力消費を抑える。
【００１９】
請求項２の発明の鉄道変電所電力制御装置は、列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置され、列車通過を検知する列車通過検知手段と、前記列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、特定の変電所のき電電圧設定値を変更するき電電圧設定値変更手段とを備えたものである。
【００２０】
請求項２の発明の鉄道変電所電力制御装置では、列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置されている列車通過検知手段が列車通過を検知すると、き電電圧設定値変更手段が列車の存在する給電区間のき電電圧設定値を変更する。
【００２１】
これにより、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合には、その給電区間の電圧を一時的に上昇させて列車が必要とする電力を供給し、平時にはき電電力消費を抑えつつも必要に応じて大電力の供給も可能とする。
【００２５】
請求項３の発明の鉄道変電所電力制御装置は、隣接する複数の変電所それぞれの電力量を単位時間ごとに積算する変電所別の単位時間積算電力量演算手段と、前記変電所別の単位時間積算電力量演算手段の算出する前記変電所別の単位時間積算電力量に基づき、前記複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定する変電所別き電電圧設定値決定手段と、列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置され、列車通過を検知する列車通過検知手段と、前記列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、前記変電所別き電圧設定値決定手段が決定した変電所別電圧設定値のうち、特定の変電所のき電電圧設定値を変更するき電電圧設定値変更手段と、前記変電所別き電電圧設定値決定手段及び前記き電電圧設定値変更手段の決定するき電電圧が得られるように前記複数の変電所それぞれのき電電圧を操作するき電電圧調整手段とを備えたものである。
【００２６】
請求項３の発明の鉄道変電所電力制御装置では、変電所別き電電圧設定値決定手段が変電所別の単位時間積算電力量演算手段の算出する変電所別の単位時間積算電力量に基づいて複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定し、また列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置された列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、き電電圧設定値変更手段が変電所別き電圧設定値決定手段の決定した変電所別電圧設定値のうち、特定の変電所のき電電圧設定値を変更し、き電電圧調整手段がこれらの変電所別き電電圧設定値決定手段とき電電圧設定値変更手段とで決定したき電電圧が得られるように複数の変電所それぞれのき電電圧を操作する。
【００２７】
これにより、電力消費が大きい変電所には電力消費が小さい変電所から電力を融通し合って、変電所間の消費電力を平均化し、かつ、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合には、その給電区間の電圧を上昇させて列車が必要とする電力を供給し、列車速度が特定区間で低下するのを防止する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１〜図３に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。図１に示すように第１の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置のハードウェアは、中央制御室１１と、複数のａ，ｂ，ｃ，…変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…と、これらの間の信号伝送路１３とで構成されている。
【００２９】
中央制御室１１は路線若しくは鉄道会社で１つあるいは複数設置される、複数の変電所の電力管理を統括するためのもので、信号伝送路１３に対する信号入出力を行う入出力装置１４と演算処理を実行する演算装置１５を有している。
【００３０】
変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…それぞれは、隣接する２つの給電区間ｆｄａ，ｆｄｂ；ｆｄｂ，ｆｄｃ；…に所定設定電圧の電力を供給するためのもので、信号伝送路１３に対する信号入出力を行う入出力装置１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…と、消費電力を積算する電力量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，…と、変圧器のタップ値と整流器の制御角の操作量を決定する操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…と、この操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…により指示される変圧器１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，…のタップ値を操作するタップ値操作部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…と、同じく操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…により指示される整流器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…の制御角を操作する制御角操作部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，…とを有している。
【００３１】
図２は第１の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置の機能構成を示しており、中央制御室１１の演算装置１５には演算プログラムとして変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…分の単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…と、き電電圧設定値決定部３２とが登録されている。そして単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…は、各変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…それぞれの電力量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，…から入出力装置１６−信号伝送路１３−入出力装置１４を経て送られてくる各変電所ごとの積算消費電力量に基づき、変電所それぞれの単位時間当たりの積算電力量を算出する。またき電電圧設定値決定部３２は、この各変電所ごとの単位時間積算電力量データに基づき、後述する方法で変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…それぞれのき電電圧設定値を決定し、入出力装置１４−信号伝送路１３−入出力装置１６を経て各変電所１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…の操作量決定部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…に送出する。
【００３２】
次に、上記の第１の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置の動作について説明する。図３は第１の実施の形態において中央制御室１１の演算装置１５が、き電電圧設定値決定部３２によって実行する変電所別き電電圧設定値の決定処理のフローチャートを示している。き電電圧設定値決定部３２は、図３のフローチャートに処理を周期的に、例えば、５分周期で繰り返す。
【００３３】
それにはまず、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…がそれぞれ変電所１２ａ，１２ｂ，…の電力計１７ａ，１７ｂ，…の消費電力量を取り込み、例えば３０分単位の積算消費電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…を算出してき電電圧設定値決定部３２に渡す。
【００３４】
そしてき電電圧設定値決定部３２では図３のフローチャートに従い、各変電所１２ａ，１２ｂ，…の単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…をあらかじめ設定したしきい値Ｐｒｅと比較する（ステップＳ１）。ここで単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…のいずれもがしきい値Ｐｒｅ以内の場合には何もせず、しきい値Ｐｒｅを超えている変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ２の処理に入る。
【００３５】
ステップＳ２では、しきい値Ｐｒｅを超えた変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量を調べ、一方若しくは両方がしきい値を超えていなければ、その１つ若しくは２つの変電所を、き電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。そして、あらかじめ設定してある各変電所のき電電圧変更パラメータａを用いて、次の（１），（２）式でき電電圧設定値を変更する（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００３６】
【数１】
【００３７】
そしてＶｋ＊＝Ｖｏｋになった時には、
Ｖｋ＊＝Ｖｏｋ・ （１−ａｋ ） ……（２）
とする。
【００３８】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が相隣接する３つの変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１の間でき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて該当する変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１に対してこれらのき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を個別に送信する。
【００３９】
新たなき電電圧設定値を受信した変電所、ここではａ変電所１２ａがＶｋ−１＊を受信したとすると、入出力装置１７ａがこの信号を受信し、操作量決定部１８ａに渡し、操作量決定部１８ａでは、き電電圧を調整する操作端として変圧器タップ値と整流器制御角があるが、それらの操作量を演算し、タップ値操作部２０ａ、制御角操作部２２ａに指示し、タップ値操作部２０ａは変圧器１９ａのタップ値を指定量だけ操作し、また制御角操作部２２ａは整流器２１ａの制御角を指定量だけ操作する。
【００４０】
ここで、き電電圧として変圧器１９ａのタップ値を操作する場合、操作量決定部１８ａでは、タップ値対二次側電圧表からき電電圧設定値として与えられた電圧値を出力するタップ値を選択し、そのタップ値をタップ値操作部２０ａに指示する。また整流器制御角についても同様に決定する。
【００４１】
これによって、例えば、図１ に示した状態で、真ん中のｂ変電所１２ｂの単位時間積算電力量がしきい値を超えた場合、この真ん中のｂ変電所１２ｂのき電電圧を１ 段階低下させると共に、給電区間ｆｄｂに対しては、左側のａ変電所１２ａのき電電圧を１ 段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補う。そして給電区間ｆｄｃに対しては、右側のｃ変電所１２ｃのき電電圧を１ 段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補う。これによって、電力消費が大きい変電所に対しては、同じ給電区間に給電する隣接変電所からの供給電力量を増加させることによって不足分を補うようにして、変電所間の電力消費を平均化し、１ つの変電所で積算電力量が契約量を超過するのを可能な限り防止する。
【００４２】
なお、上記の実施の形態では信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００４３】
次に、本発明の第２実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。第２の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図１に示した第１の実施の形態とハードウェア構成は同じであるが、中央制御室１１における演算装置１５が、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…とき電電圧設定値決定部３２と共に、時間帯別の変電所間の列車運転本数データを記憶する時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３を有し、き電電圧設定値決定部３２が実行する変電所ごとのき電電圧設定値の決定処理においてこの時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３のデータを参照して、しきい値を超える単位時間積算電力量を示す変電所に対して負荷を分担させるためにき電電圧を上げる変電所を決定するようにしたことを特徴とする。
【００４４】
すなわち、図５のフローチャートに示すように、き電電圧設定値決定部３２では各変電所１２ａ，１２ｂ，…の単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…をあらかじめ設定したしきい値Ｐｒｅと比較し（ステップＳ１）、いましきい値Ｐｒｅを超える変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ２′の処理に入る。
【００４５】
ステップＳ２′では、しきい値Ｐｒｅを超えた変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量を調べ、また時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３から現在時刻に対応する時間帯の変電所間列車運転本数データＬｋ−１〜ｋ，Ｌｋ〜ｋ＋１ を読み出す。そして両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量がいずれもしきい値を超えていなければ、次に基準にしたがって、それらの１つ若しくは両方の変電所をき電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。
【００４６】
【数２】
Ｌｋ−１〜ｋ ＜Ｌｋ〜ｋ＋１ ならば、変電所ｋ−１
Ｌｋ−１〜ｋ ＞Ｌｋ〜ｋ＋１ ならば、変電所ｋ＋１
Ｌｋ−１〜ｋ ＝Ｌｋ〜ｋ＋１ ならば、両変電所ｋ−１，ｋ＋１
そして、これによって決定した変電所ｋ−１，ｋ＋１のいずれか一方または両方と、しきい値を超える電力消費がある変電所ｋに対して、第１の実施の形態と同様に、あらかじめ設定してある各変電所のき電電圧変更パラメータａを用いて、上記の（１），（２）式でき電電圧設定値を変更する（ステップＳ３）。
とする。
【００４７】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が相隣接する３つの変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１の間でき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を決定すると、以下、第１の実施の形態と同様に、中央制御室１１から該当する変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１に対してき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を送信し、各変電所では変圧器タップ値と整流器制御角を所定量だけ操作し、き電電圧設定値を増減調整する。
【００４８】
これによって、第１の実施の形態と同様に電力消費が大きい変電所に対しては、同じ給電区間に給電する隣接変電所からの供給電力量を増加させることによって不足分を補うようにして、変電所間の電力消費を平均化し、１ つの変電所で積算電力量が契約量を超過するのを可能な限り防止することができ、その上、負荷分担を行う変電所を決定する際に列車通過本数が少なく、したがってその後にかかる負荷が小さい方に負荷分担させるようにしたので、負荷分担を強いられた変電所がすぐにしきい値を超える積算電力量を示すようになることが少なく、き電電圧設定値の変更処理機会が少なくて済む。
【００４９】
なお、上記の第２の実施の形態でも信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００５０】
さらに第２の実施の形態では、時間帯別変電所間列車運転本数記憶部３３のデータに基づいて、しきい値を超えた変電所の負荷分担のためにしきい値を上昇させる変電所を決定したが、この時間帯別変電所間列車運転本数データは各変電所の積算電力量設定値決定の際に利用することもできる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態を図６に基づいて説明する。第３の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図１のシステムにおける中央制御室１１における演算装置１５が、図６に示す機能構成を有することを特徴とする。すなわち、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…と共に、変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとの電力量設備定格値Ｐｔａ，Ｐｔｂ，…を記憶する変電所別定格値記憶部３４と、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…からの変電所ごとの単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，…と変電所別定格値記憶部３４から読み出した変電所別電力量定格値Ｐｔａ，Ｐｔｂ，…との比Ｒａ，Ｒｂ，…を算出する使用電力量比算出部３５を追加的に備えている。そして、き電電圧設定値決定部３２では、制御周期ごとに使用電力量比を隣接する変電所間で比較し、均一になるように各変電所のき電電圧設定値を変更するようにしたことを特徴とする。
【００５２】
この第３の実施の形態では、演算装置１５におけるき電電圧設定値決定部３２が図７のフローチャートに示す変電所別き電電圧設定値の決定処理を、例えば、５分周期で繰り返す。
【００５３】
それにはまず、単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…がそれぞれ変電所１２ａ，１２ｂ，…の電力計１７ａ，１７ｂ，…の消費電力量を取り込み、３０分単位の積算消費電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…を算出し、さらに使用電力量比算出部３５が単位時間積算電力量算出部３１ａ，３１ｂ，…からの変電所ごとの単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，…と変電所別定格値記憶部３４から読み出した変電所別電力量定格値Ｐｔａ，Ｐｔｂ，…との比Ｒａ，Ｒｂ，…を算出してき電電圧設定値決定部３２に渡す。
【００５４】
そしてき電電圧設定値決定部３２では図７のフローチャートに従い、各変電所１２ａ，１２ｂ，…の使用電力量比Ｒａ，Ｒｂ，…をあらかじめ設定した基準値Ｒｒｅと比較する（ステップＳ１１）。ここで使用電力量比Ｒａ，Ｒｂ，…のいずれもが基準値値Ｒｒｅ以下の場合には何もせず、基準値Ｒｒｅを超えている変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ１２の処理に入る。
【００５５】
ステップＳ１２では、基準値Ｒｒｅを超えた変電所ｋの両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の使用電力量比Ｒｋ−１ ，Ｒｋ＋１ を調べ、一方若しくは両方が基準値Ｒｒｅを超えていなければ、その１つ若しくは２つの変電所をき電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。そして第１の実施の形態と同様に、あらかじめ設定してある各変電所のき電電圧変更パラメータａを用いて、上記の（１），（２）式でき電電圧設定値を変更する（ステップＳ１３）。
【００５６】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が相隣接する３つの変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１の間でき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて該当する変電所ｋ−１，ｋ，ｋ＋１に対してこれらのき電電圧設定値Ｖｋ−１＊，Ｖｋ＊，Ｖｋ＋１＊を個別に送信する。
【００５７】
新たなき電電圧設定値を受信した各変電所では、第１の実施の形態と同様に、変圧器タップ値と整流器制御角を所定量だけ操作し、き電電圧設定値を増減調整する。
【００５８】
これによって、変電所設備ごとに定格値が異なっても、使用電力量比に基づいて基準値を超える電力量を使用している変電所に対しては、その両隣の変電所が同じく基準値以内で負荷を分担し、変電所ごとに使用電力量比を平均化し、１ つの変電所の負担が過剰になるのを可能な限り防止することができるようになる。
【００５９】
なお、上記の実施の形態でも信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００６０】
次に、本発明の第４の実施の形態を図８に基づいて説明する。第４の実施の形態の特徴は、第１〜第３の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置において、中央制御部１１の演算装置１５に、図８に示すようにき電電圧設定ずれ算出部３６を備えたことを特徴とする。このき電電圧設定ずれ算出部３６は、各変電所に設置されているき電電圧検出器２３ａ，２３ｂ，…それぞれからき電電圧検出値Ｖｒａ，Ｖｒｂ，…を入力し、自身で算出した各変電所ごとのき電電圧設定値Ｖａ，Ｖｂ，…と比較してき電電圧設定ずれΔＶａ，ΔＶｂ，…を算出してき電電圧設定値決定部３２にフィードバックする。そしてき電電圧設定値決定部３２は、このフィードバックされるき電電圧設定ずれΔＶａ，ΔＶｂ，…を見て、所定基準値、例えば、５％以上のずれが発生している変電所があれば、その変電所に対するき電電圧設定値を設定ずれ分だけ補正して出力する補正機能を持たせている。
【００６１】
すなわち、図９に示すフローチャートを実行するのである。この図９のフローチャートでは、き電電圧設定値決定部３２が図３のフローチャートに示した第１の実施の形態と同様にして、ステップＳ３でき電電圧設定値を決定した後、さらに該当する変電所についてき電電圧設定ずれをき電電圧設定ずれ算出部３６から読み込み、き電電圧設定値に対して設定ずれを組み込み、最終的なき電電圧設定値として出力する（ステップＳ４）。
【００６２】
これによって、中央制御室１１において各変電所の統括的な管理ができ、かつ正確なき電電圧設定と電力制御ができる。
【００６３】
なお、このき電電圧設定ずれ算出部３６は第２及び第３の実施の形態のき電電圧設定値決定部３２に対しても同じように付加することができ、それによって上記第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
次に、本発明の第５の実施の形態を図１０に基づいて説明する。第５の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、第１の実施の形態と同様に図１に示すハードウェア構成であるが、中央制御室１１における演算装置１５が図１０に示す機能構成であることを特徴とする。
【００６５】
すなわち、路線を走行する列車５０それぞれには、自車の走行モードが力行モードであるか否かの走行モード信号を列車位置信号と共に送信する走行モード送信装置５１が搭載されており、中央制御室１１の演算装置１５には、この走行モード送信装置５１から送られてくる各列車５０の列車位置信号及び走行モード信号を受信する走行モード受信部３７とこの走行モード受信部３７で受信した各列車５０からの走行位置と走行モードの情報に基づき、各変電所１２ａ，１２ｂ，…のき電電圧設定値を決定して出力するき電電圧設定値決定部３２とが備えられている。各列車５０の走行モード送信部５１と中央制御室１１における走行モード受信部３７との間の信号送受は、従来から採用されている鉄道無線システムを利用する。
【００６６】
この第５の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、次のように動作する。各列車５０の走行モード送信部５１が自車位置と走行モードを示す信号を送信すると、中央制御室１１における走行モード受信部３７が受信してき電電圧設定値決定部３２に受け渡す。
【００６７】
き電電圧設定値決定部３２では、走行モード受信部３７が受信した複数の列車５０それぞれの走行位置と走行モードとを統括的に分析し、各変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとの給電区間を走行している力行モードの列車数を割り出し、伝送遅れも考慮しつつ、次のルールに基づいて各変電所のき電電圧設定値を決定する。
【００６８】
＜ルール１＞
ある区間に基準台数Ａ以上、集中して列車が力行している場合には、該当区間のき電電圧をｘ１％上昇させる。
【００６９】
＜ルール２＞
例えば、勾配が急な区間のような、あらかじめ定められた特定区間を列車が力行中は、該当区間のき電電圧をｘ２％上昇させる。
【００７０】
き電電圧設定値決定部３２は、制御周期ごとにこのルールに基づいて各変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとのき電電圧設定値を算出して入出力装置１４、伝送路１３を通じて各変電所１２ａ，１２ｂ，…に送信する。
【００７１】
き電電圧設定値を受信した各変電所１２ａ，１２ｂ，…では、第１の実施の形態と同様に、入出力装置１７ａ，１７ｂ，…がこの信号を受信し、操作量決定部１８ａ，１８ｂ，…に渡し、操作量決定部では、き電電圧を調整する操作端として変圧器タップ値と整流器制御角との必要な操作量を演算し、タップ値操作部２０ａ，２０ｂ，…と制御角操作部２２ａ，２２ｂ，…に指示し、タップ値操作部２０ａ，２０ｂ， …は変圧器１９ａ，１９ｂ，…のタップ値を指定量だけ操作し、また制御角操作部２２ａ，２２ｂ，…は整流器２１ａ，２１ｂ，…の制御角を指定量だけ操作する。
【００７２】
これによって、ダイヤの乱れその他の原因である給電区間に負荷が集中するような場合でもき電電圧低下を防止することができる。また勾配が急で加速力が低下するような特定区間での速度低下を防止することもできる。
【００７３】
なお、上記の実施の形態でも信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００７４】
次に、本発明の第６の実施の形態を図１１に基づいて説明する。第６の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、第１の実施の形態と同様に図１に示すハードウェア構成であるが、中央制御室１１における演算装置１５が図１１に示す機能構成である。すなわち、特定区間、特に勾配の急な区間に給電する変電所に対して、列車５０がこの特定区間に進入する手前でその列車５０を検知してき電電圧設定値を上昇させる制御を行うために、特定区間の手前の地点に列車通過を検知するための列車通過検知装置５２を設置し、またこの列車通過検知装置５２の列車通過検知信号を中央制御室１１に伝送するための情報伝送装置５３を備え、中央制御室１１の演算装置１５には情報伝送装置５３から送られてくる列車通過検知信号を入力して、該当する変電所（特に１個所に限定されないが、ここでは、ａ変電所１２ａとする）に対するき電電圧設定値をあらかじめ設定した値に変更する指令を出力するき電電圧設定値決定部３２を備えたことを特徴とする。
【００７５】
列車通過検知装置５２と情報伝送装置５３には、単純な方法としては所定の位置に設置した光学式、レーザ式、あるいは超音波式センサとこの列車検知信号を中央制御室１１まで伝送する信号ケーブルとで構成することができる。また従来から採用されている軌道回路を利用することができる。
【００７６】
この第６の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置では、列車５０が特定区間の手前まで来て、列車通過検知装置５２が列車通過を検知すると、情報伝送装置５３を通じて中央制御室１１に列車通過検知信号が送信される。中央制御室１１では、この列車通過検知信号を受信すると、き電電圧設定値決定部３２においてあらかじめ設定されている該当する変電所１２ａに対して一時的にき電電圧設定値を所定量だけ上昇させる指令を送信する。
【００７７】
該当する変電所１２ａでは、このき電電圧設定値変更指令を受けると、第１の実施の形態と同様にして、変圧器１９ａのタップ値を所定量だけ操作し、また整流器２１ａの制御角を所定量だけ操作する。
【００７８】
この第６の実施の形態では、地方の幹線のように山間部で列車密度が高くないような路線や区間において、簡便な方式で列車の速度維持が図れることになる。また、特定区間を列車通過がした後にはき電電圧設定値を元の値にまで低下させる再設定を行うことにより、速度維持のために常時、き電電圧を高めに設定する必要がなくなり、ランニングコストの低減が図れる。
【００７９】
なお、第６の実施の形態では特に、中央制御室１１にき電電圧設定値決定部３２を設けるのではなく、特定区間への給電を受け持つ変電所１２ａの操作量決定部１８ａに列車通過検知装置５２の検知信号を直接送信する単純な構成とすることもできる。
【００８０】
次に、本発明の第７の実施の形態を図１２に基づいて説明する。第７の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図２に示した第１の実施の形態と図１０に示した第５の実施の形態とを組み合わせたことを特徴とする。したがって、通常時には第１の実施の形態と同様に、き電電圧設定値決定部３２は、図１３のフローチャートに処理を周期的に、例えば、５分周期で繰り返す。
【００８１】
き電電圧設定値決定部３２では各変電所１２ａ，１２ｂ，…の単位時間積算電力量ＰＷａ，ＰＷｂ，ＰＷｃ，…をあらかじめ設定したしきい値Ｐｒｅと比較し（ステップＳ２１）、いましきい値Ｐｒｅを超える変電所ｋがあれば、その変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１について、ステップＳ２２の処理に入る。
【００８２】
ステップＳ２２では、しきい値Ｐｒｅを超えた変電所ｋとその両隣の変電所ｋ−１，ｋ＋１の単位時間積算電力量を調べ、一方若しくは両方がしきい値を超えていなければ、その１つ若しくは２つの変電所をき電電圧設定値を引き上げる変電所として決定する。
【００８３】
この後、き電電圧設定値決定部３２は、第５の実施の形態で実行した次の処理を行う。走行モード受信部３７が受信した複数の列車５０それぞれの走行位置と走行モードとを統括的に分析し、各変電所１２ａ，１２ｂ，…ごとの給電区間を走行している力行モードの列車数を割り出し、伝送遅れも考慮しつつ、前述したルール１とルール２に基づいて、き電電圧設定値を上昇すべき変電所を決定する（ステップＳ２３）。
【００８４】
続いて、ステップＳ２２の処理でき電電圧設定値を低下させるべきと決定した変電所のうち、ステップＳ２３の処理でき電電圧設定値を上昇すべき変電所として決定したものがないかどうか判断し（ステップＳ２４）、該当する変電所があれば、その変電所についてはステップＳ２２でき電電圧設定値を低下させる決定がなされていても元のき電電圧設定値を維持する決定をする（ステップＳ２５）。
【００８５】
この後、ステップＳ２６において、第１の実施の形態で説明した（１），（２）式に基づき、また第６の実施の形態で説明したルール１、ルール２に基づいて各変電所のき電電圧設定値を決定する。
【００８６】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が各変電所１２ａ，１２ｂ，…のき電電圧設定値を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて各変電所に個別に送信する。そしてき電電圧設定値を受信した各変電所では、き電電圧設定値を現状のき電電圧設定値と比較し、変更が生じていれば、新たに送られてきたき電電圧設定値に一致させるのに必要な操作量を演算し、変圧器１９ａ，１９ｂ，…のタップ値と整流器２１ａ，２１ｂ，…の制御角を操作する。
【００８７】
これによって、例えば、図１ に示した状態で、真ん中のｂ変電所１２ｂの単位時間積算電力量がしきい値を超えた場合、この真ん中のｂ変電所１２ｂのき電電圧を１ 段階低下させると共に、給電区間ｆｄｂに対しては、左側のａ変電所１２ａのき電電圧を１段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補う。そして給電区間ｆｄｃに対しては、右側のｃ変電所１２ｃのき電電圧を１ 段階上昇させることによってｂ変電所１２ｂの供給電力減少分を補うことができる。
【００８８】
しかも、この実施の形態の場合には、真ん中のｂ変電所１２ｂの給電区間に力行モードの列車が多く存在していて、積算電力量に基づく判断ではき電電圧設定値を下げるべきとされるところが、き電電圧設定値を上昇させる必要がある場合には、該当する変電所１２ｂのき電電圧設定値を元のまま維持することにして、列車運行に支障をきたさない範囲で電力制御する。
【００８９】
なお、第７の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００９０】
次に、本発明の第８の実施の形態を図１４に基づいて説明する。第８の実施の形態の鉄道変電所電力制御装置は、図２に示した第１の実施の形態のシステムと図１１に示した第６の実施の形態のシステムとを組み合わせた構成を特徴とする。すなわち、き電電圧設定値決定部３２は第１の実施の形態と同様の各変電所の単位時間積算電力量を調べて、き電電圧設定値を変更する変電所を決定する。そして、情報伝送装置５３から特定区間に対する列車通過検知信号が入力されると、き電電圧設定値決定部３２は、該当する変電所に対して第６の実施の形態と同様にき電電圧設定値を所定量だけ上昇させる決定をする。
【００９１】
このようにしてき電電圧設定値決定部３２が各変電所１２ａ，１２ｂ，…のき電電圧設定値を決定すると、入力装置１４、信号伝送路１３を通じて各変電所に個別に送信する。そしてき電電圧設定値を受信した各変電所では、き電電圧設定値を現状のき電電圧設定値と比較し、変更が生じていれば、新たに送られてきたき電電圧設定値に一致させるのに必要な操作量を演算し、変圧器１９ａ，１９ｂ，…のタップ値と整流器２１ａ，２１ｂ，…
の制御角を操作する。
【００９２】
これによって、第１の実施の形態と同様に電力消費が大きい変電所に対しては、同じ給電区間に給電する隣接変電所からの供給電力量を増加させることによって不足分を補うようにして、変電所間の電力消費を平均化し、１ つの変電所で積算電力量が契約量を超過するのを可能な限り防止することができ、その上、特定区間を列車が通過する時にその速度維持が図れ、かつ通過後にはき電電圧設定値を元の値にまで低下させる再設定を行うことにより、速度維持のために常時、き電電圧を高めに設定する必要がなくなり、ランニングコストの低減が図れる。
【００９３】
なお、第８の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、信号伝送路１３に有線のＬＡＮを利用したが、これに限らず、中央制御室１１と各変電所間は無線通信方式であってもよい。また上記の実施の形態では中央制御室１１においてき電電圧設定値決定手段を設けたが、この機能は特に中央制御室１１に設置する必要がなく、複数の変電所間を相互に有線または無線の伝送路で結び、いずれかの変電所に上記の実施の形態で説明した中央制御室１１の機能を設ける構成とすることもできる。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、各列車からの走行モード信号に基づき、力行モード列車が多数存在する給電区間に対して変電所のき電電圧設定値を大きくし、力行モード列車が少ない給電区間に対しては変電所のき電電圧設定値を小さくし、これらのき電電圧設定値が得られるように複数の変電所それぞれにおけるき電電圧を操作するので、力行モード列車が集中するような給電区間のき電電圧を一時的に高くして必要電力をまかない、かつ全体として電力消費を抑えることができる。
【００９８】
請求項２の発明によれば、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合にはその給電区間の電圧を上昇させて列車が必要とする電力を供給し、平時にはき電電力消費を抑えることにより、効率的な電力制御ができる。
【０１００】
請求項３の発明によれば、電力消費が大きい変電所には電力消費が小さい変電所から電力を融通し合って変電所間の消費電力を平均化することができ、しかも、例えば勾配の急な線路区間に列車が進入した場合にも速度低下することなく列車を通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のハードウェア構成のブロック図。
【図２】上記の実施の形態における演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図３】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図５】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図７】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図８】本発明の第４の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図９】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１３】上記の実施の形態のき電電圧設定値決定部の処理を示すブロック図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態の演算装置部分の機能構成を示すブロック図。
【図１５】従来例のブロック図。
【符号の説明】
１１ 中央制御室
１２ａ，１２ｂ，… 変電所
１３ 信号伝送路
１４ 入出力装置
１５ 演算装置
１６ａ，１６ｂ，… 入出力装置
１７ａ，１７ｂ，… 電力計
１８ａ，１８ｂ，… 操作量決定部
１９ａ，１９ｂ，… 変圧器
２０ａ，２０ｂ，… タップ値操作部
２１ａ，２１ｂ，… 整流器
２２ａ，２２ｂ，… 制御角操作部
２３ａ，２３ｂ，… き電電圧検出器
３１ａ，３１ｂ，… 単位時間積算電力量算出部
３２ き電電圧設定値決定部
３３ 時間帯別変電所間列車運転本数記憶部
３４ 変電所別定格値記憶部
３５ 使用電力量比算出部
３６ き電電圧設定ずれ算出部
３７ 走行モード受信部
５０ 列車
５１ 走行モード送信部
５２ 列車通過検知装置
５３ 情報伝送装置
Claims (3)
- 列車から送信される走行モード信号を受信する走行モード信号受信手段と、
前記走行モード信号受信手段が受信する前記走行モード信号に基づき、複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定する変電所別き電電圧設定値決定手段と、
前記変電所別き電電圧設定値決定手段の決定するき電電圧が得られるように前記複数の変電所それぞれのき電電圧を操作するき電電圧調整手段とを備えて成る鉄道変電所電力制御装置。 - 列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置され、列車通過を検知する列車通過検知手段と、
前記列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、特定の変電所のき電電圧設定値を変更するき電電圧設定値変更手段とを備えて成る鉄道変電所電力制御装置。 - 隣接する複数の変電所それぞれの電力量を単位時間ごとに積算する変電所別の単位時間積算電力量演算手段と、
前記変電所別の単位時間積算電力量演算手段の算出する前記変電所別の単位時間積算電力量に基づき、前記複数の変電所それぞれのき電電圧設定値を決定する変電所別き電電圧設定値決定手段と、
列車が走行する時に通常よりも大きなき電電圧が必要となる特定区間の手前位置に設置され、列車通過を検知する列車通過検知手段と、
前記列車通過検知手段が列車通過を検知した時に、前記変電所別き電圧設定値決定手段が決定した変電所別電圧設定値のうち、特定の変電所のき電電圧設定値を変更するき電電圧設定値変更手段と、
前記変電所別き電電圧設定値決定手段及び前記き電電圧設定値変更手段の決定するき電電圧が得られるように前記複数の変電所それぞれのき電電圧を操作するき電電圧調整手段とを備えて成る鉄道変電所電力制御装置。
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