KR102293161B1 - 급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법 - Google Patents

급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102293161B1
KR102293161B1 KR1020190154084A KR20190154084A KR102293161B1 KR 102293161 B1 KR102293161 B1 KR 102293161B1 KR 1020190154084 A KR1020190154084 A KR 1020190154084A KR 20190154084 A KR20190154084 A KR 20190154084A KR 102293161 B1 KR102293161 B1 KR 102293161B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substation
scenario
charging
information
unit
Prior art date
Application number
KR1020190154084A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210065407A (ko
Inventor
김재원
김길동
이장무
조인호
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020190154084A priority Critical patent/KR102293161B1/ko
Publication of KR20210065407A publication Critical patent/KR20210065407A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102293161B1 publication Critical patent/KR102293161B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
    • G06Q50/30—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/40—Business processes related to the transportation industry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/30—Railway vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법에서, 상기 변전소 인프라 설계시스템은 시뮬레이션부, 운영방법 선정부, 시나리오 수립부, 전력 해석부 및 판단부를 포함한다. 상기 시뮬레이션부는 초기 정보를 입력받아 열차 운행을 시뮬레이션한다. 상기 운영방법 선정부는 정거장 급속충전 방식을 선정한다. 상기 시나리오 수립부는 상기 열차 운행 시뮬레이션 결과, 및 상기 선정된 급속충전 방식을 바탕으로 변전소의 위치 및 수량을 선정한다. 상기 전력 해석부는 상기 선정된 변전소에서의 전력을 해석한다. 상기 판단부는 상기 해석된 변전소의 전력을 바탕으로 상기 선정된 시나리오의 타당성을 판단한다.

Description

급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법{SUBSTATION INFRA DESIGN SYSTEM AND METHOD FOR DESIGNING SUBSTATION INFRA USING THE SAME}
본 발명은 급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해당 정거장에서 다음 정거장까지의 운행에 필요한 추진용 에너지를 급속 충전하는 급속충전식 철도차량을 다양한 방식으로 운영함에 있어, 상기 급속 충전의 효과적이고 안정적인 수행을 위한 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제10-1776008호를 통해 개시되고 있는 바와 같이, 급속 충전을 통한 정거장 간 전동차 운행시스템의 경우, 철도차량이 특정 정거장에 정지해 있는 시간동안, 특정 정거장으로부터 다음 정거장까지 철도차량이 운행되기 위한 최소의 에너지를 급속 충전함으로써, 철도차량은 가선 등을 통한 전력을 공급받지 않는 무가선 철도차량으로 운행하는 것을 특징으로 한다.
이러한 정거장 급속충전식 철도차량의 경우, 도 1에 도시된 바와 같은 전력 저장 및 변환 시스템(1)을 통해 운행된다. 즉, 상기 시스템(1)은 에너지를 저장하는 에너지 저장매체(2), 전동기(6)와 연결되어 철도차량의 추진을 제어하는 추진용 제어인버터(5), 상기 에너지 저장매체(2)와 상기 제어인버터(5)를 연결하는 컨버터(3), 및 외부 소스전원과 충전경로를 구성하는 스위치부(4)를 포함한다. 그리하여, 상기 시스템(1)에서는, 상기 컨버터(3)가 정거장에서 충전시에는 충전되는 입력전압을 상기 에너지 저장매체(2)로 입력 전압을 낮게 변환하고, 철도차량의 추진시에는 출력 전압을 높게 변환하며, 상기 스위치부(4)는 충전시에만 외부소스 전원으로 연결되며, 철도차량의 이동시에는 개방된 상태를 유지한다.
이상과 같이, 정거장 급속충전식 철도차량의 경우, 정거장 에너지 급속충전 및 철도차량의 무가선 추진을 위한 차량시스템은 설계되고 있으나, 정거장에서 에너지 충전하는 운영방식과 이에 따라 전력을 공급하는 인프라인 변전소 용량과 수량을 최적화하여 설계하여야 하는데, 이와 관련된 기술은 아직까지 전혀 개발되고 있지 않아, 상기 정거장 급속충전식 철도차량의 상용화에 한계가 있는 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-1776008호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 급속충전식 철도차량의 운영방식을 제안하고, 이에 따라 상기 급속충전시 전력을 공급하는 인프라인 변전소의 용량 및 개수를 최적 설계함으로써 경제적이고 효과적인 충전을 수행하여 급속충전식 철도차량의 상용화를 구현할 수 있는 변전소 인프라 설계시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 변전소 인프라 설계시스템을 이용한 변전소 인프라 설계방법에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 변전소 인프라 설계시스템은 시뮬레이션부, 운영방법 선정부, 시나리오 수립부, 전력 해석부 및 판단부를 포함한다. 상기 시뮬레이션부는 초기 정보를 입력받아 열차 운행을 시뮬레이션한다. 상기 운영방법 선정부는 정거장 급속충전 방식을 선정한다. 상기 시나리오 수립부는 상기 열차 운행 시뮬레이션 결과, 및 상기 선정된 급속충전 방식을 바탕으로 변전소의 위치 및 수량을 선정한다. 상기 전력 해석부는 상기 선정된 변전소에서의 전력을 해석한다. 상기 판단부는 상기 해석된 변전소의 전력을 바탕으로 상기 선정된 시나리오의 타당성을 판단한다.
일 실시예에서, 상기 초기 정보를 상기 시뮬레이션부로 제공하는 초기 정보입력부, 및 상기 전력 해석을 위한 해석 정보를 상기 전력 해석부로 제공하는 해석 정보입력부를 포함하는 정보 입력부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 초기 정보는, 철도차량 정보, 궤도 정보, 및 철도차량 운행 정보를 포함하고, 상기 해석 정보는, 철도차량 운영시스템 정보, 변전소 정보, 철도차량 위치 및 전력 정보, 및 가선 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 정거장 급속충전 방식은, 모든 정거장에서 정차시간 이내에 동일한 전류값으로 충전하는 방식, 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전력값으로 충전하는 방식, 및 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전류값으로 충전하는 방식 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시나리오 수립부는, 복수개의 상기 변전소의 위치 및 수량의 조합들 중 어느 하나를 시나리오로 수립할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전력 해석부는, 상기 선정된 변전소의 각 위치에서, 가선전압과 순시공급 용량을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부는, 상기 산출된 가선전압과 순시공급 용량을, 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 선정된 시나리오가 적용이 가능한 것인지의 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부가, 상기 선정된 시나리오가 타당하지 않다고 판단되는 경우, 상기 선정된 시나리오를 삭제하는 시나리오 변경부를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 변전소 인프라 설계방법에서 초기 정보를 입력받아 열차 운행을 시뮬레이션한다. 정거장 급속충전 방식을 바탕으로 운영방법을 선정한다. 상기 열차 운행 시뮬레이션 결과, 및 상기 선정된 급속충전 방식을 바탕으로 변전소의 위치 및 수량을 선정하여 변전소 시나리오를 수립한다. 상기 선정된 변전소에서 전력을 해석한다. 상기 해석된 변전소의 전력을 바탕으로 상기 선정된 시나리오의 타당성을 판단한다.
일 실시예에서, 상기 운영방법을 선정하는 단계에서, 모든 정거장에서 정차시간 이내에 동일한 전류값으로 충전하는 방식, 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전력값으로 충전하는 방식, 및 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전류값으로 충전하는 방식 중 어느 하나를 선정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전력을 해석하는 단계에서, 해석 정보를 입력받아, 상기 선정된 변전소의 각 위치에서, 가선전압과 순시공급 용량을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시나리오 타당성을 판단하는 단계에서, 상기 산출된 가선전압과 순시공급 용량을, 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 선정된 시나리오가 적용이 가능한 것인지의 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 선정된 시나리오가 적용이 가능하지 않은 것으로 판단되면, 상기 선정된 시나리오를 삭제하고, 새로운 시나리오를 수립하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 급속충전식 철도차량의 다양한 운행방식에 있어, 정거장에서 충전을 수행할 수 있는 변전소 인프라를 최적설계함으로써, 안정적이고 효과적인 충전이 가능하여, 급속충전식 철도차량의 상용화를 도모할 수 있다.
이 경우, 실제 철도차량의 운행 시뮬레이션 결과와, 선택된 급속충전 방식을 바탕으로 변전소의 선정에 관한 시나리오를 수립하므로, 실제 철도차량의 운행에 있어서의 발생 가능한 다양한 시나리오에 대한 검증이 가능하게 된다.
특히, 급속충전 방식으로, 모든 정거장마다 동일 전류값의 충전, 각 정거장별로 일정한 전력값으로 충전, 각 정거장별로 일정한 전류값으로 충전하는 방식 모두에 대한 시나리오의 수립이 가능하므로, 다양한 급속충전식 철도차량의 운행 방식에 대한 사전 검증이 가능하게 된다.
또한, 수립된 시나리오에 대한 검증을, 가선전압과 순시공급의 용량을 바탕으로 판단하는 것으로, 결국 선택된 시나리오에서의 변전소가 각 정거장에서의 충전을 위해 안정적인 에너지를 공급할 수 있는 환경을 만족하는가에 대한 충분한 검토가 수행될 수 있어, 실제 상용화에서 철도차량 운행의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이를 통해, 철도 차량의 스펙, 운행되는 궤도, 운행되는 구간, 충전 방식별로 변전소의 위치와 용량, 수량을 최적 설계할 수 있게 되므로, 실제 변전소의 설치 및 무가선 철도차량인 급속충전식 철도차량의 운행에 대한 사전 검토가 가능하여, 향후 실제 양산 단계에서의 경제성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 급속충전식 철도차량의 전력 저장 및 변환 시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 급속충전식 철도차량의 운영을 위한 변전소 인프라 설계 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 변전소 인프라 설계시스템을 이용한 변전소 인프라 설계방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 2의 열차 운행 시뮬레이션 결과, 급속충전식 철도차량의 시간에 따른 이동거리의 예를 도시한 그래프이다.
도 5는 도 2의 열차 운행 시뮬레이션 결과, 급속충전식 철도차량의 이동에 따른 에너지 저장매체의 에너지량 변화를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 2의 운영방법 선정시, 급속충전식 철도차량이 모든 정거장에서 정차시간 이내에 동일한 전류값으로 충전되는 상태를 도시한 그래프이다.
도 7은 도 2의 운영방법 선정시, 급속충전식 철도차량이 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전력값으로 충전되는 상태를 도시한 그래프이다.
도 8은 도 2의 운영방법 선정시, 급속충전식 철도차량이 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전류값으로 충전되는 상태를 도시한 그래프이다.
도 9는 도 2의 변전소 시나리오 수립에서, 수립된 시나리오의 예를 도시한 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 급속충전식 철도차량의 운영을 위한 변전소 인프라 설계 시스템을 도시한 블록도이다. 도 3은 도 2의 변전소 인프라 설계시스템을 이용한 변전소 인프라 설계방법을 도시한 흐름도이다. 도 4는 도 2의 열차 운행 시뮬레이션 결과, 급속충전식 철도차량의 시간에 따른 이동거리의 예를 도시한 그래프이다. 도 5는 도 2의 열차 운행 시뮬레이션 결과, 급속충전식 철도차량의 이동에 따른 에너지 저장매체의 에너지량 변화를 도시한 그래프이다. 도 6은 도 2의 운영방법 선정시, 급속충전식 철도차량이 모든 정거장에서 정차시간 이내에 동일한 전류값으로 충전되는 상태를 도시한 그래프이다. 도 7은 도 2의 운영방법 선정시, 급속충전식 철도차량이 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전력값으로 충전되는 상태를 도시한 그래프이다. 도 8은 도 2의 운영방법 선정시, 급속충전식 철도차량이 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전류값으로 충전되는 상태를 도시한 그래프이다. 도 9는 도 2의 변전소 시나리오 수립에서, 수립된 시나리오의 예를 도시한 이미지이다.
우선, 도 2를 참조하면, 본 실시예에서의 급속충전식 철도차량의 운영을 위한 변전소 인프라 설계시스템(이하, 변전소 인프라 설계시스템이라고 함)(10)은 정보 입력부(100), 시뮬레이션부(200), 운영방법 선정부(300), 시나리오 수립부(400), 전력 해석부(500), 판단부(600) 및 시나리오 변경부(700)를 포함한다.
이 경우, 상기 변전소 인프라 설계시스템(10)의 각 구성요소에 대한 상세한 설명은, 설명의 편의상, 도 3 내지 도 9를 참조한 상기 변전소 인프라 설계시스템(10)을 이용한 변전소 인프라 설계방법에 대한 설명에서 같이 설명한다.
즉, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 변전소 인프라 설계시스템(10)에서는, 우선, 상기 정보 입력부(100)의 초기 정보 입력부(110)에서 상기 시뮬레이션부(200)로 초기 정보가 입력된다(단계 S10).
이 경우, 상기 초기 정보 입력부(110)에 저장된 초기 정보는, 철도차량 정보, 궤도 정보, 철도차량 운행 정보 등일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 철도 차량 정보로는, 철도차량의 중량, 구동 모터의 개수, 최대 가속도를 포함한 가속도의 범위, 최대 감속도를 포함한 감속도의 범위, 최대 속도, 견인 효율, 제동 효율 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 궤도 정보로는, 궤도의 곡률, 궤도의 구배, 각 역(station)의 위치 등에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 상기 철도차량 운행 정보는, 각 역에서의 정차시간 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
이상과 같이, 상기 초기 정보가 상기 시뮬레이션부(200)로 제공되면, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 시뮬레이션부(200)에서는, 상기 초기 정보를 바탕으로 열차 운행을 시뮬레이션한다(단계 S20).
즉, 본 실시예의 경우, 변전소의 인프라를 설계하는 것으로, 급속충전식 철도차량이 운행되는 열차 운행의 시뮬레이션 결과를 바탕으로, 최적의 변전소 위치 및 개수를 설계하여야 하므로, 최종적으로 변전소를 설계하기 위한 상기 열차 운행의 시뮬레이션은 필수적이다.
보다 구체적으로, 상기 시뮬레이션부(200)에서는, 상기 제공된 초기 정보를 바탕으로, 노선의 모든 정거장을 운행함에 따른 열차전기부하 특성곡선, 즉 시간에 따른 전력 곡선을 도출할 수 있다.
이 경우, 상기 도출되는 열차전기부하 특성곡선은, 상행노선과 하행노선을 모두 포함한 왕복 노선에 대한 운영 결과가 시뮬레이션되어야 하며, 이러한 열차전기부하 특성곡선에서는, 전력이 (+)의 값을 나타내는 경우 전력이 소모되는 구간이며, 전력이 (-)의 값을 나타내는 경우 회생 제동을 통해 전력이 충전되는 구간이라고 해석된다.
그리하여, 상기 열차전기부하 특성곡선을 바탕으로, 상기 철도차량이 특정 노선을 운행하는 동안의 시간에 따른 전력 변화 곡선 정보를 획득하게 되며, 특히 이로 인해 에너지저장매체의 에너지량이 변화되어 충전요구량이 달라지므로 이는 후술되는 변전소 설계에 중요한 정보로 사용된다.
한편, 도 4는, 상기 철도차량이 특정 노선을 운행하는 동안의 철도차량의 시간(X축)에 따른 이동거리(Y축)를 도시한 그래프로서, 상기 도출되는 열차전기부하 특성곡선에 정거장 위치에 관한 정보를 추가함으로써 도출될 수 있다.
즉, 도 4를 통해, 상기 정거장 급속충전 방식의 철도차량이 시간에 따라 이동되는 총 이동거리에 관한 정보를 획득하게 되며, 이 정보 역시 후술되는 변전소 설계에 중요한 정보로 사용된다. 도 4에서, 시간에 따라 이동거리가 변하지 않은 구간은 정거장에서 정차한 시간을 의미하며 이 구간 내에서 급속충전을 수행할 수 있게 된다.
또한, 도 5는 상기 철도차량의 이동에 따른 상기 철도 차량의 에너지 저장매체(미도시)의 에너지량 변화를 도시한 것으로, 상기 시뮬레이션부(200)를 통한 열차 운행의 시뮬레이션 결과인 열차전기부하 특성곡선에 기반하여 도출될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 철도차량은 'A'로 표시된 구간에서 정거장으로의 진입으로 인한 제동이 수행되는 것이며, 이에 따라'A'로 표시된 구간에서, 상기 철도차량은 회생 에너지를 충전함을 확인할 수 있다.
또한, 상기 철도차량은 'B'로 표시된 구간에서 정거장에 정차한 상태에서 충전이 수행되는 것이며, 이에 따라 'B'로 표시된 구간은 가장 많은 에너지를 충전함을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 상기 철도차량의 이동에 따라 에너지 저장매체에 저장된 에너지량이 변화하는 것에 관한 시뮬레이션 결과 역시, 후술되는 변전소 설계에 중요한 정보로 사용된다.
한편, 이상과 같은, 상기 시뮬레이션부(200)에서의 시뮬레이션의 결과와는 별도로, 상기 운영방법 선정부(300)에서는, 상기 철도차량의 정거장에서의 급속충전의 방식을 선정한다(단계 S30).
상기 철도차량이 정거장 급속충전을 수행하는 경우, 상기 정거장 급속충전 방식은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 3가지의 방식을 선택할 수 있다.
따라서, 상기 운영방법 선정부(300)에서는, 상기 예시된 3가지의 정거장 급속충전 방식 중 어느 하나의 방식을 선택하게 된다. 즉, 상기 급속충전 방식의 종류에 따라 실질적으로 상기 철도차량의 에너지 저장매체에 충전되는 에너지와 관련된 전력값의 변화에 영향을 주게 되므로, 후술되는 변전소 설계에 반드시 고려되어야 하는 인자이다. 이에, 상기 운영방법 선정부(300)를 통해, 상기 3가지의 방식 중 어느 하나의 충전 방식을 선택함으로써, 변전소 설계의 최적화에 중요한 설계 인자에 관한 정보를 제공하게 된다.
이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 상기 운영방법 선정부(300)가 선정할 수 있는 충전 방식에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 도 6을 참조하면, 상기 운영방법 선정부(300)는 상기 노선에 포함되는 모든 정거장에서 정차시간 이내에 모두 동일한 전류값으로 충전하는 충전 방법을 선택할 수 있다.
즉, 상기 충전 방법은, 에너지 충전을 수행하는 모든 정거장에서, 정차하는 시간 이내에 동일한 전류값으로 충전하는 충전 방법을 의미한다.
그런데, 상기 급속충전식 철도차량의 운행시, 정거장 사이의 거리가 가장 긴 구간이거나 정거장 사이의 운행에 필요한 에너지가 가장 많이 필요한 구간 등에는 특정 정거장에서 이를 고려한 최대 에너지를 충전해야한다.
따라서, 상기 충전 방법에서는, 상기 특정 정거장에서 충전할 수 있는 최대 에너지를 정차하는 시간 내에 충전할 수 있는 전류값으로 설정하고, 이러한 최대 전류값을 모든 정거장에 동일하게 적용하여 충전을 수행하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 2곳의 정거장에서 충전을 수행하는 동안, 충전 시간에 따른 전력 변화량의 기울기가 모두 동일한 것을 확인할 수 있으며, 이는 정거장 구분없이 동일한 전류값으로 충전이 수행됨을 의미한다.
다만, 정거장 마다 충전해야 하는 에너지의 량은 서로 다르게 설정될 수 있으므로, 이미 최대 전류값으로 설정된 전류값으로 모든 정거장에서 충전을 수행하는 경우, 에너지를 적게 충전하는 정거장의 경우 필요한 충전이 일찍 종료되며, 이에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 2 정거장의 충전시간이 다른 것을 확인할 수 있다.
즉, 상기 충전 방법에서는, 가장 많은 에너지를 충전해야하는 특정 정거장에서 도출된 최대 전류값으로 모든 정거장에서 충전을 수행하므로 각 정거장에서의 전류값 설정이 용이한, 즉 제어상의 용이성은 있으나, 상대적으로 필요한 충전 에너지가 적은 정류장의 경우에는 충전이 정차 시간보다 일찍 종료하게 되더라도 승객의 승하차를 고려한 정차 시간을 유지해야 하는 상황이 발생하게 된다(급속충전방식 철도차량의 운행에 있어, 각 정거장에서의 정차시간은 동일하게 유지되는 것이 일반적임).
이와 달리, 도 7을 참조하면, 상기 운영방법 선정부(300)는 상기 노선에 포함되는 각각의 정거장마다 정차시간만큼만 일정한 전력값으로 충전하는 충전 방법을 선택할 수 있다.
즉, 각각의 정거장마다 일정한 전력값으로 충전하는 것으로, 상기 일정한 전력값은 해당 정거장에서 일정하게 유지되는 것이고, 정거장이 다르면 다른 전력값이 적용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 철도차량은 각 정거장마다 동일한 시간 동안 정차하지만, 각 정거장마다 필요한 에너지량이 다를 수 있다. 따라서, 해당 정거장에서 충전이 필요한 총 에너지량을 고려하여, 상기 필요한 에너지를 정차시간에 맞춰 충전하기 위한 전력값을 각 정거장마다 설정할 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 정거장에서 동일한 시간, 예를 들어 24초, 동안 정차하는 경우, 2개의 각 정거장에서 충전이 필요한 각각의 에너지량에 대한 정보를 고려하여, 24초 동안 얼마의 일정한 전력값으로 충전하는 경우 이 에너지량을 충전할 수 있는가를 연산하여, 해당 정거장에서 유지되어야 하는 각각의 일정 전력값을 도출할 수 있다.
이에 따라, 상기 2개의 정거장에서는 서로 다른 전력값을 적용하여 정차 시간을 최대한 활용하여 에너지를 충전할 수 있으며, 이러한 충전 방식을 통해, 각 정거장마다 서로 다른 전력값이 설정되는 번거로움은 존재하나, 정차 시간을 모두 활용함으로써 최대 전력값을 낮추는 효과를 얻을 수 있다. 그리고 낮아진 최대 전력값은 전력해석에 영향을 미치므로 결과적으로 변전소 설계인자에 영향을 미친다.
더 나아가, 도 8을 참조하면, 상기 운영방법 선정부(300)는 상기 노선에 포함되는 각각의 정거장마다 일정한 전류값으로 충전하는 충전 방법을 선택할 수 있다.
즉, 각각의 정거장마다 정차시간만큼만 일정한 전류값으로 충전하는 것으로, 상기 일정한 전류값은 해당 정거장에서 일정하게 유지되는 것이고, 정거장이 다르면서로 다른 전류값이 적용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 철도차량은 각 정거장마다 동일한 시간 동안 정차하지만, 각 정거장마다 필요한 에너지량이 다를 수 있다. 따라서, 해당 정거장에서 충전이 필요한 총 에너지량을 고려하여, 상기 필요한 에너지를 정차시간에 맞춰 충전하기 위한 전류값을 각 정거장마다 설정할 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 정거장에서 동일한 시간, 예를 들어 24초, 동안 정차하는 경우, 2개의 각 정거장에서 충전이 필요한 각각의 에너지량에 대한 정보를 고려하여, 24초 동안 얼마의 일정한 전류값으로 충전하는 경우 상기 에너지량을 충전할 수 있는가를 연산하여, 해당 정거장에서 유지되어야 하는 각각의 일정 전류값을 도출할 수 있다.
이는, 도 8에서 전류값에 해당되는 2개의 정거장에서의 그래프의 기울기를 통해 2개의 정거장이 서로 다른 전류값으로 설정되어 충전됨을 확인할 수 있다.
이에 따라, 상기 2개의 정거장에서는 서로 다른 전류값을 적용하여 정차 시간을 최대한 활용하여 에너지를 충전할 수 있으며, 이러한 충전 방식을 통해, 각 정거장마다 서로 다른 전류값을 설정해야하는 번거로움은 존재하나, 정차 시간을 모두 활용함으로써 최대 전류값을 낮추는 효과를 얻을 수 있다. 그리고 낮아진 최대 전류값은 전력해석에 영향을 미치므로 결과적으로 변전소 설계인자에 영향을 미친다.
이상과 같이, 상기 운영방법 선정부(300)에서는, 상기 언급한 3개의 정거장별 충전 방식 중 하나를 선정하여, 상기 시나리오 수립부(400)로 선정 결과의 정보를 제공한다.
이 후, 도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 시나리오 수립부(400)에서는, 상기 시뮬레이션부(200)에서의 열차 운행 시뮬레이션 결과와, 상기 운영방법 선정부(300)에서 선정된 정거장 급속충전 방식을 바탕으로, 변전소의 위치 및 수량에 대한 여러 개의 시니라오를 수립한다(단계 S40).
즉, 상기 철도차량이 운행되는 노선에 포함되는 역들 중에서, 설치되는 변전소의 개수를 고려하여, 위치 및 수량에 따른 시나리오를 도출한다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 암사기지로부터 모란기지까지 철도차량이 운행되는 경우, 총 4개의 변전소를 설치하는 경우 4개의 변전소를 천호, 석촌, 복정, 신흥에 각각 설치하는 시나리오 1을 수립하고, 총 3개의 변전소를 설치하는 경우 3개의 변전소를 강동구청, 문정, 단대오거리에 각각 설치하는 시나리오 2를 수립하고, 총 2개의 변전소를 설치하는 경우 2개의 변전소를 몽촌토성, 단대에 설치하는 시나리오 3을 각각 수립할 수 있다.
이와 같이, 상기 시나리오 수립부(400)에서는, 복수의 시나리오들을 수립할 수 있으며, 각각의 수립된 시나리오에는, 변전소의 개수 및 위치에 대한 정보가 포함된다.
나아가, 도 9는 예시일 뿐이며, 그 외 다양한 시나리오들이 수립될 수 있음은 자명하다. 특히, 동일한 개수의 변전소에 대하여도 서로 다른 역으로 선택될 수 있음도 자명하다.
이상과 같이, 상기 시나리오 수립부(400)에서 복수의 시나리오들이 수립되면, 그 중 하나의 시나리오를 선정하여, 해당 시나리오에서 설계된 변전소의 위치 및 개수에 대한 정보를 상기 전력 해석부(500)로 제공한다.
이 후, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 전력 해석부(500)에서는, 상기 선정된 시나리오에서 설계된 변전소에서의 전력을 해석한다(단계 S50).
이 경우, 상기 전력 해석부(500)는 상기 정보 입력부(100) 중, 해석 정보입력부(120)로부터 상기 변전소에서의 전력 해석을 위한 해석 정보를 제공받는다.
상기 해석 정보입력부(120)에서 제공되는 해석 정보의 예는 하기 [표 1]과 같다.
[표 1] 해석 정보의 예
Figure 112019122190751-pat00001
그리하여, 상기 전력해석부(500)에서는, 상기 예시된 해석 정보를 제공받아, 상기 선정된 시나리오에 포함되는 설계된 변전소의 각 위치에서의 가선전압과 순시공급의 용량을 해석하여 산출한다.
이와 같이, 상기 전력해석부(500)에서, 도출된 각 변전소의 위치에서의 가선전압과 순시공급의 용량의 예는 하기 [표 2]와 같다.
[표 2] 가선전압과 순시공급의 용량의 예
Figure 112019122190751-pat00002
상기 [표 2]에서는, 선정된 시나리오가 도 9에서의 시나리오 1에 해당되는 것으로 변전소가 4개의 역인 천호, 석촌, 복정, 신흥에 각각 설치되는 것을 가정하였다.
이상과 같이, 상기 전력 해석부(500)에서, 선정된 시나리오에서 설계된 변전소에서의 가선전압과 순시공급 용량을 해석된 결과는 상기 판단부(600)로 제공된다.
그리하여, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 판단부(600)에서는, 상기 각 변전소에서의 가선전압과 순시공급 용량을 기 설정된 기준값과 비교하고(단계 S60), 상기 가선전압과 순시공급 용량이 상기 기준값을 만족하는 것으로 판단되면, 해당 시나리오는 일단 적용 가능한 시나리오로 판단한다.
이 경우, 상기 기준값은, 앞서 설명한 급속충전식 철도차량의 운행 방식에 따라 정거장에서 급속충전하는 것을 고려하여 상기 변전소에서 공급해야 하는 변전소의 순시공급 용량과 이 때의 가선전압에 관한 정보인 것으로, 가선전압의 기준값은 최대값과 최소값을 고려하여 설정할 수 있으며 변전소의 순시공급용량은 최대값이 낮을수록 요구되는 변전소 용량이 작아질 수 있고 이는 경제성과도 밀접한 관련이 있다. 상기 기준값은 별도의 데이터 베이스(미도시)를 통해 미리 설정되어 제공될 수 있다.
즉, 상기 전력 해석부(500)를 통해 도출된 상기 가선전압과 상기 순시공급 용량이 상기 기준값을 만족하면, 상기 철도차량의 급속충전 방식으로의 정거장간 운행이 가능한 것으로, 이렇게 선정된 시나리오는 해당 노선에 적용이 가능한 시나리오라 할 수 있다. 그러나, 상기 도출된 가선전압과 상기 순시공급 용량이 상기 기준값보다 작다면, 상기 철도차량의 급속충전 방식으로의 정거장간 운행시 필요한 에너지를 충전할 수 없는 구간이 존재한다는 의미로서, 해당 시나리오는 적용이 불가능하다.
한편, 상기 판단부(600)에서, 상기 선정된 시나리오가 적용이 불가능하다고 판단되는 경우(단계 S60), 상기 시나리오 변경부(700)에서는, 해당 시나리오를 삭제(단계 S80)하고, 이렇게 삭제된 정보를 상기 시나리오 수립부(400)로 제공한다.
그리하여, 상기 시나리오 수립부(400)는, 기 수립된 시나리오들 중 다른 시나리오를 선정하여 상기 전력 해석부(500)로 제공한다(단계 S40). 이후, 수립 한 모든 시나리오에 대해 동일한 과정을 반복한다..
한편, 상기 판단부(600)에서, 상기 선정된 시나리오의 적용이 가능하다고 판단되는 경우(단계 S60), 상기 선정된 시나리오를 적용할 것인가에 대하여 추가로 판단할 수 있으며(단계 S70), 적용이 불가능하다고 판단되면, 상기 시나리오 변경부(700)에서 해당 시나리오를 삭제 및 변경하며(단계 S90), 모든 시나리오 중에 적용 가능한 시나리오들만 선정될 때까지 동일한 과정이 반복된다.
이 경우, 선정된 시나리오에 대해 추가판단을 통해 적용이 불가능한 예로는, 선정된 정거장에 변전소를 설치할 공간이 부족한 등의 사유로 변전소 설치가 불가능하거나, 기타 철도 차량의 안정적인 운행에 방해가 되는 요소 혹은 민원의 소지가 존재하는 경우를 예로 들 수 있다.
이상에서 설명한 단계를 통해, 본 실시예에서의 변전소 인프라 설계시스템을 구현함으로써, 급속충전식 철도차량의 운행 노선에서, 상기 철도차량의 안정적이고 효율적인 운행이 가능하도록 최적의 변전소의 설치 개수 및 위치를 설계할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 급속충전식 철도차량의 운행방식에 따라, 정거장에서 충전을 수행할 수 있는 변전소 인프라를 최적설계함으로써, 안정적이고 효과적인 충전이 가능하여, 급속충전식 철도차량의 상용화를 도모할 수 있다.
이 경우, 실제 철도차량의 운행 시뮬레이션 결과와, 선택된 급속충전 방식을 바탕으로 변전소의 선정에 관한 시나리오를 수립하므로, 실제 철도차량의 운행에 있어서의 발생 가능한 다양한 시나리오에 대한 검증이 가능하게 된다.
특히, 급속충전 방식으로, 모든 정거장에서의 동일 전류값 충전, 각 정거장별로 일정 전력값으로 충전, 각 정거장별로 일정한 전류값으로 충전하는 방식 모두에 대한 시나리오의 수립이 가능하므로, 급속충전식 철도차량의 다양한 운행방식에 대한 사전 검증이 가능하게 된다.
또한, 수립된 시나리오에 대한 검증을, 가선전압과 순시공급의 용량을 바탕으로 판단하는 것으로, 결국 선택된 시나리오에서의 변전소가 각 정거장에서의 급속충전식 철도차량의 충전을 위한 안정적인 에너지를 공급할 수 있는 환경을 만족하는가에 대한 충분한 검토가 수행될 수 있어, 실제 상용화에서의 철도차량의 운행의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이를 통해, 철도 차량의 스펙, 운행되는 궤도, 운행되는 구간, 충전 방식별로 변전소의 위치와 용량, 수량을 최적 설계할 수 있게 되므로, 실제 변전소의 설치 및 무가선 철도차량인 급속충전식 철도차량의 운행에 대한 사전 검토가 가능하여, 향후 실제 양산 단계에서의 경제성을 확보할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 변전소 인프라 설계시스템
100 : 정보 입력부 110 : 초기 정보입력부
120 : 해석 정보입력부 200 : 시뮬레이션부
300 : 운영방법 선정부 400 : 시나리오 수립부
500 : 전력 해석부 600 : 판단부
700 : 시나리오 변경부

Claims (13)

  1. 초기 정보를 입력받아 열차 운행을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부;
    정거장 급속충전 방식으로, 모든 정거장에서 정차시간 이내에 동일한 전류값으로 충전하는 방식, 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전력값으로 충전하는 방식, 및 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전류값으로 충전하는 방식 중 어느 하나를 선정하는 운영방법 선정부;
    상기 열차 운행 시뮬레이션 결과, 및 상기 선정된 급속충전 방식을 바탕으로 복수개의 변전소들의 위치 및 수량의 조합들 중 어느 하나를 시나리오로 수립하는 시나리오 수립부;
    상기 선정된 변전소의 각 위치에서, 가선전압과 순시공급 용량을 산출하는 전력 해석부;
    상기 산출된 가선전압과 순시공급 용량을, 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 선정된 시나리오가 적용이 가능한 것인지의 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부가 상기 선정된 시나리오가 타당하지 않다고 판단되는 경우, 상기 선정된 시나리오를 삭제하는 시나리오 변경부를 포함하는 변전소 인프라 설계시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기 정보를 상기 시뮬레이션으로 제공하는 초기 정보입력부, 및 상기 전력 해석을 위한 해석 정보를 상기 전력 해석부로 제공하는 해석 정보입력부를 포함하는 정보 입력부를 더 포함하는 변전소 인프라 설계시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초기 정보는, 철도차량 정보, 궤도 정보, 및 철도차량 운행 정보를 포함하고,
    상기 해석 정보는, 철도차량 운영시스템 정보, 변전소 정보, 철도차량 위치 및 전력 정보, 및 가선 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소 인프라 설계시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 초기 정보를 입력받아 열차 운행을 시뮬레이션하는 단계;
    정거장 급속충전 방식으로, 모든 정거장에서 정차시간 이내에 동일한 전류값으로 충전하는 방식, 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전력값으로 충전하는 방식, 및 각 정거장별로 정차시간만큼만 일정한 전류값으로 충전하는 방식 중 어느 하나를 바탕으로 운영방법을 선정하는 단계;
    상기 열차 운행 시뮬레이션 결과, 및 상기 선정된 급속충전 방식을 바탕으로 복수개의 변전소들의 위치 및 수량의 조합들 중 어느 하나를 시나리오로 수립하는 단계;
    상기 선정된 변전소의 각 위치에서, 가선전압과 순시공급 용량을 산출하여 해석하는 단계;
    상기 산출된 가선전압과 순시공급 용량을, 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 선정된 시나리오가 적용이 가능한 것인지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 선정된 시나리오가 적용이 가능하지 않은 것으로 판단되면, 상기 선정된 시나리오를 삭제하고, 새로운 시나리오를 수립하는 단계를 포함하는 변전소 인프라 설계방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020190154084A 2019-11-27 2019-11-27 급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법 KR102293161B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154084A KR102293161B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154084A KR102293161B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210065407A KR20210065407A (ko) 2021-06-04
KR102293161B1 true KR102293161B1 (ko) 2021-08-26

Family

ID=76391554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190154084A KR102293161B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102293161B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113609628B (zh) * 2021-07-21 2023-09-26 南方电网科学研究院有限责任公司 地铁变电站的选址方法、装置、设备及可读存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100438927B1 (ko) * 2001-06-15 2004-07-03 현대중공업 주식회사 직류전철용 변전소 용량설계 방법
JP2009273218A (ja) 2008-05-07 2009-11-19 Toyo Electric Mfg Co Ltd 蓄電システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3161154B2 (ja) * 1993-05-17 2001-04-25 三菱電機株式会社 列車運行管理システム
KR101488586B1 (ko) * 2013-03-04 2015-02-02 주식회사 엘지씨엔에스 전기차 동적 충전 방법 및 시스템
KR20150127945A (ko) * 2014-05-07 2015-11-18 한국철도기술연구원 철도차량 위치 기반의 가변형 급전 제어 장치
KR101780342B1 (ko) * 2015-06-12 2017-09-22 고려대학교 산학협력단 전기철도 시스템에서 에너지 저장 장치의 스케줄링 방법 및 장치
KR101776008B1 (ko) 2015-08-11 2017-09-19 한국철도기술연구원 급속 충전을 통한 정거장 간 전동차 운행시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100438927B1 (ko) * 2001-06-15 2004-07-03 현대중공업 주식회사 직류전철용 변전소 용량설계 방법
JP2009273218A (ja) 2008-05-07 2009-11-19 Toyo Electric Mfg Co Ltd 蓄電システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210065407A (ko) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nasri et al. Timetable optimization for maximum usage of regenerative energy of braking in electrical railway systems
Arboleya et al. Energy is on board: Energy storage and other alternatives in modern light railways
González-Gil et al. A systems approach to reduce urban rail energy consumption
Ciccarelli et al. Line-voltage control based on wayside energy storage systems for tramway networks
EP2768693B1 (en) Method, system and charging station for charging electric vehicles
EP3103676B1 (en) Train energy control system, ground device, and on-vehicle device
KR102293161B1 (ko) 급속충전식 철도차량의 운영방식에 따른 변전소 인프라 설계 시스템 및 이를 이용한 변전소 인프라 설계방법
Arboleya et al. A review of railway feeding infrastructures: Mathematical models for planning and operation
JP4761785B2 (ja) 車両運行計画作成装置
Ramsey et al. Comparison of energy recovery solutions on a suburban DC railway system
Roch-Dupre et al. Simulation-based assessment of the installation of a Reversible Substation in a railway line, including a realistic model of large traffic perturbations
Tang et al. Optimizing train speed profiles to improve regeneration efficiency of transit operations
Arboleya et al. Off‐board and on‐board energy storage versus reversible substations in DC railway traction systems
CN104379397B (zh) 铁道系统
KR102207942B1 (ko) 에너지저장시스템을 포함하는 직류전기 철도 급전시스템 설계 방법
Jakubowski et al. Constant vs. variable efficiency of electric drive in train run simulations
Mohamed et al. Optimum planning for inductively charged on-demand automated electric shuttles at Greenville, South Carolina
KR102208023B1 (ko) 수소연료전지 하이브리드 철도차량의 soc 관리 방법
Alnuman et al. Adaptive Control Method to Manage SOC for Energy Storage in DC Electric Railways
Kühlkamp et al. The FCH2RAIL Project: A Demonstration of a Modular Fuel Cell Hybrid Power Pack
AU2017221851A1 (en) An energy management device for railway vehicles
Szenasy New energy management of capacitive energy storage in metro railcar by simulation
JP2012016148A (ja) シミュレーション装置及びシミュレーション方法並びにそのプログラム、架線交通システム
Ogawa et al. Development of a train running energy simulator for commercial train running
Kapetanović et al. Optimal network electrification plan for operation of battery-electric multiple unit regional trains

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right