JPH07304353A - 鉄道変電所き電電圧制御装置 - Google Patents
鉄道変電所き電電圧制御装置Info
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- JPH07304353A JPH07304353A JP10014694A JP10014694A JPH07304353A JP H07304353 A JPH07304353 A JP H07304353A JP 10014694 A JP10014694 A JP 10014694A JP 10014694 A JP10014694 A JP 10014694A JP H07304353 A JPH07304353 A JP H07304353A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各変電所のピーク電力量を抑制して設備容量
をも抑制するとともに、電力回生をできるだけ有効に利
用してランニングコストを抑制することを可能にする。 【構成】 複数の変電所をもち、並列き電を行う電気鉄
道き電系統において、力行車、回生車の在線状況および
運行状況を把握するための列車状況把握手段と、制約条
件を設定する制約条件設定手段と、評価関数を設定する
評価関数設定手段と、各変電所のき電電圧分担を、前記
制約条件のもとで、前記評価関数を最適にする各変電所
のき電分担を決定する最適き電分担決定手段と、前記最
適き電分担決定手段により決定したき電分担に基づき、
各変電所の送出電圧値を変電所の整流器２７に対して設
定する送出電圧設定手段と、を備えていることを特徴と
する。
をも抑制するとともに、電力回生をできるだけ有効に利
用してランニングコストを抑制することを可能にする。 【構成】 複数の変電所をもち、並列き電を行う電気鉄
道き電系統において、力行車、回生車の在線状況および
運行状況を把握するための列車状況把握手段と、制約条
件を設定する制約条件設定手段と、評価関数を設定する
評価関数設定手段と、各変電所のき電電圧分担を、前記
制約条件のもとで、前記評価関数を最適にする各変電所
のき電分担を決定する最適き電分担決定手段と、前記最
適き電分担決定手段により決定したき電分担に基づき、
各変電所の送出電圧値を変電所の整流器２７に対して設
定する送出電圧設定手段と、を備えていることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の変電所をもち並
列き電を行う電気鉄道き電系統における、各変電所のき
電電圧を制御する鉄道変電所き電電圧制御装置に関す
る。
列き電を行う電気鉄道き電系統における、各変電所のき
電電圧を制御する鉄道変電所き電電圧制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、直流電化区間では、図６に示すような隣接変電所間
２０ａ、２０ｂで並列にき電する並列き電方式が採用さ
れている。
に、直流電化区間では、図６に示すような隣接変電所間
２０ａ、２０ｂで並列にき電する並列き電方式が採用さ
れている。
【０００３】運転用電力は、一般的には高圧の交流電力
を買電し、変電所２０ａ、２０ｂ内の整流器２７ａ、２
７ｂを用いて直流に整流した後、電車線路にき電され
る。電車線路はトロリー線２２と並列に、き電線２１を
設けるのが普通である。トロリー線２２とき電線２１と
は、き電分岐線２３によって並列接続される。列車５０
は集電装置たとえばパンタグラフ５１を介してトロリー
線２２から電気を得、電気車を動かす。その後、電力は
レール３０などの帰線を経て変電所２０ａ、２０ｂに返
される。また、トロリー線２２はセクション２５で分割
できる。変電所２０ａ、２０ｂ内には、保護装置として
高速度遮断器２６ａ、２６ｂなどが設置されている。
を買電し、変電所２０ａ、２０ｂ内の整流器２７ａ、２
７ｂを用いて直流に整流した後、電車線路にき電され
る。電車線路はトロリー線２２と並列に、き電線２１を
設けるのが普通である。トロリー線２２とき電線２１と
は、き電分岐線２３によって並列接続される。列車５０
は集電装置たとえばパンタグラフ５１を介してトロリー
線２２から電気を得、電気車を動かす。その後、電力は
レール３０などの帰線を経て変電所２０ａ、２０ｂに返
される。また、トロリー線２２はセクション２５で分割
できる。変電所２０ａ、２０ｂ内には、保護装置として
高速度遮断器２６ａ、２６ｂなどが設置されている。
【０００４】最近の電車は、省エネルギーなどを目的と
して、電力回生ブレーキが採用されている。この電力回
生による電気の流れを図７に示す。電力回生ブレーキ
は、列車５０ａがブレーキをかける際に発生するエネル
ギーを電力に変換して回生し、これを他の列車５０ｂの
力行電力として有効利用したり（図７、電力の流れ４２
参照）、変電所２０に電力回生設備を設け、駅設備など
の電力として有効利用する（図７、電力の流れ４３参
照）ものである。
して、電力回生ブレーキが採用されている。この電力回
生による電気の流れを図７に示す。電力回生ブレーキ
は、列車５０ａがブレーキをかける際に発生するエネル
ギーを電力に変換して回生し、これを他の列車５０ｂの
力行電力として有効利用したり（図７、電力の流れ４２
参照）、変電所２０に電力回生設備を設け、駅設備など
の電力として有効利用する（図７、電力の流れ４３参
照）ものである。
【０００５】変電所の位置や諸設備の容量は、輸送計
画、路線、車両性能などにより割り出される。各変電所
のき電電圧は、通常は、だいたい共通して一定の値の範
囲で運用されている。しかし、運行ダイヤには時間帯に
よって粗密の差があり、密ダイヤの時間帯には客扱いに
よる慢性的な列車遅れが発生しやすいし、これにより列
車の団子状態が発生し、ある変電所に負荷が集中し、そ
のために不用意な列車のノッチ制限が行われたり、その
ようなことを見越して一部の設備容量を過大にしなけれ
ばならないなどの問題点があった。
画、路線、車両性能などにより割り出される。各変電所
のき電電圧は、通常は、だいたい共通して一定の値の範
囲で運用されている。しかし、運行ダイヤには時間帯に
よって粗密の差があり、密ダイヤの時間帯には客扱いに
よる慢性的な列車遅れが発生しやすいし、これにより列
車の団子状態が発生し、ある変電所に負荷が集中し、そ
のために不用意な列車のノッチ制限が行われたり、その
ようなことを見越して一部の設備容量を過大にしなけれ
ばならないなどの問題点があった。
【０００６】また、高密度線路においては、負荷がふえ
る程き電電圧やパンタ点電圧が低下するために、電車の
定時性の確保に支障がでる場合もあった。そのため、設
定電圧値を、必要な値に対して高めに設定している場合
もある。
る程き電電圧やパンタ点電圧が低下するために、電車の
定時性の確保に支障がでる場合もあった。そのため、設
定電圧値を、必要な値に対して高めに設定している場合
もある。
【０００７】さらに、電力回生をしようとしても、回生
失効や抑制が生じると回生電力の有効利用が図れないば
かりでなく、電力回生インバータ装置を設置している場
合にはその効果を十分発揮できないという問題も生じ
る。
失効や抑制が生じると回生電力の有効利用が図れないば
かりでなく、電力回生インバータ装置を設置している場
合にはその効果を十分発揮できないという問題も生じ
る。
【０００８】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、各変電所のピーク電力量を抑制して、設備容量
をも抑制するとともに、電力回生をできるだけ有効に利
用してランニングコストを抑制することを可能にする鉄
道変電所き電電圧制御装置を提供することを目的とす
る。
であり、各変電所のピーク電力量を抑制して、設備容量
をも抑制するとともに、電力回生をできるだけ有効に利
用してランニングコストを抑制することを可能にする鉄
道変電所き電電圧制御装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による鉄道変電所
き電電圧制御装置の第１の態様は、複数の変電所をも
ち、並列き電を行なう電気鉄道き電系統において、力行
車、回生車の在線状況および運行状況を把握するための
列車状況把握手段と、制約条件を設定する制約条件設定
手段と、評価関数を設定する評価関数設定手段と、各変
電所のき電電圧分担を、前記制約条件のもとで、前記評
価関数を最適にする各変電所のき電分担を決定する最適
き電分担決定手段と、前記最適き電分担決定手段により
決定したき電分担に基づき、各変電所の送出電圧値を変
電所の整流器に対して設定する送出電圧設定手段と、を
備えていることを特徴とする。
き電電圧制御装置の第１の態様は、複数の変電所をも
ち、並列き電を行なう電気鉄道き電系統において、力行
車、回生車の在線状況および運行状況を把握するための
列車状況把握手段と、制約条件を設定する制約条件設定
手段と、評価関数を設定する評価関数設定手段と、各変
電所のき電電圧分担を、前記制約条件のもとで、前記評
価関数を最適にする各変電所のき電分担を決定する最適
き電分担決定手段と、前記最適き電分担決定手段により
決定したき電分担に基づき、各変電所の送出電圧値を変
電所の整流器に対して設定する送出電圧設定手段と、を
備えていることを特徴とする。
【００１０】又、本発明による鉄道変電所き電電圧制御
装置の第２の態様は上記第１の態様において、列車状況
把握手段によって得られる現在の列車の運行状況を計画
ダイヤに照らし合せて、列車の実際の運行状況を加味し
た単位時間後の電力負荷を予測する電力負荷予測手段
と、を更に有し、変電所き電分担を決定する際に、電力
負荷予測手段により得られた電力負荷予測値に基づきき
電分担を決定することを特徴とする。
装置の第２の態様は上記第１の態様において、列車状況
把握手段によって得られる現在の列車の運行状況を計画
ダイヤに照らし合せて、列車の実際の運行状況を加味し
た単位時間後の電力負荷を予測する電力負荷予測手段
と、を更に有し、変電所き電分担を決定する際に、電力
負荷予測手段により得られた電力負荷予測値に基づきき
電分担を決定することを特徴とする。
【００１１】又、本発明による鉄道変電所き電電圧制御
装置の第３の態様は、上記第２の態様において、各変電
所の使用電力を記録する電力量記録手段と、電力量記録
手段によって記録された各変電所の過去の使用電力量を
用いて電力使用量の推移の特性を学習し、この特性を前
記電力量予測手段に送出する学習手段と、を備えたこと
を特徴とする。
装置の第３の態様は、上記第２の態様において、各変電
所の使用電力を記録する電力量記録手段と、電力量記録
手段によって記録された各変電所の過去の使用電力量を
用いて電力使用量の推移の特性を学習し、この特性を前
記電力量予測手段に送出する学習手段と、を備えたこと
を特徴とする。
【００１２】
【作用】上述のように構成された本発明の鉄道変電所き
電電圧制御装置の第１の態様によれば、まず、列車状況
把握手段において、対象とする変電所の管轄する鉄道路
線内の力行車、すなわち電力負荷となる列車と、回生
車、すなわち変電所もしくは他の力行車に電力を供給す
る列車の分布・種別・位置が知られる。つぎに、前記列
車の分布・種別・位置に基づき、各変電所のき電分担を
最適き電分担決定手段により、制約条件設定手段で設定
した制約条件を満たす範囲でかつ評価関数設定手段で設
定した評価関数を最適にする変電所き電分担が最適化計
算により決定される。そして、その結果決定した各変電
所最適き電分担に基づき、送り出し電圧値が変電所送り
出し電圧設定手段により変電所の整流器に設定される。
電電圧制御装置の第１の態様によれば、まず、列車状況
把握手段において、対象とする変電所の管轄する鉄道路
線内の力行車、すなわち電力負荷となる列車と、回生
車、すなわち変電所もしくは他の力行車に電力を供給す
る列車の分布・種別・位置が知られる。つぎに、前記列
車の分布・種別・位置に基づき、各変電所のき電分担を
最適き電分担決定手段により、制約条件設定手段で設定
した制約条件を満たす範囲でかつ評価関数設定手段で設
定した評価関数を最適にする変電所き電分担が最適化計
算により決定される。そして、その結果決定した各変電
所最適き電分担に基づき、送り出し電圧値が変電所送り
出し電圧設定手段により変電所の整流器に設定される。
【００１３】これにより、各変電所の電力供給分担を全
変電所を総合的にみてリアルタイムで調整することが可
能となり、各変電所のピーク電力量を抑制し、設備容量
も抑制できるとともに、電力回生をできるだけ有効に利
用し、ランニングコストを抑制することができる。
変電所を総合的にみてリアルタイムで調整することが可
能となり、各変電所のピーク電力量を抑制し、設備容量
も抑制できるとともに、電力回生をできるだけ有効に利
用し、ランニングコストを抑制することができる。
【００１４】ここで、第２の態様の電力負荷予測手段を
使えば、計算時点での列車の分布のみではなく、運行ダ
イヤなどを利用してある時間後までの列車の運行状態を
考慮した変電所のき電分担を決定することが可能とな
る。
使えば、計算時点での列車の分布のみではなく、運行ダ
イヤなどを利用してある時間後までの列車の運行状態を
考慮した変電所のき電分担を決定することが可能とな
る。
【００１５】また、第３の態様の場合では、変電所電力
量記録手段により蓄えられた各変電所の過去の使用電力
量を用いて電力使用量の推移の特性を知ることができ、
この特性を用いて電力負荷予測手段で行なう電力負荷予
測の精度を上げることができる。
量記録手段により蓄えられた各変電所の過去の使用電力
量を用いて電力使用量の推移の特性を知ることができ、
この特性を用いて電力負荷予測手段で行なう電力負荷予
測の精度を上げることができる。
【００１６】
【実施例】本発明による鉄道変電所き電電圧制御装置
（以下、単に制御装置という）の第１の実施例の構成を
図１に示す。この実施例の制御装置は列車状況把握手段
２と、制約条件設定手段４と、評価関数設定手段５と、
最適き電分担決定手段６と、送出電圧設定手段７とを備
えており、図４に示す電気鉄道き電系統に用いられるも
のである。この図４に示す電気鉄道き電系統は、複線す
なわち上り線および下り線を有する電気鉄道を対象に
し、ｎ個の変電所ＳＳ1 ，…ＳＳn から並列き電を行う
ものである。ｋ番目の変電所ＳＳk とｋ＋１番目の変電
所ＳＳk+1 との間のき電区間をｋ区間と呼べば、図４に
おいてはｋ−１区間には下り線に１台の列車５０ａ、上
り線に１台の列車５０ｃの計２台が在線し、ｋ区間には
下り線に１台の列車５０ｂが在線していることを示して
いる。
（以下、単に制御装置という）の第１の実施例の構成を
図１に示す。この実施例の制御装置は列車状況把握手段
２と、制約条件設定手段４と、評価関数設定手段５と、
最適き電分担決定手段６と、送出電圧設定手段７とを備
えており、図４に示す電気鉄道き電系統に用いられるも
のである。この図４に示す電気鉄道き電系統は、複線す
なわち上り線および下り線を有する電気鉄道を対象に
し、ｎ個の変電所ＳＳ1 ，…ＳＳn から並列き電を行う
ものである。ｋ番目の変電所ＳＳk とｋ＋１番目の変電
所ＳＳk+1 との間のき電区間をｋ区間と呼べば、図４に
おいてはｋ−１区間には下り線に１台の列車５０ａ、上
り線に１台の列車５０ｃの計２台が在線し、ｋ区間には
下り線に１台の列車５０ｂが在線していることを示して
いる。
【００１７】再び図１に戻り、列車状況把握手段２は力
行車、回生車の在線状況および運行状況を把握する。各
列車の位置は軌道回路などにより検知され、列車名とと
もに運行管理システムなどを通じて伝達されるものとす
る。このとき、列車の走行速度も伝達されるとより良
い。列車状況把握手段２によって、対象とする変電所の
管轄する鉄道路線内の力行車および回生車の分布、種
別、位置を知ることができる。
行車、回生車の在線状況および運行状況を把握する。各
列車の位置は軌道回路などにより検知され、列車名とと
もに運行管理システムなどを通じて伝達されるものとす
る。このとき、列車の走行速度も伝達されるとより良
い。列車状況把握手段２によって、対象とする変電所の
管轄する鉄道路線内の力行車および回生車の分布、種
別、位置を知ることができる。
【００１８】制約条件設定手段４は最適き電分担決定手
段６において行われる最適化計算に用いられ制約条件を
設定する。
段６において行われる最適化計算に用いられ制約条件を
設定する。
【００１９】評価関数設定手段５は最適き電分担決定手
段６において行われる最適化計算に用いられる評価関数
を設定する。
段６において行われる最適化計算に用いられる評価関数
を設定する。
【００２０】最適き電分担決定手段６は列車の分布・種
別・位置に基づいて上記設定された制約条件のもとで、
上記設定された評価関数を停留させる、各変電所の最適
なき電分担を決定する。
別・位置に基づいて上記設定された制約条件のもとで、
上記設定された評価関数を停留させる、各変電所の最適
なき電分担を決定する。
【００２１】送出電圧設定手段７は決定された最適なき
電分担に基づいて、各変電所の整流器２７に送り出し電
圧値を設定する。
電分担に基づいて、各変電所の整流器２７に送り出し電
圧値を設定する。
【００２２】次に、最適き電分担決定手段６によって行
われる変電所最適き電分担問題の定式化について説明す
る。以下の定式化に使用される記号の意味は以下の通り
とする（図５参照）。
われる変電所最適き電分担問題の定式化について説明す
る。以下の定式化に使用される記号の意味は以下の通り
とする（図５参照）。
【００２３】（記号の説明） ｋ ：変電所もしくはき電区間に対する識別インデッ
クス。
クス。
【００２４】（ｋ＝１，２，…，ｎ） （ｋ−１）−ｋ変電所間が、ｋき電区間である。
【００２５】 ＥOk ：ｋ変電所無負荷電圧 ［Ｖ］ ＲSSk ：ｋ変電所等価直流抵抗 ［Ω］ ＩSSk ：ｋ変電所電流 ［Ａ］ ＥSSk ：ｋ変電所送り出し電圧 ［Ｖ］ ｒSk ：ｋ変電所架線までの抵抗 ［Ω］ Ｉfk,a ：ｋ変電所方面別き電電流（ａ＝１，２，３，４） ［Ａ］ ｎｔｋ１：ｋ区間下り列車内在台数 ［台］ ｎｔｋ２：ｋ区間上り列車内在台数 ［台］ ＥPk,d,j：ｋ区間列車Ｄd,j パンタ点電圧 ［Ｖ］ ｄ＝１は下りを示し、ｄ＝２は上りを示す。
【００２６】 ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１ （ｄ＝１の場合） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２ （ｄ＝２の場合） ＩPk,d,j：ｋ区間列車Ｄd,j 負荷電流 ［Ａ］ ｄ＝１は下りを示し、ｄ＝２は上りを示す。
【００２７】 ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１ （ｄ＝１の場合） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２ （ｄ＝２の場合） ｒ1k,d,j：ｋ区間架線抵抗 ［Ω］ ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１＋１ （ｄ＝１の場合） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２＋１ （ｄ＝２の場合） Ｉ1k,d,j：ｋ区間架線電流 ［Ａ］ ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１＋１ （ｄ＝１の場合） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２＋１ （ｄ＝２の場合） （決定定数）決定変数としては下記のものがある。
【００２８】 変電所ｋ（ｋ＝１，２，…，ｎｋ）の送り出し電圧ＥSSk ［Ｖ］ 変電所ｋ等価直流抵抗ＲSSk ［Ω］ 変電所ｋ電流ＩSSk ［Ａ］ 変電所ｋ方面別き電電流Ｉfk,a （ａ＝１，２，３，４） ［Ａ］ ｋ区間列車Ｄd,j パンタ点電圧ＥPk,d,j ［Ｖ］ ｄ＝１は下りを示し、ｄ＝２は上りを示す。
【００２９】 ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１ （ｄ＝１の場合） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２ （ｄ＝２の場合） ｋ区間架線電流Ｉ1k,d,j ［Ａ］ ｄ＝１は下りを示し、ｄ＝２は上りを示す。
【００３０】 ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１＋１ （ｄ＝１の場合） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２＋１ （ｄ＝２の場合） （既知変数）既知変数としては下記のものがある。
【００３１】 ｋ区間下り列車位置、内在台数 ［ｍ］［台］ ｋ区間上り列車位置、内在台数 ［ｍ］［台］ ｋ区間列車Ｄd,j の負荷電流ＩPk,d,j ［Ａ］ ｄ＝１は下りを示し、ｄ＝２は上りを示す。
【００３２】 ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１ （ｄ＝１の場合） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２ （ｄ＝２の場合） （標準き電電圧に対して、乗車率を考慮して、車両特性
（速度−負荷電流）を用いて決定する。） （評価関数）評価関数Ｊは
（速度−負荷電流）を用いて決定する。） （評価関数）評価関数Ｊは
【００３３】
【数１】 と表わされる。ただし、 Ｐk ：変電所ｋの単位時間あたりの積算電力量 ［ｋＷｈ］ （単位時間として、ここでは３０分を選ぶ。） Ｐk ＝ＥSSk ・ＩSSk …（０′） また制約条件には、不等式制約条件と等式制約条件があ
る。
る。
【００３４】（制約条件） a) 不等式制約条件 (1) 変電所送り出し電圧範囲設備上の制約 整流器定格上の制約である。すなわち ＥSSkSmin ≦ＥSSk ≦ＥSSkSmax ，ｋ＝１，２，…，ｎ …（１） ただし、 ＥSSkSmin ：変電所ｋの送り出し電圧設定可能最小値 ［Ｖ］ ＥSSkSmax ：変電所ｋの送り出し電圧設定可能最大値 ［Ｖ］ である。
【００３５】(2) 変電所送り出し電圧運用範囲制約 回生失効低減、力行支障防止のために、運用側が設定す
る制約である。すなわち、 ＥSSkUmin ≦ＥSSk ≦ＥSSkUmax ，ｋ＝１，２，…，ｎ …（２） ただし、 ＥSSkUmin ：変電所ｋの送り出し電圧運用最小値 ［Ｖ］ ＥSSkUmax ：変電所ｋの送り出し電圧運用最大値 ［Ｖ］ である。
る制約である。すなわち、 ＥSSkUmin ≦ＥSSk ≦ＥSSkUmax ，ｋ＝１，２，…，ｎ …（２） ただし、 ＥSSkUmin ：変電所ｋの送り出し電圧運用最小値 ［Ｖ］ ＥSSkUmax ：変電所ｋの送り出し電圧運用最大値 ［Ｖ］ である。
【００３６】(3) 隣接変電所間送り出し電圧差制約 隣接変電所間で送り出し電圧にあまり違いをつけたくな
い場合に設定する。すなわち、 ｜ＥSSk −ＥSSk-1 ｜≦εＥk-1 ，ｋ＝２，３，…，ｎ …（３） ただし、 εＥk-1 ：（ｋ−１）−ｋ変電所間送り出し電圧差しきい値 ［Ｖ］ である。
い場合に設定する。すなわち、 ｜ＥSSk −ＥSSk-1 ｜≦εＥk-1 ，ｋ＝２，３，…，ｎ …（３） ただし、 εＥk-1 ：（ｋ−１）−ｋ変電所間送り出し電圧差しきい値 ［Ｖ］ である。
【００３７】(4) パンタ点電圧制約 各列車について実際の力行に支障が生じないようにする
ための余裕代を設定する。すなわち、 ＥPk,d,jmin ≦Ｅpk,d,j≦ＥPk,d,jmax ，ｋ＝１，２，…，ｎ ただし、ｄ＝１は下りを示し、ｄ＝２は上りを示す。
ための余裕代を設定する。すなわち、 ＥPk,d,jmin ≦Ｅpk,d,j≦ＥPk,d,jmax ，ｋ＝１，２，…，ｎ ただし、ｄ＝１は下りを示し、ｄ＝２は上りを示す。
【００３８】 ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１ （ｄ＝１の場合） …（４） ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２ （ｄ＝２の場合） ＥPk,d,jmin ：ｋ区間列車Ｄd,j パンタ点電圧運用最小値 ［Ｖ］ ＥPk,d,jmax ：ｋ区間列車Ｄd,j パンタ点電圧運用最大値 ［Ｖ］ である。
【００３９】(5) デマンド制約 積算電力量を予測し、デマンド制限にかからない範囲の
送り出し電圧設定を行う。すなわち、 ＰPk≦Ｐdk …（５） ただし、 ＰPk：積算電力量予測値 ［ｋＷｈ］ Ｐdk：デマンド制限を考慮した電力しきい値 ［ｋＷｈ］ である。ここで、積算電力量予測値ＰPkは、以下のよう
に算出する。
送り出し電圧設定を行う。すなわち、 ＰPk≦Ｐdk …（５） ただし、 ＰPk：積算電力量予測値 ［ｋＷｈ］ Ｐdk：デマンド制限を考慮した電力しきい値 ［ｋＷｈ］ である。ここで、積算電力量予測値ＰPkは、以下のよう
に算出する。
【００４０】ＰPk＝ＥSSk ・ＩSSk b) 等式制約条件 等式制約条件としては下記のものがある。
【００４１】(1) 電流関係式 ｋ（ｋ＝２，３，…ｎ）区間（上り、下り）に流入す
る総電流であり、
る総電流であり、
【００４２】
【数２】 と表わされる。ただし、ＩPTk-1 は１〜（ｋ−１）区間
の総列車負荷電流［Ａ］であり、
の総列車負荷電流［Ａ］であり、
【００４３】
【数３】 と表わされる。
【００４４】ｋ（ｋ＝２，３，…ｎ）区間内での電流
入出力は、
入出力は、
【００４５】
【数４】 と表わされる。
【００４６】ｋ（ｋ＝２，３，…ｎ）区間架線電流は
【００４７】
【数５】 と表わされる。
【００４８】(2) 電圧関係式 ｋ（ｋ＝２，…ｎ）区間の電位差は、
【００４９】
【数６】 と表わされる。
【００５０】(3) 路線抵抗 本実施例においては、き電線や架線および帰線の抵抗の
値は、それぞれ上り下り等しく単位長さあたりの値ａｒ
（ａｒは定数、単位［Ω／ｋｍ］）が与えられているも
のとする。
値は、それぞれ上り下り等しく単位長さあたりの値ａｒ
（ａｒは定数、単位［Ω／ｋｍ］）が与えられているも
のとする。
【００５１】したがって、たとえばｋ区間の列車
Ｄ1,1 、Ｄ1,2 間の線路抵抗ｒ1k,1,2は、 ｒ1k,1,2＝ａｒ・（ＰD1,1−ＰD1,2）／１０００［Ω］ …（19） ＰD1,1、ＰD1,2：列車Ｄ1,1 、Ｄ1,2 の位置 ［ｍ］ で与えることができる。
Ｄ1,1 、Ｄ1,2 間の線路抵抗ｒ1k,1,2は、 ｒ1k,1,2＝ａｒ・（ＰD1,1−ＰD1,2）／１０００［Ω］ …（19） ＰD1,1、ＰD1,2：列車Ｄ1,1 、Ｄ1,2 の位置 ［ｍ］ で与えることができる。
【００５２】なお、上述の制約条件は制約条件設定手段
４に設定され、評価関数は評価関数設定手段５によって
設定される。
４に設定され、評価関数は評価関数設定手段５によって
設定される。
【００５３】上述のように設定された制約条件に基づい
て評価関数Ｊを最適にする最適化計算が例えば非線形計
画法のアルゴリズムを用いて最適き電分担決定手段６に
おいて行われる。非線形計画法については今野他著、
「非線形計画法」（日科技連出版社、１９７８、ｐ２５
１〜２５２頁）に開示されている。
て評価関数Ｊを最適にする最適化計算が例えば非線形計
画法のアルゴリズムを用いて最適き電分担決定手段６に
おいて行われる。非線形計画法については今野他著、
「非線形計画法」（日科技連出版社、１９７８、ｐ２５
１〜２５２頁）に開示されている。
【００５４】非線形計画法は、一般に 条件 ｇｉ（ｘ）≦０ ｉ＝１，…ｍ ｈｊ（ｘ）＝０ ｊ＝１，…ｌ の下で評価関数ｆ（ｘ）を最適（最小）にするものを求
める方法であり、これを変電所最適き電分担問題に適用
することを考える。
める方法であり、これを変電所最適き電分担問題に適用
することを考える。
【００５５】まず、決定変数ｘは、前記変電所ｋ（ｋ＝
１，２，…，ｎ）の送り出し電圧ＥSSk 、変電所ｋ等価
直流抵抗ＲSSk 、変電所ｋ電流ＩSSk 、変電所ｋ方面別
き電電流Ｉfk,a（ａ＝１，２，３，４）、ｋ区間列車Ｄ
d,j パンタ点電圧ＥPk,d,j（ｄ＝１，２，ｊ＝１，２，
…，ｎｔｋ１（ｄ＝１），ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２
（ｄ＝２））、ｋ区間架線電流Ｉ1k,d,j（ｄ＝１，２，
Ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１＋１（ｄ＝１），ｊ＝１，
２，…，ｎｔｋ２＋１（ｄ＝２））である。次に、評価
関数ｆ（ｘ）、（０）式がそのまま使用できる。不等式
制約条件ｇｉ（ｘ）は（１）〜（５）式に相当する。こ
こで、前記（２０）式では、不等式条件は左辺ｇｉ
（ｘ）に対して右辺は０で、かつ不等号の向きが≦で揃
っていなければならない。そのためには、例えば（１）
式は以下のように書き換えればよい。
１，２，…，ｎ）の送り出し電圧ＥSSk 、変電所ｋ等価
直流抵抗ＲSSk 、変電所ｋ電流ＩSSk 、変電所ｋ方面別
き電電流Ｉfk,a（ａ＝１，２，３，４）、ｋ区間列車Ｄ
d,j パンタ点電圧ＥPk,d,j（ｄ＝１，２，ｊ＝１，２，
…，ｎｔｋ１（ｄ＝１），ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ２
（ｄ＝２））、ｋ区間架線電流Ｉ1k,d,j（ｄ＝１，２，
Ｊ＝１，２，…，ｎｔｋ１＋１（ｄ＝１），ｊ＝１，
２，…，ｎｔｋ２＋１（ｄ＝２））である。次に、評価
関数ｆ（ｘ）、（０）式がそのまま使用できる。不等式
制約条件ｇｉ（ｘ）は（１）〜（５）式に相当する。こ
こで、前記（２０）式では、不等式条件は左辺ｇｉ
（ｘ）に対して右辺は０で、かつ不等号の向きが≦で揃
っていなければならない。そのためには、例えば（１）
式は以下のように書き換えればよい。
【００５６】 ｇｉ（ｘ）＝（ＥSSi −ＥSSiSmin ）（ＥSSi −ＥSSiSmax ）≦０ ｉ＝１，…，ｋ …（21） さらに、等式条件ｈｊ（ｘ）には、（７）〜（１９）式
が相当する。これについても右辺を０とするため、
（７）〜（１９）式について、それぞれ ｆｊ（ｘ）＝左辺−右辺＝０ と書き換える。以上で前記の変電所最適き電分担問題の
定式化ができる。
が相当する。これについても右辺を０とするため、
（７）〜（１９）式について、それぞれ ｆｊ（ｘ）＝左辺−右辺＝０ と書き換える。以上で前記の変電所最適き電分担問題の
定式化ができる。
【００５７】なお、全列車が一斉に運転を開始するよう
な特殊な場合に、不等式制約条件（５）の制約により上
記最適化問題に解がない場合が生ずるなど、解がなく解
けない場合もあり得る。この場合には、前記不等式制約
条件（５）を外すといった特殊処理が必要である。
な特殊な場合に、不等式制約条件（５）の制約により上
記最適化問題に解がない場合が生ずるなど、解がなく解
けない場合もあり得る。この場合には、前記不等式制約
条件（５）を外すといった特殊処理が必要である。
【００５８】次に、上述のようにして最適き電分担決定
手段６において決定変数として計算された変電所送り出
し電圧値は、送出電圧設定手段７によって適当な丸めや
余裕代がつけられて、その値が各変電所のサイリスタ整
流器２７に設定される。これにより、各変電所の電力供
給分担がリアルタイムに最適に調整される。
手段６において決定変数として計算された変電所送り出
し電圧値は、送出電圧設定手段７によって適当な丸めや
余裕代がつけられて、その値が各変電所のサイリスタ整
流器２７に設定される。これにより、各変電所の電力供
給分担がリアルタイムに最適に調整される。
【００５９】以上説明したように第１の実施例の制御装
置によれば、軽負荷時には必要電力量を確保する程度に
き電電圧を低く抑えることが可能となるとともに、列車
台数の多い変電所に負荷を偏らせることなく、全変電所
を見通して負荷配分を行うことができ、総合電力量を削
減することができる。また、電力回生をできるだけ有効
に利用することが可能となりランニングコストを抑制す
ることができる。
置によれば、軽負荷時には必要電力量を確保する程度に
き電電圧を低く抑えることが可能となるとともに、列車
台数の多い変電所に負荷を偏らせることなく、全変電所
を見通して負荷配分を行うことができ、総合電力量を削
減することができる。また、電力回生をできるだけ有効
に利用することが可能となりランニングコストを抑制す
ることができる。
【００６０】次に本発明による制御装置の第２の実施例
の構成を図２に示す。この実施例の制御装置は図１に示
す制御装置において、電力負荷予測手段３を新たに設け
たものである。この電力負荷予測手段３は、計画ダイヤ
に、列車状況把握手段２によって得られた現在の列車の
運行状況を照らし合せて、列車の実際の運行状況を加味
した単位時間（例えば、３０分）後の電力負荷を予測す
る。
の構成を図２に示す。この実施例の制御装置は図１に示
す制御装置において、電力負荷予測手段３を新たに設け
たものである。この電力負荷予測手段３は、計画ダイヤ
に、列車状況把握手段２によって得られた現在の列車の
運行状況を照らし合せて、列車の実際の運行状況を加味
した単位時間（例えば、３０分）後の電力負荷を予測す
る。
【００６１】簡便な方法の具体例としては、計画ダイヤ
を早朝時間帯（例えば始発から６時）、朝のラッシュ時
間帯（６時から１０時）、昼間時間帯（１０時から１６
時）、夕方のラッシュ時間帯（１６時から２０時）、夜
間時間帯（２０時から最終まで）の５つの時間帯に分
け、計画ダイヤによりそれぞれの時間帯の電力負荷を予
め固定値で与えておき、列車運行に遅れがなければ前記
固定値を使い、慢性的な遅延が発生する区間では１割増
しなどとし、事故等による回復運転時にはその復旧度合
に応じて前記固定値の割増しを行う方法が考えられる。
を早朝時間帯（例えば始発から６時）、朝のラッシュ時
間帯（６時から１０時）、昼間時間帯（１０時から１６
時）、夕方のラッシュ時間帯（１６時から２０時）、夜
間時間帯（２０時から最終まで）の５つの時間帯に分
け、計画ダイヤによりそれぞれの時間帯の電力負荷を予
め固定値で与えておき、列車運行に遅れがなければ前記
固定値を使い、慢性的な遅延が発生する区間では１割増
しなどとし、事故等による回復運転時にはその復旧度合
に応じて前記固定値の割増しを行う方法が考えられる。
【００６２】そして前述のようにして決定された、単位
時間後、例えば今後３０分間の各き電区間の予測負荷に
対して、制約条件設定手段４によって設定された制約条
件のもとで、評価関数設定手段５に設定された評価関数
を最小にするという意味で最適な各変電所の送り出し電
圧値を、最適き電分担決定手段６において最適化計算を
用いて算出する。
時間後、例えば今後３０分間の各き電区間の予測負荷に
対して、制約条件設定手段４によって設定された制約条
件のもとで、評価関数設定手段５に設定された評価関数
を最小にするという意味で最適な各変電所の送り出し電
圧値を、最適き電分担決定手段６において最適化計算を
用いて算出する。
【００６３】そして算出された送り出し電圧値は送出電
圧設定手段７によって各変電所の整流器２７に設定され
る。
圧設定手段７によって各変電所の整流器２７に設定され
る。
【００６４】この第２の実施例の制御装置も第１の実施
例と同様の効果を奏するとともに、列車が遅れている場
合には正常ダイヤに復帰するまでの間の必要な電力量を
予測することが可能となり、より実状に合った省エネを
達成する電力負荷分担を行うことができる。
例と同様の効果を奏するとともに、列車が遅れている場
合には正常ダイヤに復帰するまでの間の必要な電力量を
予測することが可能となり、より実状に合った省エネを
達成する電力負荷分担を行うことができる。
【００６５】次に本発明による制御装置の第３の実施例
の構成を図３に示す。この実施例の制御装置は、図２に
示す制御装置において、電力量記録手段８と、学習手段
１０とを新たに設けたものである。電力量記録手段８は
各変電所の使用電力量を記録し、これを学習手段１０に
送出する。学習手段１０は各変電所の過去の使用電力量
を用いて電力使用量の推移の特性を学習し、この特性を
電力負荷予測手段３に送出する。
の構成を図３に示す。この実施例の制御装置は、図２に
示す制御装置において、電力量記録手段８と、学習手段
１０とを新たに設けたものである。電力量記録手段８は
各変電所の使用電力量を記録し、これを学習手段１０に
送出する。学習手段１０は各変電所の過去の使用電力量
を用いて電力使用量の推移の特性を学習し、この特性を
電力負荷予測手段３に送出する。
【００６６】これにより、電力負荷予測手段３において
行う電力負荷予測の精度を上げることができる。なお、
第３の実施例の制御装置も第２の実施例の制御装置と同
様の効果を奏することは云うまでもない。
行う電力負荷予測の精度を上げることができる。なお、
第３の実施例の制御装置も第２の実施例の制御装置と同
様の効果を奏することは云うまでもない。
【００６７】なお、上記実施例においては、各変電所の
すべての送り出し電圧を調整できる場合を想定したが、
ハード的にもしくは他の系統との兼ね合いにより、送り
出し電圧を調整できない変電所があってもよい。その場
合には、該当変電所の送り出し電圧を決定変数から外し
さえすればよい。
すべての送り出し電圧を調整できる場合を想定したが、
ハード的にもしくは他の系統との兼ね合いにより、送り
出し電圧を調整できない変電所があってもよい。その場
合には、該当変電所の送り出し電圧を決定変数から外し
さえすればよい。
【００６８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、各変
電所の電力供給分担を全変電所を総合的にみてリアルタ
イムに調整することにより、各変電所のピーク電力量を
抑制し、これにより設備容量をも抑制することができる
とともに、電力回生をできるだけ有効に利用しランニン
グコストを抑制することができる。
電所の電力供給分担を全変電所を総合的にみてリアルタ
イムに調整することにより、各変電所のピーク電力量を
抑制し、これにより設備容量をも抑制することができる
とともに、電力回生をできるだけ有効に利用しランニン
グコストを抑制することができる。
【図１】本発明による鉄道変電所き電電圧制御装置の第
１の実施例の構成を示すブロック図。
１の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】本発明による鉄道変電所き電電圧制御装置の第
２の実施例の構成を示すブロック図。
２の実施例の構成を示すブロック図。
【図３】本発明による鉄道変電所き電電圧制御装置の第
３の実施例の構成を示すブロック図。
３の実施例の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の対象となる電気鉄道き電系統を示す模
式図。
式図。
【図５】図４に示す電力系統の等価回路図。
【図６】並列き電を説明する模式図。
【図７】電力回生エネルギーの流れを説明する模式図。
２ 列車状況把握手段 ３ 電力負荷予測手段 ４ 制約条件設定手段 ５ 評価関数設定手段 ６ 最適き電分担決定手段 ７ 送出電圧設定手段 ８ 電力量記録手段 １０ 学習手段 ２７ 整流器
Claims (3)
- 【請求項１】複数の変電所をもち、並列き電を行なう電
気鉄道き電系統において、 力行車、回生車の在線状況および運行状況を把握するた
めの列車状況把握手段と、 制約条件を設定する制約条件設定手段と、 評価関数を設定する評価関数設定手段と、 各変電所のき電電圧分担を、前記制約条件のもとで、前
記評価関数を最適にする各変電所のき電分担を決定する
最適き電分担決定手段と、 前記最適き電分担決定手段により決定したき電分担に基
づき、各変電所の送出電圧値を変電所の整流器に対して
設定する送出電圧設定手段と、 を備えていることを特徴とする鉄道変電所き電電圧制御
装置。 - 【請求項２】列車状況把握手段によって得られる現在の
列車の運行状況を計画ダイヤに照らし合せて、列車の実
際の運行状況を加味した単位時間後の電力負荷を予測す
る電力負荷予測手段と、 を更に有し、 変電所き電分担を決定する際に、前記電力負荷予測手段
により得られた電力負荷予測値に基づきき電分担を決定
することを特徴とする請求項１記載の鉄道変電所き電電
圧制御装置。 - 【請求項３】各変電所の使用電力を記録する電力量記録
手段と、 前記電力量記録手段によって記録された各変電所の過去
の使用電力量を用いて電力使用量の推移の特性を学習
し、この特性を前記電力量予測手段に送出する学習手段
と、 を備えたことを特徴とする請求項２記載の鉄道変電所き
電電圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10014694A JPH07304353A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 鉄道変電所き電電圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10014694A JPH07304353A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 鉄道変電所き電電圧制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07304353A true JPH07304353A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14266184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10014694A Pending JPH07304353A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 鉄道変電所き電電圧制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07304353A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0834268A (ja) * | 1994-07-21 | 1996-02-06 | West Japan Railway Co | 電鉄負荷予測装置 |
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-
1994
- 1994-05-13 JP JP10014694A patent/JPH07304353A/ja active Pending
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