JP6993803B2 - Regenerative control system for electric railways - Google Patents

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Description

本実施形態は、電鉄用回生制御システムに関する。 The present embodiment relates to a regenerative control system for electric railways.

近年、鉄道車両の電気ブレーキ時に発生する回生電力を充放電する電鉄用回生制御システムが注目されている。この電鉄用回生制御システムは、発生した回生電力を蓄電池に充電し、鉄道車両の力行時に放電する。これにより、変電所から供給される電力を低減させるとともに、き電線の電圧を安定化させている。また、系統電力の停電時に、畜電池を鉄道車両の非常用走行電源として用いることも可能となる。このような電鉄用回生制御システムに用いられる畜電池は、一般に充放電可能な複数の蓄電セルから構成されている。 In recent years, attention has been paid to a regenerative control system for electric railways that charges and discharges regenerative power generated during electric braking of railway vehicles. This regenerative control system for electric railways charges the generated regenerative power into a storage battery and discharges it when the railroad vehicle runs. This reduces the power supplied from the substation and stabilizes the voltage of the feeder. It is also possible to use the storage battery as an emergency running power source for railway vehicles in the event of a power outage of the grid power. The livestock battery used in such a regenerative control system for electric railways is generally composed of a plurality of storage cells that can be charged and discharged.

ところが、一部の畜電セルが故障すると、蓄電池の出力電力が低下するため、電鉄用回生制御システムが正常に機能しなくなってしまう恐れがある。また、停電時には、蓄電池に蓄電された電力を利用して、駅間に停車している鉄道車両を最寄りの駅まで待避させる必要があるが、一部の蓄電セルが故障している場合には、蓄電池に蓄電された電力が不足して、鉄道車両の待避ができないことも起こりえる。 However, if some of the storage cells fail, the output power of the storage battery decreases, and there is a risk that the regenerative control system for electric railways will not function normally. Also, in the event of a power outage, it is necessary to use the power stored in the storage battery to evacuate the railroad cars stopped between stations to the nearest station, but if some of the storage cells are out of order, , It is possible that the electric power stored in the storage battery is insufficient and the railroad vehicle cannot be evacuated.

国際公開2015/115541号International Publication 2015/115541

一部の畜電セルが故障したときにも回生電力を有効利用できる電鉄用回生制御システムを提供する。 We provide a regenerative control system for electric railways that can effectively use regenerative power even when some of the storage cells fail.

本実施形態に係る電鉄用回生制御システムは、第1蓄電部と、第1電力変換部と、監視部と、第2蓄電部と、第2電力変換部と、を備える。第1蓄電部は、充放電可能な複数の蓄電セルを有する。第1電力変換部は、第1蓄電部と、電車に駆動電力を供給するき電線と、の間に接続され、第1蓄電部の出力電力の電力変換を行う。監視部は、蓄電セルの故障検出および故障した蓄電セルの切り離しを行うとともに、制御信号に基づいて第1蓄電部の充放電制御とを行う。制御部は、第1蓄電部の出力電力に基づいて、制御信号を監視部に送信する。第2蓄電部は、制御部への電力供給を行うとともに、所定の条件下でき電線への電力供給を行う。第2電力変換部は、第2蓄電部と第1電力変換部との間に接続され、第2蓄電部と第1電力変換部との一方から他方に送られる電力の変換を行う。 The regenerative control system for electric railways according to the present embodiment includes a first power storage unit, a first power conversion unit, a monitoring unit, a second power storage unit, and a second power conversion unit. The first storage unit has a plurality of storage cells that can be charged and discharged. The first power conversion unit is connected between the first power storage unit and the feeder that supplies drive power to the train, and performs power conversion of the output power of the first power storage unit. The monitoring unit detects the failure of the storage cell, disconnects the failed storage cell, and controls the charging / discharging of the first storage cell based on the control signal. The control unit transmits a control signal to the monitoring unit based on the output power of the first storage unit. The second power storage unit supplies electric power to the control unit and also supplies electric power to the electric wire under predetermined conditions. The second power conversion unit is connected between the second power storage unit and the first power conversion unit, and converts the power sent from one of the second storage unit and the first power conversion unit to the other.

第1実施形態に係る電鉄用回生制御システムの全体の構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the regenerative control system for electric railway which concerns on 1st Embodiment. 監視盤又は制御盤に設定されているテーブルの充放電特性の一例を示す図。The figure which shows an example of the charge / discharge characteristics of the table set in the monitoring panel or the control panel. 第2チョッパを駆動状態にし、第2蓄電部からき電線へ電流が供給される状態を模式的に示す図。It is a figure which shows typically the state which the 2nd chopper is put into the drive state, and the current is supplied from the 2nd power storage part to the electric wire. 第2チョッパの駆動を停止し、第2蓄電部からき電線への電流供給を停止している状態を模式的に示す図。It is a figure which shows typically the state which the drive of the 2nd chopper is stopped, and the current supply from a 2nd power storage part to a wire is stopped. 第1蓄電部の第1蓄電セルの一部が故障した場合の制御例を示すフローチャート。The flowchart which shows the control example when a part of the 1st storage cell of the 1st storage unit fails. 系統電力が停電した状態の電流の流れを模式的に示す図。The figure which shows typically the flow of the current in the state where the grid power is cut off. 第2実施形態に係る電鉄用回生制御システムの制御動作例を示すフローチャート。The flowchart which shows the control operation example of the regenerative control system for electric railway which concerns on 2nd Embodiment. 第1畜電部の第1畜電セルが2つ故障した状態の電流の流れを模式的に示す図。The figure which shows typically the flow of the current in the state where two 1st storage cell of the 1st storage part has failed.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, the scale and the aspect ratios are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product for the convenience of illustration and comprehension.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電鉄用回生制御システム1の全体の構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る電鉄用回生制御システム1は、回生電力を充放電可能なシステムであり、第1蓄電部20と、第1チョッパ30と、監視盤50と、第2蓄電部60と、制御盤70と、第2チョッパ80とを、備えて構成されている。図1の電鉄用回生制御システム1の周辺には、変電所2と、変電所遮断器3を有する変電所設備4と、送電線5と、き電電力変換装置6と、き電線7と、電車8と、配電電力変換装置9とが設けられている。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the regenerative control system 1 for electric railways according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the regenerative control system 1 for electric railways according to the present embodiment is a system capable of charging and discharging regenerative power, and includes a first storage unit 20, a first chopper 30, a monitoring panel 50, and a first. The two storage units 60, the control panel 70, and the second chopper 80 are provided. Around the regenerative control system 1 for electric railways in FIG. 1, there are a substation 2, a substation facility 4 having a substation breaker 3, a transmission line 5, a power conversion device 6, and a power line 7. A train 8 and a distribution power conversion device 9 are provided.

変電所2は、変電所遮断器3などの変電所設備4を介して送電線5に、交流電力からなる系統電力を供給する。変電所遮断器3は、変電所2と送電線5との間の系統電力供給経路を電気的に接続又は遮断する。変電所設備4は、変電所2の配電に関する設備であり、変電所遮断器3や不図示の配電盤などを有する。送電線5は、変電所2から供給される系統電力を送電する。 The substation 2 supplies system power including AC power to the transmission line 5 via the substation equipment 4 such as the substation breaker 3. The substation breaker 3 electrically connects or cuts off the grid power supply path between the substation 2 and the transmission line 5. The substation equipment 4 is equipment related to power distribution of the substation 2, and includes a substation breaker 3 and a switchboard (not shown). The transmission line 5 transmits the grid power supplied from the substation 2.

き電電力変換装置6は、送電線5の交流電力を直流電力に変換してき電線7に供給する。このき電電力変換装置6は、例えば、変圧器とダイオード整流器とを組み合わせた回路やPWMコンバータなどである。き電線7の電圧、すなわち、き電電圧は、き電電力変換装置6が通常運転している場合には、例えばDC1500ボルトである。 The electric power conversion device 6 converts the AC power of the transmission line 5 into DC power and supplies it to the electric wire 7. The feeder power converter 6 is, for example, a circuit combining a transformer and a diode rectifier, a PWM converter, or the like. The voltage of the feeder 7, that is, the feeder voltage is, for example, 1500 volts DC when the feeder power converter 6 is in normal operation.

き電線7は、電車8に駆動電力を供給する電力線である。電車8は、き電線7を介して供給される直流電力により駆動される。電車8が減速時に発生した回生電力をき電線7に供給すれば、き電電圧は上昇する。一方で、電車8がき電線7から供給される電力を用いて力行すれば、き電電圧は低下する。 The feeder line 7 is a power line that supplies driving power to the train 8. The train 8 is driven by DC power supplied via the feeder 7. If the regenerative power generated when the train 8 decelerates is supplied to the feeder 7, the feeder voltage rises. On the other hand, if the train 8 is powered by the electric power supplied from the feeder 7, the feeder voltage is lowered.

配電電力変換装置9は、送電線5の交流電力を直流電力に変換して、変電所設備4と、後述する第2畜電部60及び制御盤70とに供給する。この配電電力変換装置9は、例えば、変圧器及びダイオード整流器を備えており、例えばDC200ボルトの直流電力に変換する。なお、変電所設備4には、変圧器で変圧した交流電圧(例えばAC200ボルト)を供給してもよい。 The distribution power conversion device 9 converts the AC power of the transmission line 5 into DC power and supplies it to the substation equipment 4, the second power storage unit 60 and the control panel 70, which will be described later. The distribution power conversion device 9 includes, for example, a transformer and a diode rectifier, and converts, for example, DC power of 200 volts. The substation equipment 4 may be supplied with an AC voltage (for example, AC200 volts) transformed by a transformer.

き電線7には、第1蓄電部20が第1チョッパ30を介して接続されている。第1蓄電部20は、後述するように、き電線7の電圧に応じて、電車8の回生電力の発生時に充電を行い、電車8の力行時に放電を行う。より詳細には、第1蓄電部20は、第1蓄電セル22a~22cと、第1セル管理部24a~24cと、第1セル遮断器26a~26cとを有する。第1蓄電セル22a~22cは、例えば600ボルトの基準電圧を有する二次電池である。これら第1蓄電セル22a~22cは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの蓄電池を直列に接続して構成されている。或いは、第1蓄電セル22a~22cは、複数の蓄電池を直列に接続して構成されたセルを更に並列に接続して構成されている。このように、この第1蓄電部20は、充放電可能な複数の第1蓄電セル22a~22cを有する。 A first storage unit 20 is connected to the feeder 7 via a first chopper 30. As will be described later, the first power storage unit 20 charges the train 8 when the regenerative power of the train 8 is generated, and discharges the train 8 when the train 8 runs, according to the voltage of the electric wire 7. More specifically, the first storage unit 20 includes first storage cells 22a to 22c, first cell management units 24a to 24c, and first cell circuit breakers 26a to 26c. The first storage cells 22a to 22c are secondary batteries having a reference voltage of, for example, 600 volts. These first storage cells 22a to 22c are configured by connecting storage batteries such as a lithium ion battery and a nickel hydrogen battery in series. Alternatively, the first storage cells 22a to 22c are configured by further connecting cells configured by connecting a plurality of storage batteries in series in parallel. As described above, the first storage unit 20 has a plurality of first storage cells 22a to 22c that can be charged and discharged.

第1セル管理部24a~24cは、対応する第1蓄電セル22a~22cの電圧、電流及び温度のいずれかが基準値を超えた場合に、基準値を超えた第1蓄電セル22a~22cの情報を有する故障信号を監視盤50内の第1セル制御部52に出力する。これにより、監視盤50は故障した第1蓄電セルを検知することが可能である。また、第1セル管理部24a~24cは、対応する第1蓄電セル22a~22cの電圧、及び電流の情報を含む状態信号を監視盤50に出力する。 When any of the voltage, current and temperature of the corresponding first storage cells 22a to 22c exceeds the reference value, the first cell management units 24a to 24c of the first storage cells 22a to 22c exceed the reference value. A failure signal having information is output to the first cell control unit 52 in the monitoring panel 50. As a result, the monitoring panel 50 can detect the failed first storage cell. Further, the first cell management units 24a to 24c output a status signal including information on the voltage and current of the corresponding first storage cells 22a to 22c to the monitoring panel 50.

第1セル遮断器26a~26cは、第1蓄電セル22a~22cと端子Te2との間を電気的に接続又は遮断する。すなわち、この第1セル遮断器26a~26cは、第1セル制御部52から入力される監視制御信号に基づき、故障信号に対応する第1蓄電セル22a~22cと端子Te2との間を電気的に遮断し、故障した第1蓄電セルを第1蓄電部20から電気的に切り離す。例えば、3つの第1蓄電セル22a~22cが並列接続されている場合に、一つの第1蓄電セルを切り離せば、第1蓄電部20の電力容量は3分の2まで低下する。このように、故障した第1蓄電セル第1蓄電部20から電気的に切り離すと、第1蓄電部20の電力容量は低下する。 The first cell circuit breakers 26a to 26c electrically connect or cut off between the first storage cells 22a to 22c and the terminal Te2. That is, the first cell circuit breakers 26a to 26c electrically connect between the first storage cells 22a to 22c corresponding to the failure signal and the terminal Te2 based on the monitoring control signal input from the first cell control unit 52. The first storage cell that has failed is electrically disconnected from the first storage unit 20. For example, when three first storage cells 22a to 22c are connected in parallel, if one first storage cell is disconnected, the power capacity of the first storage unit 20 is reduced to two-thirds. As described above, when the first storage cell 20 is electrically disconnected from the failed first storage cell, the power capacity of the first storage unit 20 is reduced.

第1電力変換部として機能する第1チョッパ30は、第1蓄電部20とき電線7との間に接続され、第1蓄電部20の出力電力の電力変換を行う。また、第1チョッパ30は、例えば自己消弧型のスイッチング素子をゲート駆動する昇降圧チョッパ回路であり、監視盤50から入力される監視制御信号に基づきPWM駆動し、第1蓄電セル22a~22cの充放電電流を制御する。また、第1チョッパ30は、監視盤50から入力される監視制御信号に基づき、電力変換を停止する。この場合、き電線7とノード4との間は電気的に遮断される。なお、き電線7と第1チョッパ30との間に遮断器を更に設けてもよい。 The first chopper 30 that functions as the first power conversion unit is connected between the first power storage unit 20 and the electric wire 7, and performs power conversion of the output power of the first power storage unit 20. Further, the first chopper 30 is, for example, a buck-boost chopper circuit that gate-drives a self-extinguishing type switching element, and is PWM-driven based on a monitoring control signal input from the monitoring panel 50, and the first storage cells 22a to 22c. Controls the charge / discharge current of. Further, the first chopper 30 stops the power conversion based on the monitoring control signal input from the monitoring panel 50. In this case, the feeder 7 and the node 4 are electrically cut off. A circuit breaker may be further provided between the feeder 7 and the first chopper 30.

監視部として機能する監視盤50は、例えばCPU(Central Processing Unit)を有し、第1畜電部20の充放電制御を行う。この監視盤50は、制御盤70からの制御信号に基づいて、第1畜電部20の充放電制御を行う。 The monitoring board 50 that functions as a monitoring unit has, for example, a CPU (Central Processing Unit) and controls charging / discharging of the first storage unit 20. The monitoring panel 50 controls charge / discharge of the first power storage unit 20 based on the control signal from the control panel 70.

また、監視盤50は、第1蓄電セル22a~22cを制御する第1セル制御部52を有する。第1セル制御部52は、上述のように、第1セル管理部24a~24cからの故障信号に基づき、故障が生じた第1蓄電セル22a~22cの切り離しを第1セル遮断器26a~26cに行なわせる。このように、監視盤50は、第1蓄電セル22a~22cの故障検出および故障した第1蓄電セル22a~22cの切り離しを行うとともに、制御盤70から入力される制御信号に基づいて第1蓄電部20の充放電制御を行う。 Further, the monitoring panel 50 has a first cell control unit 52 that controls the first storage cells 22a to 22c. As described above, the first cell control unit 52 disconnects the first storage cells 22a to 22c in which the failure has occurred based on the failure signals from the first cell management units 24a to 24c, and the first cell circuit breakers 26a to 26c. Let me do it. In this way, the monitoring panel 50 detects the failure of the first storage cells 22a to 22c and disconnects the failed first storage cells 22a to 22c, and at the same time, the first storage cell is based on the control signal input from the control panel 70. Charge / discharge control of unit 20 is performed.

さらにまた、監視盤50は、第1チョッパ30を制御し、き電線7とノード4との間を電気的に遮断するか否かを切替制御する。例えば、監視盤50は、変電所2が停電した場合には、電車8を最寄りの駅まで待避させた後に、き電線7とノード4との間を遮断させる制御を行う。これにより、き電線7と第1蓄電部20との間の電力の授受が停止され、第1蓄電部20の放電を防止できる。なお、監視盤50の制御の詳細は、図2乃至図5等を参照して後述する。 Furthermore, the monitoring panel 50 controls the first chopper 30 and controls switching between whether or not the feeder wire 7 and the node 4 are electrically cut off. For example, when the substation 2 has a power failure, the monitoring panel 50 controls to evacuate the train 8 to the nearest station and then cut off the connection between the feeder 7 and the node 4. As a result, the transfer of electric power between the feeder 7 and the first power storage unit 20 is stopped, and the discharge of the first power storage unit 20 can be prevented. The details of the control of the monitoring panel 50 will be described later with reference to FIGS. 2 to 5 and the like.

第2蓄電部60は、制御盤70への電力供給を行うとともに、所定の条件下で、き電線7への電力供給を行う。ここで、所定の条件下とは、第1蓄電部20の出力電力が後述する不足電力だけ低下し、かつ第2蓄電部60が不足電力を第2チョッパ80に供給しても制御盤70を正常動作させる電力を制御盤70に供給できる場合である。第2蓄電部60は、逆流防止用のダイオード68を介して、制御盤70及び第2チョッパ80が接続されるノードn2に接続されている。すなわち、第2蓄電部60は、制御盤70への電力供給を行うとともに、第1蓄電部20の出力電力の低下時に、低下した出力電力による不足電力を、第2チョッパ80を介してき電線7側に供給する。また、第2蓄電部60は、配電電力変換装置9から供給される電力により充電され、例えば変電所2の停電時に、制御盤70のバックアップ電源として使用される。 The second power storage unit 60 supplies electric power to the control panel 70 and also supplies electric power to the feeder 7 under predetermined conditions. Here, under the predetermined conditions, even if the output power of the first power storage unit 20 is reduced by the shortage power described later and the second power storage unit 60 supplies the shortage power to the second chopper 80, the control panel 70 is operated. This is a case where the power for normal operation can be supplied to the control panel 70. The second storage unit 60 is connected to the node n2 to which the control panel 70 and the second chopper 80 are connected via the diode 68 for preventing backflow. That is, the second power storage unit 60 supplies power to the control panel 70, and when the output power of the first power storage unit 20 is reduced, the insufficient power due to the reduced output power is transmitted through the second chopper 80 to the electric wire 7. Supply to the side. Further, the second power storage unit 60 is charged by the electric power supplied from the distribution power conversion device 9, and is used as a backup power source for the control panel 70, for example, in the event of a power failure in the substation 2.

第2蓄電部60は、第2蓄電セル62a~62cと、第2セル管理部64a~64cと、第2セル遮断器66a~66cとを有する。このように、第2蓄電部60は、第1蓄電部20とは基準電圧が異なる。すなわち、第2蓄電セル62a~62cは、例えば200ボルトの基準電圧を有する二次電池である。この第2蓄電セル62a~62cは、例えば、鉛電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池を直列に接続して構成されている。 The second storage unit 60 includes second storage cells 62a to 62c, second cell management units 64a to 64c, and second cell circuit breakers 66a to 66c. As described above, the second storage unit 60 has a different reference voltage from the first storage unit 20. That is, the second storage cells 62a to 62c are secondary batteries having a reference voltage of, for example, 200 volts. The second storage cells 62a to 62c are configured by connecting storage batteries such as a lead battery, a lithium ion battery, and a nickel hydrogen battery in series.

第2セル管理部64a~64cは、故障が発生した第2蓄電セル62a~62cの情報を有する故障信号を後述する制御盤70の第2セル制御部72に出力し、第2蓄電セル62a~62cの電圧及び電流の情報を含む状態信号を制御盤70に出力する。第2セル遮断器66a~66cは、第2蓄電セル62a~62cと端子Te4との間を電気的に接続又は遮断する。 The second cell management units 64a to 64c output a failure signal having information on the second storage cells 62a to 62c in which the failure has occurred to the second cell control unit 72 of the control panel 70, which will be described later, and the second storage cells 62a to 62a. A status signal including information on the voltage and current of 62c is output to the control panel 70. The second cell circuit breakers 66a to 66c electrically connect or cut off between the second storage cells 62a to 62c and the terminal Te4.

制御部として機能する制御盤70は、制御信号を監視盤50に送信する。制御盤70は、第1蓄積部20の出力電力が低下した場合には、き電線7に供給されるべき目標電力からの不足電力を算出して、不足電力に関する情報を含む制御信号を監視盤50に送信する。制御盤70は、第2蓄電部60が不足電力を第2チョッパ80に供給しても制御盤70を正常動作させる電力を制御盤70に供給できる場合には、第2蓄電部60から第2チョッパ80に不足電力を供給させる。一方、制御盤70は、第2蓄電部60が不足電力を第2チョッパ80に供給すると制御盤70を正常動作させる電力を制御盤70に供給できない場合には、第2蓄電部60から第2チョッパ80への不足電力の供給を停止させる。より具体的には、制御盤70は、例えばCPUを有し、変電所設備4と、監視盤50と、第2蓄電部60と、第2チョッパ80との制御を行う。例えば制御盤70は、変電所設備4内の変電所遮断器3の遮断及び接続の制御を行う。また、制御盤70は、通常時には配電電力変換装置9から系統電力を供給されている。一方、変電所設備4が停電すると、制御盤70の主電源が系統電力から第2畜電部60に切り切り替えられる。 The control panel 70 that functions as a control unit transmits a control signal to the monitoring panel 50. When the output power of the first storage unit 20 is reduced, the control panel 70 calculates the shortage power from the target power to be supplied to the feeder 7, and monitors the control signal including information on the shortage power. Send to 50. When the control panel 70 can supply the power to operate the control panel 70 normally even if the second power storage unit 60 supplies the insufficient power to the second chopper 80, the control panel 70 can supply the power to the control panel 70 from the second power storage unit 60 to the second. The chopper 80 is supplied with insufficient power. On the other hand, in the control panel 70, when the second power storage unit 60 supplies the insufficient power to the second chopper 80 and the power for operating the control panel 70 normally cannot be supplied to the control panel 70, the second power storage unit 60 to the second storage unit 60 to the second. The supply of insufficient power to the chopper 80 is stopped. More specifically, the control panel 70 has, for example, a CPU, and controls the substation equipment 4, the monitoring panel 50, the second power storage unit 60, and the second chopper 80. For example, the control panel 70 controls the cutoff and connection of the substation breaker 3 in the substation equipment 4. Further, the control panel 70 is normally supplied with system power from the distribution power conversion device 9. On the other hand, when the substation equipment 4 loses power, the main power supply of the control panel 70 is switched from the system power to the second power storage unit 60.

制御盤70は、第2セル制御部72を有している。第2セル制御部72も、第1セル制御部52と同等の構成であり、第2セル管理部64a~64cからの故障信号に応じて、故障が生じた第2蓄電セル62a~62cの切り離しを対応する第2セル遮断器66a~66cに行なわせる。 The control panel 70 has a second cell control unit 72. The second cell control unit 72 also has the same configuration as the first cell control unit 52, and disconnects the second storage cells 62a to 62c in which a failure has occurred in response to a failure signal from the second cell management units 64a to 64c. Is performed by the corresponding second cell circuit breakers 66a to 66c.

また、制御盤70は、第1蓄電部20の出力電力の低下時に、低下した出力電力による不足電力を算出し、不足電力の情報を含む制御信号を監視盤50に送信する。制御盤70の制御に関する詳細は、図2乃至図5などを参照して後述する。 Further, when the output power of the first power storage unit 20 is reduced, the control panel 70 calculates the insufficient power due to the reduced output power, and transmits a control signal including information on the insufficient power to the monitoring panel 50. Details of the control of the control panel 70 will be described later with reference to FIGS. 2 to 5 and the like.

第2電力変換部として機能する第2チョッパ80は、第2蓄電部60と第1チョッパ30との間に接続され、第2蓄電部60と第1チョッパ30との一方から他方に送られる電力の変換を行う。第2チョッパ80は、上述した所定の条件下で、第2蓄電部60から出力された不足電力に応じた電力を変換して、第1チョッパ30に供給する。また、第2チョッパ80は、監視盤50または制御盤70からの指示に応じて、第1蓄電部20から出力された電力の少なくとも一部を変換後に第2蓄電部60に供給する。より具体的には、第2チョッパ80は、第2蓄電部60と、ノードn4との間に接続されている。第2チョッパ80は、自己消弧型のスイッチング素子をゲート駆動する昇降圧チョッパ回路であり、制御盤70から入力される制御信号に基づきPWM駆動し、第1畜電部20の出力電流、または第2蓄電部60が出力する不足電流を制御する。また、第2チョッパ80は、制御盤70の制御信号に従い駆動を停止して、ノード2とノード4との間を電気的に遮断する。なお、ノード2とノード4との間に遮断器を更に設けてもよい。 The second chopper 80, which functions as a second power conversion unit, is connected between the second storage unit 60 and the first chopper 30, and power is sent from one of the second storage unit 60 and the first chopper 30 to the other. Perform the conversion of. Under the predetermined conditions described above, the second chopper 80 converts the power corresponding to the insufficient power output from the second power storage unit 60 and supplies it to the first chopper 30. Further, the second chopper 80 supplies at least a part of the electric power output from the first power storage unit 20 to the second power storage unit 60 after conversion in response to an instruction from the monitoring panel 50 or the control panel 70. More specifically, the second chopper 80 is connected between the second power storage unit 60 and the node n4. The second chopper 80 is a buck-boost chopper circuit that gate-drives a self-extinguishing switching element, PWM-drives it based on a control signal input from the control panel 70, and outputs current of the first power storage unit 20 or. The shortage current output by the second power storage unit 60 is controlled. Further, the second chopper 80 stops driving according to the control signal of the control panel 70, and electrically cuts off between the node 2 and the node 4. A circuit breaker may be further provided between the node 2 and the node 4.

以上が本実施形態に係る構成の説明であるが、以下に本実施形態に係る監視盤50及び制御盤70の制御例を詳細に説明する。 The above is the description of the configuration according to the present embodiment, but the control example of the monitoring panel 50 and the control panel 70 according to the present embodiment will be described in detail below.

ここで、図2を用いて監視盤50又は制御盤70の制御に用いられるテーブルの特性について説明する。監視盤50又は制御盤70は、図2のテーブルに基づいて、第1蓄電部20又は第2蓄電部60の充放電を制御する。なお、このテーブルは、例えば、不図示の記憶部に記憶されており、監視盤50又は制御盤70は、記憶部に記憶されたテーブルを参照して、き電電圧に対応する第1蓄電部20又は第2蓄電部60の充放電電流を設定する。図2は、監視盤50又は制御盤70に設定されているテーブルの充放電特性の一例を示す図である。図2の横軸はき電電圧を示し、縦軸はき電線7への充放電電流を示している。本実施形態においては、テーブルT2とT4は監視盤50および制御盤70に設定されている。一方、テーブルT6、T8は監視盤50に設定されている。 Here, the characteristics of the table used for controlling the monitoring panel 50 or the control panel 70 will be described with reference to FIG. The monitoring panel 50 or the control panel 70 controls the charging / discharging of the first storage unit 20 or the second storage unit 60 based on the table of FIG. It should be noted that this table is stored in, for example, a storage unit (not shown), and the monitoring panel 50 or the control panel 70 refers to the table stored in the storage unit and is the first storage unit corresponding to the electric discharge voltage. 20 or the charge / discharge current of the second storage unit 60 is set. FIG. 2 is a diagram showing an example of charge / discharge characteristics of a table set on the monitoring panel 50 or the control panel 70. The horizontal axis of FIG. 2 shows the feeder voltage, and the vertical axis shows the charge / discharge current to the feeder 7. In this embodiment, the tables T2 and T4 are set on the monitoring panel 50 and the control panel 70. On the other hand, the tables T6 and T8 are set on the monitoring board 50.

まず、テーブルT2の特性について説明する。テーブルT2は、第1蓄電部20の第1蓄電セル22a~22cに故障がない場合に使用される。また、テーブルT2は、第1蓄電部20の第1蓄電セル22a~22cの一部に故障が発生しているが、第2蓄電部60から不足電力が供給される場合にも使用される。 First, the characteristics of the table T2 will be described. The table T2 is used when there is no failure in the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20. Further, the table T2 is also used when a part of the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20 has a failure, but insufficient power is supplied from the second storage unit 60.

図2に示すように、き電電圧が放電開始電圧V1にまで低下すると、き電線7への放電電流が次第に増加する。そして、放電電流が飽和値に達すると、き電線7への放電電流は停止電圧V2まで最大値のまま維持される。この放電開始電圧V1は、電車8の力行によるき電線7の降圧特性に基づき定められており、例えば1450ボルトである。 As shown in FIG. 2, when the feeder voltage drops to the discharge start voltage V1, the discharge current to the feeder 7 gradually increases. When the discharge current reaches the saturation value, the discharge current to the feeder 7 is maintained at the maximum value up to the stop voltage V2. The discharge start voltage V1 is determined based on the step-down characteristic of the feeder 7 due to the power running of the train 8, and is, for example, 1450 volts.

テーブルT2は、制御盤70による不足電力の演算にも使用される。例えば、制御盤70は、テーブルT2を用いて、テーブルT2上の放電電流と第1畜電部20の出力電流との差を、第1蓄電セル22a~22cの故障時の不足電流として演算する。そして、不足電流と第1畜電部20の出力電圧との積を、第1蓄電セル22a~22cの故障時の不足電力として演算する。すなわち、不足電力は、第1蓄電セル22a~22cが故障していない場合の第1畜電部20の出力電力と、故障した第1蓄電セル22a~22cを切り離した場合の第1畜電部20の出力電力との差分を意味する。 The table T2 is also used for calculating the insufficient power by the control panel 70. For example, the control panel 70 uses the table T2 to calculate the difference between the discharge current on the table T2 and the output current of the first power storage unit 20 as the insufficient current at the time of failure of the first storage cells 22a to 22c. .. Then, the product of the insufficient current and the output voltage of the first power storage unit 20 is calculated as the insufficient power at the time of failure of the first storage cells 22a to 22c. That is, the insufficient power is the output power of the first storage cell 20 when the first storage cells 22a to 22c have not failed, and the first storage unit when the failed first storage cells 22a to 22c are separated. It means the difference from the output power of 20.

次に、テーブルT4の特性について説明する。本実施形態に係るテーブルT4は、第1蓄電部20の第1蓄電セル22a~22cの一部に故障が発生し、且つ第2蓄電部60から不足電力の供給が受けられない場合に使用される。ここでは、3つの第1蓄電セル22a~22cの内の1つが故障した場合について説明する。 Next, the characteristics of the table T4 will be described. The table T4 according to the present embodiment is used when a failure occurs in a part of the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20 and the insufficient power cannot be supplied from the second storage unit 60. To. Here, a case where one of the three first storage cells 22a to 22c fails will be described.

上述のように、3つの第1蓄電セル22a~22cの内の1つが故障すると、第1蓄電部20の蓄電容量は3分の2になる。このため、テーブルT4が示す放電電流の値は、テーブルT2が示す放電電流の値の3分の2に設定されている。すなわち、テーブルT4が示す放電電流の最大値は、テーブルT2が示す最大値の3分の2の値である。これから分かるように、第1蓄電セル22a~22c内の1つを故障により切り離した場合に、切り離されていない第1蓄電セル22a~22c内の充放電電流の値は、第1蓄電部20に故障が生じていない場合の値に維持される。これにより、故障の生じていない第1蓄電セル22a~22cへの過剰な負担が抑制される。 As described above, if one of the three first storage cells 22a to 22c fails, the storage capacity of the first storage unit 20 becomes two-thirds. Therefore, the value of the discharge current shown in the table T4 is set to two-thirds of the value of the discharge current shown in the table T2. That is, the maximum value of the discharge current shown by the table T4 is two-thirds of the maximum value shown by the table T2. As can be seen, when one of the first storage cells 22a to 22c is separated due to a failure, the value of the charge / discharge current in the first storage cells 22a to 22c that is not separated is determined by the first storage unit 20. It is maintained at the value when no failure has occurred. As a result, an excessive load on the first storage cells 22a to 22c in which no failure has occurred is suppressed.

また、放電開始電圧V1はテーブルT2と同一である。なお、ここでは、第1蓄電セル22a~22cが一つ故障した場合のテーブルについて説明するが、これに限定されず、第1蓄電セル22a~22cの故障数に応じたテーブルをそれぞれ別個に用意してもよい。例えば、3つの第1蓄電セル22a~22cの内の2つが故障した場合には、テーブルT4が示す放電電流の値の3分の1に設定したテーブルを用いればよい。 Further, the discharge start voltage V1 is the same as that of the table T2. Here, a table in the case where one of the first storage cells 22a to 22c fails will be described, but the present invention is not limited to this, and tables corresponding to the number of failures of the first storage cells 22a to 22c are separately prepared. You may. For example, when two of the three first storage cells 22a to 22c fail, a table set to one-third of the value of the discharge current shown by the table T4 may be used.

次に、テーブルT6の特性について説明する。テーブルT6は、第1蓄電部20の第1蓄電セル22a~22cに故障がない場合に使用される。図2に示すように、き電電圧が充電開始電圧V3にまで上昇すると、第1蓄電部20への充電電流が増加し、充電電流飽和電圧に達すると、その後は停止電圧V4まで充電電流が最大値のまま維持される。この充電開始電圧V3は、電車8の回生動作によるき電線7の昇圧特性に基づき定められており、例えば1550ボルトである。 Next, the characteristics of the table T6 will be described. The table T6 is used when there is no failure in the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20. As shown in FIG. 2, when the voltage rises to the charging start voltage V3, the charging current to the first storage unit 20 increases, and when the charging current saturation voltage is reached, the charging current then reaches the stop voltage V4. It is maintained at the maximum value. The charging start voltage V3 is determined based on the boosting characteristic of the feeder 7 due to the regenerative operation of the train 8, and is, for example, 1550 volts.

次に、テーブルT8の特性について説明する。テーブルT8は、第1蓄電部20の第1蓄電セル22a~22cの一部に故障が生じた場合に使用される。ここでは、3つの第1蓄電セル22a~22cの内の1つが故障した場合に対応させている。上述のように、3つの第1蓄電セル22a~22cの内の1つが故障すると、第1蓄電部20の容量は3分の2になる。このため、テーブルT8が示す充電電流の値は、テーブルT6が示す充電電流の値の3分の2に設定されている。これにより、第1蓄電セル22a~22cが基準値よりも急速に充電されることが抑制され、充電時の劣化が回避される。 Next, the characteristics of the table T8 will be described. The table T8 is used when a part of the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20 fails. Here, it corresponds to the case where one of the three first storage cells 22a to 22c fails. As described above, if one of the three first storage cells 22a to 22c fails, the capacity of the first storage unit 20 becomes two-thirds. Therefore, the value of the charging current shown by the table T8 is set to two-thirds of the value of the charging current shown by the table T6. As a result, it is suppressed that the first storage cells 22a to 22c are charged more rapidly than the reference value, and deterioration during charging is avoided.

次に、図1及び図2を参照にしつつ第1蓄電部20に故障がない場合の制御例に関して説明する。第1蓄電部20の第1畜電セル22a~22cに故障がない場合、監視盤50は、テーブルT2、T6を用いて第1蓄電部20の充放電制御を行う。すなわち、監視盤50は、テーブルT2、T6に基づいて、第1蓄電部20の充放電を制御する。これにより、電車8の力行時には、テーブルT2の特性に従ってき電線7への放電が行われる。一方で、電車8の回生動作時には、テーブルT6の特性に従って第1蓄電部20の充電が行われる。 Next, a control example when there is no failure in the first power storage unit 20 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. When there is no failure in the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20, the monitoring panel 50 controls the charge / discharge of the first storage unit 20 using the tables T2 and T6. That is, the monitoring panel 50 controls the charging / discharging of the first storage unit 20 based on the tables T2 and T6. As a result, when the train 8 is power running, the feeder 7 is discharged according to the characteristics of the table T2. On the other hand, during the regenerative operation of the train 8, the first storage unit 20 is charged according to the characteristics of the table T6.

一方で、制御盤70は、監視盤50から入力される故障信号の監視を行いつつ、変電所設備4の制御を行っている。これにより、制御盤70は、第1蓄電部20に故障がない場合、第2チョッパ80の動作も停止させ、ノードn2とノードn4と間を電気的に遮断したままの状態で維持している。 On the other hand, the control panel 70 controls the substation equipment 4 while monitoring the failure signal input from the monitoring panel 50. As a result, if there is no failure in the first power storage unit 20, the control panel 70 also stops the operation of the second chopper 80 and maintains the state in which the node n2 and the node n4 are electrically cut off. ..

次に、図3乃至図5に基づき第1蓄電部20の第1蓄電セル22a~22cの一部が故障した場合の制御例に関して説明する。図3は、第2チョッパ80を駆動し、第2蓄電部60からき電線7へ電流が供給される状態を模式的に示す図である。図4は、第2チョッパ80の駆動を停止させ、第2蓄電部60からき電線7への電流供給を停止している状態を模式的に示す図である。図3及び図4では、「矢印」が電流の流れを模式的に示し、「ばつ印」が電流経路の遮断箇所を模式的に示している。 Next, a control example when a part of the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20 fails will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which a second chopper 80 is driven and a current is supplied from the second storage unit 60 to the wire 7. FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which the drive of the second chopper 80 is stopped and the current supply from the second power storage unit 60 to the wire 7 is stopped. In FIGS. 3 and 4, "arrows" schematically indicate the flow of current, and "cross marks" schematically indicate the cutoff points of the current path.

図5は、監視盤50と制御盤70の処理動作の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、第1蓄電部20の第1蓄電セル22a~22cの一部が故障した場合の制御盤70の処理動作を示している。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing operation of the monitoring panel 50 and the control panel 70. This flowchart shows the processing operation of the control panel 70 when a part of the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20 fails.

図5に示すように、まず、監視盤50内の第1セル制御部52は、第1蓄電部20の第1セル管理部24a~24cの故障信号に基づき、第1蓄電セル22a~22cの故障を検知する(ステップS100)。次に、第1セル制御部52は、故障した第1蓄電セル22a~22cの切り離しを第1セル遮断器26a~26cに行わせ、故障した第1畜電セル22a~22cの切り離し運転に移行する(ステップS102)。ここで、監視盤50は、充電時に使用するテーブルをテーブルT8に変換する。 As shown in FIG. 5, first, the first cell control unit 52 in the monitoring panel 50 is the first storage cell 22a to 22c based on the failure signal of the first cell management units 24a to 24c of the first storage unit 20. Detecting a failure (step S100). Next, the first cell control unit 52 causes the first cell circuit breakers 26a to 26c to disconnect the failed first storage cells 22a to 22c, and shifts to the disconnection operation of the failed first storage cells 22a to 22c. (Step S102). Here, the monitoring board 50 converts the table used for charging into the table T8.

次に、制御盤70は、監視盤50から入力される故障信号に基づき、不足電力の演算を開始する(ステップS104)。ここで、制御盤70は、き電電圧に基づき、第1畜電部20が出力している電流とテーブルT2で示す電流の差分の値を用いて不足電力を演算する。なお、制御盤70は、監視盤50から故障信号を受信する代わりに、第1蓄電部20の出力電圧をモニターして、その出力電圧の低下度合いにより、第1蓄電セル22a~22cの一部の故障を推定するとともに、上述した不足電力を演算してもよい。 Next, the control panel 70 starts the calculation of the insufficient power based on the failure signal input from the monitoring panel 50 (step S104). Here, the control panel 70 calculates the insufficient power using the value of the difference between the current output by the first feeding unit 20 and the current shown in the table T2 based on the feeder voltage. Instead of receiving the failure signal from the monitoring panel 50, the control panel 70 monitors the output voltage of the first storage unit 20, and depending on the degree of decrease in the output voltage, a part of the first storage cells 22a to 22c. The failure may be estimated and the above-mentioned underpower may be calculated.

次に、制御盤70は、第2畜電部60から不足電力を放電させても、制御盤70を正常動作させることができる電力が第2畜電部60に残存しているか否かを判断する(ステップS106)。 Next, the control panel 70 determines whether or not the power capable of operating the control panel 70 normally remains in the second storage unit 60 even if the insufficient power is discharged from the second storage unit 60. (Step S106).

制御盤70は、制御盤70を正常動作させることができる電力が残存している場合(ステップS106:Yes)、図3に示すように、第2チョッパ80を駆動状態にし、第2蓄電部60から不足電力分を放電させるとともに、不足電力に関する情報を含む制御信号を監視盤50に出力する。これにより、き電線7には、故障した第1蓄電セル22a~22cの切り離しを行った状態の第1畜電部20からの電力供給に加え、第2蓄電部60から不足電力が供給される(ステップS108)。ここで、監視盤50は、制御信号に含まれる不足電力の情報に基づき、第1チョッパ30の制御を行う。この場合、監視盤50は、第2蓄電部60から不足電力が供給されるので、第1チョッパ30の電力変換制御をテーブルT2に従い行う。 When the power that can normally operate the control panel 70 remains (step S106: Yes), the control panel 70 puts the second chopper 80 into the drive state and puts the second chopper 80 into the drive state, and the second power storage unit 60. A control signal including information on the insufficient power is output to the monitoring panel 50 while discharging the insufficient power. As a result, in addition to the power supply from the first power storage unit 20 in the state where the failed first power storage cells 22a to 22c are disconnected, the feeder wire 7 is supplied with insufficient power from the second power storage unit 60. (Step S108). Here, the monitoring panel 50 controls the first chopper 30 based on the information on the insufficient power included in the control signal. In this case, since the monitoring panel 50 is supplied with insufficient power from the second power storage unit 60, the power conversion control of the first chopper 30 is performed according to the table T2.

一方で、制御盤70は、不足電力を第2畜電部60に供給させると、制御盤70を正常動作させることができる電力が第2畜電部60に残存していない場合(ステップS106:No)、図4に示すように、第2チョッパ80の駆動を停止状態にする。この際に、制御盤70は、不足電力に関する情報を含む制御信号を監視盤50に出力する。これにより、故障した第1蓄電セル22a~22cの切り離しを行った状態の第1畜電部20から、き電線7へ電力が供給される(ステップS110)。ここで、監視盤50は、制御信号に含まれる不足電力に関する情報に基づき、第1チョッパ30の制御を行う。この場合、監視盤50は、第2畜電部60から不足する電力が供給されないので、制御に使用するテーブルをテーブルT2からテーブルT4に切り替える。これにより、第1畜電部20からき電線7に供給する電流は、テーブルT2を用いた場合の3分の2に減少する。 On the other hand, when the control panel 70 supplies the second storage unit 60 with insufficient power, the power capable of operating the control panel 70 normally does not remain in the second storage unit 60 (step S106: No), as shown in FIG. 4, the drive of the second chopper 80 is stopped. At this time, the control panel 70 outputs a control signal including information on the insufficient power to the monitoring panel 50. As a result, power is supplied to the feeder 7 from the first power storage unit 20 in a state where the failed first storage cells 22a to 22c are disconnected (step S110). Here, the monitoring panel 50 controls the first chopper 30 based on the information regarding the insufficient power included in the control signal. In this case, since the monitoring board 50 is not supplied with insufficient power from the second power storage unit 60, the table used for control is switched from the table T2 to the table T4. As a result, the current supplied from the first power storage unit 20 to the wire 7 is reduced to two-thirds of the case where the table T2 is used.

このように、第1蓄電セル22a~22cの故障が生じた場合に、制御盤70は、第2蓄電部60が不足電力を出力しても制御盤70を正常動作させることができれば、第2蓄電部60から不足電力を供給させる制御を行い、正常動作させることができなければ、第2蓄電部60から電力を供給させない制御を行う。これにより、第2蓄電部60からの過剰な電力供給を防止することができる。 As described above, when the first storage cells 22a to 22c fail, the control panel 70 can operate the control panel 70 normally even if the second storage unit 60 outputs insufficient power. Control is performed to supply insufficient power from the power storage unit 60, and if normal operation is not possible, control is performed so that power is not supplied from the second power storage unit 60. This makes it possible to prevent excessive power supply from the second power storage unit 60.

また、監視盤50は、第2蓄電部60から電力供給を受けられない場合に、第1蓄電部20の出力電流を低下させる制御を行う。これにより、第1蓄電部20からの過剰な電力供給を防止することができる。 Further, the monitoring panel 50 controls to reduce the output current of the first storage unit 20 when the power cannot be supplied from the second storage unit 60. This makes it possible to prevent excessive power supply from the first power storage unit 20.

以上のように、第1実施形態に係る電鉄用回生制御システム1は、制御盤70からの制御信号に基づいて、監視盤50は第1蓄電セル22a~22cの充放電の制御を行う。制御信号には、第1蓄積部20内の一部の第1蓄電セルに故障がある場合には、その故障による不足電力に関する情報も含まれている。また、制御盤70は、その不足電力を第2蓄電部60から供給できるか否かを判断する。よって、第1蓄積部20内の一部の第1蓄電セルが故障になっても、第2蓄電部60から第2チョッパ80と第1チョッパ30を介して、き電線7に電力を供給することで、き電線7の電圧変動を抑制できる。 As described above, in the electric railway regenerative control system 1 according to the first embodiment, the monitoring panel 50 controls the charging / discharging of the first storage cells 22a to 22c based on the control signal from the control panel 70. When the first storage cell in the first storage unit 20 has a failure, the control signal also includes information on the insufficient power due to the failure. Further, the control panel 70 determines whether or not the insufficient power can be supplied from the second power storage unit 60. Therefore, even if a part of the first storage cells in the first storage unit 20 fails, power is supplied from the second storage unit 60 to the feeder 7 via the second chopper 80 and the first chopper 30. Therefore, the voltage fluctuation of the feeder 7 can be suppressed.

また、制御盤70は、第2蓄電部60が不足電力を出力すると制御盤70を正常動作させる電力を維持できないと判断した場合には、第2蓄電部60から第2チョッパ80には不足電圧を供給しないため、第1蓄電部20内の一部の第1蓄電セルに故障がある場合に、制御盤70への電力供給が滞るおそれはない。 Further, when the control panel 70 determines that the power for operating the control panel 70 normally cannot be maintained when the second storage unit 60 outputs the insufficient power, the second storage unit 60 to the second chopper 80 have the insufficient voltage. Therefore, if there is a failure in a part of the first storage cells in the first storage unit 20, there is no possibility that the power supply to the control panel 70 will be interrupted.

(第2実施形態)
図6及び図7に基づき第2実施形態に係る電鉄用回生制御システム1について説明する。第2実施形態に係る電鉄用回生制御システム1の構成は第1実施形態に係る電鉄用回生制御システム1の構成と同等であるので、説明を省略する。第2実施形態に係る電鉄用回生制御システム1は、系統電力の停電時の制御機能を更に有することで第1実施形態に係る電鉄用回生制御システム1と相違する。
(Second Embodiment)
The regenerative control system 1 for electric railways according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Since the configuration of the electric railway regenerative control system 1 according to the second embodiment is the same as the configuration of the electric railway regenerative control system 1 according to the first embodiment, the description thereof will be omitted. The electric railway regenerative control system 1 according to the second embodiment is different from the electric railway regenerative control system 1 according to the first embodiment in that it further has a control function at the time of a power failure of the grid power.

図6は、系統電力が停電した状態の電流の流れを模式的に示す図である。図6では、「矢印」が電流の流れを模式的に示し、「ばつ印」が電流経路の遮断箇所を模式的に示している。この図6に示すように、本実施形態に係る監視盤50及び制御盤70は、系統電力、すなわち変電所2の停電時に、第1蓄電部20の電力を制御盤70に供給させる機能を更に有する。 FIG. 6 is a diagram schematically showing a current flow in a state where the system power is cut off. In FIG. 6, “arrows” schematically show the flow of current, and “cross marks” schematically show the cutoff points of the current path. As shown in FIG. 6, the monitoring panel 50 and the control panel 70 according to the present embodiment further have a function of supplying system power, that is, power of the first power storage unit 20 to the control panel 70 in the event of a power failure of the substation 2. Have.

図7は、第2実施形態に係る電鉄用回生制御システム1の制御動作例を示すフローチャートであり、監視盤50と制御盤70の処理動作を示している。ここでは、不図示の中央指令室から駅間の電車8の位置情報を含む位置信号を制御盤70が受信している場合について説明する。 FIG. 7 is a flowchart showing a control operation example of the regenerative control system 1 for electric railways according to the second embodiment, and shows the processing operation of the monitoring panel 50 and the control panel 70. Here, a case where the control panel 70 receives a position signal including the position information of the train 8 between stations from the central command room (not shown) will be described.

図7に示すように、まず、系統電力が停電すると、制御盤70の主電源が系統電力から第2畜電部60に切り替わる(ステップS200)。 As shown in FIG. 7, first, when the grid power is cut off, the main power supply of the control panel 70 is switched from the grid power to the second power storage unit 60 (step S200).

次に、制御盤70は、中央指令室からの位置信号に基づき、駅間に停車車両があるか否かを判定する(ステップS202)。制御盤70は、駅間に電車8が存在する場合に(ステップS202:Yes)、中央指令室からの指示信号にしたがい監視盤50に制御信号を送る。監視盤50は、第1蓄電部20から蓄電電力を出力させる。この蓄電電力は、第1チョッパ30にて電力変換されて電車8に供給され、電車8を所定の駅に移動させる(ステップS206)。 Next, the control panel 70 determines whether or not there is a stopped vehicle between the stations based on the position signal from the central command room (step S202). When the train 8 exists between the stations (step S202: Yes), the control panel 70 sends a control signal to the monitoring panel 50 according to the instruction signal from the central command room. The monitoring panel 50 outputs stored power from the first storage unit 20. This stored electric power is converted into electric power by the first chopper 30 and supplied to the train 8, and the train 8 is moved to a predetermined station (step S206).

一方で、系統電力の停電時に駅間に電車8が存在しない場合、または停電時に駅間に存在した電車8を所定の駅まで移動させた場合(ステップS202:No)、制御盤70は、第1チョッパ30からき電線7への電力出力を停止させる(ステップS204)とともに、第1蓄電部20から出力された電力を第2チョッパ80にて電力変換して制御盤70に供給させる(ステップS208)。ここで、制御盤70は、第2蓄電部60の電圧及び電流の情報を含む第2セル管理部64a~64cからの状態信号に基づき、第2チョッパ80の制御を行う。これにより、制御盤70は、第1蓄電部20からの電力供給を第2蓄電部60の状態に応じて行う。 On the other hand, when the train 8 does not exist between the stations at the time of the power failure of the grid power, or when the train 8 existing between the stations at the time of the power failure is moved to a predetermined station (step S202: No), the control panel 70 is set to the first. 1 The power output from the chopper 30 to the electric wire 7 is stopped (step S204) , and the power output from the first power storage unit 20 is converted into power by the second chopper 80 and supplied to the control panel 70 (step S208). ). Here, the control panel 70 controls the second chopper 80 based on the state signals from the second cell management units 64a to 64c including the voltage and current information of the second storage unit 60. As a result, the control panel 70 supplies electric power from the first power storage unit 20 according to the state of the second power storage unit 60.

このように、系統電力の停電時、駅間に電車8が存在する場合には、制御盤70は、優先的にき電線7に電力を供給させる。これにより、停電時に駅間に存在した電車8を所定の駅まで移動させことが優先的に行われる。また、電車8の移動後に、第1畜電部20の電力を制御盤70に供給させるので、電力系統の停電により第2蓄電部60の電力が低下しても、制御盤70の制御機能をより長期にわたって維持することが可能である。 As described above, when the train 8 exists between the stations at the time of power failure of the grid power, the control panel 70 preferentially supplies the power to the feeder 7. As a result, the train 8 existing between the stations at the time of a power failure is preferentially moved to a predetermined station. Further, since the power of the first power storage unit 20 is supplied to the control panel 70 after the train 8 is moved, the control function of the control panel 70 can be performed even if the power of the second power storage unit 60 is reduced due to a power failure of the power system. It can be maintained for a longer period of time.

以上のように、第2実施形態に係る電鉄用回生制御システム1は、系統電力の停電時に、駅間に電車8が存在する場合には、第1チョッパ30から出力された電力に基づいて電車8を所定の駅に移動させることとし、駅間に電車8が存在しない場合には、第1蓄電部20から出力された電力を第2チョッパ80にて電力変換して制御盤70に供給させることとした。これにより、停電時には電車8の安全運行を優先的に行うことが可能となるとともに、停電により第2蓄電部60の電力が低下しても、制御盤70の制御機能を長期にわたって維持することが可能となる。 As described above, the electric railway regeneration control system 1 according to the second embodiment is a train based on the power output from the first chopper 30 when the train 8 exists between the stations at the time of a power failure of the grid power. It is decided to move the 8 to a predetermined station, and if the train 8 does not exist between the stations, the electric power output from the first power storage unit 20 is converted into electric power by the second chopper 80 and supplied to the control panel 70. I decided. As a result, the safe operation of the train 8 can be preferentially performed in the event of a power failure, and the control function of the control panel 70 can be maintained for a long period of time even if the power of the second power storage unit 60 is reduced due to the power failure. It will be possible.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る電鉄用回生制御システム1は、第1畜電部20の第1畜電セル22a~22cの故障数に基づき、第2畜電部60からの電力供給の制御を行う機能を更に有することで第1実施形態に係る電鉄用回生制御システム1と相違する。第3実施形態に係る電鉄用回生制御システム1の構成は第1実施形態に係る電鉄用回生制御システム1の構成と同等であるので、説明を省略する。
(Third Embodiment)
The electric railway regenerative control system 1 according to the third embodiment has a function of controlling the power supply from the second storage unit 60 based on the number of failures of the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20. It is different from the regenerative control system 1 for electric railways according to the first embodiment. Since the configuration of the electric railway regenerative control system 1 according to the third embodiment is the same as the configuration of the electric railway regenerative control system 1 according to the first embodiment, the description thereof will be omitted.

図8は、第1畜電部20の第1畜電セル22a~22cが2つ故障した状態の電流の流れを模式的に示す図である。図8では、「矢印」が電流の流れを模式的に示し、「ばつ印」が電流経路の遮断箇所を模式的に示している。図8に示すように、本実施形態に係る制御盤70は、監視盤50からの故障信号に基づき、所定数(例えば2個)以上の第1畜電セル22a~22cが故障した場合には、第2チョッパ80の動作を停止させる制御を行う。このような制御を行う理由は、所定数以上の第1蓄電セルが故障した場合に、第2蓄電部60からの電力をき電線7側に供給するとなると、第2蓄電部60の蓄電電力が急速に減少し、制御盤72の駆動電力が不足してしまうためである。そこで、図8では、所定数以上の第1蓄電セルが故障した場合には、第2蓄電部60の蓄電電力をき電線7側に供給することはせず、き電線7側には、第1蓄電部20の蓄電電力のみを供給する。より具体的には、停電時には、第1蓄電部20の蓄電電力を少しずつき電線7側に供給するようにする。これにより、停電により駅間に停止していた電車8を、第1蓄電部20の蓄電電力を利用して、ゆっくりした速度で最寄りの駅まで待避させることができる。 FIG. 8 is a diagram schematically showing a current flow in a state where two first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20 have failed. In FIG. 8, “arrows” schematically show the flow of current, and “cross marks” schematically show the cutoff points of the current path. As shown in FIG. 8, in the control panel 70 according to the present embodiment, when a predetermined number (for example, two) or more of the first storage cells 22a to 22c fail based on the failure signal from the monitoring panel 50. , Control to stop the operation of the second chopper 80. The reason for performing such control is that when a predetermined number or more of the first storage cells fail and the power from the second storage unit 60 is supplied to the feeder 7 side, the stored power of the second storage unit 60 becomes This is because it decreases rapidly and the drive power of the control panel 72 becomes insufficient. Therefore, in FIG. 8, when a predetermined number or more of the first storage cells fail, the stored power of the second storage unit 60 is not supplied to the feeder 7 side, and the feeder wire 7 side is the second. 1 Only the stored power of the storage unit 20 is supplied. More specifically, in the event of a power failure, the stored power of the first storage unit 20 is gradually supplied to the electric wire 7 side. As a result, the train 8 stopped between stations due to a power failure can be evacuated to the nearest station at a slow speed by using the stored power of the first storage unit 20.

以上のように、第3実施形態に係る電鉄用回生制御システム1では、第1畜電部20の第1畜電セル22a~22cの故障数が2個以上の場合は、第2畜電部60からき電線7への電力供給を停止することとした。これにより、第2蓄電部60の蓄電電力を本来の駆動対象である制御盤72に継続して長期間にわたって供給できる。 As described above, in the electric railway regenerative control system 1 according to the third embodiment, when the number of failures of the first storage cells 22a to 22c of the first storage unit 20 is two or more, the second storage unit It was decided to stop the power supply from the 60 to the electric wire 7. As a result, the stored electric power of the second storage unit 60 can be continuously supplied to the control panel 72, which is the original drive target, for a long period of time.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1:電鉄用回生制御システム、7:き電線、8:電車、20:第1蓄電部、22a~22c:第1蓄電セル、30:第1チョッパ、50:監視盤、60:第2蓄電部、70:制御盤、80:第2チョッパ 1: Regenerative control system for electric railway, 7: Feeder, 8: Train, 20: 1st storage unit, 22a-22c: 1st storage cell, 30: 1st chopper, 50: Monitoring panel, 60: 2nd storage unit , 70: Control panel, 80: Second chopper

Claims (5)

充放電可能な複数の蓄電セルを有する第1蓄電部と、
前記第1蓄電部と、電車に駆動電力を供給するき電線と、の間に接続され、前記第1蓄電部の出力電力の電力変換を行う第1電力変換部と、
前記蓄電セルの故障検出および故障した蓄電セルの切り離しを行うとともに、制御信号に基づいて前記第1蓄電部の充放電制御とを行う監視部と、
前記第1蓄電部の出力電力に基づいて、前記第1蓄電部の出力電力が低下した場合には、前記き電線に供給されるべき目標電力からの不足電力を算出して、前記不足電力に関する情報を含む前記制御信号を前記監視部に送信する制御部と、
前記制御部への電力供給を行うとともに、前記き電線への電力供給が可能である第2蓄電部と、
前記第2蓄電部と第1電力変換部との間に接続され、前記第2蓄電部と前記第1電力変換部との一方から他方に送られる電力の変換を行う第2電力変換部と、
を備え、
前記第2蓄電部は、前記第1蓄電部の出力電力が前記不足電力だけ低下し、かつ前記第2蓄電部が前記不足電力を前記第2電力変換部に供給しても前記制御部を正常動作させる電力を前記制御部に供給できる場合に、前記第2電力変換部に前記不足電力を供給する電鉄用回生制御システム。
A first storage unit having a plurality of chargeable / dischargeable storage cells,
A first power conversion unit that is connected between the first power storage unit and a feeder that supplies drive power to the train and performs power conversion of the output power of the first power storage unit.
A monitoring unit that detects a failure of the storage cell, disconnects the failed storage cell, and controls charging / discharging of the first storage cell based on a control signal.
When the output power of the first power storage unit is reduced based on the output power of the first power storage unit, the shortage power from the target power to be supplied to the feeder is calculated, and the power shortage is related to the power shortage. A control unit that transmits the control signal including information to the monitoring unit, and
A second power storage unit capable of supplying electric power to the control unit and supplying electric power to the feeder.
A second power conversion unit connected between the second storage unit and the first power conversion unit and converting power transmitted from one of the second storage unit and the first power conversion unit to the other.
Equipped with
In the second power storage unit, even if the output power of the first power storage unit is reduced by the shortage power and the second power storage unit supplies the shortage power to the second power conversion unit, the control unit is normal. A regeneration control system for electric railways that supplies the insufficient power to the second power conversion unit when the power to be operated can be supplied to the control unit.
前記第2電力変換部は、前記第2蓄電部から出力された前記不足電力に応じた電力を変換して、前記第1電力変換部に供給する請求項1に記載の電鉄用回生制御システム。 The regenerative control system for electric railways according to claim 1 , wherein the second power conversion unit converts power according to the insufficient power output from the second power storage unit and supplies the power to the first power conversion unit. 前記制御部は、前記第2蓄電部が前記不足電力を前記第2電力変換部に供給すると前記制御部を正常動作させる電力を前記制御部に供給できない場合には、前記第2蓄電部から前記第2電力変換部への前記不足電力の供給を停止させる請求項1に記載の電鉄用回生制御システム。 When the second power storage unit supplies the insufficient power to the second power conversion unit and the control unit cannot supply the power to operate the control unit normally, the control unit may use the second power storage unit to supply the power to the control unit. The regeneration control system for electric railways according to claim 1 , wherein the supply of the insufficient power to the second power conversion unit is stopped. 前記監視部は、前記第1蓄電部の出力電力に前記不足電力が生じた場合でも前記き電線の出力電圧が一定になるように、前記制御信号に基づき、前記第1蓄電部および前記第2蓄電部の出力電力を制御する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電鉄用回生制御システム。 Based on the control signal, the monitoring unit has the first power storage unit and the second storage unit so that the output voltage of the feeder is constant even when the output power of the first power storage unit is insufficient. The regeneration control system for electric railways according to any one of claims 1 to 3, which controls the output power of the power storage unit. 前記第2蓄電部は、系統電力により蓄電可能であり、
前記制御部は、前記系統電力の停電時に、駅間に電車が存在する場合には、前記第1電力変換部から出力された電力に基づいて前記電車を所定の駅に移動させる請求項1に記載の電鉄用回生制御システム。
The second power storage unit can store power by system power, and can be stored.
The control unit moves the train to a predetermined station based on the power output from the first power conversion unit when a train exists between the stations at the time of a power failure of the system power. The regenerative control system for electric railways described .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004358984A (en) 2003-06-02 2004-12-24 Railway Technical Res Inst Direct current power supply equipment for electric railroad
JP2008288109A (en) 2007-05-18 2008-11-27 Nissan Motor Co Ltd Battery control system and control method of battery control system
JP2011259517A (en) 2010-06-04 2011-12-22 Toyota Motor Corp Power converter of vehicle and vehicle equipped with power converter
JP2013118786A (en) 2011-12-05 2013-06-13 Hitachi Ltd Power storage device
JP2014040127A (en) 2012-08-21 2014-03-06 Mitsubishi Electric Corp Station building power supply device
JP2015036280A (en) 2013-08-12 2015-02-23 株式会社東芝 Railway feeding system, feeding controller, and electrical storage device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004358984A (en) 2003-06-02 2004-12-24 Railway Technical Res Inst Direct current power supply equipment for electric railroad
JP2008288109A (en) 2007-05-18 2008-11-27 Nissan Motor Co Ltd Battery control system and control method of battery control system
JP2011259517A (en) 2010-06-04 2011-12-22 Toyota Motor Corp Power converter of vehicle and vehicle equipped with power converter
JP2013118786A (en) 2011-12-05 2013-06-13 Hitachi Ltd Power storage device
JP2014040127A (en) 2012-08-21 2014-03-06 Mitsubishi Electric Corp Station building power supply device
JP2015036280A (en) 2013-08-12 2015-02-23 株式会社東芝 Railway feeding system, feeding controller, and electrical storage device

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