(57)【要約】【課題】蓄電池に蓄電された電力を効率的に利用する。【解決手段】実施形態の制御装置は、き電系統で力行を行う車両から生じた回生電力を蓄電する蓄電装置と、蓄電装置に蓄電された直流電力を駅設備で利用される交流電力に変換する変換装置と、当該蓄電装置に蓄電された電力の供給先を、変換装置を介した駅設備及びき電系統のいずれか一つ以上に切り替える切替装置と、を備えるシステムに設けられた制御装置であって、受信部と、送信部と、を備える。受信部は、蓄電装置、駅設備、及びき電系統のうちいずれか一つ以上の状態を示す状態情報を受信する。送信部は、蓄電装置、駅設備、及びき電系統のうちいずれか一つ以上の状態情報に基づいて、切替装置に対して、駅設備及びき電系統のいずれか一つ以上に蓄電装置に蓄電された電力の供給先を切り替える命令を送信する。【選択図】図１
2015024689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
き電系統で力行を行う車両から生じた回生電力を蓄電する蓄電装置と、蓄電装置に蓄電された直流電力を駅設備で利用される交流電力に変換する変換装置と、当該蓄電装置に蓄電された電力の供給先を、前記変換装置を介した前記駅設備及び前記き電系統のいずれか一つ以上に切り替える切替装置と、を備えるシステムに設けられた制御装置であって、
前記蓄電装置、前記駅設備、及び前記き電系統のうちいずれか一つ以上の状態を示す状態情報を受信する受信部と、
前記蓄電装置、前記駅設備、及び前記き電系統のうちいずれか一つ以上の前記状態情報に基づいて、前記切替装置に対して、前記駅設備及び前記き電系統のいずれか一つ以上に前記蓄電装置に蓄電された電力の供給先を切り替える命令を送信する送信部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記状態情報に基づいた、前記各駅設備及びき電系統の電力負荷の遷移を表した推移パターンを保持する保存部をさらに備え、
前記保存部に保存された前記推移パターンに基づいて、蓄電装置の充放電のスケジュールを生成する生成部を、さらに備え、
前記送信部は、前記生成部により生成された前記スケジュールに従って、供給先を切り替える命令を送信する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記受信部は、さらに、消費電力を削減する指標となる指標情報を受信し、
前記指標情報で示される電力の削減量を、前記駅設備とき電系統との間で配分する配分部をさらに備える、
請求項１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題、エネルギー問題に端を発した省エネ化が課題となり、様々な分野においてエネルギー管理に関する研究が行われている。最近では、電力を多く使用する鉄道事業においても省エネが進められており、未利用エネルギーとしての回生余剰エネルギーに注目が集まっている。
【０００３】
例えば、鉄道事業において、列車で生じた回生電力は、当該列車の近傍で力行する列車に対して、使用することができるが、現実的には、回生電力を列車間融通では利用できない余剰回生電力が生じている。この余剰回生電力は、使用されずに消失していた。
【０００４】
余剰の回生電力を利用する技術としては、き電線にインバータを設置して、余剰回生電力を交流に変換して、交流系統の設備に利用する技術が提案されている。さらには、余剰回生電力を蓄電池などに蓄えて、蓄電池に蓄電した電力を必要に応じて利用する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３４２６９号公報
【特許文献２】特開２００６−３４０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インバータを設置して、余剰回生電力を交流系統の設備で利用する手法は、変電所から供給される電力との間の調整が難しく、無駄にする電力が大きい。また、蓄電池に蓄電された電力は、き電系統のみで効率的に利用することは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の制御装置は、き電系統で力行を行う車両から生じた回生電力を蓄電する蓄電装置と、蓄電装置に蓄電された直流電力を駅設備で利用される交流電力に変換する変換装置と、当該蓄電装置に蓄電された電力の供給先を、変換装置を介した駅設備及びき電系統のいずれか一つ以上に切り替える切替装置と、を備えるシステムに設けられた制御装置であって、受信部と、送信部と、を備える。受信部は、蓄電装置、駅設備、及びき電系統のうちいずれか一つ以上の状態を示す状態情報を受信する。送信部は、蓄電装置、駅設備、及びき電系統のうちいずれか一つ以上の状態情報に基づいて、切替装置に対して、駅設備及びき電系統のいずれか一つ以上に蓄電装置に蓄電された電力の供給先を切り替える命令を送信する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態にかかる電力管理システムの構成例を示した図である。
【図２】図２は、実施形態にかかる電力管理装置に設けられた各構成と、当該各構成間の命令の流れを示した図である。
【図３】図３は、実施形態の蓄電池を制御するための構成例を示した図である。
【図４】図４は、実施形態にかかる駅蓄電池制御装置の構成例を示した図である。
【図５】図５は、実施形態の動作決定部の構成例を示した図である。
【図６】図６は、実施形態にかかるチョッパ制御部の構成例を示した図である。
【図７】図７は、変形例にかかるチョッパ制御部の構成例を示した図である。
【図８】図８は、実施形態にかかるＰＣＳ制御部の構成例を示した図である。
【図９】図９は、実施形態にかかる蓄電池切替部の構成例を示した図である。
【図１０】図１０は、実施形態にかかる切替器１１４が蓄電池１１２の切替先を、チョッパとＰＣＳとの間で交互に切り替える場合の動作波形を例示した図である。
【図１１】図１１は、実施形態の駅蓄電池制御装置による制御で実行されるピークカットの例を示した図である。
【図１２】図１２は、実施形態にかかる電力管理装置における、電力の運用計画の設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施形態にかかる電力管理装置の作成した充放電スケジュールに従って、駅蓄電池制御装置が制御した結果を例示した図である。
【図１４】図１４は、図１３に示される電力の利用時における蓄電池の充電量ＳＯＣの遷移を示した図である。
【図１５】図１５は、３０分単位の受電電力量の積算値の遷移を示した図である。
【図１６】図１６は、変形例にかかる駅蓄電池システムの構成例を示した図である。
【図１７】図１７は、変形例にかかる駅蓄電池システム制御装置を動作させた場合の各構成の動作波形を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施形態にかかる全体システムの構成例を示した図である。図１に示されるように、鉄道ＥＭＳ（Energy  Management  System）１１０と電力管理装置１５０と、駅・電気鉄道システム１００とで構成されている。
【００１０】
駅・電気鉄道システム１００は、受電変圧器１０９、配電変圧器１１６、変換器１０８、各駅設備１０６と、駅蓄電池システム１０３と、駅蓄電池制御装置１０４と、列車１０２と、で構成されている。また、駅・電気鉄道システム１００の配電系統１０５は、配電系統１０５から各駅設備１０６に電力を供給するための系統とする。
【００１１】
本実施形態では、き電線１０７と、き電線１０７に接続される列車１０２と、で構成された設備を、き電系統設備１３０と称す。き電線１０７は、列車１０２に電力を供給する。列車１０２は、き電線１０７を介して供給される電力で力行し、回生で生じた回生電力をき電線１０７を介して、他の列車や、駅蓄電池システム１０３に供給する。
【００１２】
受電変圧器１０９は、変電所（商用系統）１８０から交流電力を受電する。
【００１３】
配電変圧器１１６は、受電変圧器１０９で受電した交流電力の一部を降圧し、配電系統１０５を介して、各駅設備１０６に必要な電力を供給する。
【００１４】
変換器１０８は、交流電力を直流電力へ変換し、き電線１０７を介して列車１０２の走行に必要な電力を供給する。
【００１５】
各駅設備１０６は、駅内のエスカレータ、照明機器、ＯＡ機器などの負荷と太陽光発電などの電源を含んだ設備とする。
【００１６】
駅蓄電池制御装置１０４は、電力管理装置１５０からの命令に基づいて、駅蓄電池システム１０３を制御する。
【００１７】
駅蓄電池システム１０３は、駅蓄電池制御装置１０４の制御に従って、き電系統設備１３０内の列車１０２から生じた余剰回生電力を蓄電し、様々な設備で利用するための処理を行う。これにより、余剰回生電力を有効利用できる。
【００１８】
駅蓄電池システム１０３は、チョッパ１１３と、ＰＣＳ１１１と、切替器１１４と、蓄電池１１２と、を備える。
【００１９】
チョッパ１１３は、き電線１０７から余剰回生電力を受電するとともに、き電線１０７の電圧を補償するため電力供給を行う。
【００２０】
蓄電池１１２は、き電線１０７を介して供給される余剰回生電力を貯める。
【００２１】
ＰＣＳ（電力変換装置）１１１は、蓄電池１１２に貯められた直流電力を、各駅設備１０６で利用可能な交流電力に変換して配電系統１０５に供給するとともに、各駅設備１０６に電源や発電設備がある場合に各駅設備１０６で発生した発生する余剰電力を受電し、直流電力に変換して蓄電池１１２に蓄電させる。
【００２２】
切替器１１４は、蓄電池１１２の接続先を、ＰＣＳ１１１及びチョッパ１１３のいずれか一つ以上に切り替える。
【００２３】
電力管理装置１５０は、配電ＥＭＳ１５１と、き電系統ＥＭＳ１５２と、駅ＥＭＳ１５３と、通信制御部１５４と、で構成され、駅・電気鉄道システム１００の電力を管理する。
【００２４】
通信制御部１５４は、駅・電気鉄道システム１００の各構成と接続する通信Ｉ／Ｆを介して、駅・電気鉄道システム１００の各構成との間で情報の送受信を行う。
【００２５】
そして、通信制御部１５４は、駅・電気鉄道システム１００の各構成（例えば、蓄電池１１２、各駅設備１０６、き電系統設備１３０）から、各構成の状態を示す状態情報を受信する。そして、受信した状態情報を、各構成を管理するＥＭＳ（例えば、き電系統ＥＭＳ１５２、又は駅ＥＭＳ１５３）に受け渡す。
【００２６】
さらに、通信制御部１５４は、駅・電気鉄道システム１００の各構成（例えば、蓄電池１１２、各駅設備１０６、及びき電系統設備１３０のうちいずれか一つ以上）の状態情報に基づいて各ＥＭＳで定められた命令を、各構成に対して送信する。送信される命令には、切替器１１４に対する、各駅設備１０６及びき電系統設備１３０のいずれか一つ以上に蓄電池１１２に蓄電された電力の供給先を切り替える命令が含まれている。
【００２７】
従来、列車がブレーキをかけて停車する際に発生する回生電力は、力行中の列車がいる場合には、その列車に融通される。一方、力行中の他の列車がいない場合、回生電力が発生できないために回生ブレーキが使えず、機械的なブレーキで停車していた。これに対して、本実施形態においては、力行中の他の列車がいない場合に、駅蓄電池システム１０３が、チョッパ１１３を介して回生電力を蓄電池１１２に貯める。これにより、列車１０２は、力行中の他の列車が存在しない場合に、回生ブレーキを有効に利用できる。機械的なブレーキを利用することなく、かつ余剰回生電力を貯めることができる。
【００２８】
駅蓄電池システム１０３は、駅蓄電池制御装置１０４からの命令に基づいて、蓄電池１１２の充放電を行うと共に、ＰＣＳ１１１の電力授受とチョッパ１１３の電力授受を制御する。その際に、駅蓄電池システム１０３は、駅蓄電池制御装置１０４からの命令に従って、蓄電池１１２の接続先をＰＣＳ１１１又はチョッパ１１３に切り替えるための切替命令に従って、切替器１１４を動作させる。
【００２９】
図２は、電力管理装置１５０に設けられた各構成と、当該各構成間の命令の流れを示した図である。図２に示されるように、電力管理装置１５０の各構成は、鉄道ＥＭＳ１１０からの命令に従って、駅・電気鉄道システム１００内で担当する設備の電力を制御する。
【００３０】
配電ＥＭＳ１５１は、鉄道ＥＭＳ１１０からの時間帯別の省エネ指標値を受信し、き電系統設備１３０と各駅設備１０６との間で省エネ指標値を配分する。そして、配電ＥＭＳ１５１は、配分した省エネ指標値を、き電系統ＥＭＳ１５２と駅ＥＭＳ１５３とに送信する。省エネ指標値とは、駅・電気鉄道システム１００で消費される電力量を調整するために設定された指標値とする。本実施形態では、省エネ指標値で設定された電力の消費量や、電力の削減量を満たすように、き電系統設備１３０や各駅設備１０６を制御する。これにより駅・電気鉄道システム１００全体の省エネルギー化を図ることができる。
【００３１】
き電系統ＥＭＳ１５２は、き電系統設備１３０の電力の管理、制御を行う。本実施形態にかかるき電系統ＥＭＳ１５２は、き電系統設備１３０の状態情報、（例えば消費電力等の）計測値を受信し、き電系統設備１３０の現在の状態に応じて制御命令等を行う。
【００３２】
また、き電系統ＥＭＳ１５２は、配電ＥＭＳ１５０から省エネ指標値を受信した場合に、き電系統設備１３０の現在の状態に応じて、省エネ指標値を達成できるか否か判定し、判定結果を省エネ指標値に対する応答として、配電ＥＭＳ１５１に受け渡す。そして、き電系統ＥＭＳ１５２は、省エネ指標値を達成できると判定し、当該応答を受け渡した後、省エネ指標値を達成するように、き電系統設備１３０に対して制御命令を送信する。
【００３３】
駅ＥＭＳ１５３は、各駅設備１０６の電力の管理、制御を行う。本実施形態にかかる駅ＥＭＳ１５３は、各駅設備１０６の状態情報、（例えば消費電力等の）計測値を受信し、各駅設備１０６の現在の状態に応じて制御命令等を行う。
【００３４】
また、駅ＥＭＳ１５３は、配電ＥＭＳ１５０から省エネ指標値を受信した場合に、各駅設備１０６の現在の状態に応じて、省エネ指標値を達成できるか否か判定し、判定結果を省エネ指標値に対する応答として、配電ＥＭＳ１５１に受け渡す。そして、駅ＥＭＳ１５３は、省エネ指標値を達成できると判定し、当該応答を受け渡した後、省エネ指標値を達成するように、各駅設備１０６に対して制御命令を送信する。
【００３５】
ところで、き電系統ＥＭＳ１５２及び駅ＥＭＳ１５３のうちいずれか一方で、配電ＥＭＳ１５１から送信されてきた省エネ指標値を達成できない場合がある。このような場合に、き電系統ＥＭＳ１５２及び駅ＥＭＳ１５３のうちいずれか一方が、達成できない旨の応答を配電ＥＭＳ１５１に送信する。達成できない旨の応答を受信した配電ＥＭＳ１５１は、応答に基づいて再配分した省エネ指標値を、き電系統ＥＭＳ１５２及び駅ＥＭＳ１５３に送信する。当該処理を繰り返すことで、省エネ指標値の適切な配分を可能としている。
【００３６】
さらに、省エネ指標値に基づいた効率の良い電力制御を行うために、配電ＥＭＳ１５１は、蓄電池１１２に蓄電されている電力を、き電系統設備１３０及び各駅設備１０６のうちどちらに供給するかを決定する。
【００３７】
そして、配電ＥＭＳ１５１は、決定結果をき電系統ＥＭＳ１５２及び駅ＥＭＳ１５３に通知した上で、再配分した省エネ指標値を、き電系統ＥＭＳ１５２及び駅ＥＭＳ１５３に送信する。これにより、蓄電池１１２に蓄電されている電力を考慮した上で、省エネルギー化を実現できる。
【００３８】
図３は、本実施形態の蓄電池を制御するための構成例を示した図である。図３に示す様に、き電系統ＥＭＳ１５２は、データ保存部３０１と、負荷予測部３０２と、制御部３０３と、を備える。
【００３９】
データ保存部３０１は、き電系統設備１３０、及び駅蓄電池制御装置１０４から送信された状態情報、計測値を保存すると共に、今まで保存してきた状態情報、及び計測値から学習した１日あたりの電力負荷の推移パターンを保持する。
【００４０】
負荷予測部３０２は、データ保存部３０１に保存されている状態情報、計測値、及び推移パターンに基づいて、き電系統設備１３０の電力負荷の推移を予測する。これにより、配電ＥＭＳ１５１から送信されてきた省エネ指標値を達成できるか否かを判定できる。
【００４１】
そして、き電系統ＥＭＳ１５２が省エネ指標値を達成できる旨応答した後、き電系統ＥＭＳ１５２の制御部３０３は、省エネ指標値を達成するように、き電系統設備１３０の制御を行う。
【００４２】
さらに、配電ＥＭＳ１５１から、き電系統ＥＭＳ１５２に対して、蓄電池１１２の電力を利用する旨の命令を受信していた場合、き電系統ＥＭＳ１５２の制御部３０３が、充放電命令を、駅蓄電池制御装置１０４に対して行う。また、制御部３０３が、必要に応じて、切替器１１４に対する切替命令等を行う。
【００４３】
一方、駅ＥＭＳ１５３は、データ保存部３１１と、負荷予測部３１２と、制御部３１３と、を備える。
【００４４】
データ保存部３１１は、各駅設備１０６、及び駅蓄電池制御装置１０４から送信された状態情報、計測値を保存すると共に、今まで保存してきた状態情報、及び計測値から学習した電力負荷の推移パターンを保持する。
【００４５】
負荷予測部３１２は、データ保存部３１１に保存されている状態情報、計測値、及び推移パターンに基づいて、各駅設備１０６の電力負荷の推移を予測する。これにより、配電ＥＭＳ１５１から送信されてきた省エネ指標値を達成できるか否かを判定できる。
【００４６】
そして、駅ＥＭＳ１５３が省エネ指標値を達成できる旨応答した後、駅ＥＭＳ１５３の制御部３１３は、省エネ指標値を達成するように、各駅設備１０６の制御を行う。
【００４７】
さらに、配電ＥＭＳ１５１から、駅ＥＭＳ１５３に対して、蓄電池１１２の電力を利用する旨の命令を受信していた場合、駅ＥＭＳ１５３の制御部３１３が、充放電命令を駅蓄電池制御装置１０４に対して行う。また、制御部３１３が、必要に応じて、切替器１１４に対する切替命令等を、駅蓄電池制御装置１０４に対して行う。
【００４８】
通信制御部１５４は、き電系統ＥＭＳ１５２の制御部３０３及び駅ＥＭＳ１５３の制御部３１３のいずれか一つ以上による充放電命令や切替命令を、駅蓄電池制御装置１０４に対して送信する。このように、通信制御部１５４は、駅蓄電池制御装置１０４に対して各種命令を送信する。さらに、通信制御部１５４は、省エネ指標値を達成できるように設定した各種制御パラメータを、駅蓄電池制御装置１０４に対して送信する。
【００４９】
そして、駅蓄電池制御装置１０４は、き電系統ＥＭＳ１５２の制御部３０３、又は駅ＥＭＳ１５３の制御部３１３からの命令に従って、蓄電池１１２、切替器１１４、及びチョッパ１１３を制御する。
【００５０】
例えば、駅蓄電池制御装置１０４が、き電系統ＥＭＳ１５２の制御部３０３、又は駅ＥＭＳ１５３の制御部３１３から切替命令を受信していた場合、切替命令を、切替器１１４に送信する。
【００５１】
さらに、駅蓄電池制御装置１０４は、き電系統ＥＭＳ１５２の制御部３０３、又は駅ＥＭＳ１５３の制御部３１３から受信した充放電命令を、蓄電池１１２に送信する。
【００５２】
さらに、駅蓄電池制御装置１０４は、切替器１１４の切替先に応じた制御を行う。例えば、駅蓄電池制御装置１０４は、切替器１１４がＰＣＳ１１１と蓄電池１１２とを接続している場合に、ＰＣＳ１１１に対して制御命令を送信する。また、駅蓄電池制御装置１０４は、切替器１１４がチョッパ１１３と蓄電池１１２とを接続している場合に、チョッパ１１３に対して制御命令を送信する。
【００５３】
これにより、本実施形態においては、省エネ指標値に基づいて、蓄電池１１２を利用することができると共に、き電系統設備１３０及び各駅設備１０６の制御を実現できる。
【００５４】
図４は、本実施形態にかかる駅蓄電池制御装置１０４の構成例を示した図である。なお、図１と同じ装置や構成については、同一の符号を割り当て、説明を省略する。
【００５５】
図４に示されるように、駅蓄電池制御装置１０４は、システム状態検出部４０１と、チョッパ制御部４０２と、蓄電池切替部４０３と、ＰＣＳ制御部４０４と、動作決定部４０５と、データ送信部４０６と、データ受信部４０７と、を備えている。
【００５６】
システム状態検出部４０１は、ＰＣＳ１１１の状態情報（例えば、接続点電圧、消費電力などの状態量）を取得する。また、システム状態検出部４０１は、蓄電池１１２の状態情報（例えば端子電圧、電流、充電量（ＳＯＣ）などの状態量）を取得する。さらに、システム状態検出部４０１は、チョッパ１１３の状態情報（接続点電圧、消費電力などの状態量）を取得する。
【００５７】
そして、システム状態検出部４０１は、受信した状態情報について加工を行った上で、加工された後の状態情報を、チョッパ制御部４０２、蓄電池切替部４０３、ＰＣＳ制御部４０４、動作決定部４０５、データ送信部４０６に受け渡す。そして、データ送信部４０６は、受け渡された状態情報を、電力管理装置１５０に送信する。
【００５８】
動作決定部４０５は、受信した命令、及び状態情報等に基づいて動作モードを選択し、選択された動作モードに従って、チョッパ制御部４０２、蓄電池切替部４０３、及びＰＣＳ制御部４０４に対して、動作モードに対応する各種制御パラメータを送信する。
【００５９】
動作決定部４０５が動作モードを変更するトリガーは、例えば、蓄電池１１２の接続先の切替命令を受け取った場合が考えられる。本実施形態にかかる動作決定部４０５は、受け取った切替命令の切替先に対応した動作モードを選択する。これにより、切替命令に対応した制御が行われることになる。
【００６０】
チョッパ制御部４０２は、システム状態検出部４０１から受け取った状態情報、及び動作決定部４０５から受け渡されるチョッパ制御用パラメータ等に基づいて、チョッパ１１３を制御する。例えば、状態情報として、チョッパ１１３の接続端電圧と電力、動作状態および蓄電池１１２の充電量（ＳＯＣ）などの情報が、チョッパ制御部４０２に受け渡される。
【００６１】
蓄電池切替部４０３は、システム状態検出部４０１から受け取った状態情報、及び動作決定部４０５から受け渡される各種パラメータ等に基づいて、蓄電池１１２を制御する。例えば、状態情報として、蓄電池１１２の充電量(ＳＯＣ)やチョッパ１１３、ＰＣＳ１１１の動作状態などの情報が、蓄電池切替部４０３に受け渡される。また、電力管理装置１５０からの切替命令に従って動作モードが選択された場合、蓄電池切替部４０３は、当該動作モードに基づく切替命令を、切替器１１４に対して送信する。
【００６２】
ＰＣＳ制御部４０４は、システム状態検出部４０１から受け取った状態情報、及び動作決定部４０５から受け渡されるＰＣＳ制御用パラメータ等に基づいて、ＰＣＳ１１１を制御する。例えば、状態情報として、ＰＣＳ１１１の接続点電圧や電力、動作状態および蓄電池１１２の充電量（ＳＯＣ）などの情報が、ＰＣＳ制御部４０４に受け渡される。
【００６３】
データ送信部４０６は、電力管理装置１５０から要求された状態情報を、予め定められた周期あるいは要求命令に応じて、電力管理装置１５０に送信する。
【００６４】
データ受信部４０７は、電力管理装置１５０からの命令を受信する。この命令には、蓄電池１１２の接続先の切替命令が含まれている。さらに、データ受信部４０７は、電力管理装置１５０から、動作決定部４０５、チョッパ制御部４０２、蓄電池切替部４０３、及びＰＣＳ制御部４０４で使用される制御パラメータ等を、予め定められた周期あるいは情報更新時に受信する。そして、受信した命令や制御パラメータは、動作決定部４０５に受け渡される。
【００６５】
さらに、本実施形態においては、太陽光発電装置４０１を備え、ＰＣＳ１１１と切替器１１４とを介して、駅蓄電池システム１０３の蓄電池１１２に蓄電するように構成しても良い。
【００６６】
図５は、本実施形態の動作決定部４０５の構成例を示した図である。図５に示されるように、動作決定部４０５は、設定データ保存部５０１と、設定データ格納部５０２と、動作モード選択部５０３と、チョッパ制御用パラメータ設定部５０４と、蓄電池切替用パラメータ設定部５０５と、ＰＣＳ制御用パラメータ設定部５０６と、を備える。
【００６７】
設定データ格納部５０２は、データ受信部４０７から（動作決定部４０５、チョッパ制御部４０２、蓄電池切替部４０３、及びＰＣＳ制御部４０４で使用される）制御パラメータ等を受け取り、設定データ保存部５０１に保存する。設定データ保存部５０１に保存された場合、設定データ格納部５０２は、保存されている制御パラメータ等が更新されたことを、動作モード選択部５０３に通知する。
【００６８】
動作モード選択部５０３は、制御パラメータ等が更新された通知を受け付けた場合に、設定データ保存部５０１に保存されている制御パラメータ等に基づいて動作モードを選択する。動作モードを選択する際に、システム状態検出部４０１からの状態情報も判定条件として用いる。動作モードとは、チョッパ制御、蓄電池切り替え、ＰＣＳ制御の各々に対して、制御を行うために予め定められたモードとする。設定データ保存部５０１に保存されている制御パラメータに基づいて動作モードを選択することで、省エネ指標値による省エネルギー化を達成できる。
【００６９】
そして、動作モード選択部５０３は、動作モードを選択し、選択された動作モードと、各種制御パラメータと、をチョッパ制御用パラメータ設定部５０４、蓄電池切替用パラメータ設定部５０５、及びＰＣＳ制御用パラメータ設定部５０６に送信する。
【００７０】
チョッパ制御用パラメータ設定部５０４は、動作モード選択部５０３で選択された動作モードと、各種制御パラメータとを受け取り、必要に応じて動作モードに合致する(チョッパ制御用の）制御パラメータ等を設定データ保存部５０１から読み出し、チョッパ制御用パラメータとして、チョッパ制御部４０２に送信する。
【００７１】
蓄電池切替用パラメータ設定部５０５は、動作モード選択部５０３からの選択された動作モードと、各種制御パラメータとを受け取り、必要に応じて動作モードに合致する(蓄電池切替用の）制御パラメータ等を設定データ保存部５０１から読み出し、状態量比較判別用パラメータとして、蓄電池切替部４０３に送信する。状態量比較判別用パラメータは、充電量ＳＯＣ等と状態を比較するためのパラメータとする。
【００７２】
ＰＣＳ制御用パラメータ設定部５０６は、動作モード選択部５０３からの選択された動作モードと、各種制御パラメータとを受け取り、必要に応じて動作モードに合致する(ＰＣＳ制御用の）制御パラメータ等を設定データ保存部５０１から読み出し、ＰＣＳ制御用パラメータとして、ＰＣＳ制御部４０４に送信する。
【００７３】
図６は、本実施形態にかかるチョッパ制御部４０２の構成例を示した図である。図６に示されるように、チョッパ制御部４０２は、状態情報分配部６０１と、制御量演算部６０２と、制御用パラメータ分配部６０３と、制御量補正部６０４と、で構成されている。
【００７４】
状態情報分配部６０１は、システム状態検出部４０１から送信される状態情報を受け取り、その状態情報を制御量演算部６０２と制御量補正部６０４とに受け渡す。状態情報分配部６０１は、システム状態検出部４０１から送信されてきたチョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄを制御量演算部６０２に受け渡す。また、状態情報分配部６０１は、システム状態検出部４０１から送信される蓄電池充電量ＳＯＣを、制御量補正部６０４を受け渡す。
【００７５】
制御用パラメータ分配部６０３は、動作決定部４０５から送られてくるチョッパ制御用パラメータを受け取り、そのパラメータを制御量演算部６０２と制御量補正部６０４とに受け渡す。
【００７６】
図６に示される例では、制御用パラメータ分配部６０３は、電圧目標Ｖｒｅｆ、不感帯上下限ＣｈＶｌ、ＣｈＶｈ、一次遅れ時定数ＣｈＴ、ゲインＣｈＫ、制御信号上下限リミットＰｃｈｒ、チョッパ定格出力、定格電圧を、制御量演算部６０２に送信する。また、制御用パラメータ分配部６０３は、蓄電池のＳＯＣ、維持目標、放電末、充放電可能最大電力Ｂｍａｘを制御量補正部６０４に送信する。
【００７７】
制御量演算部６０２は、状態情報分配部６０１から送られてくる状態情報と、制御用パラメータ分配部６０３から送られてくるパラメータと、に基づいて、チョッパ１１３の制御量を演算する。図６に示される例では、制御量演算部６０２は、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄを入力する。そして、制御量演算部６０２は、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄから、定格電圧１．５ｋＶを除算する。その後、制御量演算部６０２は、除算された後の接続端電圧Ｖｋｄから目標電圧Ｖｒｅｆ（ｐｕ）を減算し、偏差ΔＶｋを演算する。そして、制御量演算部６０２は、偏差ΔＶｋが不感帯上下限ＣｈＶｌ、ＣｈＶｈに含まれているか否かを判定する。制御量演算部６０２は、含まれていないと判定した場合に、偏差に対して、一次遅れ系の伝達関数（１／１＋ｔｓ）を用いた演算や、ゲインＫ＝ＣｈＫとの乗算を行った後、制御信号上下限リミット−Ｐｃｈｒ〜Ｐｃｈｒの間に含まれているか否かを判定する。制御信号上下限リミット−Ｐｃｈｒ〜Ｐｃｈｒに含まれていると判定した場合に、チョッパ定格出力ＭＷを乗算して導出した値を制御量Ｐｃｈとする。これにより、チョッパ１１３の電力命令に伴う制御量Ｐｃｈを得られる。本実施形態では、制御量Ｐｃｈ＜０の場合に、き電線１０７に電力を供給し、制御量Ｐｃｈ＝０の場合に、き電線１０７に電力を供給しない例とする。
【００７８】
そして、制御量補正部６０４は、制御量演算部６０２から送られるチョッパ電力命令の制御量Ｐｃｈに対して、蓄電池１１２の充電状態および最大出力制限に基づく補正を行う。そして、補正後の制御量Ｐｃｈを含むチョッパ電力命令を、チョッパ１１３に送信する。
【００７９】
図６に示す例では、制御量補正部６０４は、チョッパ電力命令に従ってき電線１０７に蓄電池１１２の電力を供給する際、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣが維持目標以下又は放電末以下である場合、チョッパ電力命令の制御量Ｐｃｈを０．０に設定し、き電線１０７に電力供給を行わないようにする。また、チョッパ電力命令に従ってき電線１０７へ蓄電池１１２の電力を供給する際、制御量Ｐｃｈが蓄電池１１２の充放電可能最大電力Ｂｍａｘを超えている場合（Ｐｃｈ＜―Ｂｍａｘ）、制御量Ｐｃｈを充放電可能最大電力Ｂｍａｘに抑えるように補正する（Ｐｃｈ＝―Ｂｍａｘ）。
【００８０】
なお、制御量Ｐｃｈの補正手法は、図６に示される例に制限するものではなく、他の手法を用いても良い。そこで、制御量の補正の変形例について説明する。図７は、変形例にかかるチョッパ制御部７０１の構成例を示した図である。図７に示されるように、チョッパ制御部７０１は、状態情報分配部６０１と、制御量演算部６０２と、制御用パラメータ分配部６０３と、制御量補正部７１１と、で構成されている。なお、本実施形態と同様の構成については、同じ符号を割り当て、説明を省略する。
【００８１】
変形例の制御量補正部７１１は、状態情報分配部６０１からチョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄと蓄電池１１２の充電量ＳＯＣを受け取る。また、制御量補正部７１１は、制御用パラメータ分配部６０３から電圧補償優先判定電圧偏差ＣｈＶｌ２、蓄電池１１２のＳＯＣ維持目標、及び放電末且つ充放電可能最大電力Ｂｍａｘを受け取る。さらに、制御量補正部７１１は、制御量演算部６０２からチョッパ電力命令と、き電電圧偏差ΔＶｋｄを受け取る。そして、制御量補正部７１１は、き電線１０７に電力を供給し（制御量Ｐｃｈ＜０）、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣが放電末よりも大きく（ＳＯＣ＞放電末）、き電電圧偏差ΔＶｋｄが電圧補償優先判定電圧偏差−ＣｈＶＩ２を下回るか否かを判定する。
【００８２】
そして、制御量補正部７１１が、き電線１０７に電力を供給し（制御量Ｐｃｈ＜０）、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣが放電末よりも大きく（ＳＯＣ＞放電末）、き電電圧偏差ΔＶｋｄが電圧補償優先判定電圧偏差−ＣｈＶＩ２を下回ると判定した場合（Ｙｅｓ）、ＳＯＣ維持よりも電圧補償を優先させるようにチョッパ電力命令の制御量Ｐｃｈを補正（Ｐｃｈ＝―Ｂｍａｘ）する。
【００８３】
一方、制御量補正部７１１が、き電線１０７に電力を供給し（制御量Ｐｃｈ＜０）、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣが放電末よりも大きく（ＳＯＣ＞放電末）、き電電圧偏差ΔＶｋｄが電圧補償優先判定電圧偏差−ＣｈＶＩ２以上と判定した場合（Ｎｏ）、実施形態と同様に、ＳＯＣ維持目標を満足するようにチョッパ電力命令の制御量Ｐｃｈを補正（Ｐｃｈ＝０．０）する。
【００８４】
次に、本実施形態のＰＣＳ制御部４０４について説明する。図８は、本実施形態にかかるＰＣＳ制御部４０４の構成例を示した図である。図８に示されるように、ＰＣＳ制御部４０４は、制御用パラメータ分配部８０１と、状態情報分配部８０２と、制御量演算部８０３とを備える。
【００８５】
状態情報分配部８０２は、システム状態検出部４０１から送られてくるＰＣＳ制御に必要な状態情報を受け取り、その状態情報を制御量演算部８０３へ送る。本実施形態では、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣを制御量演算部８０３へ送っている。
【００８６】
制御用パラメータ分配部８０１は、動作決定部４０５から送られてくるＰＣＳ制御用パラメータを受け取り、そのパラメータを制御量演算部８０３へ送る。本実施形態では、ＰＣＳ電力計画値Ｐｃｓｐ、蓄電池のＳＯＣ維持目標、放電末と充電末、および充放電可能最大電力Ｂｍａｘを送っている。
【００８７】
制御量演算部８０３は、状態情報分配部８０２から送られてくる状態情報と、制御用パラメータ分配部８０１から送られてくるパラメータと、を用いて、ＰＣＳ１１１の出力電力命令を制御量として演算する。
【００８８】
図６では、制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐとチョッパ電力命令の制御量Ｐｃｈとを入力する。そして、制御量演算部８０３は、チョッパ電力命令の制御量Ｐｃｈ≧０であるか否かを判定する（ステップＳ８１１）。制御量Ｐｃｈ＜０であると判定した場合（ステップＳ８１１：Ｎｏ）、き電線１０７へ電力を供給する方向であり、き電線１０７への電力供給を優先させるため、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐを‘０’に設定した後（ステップＳ８２２）、ＰＣＳ１１１への電力指令値Ｐｃｓ＝Ｐｃｓｐを設定して（ステップＳ８２３）、処理を終了する。
【００８９】
一方、制御量演算部８０３が、制御量Ｐｃｈ≧０であると判定した場合（ステップＳ８１１：Ｙｅｓ）、制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐが‘０’より大きいか否か（ＰＣＳ出力が供給側であるか否か）を判定する（ステップＳ８１２）。
【００９０】
そして、電力を供給する計画値Ｐｃｓｐが‘０’より大きくないと判定した場合（ステップＳ８１２：Ｎｏ）、制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐが‘０’より小さいか否か（ＰＣＳ出力が供給側であるか否か）を判定する（ステップＳ８１３）。制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐが‘０’より小さくないと判定した場合（ステップＳ８１３：Ｎｏ）、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐを‘０’に設定した後（ステップＳ８２２）、ＰＣＳ１１１への電力指令値Ｐｃｓ＝Ｐｃｓｐを設定して（ステップＳ８２３）、処理を終了する。
【００９１】
一方、ステップＳ８１３で、制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐが‘０’より小さいと判定した場合（ステップＳ８１３：Ｙｅｓ）、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣが充電末より小さいか否かを判定する（ステップＳ８１５）。充電量ＳＯＣが充電末より小さくないと判定した場合（ステップＳ８１５：Ｎｏ）、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐを‘０’に設定した後（ステップＳ８２２）、ＰＣＳ１１１への電力指令値Ｐｃｓ＝Ｐｃｓｐを設定して（ステップＳ８２３）、処理を終了する。一方、充電量ＳＯＣが充電末より小さいと判定した場合（ステップＳ８１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ８１６に処理が進む。
【００９２】
ステップＳ８１２において、電力を供給する計画値Ｐｃｓｐが‘０’より大きいと判定した場合（ステップＳ８１２：Ｙｅｓ）、充電量ＳＯＣが維持目標より大きいか否かを判定する（ステップＳ８１４）。充電量ＳＯＣが維持目標より大きくないと判定した場合（ステップＳ８１４：Ｎｏ）、ＰＣＳ１１１に電力を供給する計画値Ｐｃｓｐを‘０’に設定した後（ステップＳ８２２）、ＰＣＳ１１１への電力指令値Ｐｃｓ＝Ｐｃｓｐを設定して（ステップＳ８２３）、処理を終了する。一方、充電量ＳＯＣが維持目標より大きいと判定した場合（ステップＳ８１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ８１６に処理が進む。
【００９３】
そして、制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１の計画値Ｐｃｐｓによる電力が蓄電池１１２の定格以下（Ｐｃｓｐ−Ｐｃｈ≦Ｂｍａｘ）か否かを判定する（ステップＳ８１６）。蓄電池１１２の定格より大きいと判定した場合（ステップＳ８１６：Ｎｏ）、定格以内に収まるように電力を抑制する（Ｐｃｓｐ＝Ｂｍａｘ＋Ｐｃｓ）（ステップＳ８１７）。
【００９４】
そして、ＰＣＳ１１１の計画値Ｐｃｐｓによる電力が蓄電池１１２の定格以下の場合（ステップＳ８１６：Ｙｅｓ）、又は定格以内に収まるように電力を抑制した（ステップＳ８１７）後、制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１の計画値Ｐｃｐｓによる電力が電力定格出力Ｐｃｓｒ以下（｜Ｐｃｓｐ｜≦ＰＣＳ１１１）であるか否かを判定する（ステップＳ８１８）。定格出力Ｐｃｓｒ以下であると判定した場合（ステップＳ８１８：Ｙｅｓ）、ＰＣＳ１１１への電力指令値Ｐｃｓ＝Ｐｃｓｐを設定して（ステップＳ８２３）、処理を終了する。
【００９５】
また、制御量演算部８０３は、ＰＣＳ１１１の計画値Ｐｃｐｓによる電力が電力定格出力Ｐｃｓｒより大きいと判定した場合（ステップＳ８１８：Ｎｏ）、さらにＰＣＳ１１１の計画値Ｐｃｐｓが‘０’より大きいか否かを判定する（ステップＳ８１９）。そして、計画値Ｐｃｐｓが‘０’より大きいと判定した場合（ステップＳ８１９：Ｙｅｓ）、ＰＣＳ１１１の計画値Ｐｃｐｓとして電力定格出力Ｐｃｓｒを設定する（Ｐｃｓｐ＝Ｐｃｓｒ）（ステップＳ８２０）。一方、そして、計画値Ｐｃｐｓが‘０’以下であると判定した場合（ステップＳ８１９：Ｎｏ）、ＰＣＳ１１１の計画値Ｐｃｐｓとして電力定格出力−Ｐｃｓｒを設定する（Ｐｃｓｐ＝−Ｐｃｓｒ）（ステップＳ８２１）。その後、ＰＣＳ１１１への電力指令値Ｐｃｓ＝Ｐｃｓｐを設定して（ステップＳ８２３）、処理を終了する。
【００９６】
次に、蓄電池切替部４０３について説明する。図９は、本実施形態にかかる蓄電池切替部４０３の構成例を示した図である。図９に示されるように、蓄電池切替部４０３は、比較判別部９０１と、状態決定部９０２と、信号出力部９０３と、を備える。
【００９７】
比較判別部９０１は、システム状態検出部４０１から送られる蓄電池１１２の充電量ＳＯＣと、動作決定部４０５から送られる状態量比較判別用パラメータと、を受け取る。そして、比較判別部９０１は、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣと状態量比較判別用パラメータとを代入する比較判別式で、切替器１１４の状態を決定するためのパラメータを導出し、状態決定部９０２へ送る。
【００９８】
状態決定部９０２は、比較判別部９０１から送られたパラメータに基づいて、蓄電池１１２を、チョッパ１１３とＰＣＳ１１１とのどちらに接続するのか判定する。本実施形態の状態決定部９０２は、送られてきたパラメータが、予め設定された条件を満足したか否かに基づいて、時間帯毎の切替器１１４の切替先を導き出す。そして、当該時間帯で切替先を信号出力部９０３に送信する。
【００９９】
信号出力部９０３は、状態決定部９０２から切替器１１４の切替先を受け取り、切替先への切替信号を切替器１１４に出力する。
【０１００】
例えば、列車本数が少なく蓄電池１１２が満充電状態の場合、余剰回生電力を回収できるようにするために、列車本数が多くなる時間帯となる前に、蓄電池切替部４０３は、切替器１１４を介して蓄電池１１２の接続先をＰＣＳ１１１側に切り替えて、貯蔵された電力を高配側へ放出させておく。そして、蓄電池１１２を余剰回生電力を回収可能な状態にした後、蓄電池切替部４０３は、切替器１１４を介してチョッパ１１３側へ接続を切り替えさせる。
【０１０１】
図１０は、切替器１１４が蓄電池１１２の切替先を、チョッパ１１３とＰＣＳ１１１との間で交互に切り替える場合の動作波形を例示した図である。
【０１０２】
まず、期間（１）においては、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄが不感帯内のため、駅蓄電池制御装置１０４は、蓄電池１１２の充放電を行わない。なお、図１０に示す導左派系では、説明を容易にするために、接続端電圧Ｖｋｄが不感帯内に含まれているか否かに基づいて、処理を切り替える例とするが、実際には、図６に示されるように偏差ΔＶｋが不感帯に含まれているか否かに応じて処理を切り替えても良い。なお、図１０に示される例では、１．５（１＋ＣｈＶｈ）〜１．５（１−ＣｈＶｌ２）までが不感帯とする。
【０１０３】
期間（２）においては、チョッパ制御部４０２が、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄが、不感帯上限を超えるので、チョッパ制御部４０２が、チョッパ１１３に対して、余剰回生電力を吸収するように制御する。これにより、蓄電池１１２が充電され、充電量ＳＯＣが増大する。この際に、蓄電池１１２の充電量ＳＯＣが維持目標を超えたものとする。
【０１０４】
期間（３）においては、充電量ＳＯＣが維持目標を超えているが、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄが不感帯内であるため、チョッパ制御部４０２が、チョッパ１１３に対して、蓄電池１１２からき電線１０７に電力供給をしないよう制御する。
【０１０５】
期間（４）においては、接続端電圧Ｖｋｄが不感帯上限を超えるので、チョッパ制御部４０２は、チョッパ１１３に対して、蓄電池１１２が余剰回生電力を吸収するように制御する。これにより、蓄電池１１２が充電され、充電量ＳＯＣが上昇する。この際に、蓄電池１１２の充電量が充電末を超えたものとする。そこで、駅蓄電池制御装置１０４の蓄電池切替部４０３が、切替器１１４を制御して、ＰＳＣ１１１と、蓄電池１１２と、の間の接続をオフからオンに切り替えさせる。
【０１０６】
期間（５）においては、充電量ＳＯＣが充電末を超えているが、接続端電圧Ｖｋｄが不感帯内であるため、駅蓄電池制御装置１０４の蓄電池切替部４０３が、切替器１１４を制御して、チョッパ１１３と蓄電池１１２の接続をオンからオフに切り替えて、ＰＣＳ１１１が各駅設備１０６へ電力供給を行う。その結果、蓄電池１１２が放電されて、充電量ＳＯＣが下降する。
【０１０７】
期間（６）においては、接続端電圧Ｖｋｄは不感帯内であるが、充電量ＳＯＣが維持目標を超えており、チョッパ１１３と蓄電池１１２とが接続されておらず、ＰＳＣ１１１と蓄電池１１２とが接続されている。このため、駅蓄電池制御装置１０４は、蓄電池１１２からＰＣＳ１１１を介して各駅設備１０６に電力供給を継続するように制御する。その結果、蓄電池１１２が放電されて、充電量ＳＯＣがさらに下降し、維持目標を下回る。このため、駅蓄電池制御装置１０４の蓄電池切替部４０３は、切替器１１４を介して、蓄電池１１２の接続先を、ＰＣＳ１１１から、チョッパ１１３に切り替える。
【０１０８】
期間（７）においては、充電量ＳＯＣが維持目標を下回っているが、接続端電圧Ｖｋｄは不感帯内であるため、駅蓄電池制御装置１０４のチョッパ制御部４０２は、チョッパ１１３がき電線１０７からの電力を蓄電池１１２に貯めるように制御を行わない。
【０１０９】
期間（５）〜期間（７）に行われる制御により、充電末の蓄電池１１２を放電させることができ、蓄電池１１２に余剰回生電力を貯めさせるよう制御を行うことができる。
【０１１０】
上述した処理を行うことで、き電系統設備１３０で生じた回生余剰電力の回収を行うことで、変電所１８０からの電力をピークカットさせることができる。
【０１１１】
図１１は、本実施形態の駅蓄電池制御装置１０４による制御で実行されるピークカットの例を示した図である。図１１に示される例では、需要電力１２０１を満たすように、受電電力と、放電電力とを組み合わせる必要がある。このため、放電電量を利用しない場合に、ピーク時には受電電力Ｗｈ1が消費されることになる。しかしながら、本実施形態においては、ピーク時以外に、駅蓄電池制御装置１０４が、回生余剰電力を、充電電力１２０３として、蓄電池１１２に蓄電する制御を行うこととした。そして、ピーク時には、駅蓄電池制御装置１０４が、蓄電池１１２から放電電力１２０２を、き電系統設備１３０又は各駅設備１０６に供給するように制御する。これにより、ピーク時で受電電力Ｗｈ2に抑止することができる。
【０１１２】
次に、本実施形態にかかる電力管理装置１５０における、電力の運用計画の設定処理について説明する。図１２は、本実施形態にかかる電力管理装置１５０における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【０１１３】
まず、電力管理装置１５０の配電ＥＭＳ１５１は、き電系統ＥＭＳ１５２又は駅ＥＭＳ１５３を介して、蓄電池１１２に貯められる回生余剰電力を取得する（ステップＳ１３０１）。
【０１１４】
次に、配電ＥＭＳ１５１は、鉄道ＥＭＳ１１０からの省エネ指標値を、き電系統ＥＭＳ１５２と駅ＥＭＳ１５３とに配分した上で、変電所１８０からの受電電力の上限を設定する（ステップＳ１３０２）。
【０１１５】
そして、き電系統ＥＭＳ１５２は、変電所１８０からの受電電力の上限を考慮して、き電系統ＥＭＳ１５２のデータ保存部３０１に保存されている１日あたりの電力負荷の推移パターンに基づいて、１日あたりの電力の運用計画を導出すると共に、駅ＥＭＳ１５３は、変電所１８０からの受電電力の上限を考慮して、駅ＥＭＳ１５３のデータ保存部３１１に保存されている１日あたりの電力負荷の推移パターンに基づいて、１日あたりの電力の運用計画を導出する（ステップＳ１３０３）。なお、時間帯毎にＰＣＳ１１１及びチョッパ１１３のどちらと蓄電池１１２が接続するのかは配電ＥＭＳ１５１を介して、駅ＥＭＳ１５３及びき電系統ＥＭＳ１５２の間で調整する。
【０１１６】
そして、配電ＥＭＳ１５１が、き電系統ＥＭＳ１５２の電力の運用計画及び駅ＥＭＳ１５３の電力の運用計画の他に、蓄電池１１２の最大容量と、蓄電池１１２を使用しない時間とを考慮して、１日の電力料金の最小化を図った蓄電池１１２の充放電スケジュールを作成する（ステップＳ１３０４）。
【０１１７】
その後、配電ＥＭＳ１５１が、蓄電池１１２の利用スケジュールで、受電電力上限を逸脱しているか否かを判定する（ステップＳ１３０５）。配電ＥＭＳ１５１が、逸脱していると判定した場合（ステップＳ１３０５：Ｎｏ）、配電ＥＭＳ１５１が、省エネ指標値の配分を変更、又は充電電力の上限を修正した後（ステップＳ１３０６）、ステップＳ１３０３の処理から行う。
【０１１８】
一方、配電ＥＭＳ１５１が、逸脱していないと判定した場合（ステップＳ１３０５：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１１９】
これにより、１日の運用計画に従って、蓄電池１１２の充放電が行われる。図１３は、本実施形態にかかる電力管理装置１５０の作成した充放電スケジュールに従って、駅蓄電池制御装置１０４が制御した結果を例示した図である。
【０１２０】
図１３に示されるように、回生余剰電力が生じている場合には、電力負荷に対する受電電力が低減される。さらに、余裕のある時間帯１４１１で蓄電池１１２に電力を充電することで、ピーク時１４１２に、蓄電池１１２に貯められた電力を利用することができる。
【０１２１】
図１４は、図１３に示される電力の利用時における蓄電池１１２の充電量ＳＯＣの遷移を示した図である。図１４に示されるように、電力管理装置１５０の作成した充放電スケジュールに従って、駅蓄電池制御装置１０４が、６時〜８時までの間に蓄電池１１２の充電を行うように制御することで、充電量ＳＯＣを向上させる。その後、ピーク時に該当する１６時〜１９時の間に、蓄電池１１２の放電を行うように制御することで、充電量ＳＯＣを低減させる。当該制御を毎日繰り返すことで、毎日の電力のピークカットを行うことができる。
【０１２２】
図１５は、３０分単位の受電電力量の積算値の遷移を示した図である。図１５に示されるように、受電電力量に、チョッパ１１３からの蓄電池１１２の放電電力量とＰＣＳ１１１からの出力電力量とを組み合わせることで、需要電力量を満たしている。
【０１２３】
上述した実施形態では、切替器１１４が、蓄電池１１２の接続先をＰＣＳ１１１又はチョッパ１１３に切り替える例について説明した。しかしながら、切替器１１４が、蓄電池１１２の接続先をＰＣＳ１１１又はチョッパ１１３に切り替える例に制限するものではない。そこで、変形例として、切替器１１４による切替を行わない例について説明する。
【０１２４】
図１６は、変形例にかかる駅蓄電池システムの構成例を示した図である。図１６に示されるように、駅蓄電池システム１７０１は、ＰＣＳ１１１、チョッパ１１３、及び蓄電池１１２で構成される。そして、ＰＣＳ１１１、チョッパ１１３、及び蓄電池１１２の間を同時に接続することで、蓄電池１１２は、ＰＣＳ１１１、及びチョッパ１１３に対して同時に電力を供給することができる。なお、他の構成については、上述した実施形態と同様として説明を省略する。
【０１２５】
図１７は、変形例にかかる駅蓄電池システム１７０１を動作させた場合の各構成の動作波形を例示した図である。
【０１２６】
まず、期間（１）においては、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄが不感帯内のため、駅蓄電池制御装置１０４は、蓄電池１１２の充放電を行わない。
【０１２７】
期間（２）においては、チョッパ制御部４０２が、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄが、不感帯上限を超えるので、チョッパ制御部４０２が、チョッパ１１３に対して、余剰回生電力を吸収するように制御する。これにより充電量ＳＯＣは上昇するが、維持目標まで達しないものとする。
【０１２８】
期間（３）においては、チョッパ１１３の接続端電圧Ｖｋｄが不感帯を下回っているが、充電量ＳＯＣが維持目標を超えていないため、チョッパ制御部４０２が、チョッパ１１３に対して、蓄電池１１２からき電線１０７に電力供給をしないよう制御する。
【０１２９】
期間（４）においては、接続端電圧Ｖｋｄが不感帯上限を超えるので、チョッパ制御部４０２は、チョッパ１１３に対して、蓄電池１１２が余剰回生電力を吸収するように制御する。これにより、蓄電池１１２が充電され、充電量ＳＯＣが上昇する。この際に、蓄電池１１２の充電量が維持目標を超えたものとする。
【０１３０】
期間（５）においては、充電量ＳＯＣが維持目標を超えているが、接続端電圧Ｖｋｄが不感帯内であるため、チョッパ１１３を介した電力の供給は‘０’となる。一方、充電量ＳＯＣは、維持目標を超えているので、駅蓄電池制御装置１０４は、ＰＣＳ１１１から蓄電池１１２の電力を各駅設備１０６に供給するよう制御する。その結果、蓄電池１１２が放電されて、充電量ＳＯＣが下降する。そして、期間（５）の後、再び期間（３）を経てから期間（６）に遷移する。
【０１３１】
期間（６）においては、接続端電圧Ｖｋｄは不感帯を下回っており、且つ充電量ＳＯＣが維持目標に達していないが、駅蓄電池制御装置１０４が、き電系統設備１３０の電圧の維持のために、蓄電池１１２からき電線１０７に電力を供給する。
【０１３２】
また、本変形例では、切替器を設けない例について説明したが、切替器を設けた上で、当該切替器が、蓄電池１１２、ＰＣＳ１１１、及びチョッパ１１３を同時に接続するように切替を行っても良い。この場合に行われる制御は、変形例と同様のため、説明を省略する。
【０１３３】
上述した実施形態及び変形例によれば、駅蓄電池システムを構成する機器の状態を把握して、チョッパにより発生する余剰回生電力を可能な限り回収し、ＰＣＳとチョッパの協調制御により蓄電池の充電量を維持しながら、走行車両や駅負荷への電力供給を行うことができる。これにより、駅や変電所の受電電力ピークを抑え、さらに変電所からの受電電力量を低減させることができる。
【０１３４】
上述した実施形態及び変形例によれば、機器の状態に応じて、駅蓄電池システムの蓄電池の接続先をＰＣＳ及びチョッパのいずれか一つ以上に切替を行うことで、余剰回生電力を効率良く蓄電池に蓄積し、必要に応じて各駅設備やき電系統設備に電力を供給可能とした。これにより、蓄電池に蓄電された電力を効率的に利用できる。
【０１３５】
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され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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【０１３６】
１００…駅・電気鉄道システム、１０２…列車、１０３…駅蓄電池システム、１０４…駅蓄電池制御装置、１０５…配電系統、１０６…各駅設備、１０７…き電線、１０８…変換器、１０９…受電変圧器、１１０…鉄道ＥＭＳ、１１２…蓄電池、１１３…チョッパ、１１４…切替器、１１６…配電変圧器、１３０…き電系統設備、１５０…電力管理装置、１５１…配電ＥＭＳ、１５２…き電系統ＥＭＳ、１５３…駅ＥＭＳ、１５４…通信制御部、１８０…変電所、３０１…データ保存部、３０２…負荷予測部、３０３…制御部、３１１…データ保存部、３１２…負荷予測部、３１３…制御部、４０１…システム状態検出部、４０２…チョッパ制御部、４０３…蓄電池切替部、４０４…ＰＣＳ制御部、４０５…動作決定部、４０６…データ送信部、４０７…データ受信部、５０１…設定データ保存部、５０２…設定データ格納部、５０３…動作モード選択部、５０４…チョッパ制御用パラメータ設定部、５０５…蓄電池切替用パラメータ設定部、５０６…ＰＣＳ制御用パラメータ設定部、６０１…状態情報分配部、６０２…制御量演算部、６０３…制御用パラメータ分配部、６０４…制御量補正部、７０１…チョッパ制御部、７１１…制御量補正部、８０１…制御用パラメータ分配部、８０２…状態情報分配部、８０３…制御量演算部、９０１…比較判別部、９０２…状態決定部、９０３…信号出力部、１７０１…駅蓄電池システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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