(57)【要約】【課題】直流き電区間における電力デマンドのピークを低減すること。【解決手段】直流き電区間の変電所間に、蓄電装置７を有する電力貯蔵装置が設置される。電力貯蔵装置の制御部２１は、デマンドの平均電力を計算する周期（例えば３０分）と同期して、架線における電力損失量の積算値および架線電圧ＶＬが設定値より低下した時間の割合に基づき、デマンド増加およびデマンドピークを検出する。そして、前記周期の２／３を経過した時点での結果を判定して出力する。デマンドの増加が検出されると、上記スイッチング素子３，４を制御して、蓄電装置７を充電し蓄電装置７の蓄電量を上昇させる。また、デマンドのピークが検出されると、上記スイッチング素子３，４を制御して、蓄電装置７を放電させ、電力デマンドのピークを抑制させる。【選択図】          図１
2008062826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間当たりの電力需要量の積算値である電力デマンドのピークを抑制するための直流電鉄用の電力貯蔵装置であって、
上記電力貯蔵装置は、蓄電装置と、直流電力を供給する架線と該蓄電装置との間に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータと、上記架線電圧を検出する第１の電圧検出器と、上記蓄電装置の電圧を検出する第２の電圧検出器と、上記蓄電装置の充放電電流を検出する電流検出器と、
上記第１、第２の電圧検出器により検出された架線電圧、蓄電装置電圧、および上記電流検出器により検出された充放電電流に基づき、上記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して、上記蓄電装置の充電、放電を制御する制御部とを備え、
上記制御部は、
架線における電力損失および／または架線電圧が所定値より低下した時間の割合に基づき、電力デマンドの増加と、電力デマンドのピークを検出するデマンド検出手段と、
電力デマンド増加およびデマンドピークが共に検出されないとき、架線電圧と蓄電装置電圧に応じた通常時蓄電装置電流指令値を出力し、
上記デマンド検出手段によりデマンドの増加が検出されたとき、上記蓄電装置を充電して蓄電装置の蓄電量を上昇させるためのデマンド増加時蓄電装置電流指令値を出力し、
上記デマンド検出手段によりデマンドのピークが検出されたとき、上記蓄電装置を放電させ、電力デマンドのピークを抑制するためのデマンドピークカット蓄電装置電流指令値を出力する充放電電流指令値生成手段と、
上記充放電電流指令値生成手段により生成された電流指令値に応じて、上記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して蓄電装置の充放電電流を制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする電力貯蔵装置。
【請求項２】
前記電力需要量を積算し電力デマンドを求める上記単位時間は、第１の時間帯と、第２の時間帯に分割されており、
上記デマンド検出手段は、上記第１の時間帯に電力デマンドの増加または電力デマンドのピークを検出し、
上記充放電電流指令値生成手段は、
上記第１の時間帯に電力デマンドの増加が検出されたとき、少なくとも上記第２の時間帯以降に、蓄電装置の蓄電量を上昇させるためのデマンド増加時蓄電装置電流指令値を出力し、上記第１の時間帯に電力デマンドのピークが検出されたとき、少なくとも上記第２の時間帯に、電力デマンドのピークを抑制するためのデマンドピークカット蓄電装置電流指令値を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置。
【請求項３】
上記蓄電装置の放電を抑制するため、デマンドピークカット動作を抑制する放電記憶制御手段を備え、
上記放電記憶制御手段は、上記充放電電流指令値生成手段からデマンドピークカット蓄電装置電流指令値を出力した後の、次の単位時間における少なくとも第１の時間帯には、蓄電装置の放電を休止させる
ことを特徴とする請求項２に記載の電力貯蔵装置。
【請求項４】
上記デマンド検出手段は、
直流架線での電力損失が第１の閾値ａ１を上回ったとき第１のデマンド増加検出信号ｃ１を出力し、上記電力損失が第２の閾値ａ２（ａ１＜ａ２）を上回ったとき第１のデマンドピーク検出信号ｃ２を出力する第１のデマンド演算手段と、
架線電圧が所定値を下回った時間の割合が、第１の閾値ｂ１を上回ったとき第２のデマンド増加検出信号ｄ１を出力し、上記架線電圧が所定値を下回った時間の割合が第２の閾値ｂ２（ｂ１＜ｂ２）を上回ったとき第２のデマンドピーク検出信号ｄ２を出力する第２のデマンド演算手段と、
上記第１および第２のデマンド増加検出信号ｃ１，ｄ１が出力されたとき、デマンド増加を検出し、上記第１および第２のデマンドピーク検出信号ｃ２，ｄ２が出力されたとき、デマンドピークを検出する手段から構成される
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３に記載の電力貯蔵装置。
【請求項５】
充放電電流指令値生成手段は、
架線電圧に応じた通常時架線電圧補償電流指令値を出力する第１の手段と、蓄電装置電圧に応じた通常時蓄電容量調整電流指令値を出力する第２の手段と、
架線電圧に応じたデマンド増加時架線電圧補償電流指令値を出力する第３の手段と、蓄電装置電圧に応じたデマンド増加時蓄電容量調整電流指令値を出力する第４の手段と、
電池電圧に応じたピークカット電流指令値を出力する第５の手段と、
デマンド増加もデマンドピークも検出されない通常時、上記第１、第２の手段から出力された電流指令値を合成して通常時における蓄電装置の充放電電流指令値を生成し、デマンド増加が検出されたとき上記第３、第４の手段から出力された電流指令値を合成して、デマンド増加時における蓄電装置の充放電電流指令値を生成し、デマンドピークが検出されたとき上記第３、第５の手段から出力された電流指令値を合成して、デマンドピークを抑制するための充放電電流指令値を生成する、充放電電流指令値演算手段を有する
ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４に記載の電力貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流き電系統において、余剰電力が発生したときに充電し、電力不足が発生したときに放電することにより、電力供給設備の負担を軽減する電力貯蔵装置に関し、特に、デマンドピーク削減機能を有する電力貯蔵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流き電系統において、直流架線を介して供給される電力を蓄積する蓄電素子と、蓄電素子の充放電動作を行う充放電回路と、該充放電回路を制御する制御回路を設け、直流架線の電圧上昇で蓄電素子を充電し、電気車への出力電流で蓄電素子を放電させることで、電気車の回生電力を有効に再利用するようにした直流電力供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、大口需要家に対してデマンド契約が採用され、ピーク電力を抑えることが電力料金の節約につながることから、デマンドコントロール（３０分単位で積算した電力需要量を一定以下に抑制）が実施されており、直流き電系統においても、電力貯蔵装置を設け、余剰電力が発生したときに電力貯蔵装置の蓄電装置を充電し、電力不足が発生したときに放電することにより、電力供給設備の負担を軽減するとともに、電力デマンドのピークを小さくすることができるものと考えられる。
【特許文献１】特開２００５−２０６１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、直流き電系統に電力貯蔵装置を設け電力不足が発生した際、強制的に放電させることにより電力デマンドのピークを小さくすることができると考えられるが、従来の電力貯蔵装置は、電力デマンドのピークを積極的に低減する制御をしておらず、効果は限定的であった。
前記特許文献１に記載のものでは、直流架線の電圧上昇で蓄電素子を充電し、電気車への出力電流で蓄電素子を放電させるようにしており、電気車の回生電力を有効に再利用することはできるものの、積極的に電力デマンドを検出し、電力デマンドのピークを積極的に低減するものではなかった。
また、電力貯蔵装置は変電所等の電力供給源から離れた場所に設置することが想定されるため、電力検出器を設置し電力デマンドを検出することが難しく、電力デマンドの増加を必ずしも適切に検出できないという問題もあった。
【０００４】
さらに架線電圧に応じて蓄電装置の充放電を制御する装置の場合、デマンドのピークが発生した場合に、蓄電装置を放電させずに蓄電装置の補充電動作を行ってしまう場合も生じ、かえってデマンドのピークを大きくしてしまう可能性があるという問題もあった。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、電力検出器を必要とすることなく、デマンドのピークを予測し、自律的に充放電を行い、デマンドピーク電力の削減を行うことができる直流電鉄用の電力貯蔵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）単位時間当たりの電力需要量の積算値である電力デマンドのピークを抑制するための直流電鉄用の電力貯蔵装置において、蓄電装置と、直流電力を供給する架線と該蓄電装置との間に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータと、上記架線電圧を検出する第１の電圧検出器と、上記蓄電装置の電圧を検出する第２の電圧検出器と、上記蓄電装置の充放電電流を検出する電流検出器と、上記第１、第２の電圧検出器により検出された架線電圧、蓄電装置電圧、および上記電流検出器により検出された充放電電流に基づき、上記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して、上記蓄電装置の充電、放電を制御する制御部とを設ける。
上記制御部は、架線における電力損失および／または架線電圧が所定値より低下した時間の割合に基づき、電力デマンドの増加と、電力デマンドのピークを検出するデマンド検出手段と、充放電電流指令値生成手段と、この充放電電流指令値生成手段により生成された電流指令値に応じて、上記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して蓄電装置の充放電電流を制御する制御手段を備え、充放電電流指令値生成手段は、電力デマンド増加およびデマンドピークが共に検出されないとき、架線電圧と蓄電装置電圧に応じた通常時蓄電装置電流指令値を出力し、上記デマンド検出手段によりデマンドの増加が検出されたとき、上記蓄電装置を充電して蓄電装置の蓄電量を上昇させるためのデマンド増加時蓄電装置電流指令値を出力し、上記デマンド検出手段によりデマンドのピークが検出されたとき、上記蓄電装置を放電させ、電力デマンドのピークを抑制するためのデマンドピークカット蓄電装置電流指令値を出力する。
（２）上記（１）において、電力需要量を積算し電力デマンドを求める上記単位時間を、第１の時間帯と第２の時間帯に分割し、上記デマンド検出手段は、上記第１の時間帯に、電力デマンドの増加もしくは電力デマンドのピークを検出する。
そして、上記充放電電流指令値生成手段は、上記第１の時間帯に電力デマンドの増加が検出されたとき、少なくとも上記第２の時間帯以降に、蓄電装置の蓄電量を上昇させるためのデマンド増加時蓄電装置電流指令値を出力し、上記第１の時間帯に電力デマンドのピークが検出されたとき、少なくとも上記第２の時間帯に、電力デマンドのピークを抑制するためのデマンドピークカット蓄電装置電流指令値を出力する。
（３）上記（２）において、上記蓄電装置の放電を抑制するため、デマンドピークカット動作を抑制する放電記憶制御手段を設け、放電記憶制御手段は、上記充放電電流指令値生成手段からデマンドピークカット蓄電装置電流指令値を出力した後の、次の単位時間における少なくとも第１の時間帯には、蓄電装置の放電を休止させる。
（４）上記（１）（２）（３）の電力貯蔵装置において、上記デマンド検出手段を、直流架線での電力損失が第１の閾値ａ１を上回ったとき第１のデマンド増加検出信号ｃ１を出力し、上記電力損失が第２の閾値ａ２（ａ１＜ａ２）を上回ったとき第１のデマンドピーク検出信号ｃ２を出力する第１のデマンド演算手段と、架線電圧が所定値を下回った時間の割合が、第１の閾値ｂ１を上回ったとき第２のデマンド増加検出信号ｄ１を出力し、上記架線電圧が所定値を下回った時間の割合が第２の閾値ｂ２（ｂ１＜ｂ２）を上回ったとき第２のデマンドピーク検出信号ｄ２を出力する第２のデマンド演算手段と、上記第１および第２のデマンド増加検出信号ｃ１，ｄ１が出力されたとき、デマンド増加を検出し、上記第１および第２のデマンドピーク検出信号ｃ２，ｄ２が出力されたとき、デマンドピークを検出する手段から構成する。
（５）上記（１）（２）（３）（４）の電力貯蔵装置において、充放電電流指令値生成手段を、架線電圧に応じた通常時架線電圧補償電流指令値を出力する第１の手段と、蓄電装置電圧に応じた通常時蓄電容量調整電流指令値を出力する第２の手段と、架線電圧に応じたデマンド増加時架線電圧補償電流指令値を出力する第３の手段と、蓄電装置電圧に応じたデマンド増加時蓄電容量調整電流指令値を出力する第４の手段と、電池電圧に応じたピークカット電流指令値を出力する第５の手段と、デマンド増加もデマンドピークも検出されない通常時、上記第１、第２の手段から出力された電流指令値を合成して通常時における蓄電装置の充放電電流指令値を生成し、デマンド増加が検出されたとき上記第３、第４の手段から出力された電流指令値を合成して、デマンド増加時における蓄電装置の充放電電流指令値を生成し、デマンドピークが検出されたとき上記第３、第５の手段から出力された電流指令値を合成して、デマンドピークを抑制するための充放電電流指令値を生成する、充放電電流指令値演算手段とから構成する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）電力デマンドの増加を検出し、デマンドの増加が検出されたとき、デマンドがピークになることを予測して蓄電装置の蓄電量を上昇させているので、デマンドのピークが検出されたとき蓄電装置に充電された電力によりデマンドのピークを確実に抑制することができる。
すなわち、本発明によれば、デマンドのピークを予測して自律的に充放電を行い、デマンドピーク電力の削減を行うことができる。
また、架線における電力損失および／または架線電圧が所定値より低下した時間の割合に基づき、電力デマンドの増加、デマンドのピークを検出しているので、電力検出器を設けることなく、デマンドの予測、デマンドのピーク検出を行なうことができる。
（２）電力需要量を積算し電力デマンドを求める単位時間を、第１の時間帯と第２の時間帯に分割し、第１の時間帯に電力デマンドの増加もしくは電力デマンドのピークを検出し、少なくとも上記第２の時間帯以降に電力デマンドの増加もしくは電力デマンドのピーク検出に対応した制御を行なうようにしたので、上記単位時間内にデマンドの変化に応じた制御を行なうことができ、デマンドのピークを確実に抑制することができる。
（３）デマンドピークカット蓄電装置電流指令値を出力した後の、次の単位時間における少なくとも第１の時間帯に、蓄電装置の放電を休止させるようにしているので、蓄電装置の過度の放電を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の電力貯蔵装置の主回路および制御部を示す図である。
同図において、１はフィルタリアクトル、２はフィルタコンデンサであり、フィルタリアクトル１の一方端側には、直流き電系統の＋側が接続され、フィルタコンデンサ２の接地側は、直流き電系統の−側が接続される。また、フィルタリアクトル１の上記一方端側には架線電圧ＶＬを検出するための電圧検出器２２が設けられている。
上記フィルタコンデンサ２の両端には、並列に第１のスイッチング素子３、第２のスイッチング素子４の直列回路が接続され、第１のスイッチング素子３、第２のスイッチング素子４の接続点には、スムージングリアクトル５とスムージングコンデンサ６から構成されるスムージングフィルタが接続される。
【０００８】
さらに、スムージングコンデンサ６の両端には、電池などから構成される蓄電装置７が接続され、蓄電装置７には、蓄電装置７の電圧ＶＢを検出するための電圧検出器２４が設けられる。また、スムージングリアクトル５と第１のスイッチング素子３、第２のスイッチング素子４の接続点間には、蓄電装置７の充放電電流ＩＢを検出する電流検出器２３が設けられている。
上記第１、第２のスイッチング素子３，４と、フィルタリアクトル１、フィルタコンデンサ２、スムージングリアクトル５とスムージングコンデンサ６によりＤＣーＤＣコンバータを構成しており、第１のスイッチング素子３、第２のスイッチング素子４をスイッチング動作させることにより、蓄電装置７を充放電させることができる。
【０００９】
上記電圧検出手段２２により検出された架線電圧ＶＬ、電流検出器２３により検出された充放電電流（電池電流）ＩＢ、電圧検出器２４により検出された蓄電装置の電圧ＶＢは、制御部２１に送られる。
制御部２１は、後述するように、デマンドの平均電力を計算する周期（例えば３０分）と同期して、デマンド増加およびデマンドピークを検出する。そして、前記周期の２／３を経過した時点での結果を判定して出力し、判定後は積算データをクリアする。
すなわち、デマンドの平均電力を計算する周期である単位時間（例えば３０分、以下この単位時間を３０分として説明する）を第１の時間帯（例えば最初の２０分）と第２の時間帯（残りの１０分）にわけ、第１の時間帯に、架線における電力損失量の積算値を演算するとともに、架線電圧ＶＬが予め設定された設定値より低い時間の割合を求める。
そして、上記電力損失量の積算値と、上記架線電圧が予め設定された設定値より低い時間の割合を、それぞれ閾値と比較し、その結果に基づき、デマンドの増加、デマンドのピークを検出する。
そして、デマンドの増加が検出されると、上記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して、蓄電装置７に充電電流を流し、蓄電装置７の蓄電量を上昇させる。また、デマンドのピークが検出されると、上記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して、蓄電装置７を放電させ、電力デマンドのピークを抑制させる。
【００１０】
図２は上記制御部２１の構成を示す図である。なお、以下の説明では、制御部の各部の構成をブロック図等で示すが、制御部は例えばコンピュータにより実行されるソフトウェアで実現することができる。
図２において、１１は第１のデマンド演算部、１２は第２のデマンド演算部である。
第１のデマンド演算部１１は、架線電圧ＶＬと変電所の送出電圧Ｖｏ、架線抵抗ＲＬから変電所から本発明の電力貯蔵装置までの送電線（架線）で発生する電力損失を演算して所定時間積分し、以下の式（１）により、電力損失積算値を求め、予め設定された閾値ＷＬＬと比較する。
【００１１】
【数１】
2008062826.tif 000003
【００１２】
この積分時間ｔ１〜ｔ２は、例えば電力デマンドを求める単位時間が３０分の場合、毎時００〜２０分、３０分〜５０分である。なお、式（１）において、Ｖｏ−ＶＬ＜０の時は積算しない。
そして、デマンドの平均電力を計算する周期（例えば３０分毎）の２／３を経過した時点で、上記電力損失の積算値を閾値ＷＬＬと比較して、電力損失の積算値が、予め設定された第１の閾値（例えば閾値ＷＬＬの９０％）を越えると、デマンド増加検出信号ａ２を出力し、さらに第２の閾値（例えば閾値ＷＬＬ）を越えると、デマンドピーク検出信号ａ１を出力する。
【００１３】
また、第２のデマンド演算部１２は、架線電圧ＶＬが予め設定された値より低下した時間を所定時間積算して電圧低下時間ｔｄを求め、これを所定時間ＴＬで割って、単位時間当たりの電圧低下時間の割合を算出し、この電圧低下割合を閾値ＶＬＬＲＡＴＩＯと比較する。
上記演算の周期は、第１のデマンド演算部１１と同様、例えば電力デマンドを求める単位時間が３０分の場合、毎時００〜２０分、３０分〜５０分である。そして、デマンドの平均電力を計算する周期（例えば３０分毎）の２／３を経過した時点で、上記電圧低下割合を、閾値ＶＬＬＲＡＴＩＯと比較して、電圧低下割合が、予め設定された第１の閾値（例えば閾値ＶＬＬＲＡＴＩＯの９０％）を越えると、デマンド増加検出信号ｂ２を出力し、さらに第２の閾値（例えば閾値ＶＬＬＲＡＴＩＯ）を越えると、デマンドピーク検出信号ｂ１を出力する。
【００１４】
上記デマンド演算部１１で得られたデマンド増加検出信号ａ２、デマンド演算部１２で得られたデマンド増加検出信号ｂ２はアンドゲートＧ２に入力され、アンドゲートＧ２は、ａ２，ｂ２が共に出力されると（ａ２，ｂ２が共にハイレベルになると）、デマンド増加切換指令信号ＰＣ９０を出力する。
また、デマンド演算部１１で得られたデマンドピーク検出信号ａ１、デマンド演算部１２で得られたデマンドピーク検出信号ｂ１はアンドゲートＧ１に入力され、アンドゲートＧ１は、ａ１，ｂ１が共に出力されると（ａ１，ｂ１が共にハイレベルになると）、ピークカット要求信号ＰＣ１００を出力する。
き電系統における電力デマンドが増加すると、架線に接続される列車などの負荷により、送電線路の電力損失は増大するとともに、電圧検出器２２で検出される架線電圧は低下する。したがって、上記のように電力損失の積算値、架線の電圧低下割合を検出し、予め設定された閾値と比較することにより、電力デマンドの増加、ピークを検出することができる。
【００１５】
なお、本実施例では、アンドゲートＧ１，Ｇ２を用い、デマンドピーク検出信号ａ１，ｂ１が共に出力されたとき、ピークカット要求信号ＰＣ１００を出力し、デマンド増加検出信号ａ２，ｂ２が共に出力されたときデマンド増加切換指令信号ＰＣ９０を出力するようにしている。しかし、ピークカット要求信号ＰＣ１００、デマンド増加切換指令信号ＰＣ９０を出力する論理は、本発明の電力貯蔵装置の設置状況等に応じて適宜選択することができ、例えばデマンドピーク検出信号ａ１，ｂ１のいずれかが検出されとき、あるいはデマンド増加検出信号ａ２，ｂ２のいずれかが検出されたとき、ピークカット要求信号ＰＣ１００、デマンド増加切換指令信号ＰＣ９０を出力するようにしてもよい。
【００１６】
図２に示す１３，１４はそれぞれ通常時架線電圧補償電流演算部、デマンド増加時架線電圧補償電流演算部であり、直流架線電圧ＶＬに応じた、蓄電装置７の充放電電流指令値である通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐ、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐを出力する。
また、１５，１６はそれぞれ通常時蓄電容量調整電流演算部、デマンド増加時蓄電容量調整電流演算部であり、蓄電装置電圧ＶＢに応じた、蓄電装置７の充放電電流指令値である通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂ、デマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂを出力する。
さらに、１７はピークカット放電電流演算部であり、架線電圧ＶＬに応じて、ピークカット時の蓄電装置７の充放電電流指令値であるピークカット放電電流指令値Ｉｐｐｃを出力する。
上記通常時架線電圧補償電流演算部１３、デマンド増加時架線電圧補償電流演算部１４の出力は、切換スイッチＳＷ１の端子ａ，ｂに接続される。
また、通常時蓄電容量調整電流演算部１５、デマンド増加時蓄電容量調整電流演算部１６の出力は、切換スイッチＳＷ２の端子ａ，ｂに接続され、ピークカット放電電流演算部１７の出力は切換スイッチＳＷ３の端子ｂに接続されている。
【００１７】
上記切換スイッチＳＷ１〜３は切換手段２０ａ．２０ｂにより切換えられる。切換手段２０ａは通常時は、切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２のａーｃ端子間を導通状態とし、前記デマンド増加切換指令ＰＣ９０が出力されると、切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切換え、ｂ−ｃ間を導通状態とする。
また、切換手段２０ｂは、通常時は、切換スイッチＳＷ３のａーｃ端子間を導通状態とし、放電指令記憶部１８からピークカット放電指令ＰＣＤＳＧが出力されると、切換スイッチＳＷ３を切換え、ｂ−ｃ間を導通状態とする（放電指令記憶部１８の動作については後述する）。
したがって、上記切換スイッチＳＷ１, ＳＷ３の端子ｃからは、通常時はそれぞれ通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐ、通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂが出力され、デマンド増加時は、それぞれデマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐ、デマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂが出力される。
さらに、ピークカット放電指令ＰＣＤＳＧが出力されると（このときはデマンド増加切換指令ＰＣ９０が出力されている）、上記切換スイッチＳＷ１, ＳＷ３の端子ｃからデマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐ、ピークカット放電電流指令値Ｉｐｐｃが出力される。
【００１８】
１９は蓄電装置電流指令値演算部であり、上記切換スイッチＳＷ１, ＳＷ３の端子ｃから出力される電流指令値ＩｔｐとＩｔｐｂ、あるいは電流指令値ＩｄｐとＩｄｐｂ、あるいは電流指令値ＩｄｐとＩｐｐｃを合成して、蓄電装置７の充放電電流指令値である蓄電装置電流指令値ＩＰを生成する。
蓄電装置電流指令値演算部１９が出力する蓄電装置電流指令値ＩＰは切換スイッチＳＷ４を介して、ゲート制御部３０に与えられる。ゲート制御部３０は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して蓄電装置７の充放電電流が上記蓄電装置電流指令値ＩＰになるように制御する。
なお、放電指令記憶部１８から充放電休止指令ＰＡＵＳＥが出力されていないとき切換スイッチＳＷ４は、切換手段２０ｃによりａ−ｃ間が導通状態になるように切り換えられており、上記蓄電装置電流指令値ＩＰがゲート制御部３０に送られる。また、充放電休止指令ＰＡＵＳＥが出力されると、切換スイッチＳＷ４は、切換手段２０ｃによりｂ−ｃ間が導通状態になるように切り換えられ、ゲート制御部３０には電流指令値として０Ａが与えられ、蓄電装置７の充放電動作は停止する。
【００１９】
図３は、上記通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐ、通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂ、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐ、デマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂ、ピークカット放電電流指令値Ｉｐｐｃのパターンの一例を示す図である。
通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐは同図（ａ）に示すように、架線電圧ＶＬが第１の電圧ｄ０（例えば１４４０Ｖ）より低下すると、蓄電装置７の放電電流が次第に大きなるように設定し、第２の電圧ｄ１（例えば１３４０Ｖ）より低下すると、放電電流を−３００Ａに設定し、架線電圧ＶＬが第３の電圧ｄ２（例えば１１００Ｖ）より低下すると蓄電装置の電流指令値を所定の値（例えば０）に設定する。
また、架線電圧ＶＬが第１の電圧ｄ０より大きくなると、蓄電装置の電流指令値を所定の値（例えば０）に設定し、架線電圧ＶＬが、上記第１の電圧より大きい第４の電圧ｃ０（例えば１６３０Ｖ）より上昇すると、蓄電装置７の充電電流が次第に大きなるように設定し、第５の電圧ｃ１（例えば１７３０Ｖ）より大きくなると、充電電流を５７０Ａに設定し、架線電圧ＶＬが第６の電圧ｃ２（例えば１８５０Ｖ）より大きくなると充電電流の指令値を所定の値（例えば０）に設定する。
【００２０】
デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐは、上記と同様のパターンであるが、同図（ｂ）に示すように上記第１の電圧ｄ０１が例えば１４００Ｖ、第２の電圧ｄ１１が例えば１３００Ｖ、第３の電圧ｄ２１が例えば１１００Ｖ、上記第４の電圧ｃ０１が例えば１６００Ｖ、第５の電圧ｃ１１が例えば１７００Ｖ、第６の電圧ｃ２１が例えば１８５０Ｖである。
すなわち、デマンド増加時には、通常時より、蓄電装置の充電（放電）を開始させる架線電圧を低下させる。これにより、デマンド増加時には、架線電圧が通常時より低い電圧であっても蓄電装置７は充電され、架線電圧が通常時より低い電圧にならないと蓄電装置は放電しない。
【００２１】
通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂは同図（ｃ）に示すように、蓄電装置電圧ＶＢが第１の電圧ｄｂ０（例えば６５０Ｖ）より低下すると、蓄電装置７の充電電流が次第に大きなるように設定し、第２の電圧ｄｂ１（例えば６４５Ｖ）より低下すると、充電電流を１８０Ａに設定する。
また、蓄電装置電圧ＶＢが第１の電圧ｄｂ０より大きくなると、蓄電装置電流指令値を所定の値（例えば０）に設定し、上記第１の電圧より大きい第３の電圧ｃｂ０（例えば６７０Ｖ）より上昇すると、蓄電装置７の放電電流が次第に大きなるように設定し、第４の電圧ｃｂ１（例えば６７５Ｖ）より大きくなると、放電電流を−１８０Ａに設定する。
デマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂは、上記と同様のパターンであるが、同図（ｄ）に示すように上記第１の電圧ｄｂ０１が例えば７２５Ｖ、第２の電圧ｄｂ１１が例えば７２０Ｖ、第３の電圧ｃｂ０１が例えば７３０Ｖ、上記第４の電圧ｃｂ１１が例えば７３５Ｖである。
すなわち、デマンド増加時には、通常時より、蓄電装置の充電／放電を開始させる蓄電装置電圧ＶＢを上昇させる。これにより、デマンド増加時には、蓄電装置電圧ＶＢが通常時より高い電圧であっても蓄電装置７は充電され、蓄電装置電圧ＶＢが通常時より高い電圧にならないと放電しない。
【００２２】
ピークカット放電電流指令値Ｉｐｐｃは同図（ｅ）に示すように、架線電圧ＶＬが第１の電圧ｄｐ０（例えば１６００Ｖ）より低下すると、蓄電装置７の放電電流が次第に大きなるように設定し、第２の電圧ｄｐ１（例えば１５００Ｖ）より低下すると、放電電流を−３００Ａに設定する。
【００２３】
図４は、蓄電装置電流指令値演算部１９における電流指令値の合成を説明する図である。同図（ａ）は、通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐと通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂとを合成する場合を示す。
同図に示すように、蓄電装置電流指令値演算部１９は、架線電圧がｄ１より小さい、あるいは、ｃ１より大きい領域では、通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐの電流指令値を蓄電装置電流指令値ＩＰとして出力する。また、架線電圧がｄ０より大きく、かつｃ０より小さいときには、蓄電装置７の電圧ＶＢに応じた通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂの値を蓄電装置電流指令値とする。さらに、架線電圧がｄ０より小さくかつｄ１より大きい場合、あるいはｃ０より大きくｃ１より小さい場合は、通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐと通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂの絶対値の大きい方を選択し、蓄電装置電流指令値とする。
すなわち、同図に示すように、ｄ１−ｃ１の領域は基本的に通常時蓄電容量調整電流指令値の値を優先させる。
【００２４】
なお、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐとデマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂの合成についても、上記と同じであり、架線電圧がｄ１１より小さい、あるいは、ｃ１１より大きい領域では、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐの電流指令値を蓄電装置電流指令値ＩＰとして出力する。また、架線電圧がｄ０１より大きく、かつｃ０１より小さいときには、蓄電装置７の電圧ＶＢに応じたデマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂの値を蓄電装置電流指令値とする。さらに、架線電圧がｄ０１より小さくかつｄ１１より大きい場合、あるいはｃ０１より大きくｃ１１より小さい場合は、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐとデマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂの絶対値の大きい方を選択し、蓄電装置電流指令値とする。
【００２５】
図４（ｂ）は、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐとピークカット放電電流指令値Ｉｐｐｃとを合成する場合を示す。
同図に示すように、蓄電装置電流指令値演算部１９は、架線電圧がｄ１１より小さい、あるいは、ｃ１１より大きい領域では、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐの電流指令値を蓄電装置電流指令値ＩＰとして出力する。また、架線電圧がｄ０１より大きく、かつｃ０１より小さいときには、架線電圧ＶＬに応じたピークカット放電電流指令値Ｉｐｐｃの値を蓄電装置電流指令値とする。さらに、架線電圧がｄ０１より小さくかつｄ１１より大きい場合、あるいはｃ０１より大きくｃ１１より小さい場合は、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐとピークカット放電電流指令値Ｉｐｐｃの絶対値の大きい方を選択し、蓄電装置電流指令値とする。
【００２６】
図５は、ゲート制御部３０の構成例を示す図である。
図２に示す切換スイッチＳＷ４から出力される蓄電装置電流指令値ＩＰは、ローパスフィルタ３１を介して比較器３２に与えられる。比較器３２は、蓄電装置電流指令値ＩＰと電池電流ＩＢとを比較してその偏差を電流制御器３３に与える。
電流制御器３３は、上記偏差に応じた制御出力Ｖｒを発生し、この制御出力Ｖｒはリミッタ３４により上下限値がリミットされ、電圧指令ＶＲＥＦとしてＩＧＢＴゲート制御部３５に与えられる。ＩＧＢＴゲート制御部３５は、前記図１に示したＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子３，４を制御して、蓄電装置電流指令値ＩＰと電池電流ＩＢが等しくなるように蓄電装置７の充放電電流を制御する。
また、上記リミッタ３４は、蓄電装置の過充電保護、過放電保護のために設けられたものであり、電圧上限および電圧下限は、上限設定部３６、下限設定部３７により設定される。上限設定部３６は、蓄電装置電圧ＶＢが上限値であるＶＣＭに達するまでは、電圧上限をＶＣＭより大きなＶＦＣに設定し、上限値ＶＣＭに達すると上限値であるＶＣＭに設定する。
また、下限設定部３７は、蓄電装置電圧ＶＢが下限値であるＶＤＭに達するまでは、電圧下限を０に設定し、下限値に達すると下限値であるＶＤＭに設定する。
【００２７】
図６は図２に示した放電指令記憶部１８の構成例を示す図である。
図６において、アンドゲートＧ３には、前記アンドゲートＧ１，Ｇ２の出力であるピークカット要求信号ＰＣ１００、デマンド増加切換指令信号ＰＣ９０が入力され、ＰＣ１００，ＰＣ９０が共にハイレベルになると、ピークキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥがハイレベルとなる。
ここで、前周期以前にピークカット放電指令信号が出されておらず、ピークカット放電が記憶されていない場合、フリップフロップＦＦ２はセットされておらず、その出力であるピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭはローレベルであり、インバータＩＮＶ１の出力はハイレベルとなっている。
したがって、ピークキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥがハイレベルになると、アンドゲートＧ５の出力がハイレベルとなり、フリップフロップＦＦ１がセットされ、ピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧがハイレベルになる。この信号ＰＣＤＳＧがハイレベルになると、制御部２１は前述したように蓄電装置７を放電させ、電力デマンドのピークの抑制動作を行う。
【００２８】
また、ピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧがハイレベルになると、タイマＴＭ１が計時を開始する。そして例えば１０分後にタイマＴＭ１がタイムアップ信号を出力し、フリップフロップＦＦ１をリセットする。このため、ピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧはローレベルとなり、上記蓄電装置７を放電は停止する。
一方、ピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧがハイレベルになると、フリップフロップＦＦ２がセットされ、ピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧが出力されたことが記憶され、ピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭがハイレベルとなる。
このフリップフロップＦＦ２がセットされている間は、インバータＩＮＶ１の出力しローレベルであり、ピークキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥが出力されても、アンドゲートＧ５の出力はハイレベルにならず、ピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧは出力されない。
フリップフロップＦＦ２のリセット端子側にはインバータＩＮＶ２を介してピークキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥが入力され、次のデマンドを求める周期以降にピークキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥがローレベルになるとフリップフロップＦＦ２はリセットされ、放電記憶は解除される。
【００２９】
また、フリップフロップＦＦ２がセットされ、その出力がハイレベルとなり、ピークキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥがハイレベルであり、さらに、タイマＴＭ１によりフリップフロップＦＦ１がリセットされピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧがローレベルになると、アンドゲートＧ４の出力であるＰＡＵＳＥ信号がハイレベルとなる。ＰＡＵＳＥ信号がハイレベルになると、蓄電装置７を放電は停止する。
すなわち、ピークカット放電指令信号ＰＣＤＳＧはタイマＴＭ１の設定時間（例えば１０分）だけ出力され、この間、蓄電装置７の放電によるピークカットの抑制動作が行われ、この設定時間経過後、ＰＡＵＳＥ信号が出力されるため、蓄電装置７の放電によるピークカットの抑制動作は停止する。
【００３０】
図７は本実施例の動作を示すタイムチャートであり、デマンドの平均電力を求める周期と動作モードとの関係、および各動作モードにおける電流指令値の組合せのパターンを示す。以下、同図および前記図１、図２、図５、図６等を参照しながら本実施例の電力貯蔵装置の動作について説明する。
図７に示すように、デマンドの平均電力を計算する周期（例えば３０分）と同期して、最初の２０分でデマンドのピーク検出動作を行い、この周期の２／３を経過した時点以降で、その判定結果に基づき、蓄電装置７の充放電等の制御を行う。
すなわち、毎時００〜２０分の間にピーク監視動作を行い、２０分経過した時点で前記ピークカット要求信号ＰＣ１００、デマンド増加切換指令信号ＰＣ９０が出力されたかを判定する。また、図６で説明した、ピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭが出力されているかを判定する。そして、その判定結果に基づき、残りの１０分間以降で、ピークカット動作、休止、蓄電装置容量上昇動作等を行う。
【００３１】
き電系統における電力デマンドが通常のレベルにあると、図２に示した切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は図示の状態であり、蓄電装置電流指令演算部１９は、通常時架線電圧補償電流演算部１３が出力する通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐと、通常時蓄電容量調整電流演算部１５が出力する通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂを合成して、蓄電装置電流指令値Ｉｐを生成する（図７のａ＋ｃの動作パターン）。
ゲート制御部３０は第一のスイッチング素子３及び第二のスイッチング素子４を操作し、蓄電装置７の電流が、蓄電装置電流指令演算部１９で生成した蓄電装置電流指令値Ｉｐとなるように蓄電装置７の電流を制御する（図７のＡ）。
【００３２】
ここで、き電系統における電力デマンドが増加すると、架線に接続される列車などの負荷により、変電所から電力貯蔵装置までの送電線で発生する電力損失が増加し、電圧検出器２２で検出される架線電圧は低下する。
その結果、例えば、デマンド増加時切替指令信号ＰＣ９０と、ピークカット要求信号ＰＣ１００が同時に出力されるとピークカット放電指令ＰＣＤＳＧが出力される。なお、この時点ではピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭが出力されていないとする。
その結果、図２に示したスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の接点がｂ側に切り替わり、通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐがデマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐへ、通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂがピークカット電流指令値Ｉｐｐｃに切替わる。なお、ピークカット放電指令ＰＣＤＳＧが出力されることで、ピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭが出力されるようになる。
蓄電装置電流指令演算部１９は、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐと、ピークカット電流指令値Ｉｐｐｃを合成して、蓄電装置電流指令値Ｉｐを生成する（図７のｂ＋ｅの動作パターン）。
ゲート制御部３０は第一のスイッチング素子３及び第二のスイッチング素子４を操作し、蓄電装置７の電流が、蓄電装置電流指令演算部１９で生成した蓄電装置電流指令値Ｉｐとなるように制御する。デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐと、ピークカット電流指令値Ｉｐｐｃを合成した電流指令値は、蓄電装置７の蓄電量に関わらず常に蓄電装置が放電するような指令値であるので、蓄電装置７は放電し、デマンドのピークを抑制する（図７のＢ）。
【００３３】
図６に示した放電指令記憶部１８のタイマＴＭ１は、デマンドの平均電力を計算する周期終了のタイミングでタイムアップし、ピークカット放電指令ＰＣＤＳＧを停止させる。また、前述したように放電指令記憶部１８から充放電休止指令ＰＡＵＳＥが出力される。その結果、図２のスイッチＳＷ４がｂ側に切り替わり、蓄電装置電流指令値Ｉｐは０となり、一切の充放電を休止する。また、放電指令記憶部１８は、ピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭが出力され、ピークカットキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥが出力されている間は、引き続き充放電休止指令ＰＡＵＳＥを出力し続け、ピークカット放電指令は出力しない（図７のＣ）。
一方、図７のＣの期間中もピーク監視動作が行われ、その結果、デマンド増加時切替指令信号ＰＣ９０とピークカット要求信号ＰＣ１００が同時に出力されても、この時点ではピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭが出力されているので、図６に示したアンドゲートＧ４の出力はハイレベルとなり、引き続き充放電休止指令ＰＡＵＳＥを出力し続ける（図７のＤ，Ｅ）。
【００３４】
ここで、電力デマンドが変化し、図７のＥの期間の判定により、ピークカット要求信号ＰＣ１００が出力されず、デマンド増加時切替指令信号ＰＣ９０が出力される状態となると（ピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭは引き続き出力されているとする）、図２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２はｂ側に切り替わり、スイッチＳＷ３はａ側に切り替わる。また、ピークキャッチモードは解除され、図６のピークキャッチモード信号ＰＣＭＯＤＥはローレベルとなるので、ピークカット放電休止信号ＰＡＵＳＥはローレベルとなり、図２のスイッチＳＷ４はａ側に切り替わる。
その結果、蓄電装置電流指令演算部１９へは、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐと、デマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂが入力され、蓄電装置電流指令演算部１９はデマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐと、デマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂを合成して、蓄電装置電流指令値Ｉｐを生成する（図７のｂ＋ｄの動作パターン）。
ゲート制御部３０は第一のスイッチング素子３及び第二のスイッチング素子４を操作し、蓄電装置７の電流が、蓄電装置電流指令演算部１９で生成した蓄電装置電流指令値Ｉｐとなるように蓄電装置７を充電させ蓄電装置７の蓄電量を上昇させる（図７のＦ，Ｇ）。
【００３５】
図３に示すように、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐは、通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐと比べて、架線電圧がより低い電圧となるまで放電動作を行わないような指令値であり、また、デマンド増加時蓄電容量調整電流指令値Ｉｄｐｂは、通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂより、より高い電圧となるまで蓄電容量調整充電を行うような指令値であるので、これを合成した蓄電装置電流指令値Ｉｐにより蓄電装置７の電流を制御することにより、蓄電装置の容量いっぱいまでエネルギーをためることができる。
【００３６】
図７のＧの期間でデマンドが増加し、例えば、デマンド増加時切替指令信号ＰＣ９０と、ピークカット要求信号ＰＣ１００が同時に出力されるとピークカット放電指令ＰＣＤＳＧが出力される。なお、期間Ｅでピークキャッチモードが一旦解除されているので、この時点ではピークカット放電記憶信号ＤＳＧＭＥＭは出力されていない。
その結果、図２に示したスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の接点がｂ側に切り替わり、通常時架線電圧補償電流指令値Ｉｔｐがデマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐへ、通常時蓄電容量調整電流指令値Ｉｔｐｂがピークカット電流指令値Ｉｐｐｃに切替わる。蓄電装置電流指令演算部１９は、前述したように、デマンド増加時架線電圧補償電流指令値Ｉｄｐと、ピークカット電流指令値Ｉｐｐｃを合成して、蓄電装置電流指令値Ｉｐを生成する（ｂ＋ｅの動作パターン）。
ゲート制御部３０は第一のスイッチング素子３及び第二のスイッチング素子４を操作し、蓄電装置７の電流が、蓄電装置電流指令演算部１９で生成した蓄電装置電流指令値Ｉｐとなるように蓄電装置７を放電させ、デマンドのピークを抑制する（図７のＨ）。
【００３７】
ついで、前記したように、デマンドの平均電力を計算する周期の終了と同時に放電指令記憶部１８から充放電休止指令ＰＡＵＳＥが出力される。その結果、図２のスイッチＳＷ４がｂ側に切り替わり、蓄電装置電流指令値Ｉｐは０となり、一切の充放電を休止する。（図７のＩ）。
次のデマンド計算周期において、ピークカット要求が出力されなかった場合、放電指令記憶部１８は、フリップフロップＦＦ２をリセットし、ピークカット放電指令の記憶を解除し、充放電休止指令をクリアする。以上のシーケンスを繰り返すことでデマンドのピークを削減する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の電力貯蔵装置の主回路を示す図である。
【図２】本発明の電力貯蔵装置の制御部の構成を示す図である。
【図３】通常時架線電圧補償電流指令値等の電流指令値のパターンの一例を示す図である。
【図４】蓄電装置電流指令値演算部による電流指令値の合成を説明する図である。
【図５】ゲート制御部の構成例を示す図である。
【図６】放電指令記憶部の構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１    フィルタリアクトル
２    フィルタコンデンサ
３    第一のスイッチング素子
４    第二のスイッチング素子
５    スムージングリアクトル
６    スムージングコンデンサ
７    蓄電装置
１１  デマンド演算部（電圧低下時間割合）
１２  デマンド演算部（送電線電力損失量）
１３  通常時架線電圧補償電流演算部
１４  デマンド増加時架線電圧補償電流演算部
１５  通常時蓄電容量調整電流演算部
１６  デマンド増加時蓄電容量調整電流演算部
１７  ピークカット放電電流演算部
１８  放電指令記憶部
１９  蓄電装置電流指令演算部
２１  制御部
２２  電圧検出器
２３  電流検出器
２４  電圧検出器
３０  ゲート制御部
【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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