[0001] 本发明涉及对车站内的各种负载供电的车站辅助电源装置。

[0002] 在近年的铁道系统中，搭载有再生制动器的电气车辆得到普及。然而，作为消耗从电气车辆回到架空线(供电电缆)的再生电力的负载的其它电气车辆较少、或不存在的情况下，再生失效，可能无法再使用再生制动器。作为上述问题的对策，提出有如下系统，该系统具备蓄电装置，在消耗再生电力的电气车辆不存在的情况下，利用再生电力对蓄电装置充电(专利文献1)。该系统中，在架空线电压(供电电压)达到充电开始电压以上的情况下，转换再生电力，开始对蓄电装置进行充电的动作，在架空线电压变为放电开始电压以下的情况下，转换存储在蓄电装置中的电力，开始对架空线放电的动作。其中，在充电开始电压为固定的情况下，在清晨、深夜等无负载时架空线电压可能上升，达到充电开始电压，由此，尽管未处于再生状态，也会流过横流。所谓横流是指消耗从变电站提供来的电力(对蓄电装置进行充电)，而不是消耗电气车辆的再生电力的现象。在专利文献1的系统中，对架空线电压监视一定时间，以求出平均电压，将比该平均电压高数伏的电压值设定为充电开始电压，因此能防止横流。

[0003] 专利文献1的系统中，将剩余的再生电力(行驶过程中其它电气车辆消耗不完的再生电力)存储到蓄电装置中，但也考虑如下结构：使例如车站内的各种负载(照明装置、空调装置、电梯等)消耗该剩余再生电力。在使车站内的负载消耗再生电力的结构的情况下，无需蓄电装置，从而能以更低的成本实现再生电力的有效利用。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本专利特开2006－168390号公报

[0007] 发明所要解决的技术问题

[0008] 在专利文献1所记载的发明中，将高于架空线电压的平均值的电压值设定为充电开始电压(开始消耗再生电力的电压)。然而，在以该专利文献1所记载的方法来设定再生电力的消耗开始电压时，即使在高峰时间段等在电电气车辆之间有再生电力互通，架空线电压下降的状态下，也能将该互通的再生电力存储到蓄电装置中，或者供车站内的负载来消耗。在电气车辆之间有再生电力互通的状态下，不希望将再生电力存储到蓄电装置中，或者由车站内的负载来消耗。

[0009] 本发明鉴于上述而得以完成，其目的在于获得一种车站辅助电源装置，其能够高精度地判断在电气车辆之间再生电力不被完全互通的状态，并在准确的时刻开始使车站内的负载消耗再生电力的动作。

[0010] 解决技术问题所采用的技术方案

[0011] 为了解决上述问题，达成目的，本发明涉及一种车站辅助电源装置，其在架空线电压高于规定的阈值时，将从架空线提供来的电力进行转换，从而生成提供至车站内的负载的电力，该车站辅助电源装置的特征在于，包括：第一平均运算部，该第一平均运算部每隔一定时间计算出架空线电压的平均值；第二平均运算部，该第二平均运算部计算出在所述一定时间内多次检测出的架空线电压中、比所述平均值即第一平均值要大的架空线电压的平均值；第三平均运算部，该第三平均运算部计算出架空线电压一日内的平均值；以及选择部，该选择部选出所述第二平均运算部所计算出的平均值、即第二平均值与所述第三平均运算部所计算出的平均值、即第三平均值中的某一个，设定为所述阈值。

[0012] 发明效果

[0013] 根据本发明，起到如下效果：能够实现再生电力的高效利用。附图说明

[0014] 图1是表示适用本发明所涉及的车站辅助电源装置的铁道系统的结构例的图。

[0015] 图2是表示控制装置的结构例的图。

[0016] 图3是表示动作开始电压决定部的动作例的流程图。

[0017] 图4是表示架空线电压、第一平均值、第二平均值以及第三平均值之间的关系的一个示例的图。

[0018] 图5是表示架空线电压、第一平均值、第二平均值以及第三平均值之间的关系的一个示例的图。

[0019] 下面，基于附图对本发明所涉及的车站辅助电源装置的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不由本实施方式所限制。

[0020] 实施方式

[0021] 图1是表示适用本发明所涉及的车站辅助电源装置的铁道系统的结构例的图。如图1所示，车站所具备的车站辅助电源装置1具备控制装置11、逆变器12以及电压传感器13。该车站辅助电源装置1构成为能够将从架空线200提供来的电力(例如为DC1500V)进行转换，并生成供车站内的负载302使用的电力。其中，并不是始终进行转换动作，而是先判断铁道系统内的各电气车辆所产生的制动电力是否在电气车辆之间被消耗用尽(即、由其它电气车辆(行驶中的电气车辆等)所消耗的电力是否比使用再生制动器来进行减速的电气车辆所产生的电力要大)，在未被用尽的情况下才实施转换动作。负载302也获得由变压器301对变电站100所生成的电力(例如为AC6600V)进行转换而得到的电力(例如为AC210V)，负载
302平时使用由变压器301提供来的电力。负载302例如是照明装置、空调装置、显示装置、升降电梯、扶手电梯等。架空线200与变电站100相连，例如将DC1500V的电力提供给电气车辆
201等。

[0022] 在车站辅助电源装置1中，控制装置11经由架空线200接收运行中的电气车辆(电气车辆201或省略图示的其它电气车辆)所产生的再生电力，并基于架空线电压来判断是否需要转换成对负载302的供电，在判断为需要的情况下，控制逆变器12来执行电力转换动作。逆变器12包含切换元件而构成，通过根据来自控制装置11的指示来打开、关闭各切换元件，从而将从架空线200提供来的电力转换成对负载302的供电。电压传感器13测定架空线电压。

[0023] 图2是表示控制装置11的结构例的图。控制装置11包括：接口部20、动作开始电压决定部30、存储部40、电压指令运算部50、以及PWM信号生成部60。

[0024] 接口部20对从电压传感器13输出的架空线电压测定值(以下，简单记载为“架空线电压”)均值化，以去除噪声分量。动作开始电压决定部30具备：第一平均运算部31，该第一平均运算部31按照工作日、休息日时刻表的不同，每隔一定期间(例如每隔一小时)来对电压传感器13所测定到的架空线电压(去除噪声分量之后的架空线电压)进行均值化；第二平均运算部32，该第二平均运算部32提取出比第一平均运算部31所计算出的架空线电压的平均值(第一平均值)要高的电压，并计算出它们的平均值(第二平均值)；第三平均运算部33，该第三平均运算部33按照工作日、休息日时刻表的不同，以一天为单位对电压传感器13所测定到的且去除了噪声分量后的架空线电压进行均值化；以及作为选择部的比较器34，该比较器34对第二平均值与第三平均运算部33所计算出的平均值(第三平均值)进行比较，选择并输出较高的一个平均值，由此，决定电力转换动作的开始电压(以下记为“转换动作开始电压”)。存储部40存储动作开始电压决定部30所计算出的第一平均值、第二平均值、第三平均值。电压指令运算部50基于从动作开始电压决定部30的比较器34输出的转换动作开始电压与从接口部20输出的架空线电压，来计算电压指令值。具体而言，在架空线电压比转换动作开始电压要大的情况下，计算出电压指令值。PWM信号生成部60基于从电压指令运算部50输入的电压指令值，来生成用于控制逆变器12的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号。此外，也可以使用变电站100的整流器的输入电压(变电站100输出至架空线
200的电压)等固定值，以取代第三平均运算部33所计算出的第三平均值。

[0025] 图3是表示动作开始电压决定部30的动作例的流程图。动作开始电压决定部30在规定时刻(例如每隔一分钟)从电压传感器13获取架空线电压(步骤S11、S12)。在获取到架空线电压的动作开始电压决定部30中，确认是否是第一平均值及第二平均值的计算时刻(步骤S13)。例如，在设定为每隔一小时计算第一平均值及第二平均值的情况下，在步骤S13中，确认从上一次计算出第一平均值之后经过的时间，在经过了一小时的情况下判断为是计算时刻。也可以采用在每小时的00分判断为是计算时刻等方式。

[0026] 在不是计算时刻的情况下(步骤S13：否)，将架空线电压与保持在存储部40中的第一平均值进行比较(步骤S14)。与架空线电压进行比较的第一平均值设为与日期相对应的第一平均值。例如，在设定为每隔一小时(在每小时的00分)来计算第一平均值及第二平均值的状态下，若在工作日的上午6点10分执行步骤S14，则将工作日的上午六点～七点的时间段的第一平均值与架空线电压进行比较。在架空线电压比第一平均值要大的情况下(步骤S14：是)，将架空线电压存储为计算第二平均值时使用的数据(步骤S15)。在架空线电压在第一平均值以下的情况下(步骤S14：否)，将架空线电压存储为计算第二平均值时不使用的数据(步骤S16)。架空线电压例如被写入存储部40的规定区域并存储。

[0027] 若在步骤S15或S16中存储架空线电压值，则接下来确认是否是第三平均值的计算时刻(步骤S17)。由于第三平均值是以一日为单位的架空线电压的均值，因此例如确认当前时刻是否是深夜12点，若是深夜12点则判断为是第三平均值的计算时刻。在是第三平均值的计算时刻的情况下(步骤S17：是)，计算过去24小时的架空线电压的平均值，若所计算出的平均值是工作日(按照工作日时刻表运行列车的日子)测定到的架空线电压的平均值，则将其储存为工作日的第三平均值，若是休息日(按照休息日时刻表运行列车的日子)测定到的架空线电压的平均值，则将其储存为休息日的第三平均值(步骤S18)。此外，删除到此为止已存储的第三平均值。也就是说，在计算出工作日的第三平均值的情况下，删除(覆盖)至此为止已存储的工作日的第三平均值，而在计算出休息日的第三平均值的情况下，删除(覆盖)至此为止已存储的休息日的第三平均值。另一方面，在并不是计算第三平均值的时刻的情况下(步骤S17：否)，返回步骤S11，继续动作。在执行步骤S18的情况下，也回到步骤S11，继续动作。

[0028] 与之相对，在上述步骤S13中，判断为是第一平均值及第二平均值的计算时刻的情况下(步骤S13：是)，计算并存储第一平均值及第二平均值(步骤S19)。例如，设定为每隔一个小时计算第一平均值及第二平均值的情况下，在第一平均值的计算处理中，计算出最新的架空线电压及过去一小时以内的架空线电压、即计算出步骤S12中获得的架空线电压以及过去一小时以内执行的步骤S15及S16中存储的各架空线电压的平均值，将获得的平均值作为第一平均值。另外，在第二平均值的计算处理中，将最新的架空线电压与第一平均值比较，在最新的架空线电压比第一平均值要大的情况下，计算出最新的架空线电压、及过去一小时以内的架空线电压中作为计算第二平均值时使用的数据来存储的各架空线电压(即、过去一个小时以内执行的步骤S15中存储的架空线电压)的平均值，将获得的平均值作为第二平均值。与之相对，在最新的架空线电压在第一平均值以下的情况下，计算出过去一小时以内的架空线电压中、作为计算第二平均值时使用的数据来存储的各架空线电压的平均值，将获得的平均值作为第二平均值。若所计算出的第一平均值及第二平均值为工作日测定的架空线电压的平均值，则将其作为工作日的第一平均值及第二平均值，若为休息日测定的架空线电压的平均值，则将其设为休息日的第一平均值及第二平均值，并存储在存储部40中。此外，删除到此为止已存储的第一平均值及第二平均值。例如，在计算出工作日的上午7点到8点的第一平均值及第二平均值的情况下，将至此为止所存储的工作日的上午7点到8点的第一平均值及第二平均值删除(覆盖)。

[0029] 在计算出第一平均值及第二平均值之后，决定(更新)转换动作开始电压(步骤S20)。具体而言，将所存储的第二平均值中与当前时刻相对应的第二平均值与第三平均值相比较，将较大一方所表示的电压定为转换动作开始电压。例如，在设定为每隔30分钟计算第一平均值及第二平均值的状态下，在休息日的下午8点计算出第一平均值及第二平均值之后，将休息日的下午8点～下午8点30分的第二平均值(过去计算出的被存储的第二平均值)与休息日的第三平均值进行比较，若第二平均值较大则将第二平均值所表示的电压定为转换动作开始电压，若第三平均值较大则将第三平均值所表示的电压定为转换动作开始电压。

[0030] 图4是表示车站辅助电源装置1吸收电气车辆的再生电力时的架空线电压、第一平均值、第二平均值以及第三平均值之间的关系的一个示例的图。图4的示例中，消耗再生电力的电气车辆较少，架空线电力整体处于较高状态。如图4所示，在对使用再生制动器的电气车辆所产生的再生电力进行消耗的电气车辆较少的情况下，车站辅助电源装置1将第二平均值用作为转换动作开始电压，在架空线电压比该电压要大的状态时，执行电力转换动作，生成提供给负载302的电力(消耗再生电力)。

[0031] 图5是表示电气车辆之间的电力互通处于优势(电气车辆所消耗的电力比通过使用再生制动器来产生的再生电力要多的状态)，架空线电压下降时的架空线电压、第一平均值、第二平均值以及第三平均值之间的关系的一个示例的图。如图5所示，在对使用再生制动器的电气车辆所产生的再生电力进行消耗的电气车辆较多的情况下，架空线电压(平均值)下降。该情况下车站辅助电源装置1将第三平均值用作为转换动作开始电压，在架空线电压大于该电压的状态时，执行电力转换动作，生成提供给负载302的电力。从图4与图5的比较可知，在电气车辆之间的电力互通处于优势(图5的情形)的情况下，该时间段的平均架空线电压(＝第1平均值)与转换动作开始电压之间的差变大。因此，即使在图4与图5的情形下架空线电压同样地发生变动，由于图5的情形下的车站辅助电源装置1执行转换动作的频率较低，因此能够在电气车辆之间互通更多的再生电力。

[0032] 由此，本实施方式的车站辅助电源装置，每隔较短时间(例如1个小时)计算出该期间内的架空线电压的平均值(第一平均值)，基于第一平均值与架空线电压的平均值(以一日为单位的平均值)，来设定将架空线电压转换为提供给车站内的负载的电压的动作开始阈值。具体而言，计算出在所述较短时间内超过第一平均值的架空线电压的平均值(第二平均值)，将第二平均值与架空线电压的平均值中较大的平均值用作为阈值。由此，能够设定与再生电力的电气车辆之间的互通状态相对应的阈值，因此车站辅助电源装置能够高精度地判断再生电力未在电气车辆之间完全互通的状态，并在准确的时刻消耗再生电力。其结果是，能够防止横流，实现再生电力的高效使用。另外，由于区分工作日时刻表的适用日与休息日时刻表的适用日来计算平均值，并基于平均值来设定阈值，因此能够更高精度地判断出再生电力未在电气车辆之间被完全互通的状态。

[0033] 工业上的实用性

[0034] 如上所示，本发明适用于将电气车辆所产生的再生电力转换成供车站内的负载所使用的电力的车站辅助电源装置。

[0035] 标号说明

[0036] 1车站辅助电源装置、11控制装置、12逆变器、13电压传感器、20接口部、30动作开始电压决定部、31第一平均运算部、32第二平均运算部、33第三平均运算部、34比较器、40存储部、50电压指令运算部、60PWM信号生成部、100变电站、200架空线、201电气车辆、301变压器、302负载。