特開 2024-154519 駅舎電源装置、回生判定方法、および回生判定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154519

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】駅舎電源装置、回生判定方法、および回生判定プログラム

(51)【国際特許分類】

   B60M 3/06 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

B60M3/06 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023068354

(22)【出願日】2023-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】三宅 教仁

(57)【要約】

【課題】架線に接続された列車の回生動作によって発生する回生電力を確実に取り込むことを可能とする駅舎電源装置を得ること。
【解決手段】駅舎電源装置１０は、架線２の電圧である架線電圧を検出する架線電圧検出部１４と、変電所４から架線２へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部１６と、変電所４から架線２へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された出力情報とに基づいて、架線２に接続された列車１が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出する閾値算出部１９と、架線電圧と、動作閾値とに基づいて、列車１が回生動作をしているか否かを判定する回生動作判定部２０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変電所から電力が供給される架線に接続された駅舎電源装置であって、
前記架線の電圧である架線電圧を検出する架線電圧検出部と、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部と、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された前記出力情報とに基づいて、前記架線に接続された列車が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出する閾値算出部と、
前記架線電圧と、前記動作閾値とに基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定する回生動作判定部と、を備える
ことを特徴とする駅舎電源装置。

【請求項2】

前記架線には複数の前記変電所から電力が供給され、
前記出力情報取得部は、前記架線に沿って、前記駅舎電源装置が接続された箇所である測定点の隣の位置に接続されている少なくとも１つの前記変電所である隣接変電所の前記出力情報を取得し、
前記閾値算出部は、前記隣接変電所の前記変電所特性と前記隣接変電所の前記出力情報とに基づいて前記動作閾値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の駅舎電源装置。

【請求項3】

前記隣接変電所には、前記架線に沿って前記測定点から最寄りの位置に接続されている前記変電所が含まれる
ことを特徴とする請求項２に記載の駅舎電源装置。

【請求項4】

前記隣接変電所には、前記測定点から前記架線に沿って一方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の前記変電所と、前記測定点から前記架線に沿って他方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の前記変電所と、の少なくとも一方が含まれる
ことを特徴とする請求項３に記載の駅舎電源装置。

【請求項5】

前記測定点に対し、前記架線に沿って一方の側に複数の前記変電所が接続されており、
前記隣接変電所には、前記一方の側において前記測定点の隣に位置する１つ以上の前記変電所が含まれる
ことを特徴とする請求項３に記載の駅舎電源装置。

【請求項6】

前記架線電圧に含まれるリップル成分の電圧であるリップル電圧を検出するリップル電圧検出部を備え、
前記閾値算出部は、前記変電所特性と前記出力情報とに基づいて、前記動作閾値である第１の動作閾値と、前記列車が回生動作を行っているか否かの閾値である第２の動作閾値とを算出し、
前記回生動作判定部は、前記架線電圧と前記第１の動作閾値との比較、および、前記架線電圧と前記リップル電圧との比である回生判定指標値と前記第２の動作閾値との比較によって、前記列車が回生動作をしているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。

【請求項7】

前記回生動作判定部は、さらに、前記架線電圧および前記出力情報に基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。

【請求項8】

前記閾値算出部は、
取得された前記出力情報を含む推論用データを取得するデータ取得部と、
前記変電所特性の情報を含む特徴量と前記動作閾値とを学習させた学習済モデルを用いて、前記推論用データから、前記回生動作判定部による判定に使用される前記動作閾値を推論する推論部と、を備える
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。

【請求項9】

前記特徴量には、前記駅舎電源装置が設置されている環境に関する環境情報が含まれる
ことを特徴とする請求項８に記載の駅舎電源装置。

【請求項10】

前記変電所特性の情報を含む特徴量と算出された前記動作閾値とを含む学習用データを取得するデータ取得部と、
前記回生動作判定部による判定に使用される前記動作閾値の推論に使用される学習済モデルを、前記学習用データを学習することによって生成するモデル生成部と、を有する学習装置を備える
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。

【請求項11】

前記特徴量には、前記駅舎電源装置が設置されている環境に関する環境情報が含まれる
ことを特徴とする請求項１０に記載の駅舎電源装置。

【請求項12】

変電所から電力が供給される架線に接続された列車が回生動作をしているか否かをコンピュータにより判定する回生判定方法であって、
前記架線の電圧である架線電圧を検出するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された前記出力情報とに基づいて、前記列車が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出するステップと、
前記架線電圧と、前記動作閾値とに基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定するステップと、を含む
ことを特徴とする回生判定方法。

【請求項13】

変電所から電力が供給される架線の電圧である架線電圧を検出するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された前記出力情報とに基づいて、前記架線に接続された列車が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出するステップと、
前記架線電圧と、前記動作閾値とに基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定するステップと、をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする回生判定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、列車の回生電力を駅舎へ供給する駅舎電源装置、回生判定方法、および回生判定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、架線に接続された列車が発生する回生電力を取り込み、取り込まれた回生電力を駅舎設備へ供給する駅舎電源装置が知られている。回生電力は、例えば、列車が減速した場合などに発生し、列車で回生電力が発生すると架線の電圧が上昇する。駅舎電源装置は、架線の電圧を閾値と比較し、架線の電圧が閾値以上であるときに回生電力を取り込む動作を実行し得る。

【0003】

特許文献１には、架線へ電力を供給する変電所の出力電圧値および出力電流値に基づいて無負荷電圧の値を推定し、回生電力を取り込む動作を実行するか否かを決定するための閾値を無負荷電圧の値に基づいて決定する駅舎電源装置が開示されている。無負荷電圧は、架線から列車への電力供給および列車から架線への電力供給がいずれも行われていない状態である無負荷状態での架線の電圧である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１５２２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、架線の負荷変動の影響について考慮されていないため、無負荷電圧の値の推定精度が低下する場合がある。この場合、回生電力を取り込む動作を開始するときの電圧値が無負荷電圧の値を下回ることを防ぐためには、推定された無負荷電圧の値よりも閾値が高くなるように閾値に裕度を持たせるといった措置が必要となる。閾値に裕度を持たせる必要があると、回生電力が発生しているにもかかわらず回生電力の取り込みが開始されない場合があるため、回生電力を確実に取り込むことが困難となる。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、架線に接続された列車の回生動作によって発生する回生電力を確実に取り込むことを可能とする駅舎電源装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる駅舎電源装置は、変電所から電力が供給される架線に接続された駅舎電源装置である。本開示にかかる駅舎電源装置は、架線の電圧である架線電圧を検出する架線電圧検出部と、変電所から架線へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部と、変電所から架線へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された出力情報とに基づいて、架線に接続された列車が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出する閾値算出部と、架線電圧と、動作閾値とに基づいて、列車が回生動作をしているか否かを判定する回生動作判定部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示にかかる駅舎電源装置は、架線に接続された列車の回生動作によって発生する回生電力を確実に取り込むことができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１にかかる駅舎電源装置と駅舎電源装置に接続される設備の例とを示す模式図

【図2】実施の形態１にかかる駅舎電源装置の構成例と、駅舎電源装置に接続される設備の構成例とを示す図

【図3】実施の形態１にかかる架線電圧の変化の例を示す図

【図4】実施の形態１にかかる架線電圧の変化と、リップル電圧の変化と、回生判定指標値の変化との関係の例を示す図

【図5】実施の形態１にかかる変電所特性について説明するための図

【図6】実施の形態１にかかる駅舎電源装置の回生動作判定部による回生判定処理の例を示すフローチャート

【図7】実施の形態１において、複数の変電所が接続されている架線の端部に駅舎電源装置が接続される場合の例を示す図

【図8】実施の形態２にかかる閾値算出部の構成例を示す図

【図9】実施の形態１または２にかかる駅舎電源操作盤のハードウェア構成例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、実施の形態にかかる駅舎電源装置、回生判定方法、および回生判定プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる駅舎電源装置１０と駅舎電源装置１０に接続される設備の例とを示す模式図である。レール３を走行する列車１は、列車１のパンタグラフが架線２に接触することにより、架線２に接続される。架線２には複数の変電所４から電力が供給される。駅舎電源装置１０は、架線２に接続されている列車１の回生動作によって架線２に発生した回生電力を取り込む。駅舎電源装置１０は、回生電力を直流電力から交流電力へ変換して駅舎７へ供給する。図１には、駅舎電源装置１０と、架線２を介して駅舎電源装置１０に接続されている複数の変電所４のうちの２つと、駅舎電源装置１０に接続されている駅舎７とを示す。なお、架線２に接続される変電所４の数は任意であるものとする。

【0012】

駅舎電源装置１０は、架線２の電圧である架線電圧を検出する架線電圧検出処理と、架線電圧検出処理によって検出された架線電圧に含まれるリップル成分の電圧であるリップル電圧を検出するリップル電圧検出処理とを実行する。駅舎電源装置１０は、架線電圧検出処理によって検出された架線電圧とリップル電圧検出処理によって検出されたリップル電圧との比である回生判定指標値を算出する。

【0013】

駅舎電源装置１０は、変電所４から架線２へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得する出力情報取得処理を実行する。駅舎電源装置１０は、出力情報取得処理により、複数の変電所４のうち１または２以上の変電所４の出力情報を取得する。

【0014】

駅舎電源装置１０は、１または２以上の変電所４についての、変電所特性と出力情報とに基づいて、架線２に接続された列車１が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出する閾値算出処理を実行する。変電所特性は、変電所４から架線２へ出力される電圧と電流との関係である。駅舎電源装置１０は、架線電圧と、回生判定指標値と、動作閾値とに基づいて、列車１が回生動作をしているか否かを判定する回生動作判定処理を実行する。

【0015】

駅舎電源装置１０は、回生動作判定処理で列車１が回生動作をしていると判定した場合に、架線２に発生した回生電力を直流電力から交流電力へ変換して駅舎７へ出力する電力変換処理を実行する。

【0016】

次に、駅舎電源装置１０の構成と、駅舎電源装置１０に接続される設備の構成とについて説明する。図２は、実施の形態１にかかる駅舎電源装置１０の構成例と、駅舎電源装置１０に接続される設備の構成例とを示す図である。図２には、駅舎電源装置１０と、レール３を走行する列車１と、駅舎電源装置１０に接続される設備である変電所４および駅舎７と、変電所４および駅舎７に接続される高圧配電系統５とを示す。

【0017】

変電所４は、変圧器３１と、整流器３２と、電圧測定部３３と、電流測定部３４と、変電所装置３５とを備える。なお、架線２に接続される複数の変電所４の各々は、互いに同様の構成を備える。

【0018】

整流器３２は、３相電圧を整流するｎパルス整流器である。ｎは、例えば、６の倍数であり、６または１２であるが、１８または２４であってもよい。６パルス整流器は、例えば、３相全波整流を行う３相全波整流器を含む。また、１２パルス整流器は、例えば、結線の異なる２つの変圧器と、２つの変圧器のうち対応する変圧器に各々接続される２つの３相全波整流器とを含む。１２パルス整流器は、２つの変圧器によって３０度の位相差を有する２つの３相交流電圧を生成し、生成した２つの３相交流電圧の各々を対応する３相全波整流器で３相全波整流を行う。

【0019】

変電所４には、高圧配電系統５から送電線６を介して６６００Ｖ系の交流電圧が供給される。変圧器３１は、高圧配電系統５から供給される６６００Ｖ系の交流電圧を降圧する。整流器３２は、変圧器３１から出力される交流電圧を整流することにより、変圧器３１から出力される交流電圧を１５００Ｖ系の直流電圧へ変換する。整流器３２は、１５００Ｖ系の直流電圧を、不図示のき電線を介して架線２へ供給する。

【0020】

電圧測定部３３は、整流器３２から出力される電圧を測定し、測定結果を変電所装置３５へ出力する。電流測定部３４は、整流器３２から出力される電流を測定し、測定結果を変電所装置３５へ出力する。変電所装置３５は、駅舎電源装置１０との間における無線通信を行う無線通信機器３６を備える。無線通信機器３６は、電圧測定部３３により測定された電圧の情報と電流測定部３４により測定された電流の情報とである出力情報を、不図示のネットワークを介して駅舎電源装置１０へ送信する。なお、変電所装置３５は、無線通信機器３６を備えるものに限られない。変電所装置３５は、有線通信によって、駅舎電源装置１０へ出力情報を送信することとしてもよい。

【0021】

駅舎７は、変圧器４１と、駅負荷４２とを備える。駅負荷４２は、複数の駅舎設備４３を備える。各駅舎設備４３は、駅舎７に設置された電気設備である。変圧器４１は、高圧配電系統５から供給される６６００Ｖ系の交流電圧を２１０Ｖ系の交流電圧へ変換し、２１０Ｖ系の交流電圧を各駅舎設備４３へ供給する。各駅舎設備４３は、例えば、空調機器、照明機器、または昇降機といった電気設備である。

【0022】

駅舎電源装置１０は、列車１の減速などにより架線２に発生した回生電力を直流電力から交流電力へ変換して駅舎７へ出力する主回路部１１と、主回路部１１を制御する駅舎電源操作盤１２とを備える。

【0023】

主回路部１１は、電力変換部１３と、架線電圧検出部１４と、リップル電圧検出部１５と、出力情報取得部１６とを備える。電力変換部１３は、架線２に発生した回生電力を直流電力から交流電力へ変換する。図２に示す例では、電力変換部１３は、架線２に発生した回生電力をＤＣ（Direct Current）１５００Ｖ系の直流電力からＡＣ（Alternating Current）２１０Ｖ系の交流電力へ変換して駅舎７へ出力する。なお、架線２の電圧は、ＤＣ１５００Ｖ系以外の電圧であってもよく、駅舎７の電圧は、ＡＣ２１０Ｖ系以外の電圧であってもよい。

【0024】

駅舎電源装置１０は、架線２上の測定点Ｐに接続されている。架線電圧検出部１４は、測定点Ｐにおける架線電圧を測定し、架線電圧の情報を出力する。図２に示す例では、測定点Ｐは、互いに隣り合う２つの変電所４のうちの一方と架線２とが接続される位置と、当該２つの変電所４のうちの他方と架線２とが接続される位置との間の位置である。架線電圧検出部１４は、架線２とレール３との間の電圧、すなわち架線電圧をあらかじめ設定された周期Ｔｓで検出する。架線電圧検出部１４は、検出された架線電圧の瞬時値である架線電圧値を出力する。なお、架線電圧検出部１４は、ノイズを除去するフィルタなどを有する。架線電圧検出部１４は、ノイズが除去された架線電圧を検出する。架線電圧検出部１４は、ノイズが除去された架線電圧の情報を駅舎電源操作盤１２へ出力する。以下、架線電圧を架線電圧Ｖｓと記載する場合がある。

【0025】

リップル電圧検出部１５は、架線電圧Ｖｓに含まれるリップル成分の電圧であるリップル電圧を検出し、リップル電圧の情報を駅舎電源操作盤１２へ出力する。リップル電圧検出部１５は、架線電圧検出部１４で架線電圧Ｖｓがあらかじめ設定された周期Ｔｓで検出されるたびに、架線電圧検出部１４で検出された架線電圧Ｖｓに基づいてリップル電圧を検出し、検出したリップル電圧の情報を出力する。リップル電圧検出部１５は、架線電圧検出部１４で検出される架線電圧Ｖｓの周波数成分の解析を行う。具体的には、リップル電圧検出部１５は、高圧配電系統５から出力される６６００Ｖ系の交流電圧の周波数である電源周波数のｎ次の周波数について周波数成分の解析を行う。リップル電圧検出部１５は、例えば、時間離散フーリエ変換または高速フーリエ変換などを行うフーリエ変換処理またはウェーブレット変換などによって周波数成分の解析を行う。

【0026】

例えば、リップル電圧検出部１５は、各変電所４の整流器３２が６パルス整流器であり、かつ各変電所４の場所が電源周波数５０Ｈｚの地域の場合、６次の周波数である３００Ｈｚについて、リップル電圧を算出する。リップル電圧検出部１５は、算出したリップル電圧の情報であるリップル情報を出力する。リップル電圧は、リップル成分の谷からリップル成分の頂点までの電圧値、リップル成分の振幅、またはリップル成分の実効電圧値で表される。リップルの谷は、ボトムと呼ばれ、リップルの頂点はピークとも呼ばれる。なお、リップル電圧は、リップル成分の電圧の大きさを示す値であればよく、上述した例に限定されない。以下、リップル電圧をリップル電圧Ｖｎと記載する場合がある。

【0027】

また、リップル電圧検出部１５は、各変電所４の整流器３２が１２パルス整流器であり、かつ各変電所４の場所が電源周波数５０Ｈｚの地域の場合、１２次の周波数である６００Ｈｚについて、リップル電圧Ｖｎを算出し、算出したリップル電圧Ｖｎの情報であるリップル情報を出力する。

【0028】

なお、リップル電圧検出部１５は、６次の周波数におけるリップル電圧Ｖｎの大きさと１２次の周波数におけるリップル電圧Ｖｎの大きさとに基づいて、変電所４の整流器３２が６パルス整流器であるか１２パルス整流器であるかを判定することができる。リップル電圧検出部１５は、判定した結果に基づいて、ｎ次の周波数におけるリップル電圧Ｖｎの情報であるリップル情報を出力することができる。

【0029】

出力情報取得部１６は、変電所４の無線通信機器３６との間における無線通信を行う無線通信機器である。出力情報取得部１６は、無線通信機器３６から送信される出力情報を、不図示のネットワークを介して受信する。これにより、出力情報取得部１６は、変電所４から架線２へ出力される電圧の値と、変電所４から架線２へ出力される電流の値とである出力情報を取得する。図２に示す例では、出力情報取得部１６は、図２に示す２つの変電所４の各々から送信される出力情報を取得する。図２に示す２つの破線矢印の各々は、無線通信機器３６から出力情報取得部１６へ出力情報が送信されることを表している。出力情報取得部１６は、取得された出力情報を駅舎電源操作盤１２へ出力する。なお、出力情報取得部１６は、有線通信によって出力情報を受信する通信機器でもよい。

【0030】

駅舎電源操作盤１２は、記憶処理部１７と、記憶部１８と、閾値算出部１９と、回生動作判定部２０と、制御部２４と、表示部２５とを備える。回生動作判定部２０は、指標値算出部２１と、比較部２２と、判定結果出力部２３とを備える。

【0031】

指標値算出部２１は、架線電圧検出部１４により周期Ｔｓで検出された架線電圧Ｖｓの情報と、リップル電圧検出部１５により周期Ｔｓで検出されたリップル電圧Ｖｎの情報とを取得する。指標値算出部２１は、架線電圧Ｖｓとリップル電圧Ｖｎとの比である回生判定指標値を算出する。回生判定指標値は、例えば、架線電圧Ｖｓのリップル電圧Ｖｎに対する比である。以下、回生判定指標値を回生判定指標値Ｖｒと記載する場合がある。指標値算出部２１は、回生判定指標値Ｖｒの情報を出力する。

【0032】

なお、リップル電圧Ｖｎがゼロである場合、指標値算出部２１は、リップル電圧検出部１５によって検出されたリップル電圧Ｖｎのうち最後にゼロでない値が検出されたときのリップル電圧Ｖｎを用いて回生判定指標値Ｖｒを算出する。

【0033】

比較部２２は、架線電圧検出部１４から出力される架線電圧Ｖｓの情報と、指標値算出部２１から出力される回生判定指標値Ｖｒとを取得する。また、比較部２２は、閾値算出部１９から出力される第１の動作閾値の情報および第２の動作閾値の情報を取得する。第１の動作閾値および第２の動作閾値の各々である動作閾値は、架線２に接続された列車１が回生動作を行っているか否かの閾値である。第１の動作閾値は、架線電圧Ｖｓの閾値である。第２の動作閾値は、回生判定指標値Ｖｒの閾値である。以下、第１の動作閾値を、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈと記載する場合がある。また、第２の動作閾値を、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈと記載する場合がある。比較部２２は、架線電圧Ｖｓと第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈとを比較する。比較部２２は、回生判定指標値Ｖｒと第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈとを比較する。比較部２２は、架線電圧Ｖｓと第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈとの比較結果と、回生判定指標値Ｖｒと第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈとの比較結果とを、判定結果出力部２３へ出力する。

【0034】

比較部２２は、出力情報取得部１６から出力される出力情報を取得する。ここで、図２に示す２つの変電所４を、第１の変電所および第２の変電所とする。図２に示す例では、比較部２２は、第１の変電所の出力情報と第２の変電所の出力情報とを取得する。第１の変電所および第２の変電所の各々は、架線２に沿って、駅舎電源装置１０が接続された箇所である測定点Ｐの隣の位置に接続されている変電所４である隣接変電所である。第１の変電所は、測定点Ｐから架線２に沿って一方の側において隣の位置に接続されている隣接変電所である。第２の変電所は、測定点Ｐから架線２に沿って他方の側において隣の位置に接続されている隣接変電所である。図２において、例えば、測定点Ｐの左隣に接続されている変電所４が第１の変電所であって、測定点Ｐの右隣に接続されている変電所４が第２の変電所であるものとする。

【0035】

また、第１の変電所から架線２へ出力される電圧を出力電圧Ｖ_A、第１の変電所から架線２へ出力される電流を出力電流Ｉ_A、第２の変電所から架線２へ出力される電圧を出力電圧Ｖ_B、および、第２の変電所から架線２へ出力される電流を出力電流Ｉ_Bとする。比較部２２は、第１の変電所の出力情報である出力電圧Ｖ_Aの情報および出力電流Ｉ_Aの情報と、第２の変電所の出力情報である出力電圧Ｖ_Bの情報および出力電流Ｉ_Bの情報とを取得する。比較部２２は、出力電流Ｉ_Aおよび出力電流Ｉ_Bの各々がゼロ未満であるか否かを判定する。比較部２２は、出力電圧Ｖ_Aおよび出力電圧Ｖ_Bの各々と架線電圧Ｖｓとを比較する。比較部２２は、出力電流Ｉ_Aおよび出力電流Ｉ_Bの各々がゼロ未満であるか否かを判定した結果と、出力電圧Ｖ_Aおよび出力電圧Ｖ_Bの各々と架線電圧Ｖｓとの比較結果とを、判定結果出力部２３へ出力する。

【0036】

判定結果出力部２３は、比較部２２からの比較結果および判定結果に基づいて、列車１が回生動作をしているか否かを判定する。ここで、架線電圧Ｖｓが第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈ以上、かつ、回生判定指標値Ｖｒが第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈ以上であることを、第１の条件とする。また、出力電流Ｉ_Aおよび出力電流Ｉ_Bの各々がゼロ未満であって、かつ、出力電圧Ｖ_Aおよび出力電圧Ｖ_Bの各々が架線電圧Ｖｓ以上であることを、第２の条件とする。判定結果出力部２３は、第１の条件を満足し、かつ第２の条件を満足する場合に、列車１が回生動作をしていると判定する。一方、第１の条件と第２の条件との少なくとも一方を満足しない場合に、列車１が回生動作をしていないと判定する。判定結果出力部２３は、列車１が回生動作をしているか否かについての判定結果を電力変換部１３へ出力する。

【0037】

このように、回生動作判定部２０は、架線電圧Ｖｓと第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈとの比較、および、回生判定指標値Ｖｒと第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈとの比較によって、列車１が回生動作をしているか否かを判定する。すなわち、回生動作判定部２０は、架線電圧Ｖｓと、回生判定指標値Ｖｒと、動作閾値である第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈとに基づいて、列車１が回生動作をしているか否かを判定する。

【0038】

また、回生動作判定部２０は、出力電流Ｉ_Aおよび出力電流Ｉ_Bに基づいて、列車１が回生動作をしているか否かを判定する。さらに、回生動作判定部２０は、出力電圧Ｖ_Aおよび出力電圧Ｖ_Bの各々と架線電圧Ｖｓとの比較によって、列車１が回生動作をしているか否かを判定する。すなわち、回生動作判定部２０は、架線電圧Ｖｓと、第１の変電所の出力情報と、第２の変電所の出力情報とに基づいて、列車１が回生動作をしているか否かを判定する。

【0039】

電力変換部１３は、列車１が回生動作をしていることを示す判定結果が入力された場合に、架線２に発生した回生電力を交流電力に変換して駅舎７へ出力する電力変換処理を実行する。

【0040】

記憶処理部１７は、架線電圧検出部１４から出力される架線電圧Ｖｓの情報と、出力情報取得部１６から出力される出力情報と、指標値算出部２１から出力される回生判定指標値Ｖｒの情報とを取得する。記憶処理部１７は、架線電圧Ｖｓの情報、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒの情報を時刻の情報に関連付けた検出情報を、あらかじめ設定された周期Ｔｓで生成する。また、記憶処理部１７は、回生動作が行われていると判定されたときにおける、架線電圧Ｖｓの情報、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒの情報を時刻の情報に関連付けた検出情報を生成する。検出情報に関連付けられる時刻の情報は、例えば、架線電圧検出部１４で架線電圧Ｖｓが検出された時刻の情報、または、記憶処理部１７で検出情報を生成する時刻の情報である。記憶処理部１７は、生成した検出情報を記憶部１８に記憶させる。記憶部１８には、周期Ｔｓで生成された検出情報と、回生動作が行われていると判定されたときに生成された検出情報とが蓄積される。

【0041】

回生動作判定部２０は、比較部２２での比較に使用された第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの情報と、比較部２２での比較に使用された第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの情報とを記憶処理部１７へ出力する。記憶処理部１７は、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの情報と第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの情報とを記憶部１８に記憶させる。記憶部１８には、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの情報と第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの情報とが蓄積される。

【0042】

閾値算出部１９は、記憶部１８に蓄積された検出情報に基づいて、比較部２２での比較に使用される動作閾値である第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出する。駅舎電源操作盤１２には、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの初期値と、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの初期値とがあらかじめ設定されている。閾値算出部１９は、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを初期値から補正することによって、比較部２２での比較に使用される第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを算出する。閾値算出部１９は、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを初期値から補正することによって、比較部２２での比較に使用される第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出する。

【0043】

検出情報に含まれる、架線電圧Ｖｓ、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒは、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの各々を算出するための特徴量とする。変電所４から架線２へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性は、記憶部１８に蓄積された変電所４ごとの出力情報によって表すことができる。記憶部１８に蓄積された第１の変電所の出力情報は、第１の変電所の変電所特性の情報であるものといえる。記憶部１８に蓄積された第２の変電所の出力情報は、第２の変電所の変電所特性の情報であるものといえる。

【0044】

閾値算出部１９は、記憶部１８に蓄積された特徴量と記憶部１８に蓄積された第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈとの関係を求めておき、当該関係と、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを算出するときに取得された検出情報に含まれる特徴量とに基づいて、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを算出する。閾値算出部１９は、記憶部１８に蓄積された特徴量と記憶部１８に蓄積された第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈとの関係を求めておき、当該関係と、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出するときに取得された検出情報に含まれる特徴量とに基づいて、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出する。

【0045】

このように、閾値算出部１９は、記憶部１８に蓄積された特徴量である、第１の変電所の変電所特性の情報、第２の変電所の変電所特性の情報、架線電圧Ｖｓ、および回生判定指標値Ｖｒと、動作閾値を算出するときに取得された特徴量である、第１の変電所の出力情報、第２の変電所の出力情報、架線電圧Ｖｓ、および回生判定指標値Ｖｒとに基づいて、動作閾値を算出する。なお、閾値算出部１９により第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの各々を算出する閾値算出処理の具体例については、後述する実施の形態２において説明する。

【0046】

閾値算出部１９は、算出された第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの情報と、算出された第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの情報とを、比較部２２へ出力する。比較部２２には、閾値算出部１９により算出された第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈと、閾値算出部１９により算出された第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈとが設定される。

【0047】

制御部２４は、閾値算出部１９と回生動作判定部２０とを制御する。また、制御部２４は、回生動作判定部２０による判定結果と、記憶部１８に記憶された情報とを取得する。制御部２４は、回生動作判定部２０による判定結果を表示部２５に表示させる処理と、記憶部１８に記憶された情報を表示部２５に表示させる処理とを実行する。表示部２５は、回生動作判定部２０による判定結果と、記憶部１８に記憶された情報とを表示する。

【0048】

次に、架線電圧Ｖｓとリップル電圧Ｖｎとの関係について説明する。図３は、実施の形態１にかかる架線電圧の変化の例を示す図である。図３において、横軸は時間を表し、縦軸は架線２の電圧である架線電圧Ｖｓ［Ｖ］を表す。図３に示すグラフは、無負荷状態から、列車１が加速などを行う力行動作の状態、無負荷状態、列車１が減速などを行う回生動作の状態、および無負荷状態の順に推移しているときの架線電圧Ｖｓの変化を示している。無負荷状態は、架線２から列車１への電力供給および列車１から架線２への電力供給がいずれも行われていない状態である。

【0049】

図３に示す架線電圧Ｖｓの大きさは、各状態での瞬時値を示しており、無負荷状態では、実際には架線電圧Ｖｓにリップル成分が含まれている。無負荷状態のときの波形を枠Ａ内に示す。架線２には、変電所４から電力が供給されており、変電所４の整流器３２の影響によって架線電圧Ｖｓにはリップル成分が含まれる。

【0050】

架線２において列車１が無負荷状態から回生動作の状態に推移するとき、列車１が発生する回生電力によって架線電圧Ｖｓが上昇する。架線電圧Ｖｓが上昇することによって、リップル成分の谷の部分が押し上げられて浅くなっていく。無負荷状態から回生動作に遷移している状態の波形を枠Ｂ内に示す。さらに、架線電圧Ｖｓが大きくなると、架線電圧Ｖｓとリップル成分の頂点とが同じ電圧になる。このときの状態を枠Ｃ内に示す。回生動作によってさらに架線電圧Ｖｓが大きくなると、リップル成分の頂点よりも架線電圧Ｖｓが大きくなる。

【0051】

次に、回生判定指標値Ｖｒについて説明する。図４は、実施の形態１にかかる架線電圧の変化と、リップル電圧の変化と、回生判定指標値の変化との関係の例を示す図である。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は架線電圧Ｖｓ［Ｖ］、リップル電圧Ｖｎ［Ｖ］、または回生判定指標値Ｖｒを表す。図４に示す例では、回生判定指標値Ｖｒは、架線電圧Ｖｓのリップル電圧Ｖｎに対する比で表される値である。すなわち、回生判定指標値Ｖｒは、架線電圧Ｖｓをリップル電圧Ｖｎで除算した値である。

【0052】

図４に示すように、力行動作の状態では、無負荷状態のときよりも架線電圧Ｖｓが低くなり、回生動作の状態では、無負荷状態のときよりも架線電圧Ｖｓが高くなる。また、力行動作の状態では、無負荷状態のときよりもリップル電圧Ｖｎが高くなり、回生動作の状態では、無負荷状態のときよりもリップル電圧Ｖｎが低くなる。そのため、架線電圧Ｖｓのリップル電圧Ｖｎに対する比である回生判定指標値Ｖｒは、力行動作の状態では無負荷状態のときよりも小さくなり、回生動作の状態では無負荷状態のときよりも大きくなる。

【0053】

駅舎電源装置１０で検出される架線電圧Ｖｓの変動とリップル電圧Ｖｎの変動とは、負荷変動に対して互いに連動するものではない。このため、架線電圧Ｖｓとリップル電圧Ｖｎとから無負荷電圧を推定することとした場合に、負荷変動の影響により無負荷電圧の値の推定精度が低下することとなる。

【0054】

実施の形態１では、変電所４の出力情報が、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出する際における特徴量の１つとされている。変電所４の出力情報は、負荷変動に連動する。このため、駅舎電源装置１０は、変電所４の出力情報が特徴量の１つとされることによって、負荷変動に応じた第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを自動的に算出することが可能となる。

【0055】

駅舎電源装置１０は、負荷変動に応じた第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの補正によって、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを、無負荷状態における架線電圧Ｖｓの値に近づけることが可能となる。また、駅舎電源装置１０は、負荷変動に応じた第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの補正によって、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを、無負荷状態における回生判定指標値Ｖｒの値に近づけることが可能となる。これにより、駅舎電源装置１０は、回生電力が発生しているか否かを精度良く判定することができ、回生電力を確実に取り込むことが可能となる。駅舎電源装置１０は、回生電力の取り込みが開始されるときの架線電圧Ｖｓが無負荷電圧を下回ることを防ぐことができる。

【0056】

次に、変電所４から架線２へ出力される電圧および電流の関係である変電所特性について説明する。図５は、実施の形態１にかかる変電所特性について説明するための図である。図５において、横軸は、変電所４の整流器３２が架線２へ出力する電流［Ａ］を表し、縦軸は、変電所４の整流器３２が架線２へ出力する電圧［Ｖ］を表す。図５において、縦軸よりも右側に示す破線の各グラフは、力行状態における電流および電圧の関係の例、すなわち、力行状態における変電所特性の例を表す。図５において、縦軸よりも左側に示す実線は、回生電力が生じているときの電圧および電流の関係を表す。図５において、電流がゼロであるときにおける電圧の値が、回生動作が開始されるときにおける電圧の値、すなわち第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈであるものとする。

【0057】

力行状態における変電所特性は、負荷変動の影響により変動する。図５において、力行状態における変電所特性を表す複数のグラフは、変電所特性が変動することを表している。図５に示す例では、互いに向かい合う矢印同士の間の範囲において、変電所特性が変動するものとする。閾値算出部１９により算出される第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈは、変電所特性の変動に伴って変動する。変電所４の出力情報、すなわち変電所特性の情報が記憶部１８に常時記憶されることによって、記憶部１８には、変電所特性が時々刻々と変動する場合における変電所特性を示す情報が蓄積される。

【0058】

図５において、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを表す実線の下に示す複数の点線は、変電所特性の変動に伴って第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈが変動することを表している。閾値算出部１９は、記憶部１８に蓄積された特徴量である変電所特性の情報に基づいて、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを補正する。閾値算出部１９は、記憶部１８に蓄積されている情報に示される変電所特性の中から、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを算出するときの変電所特性に近い変電所特性に基づいて、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを算出することができる。これにより、閾値算出部１９は、負荷変動に応じた第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを算出することができる。

【0059】

閾値算出部１９は、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈについても、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの場合と同様に、記憶部１８に蓄積された特徴量である変電所特性の情報に基づいて補正可能である。閾値算出部１９は、記憶部１８に蓄積されている情報に示される変電所特性の中から、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出するときの変電所特性に近い変電所特性に基づいて、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出することができる。これにより、閾値算出部１９は、負荷変動に応じた第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出することができる。

【0060】

このように、駅舎電源装置１０は、変電所特性の情報に基づいて補正された第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈが算出される。このため、例えば、整流器３２の更新により変電所特性が変更された場合において、駅舎電源装置１０は、変更後の変電所特性に応じて第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを自動的に設定することができる。これにより、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを設定するための試験に要するコストを削減できる。

【0061】

駅舎電源装置１０において記憶部１８に蓄積された情報は、駅舎電源装置１０が設置されている路線で活用可能な回生量の分析に活用することとしてもよい。記憶部１８に蓄積された情報は、エネルギー削減の検討などにおいて活用することができる。

【0062】

なお、上記説明では、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの各々を算出するための特徴量を、架線電圧Ｖｓ、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒとしたが、これに限られないものとする。特徴量には、少なくとも出力情報が含まれていればよいものとする。また、特徴量には、架線電圧Ｖｓ、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒ以外の情報が含まれることとしてもよい。

【0063】

無負荷電圧は、季節または時間帯によって変動し得る。特徴量には、時刻の情報、または日付の情報などが含められてもよい。または、特徴量には、天気または気温といった、気象情報が含められてもよい。ここでは、時刻情報、日付情報、および気象情報などを、環境情報と称する。環境情報は、駅舎電源装置１０が設置されている環境に関する情報であるものとする。

【0064】

例えば、気温の低下により列車１が暖房を使用する場合、架線２に発生した回生電力が列車１によって消費され得る。このため、列車１が暖房を使用する状況と列車１が暖房を使用しない状況とでは、無負荷電圧が変動し得る。無負荷電圧を変動させる条件となり得る環境情報が特徴量に含められることによって、閾値算出部１９は、負荷変動に応じて精度良く第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを補正することが可能となる。

【0065】

次に、フローチャートを用いて回生動作判定部２０による処理を説明する。図６は、実施の形態１にかかる駅舎電源装置１０の回生動作判定部２０による回生判定処理の例を示すフローチャートである。回生動作判定部２０は、図６に示す処理を繰り返し実行する。

【0066】

ステップＳ１において、回生動作判定部２０は、架線電圧Ｖｓの情報、リップル電圧Ｖｎの情報、出力電圧Ｖ_A，Ｖ_Bの情報、および出力電流Ｉ_A，Ｉ_Bの情報を取得する。すなわち、回生動作判定部２０は、架線電圧Ｖｓの情報、リップル電圧Ｖｎの情報、第１の変電所の出力情報、および第２の変電所の出力情報を取得する。

【0067】

ステップＳ２において、回生動作判定部２０は、架線電圧Ｖｓをリップル電圧Ｖｎで除算することによって回生判定指標値Ｖｒを算出する。ステップＳ３において、回生動作判定部２０は、架線電圧Ｖｓの情報、回生判定指標値Ｖｒの情報、出力電圧Ｖ_A，Ｖ_Bの情報、および出力電流Ｉ_A，Ｉ_Bの情報を記憶部１８に記憶する。

【0068】

ステップＳ４において、回生動作判定部２０は、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの情報と第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの情報とを取得する。閾値算出部１９は、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを初期値から補正することによって、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈを算出する。閾値算出部１９は、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを初期値から補正することによって、第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出する。閾値算出部１９は、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの情報と第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの情報とを回生動作判定部２０へ出力する。これにより、回生動作判定部２０は、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈの情報と第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの情報とを取得する。

【0069】

ステップＳ５において、回生動作判定部２０は、第１の条件を満たすか否か、すなわち、「Ｖｓ≧Ｖｓ_ｔｈかつＶｒ≧Ｖｒ_ｔｈ」を満たすか否かを判定する。「Ｖｓ≧Ｖｓ_ｔｈかつＶｒ≧Ｖｒ_ｔｈ」を満たす場合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、回生動作判定部２０は、ステップＳ６へ手順を進める。一方、「Ｖｓ≧Ｖｓ_ｔｈかつＶｒ≧Ｖｒ_ｔｈ」を満たさない場合（ステップＳ５，Ｎｏ）、回生動作判定部２０は、図６に示す回生判定処理を終了する。

【0070】

ステップＳ６において、回生動作判定部２０は、第２の条件を満たすか否か、すなわち、「Ｉ_A＜０またはＩ_B＜０」を満たし、かつ、「Ｖｓ≧Ｖ_AおよびＶｓ≧Ｖ_B」を満たすか否かを判定する。「Ｉ_A＜０またはＩ_B＜０」を満たし、かつ、「Ｖｓ≧Ｖ_AおよびＶｓ≧Ｖ_B」を満たす場合（ステップＳ６，Ｙｅｓ）、回生動作判定部２０は、ステップＳ７へ手順を進める。一方、「Ｉ_A＜０またはＩ_B＜０」、および、「Ｖｓ≧Ｖ_AおよびＶｓ≧Ｖ_B」の少なくとも一方を満たさない場合（ステップＳ６，Ｎｏ）、回生動作判定部２０は、図６に示す回生判定処理を終了する。

【0071】

ステップＳ７において、回生動作判定部２０は、回生動作が行われていると判定し、判定結果を電力変換部１３へ出力する。すなわち、回生動作判定部２０は、第１の条件および第２の条件を満たす場合に、回生動作が行われていると判定する。

【0072】

ステップＳ８において、回生動作判定部２０は、回生動作が行われていると判定されたときにおける、架線電圧Ｖｓの情報、回生判定指標値Ｖｒの情報、出力電圧Ｖ_A，Ｖ_Bの情報、および出力電流Ｉ_A，Ｉ_Bの情報を記憶部１８に記憶する。ステップＳ８を終えることにより、回生動作判定部２０は、図６に示す回生判定処理を終了する。

【0073】

なお、上記説明では、回生動作判定部２０は、第１の条件および第２の条件を満たす場合に、回生動作が行われていると判定するものとしたが、第２の条件を適宜変更してもよい。例えば、第２の条件のうち「Ｖｓ≧Ｖ_AおよびＶｓ≧Ｖ_B」は、第１の変電所の設置場所による電圧降下を考慮して、または、第２の変電所の設置場所による電圧降下を考慮して、変更されてもよい。または、例えば、第２の条件のうち「Ｖｓ≧Ｖ_AおよびＶｓ≧Ｖ_B」は、第１の変電所と第２の変電所との間における力行状態の列車１の位置と、第１の変電所と第２の変電所との間において回生動作を行っている列車１の位置とに応じて場合分けされてもよい。このように、変電所４の設置場所に応じて、または列車１の位置に応じて、第２の条件を適宜変更することによって、回生動作判定部２０は、回生動作が行われているか否かを、さらに精度良く判定することが可能となる。

【0074】

または、回生動作判定部２０は、第２の条件についての判定を省いてもよい。すなわち、回生動作判定部２０は、第１の条件を満たす場合に、回生動作が行われていると判定することとしてもよい。この場合、回生動作判定部２０は、変電所４の設置場所によらず、または列車１の位置によらず第２の条件が一律に適用されることによって判定の精度が低下することを回避することができる。また、この場合、回生動作判定部２０は、第１の条件についての判定と第２の条件についての判定とを行う場合に比べて、回生判定処理を簡易なものとすることができる。

【0075】

上記説明では、出力情報取得部１６は、測定点Ｐから架線２に沿って一方の側において隣の位置に接続されている第１の変電所と、測定点Ｐから架線２に沿って他方の側において隣の位置に接続されている第２変電所との各々から、出力情報を取得することとした。この場合、出力情報取得部１６は、当該一方の側の１つの変電所４の出力情報と、当該他方の側の１つの変電所４の出力情報とを取得する。出力情報取得部１６は、当該一方の側の２つ以上の変電所４の出力情報を取得することとしてもよく、または、当該他方の側の２つ以上の変電所４の出力情報を取得することとしてもよい。すなわち、出力情報を取得する対象とする隣接変電所には、測定点Ｐから架線２に沿って一方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の変電所４と、測定点Ｐから架線２に沿って他方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の変電所４とを含めることができる。

【0076】

または、出力情報取得部１６は、第１の変電所と第２変電所との一方のみから出力情報を取得することとしてもよい。この場合、出力情報取得部１６は、第１の変電所と第２変電所とのうち、架線２に沿って測定点Ｐから最寄りの位置に接続されている一方から、出力情報を取得する。図２に示す例では、測定点Ｐの左隣に接続されている第１の変電所が、架線２に沿って測定点Ｐから最寄りの位置に接続されている変電所４である。このため、図２に示す例の場合、出力情報取得部１６は、第１の変電所のみから出力情報を取得することとしてもよい。このように、出力情報取得部１６は、架線２に沿って測定点Ｐの隣の位置に接続されている少なくとも１つの変電所４である隣接変電所の出力情報を取得すればよい。

【0077】

架線２に沿って測定点Ｐから最寄りの位置に接続されている変電所４は、駅舎電源装置１０にとって、負荷変動に最も大きな影響を及ぼし得る。駅舎電源装置１０は、架線２に沿って最寄りの位置の隣接変電所から出力情報を取得することによって、負荷変動の影響がより反映された動作閾値を設定することが可能となる。これにより、駅舎電源装置１０は、回生電力が発生しているか否かを精度良く判定することができ、回生電力を確実に取り込むことが可能となる。

【0078】

このように、隣接変電所には、測定点Ｐから架線２に沿って一方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の変電所４と、測定点Ｐから架線２に沿って他方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の変電所４と、の少なくとも一方が含まれていればよい。これにより、駅舎電源装置１０は、負荷変動に影響を及ぼし得る変電所４の出力情報を取得することができ、負荷変動の影響が反映された動作閾値を設定することができる。

【0079】

ここまで、駅舎電源装置１０が接続される測定点Ｐが、２つの変電所４の間に設けられる場合について説明した。次に、複数の変電所４が接続されている架線２の端に測定点Ｐが設定される場合について説明する。図７は、実施の形態１において、複数の変電所４が接続されている架線２の端部に駅舎電源装置１０が接続される場合の例を示す図である。図７では、駅舎電源装置１０と、駅舎電源装置１０に接続される設備とを模式的に示す。

【0080】

図７に示す架線２のうち、図７における左端が、架線２の１つの端部であるものとする。図７に示す例では、測定点Ｐは、架線２の当該端部に設けられている。図７に示す例では、図７において測定点Ｐよりも右側に複数の変電所４が接続されている。すなわち、測定点Ｐに対し、測定点Ｐから架線２に沿って一方の側に複数の変電所４が接続されている。図７では、駅舎電源装置１０と、架線２を介して駅舎電源装置１０に接続される複数の変電所４のうちの２つと、駅舎電源装置１０に接続される駅舎７とを示す。なお、架線２に接続される変電所４の数は任意であるものとする。

【0081】

図７に示す例では、測定点Ｐの右隣に接続されている変電所４は、架線２に沿って測定点Ｐから最寄りの位置に接続されている変電所４である。出力情報取得部１６は、測定点Ｐの右隣に接続されている１つの変電所４から出力情報を取得する。出力情報取得部１６は、測定点Ｐの右隣に接続されている２つ以上の変電所４から出力情報を取得してもよい。

【0082】

このように、架線２の端部に駅舎電源装置１０が接続される場合、隣接変電所には、測定点Ｐから架線２に沿って一方の側において隣に位置する１つ以上の変電所４が含まれていればよい。これにより、駅舎電源装置１０は、負荷変動に影響を及ぼし得る変電所４の出力情報を取得することができ、負荷変動の影響が反映された動作閾値を設定することができる。

【0083】

実施の形態１によると、駅舎電源装置１０は、変電所特性の情報と取得された出力情報とに基づいて、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出する。駅舎電源装置１０は、列車１が回生動作をしているか否かを、架線電圧Ｖｓおよび第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈ、ならびに、回生判定指標値Ｖｒおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈに基づいて判定する。駅舎電源装置１０は、負荷変動の影響に応じて補正された第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈを算出することができることによって、回生電力が発生しているか否かを精度良く判定することができ、回生電力を確実に取り込むことが可能となる。以上により、駅舎電源装置１０は、架線２に接続された列車１の回生動作によって発生する回生電力を確実に取り込むことができる、という効果を奏する。

【0084】

実施の形態２．
実施の形態２では、閾値算出部１９による閾値算出処理の具体例として、機械学習の手法を用いて動作閾値を算出する例を説明する。実施の形態２において、駅舎電源装置１０は、図２に示す構成を備えるものとする。

【0085】

図８は、実施の形態２にかかる閾値算出部１９の構成例を示す図である。閾値算出部１９は、学習装置５１と、推論装置５２とを備える。学習装置５１は、第１の動作閾値Ｖｓ_ｔｈおよび第２の動作閾値Ｖｒ_ｔｈの各々である動作閾値と特徴量との関係を学習する。学習装置５１には、特徴量が入力される。入力される特徴量は、架線電圧Ｖｓ、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒであるものとする。特徴量は、駅舎電源操作盤１２により取得される検出情報に含まれている。検出情報に含まれる出力情報は、１または２以上の変電所４の各々から取得される出力情報である。特徴量として学習装置５１へ入力される出力情報は、変電所４ごとの変電所特性の情報でもある。

【0086】

学習装置５１は、データ取得部５３と、モデル生成部５４と、モデル記憶部５５とを備える。データ取得部５３は、架線電圧Ｖｓの情報、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒの情報が互いに対応付けられた検出情報と、動作閾値の情報とを、記憶部１８から取得する。データ取得部５３は、架線電圧Ｖｓの情報、出力情報、回生判定指標値Ｖｒの情報、および動作閾値の情報をまとめ合わせた学習用データを作成する。すなわち、データ取得部５３は、架線電圧Ｖｓの情報、変電所特性の情報、および回生判定指標値Ｖｒの情報を含む特徴量と動作閾値とを含む学習用データを取得する。

【0087】

モデル生成部５４は、学習用データを学習することによって学習済モデルを生成する。学習済モデルは、回生動作判定部２０による判定に使用される動作閾値の推論に使用されるモデルである。モデル記憶部５５は、モデル生成部５４によって生成された学習済モデルを記憶する。モデル生成部５４は、モデル記憶部５５から学習済モデルを読み出し、学習用データに従った再学習により学習済モデルを更新してもよい。

【0088】

モデル生成部５４が用いる学習アルゴリズムとしては、教師あり学習、教師なし学習、または強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。実施の形態２では、一例として、モデル生成部５４が用いる学習アルゴリズムに強化学習（Reinforcement Learning）が適用されるものとする。強化学習は、ある環境内におけるエージェントである行動主体が、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定する、というものである。エージェントは行動を選択することで環境から報酬を得て、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Q-Learning）およびＴＤ学習（TD-Learning）などが知られている。

【0089】

なお、モデル生成部５４が用いる学習アルゴリズムには、強化学習以外の学習が適用されてもよい。モデル生成部５４は、強化学習以外の公知の学習アルゴリズム、例えば、深層学習（Deep Learning）、ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、帰納論理プログラミングまたはサポートベクターマシンといった学習アルゴリズムを用いて機械学習を実行してもよい。

【0090】

推論装置５２は、特徴量を含む推論用データから動作閾値を推論する。推論装置５２は、データ取得部５６と推論部５７とを備える。データ取得部５６には、架線電圧Ｖｓの情報、出力情報、および回生判定指標値Ｖｒの情報が互いに対応付けられた検出情報が、推論用データとして入力される。推論部５７は、モデル記憶部５５から学習済モデルを読み出す。推論部５７は、学習済モデルを用いて、回生動作判定部２０による判定に使用される動作閾値を推論用データから推論する。推論部５７は、学習済モデルへ推論用データを入力することによって、推論結果である動作閾値を出力する。このようにして、推論装置５２は、補正された動作閾値を算出する。推論装置５２は、算出された動作閾値の情報を比較部２２へ出力する。

【0091】

なお、上記説明では、学習装置５１のデータ取得部５３が取得する学習用データには、架線電圧Ｖｓの情報、変電所特性の情報、および回生判定指標値Ｖｒの情報を含む特徴量と動作閾値とが含まれることとしたが、これに限られないものとする。学習用データには、少なくとも、変電所特性の情報を含む特徴量と動作閾値とが含まれていればよい。また、推論用データには、少なくとも、変電所特性の情報を含む特徴量が含まれていればよい。

【0092】

学習用データに含まれる特徴量には、架線電圧Ｖｓ、変電所特性の情報、および回生判定指標値Ｖｒ以外の情報が含まれてもよい。推論用データに含まれる特徴量には、架線電圧Ｖｓ、変電所特性の情報、および回生判定指標値Ｖｒ以外の情報が含まれてもよい。

【0093】

例えば、学習用データに含まれる特徴量には、時刻情報、日付情報、および気象情報などの環境情報が含まれてもよい。環境情報は、駅舎電源装置１０が設置されている環境に関する情報である。また、推論用データに含まれる特徴量には、環境情報が含まれてもよい。無負荷電圧を変動させる条件となり得る環境情報が特徴量に含められることによって、学習装置５１は、負荷変動に応じてより精度良く動作閾値を補正することが可能となる。

【0094】

図８に示す例では、学習装置５１は、閾値算出部１９の内部の装置である。学習装置５１は、閾値算出部１９の外部の装置であってもよい。学習装置５１は、駅舎電源操作盤１２に備えられてもよく、駅舎電源操作盤１２の外部に備えられてもよい。学習装置５１が駅舎電源操作盤１２の外部の装置である場合、学習装置５１は、ネットワークを介して駅舎電源操作盤１２に接続可能な装置であってもよい。学習装置５１は、クラウドサーバ上に存在する装置でもよい。

【0095】

実施の形態２によると、駅舎電源装置１０は、学習装置５１での学習によって学習済モデルを生成し、学習済モデルを用いて動作閾値を推論する。これにより、駅舎電源装置１０は、負荷変動の影響に応じて補正された動作閾値を算出することができ、回生電力が発生しているか否かを精度良く判定することが可能となる。以上により、駅舎電源装置１０は、架線２に接続された列車１の回生動作によって発生する回生電力を確実に取り込むことができる、という効果を奏する。

【0096】

なお、上記説明では、機械学習の手法を用いて動作閾値を算出することとしたが、閾値算出部１９は、機械学習以外の手法を用いて動作閾値を算出することとしてもよい。

【0097】

次に、実施の形態１または２にかかる駅舎電源操作盤１２のハードウェア構成について説明する。図９は、実施の形態１または２にかかる駅舎電源操作盤１２のハードウェア構成例を示す図である。駅舎電源操作盤１２は、プロセッサ６１およびメモリ６２を有する処理回路６０と、入出力インタフェース６３と、ディスプレイ６４とを備えるコンピュータを含む。

【0098】

プロセッサ６１、メモリ６２、入出力インタフェース６３、およびディスプレイ６４は、例えば、バス６５によって互いに情報の送受信が可能である。記憶部１８は、メモリ６２によって実現される。表示部２５は、ディスプレイ６４によって実現される。

【0099】

記憶処理部１７、閾値算出部１９、回生動作判定部２０、および制御部２４は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ６２に格納される。処理回路６０では、メモリ６２に記憶されたプログラムをプロセッサ６１が読み出して実行することにより、記憶処理部１７、閾値算出部１９、回生動作判定部２０、および制御部２４の機能が実現される。すなわち、処理回路６０は、記憶処理部１７、閾値算出部１９、回生動作判定部２０、および制御部２４の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ６２を備える。このプログラムは、駅舎電源操作盤１２の手順および方法をコンピュータに実行させるプログラムといえる。メモリ６２は、プロセッサ６１が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。

【0100】

プロセッサ６１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、およびシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）のうちの１つ以上を含む。メモリ６２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、およびＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）のうちの１つ以上を含む。また、メモリ６２は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のうちの１つ以上を含む。なお、駅舎電源操作盤１２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路を含んでいてもよい。

【0101】

以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられてもよい。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。

【0102】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0103】

（付記１）
変電所から電力が供給される架線に接続された駅舎電源装置であって、
前記架線の電圧である架線電圧を検出する架線電圧検出部と、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部と、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された前記出力情報とに基づいて、前記架線に接続された列車が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出する閾値算出部と、
前記架線電圧と、前記動作閾値とに基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定する回生動作判定部と、を備える
ことを特徴とする駅舎電源装置。
（付記２）
前記架線には複数の前記変電所から電力が供給され、
前記出力情報取得部は、前記架線に沿って、前記駅舎電源装置が接続された箇所である測定点の隣の位置に接続されている少なくとも１つの前記変電所である隣接変電所の前記出力情報を取得し、
前記閾値算出部は、前記隣接変電所の前記変電所特性と前記隣接変電所の前記出力情報とに基づいて前記動作閾値を算出する
ことを特徴とする付記１に記載の駅舎電源装置。
（付記３）
前記隣接変電所には、前記架線に沿って前記測定点から最寄りの位置に接続されている前記変電所が含まれる
ことを特徴とする付記２に記載の駅舎電源装置。
（付記４）
前記隣接変電所には、前記測定点から前記架線に沿って一方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の前記変電所と、前記測定点から前記架線に沿って他方の側において隣の位置に接続されている１つ以上の前記変電所と、の少なくとも一方が含まれる
ことを特徴とする付記３に記載の駅舎電源装置。
（付記５）
前記測定点に対し、前記架線に沿って一方の側に複数の前記変電所が接続されており、
前記隣接変電所には、前記一方の側において前記測定点の隣に位置する１つ以上の前記変電所が含まれる
ことを特徴とする付記３に記載の駅舎電源装置。
（付記６）
前記架線電圧に含まれるリップル成分の電圧であるリップル電圧を検出するリップル電圧検出部を備え、
前記閾値算出部は、前記変電所特性と前記出力情報とに基づいて、前記動作閾値である第１の動作閾値と、前記列車が回生動作を行っているか否かの閾値である第２の動作閾値とを算出し、
前記回生動作判定部は、前記架線電圧と前記第１の動作閾値との比較、および、前記架線電圧と前記リップル電圧との比である回生判定指標値と前記第２の動作閾値との比較によって、前記列車が回生動作をしているか否かを判定する
ことを特徴とする付記１から５のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。
（付記７）
前記回生動作判定部は、さらに、前記架線電圧および前記出力情報に基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定する
ことを特徴とする付記１から６のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。
（付記８）
前記閾値算出部は、
取得された前記出力情報を含む推論用データを取得するデータ取得部と、
前記変電所特性の情報を含む特徴量と前記動作閾値とを学習させた学習済モデルを用いて、前記推論用データから、前記回生動作判定部による判定に使用される前記動作閾値を推論する推論部と、を備える
ことを特徴とする付記１から７のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。
（付記９）
前記特徴量には、前記駅舎電源装置が設置されている環境に関する環境情報が含まれる
ことを特徴とする付記８に記載の駅舎電源装置。
（付記１０）
前記変電所特性の情報を含む特徴量と算出された前記動作閾値とを含む学習用データを取得するデータ取得部と、
前記回生動作判定部による判定に使用される前記動作閾値の推論に使用される学習済モデルを、前記学習用データを学習することによって生成するモデル生成部と、を有する学習装置を備える
ことを特徴とする付記１から７のいずれか１つに記載の駅舎電源装置。
（付記１１）
前記特徴量には、前記駅舎電源装置が設置されている環境に関する環境情報が含まれる
ことを特徴とする付記１０に記載の駅舎電源装置。
（付記１２）
変電所から電力が供給される架線に接続された列車が回生動作をしているか否かをコンピュータにより判定する回生判定方法であって、
前記架線の電圧である架線電圧を検出するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された前記出力情報とに基づいて、前記列車が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出するステップと、
前記架線電圧と、前記動作閾値とに基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定するステップと、を含む
ことを特徴とする回生判定方法。
（付記１３）
変電所から電力が供給される架線の電圧である架線電圧を検出するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧および電流の情報を含む出力情報を取得するステップと、
前記変電所から前記架線へ出力される電圧と電流との関係である変電所特性の情報と、取得された前記出力情報とに基づいて、前記架線に接続された列車が回生動作を行っているか否かの閾値である動作閾値を算出するステップと、
前記架線電圧と、前記動作閾値とに基づいて、前記列車が回生動作をしているか否かを判定するステップと、をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする回生判定プログラム。

【符号の説明】

【0104】

１ 列車、２ 架線、３ レール、４ 変電所、５ 高圧配電系統、６ 送電線、７ 駅舎、１０ 駅舎電源装置、１１ 主回路部、１２ 駅舎電源操作盤、１３ 電力変換部、１４ 架線電圧検出部、１５ リップル電圧検出部、１６ 出力情報取得部、１７ 記憶処理部、１８ 記憶部、１９ 閾値算出部、２０ 回生動作判定部、２１ 指標値算出部、２２ 比較部、２３ 判定結果出力部、２４ 制御部、２５ 表示部、３１，４１ 変圧器、３２ 整流器、３３ 電圧測定部、３４ 電流測定部、３５ 変電所装置、３６ 無線通信機器、４２ 駅負荷、４３ 駅舎設備、５１ 学習装置、５２ 推論装置、５３，５６ データ取得部、５４ モデル生成部、５５ モデル記憶部、５７ 推論部、６０ 処理回路、６１ プロセッサ、６２ メモリ、６３ 入出力インタフェース、６４ ディスプレイ、６５ バス、Ｐ 測定点。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】