JPH0158732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の直流送電線が並列接続された直
流多端子送電系統において、特に直流送電線の故
障時その故障区間が何れであるかを簡単且つ安価
にして判別するようにした直流送電系統の故障区
間判別装置に関する。 直流多端子送電系統として例えば第１図に示す
ような構成の３端子系統がある。第１図におい
て、１，３は送電端、２は受電端であり、送電端
１，３には順変換器REC１，REC３が設けられ、
受電端２には逆変換器INV２が設けられている。
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は直流送電線、Ｔはこれら直流
送電線Ｌ１〜Ｌ３の分岐点である。DCT１，
DCT３は送電端１，３の直流線路側に、DCT２
は受電端２の直流線路側にそれぞれ設けられた直
流変換器で、これらの直流変流器DCT１〜DCT
３は各端子の直流電流を検出するためのものであ
る。 ところで、このような直流多端子送電系統にお
いて、直流送電線の故障を検出する手段としては
電流差動方式が考えられている。この電流差動方
式では、各端子の直流変流器DCT１〜DOT３か
ら得られる検出電流I₁，I₂およびI₃をその極性を
考慮して加算すれば、次式が得られる。 ΣId＝Id₁＋Id₂＋Id₃ したがつて、上記式において、内部故障時には
ΣId≠０となることで故障が検出されるが、その
故障が直流送電線Ｌ１〜Ｌ３の何れの送電線に発
生しているのか不明なため、全端子を含めて再起
動シーケンスを実施しなければならない。すなわ
ち、一度全端子をゲートブロツクして直流送電線
を無電圧とし、その後所定時限を経過すると再起
動するようにしている。 しかし、このように直流多端子送電系統の故障
検出により全端子を含めて再起動シーケンスを実
施するものでは、一時故障により再起動成功の場
合には比較的送電停止時間が短時間なので、その
影響も少なくてすむが、永久故障により再起動失
敗の場合には、全端子の停止時間が長くなり、好
ましくない。 したがつて、内部故障時にはその故障検出はも
とより故障区間の判別ができれば、故障区間のみ
直流開閉器により分離できるので、残りの健全区
間の運転は可能となる。 そこで、第１図において、各直流送電線の分岐
点Ｔにも直流変流器を設けて各端子の直流変流器
との間でその検出電流の差動をとれば、故障区間
を容易に判別することができる。しかし、このよ
うな手段では電流差動方式をとつているため、専
用の高速伝送回線が必要となる。つまり、電流差
動方式では各端子の電流の瞬時値（アナログ量）
をデイジタル変換し、これを常時連続的に比較し
て故障の有無を検出しなければならないため、専
用の伝送回線が必要となり、しかも高速性が要求
される。従つて、これは送電線の距離が長くなる
につれ建設費が嵩み、経済性の面で難点がある。 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は複数の直流送電線を有する直流
多端子送電系統において、何れの直流送電線が故
障しても電流差動方式を用いずにその故障区間を
簡単且つ安価にして判別することができる直流多
端子送電系統の故障区間判別装置を提供しようと
するものである。 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。第２図は本発明方式を３端子直流送電系統に
適用した場合の構成例を示すものである。第２図
において、１，３は送電端、２は受電端で、送電
端１，３にはそれぞれ順変換器１１，３１が設け
られ、受電端２には逆変換器２１が設けられてい
る。これら各端子１，２，３は変換器１１，２
１，３１より直流送電線１６，２６，３６を介し
て送電線中途の分岐点Ｔに結ばれている。各端子
１〜３と分岐点Ｔを結ぶ送電線１６，２６および
３６の両端には開閉器１２，１３，２２，２３お
よび３２，３３がそれぞれ設けられている。そし
て各開閉器の近傍には直流変流器１４，１５，２
４，２５および３４，３５がそれぞれ設けられて
いる。また分岐点Ｔと大地との間には電圧検出用
として抵抗分圧器１９が接続されている。一方、
７は分岐点Ｔ側の直流変流器１５，２５，３５よ
り検出電流が入力される故障区間判別部で、この
故障区間判別部７はその詳細については後述する
が、各直流変流器からの検出電流を受けその電流
変化率から故障区間を判定して直流送電線１５，
２６，３６に対応する出力F₁，F₂，F₃を送出す
るものである。この故障区間判定部７の出力F₁，
F₂，F₃はインヒビツト回路８１，８２，８３の
第１の入力端にそれぞれ加えられる。また、イン
ヒビツト回路８１，８２，８３の第２の入力端に
は電圧変化率検出器８の出力がそれぞれ共通に加
えられる。この電圧変化率検出器８には抵抗分圧
器１９で検出された電圧が入力される。さらにイ
ンヒビツト回路８１，８２，８３のインヒビツト
端子には外部条件受信部８５の出力がそれぞれ共
通に入力される。これらインヒビツト回路８１，
８２，８３の出力はオア回路８４、停止指令部８
６を経て通信制御部１００に加えられる。またイ
ンヒビツト回路８１，８２，８３の出力はトリツ
プ指令部９１，９２，９３を介して分岐点Ｔ側の
開閉器１３，２３，３３に加えられるようになつ
ている。さらにトリツプ指令部９１，９２，９３
を介して得られるインヒビツト回路８１，８２，
８３の出力はトリツプ指令選択部９４を介して通
信制御部１００に加えられる。 上記通信制御部１００は伝送回線１１１，２２
１，３３１を介して各端子の通信制御部１０１，
１０２，１０３に連絡してあり、また各端子にお
いては通信制御部１０１，１０２，１０３より開
閉器トリツプ回路１１２，１２２，１３２とゲー
トブロツク回路１１３，１２３，１３３にそれぞ
れ信号が与えられるようになつている。また、各
変換器１１，２１，３１の大地側線路に直流変流
器１１４，１２４，１３４が設けられ、これら直
流変流器１１４，１２４，１３４より地絡電流検
出部１１５，１２５，１３５を介して故障信号を
通信制御部１０１，１０２，１０３に出力する。
さらに端子２においては受電端であるため、この
端子２には特に転流失敗検出部１２６が設けられ
ている。 第３図は前述した故障区間判別部７の内部構成
を詳細に示すものである。第３図において、７
７，７８，７９は直流変流器１５，２５，３５の
検出電流が入力される電流変換器、７１，７２，
７３は電流変換器７７，７８，７９の出力が加え
られその出力電流の変化率を検出する電流変化率
検出器である。また７４は電流変化率検出器７
１，７２，７３の出力が加えられる故障区間選択
部で、この故障区間選択部７４はその入力信号の
極性を弁別するとともにあらかじめ定められた極
性の組合せによるプログラムから故障送電線を選
択して出力するもので、その出力F₁，F₂，F₃は
前述したインヒビツト回路８１，８２，８３に加
えられる。 ここで、上記電流変換器７７〜７９の必要性と
その内部構成について述べる。すなわち、本実施
例では直流多端子系の分岐点において、各送電線
の電流変化率をベースにしているので、電流の極
性の検出が必要になる。しかるに従来のクレーマ
型直流変流器は無極性であり、多端子系では故障
時主回路の直流電流の極性が反転する場合もある
ので、本発明を実施するには不適当である。そこ
で本実施例では従来型の直流変流器を用いて電流
変換器７７〜７９によつて一次電流の極性に応じ
た出力を得るようにしている。 第４図は直流変流器１５に対応する電流変換器
７７を例にした構成を示すものである。第４図に
おいて、送電線１６の通常の電流方向は図示の
であるとして、交流電源ｅと２次電流i₂の位相関
係は第５図ａに示すようになる。２次電流i₂＞０
で、直流変流器１５の鉄心Ａが電圧を負担し、鉄
心Ｂは飽和しており、またi₂＜０では逆になる。
一次電流が方向のとき、整流器Rfより得られ
る２次電流i₂の整流出力e_dcはその極性を反転せず
にそのまま出力する。即ち、極性反転回路５１を
バイパスするアナログスイツチ５９Ｓは閉じてい
る。 一方、一次電流が第４図に示す方向では交流
電源ｅと２次電流i₂の位相関係は第５図ｂに示す
ようになり、i₂＞０で直流変流器１５の鉄心Ｂが
電圧を負担する。２次電流i₂が入力される電流極
性判別器５５の正出力と鉄心Ｂ側の電圧を検出す
る電圧検出器５３の出力によりAND回路５６は
動作する。２次電流i₂＜０では直流変流器１５の
鉄心Ａが電圧を負担し、電流極性判別器５５の負
出力と鉄心Ａ側の電圧を検出する電圧検出器５４
の出力によりAND回路５７は動作する。AND回
路５６，５７の出力はOR回路５８を介してアナ
ログスイツチ回路５９に与えられ、このスイツチ
回路５９の動作によりアナログスイツチ５９Ｓを
開くようにしておけば、整流器Rfより得られる
整流出力e_dcは極性反転回路５１によりその極性
が反転されて出力される。 したがつて、出力端子t_putからは直流変流器１
５の一次電流の極性に応じて両極性の出力が得ら
れる。 次に本発明の作用について述べる。今、直流送
電線３６に地絡事故が発生した場合を例にとる
と、この事故時直流変流器１５，２５，３５によ
り検出される各送電線の直流電流は送電線１６に
おいては増加傾向となり、また送電線２６と３６
においては減少傾向となる。したがつて、故障区
間判別部７において、各送電線の検出電流が電流
変換器７７，７８，７９を経て電流変化率検出器
７１，７２，７３に入力されると、これら電流変
化率検出器の出力は次表に示すような極性とな
る。 【表】 すなわち、電流変化率検出器７１の出力は正
（増加）、７２と７３の出力は負（減少）になる。
この関係は故障点が送電線３６の内部であれば、
どこであつても変らない。他の送電線１６と２６
の地絡の場合には上記表の該当箇所に示すように
極性の組合せが異なるので、この組合せを故障区
間選択部７４にプログラムしておくことにより、
いずれの送電線の故障であるか直ちに判定するこ
とが可能である。 このようにして故障区間選択部７４において、
地絡故障がいずれの送電線であるかを判定する
と、その出力F₁〜F₃はインヒビツト回路８１，
８２，８３に加えられる。このインヒビツト回路
８１，８２，８３には故障区間判別部７の出力
F₁〜F₃の他に二つの条件信号が加えられるよう
になつている。すなわち、その一つは電圧変化率
検出器８の出力として直流電圧が低下しているこ
と、もう一つは転流失敗と区別するための条件で
ある。例えば受電端２の転流失敗においては過渡
的に変換器が直流短絡になるので、前記表の送電
線２６の地絡の場合と電流変化率の極性の組合せ
は同じになることが考えられる。そこで、外部条
件受信部８５は伝送回線２２１を通して受電端２
の転流失敗検出部１２６の動作信号を受けるとそ
の受信信号をインヒビツト回路８１，８２，８３
のインヒビツト端子に加えてロツクするように働
く。 したがつて、これらインヒビツト回路８１〜８
３では、故障区間判定部７から故障送電線の判定
出力があり、且つ電圧変化率検出器８により直流
電圧が低下していることの検出信号が加えられる
とともに受電端が転流失敗していないことを条件
に動作出力を得る。すなわち、送電線３６の故障
に対してはインヒビツト回路８３が動作する。 これらのインヒビツト回路８１〜８３の出力は
オア回路８４を介して停止指令部８６に加えら
れ、この停止指令部８６では通信制御部１００よ
り伝送回線１１１，２２１，３３１を介して各端
子に停止指令を与え、ゲートブロツク回路１１
３，１２３，１３３を動作させる。 全端子のゲートブロツクにより送電線は無電圧
になるので、故障区間の開閉器のみを開放する。
これはインヒビツト回路８１〜８３の出力がトリ
ツプ指令部９１，９２，９３に加えられ、故障区
間についてＴ分岐点側の開閉器１３，２３，３３
を選択トリツプさせると同時にトリツプ指令選択
部９４は各端子の開閉器１２，２２，３２にトリ
ツプ指令を与える。例えば送電線３６が地絡の場
合には全端子停止後、インヒビツト回路８３、ト
リツプ指令部９３により開閉器３２，３３が開か
れる。 たゞし、開閉器として直流しや断器が用いられ
ている場合には運転中に開閉器３２，３３を開く
ことが可能であり、端子１と２は運転を継続する
ことができる。 次に本発明の他の実施例について述べる。 (1) 上記実施例では受電端２に設けられた転流失
敗検出部１２６からの信号を通信制御部１００
を介して外部信号受信回路８５が受けることを
条件にインヒビツト回路８１〜８３をロツクす
るようにしたが、次のようにしてもよい。すな
わち、直流送電線の地絡時は各変換所の接地側
において接地電流が流れるので、接地検出リレ
ーの動作信号を伝送回線を介して通信制御部１
００へ送り、これを外部信号受信回路８５が受
信したことを条件にインヒビツト回路８１〜８
３のロツクを解除するようにしてもよい。 (2) 第２図に示す実施例では送電端が２端子、受
電端が１端子の３端子系を例にしたが、端子数
と組合せはこれに限定されることはない。例え
ば、送電端が１端子、受電端が２端子の場合で
も本方式は適用可能である。すなわち、第３図
に示す電流変化率検出器７１〜７３の出力の極
性の組合せが変わるだけなので、故障選択部７
４のプログラムを変更するだけでよい。 (3) 直流送電系統としては第６図に示すような直
流送電線の中途において、分岐点なしに直接変
換所が接続される場合についても本方式は適用
可能である。第６図においては４端子系を例に
して示すもので、中間の接続点Ｃ１については
端子２の変換器の高圧側に直流変流器を設けれ
ば、接続点Ｃ１は第２図の分岐点Ｔと同じよう
に扱えるので、故障が送電線Ｌ１かＬ２かが判
別可能である。接続点Ｃ２についても同様にし
て故障が送電線Ｌ２かＬ３かが判別可能である
ので、端子２，３のそれぞれの判定結果を伝送
回線（図示していない）により突き合せること
により、送電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のいずれであ
るかが判定可能である。 (4) 上記実施例では無極性のクレーマ型直流変流
器を用いているため故障区間判定部７の構成と
して一次電流の極性に応じた出力を得る電流変
換器が必要としたが、直流変流器として両極性
の直流変流器が導入されれば、電流変換器がな
くても故障区間の判別を前述同様に行なうこと
ができ、より実用的なものとなる。 以上述べた本発明による故障区間判別装置によ
れば、次のような効果が得られる。 (i) 交流多端子送電系で行なわれている電流差動
方式は各端子相互間で情報を送受する通常の伝
送回線に加えてマイクロ波による高速伝送回線
を必要とするので、長距離送電線では中継局の
数が多くなり、建設費が高くなるが、本方式で
は電流差動方式によらず、電流変化率をベース
にして故障区間を判別するようにしているの
で、各端子への情報の送受は通常の伝送回線が
利用でき、経済的に有利なものとなる。 (ii) 直流送電では多端子系のある区間の故障によ
つて全端子を長く停止することは好ましくな
い。本方式の故障区間判別方式では、故障区間
のみを分離して健全系統の再起動または運転継
続が可能になるので、故障時の送電停止時間を
最少限にすることが可能であり、直流送電系の
供給信頼度を向上させることができる。 以上述べたように本発明によれば複数の直流送
電線を有する直流多端子送電系統において、何れ
の直流送電線に故障が発生しても各送電線に流れ
る電流の増減傾向を判別して故障区間を判別する
ようにしたので、そのための構成が簡単且つ安価
になし得る直流多端子送電系統の故障区間判別装
置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流多端子送電系統の一例として３端
子系を示す構成図、第２図は本発明の一実施例を
直流３端子系に適用した場合の回路構成図、第３
図は同実施例における故障区間判定部の内部構成
を示す回路図、第４図は第３図に示す電流変換器
の詳細を示す回路図、第５図ａ，ｂは第４図の機
能を説明するための波形図、第６図は本発明の他
の適用例を説明するための直流４端子系統を示す
構成図である。 １〜４……多端子を構成する各端子、１１，２
１，３１，４１……変換器、Ｔ……分岐点、１
２，１３，２２，２３，３２，３３……直流開閉
器、１５，２５，３５，１４，２４，３４……直
流変流器、１６，２６，３６……直流送電線、１
９……抵抗分圧器、７……故障区間判定部、８…
…電圧変化率検出器、５３，５４……電圧検出
器、５５……電流極性判別器、５６，５７，８
１，８２，８３……AND回路、８５……外部条
件受信部、５８，８４……OR回路、８６……停
止指令部、５９……アナログスイツチ、７１〜７
３……電流変化率検出器、７７〜７９……電流変
換器、７４……故障区間選択部、９１〜９３……
トリツプ指令部、９４……トリツプ指令選択部、
１００，１０１，１０２，１０３……通信制御
部、１１１，２２１，３３１……伝送回線、１１
２，１２２，１３２……開閉器トリツプ回路、１
１３，１２３，１３３……ゲートブロツク回路、
１２６……転流失敗検出部、１１４，１２４，１
３４……直流変流器、１１５，１２５，１３５…
…地絡電流検出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の直流送電線を有する直流多端子送電系
   統において、前記直流送電線の分岐点または直流
   送電線の中途に設けられる変換所の接続点の各直
   流送電線または変換所高圧側に設けられた直流変
   流器と、これら各直流変流器により取り出された
   主回路電流の２次電流が入力され、この２次電流
   と交流電源との位相関係から前記直流変流器の１
   次電流の極性に応じた出力電流を得る電流変換
   器、この電流変換器の出力電流が入力されその出
   力電流の変化率を検出して前記主回路電流の増減
   傾向を極性として出力する電流変化率検出器、予
   め何れかの直流送電線に故障があるかによつて特
   定される各直流送電線に流れる主回路電流の極性
   の組合わせがプログラムとして保有し、且つ前記
   各電流変化率検出器から入力される極性の組合わ
   せが前記プログラムの何れかの極性の組合わせに
   該当しているかどうかを判別して故障送電線を選
   択する故障区間選択部を備えた故障区間判定部と
   この故障区間判定部で選択された選択信号が入力
   され、前記変換所の直流送電線または変換所の高
   圧側母線側の直流電圧が低下していることおよび
   何れかの端子から伝送される転流失敗と区別する
   ための条件信号とから系統の故障区間を判定し、
   該当する端子にトリツプ指令を出力するトリツプ
   指令出力手段とからなる直流多端子送電系統の故
   障区間判別装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のものにおい
   て、故障を判定するための条件信号は受電端に設
   けられた転流失敗検出部の出力を用いたものであ
   る直流多端子送電系統の故障区間判別装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のものにおい
   て、故障を判定するための条件信号は各端子に設
   けられる故障検出リレーの出力を用いたものであ
   る直流多端子送電系統の故障区間判別装置。