JPH0213533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は多端子直流送電装置の一括起動及び停
止動作に係り、起動動作及び停止動作期間の直流
電流の断続防止に好適な制御方式に関する。

〔従来技術〕

第１図は一般的な２端子直流送電装置の概略図
を示す。AL₁及びAL₂は交流系統、B₁及びB₂は
交直変換器、DCL₁及びDCL₂は直流リアクトル、
DLは直流系統、LC₁及びLC₂は群指令局、CCは
中央指令局、Ｔは伝送装置である。

群指令局LC₁，LC₂には直流送電を円滑に行わ
せるための各制御回路及び保護回路が組み込まれ
ている。本文では本発明にかかわりのある定電流
制御回路ACR、定電圧制御回路AVR及び起動・
停止リミツタ回路SLCの３回路を取り上げ他の回
路等は省略する。群指令局LC₁及びLC₂内に設置
される定電流制御回路ACR₁及びACR₂には中央
指令局CCから直流電流設定値が与えられており、
更にいずれか一方の定電流制御回路には電流マー
ジンが与えられる。本文中ではこの電流マージン
は定電流制御回路ACR₂に与えられているものと
する。また、定電圧制御回路AVR₁及びAVR₂に
は直流電圧設定値が与えられている。このように
設定される第１図の２端子直流送電装置の交直変
換器B₁は定電流制御、且つ順変換器で運転され、
また交直変換器B₂は定電圧制御、且つ逆変換器
で運転される。

第２図は第１図の２端子直流送電装置における
運転特性を示す。Ｐ点は定常運転の動作点であ
る。

第３図は第１図の２端子直流送電装置の起動及
び停止動作を行う場合の、起動・停止リミツタ回
路SLCの順変換器側のリミツタ電圧v_lr及び逆変
換器側のリミツタ電圧v_liの動作曲線と、直流送電
における直流電流I_d及び電流電圧V_dを示す。

いま第１図の２端子直流送電装置を起動する際
の動作を述べる。中央指令局CCの指令によつて
直流電流設定値は第２図に示すようにi₁′からi₁に
可変される。また起動・停止リミツタ回路SLCは
第３図に示すように交直変換器の制御角αをほぼ
90°の起点から、順変換器B₁側はリミツタ電圧v_lr
によつてα＝0°の方向に、また逆変換器B₂側はリ
ミツタ電圧v_liによつてα＝180°の方向に次第に広
げられる。この場合、起動動作期間の直流電流I_d
は順変換器B₁の定電流制御の直流電流設定が
i₁′からi₁に可変されるに従つて通電される。また
直流電圧V_dは逆変換器B₂が直流電圧設定値ｖに
おける定電圧制御の動作に達するまでは、起動・
停止リミツタ回路SLC₂のリミツタ電圧v_liによつ
て次第に昇圧される。すなわち、第２図において
起動動作における起点Ｑから定常点のＰまで、ま
た停止動作における定常点Ｐから終点Ｑまでの間
の直流電流は定電流制御ACR₁の制御によつて、
また直流電圧は起動・停止ｂリミツタ回路SLC₂
リミツタ電圧によつて動作され、このことはすで
に周知の通りである。

第４図は交直変換器B₁及びB₂が順変換器、ま
た交直変換器B₃及びB₄が逆変換器とする一般的
な多端子直流送電装置の概略図である。

同図は第２図における交直変換局が２局に対し
て４局になつている。これに伴つて群指令局は
LC₁〜LC₄が置かれるが本文の説明上におけるそ
の内容は第１図の群指令局LC₁及びLC₂に何ら変
りない。従つてそれぞれに定電流制御回路ACR、
定電圧制御回路AVR及び起動・停止リミツタ回
路SLCが組み込まれている。

第５図ａ，ｂは第４図の多端子直流送電装置の
一般的な運転特性図である。同図において、は
順変換器B₁、は順変換器B₂、は逆変換器B₃、
及びは逆変換器B₄の運転特性を示している。
第５図ａにおいて先ず定常運転時の場合について
説明する。第４図の多端子直流送電装置の各変換
器B₁〜B₄には第５図ａに示す一点鎖線の半固定
の直流電圧設定値が与えられ、この設定値は後述
の変換器B₃が関与するため、これを直流電圧設
定値V₃とする。また各変換器B₁〜B₄にそれぞれ
の直流電流設定値を与えるようにし、変換器B₁
（）には直流電流設定値i₁が、また、これと同
様に変換器B₂（）にはi₂が、変換器B₃（）には
i₃が、変換器B₄（）にはi₄が設定される。この
外、変換器B₃（）には電流マージン△i₃が設定
され、これによつて同変換器B₃に実際に設定さ
れる直流電流設定値はi₃sとなり、これに伴つて
同変換器B₃は直流電圧設定値V₃による定電圧制
御回路による制御が優先される。

各変換器に、かかる設定がおかれたときの多端
子直流送電装置は、第５図ａに示す一点鎖線上の
各●印点を動作点とし、変換器B₁，B₂及びB₄の
定電圧制御回路は飽和され定電流制御回路の制御
によつて運転される。また変換器B₃は前記した
ように定電圧制御回路の制御によつて運転され
る。このとき、変換器B₁，B₂及びB₄に流れる各
直流電流は第５図ａに示すように、各直流電流設
定値に基づくId₁，Id₂及びId₄が流れ、これによつ
て変換器B₃の直流電流Id₃は、Id₃＝（Id₁＋Id₂）−
Id₄となり、逆変換器側と逆変換器側双方の直流
電流の関係はId₁＋Id₂＝Id₃＋Id₄の均衡が保たれ
多端子直流送電装置は安定な運転が図られる。次
にこの第５図ａにおける一括起動動作を例にとつ
て、その起動動作について説明する。前記の直流
電圧設定値V₃は起動前後に係わることなくV₃が
設定される。一方、各直流電流設定値は起動初期
において、変換器B₁（）には最少電流設定値
i₁′がまた、これと同様に変換器B₂（）には
i₂′が、変換器B₃（）にはi₃′が、変換器B₄（）
にはi₄′が設定される。このとき変換器B₃には最
小電流設定値i₃′とほぼ等しい電流マージン△i₃′が
与えられるからその設定はi₃′≧△i₃′による設定値
i₃s′とし、０＜i₃s′に設定される。すなわち、起動
開始前の各変換器は、変換器B₁，B₂及びB₄が各
最小電流設定値i₁′i₂′及びi₄による定電流制御の体
勢におかれる。また定電圧制御を担う変換器B₃
は直流入力電圧がない（設定値V₃より低い）こ
とから定電圧制御回路は飽和状態におかれ、した
がつて、前述した僅少の直流電流設定値i₃s′によ
る定電流制御が優先される。すなわち、全変換器
が定電流制御の体勢におかれる。

かかる体勢における第５図ａの一括起動動作に
おいては、各変換器の動作点は各○印にセツトさ
れ、各直流電流設定値に基づく各変換器の直流電
流は、Id₁′、Id′₂、Id₃′及びId₄′となる。

このときId₃′はId₃′≒０であり、この０に近い
Id₃′は断続状態にあり、さらにId₁′＋Id₂′＞Id₃′＋
Id₄′の不均衡を生じる。このため、この変換器B₃
の直流電流の断続は同変換器B₃のみに止まらず
他の変換器へ波及される。したがつて、各変換器
は定電流制御回路の出力電圧による制御電圧Ec
によつて電流の増加を図るべく動作するが、この
制御電圧Ecの近傍に、第４図に示す起動停止リ
ミツタ回路の制御電圧Verがあり、制御電圧Ecは
この制御電圧Verに阻まれ電流の増加が図れな
い。この全変換器に波及する断続現象は各変換器
の定電流制御回路と起動停止リミツタ回路の相互
的な干渉によつて発生し、各変換器において不規
則不安定な断続となり転流失敗して定常運転状態
に移ることができなくなることが多い。

次に第５図ｂの場合について説明する。この場
合も変換器B₁及びB₂が順変換器、また変換器B₃
及びB₄が逆変換器として運転される。同図の場
合も一点鎖線で示すように直流電圧設定値が全変
換器に与えられるが、定電圧制御をつかさどる変
換器B₁に関与するため、この直流電圧設定値を
V₁とする。第５図ａの場合と同じように各変換
器B₁〜B₄には各直流電流設定値i₁、i₂、i₃及びi₄
が与えられ、さらに変換器B₁には電流マージン
△i₁が与えられるため、同変換器B₁の実際の直流
電流設定値はi₁mとなつている。このような各設
定の各変換器B₁〜B₄は第５図ｂの一点鎖線上の
各●印を動作点として運転され、変換器B₂，B₃
及びB₄にはそれぞれの直流電流設定値に基づく
直流電流Id₂、Id₃及びId₄が流れ、これによつて定
電圧制御をつかさどる変換器B₁の直流電流Id₁は、
Id₁＝（Id₃＋Id₄）−Id₂の電流となり、Id₁＋Id₂＝
Id₃＋Id₄の均衡が保たれた安定な運転が図られ
る。

次に第５図ｂにける一括起動動作の場合につい
て説明する。最小電流設定値i₂′、i₃′及びi₄′に設定
されている変換器B₂〜B₄また最少電流設定値
i₁′と電流マージン△i₁′によるi₁m′に設定される変
換器B₁において、直流入力電圧がない同変換器
B₁の定電圧制御回路はその設定値V₁によつて飽
和状態にあり、起動前及び起動初期の全変換器は
定電流制御の体勢におかれる。

かかる体勢の一括起動動作においての各変換器
B₁〜B₄は、第５図ｂに示す各○印を動作点とし
各直流電流設定値による定電流制御によつて運転
される。従つて、これらの直流電流はId₁′＋
Id₂′＞Id₃′＋Id₄′の不均衡が生じる。この不均衡は
第５図ｂの場合においては変換器B₂〜B₄の定電
流制御回路及び起動停止リミツタ回路等の前記説
明による相互干渉によつて変換器B₂〜B₄のうち
の１つに直流電流の断続が発生し、この断続がき
つかけとなつて他の変換器へ波及し、転流失敗し
て定常運転状態に移ることができなくなることが
多い。

このように多端子直流送電装置の一括起動動作
は各変換器の相互干渉によつて、各変換器の直流
電流に不規則な断続を発生させる。説明を省略し
た一括停止動作の場合もこれに順じた直流電流の
断続が発生する。このため、多端子直流送電装置
の安定性及び信頼性に欠けるという問題があつた 〔発明の目的〕 本発明の目的は多端子直流送電におけるサイリ
スタ変換装置が、一括起動または停止動作を行う
場合に、直流電流に断続が発生するのを防止し、
これによつてサイリスタ変換装置に発生する過電
圧を阻止して、多端子直流送電装置の起動及び停
止動作を円滑ならしめる制御方式を提供するもの
である。

〔発明の概要〕

２端子直流送電の起動または停止動作は、一方
の定電流制御回路に電流マージンを与えて飽和さ
せ、他方の定電流制御回路による直流電流設定値
と起動・停止リミツタ回路の協調によつて安定に
行われる。これに対して多端子直流送電装置の場
合は、各交直変換器の定電流制御回路が干渉し合
うため、一部の交直変換器に直流電流の断続が発
生する場合がある。

このため、本発明は起動動作及び停止動作の期
間においても、直流系統の電圧制御を担う交直変
換器に定電圧制御を優先させることを目的に、同
交直変換器の定電圧制御回路の直流電圧設定値
を、起動及び停止動作の際に可変するようにした
ものである。これによつて直流系統の電圧決定を
行う交直変換器は定電流制御回路、定電圧制御回
路及び起動停止リミツタ回路が装備される中で定
電圧制御回路が、また他の交直変換器では同制御
回路等の中で定電流制御回路が優先され、一括起
動及び停止が安定して動作できる。

〔発明の実施例〕

第６図ａ，ｂは第４図の多端子直流送電装置に
おける本発明の一括起動及び停止の動作を説明す
るための運転特性を示す。例えば同図ａの・印は
定常運転時の各交直変換器の動作点であり、この
運転の場合の各交直変換器には直流電流設定値
i₁、i₂、i₃及びi₄が、また交直変換器B₃には電流マ
ージンΔi₃と、直流電圧設定値v₃が与えられてい
ることによつて、この多端子直流送電装置は順変
換器B₁及びB₂と逆変換器B₄は定電流制御で、ま
た逆変換器B₃は定電圧制御で運転される。

本発明は前述したように直流系統の電圧制御を
担う交直変換器において、一括起動及び停止動作
の際に定電圧制御を優先させるようにするもので
あり、他の交直変換器等の定電流制御と協調をと
つて多端子直流送電における一括起動及び停止動
作の安定を図るようにしている。この制御方法を
用いた起動動作の場合を例にとつて次に説明す
る。

第６図ａにおいて起動時点以前の各定電流及び
定電圧制御回路は次のように設定される。すなわ
ち、各交直変換器B₁〜B₄の定電流制御回路ACR₁
〜ACR₄には、各交直変換器が起動した際に直流
電流に断続が発生しない最小電流設定値のi₁′、
i₂′、i₃′及びi₄′が設定される。また直流系統の電圧
制御を担う交直変換器（逆変換器）B₃の定電圧
制御回路AVR₃に、直流電圧設定値v₃′＝０が設定
される。この逆変換器B₃にはすでに電流マージ
ンΔi₃′（＝Δi₃）が与えられている。このように設
定された多端子直流送電装置は前述したように順
変換器B₁とB₂及び逆変換器B₄は定電流制御で、
また逆変換器B₃は定電圧制御で運転されるが、
起動動作における逆変換器B₃は次のような制御
動作が行われる。

第６図ａのに示すように逆変換器B₃におけ
る起動以前の停電流制御回路ACR₃は、最小電流
設定値I_3s′（＝i₃′−Δi₃′）に設定される。このと
き交直変換器B₁〜B₄の直流電流を仮にI_d1′＝
I_d3′及びI_d2′＝I_d4′とし、且つI_d1′＋I_d2′＝I_d3′
＋
I_d4′にする通電を行わせるには、逆変換器B₃の定
電圧制御回路AVR₃が必要となる。このAVR₃が
ない場合は逆変換器B₃において直流電流設定値
i_3s′と直流電流I_d3′の関係はi_3s′＜I_d3′となるため
、
逆変換器B₃の定電流制御回路ACR₃は同変換器の
電圧を上昇させる方向に働き飽和する。この飽和
は同変換器B₃の直流電流を益々断続させ起動動
作が不安定になるから、ここに定電圧制御回路の
導入が必要となる。すなわち、前記しているよう
に逆変換器B₃の定電圧制御回路AVR₃の直流電圧
設定値を、起動時点以前にはv₃′＝０に設定し、
中央指令局CCの起動指令によつて次第に定常時
の設定値v₃に移行させる方法を採るようにする。

第７図は交直変換器の点弧位相角に寄与する位
相制御電圧Ecと、点弧位相制御角αの関係を示
している。交直変換器の一般的な制御回路とし
て、定電流制御回路、定電圧制御回路及び転流失
敗防止に関与する定余裕角制御回路等が上げら
れ、これらの制御回路の出力電圧のうちの１つが
優先してその制御に当たるが、同図においては定
電圧制御回路の出力電圧を位相制御電圧Ecとし
て現わしている。また同図の破線に示す直流電圧
設定値V′は、交直変換器の点弧制御角α＝90°に
位置し、直流電圧＝０電位の点を示し、この破線
より上側は逆変換器の領域であり、また下側は順
変換器の領域である。実線上におけるV′を中心
に上側のViへ近づくにしたがつて直流電圧が高
くなる。Viは逆変換器の領域における定格直流
電圧の設定値に相当する定常運転の設定点であ
り、この場合に第６図ａの設定値との対応は
V′はV₃′に相当し、ViはV₃に想到する。また実線
上におけるV′を境に下側のVrへ近づくにしたが
つて直流電圧が高くなる。Vrは順変換器の領域
における定格直流電圧の設定値に相当する定常運
転の設定点であり、この場合に第６図ｂの設定値
との対応はV′はV₁′に相当し、VrはV₁に相当し
ている。

また第７図の一点鎖線及び二点鎖線は起動・停
止リミツタ回路SLCによる交直変換器の位相制御
を行うリミツタ電圧を示し、一点鎖線は交直変換
器が逆変換器で運転される場合のリミツタ電圧
v_li、また二点鎖線は交直変換器が順変換器で運転
される場合のリミツタ電圧v_lrを示している。

第６図ａにおける逆変換器B₃は、その起動動
作において第７図の位相制御電圧E_cを変化させる
とき、直流電圧設定値をv′→ａ→ｂ→v₁に可変さ
せる。この場合、一点鎖線のリミツタ電圧v_liが中
央指令局CCの起動指令によつてｍ点に到達する
過程において、この定電圧制御回路AVR₃による
位相制御電圧E_cは前述のリミツタ電圧v_liとの協調
をとつて、常にE_c＜v_liの関係を保ちながら上昇さ
せ、更に他の順変換器B₁及びB₂と逆変換器B₄に
おける定電流制御との協調をとつて多端子直流送
電装置が起動される。

このように直流系統の定電圧制御を担う逆変換
器B₃に、起動開始点から定電圧制御を働かせた
ときの多端子直流送電装置は、その起動初期の各
直流電流が第６図ａの，，及びの○印に
示すように最小電流のI_d1′、I_d2′、I_d3′及びI_d4′に
なる。これらの電流は逆変換器B₃の定電圧制御
回路と、順変換器B₁及びB₂と逆変換器B₄の定電
流制御回路の稼動によつて、I_d3′＝（I_d1＋I_d2）−
I_d4′となつており、逆変換器B₃の最小直流電流
I_d3′を含んだ条件における定電流の制御がなされ
ているI_d1′、I_d2′及びI_d4′の均衡が整われるため、
前記逆変換器B₃の直流電流I_d3′に断続の発生はな
い。

これらの直流電流は起動してからその動作期間
に直流電流を増加させるため、直流電流設定値を
最小電流設定値から定常運転の設定値まで次第に
可変させ、定常の直流電流I_d1、I_d2、I_d3及びI_d4に
移行される。また直流電圧は逆変換器B₃におけ
る直流電圧設定値を最小電圧設定値から定常運転
の設定値まで次第に可変させて上昇させる。この
場合、逆変換器B₃を例にとればこの電流及び電
圧の移行における軌跡は破線に示すようになり、
起動動作期間における同変換器の直流電流は断続
が発生しない。

次に第６図ｂのに示すように順変換器B₁が
直流系統の定電圧制御を担う場合は、第７図に示
すように破線から下側の位相制御電圧E_cにおい
て、同変換器は定電圧制御が優先されて運転され
る。すなわち、起動開始点に直流電圧設定値を
v′（v_d＝0V）におき、起動動作期間にv′→ｃ→ｄ
→v_rに可変する。このときの定電圧制御回路によ
る位相制御電圧E_cは、リミツタ電圧v_lrとの協調
をとつて、その可変の過程においてE_c＞v_lrの関
係を保ちながら降下させ、更に他の順変換器B₂
と逆変換器B₃及びB₄における定電流制御との協
調をとるようにする。

このような起動を行うことによつて第６図ａで
説明した内容と同じように、起動初期における順
変換器B₁の直流電流はI_d1′＝（I_d3′＋I_d4′）−I_d2′
と
なり、各交直変換器は前述と同じように安定な直
流電流が通電される。

いままでに本発明の制御方式を起動動作の場合
について説明したが、一括停止の動作を行う場合
も上述したように定電圧制御を優先させるこの制
御方式に基づいて、安定な一括停止動作を図るこ
とができることは云うまでもないので、本文では
一括停止動作の説明を省略する。

〔発明の効果〕

多端子直流送電の一括起動または一括停止の動
作を安定に行わせる過程で、多端子直流送電装置
の全制御回路が個々あるいは一部共通に設定され
るが、これらの制御回路は連携及び協調を採りな
がら動作させる必要がある。

上記における一括起動及び一括停止の動作時に
本発明の定電圧制御回路による制御方式を導入す
ることによつて、直流電流に発生する断続現象が
防止できる。これによつてサイリスタ変換装置は
通流期間における過電圧の発生がなく、同変換器
の損傷を起させない大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は２端子直流送電装置の概略図。第２図
はその運転特性図。第３図はその起動・停止動
作。第４図は多端子直流送電装置の概略図。第５
図はその運転特性図。第６図は本発明によるその
運転特性図。第７図は位相制御電圧と制御角の特
性図である。 Ｂ……交直変換器、ACR……定電流制御回路、
AVR……定電圧制御回路、SLC……起動・停止
リミツタ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流送電線上に設けられた３組以上の交直変
   換器が夫々の制御装置によつて制御される多端子
   直流送電装置において、前記制御装置は少なくと
   も直流電圧を一定に制御する定電圧制御回路、直
   流電流を一定に制御する定電流制御回路、起動停
   止時の制御に関与する起動停止リミツタ回路を備
   え、全交直変換器の一斉起動・停止の際には、定
   電圧制御を担う１つの交直変換器を除く他の交直
   変換器を、起動停止リミツタ回路の出力電圧に優
   先して定電流制御回路の出力によつて制御し、前
   記定電圧制御をつかさどる１つの交直変換器は、
   運転状況に応じて電圧設定値の可変を行なわし
   め、起動停止リミツタ回路の出力電圧より優先し
   て前記電圧制御回路の出力により制御することを
   特徴とする多端子直流送電装置の起動停止制御方
   式。