JPH0218018B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流多端子送電システムにおける分岐
線投入制御方式に係り、特に、分岐式の直流多端
子送電システムにおいて分岐線を投入するのに好
適な直流多端子送電システムにおける分岐線投入
制御方式に関する。

直流送電は、線路の建設費が安く、特にケーブ
ル送電で有利であるため大電力長距離送電等に用
いられている。直流送電は、一般的には順変換
所、直流線路、逆変換所で構成される。送電方式
としては２つの交流系を直流連系する場合の直流
２端子送電方式と、３つ以上の交流系を直流連系
する場合の直流多端子送電方式とがある。本発明
はこの直流多端子送電に関するものであつて、次
に、従来の直流多端子送電システムについて説明
する。

第１図には、３つの変換所から成る分岐式直流
多端子送電システムの構成図が示されている。図
において、一送電システムを構成する送電システ
ム１，２，３には、夫々交流を直流に、あるいは
直流を交流に変換する交直変換装置１１，１２，
１３、直流電流を平滑する直流リアクトル２１，
２２，２３、直流送電線である分岐線４１，４
２，４３、分岐線４１，４２，４３を指令により
接続又は切離す高速断路器又は直流遮断器３１，
３２，３３，３４，３５，３６、交直変換装置１
１，１２，１３の運転状態を制御する制御装置５
１，５２，５３が設けられている。又、前記シス
テムとは別に分岐線４１，４２，４３の分岐点に
設けられている高速断路器３４，３５，３６のオ
ンオフを制御する制御装置５４が設けられてい
る。又さらに制御装置５４及びシステム１，２，
３には各制御装置５１〜５４による制御指令や各
システム１，２，３の各部の運転及び動作状態に
示す状態信号を各制御装置５１〜５４に伝送する
ための信号伝送装置６１，６２，６３，６４が設
けられている。

このような分岐式の直流多端子送電システムに
おいて、通常の多端子送電を行なう時は、高速断
路器３１〜３６を全て投入し、システム１，２，
３間で直流電力の送受を行なう運転が行なわれ
る。ところが、一変換所が運転を停止している場
合、例えば交直変換装置１３が停止している場合
は、高速断路器３３，３６を開放し、分岐線４３
を分岐点から切離し、交直変換装置１１，１２に
よる運転が行なわれる。そして交直変換装置１３
を再び運転又は追起動する場合は、まず分岐点の
高速断路器３６を投入しその高速断路器３３を投
入する操作、あるいは高速断路器３６と３３の投
入順序を逆とする操作を行ない、その上、交直変
換装置１３を最適位相で起動する方法が考えられ
ている。

しかし、この方法によつて高速断路器３３又は
３６を投入すると、送電中の分岐線４１，４２と
投入すべき分岐線４３とには電位差があるため、
分岐線４３にステツプ上の直流電圧が印加され
る。そのため、この電圧によつて分岐線４３のイ
ンダクタンスや直流フイルタのインダクタンスと
直流フイルタ等のキヤパシタンスの間で振動が生
じ、分岐線４３及び交直変換装置の直流送電側に
過電圧が発生し、分岐線や交直変換装置を損傷す
る恐れがある。特に分岐線が長距離用の送電線で
ある場合やケーブル送電線から成る場合において
は過電圧の値が大きくなる。この過電圧の一例を
第２図に示す。

第２図には、高速断路器３３，３６を投入し交
直変換器１３を追起動した場合の分岐線各部の電
圧波形図が示されている。第２図ａ，ｂ，ｃは夫
夫高速断路器３１，３２，３３における電圧波形
図であり、第２図のｄは交直変換装置１３の直流
側出力端の電圧波形図である。そして、時間t₁に
おいて交直変換装置１３の追起動が行なわれたと
き、時間t₂後（約５ｍＳ後）には交直変換装置１
３の出力端に高速断路器３１，３２における電圧
E₁，E₂の約2.46倍の過電圧が生じた例がｄ図に示
されている。

このように従来の直流多端子送電システムにお
いては、停止中の交直変換装置を送電中の分岐線
路に投入すると、投入される分岐線に過電圧が生
じ交直変換装置を損傷する恐れがある。

本発明は前記課題に鑑み成されたものであり、
その目的は、分岐線投入による過電圧の発生を防
止することができる直流多端子送電システムにお
ける分岐線投入方式を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明は、送電中の
分岐線に他の停止中の交直変換器を投入する場
合、送電中の分岐線への投入に先だつて、投入す
べき交直変換器を順変換器として起動して投入す
べき分岐線を充電する。この充電により投入すべ
き分岐線の投入スイツチ端の電圧が、送電中の分
岐線の投入スイツチ点における電圧にほぼ等しい
電圧まで充電された後に、前記投入すべき交直変
換器の分岐線を投入するようにした。ただし、交
直変換器を逆変換器として動作させる場合は、分
岐線投入時に前記投入すべき分岐線を充電してい
た交直変換器を順変換器の動作から逆変換器の動
作に切替る。このようにして送電中の分岐線の電
圧と投入すべき分岐線の電圧との間に電位差が生
じないようにしたことを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。

第３図には、本発明を適用したシステムの一実
施例を示す構成図が示されている。本実施例は、
第１図に示されている従来のシステムとは異な
り、分岐点及び各分岐線４１，４２，４３の電圧
を検出するための直流電圧検出器７０，７１，７
２，７３が設けられており、これらの検出信号が
信号伝送装置６４に供給されるようになつている
と共に、各制御装置５１，５２，５３，５４の構
成が異なつている。これら制御装置として制御装
置５３の構成図が第４図に示されている。第４図
において、制御装置５３には、指令値作成回路５
００、定電流制御回路５０１、定電圧制御回路５
０２、定余裕角制御回路５０３、最小電圧選択回
路５０４、切換スイツチ５０５、自動パルス移相
器５０６、切換スイツチ５０７、加算回路５０
８、制御角計算回路５０９、一次遅れ回路５１０
によつて構成されている。

指令値作成回路５００は、信号伝送装置６３か
ら伝送されてきた信号を受け、交直変換装置１３
の運転に必要な信号を作成して、交直変換装置１
３に流れる電流を指令する電流指令値Idpを定電
流制御回路５０１に与え、交直変換装置１３の直
流出力電圧を指令する電圧指令値Vdpを定電圧制
御回路５０２に与え、さらに分岐線の分岐点にお
ける電圧値Veの値を加算回路５０８に与える。
そして、さらに切換スイツチ５０５，５０７及び
一次遅れ回路５１０に切換信号C₁，C₂，C₃を与
える。定電流制御回路５０１は交直変換装置１３
の電流が電流指令値Idpとするための制御信号を
最小電圧選択回路５０４に与え、定電圧制御回路
５０２は交直変換装置１３の直流出力電圧が電圧
指令値Vdpとする制御信号を最小電圧選択回路５
０４に与える。定余裕角制御回路５０３は交直変
換装置１３がインバータ運転時に安定な運転を行
なうのに必要な余裕角を保つための制御角を作成
し、作成に基づく制御信号を最小電圧選択回路５
０４に与える。最小電圧選択回路５０４は定電流
制御回路５０１、定電圧制御回路５０２、定余裕
角制御回路５０３の制御信号のうち交直変換装置
１３の運転に適した最小の電圧を選択し、選択信
号を切換スイツチ５０５に与える。この信号は、
通常の起動及び分岐線路充電後の起動のときはそ
のまま切換スイツチ５０５を介して自動パルス移
送器５０６に与えられ、自動パルス移送器５０６
において交直変換装置１３を制御するゲートパル
ス信号として出力される。

なお、切換スイツチ５０５は、交直変換装置１
３が追起動又は再起動する場合には指令値作成回
路５００からの切換信号C₁により一次遅れ回路
５１０の信号を選択するために切換わる。

又、切換スイツチ５０７は、交直変換装置１３
の起動時に所定の電圧を選択するためのスイツチ
であり、指令値作成回路５００の切換信号C₂に
より交直変換装置１３が整流器運転となるときは
Ｒ側に、インバータ運転となるときはＩ側に切換
えられる。Ｒ側及びＩ側に供給される電圧は分岐
点から変換所までの分岐線の電圧降下分の電圧
ΔVeに対応しており、Ｒ側にはΔVeの電圧が与
えられ、Ｉ側には−ΔVe電圧が与えられる。切
換スイツチ５０７によつて選択された電圧は加算
回路５０８に与えられ、分岐線の分岐点における
電圧Veと加算され制御角計算回路５０９に供給
される。制御角計算回路５０９は交直変換装置１
３の入力又は出力の交流電圧e₂と加算回路５０８
の出力値とから次式に従つて制御角αに相当する
制御電圧Vαを出力する。

Vα＝K₁cos^-1｛（Ve±ΔVe）／e₂｝ ここで、K₁は定数（電圧／制御角）である。
制御電圧Vαは一次遅れ回路５１０に与えられる。
そして一次遅れ回路５１０が指令値作成回路５０
０からの起動指令C3に従つて作動すると、一次
遅れ回路の出力は０からある時定数をもつて制御
電圧Vαの値までゆつくり立ち上がり、切換スイ
ツチ５０５に供給される。

ここで交直変換装置１３を整流器運転で追起動
するときの作用ついて説明する。まず、交直変換
装置１３を整流器運転する場合は指令値作成回路
５００からの切換信号C₂によつて切換スイツチ
５０７がＲ側に切換えられる。そして制御角計算
回路５０９において、次式に基づく制御電圧Vα
の演算が行なわれる。

Vα＝K₁・cos^-1｛（Ve＋ΔVe）／e²｝ の演算が行なわれ、一次遅れ回路５１０に与えら
れる。このとき追起動を行なうための切換指令
C1によつて切換スイツチ５０５は一次遅れ回路
５１０の出力側に切換わる。その結果交直変換装
置１３が起動し、分岐線４３への充電が開始され
る。この充電電圧は交直変換装置１３の直流側出
力電圧が（Ve＋ΔVe）の値となるように徐々に
上昇する。なお、このとき交直変換装置１３の高
速断路器３３は制御装置５３からの制御信号によ
り当然に投入されているものとする。

送電中の分岐線４１，４２の投入点（分岐点）
における電圧と投入すべき分岐線４３の投入端電
圧（この場合は分岐点における電圧）がほぼ等し
くなると、制御装置５３より信号伝送装置６３を
介して分岐点側の高速断路器３６に投入するため
の指令が出力される。この指令によつて高速断路
器３６が投入された後は通常の多端子における部
分起動を行なうことにより分岐線４３の投入が完
了する。

一方、交直変換装置１３をインバータ運転で追
起動する場合は、前述した運転と同様に投入すべ
き分岐線の充電を行なうと、交直変換装置１３の
直流電圧の極性が逆となるため、そのままでは従
来と同様高速断路器投入時に過電圧が生じること
になる。

そこで、交直変換装置１３をインバータ運転す
る場合には、第５図に示される如く、高速断路器
３３を２系統に切換えられるもので構成し、交直
変換装置１３の電流の流れる方向を逆にするため
の接続を行なう必要がある。このようにすれば分
岐点における直流電圧の極性とインバータ運転に
よつて投入される分岐点の直流電圧の極性は一致
する。この場合の制御電圧Vα′は次式の値とな
る。

Vα′＝Ｋ＊cos^-1｛（Ve−ΔVe）／e₂｝ 上記制御電圧Vα′に基づいた演算が制御角計算
回路５０９において実行され、交直変換装置１３
の直流側出力電圧は約（Ve−ΔVe）の値となる
ように制御される。そして投入される分岐線４３
の電圧が分岐点の電圧にほぼ等しくなつた時点
で、制御装置５３からの制御信号により分岐点側
の高速断路器３６を投入するための指令が出力さ
れる。なお、分岐線投入が完了した時点で再度高
速断路器３３の極性を切換えるための接続を行な
えば、交直変換装置１３の通常の部分起動が行な
える。

このように本実施例によれば、交直変換装置を
整流器運転又はインバータ運転によつて追起動又
は再起動する場合にも、分岐点における分岐線の
投入に先だつて投入すべき分岐線の充電を行な
い、分岐点の電圧と投入すべき分岐線の電圧がほ
ぼ等しくなつた時点で分岐点が投入されるように
なつている。そのため、分岐線に過電圧が発生す
ることはなく、過電圧によつて交直変換器及び分
岐線が損傷することはない。

第６図には、本発明の他の実施例としての制御
装置の構成図が示されている。

本実施例は定電圧制御回路５０２の電圧設定値
を分岐点の電圧に等しくなるように設定し、定電
圧制御回路５０２によつて分岐線の充電を制御で
きるようにしたものである。そして本実施例は第
４図の場合とは異なり、定電圧制御回路５０２に
指令値作成回路５００からの電圧指令値Vdpか加
算回路５０８の出力信号のいずれかが与えられる
ように切換回路５１１が設けられている。この切
換回路５１１は通常の運転時は電圧指令値Vdpの
信号を選択し、追起動時等の分岐線充電時は加算
回路５０８の信号を選択する。この切換えは指令
値作成回路５００からの切換信号C₁によつて行
なわれる。

定電圧制御回路５０２は、前述したように、交
直変換装置１３の直流の出力電圧が指令値と等し
くなるように制御角を制御する。すなわち、交直
変換装置１３が整流器運転を行なう場合は交直変
換装置１３の直流出力電圧がVe＋ΔVeとなるよ
うな制御を行ない、インバータ運転の場合には直
流出力電圧がVe−ΔVeとなるような制御を行な
う。

なお、高速断路器等の操作方法及び交直変換装
置１３がインバータ運転を行なう場合の分岐線の
充電方法等は前述の場合と同様であり、前述の実
施例と同様本実施例においても分岐線投入時に過
電圧が発生することはない。さらに本実施例にお
いては、通常運転時の制御装置に電圧設定値を作
成する回路のみ追加すればよいので制御装置が簡
単となる利点がある。

次に本発明の実施例を第７図に示す。本実施例
は、第３図の場合とは異なり、変換所に設けられ
た直流電圧検出器８１と直流電流検出器９１の検
出値から分岐点における電圧を求めるようにした
ものであつて、他の構成は第３図と同様であり、
同一のものには同一符号を付して説明を省略す
る。なお、直流電圧検出器８１と直流電流検出器
９１は通常の変換所にも設けられているものであ
り、他の変換所にも同様のものが設けられてい
る。本実施例における制御装置は第８図に示され
るように構成される。すなわち本実施例における
制御装置５３は第４図に示される制御装置５３
に、関数発生回路５１２を設けたものであり、他
の構成は第４図と場合と同様である。関数発生回
路５１２は前記直流電圧検出器８１及び直流電流
検出器９１によつて検出された電流値Idf、電圧
値Vdfから次式に従つて分岐点における電圧
Ve′を計算するものである。

Ve′＝K₂＊（Vdf±Idf・Re） ここにK₂：定数（電圧／電圧） Re：分岐点から電流電圧検出器が設置されて
いる変換所までの直流送伝線の抵抗 符号が＋の場合は変換所が整流器運転の場合で
あり、符号が−の場合は変換所がインバータ運転
を行なう場合に用いられる。

関数発生回路５１２の出力は第４図に示される
電圧Veと同様に加算回路５０８に供給される。
そのため本実施例においても第４図と同様の制御
が行なわれ、分岐線投入時において過電圧が発生
するのを防止することができる。さらに本実施例
においては、直流電流検出器及び直流電圧検出器
を通常設けられているものによつて分岐点におけ
る電圧を検出できるので、第３図の場合よりも経
済的である。

又本実施例の場合も第６図に示された構成によ
つても同様に行なえる。この場合は第６図に示さ
れている電圧Veの代わりに前述した電圧Ve′を用
いることになる。

以上説明したように本発明によれば、停止中の
変換所を追起動又は再起動する場合分岐線の投入
に先だつて投入すべき分岐線への充電を行ない、
この充電によつて分岐線の投入端電圧が送電中の
分岐線の投入点電圧にほぼ等しい値になつた後分
岐線を投入するようにし、分岐線の投入によつて
分岐線に過電圧が発生することを防止できるの
で、分岐線の投入によつて変換所の機器等を損傷
させることなく安定した分岐線の投入が行なえ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の直流多端子送電システムの構
成図、第２図のａ〜ｄは第１図に示されているシ
ステムを追起動した場合の各部の電圧波形図、第
３図は、本発明の一実施例を示す構成図、第４図
は、第３図に示されている制御装置の構成を説明
するための構成図、第５図は、第３図に示されて
いる変換所をインバータ運転によつて追起動する
場合の充電方法を説明するための図、第６図は、
本発明の他の実施例としての制御装置の構成を説
明するための構成図、第７図は本発明の他の実施
例を示す構成図、第８図は、第７図に示されてい
る制御装置の構成を説明するための構成図であ
る。 １１，１２，１３…交直変換装置、３１，３
２，３３，３４，３５，３６…高速断路器、４
１，４２，４３…分岐線、５１，５２，５３，５
４…制御装置、６１，６２，６３…信号伝送装
置、７０，７１，７２，７３，８１…直流電圧検
出器、９１…直流電流検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の交直変換装置を分岐線路を介して並
   列、且つ分岐状に接続し各分岐点には投入スイツ
   チが接続されて構成され、これらの交直変換装置
   間で直流電力の送受を行う直流多端子送電システ
   ムにおいて、前記システムの一部の交直変換装置
   によつて直流電力の送受が行われており、停止中
   の交直変換装置を分岐線路を介して送電中の分岐
   線路に投入する際に、投入に先だつて追投入する
   前記交直変換装置を順変換器として起動し、前記
   交直変換装置に接続された分岐線路を充電し、前
   記追投入される分岐線路の投入スイツチ端の電圧
   が送電中の分岐線路の分岐線路投入スイツチ点の
   電圧にほぼ等しい電圧まで充電された後に、前記
   追投入される分岐線路の交直変換装置が逆変換器
   として動作する場合は、変換動作を切替、順変換
   器として動作する場合はそのまま前記投入される
   分岐線路の投入スイツチを入れることによつて、
   送電中の分岐線路に投入することを特徴とする直
   流多端子送電システムにおける分岐線投入制御方
   式。 ２ 前記追投入すべき分岐線路の投入スイツチ両
   端近傍に設けられた電圧検出器の検出値から追投
   入すべき分岐線路の投入スイツチ両端の電圧を求
   めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の直流多端子送電システムにおける分岐線投入制
   御方式。 ３ 前記追投入される交直変換装置に設けられた
   電圧検出器と電流検出器の検出値から投入すべき
   分岐線路の投入スイツチ両端の電圧を求めること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直流多
   端子送電システムにおける分岐線投入制御方式。 ４ 前記追投入される交直変換装置が順変換器と
   して運転されるときは、前記順変換器として起動
   して送電中の分岐線路の投入点における電圧に追
   投入される分岐線路による電圧降下分の電圧を加
   えた電圧にほぼ等しくなるまで前記投入される分
   岐線路を充電した後に前記分岐線路を投入し、前
   記追投入される交直変換装置が逆変換器として運
   転されるときは、前記交直変換器を順変換器とし
   て起動し投入すべき分岐線路を送電中の分岐線路
   の投入点における電圧から追投入すべき分岐線路
   の電圧降下分の電圧を引いた電圧にほぼ等しい電
   圧まで充電し、前記分岐線路を投入時に前記交直
   変換器を逆変換器に切替ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の直流多端子送電システム
   における分岐線投入制御方式。