JPH0332289B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流送電線の各区間毎に直流開閉器を
挿入してなる３端子以上の直流多端子送電系統に
おいて、特に直流送電線の分岐点に直流送電区間
の開閉に伴なう各端子の電流指令値の調整等を行
なう中央制御装置を設けて隣接端子に対し負荷配
分協調指令等の必要最小限の情報を高速度で伝送
するようにした直流多端子送電系統の制御方式に
関する。

従来、高電圧直流送電としては２端子送電に限
られていたが、最近直流系統の全電圧の下におい
て負荷電流のしや断能力を有する直流開閉器の開
発が進むにつれ、将来はこの直流開閉器により直
流多端子送電が実用化される傾向にある。

ところで、直流開閉器の使用により直流多端子
送電を実用化する場合、送電線故障時、故障区間
のみを選択しや断し、残りの健全回線は極力、送
電継続することが望ましい。また故障に伴う系統
変更時は並列回線がある場合は別として故障極の
各端子の電流設定値I_dpの協調を保つために、I_dp
の高速変更を要する場合がある。

一般に各端子での変換器制御方式としては唯一
の端子が直流系統電圧E_dを決定し、残りの全端
子は定電流制御が行なわれる。この場合、電圧決
定端子の電流は定電流端子の電流の総和から決め
られる。即ち、電圧決定端子は電流については
“しわとり”的存在で、実電流I_dは電流設定値I_dp
に対して電流マージンΔIだけ大きくしてある。
ここで、上記の関係について説明を簡単にするた
め２端子送電の場合を例にして述べる。つまり、
電圧決定端子が受電端（INV）の場合は、第１
図ａに示すようにΔI＞０であり、また、送電端
（REC）の場合は第１図ｂに示すようにΔI＜０で
ある。したがつて、第１図からも明らかなよう
に、この電流マージンΔIが失なわれると運転平
衡点Ａが失なわれ送電不能となるので、常に電流
マージンΔIを保持することが多端子送電におい
ても必須条件となる。この関係を一般式で示すと
次のようになる。ただし、この式ではΔI＞０と
している。

（ΣI_dp）_REC−（ΣI_dp）_INV＝ΔI …(1) そこで、直流多端子送電系統を実用化するにあ
たつては、特に故障に伴う系統変更時において各
端子の電流設定値I_dpを変更する場合も常に上記
(1)式を満たすようにI_dpに対する協調制御を考え
る必要がある。

現在、直流多端子送電系統の制御方式として考
えられていることは、中央制御装置を設けて各端
子から必要な情報を集収し、ここで上記(1)式を満
たすような各端子の電流設定値I_dpを判定してか
ら再び各端子に制御指令を出す中央集中制御方式
がある。しかし、この制御方式は各端子と中央制
御装置との間で情報を送受し合わなければならな
いため、伝送系に対する依存性が高くなるという
欠点がある。

ここで、第２図に示すように直流多端子送電系
統において、前述した中央集中制御方式を採用す
る場合について考察する。第２図に示す直流多端
子送電系統において、送電線DLの区間毎に直流
開閉器Ｓ１〜Ｓ５を挿入して送電線故障時は故障
区間のみを選択しや断し、残りの健全端子は(1)式
の協調をとつて極力運転を継続することが望まし
い。また故障区間については短時間後（例えば１
秒）、直流開閉器を投入し、故障クリアの場合は
事前の運転に戻る。このような直流送電線の高速
再閉路は比較的単純であるが、この場合、高速に
電流設定値の変更を伴う。このような制御を前述
したような中央集中制御方式で行なうと、各端子
と中央制御装置との間を情報が往復し、伝送依存
度の尺度としてΣ（情報量）×（伝送距離）なる量
を考えるとその伝送依存度は高いものとなる。こ
こで、情報としては各端子の電流設定値I_dpおよ
び直流しや断器の開、閉信号などが挙げられる。
したがつて、伝送依存度が高くなると、当然シス
テムの信頼性、制御保護の高速性および伝送系コ
ストの点で不利になる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は直流多端子送電系統において、
送電線故障や変換所故障に対して直流開閉器が使
える場合には自端制御保護を中心とし、また直流
送電線の分岐点に直流送電区間の開閉に伴う各端
子の電流設定値の調整等を行なう中央制御機能を
持たせた中央制御装置を設けて電流設定値の協調
をチエツクし、電流設定値の変更が必要な場合に
は隣接端子へそれらの必要最小限の情報を伝送す
るようにすることにより、伝送依存度の低い信頼
性の高い直流多端子送電系統の制御方式を提供し
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３図は本発明の構成を直流３端子系統を一
例として示すものである。第３図において、１お
よび２は送電端、３は受電端で、これら各端子
１，２，３には変換器１１と１２，２１と２２，
３１と３２が設けられており、変換器１１，２
１，３１は正極を、変換器１２，２２，３２は負
極をそれぞれ構成し、全体として双極システムと
してある。７は送電端１と受電端３との間および
これらの途中からＴ分岐して送電端２に至る直流
送電線で、この直流送電線７は各端子の正端変換
器１１，２１，３１間を結ぶ正極送電線７１，７
４，７７と各端子の負極変換器１２，２２，３２
間を結ぶ負極送電線７３，７６，７９および各端
子の両変換器１１と１２，２１と２２，３１と３
２の各接続相互間を結ぶ中性線７２，７５，７８
から構成されている。また、１３，１５は送電端
１側の各線路７１，７３に挿入された直流開閉
器、２３，２５は送電端２側の各線路７７，７９
に挿入された直流開閉器、３３，３５は受電端３
側の各線路７４，７６に挿入された直流開閉器、
１６，１８，２６，２８，３６，３８はＴ分岐点
における各線路７１，７３，７７，７９，７４，
７６にそれぞれ挿入された直流開閉器である。一
方、１０，２０，３０は各端子１，２，３に対応
させて設けられた端子制御装置で、この端子制御
装置１０，２０，３０は正極および負極変換器１
１と１２，２１と２２，３１と３２に対し、電流
設定値I_dpの増、減や点弧角の制御等を行なうも
のである。また、５は第１の中央制御装置で、こ
の第１の中央制御装置５は通常の変換器起動、停
止、定常運転時の各端子の負荷変更、運転系統へ
の端子の並列または解列のような時間的に余裕の
ある操作指令を伝送回線５１〜５３を介して各端
子の端子制御装置１０，２０，３０に与えるもの
である。さらに、６は直流送電線７のＴ分岐点に
対応させて設けられた第２の中央制御装置で、こ
の第２の中央制御装置６はその詳細については後
述するが、第１の中央制御装置５からの通常の電
流設定値I_dpの指令値とＴ分岐点の各線路に挿入
されている直流開閉器の開、閉情報を入力して各
端子の電流設定値の協調をチエツクし、何れかの
線路の故障に伴う直流開閉器の開放により電流設
定値の変更が必要な場合には隣接端子の端子制御
装置に電流設定値I_dpの変更指令を与えるもので
ある。

なお、直流送電線７の各線路に対する分岐点に
は直流開閉線１６，２６，３６，１８，２８，３
８が設けられており、またそれに伴つて図示して
いない線路保護用の電流変成器等が設けられるの
で、交流系統の開閉所に相当し、したがつて、Ｔ
分岐点に前述したような第２の中央制御装置を配
設することは可能である。

第４図は直流送電線７のＴ分岐点に対応させて
設けられる第２の中央制御装置６において、一例
として正極送電線７１，７４，７７に挿入されて
いる直流開閉器１６，２６，３６のうち、直流開
閉器１６に対する機能を中心にして示すものであ
り、第３図に対応する各部の構成については該当
する部分に同一記号を付して示してある。第４図
において、９１および９２は直流開閉器１３，１
６側の正極送電線７１に流れる実電流I_dを入力し
て電流差動方式で故障を検出する電流差動リレ
ー、９３および９４はこの電流差動リレー９１お
よび９２に付属する限時回路、９５および９６は
電流差動リレー９１および９２よりトリツプ指令
が加えられると直流開閉器１３，１６を開路し、
また限時回路９３，９４の動作出力が入力される
と直流開閉器１３，１６を再閉路する開閉制御回
路である。一方、第２の中央制御装置６は第１の
中央制御装置５からサイクリツクデジタルテレメ
ータ９７、伝送回路５１、サイクリツクデジタル
テレメータ９８を介して伝達される定常時の電流
設定置I_dpをチエツクして各端子の端子制御装置
１０，２０，３０にI_dp指令を送出する機能、
電流差動リレー９２から出力される直流開閉器１
６のトリツプ指令により送電端１および受電端３
の端子制御装置１０，３０に対し正極および負極
変換器１１，１２，３１，３２の電流設定値I_dp
変更や逆変換器点弧角制御指令（β進め）を送出
する機能、直流開閉器１６の再閉路の成否を判
定する機能、再閉路の成功が確認されると送電
端１および受電端３の端子制御装置１０，３０に
対し、正端および負極変換器１１，１２，３１，
３２の電流設定値I_dpや逆変換器の点弧角制御を
事前の状態に戻す指令を送出する機能を有して
おり、また再閉路失敗の場合には永久故障と判定
してその結果を第１の中央制御装置５に送出する
ようにしてある。かかる各種の機能は例えばマイ
クロコンピユータを用いて情報処理を行なうこと
により容易に得られるものである。

なお、図中９９〜１０２は第２の中央制御装置
６から送電端１および受電端３へ指令を伝送する
ためのサイクリツクデジタルテレメータである。

以上述べた第２の中央制御装置６の機能は直流
開閉器１６に対応する場合であるが、他の直流開
閉器２６，３６，１８，２８，３８に対応する場
合にも各端子への指令内容が異なるだけで前述と
全く同様の機能を有しているものである。

また、第４図において、端子２への主回路およ
び指令系統を省略して示しているのは、端子２が
送電端で、しかも送電線７１の故障の場合には
I_dp指令の変更なしに送電を継続できるためであ
る。

次に作用について述べるに、まず第３図におい
て、例えば正極送電線７１に地絡事故が発生した
場合を第４図に基いて説明する。今、直流送電線
７に故障がなければ第２の中央制御装置６は第１
の中央制御装置５から伝送されてくる通常のI_dp
指令値に基いて送電端１および２の正，負両極変
換器１１と１２，２１と２２を電流設定値I_dp10お
よびI_dp20で運転制御すべき指令を両端の端子制御
装置１０，２０に伝送回線を介して与え、また受
電端３の正、負両極変換器３１と３２を電流設定
値I_dp30で運転制御すべき指令を端子制御装置３０
に伝送回線を介して与えている。このような状態
にあるとき、正極送電線７１に地絡故障が発生す
ると、電流差動リレー９１，９２はトリツプ指令
を出力し、開閉制御装置９５，９６により直流開
閉器１３，１６が開放され、これと同時に限時回
路９３，９４を付勢して再閉路を準備する。また
Ｔ分岐点における電流差動リレー９２のトリツプ
指令は直流開閉器１６の開予告信号として第２の
中央制御装置６に入力され。そして、点線枠内に
表示した機能により、送電端１の正極変換器Ｐ
１１１に対しては電流最小値I_dnio，負極変換器Ｐ
２１２に対してはI_dp10×Ｋ（例，Ｋ＝1.5）なる電
流設定値をサイクリツクデジタルテレメータ１０
１，１０２および伝送回線６１を介して端子制御
装置１０に伝送し、また受電極３の正極変換器Ｐ
１３１に対してはI_dp30−I_dp10なる電流設定値、負
極変換器Ｐ２３２に対してはその点弧角β進め指
令をサイクリツクデジタルテレメータ９９，１０
０および伝送回線６３を介して端子制御装置３０
に伝送する。したがつて、正極送電線７１が系統
より分離されて送電端１の送電分が失なわれても
第２の中央制御装置６から直接端子制御装置１
０，３０に指令を与え、受電端３に対してはその
正極変換器３１の電流設定値I_dpを減少させて前
述した(1)式の関係を保ち得るので、正極送電線７
１の区間を除く健全側で送電継続ができる。この
場合、正極送電線の故障に対して負極側は何ら影
響を受けることなく送電継続できることは勿論で
あるが、短時間過負荷運転することも考えられる
ため、本例ではその場合について示してある。即
ち、前述した故障において送電端１の正極の送電
分を負極側に移すために負極変換器１２の電流設
定値I_dpを一時的に1.5倍に増し、また受電端３の
負極変換器３２に対しては点弧角β進め制御を同
時に行なうようにしている。このような短時間
（例えば１〜２秒）の過負荷制御は変換器として
は可能であり、片極故障時の電力減少を小さくで
きる。

このようにして第２の中央制御装置からの指令
により電流設定値I_dpの変更や点弧角β進め制御
が行なわれてから一定時間（例えば１秒）経過す
ると、限時回路９３，９４の動作により開閉制御
回路９５，９６は直流開閉器１３，１６を再閉路
する。この時第２の中央制御装置６は電流差動リ
レー９２のトリツプ指令の有無により再閉路が成
功したか否かを判定し、成功したと判定されれば
点線枠内に表示した機能により事前の送電に戻
す。つまり、送電端１の正，負両極変換器１１，
１２に対しては電流設定値I_dp10に、また受電端３
の正極変換器３１に対しては電流設定値I_dp30およ
び負極変換器３２に対しては点弧角β進めをリセ
ツトする如き指令を各端の端子制御装置１０，３
０に与える。また直流開閉器１３，１６が電流差
動リレー９１，９２の動作により永久故障として
再び開放され、再閉路が失敗すると、その結果を
サイクリツクデジタルテレメータ９８、伝送回線
５１、サイクリツクデジタルテレメータ９７を介
して第１の中央制御装置５に伝送される。

なお、端子２が送電端で、しかも正極送電線７
１の故障の場合には、I_dp指令の変更なしに送電
を継続できるので、本例の場合には特に送電端２
に対する指令を必要としない。

以上の説明は正極送電線７１に地絡故障が発生
した場合の各端子に対する電流設定値I_dpの変更
であるが、正極送電線７４に地絡故障が発生した
場合には直流開閉器３３，３６の開放により送電
端１，２の正極変換器１１，２１は共に無負荷に
なり、このままでは受電端３の正極電力が零とな
り、端子としての電力は負極電力のみとなるので
半減する。したがつてこのような場合には第２の
中央制御装置６より健全極である負極変換器１
２，２２の電流設定値I_dpを増加すべき指令を伝
送する。また直流開閉器３６の再閉路により故障
回復を確認後正極変換器１１，２１の電流設定値
I_dpを最小値より事前の値に戻し、同時に過負荷
運転中の負極変換器１２，２２の電流設定値I_dp
を元に戻すべく指令を伝送する。さらに正極送電
線７７の地絡故障の場合にもＴ分岐点における直
流開閉器２６の開、閉情報を第２の中央制御装置
６に入力することで、各端子に対して電流設定値
I_dpの変更指令を伝送することが可能である。こ
の場合第２の中央制御装置６の機能としては前述
と全く同様であるが、ただ点線枠内の表示部分が
異なるだけである。

上記した説明は何れも正極送電線７１，７４，
７７の何れかに故障が発生した場合であるが、負
極送電線７３，７６，７９の何れかに地絡故障が
発生した場合についても直流開閉器１８，２８，
３８の間、閉情報に応じて第２の中央制御装置６
より前述した(1)式の関係を保つに必要な電流設定
値I_dpの変更指令を該当端子に対して伝送回線を
介して伝送すればよい。例えば負極送電線７３に
地絡故障が発生した場合には第４図に示す第２の
中央制御装置６において点線枠内の機能表示とし
てＰ１→Ｐ２，Ｐ２→Ｐ１に入れかわるだけで、
前述と同様に電流設定値I_dpの変更を要する端子
に対してその指令を伝送することができる。

このように本方式では、直流多端子送電系統に
おいて、送電線故障や変換所故障に対して直流開
閉器が使える場合には自端制御保護を中心とし、
また直流送電線の分岐点には直流送電区間の開閉
に伴う各端子の電流設定値の調整等を行なう中央
制御機能を持たせた第２の中央制御装置６を設け
て電流設定値の協調をチエツクし、電流設定値の
変更が必要な場合には隣接端子へそれらの必要最
小限の情報を伝送するようにしたので、中央集中
制御方式のように各端子から必要な情報を一度一
箇所に集めて判定し、再び各端子に指令を出す場
合に比べて伝送依存度を比較的低くでき、システ
ムの信頼性、制御保護の高速性および伝送系コス
トの点で優れたものとなる。このことにより、直
流多端子送電の技術動向にもマツチしており、将
来多端子直流送電の実用化においてかなりの効果
を発揮させ得る方式として期待できる。

以上は本発明方式を説明するための直流多端子
送電系統の一例について示したが、次のような系
統構成の場合にも前述同様に適用実施できるもの
である。

(1) 第３図に示す系統構成は双極１回線の場合で
あるが、双極２回線の場合についても前述同様
に適用実施できるものである。即ち、双極２回
線の場合は直流主回路として第３図と全く同じ
双極構成が２つ存し、常時は互いに独立して運
転し、故障時のみ故障区間を開いて他の双極の
健全回線に並列する方式となる。したがつて、
このような双極２回線の場合には故障極の各端
子の電流設定値I_dpを変更せずに送電継続が可
能になるが、かかる系統構成に対してもＴ分岐
点に第２の中央制御装置６を設置することによ
り、並列用開閉器の開閉に対して各端子に直接
指令が出せるので、高速性の点で優れたものと
なる。

(2) 第５図は双極２回線について常時並列方式を
３端子の例について示すものである。すなわ
ち、第５図は交流送電線２回線運用と同じよう
な考え方で、故障時１回線しや断すれば健全回
線に電力を移すため、電流設定値I_dpの変更を
要しない。したがつて、直流開閉器のしや断容
量に問題がなければ並列開閉器も必要ないので
システムは簡単になる。このような場合にも送
電端１と受電端３とを結ぶ直流送電線７の途中
から送電端２に至る分岐点Ｔに第４図に示した
のと同様の第２の中央制御装置６を設ければ高
速制御上有利なものとなる。特にこのようなＴ
分岐の３端子系統では各端子への送電線が分岐
点に集中しているので故障時の送電線の開閉が
直接わかり、各送電線の負荷状態がすべて自端
でわかる。したがつて各端子の電流設定値I_dp
の調整や健全極の過負荷制御が必要な場合も、
各端子に高速に指令することが比較的容易であ
る。

(3) 第６図は分岐送電線のない４端子系統に本発
明を適用する場合の一例を示すものである。第
６図において、各端子１〜４はそれぞれ変換器
１１，２１，３１，４１からなり、簡単のため
に正極のみを示している。また、端子２と３は
それぞれＴ分岐点に相当しているので、第２の
中央制御装置６，６′は実際には端子制御装置
２０，３０とそれぞれ同じ場所に設けられ、そ
の他、第１の中央制御装置５と第２の中央制御
装置６との関係および第１の中央制御装置５と
端子制御装置１０，２０，３０，４０との関係
については第３図および第４図の場合と同様で
ある。

したがつて、第６図に示すような直流多端子
送電系統において、送電線７１の故障の場合に
は直流開閉器１３，１６が開放され、送電端１
の電源脱落分を端子２，３，４の電流設定値
I_dpの調整によりカバーし、前記した(1)式の関
係を保つことが必要である。そこで第２の中央
制御装置６は受電端２に直結しているので、自
端の電流設定値I_dpを減じて電源脱落分の一部
を補償し、残りの調整を端子３，４に指令す
る。したがつて、伝送回線６７を介して第２の
中央制御装置６′に電流設定値I_dpの未調整分を
指令する。第２の中央制御装置６′は送電端３
に直結しているので、自端の電流設定値I_dpの
増加または伝送回線６３を介して受電端４の電
流設定値I_dpの低減を指令し、それに応ずる。

次に送電線７４の故障の場合には直流開閉器
３３，３６の開放により、２つの２端子系統に
分離されるので、それぞれの組合せで前記した
(1)式の関係が成り立つように必要ならば各端子
の電流設定値I_dpの変更を第２の中央制御装置
６，６′より指令する。

なお、第６図では簡単のために１極送電の場
合を示しているが、双極送電の場合の過負荷制
御は第４図の説明と同様に行ない得るものであ
る。

(4) この他、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されず、その要旨を変更しない範囲内
で種々変形して実施できるものである。

以上述べたように本発明によれば、直流送電線
の各区間毎に直流開閉器を挿入してなる３端子以
上の直流多端子送電系統において、直流送電線の
分岐点に直流送電区間の開閉に伴なう各端子の電
流設定値の調整等を行なう中央制御装置を設けて
隣接端子に対し電流設定値等の必要最小限の情報
を高速度で伝送するようにしたので、伝送依存度
を比較的低くでき、システムの信頼性、制御保護
の高速性および伝送系コストの点で優れたものと
なし得る直流多端子送電系統の制御方式が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは２端子直流送電系統において、
送電端と受電端の電圧−電流特性を示す図、第２
図は直流多端子送電系統において各端子制御を中
央集中制御方式により行なう場合を説明するため
の概略図、第３図は本発明の一実施例を説明する
ための系統構成図、第４図は同実施例において、
第２の中央制御装置の機能を説明するための具体
例を詳細に示す構成図、第５図および第６図は本
発明をそれぞれ異なる直流多端子送電系統に適用
する場合の一例を説明するための系統構成図であ
る。 １〜４…端子、５…第１の中央制御装置、６，
６′…第２の中央制御装置、７…直流送電線、７
１〜７９…各区間の直流送電線、１０，２０，３
０，４０…端子制御装置、１１，１２，２１，２
２，３１，３２，４１…変換器、１３〜１８，２
３〜２８，３３〜３８，４３，３３１…直流開閉
器、５１〜５３，６１〜６３，６７…伝送回線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流送電線の各区間毎に直流開閉器を挿入し
   てなる３端子以上の直流多端子送電系統におい
   て、通常の変換器起動、停止、定常運転時の各端
   子の負荷変更、運転系統への端子の並列または解
   列のような時間的に余裕のある情報を各端子に設
   けられた端子制御装置に与える第１の中央制御装
   置と、前記直流送電線の分岐点に設けられ前記第
   １の中央制御装置から与えられる通常の電流設定
   値と各直流送電区間の開、閉情報を入力して各直
   流送電区間の開閉に伴なう各端子の電流設定値の
   調整等を行なう中央制御機能を持たせた第２の中
   央制御装置とを備え、前記直流送電区間の何れか
   に故障が発生すると前記第２の中央制御装置によ
   り各端子の変換器における電流設定値の協調をチ
   エツクすると共に電流設定値の変更が必要な場合
   には隣接端子の前記端子制御装置に対して直接電
   流設定値を変更すべき指令を与え、また予定時間
   内に前記故障が回復するとその電流設定値を元の
   値に戻す指令を与えるようにしたことを特徴とす
   る直流多端子送電系統の制御方式。