JPH0919052A - 変換器保護装置 - Google Patents

変換器保護装置

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JPH0919052A
JPH0919052A JP7161153A JP16115395A JPH0919052A JP H0919052 A JPH0919052 A JP H0919052A JP 7161153 A JP7161153 A JP 7161153A JP 16115395 A JP16115395 A JP 16115395A JP H0919052 A JPH0919052 A JP H0919052A
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    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J3/1814—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators, e.g. thyristor-controlled series capacitors [TCSC] having reactive elements actively controlled by bridge converters, e.g. unified power flow controllers [UPFC] or controlled series voltage compensators
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力ラインに流れる系統電流より電力系統の
故障検出時に、系統電流に直交して交流電圧を出力する
電力変換器の出力電圧を零とするように制御し、事故時
の変換器電流を電力変換器のフライホーイルダイオード
にバイパスする。 【構成】 電力系統１の各電力ライン１ａ〜１ｃに直列
に挿入された変圧器２と、各変圧器２の二次巻線に接続
された変換器３と、電力ライン１ａ〜１ｃに流れる系統
電流Ｉ0を検出する電流検出器１１と、二次巻線より変
換器３に流れる変換器電流Ｉを検出する電流検出器７ｃ
と、系統電流Ｉ0に基づいて系統事故判定時に判定信号
を出力する高速判定回路１２と、判定信号入力時に、変
換器３に出力電圧零指令を発するスイッチ１２ａと、系
統事故時の変換器電流Ｉが変換器の許容遮断電流以下に
なった時に出力電圧零指令に基づき、変換器３の出力を
零とするゲートパルス信号ＰGを変換器３に出力するパ
ルス発生回路１５を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電力系統に直列或い
は並列に接続されて電力系統の安定化を図る変換器を、
系統事故或いは短絡事故より保護する変換器保護装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１４は、例えば平成５年電気学会産業
応用部門全国大会、Ｎｏ．１０３、ｐ４４４に示された
電力系統に直列接続された変換器の構成図であり。電力
系統１に一次側巻線が挿入された直列変圧器２の二次巻
線に自励式ＳＶＣ（以下、変換器と記載する）３が接続
されている。変換器３はそれぞれダイオードＤが逆並列
接続されたＧＴＯ３Ｃ１〜３Ｃ６が三相ブリッジ接続さ
れ、各直流入力ライン間には直流電圧供給用の直流コン
デサ３が接続され、交流出力ラインは直列変圧器２の二
次側に接続されいる。
【０００３】次に動作について説明する。従来、変換器
３は、電力系統１に並列に接続され、電力系統を安定化
させるために無効電力の発生及び無効電力を消費するも
のである。そして、変換器３を電力系統１に直列に接続
すれば、電力系統１のインピーダンスを変えることがで
きため、変換器保護装置として更に有効な装置となる。
【０００４】即ち、変換器３を働かせて電力系統に流れ
る系統電流に常に直交した交流電圧を発生させ、その振
幅値を変えることで見かけ上の電力系統のインピーダン
スを変えることができる。これは、電力系統１に直列接
続されるコンデンサの容量の連続制御にあたるものであ
り、非常に大きな系統安定化の効果が得られる。又、変
換器３は、常に系統電流に直交した交流電圧を発生させ
ているため、変換器３の直流側に有効電力源を設けるこ
とは不要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の変換器保護装置
に以上のように構成されているため、電力系統に直列接
続された変換器は系統安定化に対して非常に大きな効果
の有する装置であるが、直列機器ゆえに系統事故時、ま
たは変換器故障時、更に変換器が停止して系統電流が流
れなくなった場合に電力系統に過電圧が発生する恐れが
ある。その結果、変換器の保護、制御が困難になるとい
った問題点があった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、電力系統の事故時であって
も系統電流を継続して流すことで、電力系統に直列接続
された変換器の制御を行うことができる変換器保護装置
を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る変
換器保護装置は、電力系統の各電力ラインに直列に挿入
された変圧器と、これら各変圧器の二次巻線に接続され
た電力変換器と、電力ラインに流れる系統電流を検出す
る第１の電流検出器と、二次巻線より前記電力変換器に
流れる変換器電流を検出する第２の電流検出器と、前記
系統電流に基づいて系統事故判定時に判定信号を出力す
る事故判定手段と、判定信号入力時に、電力変換器に出
力電圧零指令を発する出力電圧指令手段と、前記検出さ
れた系統事故時の変換器電流が前記電力変換器の許容遮
断電流以下になった時に前記出力電圧零指令に基づき、
前記電力変換器の出力を零とする制御信号を前記電力変
換器に出力する制御信号出力手段とを備えたものであ
る。
【０００８】請求項２の発明に係る変換器保護装置は、
請求項１において各変圧器の二次巻線毎に並列に接続さ
れた回路遮断器と、事故判定回路より一定時間以上継続
して判定信号入力時に前記回路遮断器にオン信号を出力
する遅延回路を備えたものである。
【０００９】請求項３の発明に係る変換器保護装置は、
電力系統の各電力ラインに直列に挿入された変圧器と、
各変圧器の二次巻線に接続された電力変換器と、各二次
巻線に並列接続された半導体スイッチング素子と、各電
力ラインに流れる系統電流を検出する第１の電流検出器
と、前記検出された系統電流より系統事故の判定を行な
い事故判定時に、系統事故発生の電力ラインに接続され
た電力変換器にオフ信号を出力する共に、前記半導体ス
イッチング素子にオン信号を出力する系統事故判定回路
とを備えたものである。
【００１０】請求項４の発明に係る変換器保護装置は、
請求項３において各変圧器の二次巻線に並列に接続され
た回路遮断器と、系統事故判定回路より一定時間以上継
続して事故判定信号を入力時に前記回路遮断器にオフ信
号を出力する遅延回路とを備えたものである。
【００１１】請求項５の発明に係る変換器保護装置は、
請求項１ないし４のいずれかにおいて各変圧器の二次側
巻線にアレスタを備えて電力変換器への過電圧印加を防
止するものである。
【００１２】請求項６の発明に係る変換器保護装置は、
電力系統の各電力ラインに一次巻線が直列に挿入されそ
の二次巻線が複数段に分割された変圧器と、各変圧器の
二次巻線に接続された各電力ライン毎の電力変換器群
と、各電力ライン毎の変圧器で同一段の二次巻線に接続
された電力変換器の一方の直流入力ラインを共通接続し
て直流コンデンサに接続する保護ヒューズと、各電力変
換器に設けた短絡検出器と、この短絡検出器より出力さ
れた短絡検出信号に基づい何段目の二次巻線に接続され
た電力変換器が短絡事故を起こしたかを判定する短絡判
定回路と、短絡事故が発生した電力変換器判定時に、他
の電力ラインにおいてこの電力変換器と同一段の二次巻
線に接続された電力変換器を強制点弧して直流入力ライ
ンに共通接続された保護ヒューズを遮断する強制点弧回
路とを備え、直流回路から短絡した電力変換器と同一段
の二次巻線に接続された電力変換器を切り離し残りの段
の二次巻線に接続された電力変換器にて運転を継続する
ようにしたものである。
【００１３】請求項７の発明に係る変換器保護装置は、
請求項６において各二次巻線に並列に接続した遮断器
と、短絡判定回路による短絡判定後、一定時間遅延して
前記遮断器にオン信号を出力する遅延回路とを備えたも
のである。
【００１４】請求項８の発明に係る変換器保護装置は、
請求項７において各電力ラインに流れる系統電流を検出
する第１の電流検出器と、二次巻線より電力変換器に流
れる変換器電流を検出する第２の電流検出器と、前記検
出された系統電流より系統事故判定に判定信号を出力す
る事故判定手段と、判定信号入力時に、系統事故が発生
時に電力変換器に出力電圧零指令を発する出力電圧指令
手段と、前記検出された系統事故時の変換器電流が前記
電力変換器の許容遮断電流以下になった時に前記出力電
圧零指令に基づき、前記電力変換器の出力を零とする制
御信号を前記電力変換器に出力する制御信号出力手段
と、短絡判定回路による短絡判定後に一定時間遅延し
て、或いは事故判定手段による系統事故判定後に一定時
間遅延して変圧器の二次巻線に並列接続された遮断器に
オン信号を出力する遅延回路とを備えたものである。
【００１５】請求項９の発明に係る変換器保護装置は、
請求項７または８において各電力変換器に直流入力ライ
ンと交流出力ラインのそれぞれに直列に断路器を挿入し
たものである。
【００１６】請求項１０の発明に係る変換器保護装置
は、請求項１ないし９のいずれかにおいて電力系統に直
列接続される電力変換器に代えて電力系統に並列接続さ
れた電力変換器の系統事故保護、及び短絡事故保護を行
うものである。
【００１７】
【作用】請求項１における変換器保護装置は、電力ライ
ンに流れる系統電流より電力系統の故障検出時に、系統
電流に直交して交流電圧を出力する電力変換器の出力電
圧を零とするように制御し、事故時の変換器電流を電力
変換器のフライホーイルダイオードにバイパスする。
【００１８】請求項２における変換器保護装置は、系統
事故が電力変換器を構成するスイッチング素子の通電電
流許容時間以上継続したならば、電力変換器の出力電圧
を零に制御すると共に、変圧器の二次巻線に並列接続さ
れた遮断器をオン状態にして事故時に変換器に流れる変
換器電流を遮断器にバイパスする。
【００１９】請求項３における変換器保護装置は、電力
ラインに流れる系統電流より電力系統の故障検出時に、
変圧器の二次巻線に並列接続された導体スイッチング素
子をオンすると同時に、電力変換器を構成するスイッチ
ング素子をオフすることで事故時の変換器電流をパイパ
スして電力変換器の出力電圧を零にすることができる。
【００２０】請求項４における変換器保護装置は、電力
ラインに流れる系統電流より電力系統の故障検出時に、
変圧器の二次巻線に並列接続された導体スイッチング素
子をオンすると同時に、電力変換器を構成するスイッチ
ング素子をオフすることで事故時の変換器電流をパイパ
スして電力変換器の出力電圧を零にした後、系統事故が
スイッチング素子の許容通電時間以上継続したならば変
圧器に二次巻線に並列接続された遮断器をオンして変換
器電流をスイッチング素子より遮断器にバイパスする。
【００２１】請求項５における変換器保護装置は、電力
変換器の故障等により変圧器の二次側がオープンとなり
過電圧が発生した場合に、この過電圧は二次巻線に並列
接続されたアレスタに拘束されて電力変換器にかかるこ
とはない。
【００２２】請求項６における変換器保護装置は、各電
力ラインに直列に挿入された変圧器の二次巻線を複数段
に分割して各電力ライン毎に複数段の電力変換器を備え
て冗長システムを構成し、所定の電力変換器が短絡事故
を起こした場合に当電力変換器が接続される二次巻線と
同一段の二次巻線に接続されている他の電力ラインの電
力変換器の素子を全点弧し直流保護ヒューズを遮断し、
同一段の全電力変換器を直流回路より切り離す。
【００２３】請求項７における変換器保護装置は、各電
力ライン毎に複数段の電力変換器を備えて冗長システム
を構成したものおいて、所定の電力変換器が短絡事故を
起こした場合に当電力変換器と同一段の二次巻線に接続
されている他の電力ラインの電力変換器の素子を全点弧
し直流保護ヒューズを遮断し、同一段の全電力変換器を
直流回路より切り離した後に同一段の二次巻線に並列接
続されている遮断器をオンして電力変換器への短絡電流
をバイパスする。
【００２４】請求項８における変換器保護装置は、各電
力ライン毎に複数段の電力変換器を備えて冗長システム
を構成したものおいて、系統事故が電力変換器を構成す
るスイッチング素子の通電電流許容時間以上継続したな
らば、同一段の電力変換器の出力電圧を零に制御すると
共に、同一段の二次巻線に並列接続された遮断器をオン
状態にして事故時に変換器に流れる変換器電流を遮断器
にバイパスし、また、所定の電力変換器が短絡事故を起
こした場合に当電力変換器と同一段の二次巻線に接続さ
れている他の電力ラインの電力変換器の素子を全点弧し
直流保護ヒューズを遮断し、同一段の全電力変換器を直
流回路より切り離した後に同一段の二次巻線に並列接続
されている遮断器をオンして電力変換器への短絡電流を
バイパスする。
【００２５】請求項９における変換器保護装置は、遮断
器により短絡電流をバイパスしている状態で電力変換器
に直流入力側と交流出力側のそれぞれに接続された断路
器を開放することで、電力系統の稼働を停止することな
く故障した電力変換器を取り外すことができる。
【００２６】請求項１０における変換器保護装置は、電
力系統に直列接続される電力変換器に代えて電力系統に
並列接続された電力変換器の系統事故保護、及び短絡事
故保護を行う。
【００２７】
【実施例】
実施例１．以下、この発明の実施例１を図に基づいて説
明する。図１は本実施例に係る変換器保護装置の構成図
である。電力系統の各相毎の電力ライン１ａ〜１ｃに一
次巻線が直列接続された直列変圧器２ａ〜２ｃの二次巻
線には図１４に示した構成の変換器３ａ〜３ｃが接続さ
れ二次側電流（変換器電流）Ｉが流れ込む。各変換器３
ａ〜３ｃのプラス入力ラインは共通接続され、保護用ヒ
ューズ５を通して直流コンデサ６の一端に接続され、ま
た、各変換器３ａ〜３ｃのマイナス入力ラインは共通接
続されて直流コンデサ６の他端に接続されている。
【００２８】例えば、変換器３ｃの保護回路として、直
列変圧器２ｃの変換器電流Ｉを検出する第２の電流検出
器としての電流検出器７ｃ、変換器電流Ｉの瞬時値が許
容電流値以下の時にパルス信号Ｐを出力する電流判定回
路８、系統電流Ｉ0を検出する第１の電流検出器として
の電流検出器１１、電流検出器１１で検出された系統電
流Ｉ0より系統事故を判定し、判定信号Ｓを出力する事
故判定手段としての高速判定回路１２、判定信号Ｓの入
力時に変換器３ｃの出力電圧指令Ｅ0を接点切り替えに
より入力し、判定信号Ｓの無入力時には通常出力電圧指
令回路（出力電圧指令手段）１４より通常出力電圧指令
ＥVを接点を通して入力するスイッチ１２ａ、スイッチ
１２ａを通して出力電圧指令Ｅ0を入力した時に、１サ
イクルに１つゲートパルス（１パルス）を発生させるた
めの三角波を選択し、また通常出力電圧指令を入力した
時に通常出力電圧指令ＥVに応じた位相を有する複数の
ゲートパルス（多パルス）を１サイクル中に発生させる
三角波を選択し、選択された三角波と出力電圧指令を決
める制御電圧との比較でＰＷＭ変調によるゲートパルス
ＰGを発生するパルス発生回路１５、電流判定回路８よ
りパルス信号Ｐが入力された時に、パルス発生回路１５
より出力されたゲートパルスＰGを点弧信号３ｃ１〜３
ｃ４として各ＧＴＯ３Ｃ１〜３Ｃ４に出力するアンド回
路９より構成されている。尚、電流判定回路８、ＡＮＤ
回路９、パルス発生回路１５で制御信号出力手段を構成
する。
【００２９】次に本実施例の動作について説明する。
電力系統１の各相毎の電力ライン１ａ〜１ｃに直列変圧
器２を挿入した場合、直列変圧器２ｃは直列機器のた
め、直列変圧器２ｃの二次側には直列変圧器２ｃの巻数
比で決まった値の変換器電流Ｉが流れる。従って直列変
圧器２は変流器とよく似た動作をする。この装置は、系
統電流Ｉ0に直交した交流電圧を変換器３ｃにて生成制
御することで、電力系統に見かけ上可変インピーダンス
を挿入したと同等となり電力系統安定化を図ることがで
きる。
【００３０】以下、電力系統の正常時の変換器３の動作
を図２のタイミングチャートに従って説明する。高速判
定回路１２は電流検出器１１で検出された変換器電流Ｉ
より、電力系統１の事故を判定しなければ、判定信号Ｓ
によりスイッチ１２ａを通常出力電圧指令回路１４に切
り換え、通常出力電圧指令ＥVに基づく制御電圧をスイ
ッチ１２ａを通してパルス発生回路１５に入力させる。
【００３１】パルス発生回路１５は制御電圧と予め設定
された三角波とを比較して図２に示すタイミングで各Ｇ
ＴＯ３ｃ１〜３ｃ４毎に、１パルス を例にとった点弧
信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４Ｓを出力する。これら４つの点弧
信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４Ｓの内、点弧信号３ｃ１Ｓと３ｃ
２Ｓ、点弧信号３ｃ３Ｓと３ｃ４Ｓはそれぞれオン周期
の位相が１８０°ずれ、且つ、同パルス幅で排他的の関
係となっている。
【００３２】即ち、上下のＧＯＴ３ｃ１、３ｃ２が同時
にオンとなって直流ラインを短絡しないように各点弧信
号の幅、信号出力タイミングが決まっている。また、通
常出力電圧指令Ｅｖに従った出力電圧Ｖを発生させるた
めは、点弧信号３ｃ２Ｓと３ｃ４Ｓの位相をずらす。そ
の結果、点弧信号３ｃ１Ｓと３ｃ４Ｓ，及び点弧信号３
ｃ２Ｓと３ｃ３Ｓが所定期間だけ点弧信号出力期間が重
なる。
【００３３】これら点弧信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４Ｓを入力
したＧＯＴ３ｃ１〜３ｃ４のオン動作により、直流電圧
の正負の電圧が発生し出力電圧指令値Ｅｖに従った変換
器出力電圧Ｖが発生する。変換器出力電圧Ｖの制御は点
弧信号３ｃ１Ｓと３ｃ４Ｓ、及び点弧信号３ｃ２Ｓと３
ｃ３Ｓの出力期間で重なる部分を伸縮することで行え
る。各点弧信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４Ｓは図２に示す周期で
各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４に出力され、その信号出力周期
で各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４は点弧、遮断を繰り返す。そ
して、遮断時にはその時点の電流値の変換器電流Ｉを遮
断することになる。１パルスの場合は図２に示す時点の
電流値の変換器電流Ｉを遮断するが、多パルスの場合は
いたる時点でＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４の点弧、遮断を繰り
返して変換器電流の遮断動作を行っている。
【００３４】系統事故時に定格の数倍以上の系統電流Ｉ
0が流れると、直列変圧器２の二次側にも直列変圧器２
の巻数比で通常の数倍以上の変換器電流Ｉが変換器３に
流れる。この時、多パルスで各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４の
点弧、遮断を繰り返すと系統電流Ｉ0の瞬時値の大きさ
に拘わりなく遮断を行う。そのため、遮断電流がＧＯＴ
の許容電流を超えると変換器３の保護レベルにかかり動
作を停止したり、遮断を失敗することがある。その結
果、直列変圧器２は無負荷状態となり二次側に過電圧が
発生することがあった。
【００３５】以下、系統事故時における変換器の保護動
作を図３のタイミングチャートに従って説明する。高速
判定回路２は電流検出器１１で検出された系統電流Ｉ0
の値より系統事故が発生したか否かを判定する。系統事
故が判定された場合は、判定信号Ｓによりスイッチ１２
ａを切り換えて出力電圧零指令Ｅ0に相応する制御電圧
をパルス発生回路１５に入力させる。この時、パルス発
生回路１５は、判定信号１２ａに従って多パルス発生用
の三角波より１パルス発生用の三角波に切り換える。
【００３６】そして、パルス発生器１５は制御電圧と三
角波を比較してＰＷＭ変調による１パルスを発生する。
変換器電流Ｉの瞬時値が図３に示すように０近傍に至り
許容値内に入ると、電流判定回路８はハイレベルのパル
ス信号ＰをＡＮＤ回路９に出力する。
【００３７】ＡＮＤ回路９にはパルス発生回路１５より
１パルスが入力されているため、変換器電流Ｉが許容値
内に至ると、１パルスを点弧信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４Ｓと
して変換器３に出力する。図３に系統事故時の各ＧＴＯ
３ｃ１〜３ｃ４毎の点弧信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４Ｓと変換
器電流Ｉを示す。すなわち、４個のＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ
４の内、上側のＧＴＯ３ｃ１，３ｃ３が同時にＯＮ／Ｏ
ＦＦし、下側もＧＴＯ３ｃ２，３ｃ４も同時にＯＮ／Ｏ
ＦＦする。従って、ＧＴＯ３ｃ１と３ｃ４、及びＧＴＯ
３ｃ２と３ｃ３でオン期間が重なり部分はなくなり変換
器出力電圧Ｖは０となる。この結果、変換器３はフライ
ホイールモードのみとなり、変換器電流Ｉは各ＧＴＯ３
ｃ１〜３ｃ４に逆接続されたフライホイールダイオード
に流れる。
【００３８】又、変換器電流Ｉは、系統事故時の系統電
流Ｉ0の従った大きな値で流れているが、図３のよう
に、変換器電流Ｉのほぼ零付近で、各ＧＴＯ３ｃ１〜３
ｃ４はＯＮ／ＯＦＦするため過電流遮断とはならない。
又、通電電流で短時間（４〜８cycle）の事故電流に耐
えうる仕様で変換器素子（ＧＴＯ）を決めておけば、全
く問題のないことになる。この現象は、系統側からみれ
ば、直列変圧器２の２次側を短絡したことに相当する。
従って、二次巻線に高速動作する短絡装置を新たに備え
なくても変換器の保護が行える。
【００３９】このように、本実施例によれば系統事故時
の大電流によって変換器を停止したり破壊することはな
い。又、直列変圧器２の二次巻線側に短絡装置を設ける
ことなく、系統事故時の大電流をフライホイールダイオ
ードにバイパスさせ、事故解除後、即座に運転を再開で
きる装置を信頼度高く、しかも低コスト化を実現でき
る。
【００４０】実施例２．なお、上記実施例１では、ＧＴ
Ｏ３ｃ１〜３ｃ４の通電許容電流を事故時の４〜８cycl
eとして考えたが、このサイクルの間に事故が解除され
ない場合等にＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４の通電許容電流を超
過することも考えられる。
【００４１】従って、実施例１の機能に加えて、系統事
後が４〜８cycle以上継続した場合には直列変圧器２の
二次側を短絡して変換器電流Ｉを零し、ＧＯＴ３ｃ１〜
３ｃ４の通電電流を許容通電電流に抑える機能を設けて
も良い。
【００４２】図４は本実施例に係る変換器保護装置の構
成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相
当部分を示す。図において、４は変換器３の交流出力ラ
イン間に接続された回路遮断器としての遮断器、１６は
高速判定回路１２より事故判定時の判定信号Ｓを一定時
間継続して入力した時に遮断信号ＳCを遮断器４に入力
し、判定信号Ｓが解除されて時に遮断信号ＳCをオフす
る遅延回路である。
【００４３】以下、本実施例の動作を図５のタイミング
チャートに従って説明する。多パルスによって変換器３
の各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４を繰り返し点弧、遮断して通
常出力電圧指令Ｅｖに従った変換器電圧Ｖを発生させて
時点で、高速判定回路１２が系統故障を判定すると出力
電圧零指令Ｅ0に従って１パルスが図３に示すタイミン
グで各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４に出力され、変換器出力電
圧を０とする。
【００４４】この時、高速判定回路１２からの判定信号
Ｓは遅延回路１６にも入力される。遅延回路１６は判定
信号Ｓを一定時間（４〜８cycle）以上継続して入力す
ると、遮断器４に対して遮断信号ＳCを出力して遮断器
４をオン動作させる。その結果、事故時の変換器電流Ｉ
は遮断器４側にバイパスされて変換器３への電流Ｉは０
となり、ＧＴＯ遮断時の通電電流を許容通電電流に抑え
ることができる。そして、変換器電流Ｉが０となるため
に系統事故が長引き大きな系統電流Ｉ0が流れている間
でもゲートパルスをオフして各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４を
遮断することができる。
【００４５】その後、事故が除去された後、図３のタイ
ミングチャートに示すよに変換器３におけるのＧＴＯ３
ｃ１〜３ｃ４を繰り返し点弧、遮断しながら出力電圧指
令０制御をして、遅延回路１６からの遮断信号ＳCを解
除する。そして、遮断器４は開放されて変換器電流Ｉが
変換器に流れ、通常出力電圧指令Ｅｖに基づく運転に復
帰する。 このように、本実施例には系統事故が長時間
継続した時に変換器の保護動作をバックアップする機能
を付加したことで、事故時に備えて許容通電電流の大き
な装置を備える必要がなく装置が安価になる。
【００４６】実施例３．上記、実施例１，２では系統事
故判定時に、変換器を出力電圧を０にさせる動作を通し
て系統事故時の電流を変換器の各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４
に流したが、系統事故判定時に直列変圧器２の二次側を
短絡すると共に、各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４をオフにして
も上記実施例と同様な効果が得られる。
【００４７】図６は本実施例に係る変換器保護装置の構
成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相
当部分を示す。図において、１０は２個の高速半導体ス
イッチング素子、例えばサイリスタを逆並列接続して構
成した高速半導体スイッチ、１７は電流検出器１１より
入力した系統電流より系統事故判定時に高速半導体スイ
ッチ１０に点弧信号ＳGを出力してオン動作させると共
に、変換器３の各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４を遮断させるオ
フ信号を出力する事故判定回路としての高速判定回路で
ある。
【００４８】以下、本実施例の動作を説明する。高速判
定回路１７は電流検出器１１により検出された系統電流
Ｉ0より系統事故の発生か否かを高速に判定する。そし
て、系統事故判定時には、高速判定回路１７は高速半導
体スイッチ１０に点弧信号ＳGを出力してオン動作させ
ると同時に、変換器３の各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４にオフ
信号を出力して各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４を遮断する。
【００４９】この結果、系統事故電流７は高速半導体ス
イッチ１０にバイパスされて変換器３への変換器電流Ｉ
は０となり、ＧＴＯ遮断時の通電電流を許容通電電流に
抑えることができる。従って、変換器電流Ｉが０となる
ために系統事故が長引き大きな系統電流Ｉ0が流れてい
る間でも各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４を遮断することができ
る。系統事故解除後、高速判定回路１７は各ＧＴＯ３ｃ
１〜３ｃ４を図３に示すタイミンングで点弧、遮断制御
して出力電圧を０制御すると共に、高速半導体スイッチ
１０をオフして運転を再開する。以上のような構成であ
れば、コンパクトで、しかも比較的簡単な構成で、系統
事故電流を変換器よりバイパスすることができる。
【００５０】実施例４．実施例３では、高速半導体スイ
ッチ１０を直列変圧器２の二次側に設け系統事故電流を
バイパスしたが、系統事故が長引いた場合には高速半導
体スイッチ１０の電流容量がもたない場合が生じる。そ
こで、系統事故が長引いた場合には高速半導体スイッチ
１０に流れる系統事故電流を電流容量の大きな遮断器に
バイパスさせるようにしても良い。
【００５１】図７は本実施例に係る変換器保護装置の構
成図である。尚、図中、図６と同一符号は同一又は相当
部分を示す。図において、４は高速半導体スイッチ１０
に並列接続された遮断器、１１は高速判定回路１７を通
して系統事故電流が一定時間以上継続されて入力された
時に遮断器４に遮断信号ＳCを出力し、系統事故解消時
に遮断信号ＳCを解除する遅延回路である。
【００５２】以下、本実施例の動作について説明する。
高速判定回路１７は電流検出器１１で検出された系統電
流Ｉ0より系統事故の発生か否かを高速に判定する。そ
して、系統事故判定時には、高速判定回路１７は高速半
導体スイッチ１０に点弧信号ＳGを出力してオン動作さ
せると同時に、変換器３の各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４にオ
フ信号を出力して各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４をオン動作さ
せる。
【００５３】この結果、系統事故が長時間化した場合
は、事故時の変換器電流は遮断器４によってバイパスさ
れる。そして、系統事故解除後、高速判定回路１７は各
ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４を遮断、点弧制御して出力電圧零
制御すると共に、遅延回路１６より出力された遮断信号
ＳCを解除し、遮断器４をオフして運転を再開する。
【００５４】以上のような構成であれば、比較的簡単な
構成で、しかも電流容量及び冷却機構の大きな高速半導
体スイッチを使用せずに系統事故電流をバイパスするこ
とができる。
【００５５】実施例５．上記実施例４では、直列変圧器
２の二次巻線に高速半導体スイッチ１０及び遮断器４を
並列接続し、事故時の変換器電流が大きくなる以前に高
速半導体スイッチ１０に変換器電流Ｉをバイパスし、そ
の後に遮断器４に変換電流をバイパスさせてＧＴＯを遮
断するものであった。
【００５６】しかしながら、系統事故発生時のみなら
ず、変換器３の故障で各ＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４がオフと
なると、直列変圧器２の二次側はオープンとなり過電圧
が生じる場合もありうる。また、系統事故時であっても
遮断器４の故障により直列変圧器２の二次側はオープン
となり過電圧が生じる場合もありうる。
【００５７】図８はこのような不具合を解消するための
本実施例に係る変換器保護装置の構成図である。尚、図
中、各実施例と同一符号は同一または相当部分を示す。
図において、１３は遮断器４と共に直列変圧器２の二次
巻線に並列接続されたアレスタである。今、高速判定回
路１８で系統事故が判定されたならば、高速判定回路１
８は遮断信号ＳCを出力して遮断器４をオンして変換器
電流Ｉを遮断器４にバイパスし、且つ、変換器３の各Ｇ
ＴＯ３ｃ１〜３ｃ４をオフする。
【００５８】この時、変換器３が故障して直列変圧器２
の二次側がオープンとなったり、変換器３のオフ後に遮
断器４が故障してオン状態とならず直列変圧器２の二次
側がオープンとなって過電圧が発生しても、発生した過
電圧はレスタ１３によって一定電圧値にクリップされる
ため変換器３に過電圧がかかることはない。
【００５９】このように、直列変圧器２の二次側に遮断
器４と共にアレスタ１３を並列接続することで、系統事
故が発生してもアレスタ１３が動作する制限時間内で遮
断器４を投入することができる。従って、変換器３の保
護回路をアレスタ１３と遮断器１３とを組み合わせる構
成することで、簡易な構成で変換器３にかかる過電圧を
抑えることができる。
【００６０】実施例６．実施例１〜５において、系統事
故時のバイパス回路について説明したが、所定の変換器
が故障した場合でもその影響を系統に及ぼさない方法を
考慮しておく必要がある。即ち、ブリッジ接続されてい
る上アームのＧＴＯと下アームのＧＴＯがそれぞれオン
故障して直流入力ラインが短絡した場合、系統に悪影響
をおよぼすことになる。これを防ぐため各電力ライン毎
に複数の変換器を備え、何れかの変換器が故障した場合
はこの変換器を系統より切り離し、残りの正常な変換器
で動作を継続することで系統全体の保護を図る冗長シス
テムを構成する。
【００６１】図９は本実施例に係る変換器保護装置の構
成図である。本実施例では各相の電力ライン１ａ〜１ｃ
毎に直列に挿入した直列変圧器２ａ〜２ｃの二次巻線を
ｎ段に分割し、各二次巻線毎に変換器３を接続すること
で、各電力ライン１ａ〜１ｃ毎にｎ段の変換器が接続さ
れて冗長システム構成を行することができる。
【００６２】そして、各直列変圧器２ａ〜２ｃの二次巻
線群の内，同一段の二次巻線に接続された各変換器のプ
ラス入力ラインは共通接続されて保護用ヒューズ５ａを
通してコンデンサ６の一端に接続され、またマイナス入
力ラインは共通接続されてコンデンサ６の他端に接続さ
れる。また、各変換器中、上下一対のＧＴＯ（３ｃ１と
３ｃ２、３ｃ３と３ｃ４）の接続線に電流検出コイルＣ
が巻回されている。
【００６３】電流検出コイルＣに短絡電流が流れ、電圧
が発生すると短絡検出器１９で検出される。短絡検出回
路１９は、短絡検出信号ＳSを故障した変換器３が接続
された二次巻線の接続段を識別する形態で短絡判定回路
２０に出力する。短絡判定回路２０は短絡検出信号ＳS
を強制点弧回路２１に入力すると、強制点弧回路２１は
故障した変換器が接続された二次巻線と同一段の二次巻
線に接続された全ての変換器のＧＴＯに点弧信号を出力
する。
【００６４】尚、変換器の直流入力ラインに並列接続さ
れた直流コンデンサ６は大容量のものが通常設置されて
おり、直流回路のインピーダンスが小さいため変換器を
構成するＧＴＯ素子がたて短絡した場合には大電流が流
れＧＴＯを保護することができない。
【００６５】以下、本実施例の動作を説明する。今、電
力ライン１ｃに直列接続された直列変圧器２ｃ１の１段
目の二次巻線に接続された変換器のＧＴＯ３ｃ１、３ｃ
２が同時にオン故障してたて短絡を起こすと、短絡電流
が電流検出コイルＣに流れて電圧が発生する。この発生
電圧が短絡検出器１９で検出されると、短絡故障を起こ
した変換器が接続されている１段目の二次巻線を識別さ
せる形態で短絡検出信号ＳSが短絡判定回路２０に出力
される。
【００６６】短絡判定回路２０は入力された短絡検出信
号ＳSよりどの段の二次巻線に接続された変換器でたて
短絡が発生したかを判定する。そして、短絡事故が１段
目の二次巻線に接続された変換器で発生した判定された
ならば、強制点弧回路２１を起動して各相の直列変圧器
の１段目の二次巻線に接続された変換器の全てのＧＴＯ
に点弧信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４Ｓを出力する。
【００６７】このように、上下のＧＴＯが同時オンして
１つのアームが直流短絡した場合には、同一段の二次巻
線に接続された他の変換器のＧＴＯを全点弧させること
により、保護用ヒューズ５ａに流れる電流の２乗の時間
積（Ｉ2ｔ）を増加させてＧＴＯ許容電流に至る前の短
絡電流で保護用ヒューズ５ａを遮断する。保護用ヒュー
ズ５ａが遮断されると各電力ラインで１段目の二次巻線
に接続された変換器は直流コンデンサ６から切り離され
る。全てのＧＴＯを強制的にオンすると直列変圧器２の
二次側は短絡された状態となるが、系統電流の変圧比で
しか２次側巻線に電流は流れないため、過電流は流れな
い。
【００６８】このように直列変圧器２の二次巻線をｎ分
割して保護用ヒューズ５ａと強制点弧回路２１を組み合
わせることにより、変換器のＧＴＯの保護が可能とな
る。又、短絡故障の場合は、短絡故障した変換器が接続
される二次巻線と同一段の他の二次巻線に接続される変
換器を直流コンデンサより切り離し、他の（ｎ−１）段
分の変換器で装置の運転を継続する。この結果、信頼度
の高い冗長構成の変換装置をコンパクトかつ低コストで
実現することができる効果がある。
【００６９】これまでの説明では、各１段目の二次巻線
に接続された変換器を例にとって説明したが、ｎ段のど
の二次巻線に接続した変換器ついても同一回路で冗長構
成を実現している。
【００７０】実施例７．実施例６では、所定の二次巻線
に接続された変換器がたて短絡すると、各直列変圧器３
において、この変換器３が接続されたと同一段の他の二
次巻線に接続された各変換器３のＧＴＯ３ｃ１〜３ｃ４
を全点弧させて直流ヒューズ５ａを遮断し、全ての変換
器３を直流回路より切り離してＧＴＯを保護していた。
【００７１】しかしながら、たて短絡を起こした変換器
を直流回路より切り離しても、この変換器に二次巻線よ
り過大な短絡電流が流れ正常ＧＴＯがダメージを受ける
ことがあるため、変換器への短絡電流の流入を阻止する
必要がある。また、短絡事故を起こした変換器を系統よ
り取り外すためには電力系統に流れる電流を遮断しない
ほうが望ましい。
【００７２】図１０はこのように変換器の保護及びメン
テナンスを容易とした変換器保護装置の構成図である。
尚、図中、図９と同一符号は同一または相当部分を示
す。図において、２３は変換器の各直流ラインに挿入さ
れた断路器、２４は変換器３の交流出力ラインと二次巻
線間に挿入された断路器、４は二次巻線に並列に接続さ
れた遮断器、２２は短絡判定回路２０より短絡判定信号
ＳS入力後に一定時間遅延して遮断信号ＳCを遮断器４に
出力する遅延回路である。これら断路器２３、２４、遮
断器４、遅延回路２２は各二次巻線に接続された変換器
毎に設けられている。
【００７３】次に、本実施例の動作について説明する。
例えば電力ライン１ｃの直列変圧器２の１段目の 二次
巻線に接続された変換器がたて短絡事故を起こすと短絡
判定回路２０及び強制点弧回路２１の動作により全ての
直列変圧器２において１段目の二次巻線に接続された変
換器３をオン動作し、保護用ヒューズ５ａを遮断して、
各１段目の二次巻線に接続される全ての変換器３を直流
回路より切り離す。
【００７４】この時、たて短絡事故を起こした変換器３
を二次巻線に接続した状態に置くと、二次巻線より変換
器３に短絡電流が流れ、正常なＧＴＯがダメージを受け
ることがある。そこで、遅延回路２２は短絡判定回路２
０より一定時間以上短絡判定信号ＳSを入力したなら
ば、遮断信号ＳCをたて短絡事故を起こした変換器の交
流出力側に接続された遮断器に出力して二次巻線を短絡
する。この結果、短絡電流を遮断器４にバイパスするこ
とができる。
【００７５】また、たて短絡事故を起こした変換器の直
流入力側、交流出力側に接続した各断路器２３、２４を
開放することで事故を起こした変換器を電力系統から切
り離すことができるため、電力系統を通電状態して変換
器の修理が可能となる。
【００７６】実施例８．実施例７では、所定の二次巻線
に接続された変換器がたて短絡すると、各直列変圧器に
おいて、この変換器が接続されたと同一段の各直列変圧
器の二次巻線に接続された各変換器のＧＴＯを全点弧さ
せて直流ヒューズ５を遮断し、全ての変換器を直流回路
より切り離してＧＴＯを保護していた。また、事故変換
器への短絡電流を流入を遮断器をオンして阻止してい
た。
【００７７】このような回路構成を有する変換器保護装
置に実施例１で説明した系統事故に対する保護回路を備
えても良い。図１１はたて短絡保護回路と系統事故保護
回路を備えた変換器保護装置の構成図である。尚、図
中、図１及び図１１と同一符号は同一又は相当部分を示
す。図において、２５は高速判定回路１２より入力され
た判定信号Ｓまたは短絡判定回路２０より入力された短
絡判定信号ＳSにより一定時間遅延して遮断信号を遮断
器４に出力する遮断器投入指令器である。
【００７８】高速判定回路１２が系統故障を判定すると
出力電圧零指令Ｅ0に従って点弧信号３ｃ１Ｓ〜３ｃ４
Ｓが図３に示すように各ＧＴＯに出力され、変換器出力
電圧を０とする。
【００７９】この時、高速判定回路１２からの判定信号
Ｓは遮断器投入指令器２５にも入力される。遮断器投入
指令器２５は判定信号Ｓを一定時間（４〜８cycle）以
上、継続して入力すると遮断器４に対して遮断信号ＳC
を出力して遮断器４をオン動作させる。その結果、事故
時の変換器電流Ｉは遮断器４側にバイパスされて変換器
３への電流Ｉは０となり、ＧＴＯ遮断時の通電電流を許
容通電電流に抑えることができる。
【００８０】或いは、電力ライン１ｃの直列変圧器２の
１段目の 二次巻線に接続された変換器３がたて短絡事
故を起こすと短絡判定回路２０及び強制点呼回路２１の
動作により全ての直列変圧器２において１段目の二次巻
線に接続された変換器３をオン動作し、保護用ヒューズ
５ａを遮断して、各１段目の二次巻線に接続される全て
の変換器３を直流回路より切り離す。
【００８１】更に、遮断器投入指令器２５が短絡判定回
路２０より一定時間以上短絡判定信号ＳSを入力したな
らば、遮断信号ＳCをたて短絡事故を起こした変換器３
の交流出力側に接続された遮断器４に出力して二次巻線
を短絡する。この結果、短絡電流を遮断器４にバイパス
することができる。
【００８２】以上のように実施例２と実施例７を組み合
わせることで変換器を系統事故時及び短絡事故より保護
すると共に、装置の運転を継続することができる。
【００８３】実施例９．上記、実施例１〜８は、電力系
統に直列に接続される変換器の保護について説明した
が、電力系統に並列に接続される変換器の保護にも本保
護回路を適用することができる。
【００８４】図１２は電力系統に並列に接続された各変
換器のたて短絡保護動作を説明する変換器保護装置の構
成図である。尚、構成は二次巻線がｎ断構成となってい
る変圧器２の接続構成以外は実施例６の構成と同一であ
る。電力系統に並列に接続されている所定の変換器３が
たて短絡した場合、たて短絡したことを短絡検出器１９
が検出する。短絡判定回路２０は短絡検出器１９より出
力された短絡検出信号ＳSよりどの段の二次巻線に接続
された変換器３がたて短絡を起こしたか判定する。判定
の結果、強制点弧回路２１は各同一段の二次巻線に接続
された全ての変換器３に強制点弧信号３ｓ１Ｓ〜３ｓ４
Ｓを発生し、実施例６と同様の動作を行なわす。
【００８５】実施例１０．図１３は電力系統に並列に接
続された各変換器のたて短絡保護動作を説明する変換器
保護装置の構成図である。尚、構成は二次巻線がｎ断構
成となっている変圧器の接続構成以外は実施例７の構成
と同一である。例えば電力ライン１ｃの直列変圧器２の
１段目の 二次巻線に接続された変換器３がたて短絡事
故を起こすと短絡判定回路２０及び強制点呼回路２１の
動作により全ての直列変圧器において１段目の二次巻線
に接続された変換器３をオン動作し、保護用ヒューズ５
ａを遮断して、各１段目の二次巻線に接続される全ての
変換器３を直流回路より切り離す。
【００８６】この時、たて短絡事故を起こした変換器３
を二次巻線に接続した状態に置くと、二次巻線より変換
器３に短絡電流が流れ、正常なＧＴＯがダメージを受け
ることがある。そこで、遅延回路２２は短絡判定回路２
０よ一定時間以上短絡判定信号ＳSを入力したならば、
遮断信号ＳCをたて短絡事故を起こした変換器３の交流
出力側に接続された遮断器４に出力して二次巻線を短絡
する。この結果、短絡電流を遮断器４にバイパスするこ
とができる。
【００８７】また、たて短絡事故を起こした変換器の直
流入力側、交流出力側に接続した各断路器２３、２４を
開放することで事故変換器を電力系統から切り離すこと
ができるため、電力系統に通電した状態で変換器に修理
が可能となる。
【００８８】尚、上記、実施例９、１０では、系統電圧
が（ｎ−１）段巻線にかかるため、あらかじめｎ／ｎ−
１倍の電圧が印加することを考慮して変圧器、変換器変
換器を設計しておけば電力系統を冗長構成とすることが
でき、且つ、安価で信頼性の高い変換器保護装置を実現
することができる。
【００８９】又、実施例１〜１０は変換器を変換器とし
たため、直流回路をＤＣコンデンサで現したが、自励式
ＢＴＢなど有効電力源か接続される場合も全く同一の構
成で同一の効果が得られる。
【００９０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、電力系統の各
電力ラインに直列に挿入された変圧器と、これら変圧器
の二次巻線に接続された電力変換器と、電力ラインに流
れる系統電流を検出する第１の電流検出器と、二次巻線
より前記電力変換器に流れる変換器電流を検出する第２
の電流検出器と、系統電流に基づいて系統事故の判定時
に判定信号を出力する事故判定手段と、判定信号入力時
に、電力変換器の出力電圧零指令を発する出力電圧指令
手段と、前記検出された系統事故に変換器電流が電力変
換器の許容遮断電流以下の時に前記主力電圧零指令に基
づき、前記電力変換器の出力を零とする制御信号を前記
電力変換器に出力する制御信号出力手段とを備えたの
で、系統事故時の大電流により電力変換器を破壊するこ
となく、また、新たな装置を付加しなくても事故時の大
電流を電力変換装置よりバイパスさせ事故解消後に即座
に装置の運転を再開できるため装置を信頼度を高めるこ
とができると共に低コスト化できるという効果がある。
【００９１】請求項２の発明によれば、請求項１におい
て各変圧器の二次巻線毎に並列に接続された回路遮断器
と、事故判定回路より一定時間以上継続して判定信号入
力時に前記回路遮断器にオン信号を出力する遅延回路を
備えたので、請求項１の効果に加えて系統事故が長引く
場合であっても装置を大電流による破壊から保護できる
ため信頼性がより向上するという効果がある。
【００９２】請求項３の発明によれば、電力系統の各相
毎の電力ラインに直列に挿入された変圧器と、各変圧器
の二次巻線に接続された電力変換器と、各二次巻線に並
列接続された半導体スイッチング素子と、各電力ライン
に流れる系統電流を検出する第１の電流検出器と、前記
検出された系統電流より系統事故判定時に、前記半導体
スイッチング素子にオン信号を出力すると共に、電力変
換器にオフ信号を出力する系統事故判定回路とを備えた
ので、簡易な構成で事故時の大電流をバイパスできると
共に、電力変換器の保護を行えるという効果がある。
【００９３】請求項４の発明によれば、請求項３におい
て各変圧器の二次巻線に並列に接続された回路遮断器
と、系統事故判定回路より一定時間以上継続して事故判
定信号を入力時に前記回路遮断器にオン信号を出力する
遅延回路とを備えたので、請求項３の効果に加えて半導
体スイッチング素子の電流容量、及び熱容量を小さくす
ることができるため装置を安価で小型化することができ
るという効果がある。
【００９４】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４のいずれかにおいて各変圧器の二次側巻線にアレスタ
を備えて電力変換器への過電圧印加を防止するようにし
たので、変圧器の二次巻線に並列接続された機器のオー
プン故障により電力変換器に過大電圧がかかることがな
いため装置の過電圧保護機能が拡充させるという効果が
ある。
【００９５】請求項６の発明によれば、電力系統の各電
力ラインに一次巻線が直列に挿入されその二次巻線が複
数段に分割された変圧器と、各変圧器の二次巻線に接続
された各相毎の電力変換器群と、各相毎の変圧器の同一
段の二次巻線に接続された電力変換器の一方の直流入力
ラインを共通接続する保護ヒューズと、各電力変換器に
設けた短絡検出器と、この短絡検出器より出力された短
絡検出信号に基づい何段目の二次巻線に接続された電力
変換器が短絡事故を起こしたかを判定する短絡判定回路
と、短絡事故が発生した電力変換器判定時に、他の電力
ラインにおいてこの電力変換器と同一段の二次巻線に接
続された他の電力変換器を強制点弧して直流入力ラオン
に共通接続された直流ヒューズを遮断する強制点弧回路
とを備え、直流回路から短絡した電力変換器と同一段の
二次巻線に接続された電力変換器を切り離し残りの段の
二次巻線に接続された電力変換器にて運転を継続するよ
うにしたので、所定の電力変換器が故障しても他の電力
変換器に切り替えて装置の運転を継続する冗長システム
を小規模構成で安価に構成できるという効果がある。
【００９６】請求項７の発明によれば、請求項６におい
て各二次巻線に並列に接続した遮断器と、短絡判定回路
による短絡判定後、一定時間遅延して前記遮断器にオン
信号を出力する遅延回路とを備えたので、請求項６の効
果に加えて短絡事故が長引いても短絡電流により健全な
電力変換器が破壊されることがないため装置の信頼性が
向上する。
【００９７】請求項８の発明によれば、請求項７におい
て各電力ラインに流れる系統電流を検出する第１の電流
検出器と、二次巻線より電力変換器に流れる変換器電流
を検出する第２の電流検出器と、前記検出された系統電
流より系統事故判定時に判定信号を出力する事故判定手
段と、判定信号入力時に、電力変換器に出力電圧零指令
を発する出力電圧指令手段と、前記検出された系統事故
に変換器電流が電力変換器の許容遮断電流以下の時に前
記主力電圧零指令に基づき、前記電力変換器の出力を零
とする制御信号を前記電力変換器に出力する制御信号出
力手段と、短絡判定回路による短絡判定後に一定時間遅
延して、或いは事故判定手段による系統事故判定後に一
定時間遅延して前記遮断器にオン信号を出力する遅延回
路とを備えたので、請求項７の効果に加えて系統事故お
よび短絡事故の双方に対して装置を保護できるという効
果がある。
【００９８】請求項９の発明によれば、請求項７または
８において各電力変換器に直流入力ラインと交流出力ラ
インのそれぞれに直列に断路器を挿入したので、請求項
７または８の効果に加えて、装置を稼働させた状態で故
障した電力変換器を取り外すことができるため保守性が
向上するという効果がある。
【００９９】請求項１０の発明によれば、請求項１ない
し９のいずれかにおいて電力系統に直列接続される電力
変換器に代えて電力系統に並列接続された電力変換器の
系統事故保護、及び短絡事故保護を行うようにしたの
で、電力系統に並列接続された電力変換器を系統事故及
び短絡事故より保護することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１による変換器保護装置の
構成図である。
【図２】 実施例１の動作を説明する点弧信号と通常系
統電流との関係を示す図である。
【図３】 実施例１の動作を説明する点弧信号と事故時
系統電流との関係を示す図である。
【図４】 この発明の実施例２による変換器保護装置の
構成図である。
【図５】 実施例２の動作を説明するタイミングチャー
トである。
【図６】 この発明の実施例３による変換器保護装置の
構成図である。
【図７】 この発明の実施例４による変換器保護装置の
構成図である。
【図８】 この発明の実施例５による変換器保護装置の
構成図である。
【図９】 この発明の実施例６による変換器保護装置の
構成図である。
【図１０】 この発明の実施例７による変換器保護装置
の構成図である。
【図１１】 この発明の実施例８による変換器保護装置
の構成図である。
【図１２】 この発明の実施例９による変換器保護装置
の構成図である。
【図１３】 この発明の実施例１０による変換器保護装
置の構成図である。
【図１４】 従来の変換器保護装置。
【符号の説明】
１ 電力系統、１ａ〜１ｃ 電力ライン、２ａ〜２ｃ，
２ａ１，２ｂ１，２ｃ１ 直列変圧器、３ａ〜３ｃ 自
励式ＳＶＣ（変換器）、３ｃ１〜３ｃ４ 変換器素子
（ＧＴＯ）、４ 遮断器、５，５ａ 保護用ヒューズ、
６ 直流コンデンサ、７ｃ，１１ 電流検出器、８ 電
流判定回路、１０ 高速半導体スイッチ、１２，１８
高速判定回路、１３ アレスタ、１４ 通常出力電圧指
令回路、１５ パルス発生回路、１６，１８ 遅延回
路、１９ 短絡検出器、２０ 短絡判定回路、２１ 強
制点弧回路、２３，２４ 断路器、２５ 遮断器投入指
令器、２ａ２，２ｂ２，２ｃ２ 並列変圧器。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力系統の各電力ラインに直列に挿入さ
    れた変圧器と、これら各変圧器の二次巻線に接続された
    電力変換器と、電力ラインに流れる系統電流を検出する
    第１の電流検出器と、二次巻線より前記電力変換器に流
    れる変換器電流を検出する第２の電流検出器と、前記系
    統電流に基づいて系統事故判定時に判定信号を出力する
    事故判定手段と、判定信号入力時に、電力変換器に出力
    電圧零指令を発する出力電圧指令手段と、前記検出され
    た系統事故時の変換器電流が前記電力変換器の許容遮断
    電流以下になった時に前記出力電圧零指令に基づき、前
    記電力変換器の出力を零とする制御信号を前記電力変換
    器に出力する制御信号出力手段とを備えたことを特徴と
    する変換器保護装置。
  2. 【請求項２】 各変圧器の二次巻線毎に並列に接続され
    た回路遮断器と、事故判定回路より一定時間以上継続し
    て判定信号を入力した時に前記回路遮断器にオン信号を
    出力する遅延回路を備えたことを特徴とする請求項１に
    記載の変換器保護装置。
  3. 【請求項３】 電力系統の各相毎の電力ラインに直列に
    挿入された変圧器と、各変圧器の二次巻線に接続された
    電力変換器と、各二次巻線に並列接続された半導体スイ
    ッチング素子と、各電力ラインに流れる系統電流を検出
    する第１の電流検出器と、前記検出された系統電流より
    系統事故判定時に、前記半導体スイッチング素子にオン
    信号を出力すると同時に電力変換器にオフ信号を出力す
    る系統事故判定回路とを備えたことを特徴とする変換器
    保護装置。
  4. 【請求項４】 各変圧器の二次巻線に並列に接続された
    回路遮断器と、系統事故判定回路より一定時間以上継続
    して事故判定信号を入力した時に前記回路遮断器にオン
    信号を出力する遅延回路とを備えたことを特徴とする請
    求項３に記載の変換器保護装置。
  5. 【請求項５】 各変圧器の二次側巻線にアレスタを備え
    て電力変換器への過電圧印加を防止することを特徴とす
    る請求項１ないし４のいずれかに記載の変換器保護装
    置。
  6. 【請求項６】 電力系統の各電力ラインに一次巻線が直
    列に挿入されその二次巻線が複数段に分割された変圧器
    と、各変圧器の二次巻線に接続された各電力ライン毎の
    電力変換器群と、各電力ライン毎の変圧器で同一段の二
    次巻線に接続された電力変換器の一方の直流入力ライン
    を共通接続して直流コンデンサに接続する保護ヒューズ
    と、各電力変換器に設けた短絡検出器と、この短絡検出
    器より出力された短絡検出信号に基づい何段目の二次巻
    線に接続された電力変換器が短絡事故を起こしたかを判
    定する短絡判定回路と、短絡事故が発生した電力変換器
    判定時に、他の電力ラインにおいてこの電力変換器と同
    一段の二次巻線に接続された電力変換器を強制点弧して
    直流入力ラインに共通接続された保護ヒューズを遮断す
    る強制点弧回路とを備えたことを特徴とする変換器保護
    装置。
  7. 【請求項７】 各二次巻線に並列に接続した遮断器と、
    短絡判定回路による短絡判定後、一定時間遅延して前記
    遮断器にオン信号を出力する遅延回路とを備えたことを
    特徴とする請求項６に記載の変換器保護装置。
  8. 【請求項８】 各電力ラインに流れる系統電流を検出す
    る第１の電流検出器と、二次巻線より電力変換器に流れ
    る変換器電流を検出する第２の電流検出器と、前記検出
    された系統電流より系統事故判定に判定信号を出力する
    事故判定手段と、判定信号入力時に、系統事故が発生時
    に電力変換器に出力電圧零指令を発する出力電圧指令手
    段と、前記検出された系統事故時の変換器電流が前記電
    力変換器の許容遮断電流以下になった時に前記出力電圧
    零指令に基づき、前記電力変換器の出力を零とする制御
    信号を前記電力変換器に出力する制御信号出力手段と、
    短絡判定回路による短絡判定後に一定時間遅延して、或
    いは事故判定手段による系統事故判定後に一定時間遅延
    して変圧器の二次巻線に並列接続された遮断器にオン信
    号を出力する遅延回路とを備えたことを特徴とする請求
    項７に記載の変換器保護装置。
  9. 【請求項９】 各電力変換器に直流入力ラインと交流出
    力ラインのそれぞれに直列に断路器を挿入したことを特
    徴とする請求項７または８に記載の変換器保護装置。
  10. 【請求項１０】 電力系統に直列接続される電力変換器
    に代えて電力系統に並列接続された電力変換器の系統事
    故保護、及び短絡事故保護を行うことを特徴とする請求
    項１ないし９のいずれかに記載の変換器保護装置。
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