JP2614278B2 - 超電導エネルギー貯蔵システムの保護方法 - Google Patents
超電導エネルギー貯蔵システムの保護方法Info
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- JP2614278B2 JP2614278B2 JP63198373A JP19837388A JP2614278B2 JP 2614278 B2 JP2614278 B2 JP 2614278B2 JP 63198373 A JP63198373 A JP 63198373A JP 19837388 A JP19837388 A JP 19837388A JP 2614278 B2 JP2614278 B2 JP 2614278B2
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- Japan
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- circuit
- short
- overvoltage
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は超電導エネルギー貯蔵システムに関し、特に
変換器が複数台つながるシステムにおいて、故障が発生
した際の保護方法に関する。
変換器が複数台つながるシステムにおいて、故障が発生
した際の保護方法に関する。
(従来の技術) 超電導コイルの抵抗分はほとんどゼロに近いため、コ
イルの時定数が非常に大きい。そのため超電導コイルに
直流電流を還流させてエネルギーを貯蔵し、核融合など
のパルス負荷や、電力のピーク負荷対策に用いる超電導
エネルギー貯蔵システム(以下SMESと略す。)の研究が
進められている。SMESは長時間にわたる電力調整の他、
電力系統とつなぐ変換装置を自己消弧可能な素子(例え
ばゲートターンオフサイリスタ、以下GTOと略す。)で
構成すれば、系統安定化及び系統無効電力補償等の機能
を有することが出来る。しかし、その様な機能を有効に
発揮するためには、超電導コイルに流す電流は数KAから
数百KAの容量が必要になる。従って、変換装置もGTOを
数個から数百個並列接続して構成することになる。
イルの時定数が非常に大きい。そのため超電導コイルに
直流電流を還流させてエネルギーを貯蔵し、核融合など
のパルス負荷や、電力のピーク負荷対策に用いる超電導
エネルギー貯蔵システム(以下SMESと略す。)の研究が
進められている。SMESは長時間にわたる電力調整の他、
電力系統とつなぐ変換装置を自己消弧可能な素子(例え
ばゲートターンオフサイリスタ、以下GTOと略す。)で
構成すれば、系統安定化及び系統無効電力補償等の機能
を有することが出来る。しかし、その様な機能を有効に
発揮するためには、超電導コイルに流す電流は数KAから
数百KAの容量が必要になる。従って、変換装置もGTOを
数個から数百個並列接続して構成することになる。
第4図に従来のSMESを示す。第4図において1は交流
母線、2は変圧器、3はGTOにより構成される自励式変
換装置、4は超電導コイル、5は過電圧が発生した際に
短絡スイッチ6を点弧する過電圧点弧回路、7は故障時
コイルエネルギーを消費するための抵抗である。
母線、2は変圧器、3はGTOにより構成される自励式変
換装置、4は超電導コイル、5は過電圧が発生した際に
短絡スイッチ6を点弧する過電圧点弧回路、7は故障時
コイルエネルギーを消費するための抵抗である。
第4図に示すようなSMESにおいて、自励式変換器3
は、コイルを流れる電流によってエネルギーを貯蔵する
というSMESの性格上、電流型の変換器となる。電流型の
変換器においては、回路が開放になると過電圧が発生す
る。通常運転時は開放状態にならないように制御を行っ
ているが、GTOが誤消弧、あるいは誤不点弧した場合
や、電線が切断した場合には、超電導コイル4を流れる
電流のエネルギーによって急峻な立ち上がりの過電圧が
発生する。その際に、第4図に示す回路では過電圧点弧
回路5が動作し、短絡スイッチ6が閉となり、コイルエ
ネルギーを抵抗7で消費して保護をする。
は、コイルを流れる電流によってエネルギーを貯蔵する
というSMESの性格上、電流型の変換器となる。電流型の
変換器においては、回路が開放になると過電圧が発生す
る。通常運転時は開放状態にならないように制御を行っ
ているが、GTOが誤消弧、あるいは誤不点弧した場合
や、電線が切断した場合には、超電導コイル4を流れる
電流のエネルギーによって急峻な立ち上がりの過電圧が
発生する。その際に、第4図に示す回路では過電圧点弧
回路5が動作し、短絡スイッチ6が閉となり、コイルエ
ネルギーを抵抗7で消費して保護をする。
(発明が解決しようとする課題) しかし、コイルエネルギーは実用規模のSMESでは数メ
ガワット時から、数ギガワット時にものぼり、故障発生
時に全てのエネルギーを抵抗で消費するのは不経済であ
る。
ガワット時から、数ギガワット時にものぼり、故障発生
時に全てのエネルギーを抵抗で消費するのは不経済であ
る。
本発明の目的は、故障発生時もコイルのエネルギーを
有効に利用できる超電導エネルギー貯蔵システムの保護
方法を提供することにある。
有効に利用できる超電導エネルギー貯蔵システムの保護
方法を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、自己消弧可能な素子から構成される複数台
の変換器と超電導コイルからなる超電導エネルギー貯蔵
システムにおいて、変換器両端に発生する過電圧によっ
て点弧して変換器両端を短絡するスイッチと前記スイッ
チの動作信号によって故障した変換器を判別する手段と
を具備し、故障した変換器には停止信号を与え、健全な
変換器にはバイパスペア信号を与え、しかる後に順変換
運転を行い、故障した変換器の短絡スイッチを流れる電
流が零であることを検出した後に、健全な変換器だけで
システムを再起動することにより、コイルに蓄積された
エネルギーを有効に利用できる超電導エネルギー蓄積シ
ステムを提供できる。
の変換器と超電導コイルからなる超電導エネルギー貯蔵
システムにおいて、変換器両端に発生する過電圧によっ
て点弧して変換器両端を短絡するスイッチと前記スイッ
チの動作信号によって故障した変換器を判別する手段と
を具備し、故障した変換器には停止信号を与え、健全な
変換器にはバイパスペア信号を与え、しかる後に順変換
運転を行い、故障した変換器の短絡スイッチを流れる電
流が零であることを検出した後に、健全な変換器だけで
システムを再起動することにより、コイルに蓄積された
エネルギーを有効に利用できる超電導エネルギー蓄積シ
ステムを提供できる。
(作 用) 本発明によれば複数台の変換器の内の1台が故障し過
電圧が発生しても、変換器両端に発生する過電圧によっ
て短絡スイッチが点弧して保護できる。また故障した変
換器を判別する手段を具備することにより、故障した変
換器には停止信号を与え、健全な変換器にはバイパスペ
ア信号を与え、しかる後に健全な変換器を順変換運転し
て、故障した変換器の短絡スイッチの電流を十分小さく
して故障した変換器を切り離し、健全な変換器だけで再
運転することができ、コイルのエネルギーを有効に利用
できる保護を行える。
電圧が発生しても、変換器両端に発生する過電圧によっ
て短絡スイッチが点弧して保護できる。また故障した変
換器を判別する手段を具備することにより、故障した変
換器には停止信号を与え、健全な変換器にはバイパスペ
ア信号を与え、しかる後に健全な変換器を順変換運転し
て、故障した変換器の短絡スイッチの電流を十分小さく
して故障した変換器を切り離し、健全な変換器だけで再
運転することができ、コイルのエネルギーを有効に利用
できる保護を行える。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図に示す。第1図において、
既に説明した第4図と同一の要素は同一の符号として説
明を省略する。8A,8Bは複数台の変換器の間の電流バラ
ンスを取るためのリアクトル、9A,9Bは短絡スイッチの
電流を検出する電流検出器、10は9A,9Bの出力から故障
した変換器を判別する故障群判別回路、11は故障群判別
回路10から健全群に出力された故障発生信号51を遅延さ
せる遅延回路、12A,12Bは論理積回路、13は反転回路、1
4A,14Bはバイパスペア指令52、順変換運転指令53、再起
動指令54、ゲートブロック指令55、等や図示されていな
い電源制御回路からの指令で自励式変換装置3A,3Bのオ
ンオフを制御する点弧制御回路である。56は、故障群の
短絡スイッチの電流が零であることを表す故障群切り離
し完了信号である。
既に説明した第4図と同一の要素は同一の符号として説
明を省略する。8A,8Bは複数台の変換器の間の電流バラ
ンスを取るためのリアクトル、9A,9Bは短絡スイッチの
電流を検出する電流検出器、10は9A,9Bの出力から故障
した変換器を判別する故障群判別回路、11は故障群判別
回路10から健全群に出力された故障発生信号51を遅延さ
せる遅延回路、12A,12Bは論理積回路、13は反転回路、1
4A,14Bはバイパスペア指令52、順変換運転指令53、再起
動指令54、ゲートブロック指令55、等や図示されていな
い電源制御回路からの指令で自励式変換装置3A,3Bのオ
ンオフを制御する点弧制御回路である。56は、故障群の
短絡スイッチの電流が零であることを表す故障群切り離
し完了信号である。
第1図をもちいて本発明の作用を説明する。前述の通
り、電流型の変換器においては回路が開放になると過電
圧が発生する。例えば、第1図において変換器3Aの素子
が誤消弧したとする。すると変換器3Aの両端に過電圧が
発生し、過電圧点弧回路5Aが動作し、短絡スイッチ6Aが
オンする。すると電流検出器9Aが半導体スイッチ6Aを流
れる電流を検出する。故障群検出回路10では電流検出器
からの信号で、故障及び故障群を判別し、故障群にはゲ
ートブロック指令55を出力して停止させ、健全群には故
障発生信号を出力する。すると、故障発生後遅延回路11
で設定した時間まではバイパスペア指令52が出力され
る。その時、負荷電流は健全な変換器3Bと半導体スイッ
チ6Aを経由して流れる。遅延回路11で決定される時間が
経過すると、健全群には順変換運転指令53が出力され、
健全群変換器3Bは適当な直流電圧を出力する。すると短
絡スイッチに逆向きの電圧がかかり、電流が減少し、電
流が零になったところでオフする。これで故障群変換器
はシステムから切り離される。故障群判別回路で故障群
の短絡スイッチの電流が零になったことを検出したら再
起動指令54が出力され、健全群のみで運転が再開され
る。
り、電流型の変換器においては回路が開放になると過電
圧が発生する。例えば、第1図において変換器3Aの素子
が誤消弧したとする。すると変換器3Aの両端に過電圧が
発生し、過電圧点弧回路5Aが動作し、短絡スイッチ6Aが
オンする。すると電流検出器9Aが半導体スイッチ6Aを流
れる電流を検出する。故障群検出回路10では電流検出器
からの信号で、故障及び故障群を判別し、故障群にはゲ
ートブロック指令55を出力して停止させ、健全群には故
障発生信号を出力する。すると、故障発生後遅延回路11
で設定した時間まではバイパスペア指令52が出力され
る。その時、負荷電流は健全な変換器3Bと半導体スイッ
チ6Aを経由して流れる。遅延回路11で決定される時間が
経過すると、健全群には順変換運転指令53が出力され、
健全群変換器3Bは適当な直流電圧を出力する。すると短
絡スイッチに逆向きの電圧がかかり、電流が減少し、電
流が零になったところでオフする。これで故障群変換器
はシステムから切り離される。故障群判別回路で故障群
の短絡スイッチの電流が零になったことを検出したら再
起動指令54が出力され、健全群のみで運転が再開され
る。
第2図は故障時の保護動作をフローチャートで表した
ものである。故障群検出回路10は、電流検出器からの信
号で故障及び故障群を判別し、故障群にはゲートブロッ
ク信号を出力し、健全群にはバイパスペア信号を出力す
る。一定時間経過後、健全群を順変換運転する。故障群
の短絡スイッチの電流が零であることを検出し、健全群
は再起動する。
ものである。故障群検出回路10は、電流検出器からの信
号で故障及び故障群を判別し、故障群にはゲートブロッ
ク信号を出力し、健全群にはバイパスペア信号を出力す
る。一定時間経過後、健全群を順変換運転する。故障群
の短絡スイッチの電流が零であることを検出し、健全群
は再起動する。
以上は自励式変換器3Aが故障した場合について述べた
が、変換器3Bが故障した場合も同様である。また2台以
上の変換器から構成される場合も同様である。
が、変換器3Bが故障した場合も同様である。また2台以
上の変換器から構成される場合も同様である。
以上説明したように本実施例によれば、故障時もコイ
ルに蓄積されたエネルギーを有効に利用できる保護装置
を提供できる。
ルに蓄積されたエネルギーを有効に利用できる保護装置
を提供できる。
また、本発明において、自己消弧可能な素子として、
GTO以外の素子、例えばトランジスタや、静電誘導サイ
リスタ等を使用しても同一の効果が得られることは言う
までもない。
GTO以外の素子、例えばトランジスタや、静電誘導サイ
リスタ等を使用しても同一の効果が得られることは言う
までもない。
本発明の他の実施例を第3図に示す。第3図において
既に説明した第1図、第2図と同一の要素は同一の符号
で表し説明を省略する。第3図において15A,15Bは短絡
スイッチの両端の電圧を検出する回路である。第3図は
第1図において電流検出器9A,9Bで検出した短絡スイッ
チ6A,6Bの動作を電圧検出器15A,15Bで検出する。6A,6B
の動作で電圧で検出しても同一の効果が得られることは
いうまでもない。また、短絡スイッチ6A,6Bの動作を過
電圧点弧回路5A,5Bの動作電流によって検出しても同様
である。
既に説明した第1図、第2図と同一の要素は同一の符号
で表し説明を省略する。第3図において15A,15Bは短絡
スイッチの両端の電圧を検出する回路である。第3図は
第1図において電流検出器9A,9Bで検出した短絡スイッ
チ6A,6Bの動作を電圧検出器15A,15Bで検出する。6A,6B
の動作で電圧で検出しても同一の効果が得られることは
いうまでもない。また、短絡スイッチ6A,6Bの動作を過
電圧点弧回路5A,5Bの動作電流によって検出しても同様
である。
[発明の効果] 本発明のごとく、自己消弧可能な素子から構成される
複数台の変換器と超電導コイルからなる超電導エネルギ
ー貯蔵システムにおいて、変換器両端に発生する過電圧
によって点弧して変換器両端を短絡するスイッチと前記
スイッチの動作信号によって故障した変換器を判別する
手段とを具備し、故障した変換器には停止信号を与え、
健全な変換器にはバイパスペア信号を与え、しかる後に
順変換運転を行い、故障した変換器の短絡スイッチを流
れる電流が零であることを検出した後に、健全な変換器
だけでシステムを再起動すれば、コイルに蓄積されたエ
ネルギーを有効に利用できる超電導エネルギー貯蔵シス
テムの保護方法を提供できる。
複数台の変換器と超電導コイルからなる超電導エネルギ
ー貯蔵システムにおいて、変換器両端に発生する過電圧
によって点弧して変換器両端を短絡するスイッチと前記
スイッチの動作信号によって故障した変換器を判別する
手段とを具備し、故障した変換器には停止信号を与え、
健全な変換器にはバイパスペア信号を与え、しかる後に
順変換運転を行い、故障した変換器の短絡スイッチを流
れる電流が零であることを検出した後に、健全な変換器
だけでシステムを再起動すれば、コイルに蓄積されたエ
ネルギーを有効に利用できる超電導エネルギー貯蔵シス
テムの保護方法を提供できる。
第1図は本発明の1実施例を示す構成図、第2図は本
発明の保護動作を説明するフローチャート、第3図は本
発明の他の実施例を示す構成図、第4図は従来の超電導
エネルギー貯蔵システムを示す図である。 1……交流母線、2A,2B……整流器用変圧器、3A,3B……
自励式変換器、4……超電導コイル、5A,5B……過電圧
点弧回路、6A,6B……短絡スイッチ、7……保護用抵
抗、8A,8B……バランサリアクトル、9A,9B……電流検出
器、10……故障群判別回路、11……遅延回路、12A,12B
……論理積回路、13……反転回路、14A,14B……点弧制
御回路、15A,15B……過電圧検出回路、51……故障発生
信号、52……バイパスペア指令、53……順変換運転指
令、54……再起動指令、55……ゲートブロック信号、56
……故障群切り離し完了信号。
発明の保護動作を説明するフローチャート、第3図は本
発明の他の実施例を示す構成図、第4図は従来の超電導
エネルギー貯蔵システムを示す図である。 1……交流母線、2A,2B……整流器用変圧器、3A,3B……
自励式変換器、4……超電導コイル、5A,5B……過電圧
点弧回路、6A,6B……短絡スイッチ、7……保護用抵
抗、8A,8B……バランサリアクトル、9A,9B……電流検出
器、10……故障群判別回路、11……遅延回路、12A,12B
……論理積回路、13……反転回路、14A,14B……点弧制
御回路、15A,15B……過電圧検出回路、51……故障発生
信号、52……バイパスペア指令、53……順変換運転指
令、54……再起動指令、55……ゲートブロック信号、56
……故障群切り離し完了信号。
Claims (1)
- 【請求項1】自己消弧可能な素子から構成される複数台
の変換器を並列接続して超電導コイルを付勢する超電導
エネルギー貯蔵システムにおいて、それぞれの変換器は
変換器両端に発生する過電圧によって点弧して変換器を
短絡する短絡スイッチを有し、該スイッチの動作信号を
受け過電圧となった変換器を判別し、過電圧となった変
換器には停止信号を与え、健全な変換器にはバイパスペ
ア信号を与え、しかる後に順変換運転に移行させ、過電
圧となった変換器の短絡スイッチに流れている電流が零
であることを検出した後に、健全な変換器だけを再起動
することを特徴とした超電導エネルギー貯蔵システムの
保護方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63198373A JP2614278B2 (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 超電導エネルギー貯蔵システムの保護方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63198373A JP2614278B2 (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 超電導エネルギー貯蔵システムの保護方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0251315A JPH0251315A (ja) | 1990-02-21 |
JP2614278B2 true JP2614278B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=16390035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63198373A Expired - Lifetime JP2614278B2 (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 超電導エネルギー貯蔵システムの保護方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2614278B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10328759B4 (de) | 2003-06-25 | 2006-11-30 | Ovd Kinegram Ag | Optisches Sicherheitselement und System zur Visualisierung von versteckten Informationen |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP63198373A patent/JP2614278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0251315A (ja) | 1990-02-21 |
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