JP7423567B2 - 直流電流遮断装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図1には、複数の直流送電線LN(直流送電線LN-1~LN-n)の節点部分に構成する直流電流遮断装置1の一例を示している。直流電流遮断装置1は、例えば、半導体遮断器10と、複数の断路器20(断路器20-1-1~20-1-n、および断路器20-2-1~20-2-n)と、複数の転流回路30(転流回路30-1-1~30-1-n、および転流回路30-2-1~30-2-n)と、複数の補助断路器40(補助断路器40-1~40-n)と、機械接点100と、機械接点110と、電流抑制要素120と、制御装置200と、を備える。
ここで、図3および図4を参照して、例えば、直流送電線LN-1が課電されているときに、制御装置200が、直流バスB-1側に接続されている転流回路30-1-1が備えるコンデンサ304(以下、「コンデンサ304-1-1」という)を初期充電させる動作の一例について説明する。図3および図4には、制御装置200によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置1内の電流の流れを示している。制御装置200は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、コンデンサ304-1-1を初期充電する。
次に、図5および図6を参照して、例えば、直流送電線LN-1が課電されているときに、制御装置200が、直流バスB-2側に接続されている転流回路30-2-1が備えるコンデンサ304(以下、「コンデンサ304-2-1」という)を初期充電させる動作の一例について説明する。図5および図6には、制御装置200によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置1内の電流の流れを示している。制御装置200は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、コンデンサ304-2-1を初期充電する。
ここで、参考として、例えば、直流送電線LN-1~LN-nが、直流バスB-1および直流バスB-2を介して互いに接続されて送電しているとき(ここでは、直流送電線LN-nから直流送電線LN-1および直流送電線LN-2に電流が流れているものとする)に、直流送電線LN-1において事故が発生した場合を例として、制御装置200が、直流送電線LN-1を遮断させる動作について説明する。
ところで、第2の動作では、転流回路30-2-1が備えるコンデンサ304-2-1を初期充電させる際に、直流送電線LN-2に属するそれぞれの構成要素を閉極させて、直流バスB-2側から直流バスB-1側に電流を通過させている。このため、直流電流遮断装置1では、制御装置200がそれぞれの転流回路30が備える遮断器306の開極および閉極を制御することにより、電流を通過させる経路中にある複数のコンデンサ304を同時に初期充電させることができる。ここで、図7および図8を参照して、例えば、直流送電線LN-1が課電されているときに、制御装置200が、複数のコンデンサ304を同時に初期充電させる動作の一例について説明する。ここでは、制御装置200が、直流送電線LN-1および直流送電線LN-2に属するそれぞれの転流回路30が備えるコンデンサ304を同時に初期充電させる場合について説明する。ここでは、直流送電線LN-1からの電力で直流送電線LN-nに属する転流回路30が備えるコンデンサ304は初期充電させないものとする。図7および図8には、制御装置200によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置1内の電流の流れを示している。制御装置200は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、複数のコンデンサ304を同時に初期充電する。
以下、第2の実施形態について説明する。図10は、第2の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図10においては、第1の実施形態の直流電流遮断装置1と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図10に示した直流電流遮断装置2は、例えば、半導体遮断器10と、複数の断路器20(断路器20-1-1~20-1-n、および断路器20-2-1~20-2-n)と、複数の転流回路30(転流回路30-1-1~30-1-n、および転流回路30-2-1~30-2-n)と、複数の補助断路器40(補助断路器40-1~40-n)と、機械接点100と、機械接点110と、電流抑制要素120と、制御装置200と、を備える。直流電流遮断装置2は、第1の実施形態の直流電流遮断装置1と同様の構成である。図10に示した直流電流遮断装置2の構成では、第1の実施形態の直流電流遮断装置1と同様に、機械接点100を備えているが、直流電流遮断装置2では、機械接点100が省略されてもよい。
ここで、図11および図12を参照して、制御装置200が、電力変換装置PCから出力された直流電力で、直流バスB-1側に接続されている転流回路30-1-1が備えるコンデンサ304-1-1を初期充電させる動作の一例について説明する。図11および図12には、制御装置200によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置2内の電流の流れを示している。制御装置200は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、コンデンサ304-1-1を初期充電する。
ここで、図13および図14を参照して、制御装置200が、電力変換装置PCから出力された直流電力で、複数のコンデンサ304を同時に初期充電させる動作の一例について説明する。ここでは、制御装置200が、直流送電線LN-1および直流送電線LN-2に属するそれぞれの転流回路30が備えるコンデンサ304を同時に初期充電させ、直流送電線LN-nに属する転流回路30が備えるコンデンサ304は初期充電させないものとする。図13および図14には、制御装置200によってそれぞれの構成要素が制御された状態における、直流電流遮断装置2内の電流の流れを示している。制御装置200は、以下のような手順でそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより、複数のコンデンサ304を同時に初期充電する。
Claims (9)
- 複数の直流送電線と、
半導体遮断器と、
それぞれの前記直流送電線に対応し、少なくとも蓄電要素と、前記蓄電要素を通過しない経路で電流を通過させる内部機械式接点とを含み、対応する前記直流送電線に流れる電流を転流させる第1の転流回路と、前記第1の転流回路に直列に接続された第1の機械式接点とを有する複数の第1の線路と、
それぞれの前記第1の線路における前記第1の機械式接点の前記第1の転流回路と接続された側とは逆側の一極と、前記半導体遮断器の第1端とを接続する第1の直流バスと、
それぞれの前記直流送電線に対応し、前記第1の転流回路と同様の構成の第2の転流回路と、前記第2の転流回路に直列に接続された、前記第1の機械式接点と同様の構成の第2の機械式接点とを有する複数の第2の線路と、
それぞれの前記第2の線路における前記第2の機械式接点の前記第2の転流回路と接続された側とは逆側の一極と、前記半導体遮断器の前記第1端と逆側の第2端とを接続する第2の直流バスと、
前記半導体遮断器の前記第2端側に第3の機械式接点を介して接続され、前記第3の機械式接点と接続された側とは逆側の一端が前記直流送電線の負極に接続、あるいは接地された電流抑制要素と、
少なくとも、前記第1の転流回路、前記第1の機械式接点、前記第2の転流回路、前記第2の機械式接点、前記半導体遮断器、および前記第3の機械式接点を制御し、前記蓄電要素を充電させる制御装置と、
を備える直流電流遮断装置。 - 前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第1の直流送電線の電力で前記第1の転流回路が含む前記蓄電要素を充電させる際に、
前記第1の直流送電線に対応する前記第1の機械式接点と前記第3の機械式接点とを閉極させ、前記第1の直流送電線に対応する前記第2の機械式接点を開極させ、充電させる前記蓄電要素を含む前記第1の転流回路の前記内部機械式接点を開極させた後に、前記半導体遮断器を導通状態にさせ、
前記蓄電要素の充電が完了した後に、前記半導体遮断器を非導通状態にさせる、
請求項1に記載の直流電流遮断装置。 - 前記第2の直流バスにおける前記第2の機械式接点と前記半導体遮断器との接続を、接続の状態、あるいは非接続の状態にする第4の機械式接点、をさらに備える、
請求項1または請求項2に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第1の直流送電線の電力で前記第2の転流回路が含む前記蓄電要素を充電させる際に、
前記第1の直流送電線に対応する前記第2の機械式接点と前記第3の機械式接点とを閉極させ、前記第1の直流送電線に対応する前記第1の機械式接点を開極させ、充電させる前記蓄電要素を含む前記第2の転流回路の前記内部機械式接点を開極させ、前記第1の直流送電線と異なる前記直流送電線である第2の直流送電線に対応する、前記第1の機械式接点と、前記第1の転流回路の前記内部機械式接点と、前記第2の機械式接点と、前記第2の転流回路の前記内部機械式接点とを閉極させ、前記第4の機械式接点を開極させた後に、前記半導体遮断器を導通状態にさせ、
前記蓄電要素の充電が完了した後に、前記半導体遮断器を非導通状態にさせる、
請求項3に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御装置は、課電された前記直流送電線である第1の直流送電線の電力で前記第1の転流回路が含む前記蓄電要素、および前記第2の転流回路が含む前記蓄電要素を充電させる際に、
前記第1の直流送電線に対応する前記第1の機械式接点と、前記第2の機械式接点と、前記第3の機械式接点とを閉極させ、充電させる前記蓄電要素を含む前記第1の転流回路と前記第2の転流回路とのそれぞれの前記内部機械式接点とを開極させ、前記第1の直流送電線と異なる前記直流送電線である第2の直流送電線に対応する、前記第1の機械式接点と前記第2の機械式接点とを閉極させ、前記第2の直流送電線に対応する、充電させる前記蓄電要素を含む前記第1の転流回路と前記第2の転流回路とのそれぞれの前記内部機械式接点とを開極させ、充電させない前記蓄電要素を含む前記第1の転流回路と前記第2の転流回路とのそれぞれの前記内部機械式接点とを閉極させ、前記第4の機械式接点を開極させた後に、前記半導体遮断器を導通状態にさせ、
前記蓄電要素の充電が完了した後に、前記半導体遮断器を非導通状態にさせる、
請求項3または請求項4に記載の直流電流遮断装置。 - 複数の直流送電線と、
半導体遮断器と、
それぞれの前記直流送電線に対応し、少なくとも蓄電要素と、前記蓄電要素を通過しない経路で電流を通過させる内部機械式接点とを含み、対応する前記直流送電線に流れる電流を転流させる第1の転流回路と、前記第1の転流回路に直列に接続された第1の機械式接点とを有する複数の第1の線路と、
それぞれの前記第1の線路における前記第1の機械式接点の前記第1の転流回路と接続された側とは逆側の一極と、前記半導体遮断器の第1端とを接続する第1の直流バスと、
それぞれの前記直流送電線に対応し、前記第1の転流回路と同様の構成の第2の転流回路と、前記第2の転流回路に直列に接続された、前記第1の機械式接点と同様の構成の第2の機械式接点とを有する複数の第2の線路と、
それぞれの前記第2の線路における前記第2の機械式接点の前記第2の転流回路と接続された側とは逆側の一極と、前記半導体遮断器の前記第1端と逆側の第2端とを接続する第2の直流バスと、
前記半導体遮断器の前記第2端側に第3の機械式接点を介して接続され、前記第3の機械式接点と接続された側とは逆側の一端が前記直流送電線の負極に接続、あるいは接地された電流抑制要素と、
少なくとも、前記第1の転流回路、前記第1の機械式接点、前記第2の転流回路、前記第2の機械式接点、および前記第3の機械式接点を制御し、前記蓄電要素を充電させる制御装置と、
を備え、
前記第1の直流バス側には、直流電力を出力する電力変換装置が接続されている、
直流電流遮断装置。 - 前記制御装置は、前記電力変換装置により変換された電力で前記蓄電要素を充電させる際に、
前記第1の機械式接点と、前記第2の機械式接点と、前記第3の機械式接点とを閉極させ、充電させる前記蓄電要素を含む前記第1の転流回路および/または前記第2の転流回路の前記内部機械式接点を開極させ、充電させない前記蓄電要素を含む前記第1の転流回路および前記第2の転流回路の前記内部機械式接点を閉極させた後に、前記電力変換装置に変換した電力を出力させ、
前記蓄電要素の充電が完了した後に、前記電力変換装置に変換した電力の出力を停止させる、
請求項6に記載の直流電流遮断装置。 - 前記第1の転流回路および前記第2の転流回路は、少なくとも一以上の半導体スイッチング素子、をさらに含み、
前記制御装置は、前記蓄電要素に充電された電力に応じた電圧が所定の電圧値に達した場合、前記半導体スイッチング素子を制御して、前記蓄電要素を流れる電流の経路を、前記蓄電要素をバイパスさせる、
請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記第1の転流回路および前記第2の転流回路は、前記蓄電要素の両端を短絡させる短絡要素、をさらに含み、
前記制御装置は、前記蓄電要素に充電された電力に応じた電圧が所定の電圧値に達した場合、前記短絡要素を制御して、前記蓄電要素を流れる電流の経路を、前記蓄電要素をバイパスさせる、
請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。
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