JP2002058155A - 交直変換器の保護継電装置 - Google Patents

交直変換器の保護継電装置

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JP2002058155A
JP2002058155A JP2000244188A JP2000244188A JP2002058155A JP 2002058155 A JP2002058155 A JP 2002058155A JP 2000244188 A JP2000244188 A JP 2000244188A JP 2000244188 A JP2000244188 A JP 2000244188A JP 2002058155 A JP2002058155 A JP 2002058155A
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Takeshi Murao
武 村尾
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流回路が接地されている電力系統で交直変
換器のアーム短絡事故または交直変換器周辺の地絡事故
を選択的に検出できる交直変換器の保護継電装置を提供
することである。 【解決手段】 交流電流検出器で検出された各相の交流
電流の絶対値のうちの最大値と交直変換器の直流回路の
接地側の直流電流との差電流が所定値を超えたとき交直
変換器の保護指令信号を出力する。これにより、交流電
流検出器よりも外側の事故発生点で地絡事故が起きた場
合に、この地絡事故による事故電流は保護区間にとって
いわゆる通過電流となり誤動作の防止が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体スイッチン
グ素子を用いた交直変換器を保護する保護継電装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】直流送電や直流負荷に直流電力を供給す
る電力系統においては、交流電力を直流電力に変換する
交直変換器が設置される。この交直変換装置はサイリス
タ等の半導体スイッチング素子を用いて構成されてい
る。
【0003】このような電力系統においては、交直変換
器周辺の地絡事故や交直変換器の半導体スイッチング素
子の短絡モード故障を検出し保護動作を行う保護継電装
置が設置される。
【0004】図3は、そのような従来の交直変換器の保
護継電装置のブロック構成図である。交直変換器1には
変圧器2を介して交流電圧が印加され、交流電力を直流
電力に変換して直流回路3に直流電力を供給する。交流
回路の3相の各相には、それぞれ交流電流検出器4a、
4b、4cが設けられ、一方、直流回路3の高圧側には
そこに流れる直流電流Idを検出する直流電流検出器5
が設けられている。
【0005】交流電流検出器4a、4b、4cで検出さ
れた各相の交流電流Ir、Is、Itは、保護継電装置
6の絶対値演算装置7a、7b、7cにそれぞれ入力さ
れ、一方、直流電流検出器5で検出された直流電流Id
は保護継電装置6の差電流演算装置8に入力される。
【0006】絶対値演算装置7a、7b、7cでは、各
相の交流電流Ir、Is、Itの絶対値が演算され、最
大値演算装置9にてそれらのうちの最大値が演算され
る。そして、差電流演算装置8にて、各相の交流電流I
r、Is、Itの絶対値の最大値と直流電流Idとの差
電流を演算し、レベル判定器10では、差電流演算装置
10で演算された差電流が所定値を超えたとき交直変換
器1の保護指令信号を出力する。
【0007】このように、従来の交直変換器の保護継電
装置6は、基本的には電流差動リレーであり、半導体ス
イッチング素子の短絡モード故障(アーム短絡事故とい
う)が発生したとき、また交直変換器周辺の直流回路で
の地絡事故でも保護指令を出力するものである。
【0008】すなわち、電流差動リレーとしての保護区
間は交流電流検出器4a、4b、4cから直流電流検出
器5までの区間であり、この保護区間の内部での地絡事
故および交直変換器1の短絡モード事故に対して保護指
令信号が出力され、かつ、この区間外の事故に対しては
保護指令信号が出力されない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、直流回路3
が直流回路接地点11で接地されている電力系統に適用
した場合においては、交流電流検出器4a、4b、4c
よりも外側の事故発生点12で地絡事故が起きた場合に
保護指令信号が出力されてしまう。
【0010】事故発生点12での地絡事故発生時には、
地絡事故電流Igが直流回路接地点11および交直変換
器1を通り事故発生点12に戻る閉回路が形成され、交
流電流検出器4a、4b、4cには地絡事故による大電
流が流れる。一方、直流電流検出器5は直流回路3の高
圧側に接地されているので、直流電流検出器5にはその
ような大電流が流れない。このため、各相の交流電流I
r、Is、Itの絶対値の最大値と直流電流Idとの差
電流が所定値を超え、レベル判定器10が保護指令信号
を出力してしまう。
【0011】一般に、交流電流検出器4a、4b、4c
よりも外側の事故発生点12は、交直変換器の保護継電
器6とは別の変換器用変圧器保護リレーの保護区間にな
っている場合が多く、その変換器用変圧器保護リレーが
動作する。そこで、事故発生箇所が交直変換器周辺なの
か、交流電流検出器4a、4b、4cよりも外側なのか
の判別(事故区間判別)は、変換器用変圧器保護リレー
の動作有無によって判定していた。
【0012】本発明の目的は、直流回路が接地されてい
る電力系統で交直変換器のアーム短絡事故または交直変
換器周辺の地絡事故を選択的に検出できる交直変換器の
保護継電装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
交直変換器の保護継電装置は、半導体スイッチング素子
を用いた交直変換器の交流回路の各相電流を検出する交
流電流検出器と、前記交直変換器の直流回路の接地側の
直流電流を検出する接地側直流電流検出器と、前記交流
電流検出器で検出された各相の交流電流の絶対値を演算
する絶対値演算装置と、前記絶対値演算装置で演算され
た各相の交流電流絶対値のうちの最大値を演算する最大
値演算装置と、前記最大値演算装置で演算された各相の
交流電流絶対値の最大値と前記直流電流検出器で検出さ
れた直流電流との差電流を演算する差電流演算装置と、
前記差電流演算装置で演算された差電流が所定値を超え
たとき前記交直変換器の保護指令信号を出力するレベル
判定器とを備えたことを特徴とする。
【0014】請求項1の発明に係わる交直変換器の保護
継電装置においては、交流電流検出器で検出された各相
の交流電流の絶対値のうちの最大値と交直変換器の直流
回路の接地側の直流電流との差電流が所定値を超えたと
き交直変換器の保護指令信号を出力する。これにより、
交流電流検出器よりも外側の事故発生点で地絡事故が起
きた場合に、この地絡事故による事故電流は保護区間に
とっていわゆる通過電流となり誤動作の防止が図れる。
【0015】請求項2の発明に係わる交直変換器の保護
継電装置は、半導体スイッチング素子を用いた交直変換
器の交流回路の各相電流を検出する交流電流検出器と、
前記交直変換器の直流回路の接地側の直流電流を検出す
る接地側直流電流検出器と、前記交直変換器の直流回路
の高圧側の直流電流を検出する高圧側直流電流検出器
と、前記交流電流検出器で検出された各相の交流電流、
前記接地側直流電流検出器で検出された接地側直流電流
および前記高圧側直流電流検出器で検出された高圧側直
流電流の和電流の絶対値を演算する和電流演算装置と、
前記和電流演算装置で演算された和電流が所定値を超え
たとき前記交直変換器の保護指令信号を出力するレベル
判定器とを備えたことを特徴とする。
【0016】請求項2の発明に係わる交直変換器の保護
継電装置においては、交流電流検出器で検出された各相
の交流電流、接地側直流電流検出器で検出された接地側
直流電流および高圧側直流電流検出器で検出された高圧
側直流電流の和電流が所定値を超えたとき交直変換器の
保護指令信号を出力する。
【0017】これにより、保護区間外である交流電流検
出器よりも外側での地絡事故に対して誤動作せず、事故
判定する際に他の保護リレー出力を用いる必要がなくな
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わる交直変
換器の保護継電装置のブロック構成図である。この第1
の実施の形態は、図3に示した従来例に対し、直流電流
検出器5を直流回路3の接地側に設け、交流電流検出器
4a、4b、4cよりも外側の事故発生点12で地絡事
故が起きた場合に保護指令が出力されないようにしたも
のである。
【0019】図1において、交直変換器1には変圧器2
を介して交流電圧が印加される。交直変換器1は交流電
力を直流電力に変換して直流回路3に直流電力を供給す
る。交流回路の3相の各相には、それぞれ交流電流検出
器4a、4b、4cが設けられ、一方、直流回路3の接
地側には、接地側に流れる直流電流Idを検出する直流
電流検出器5が設けられている。
【0020】交流電流検出器4a、4b、4cで検出さ
れた各相の交流電流Ir、Is、Itは、保護継電装置
6の絶対値演算装置7a、7b、7cにそれぞれ入力さ
れ、一方、直流電流検出器5で検出された直流電流Id
は保護継電装置6の差電流演算装置8に入力される。
【0021】絶対値演算装置7a、7b、7cでは、各
相の交流電流Ir、Is、Itの絶対値|Ir|、|I
s|、|It|が演算され、最大値演算装置9にてそれ
らのうちの最大値max{|Ir|、|Is|、|It
|}が演算される。そして、差電流演算装置8にて、各
相の交流電流Ir、Is、Itの絶対値の最大値と直流
回路3の接地側に流れる直流電流Idとの差電流ΔIを
演算し、レベル判定器10では、差電流演算装置10で
演算された差電流ΔIが所定値Kを超えたとき交直変換
器1の保護指令信号を出力する。
【0022】ここで、交直変換器1が健全に運転されて
いる場合には、最大値演算装置9の出力である各相の交
流電流Ir、Is、Itの絶対値の最大値と、直流電流
検出器5の出力とは等しくなっている。
【0023】交直変換器1を構成するスイッチング素子
で短絡モードの故障が発生した場合には、交直変換器1
の交流回路に大きな事故電流が流れる一方、交直変換器
1の直流回路側には大きな電流は流れない。従って、差
電流演算装置8で演算される差電流が大きくなり、レベ
ル判定器10から保護信号が出力される。これにより、
アーム短絡事故を検出できる。
【0024】次に、交流電流検出器4a、4b、4cよ
りも外側の保護区間外の地絡事故発生点12で地絡事故
が発生した場合、事故電流Igは地絡事故発生点12か
ら直流回路接地点11へ流れ、直流電流検出器5を通
り、交直変換器1を経て交流電流検出器4a、4b、4
cを通り変圧器2へ戻る。事故電流経路が変圧器2のど
の相に戻るかは、交直変換器1のスイッチング動作によ
り時間と共に変化するが、3相ある交流電流検出器4
a、4b、4cのどれか1相を必ず通過する。この事故
電流の大きさは他相の電流に比べ大きい値になってい
る。
【0025】3相ある交流電流検出器4a、4b、4c
の出力は、絶対値演算装置7a、7b、7cを経て最大
値演算装置9で3相の最大値を取るため、地絡事故電流
Igは最大値演算装置9の出力として現れる。一方、直
流電流検出器5にも事故電流が流れるので、差電流演算
装置8では差電流は検出されない。従ってレベル判定器
10から保護指令信号は出力されない。
【0026】このように、直流回路3が接地されている
電力系統で交直変換器1のアーム短絡事故を検出でき、
また保護区間外での地絡事故に対しては正不動作とする
ことができる。
【0027】ここで、第1の実施の形態では、事故電流
が交流電流検出器4a、4b、4cと直流電流検出器5
との両方を通過する事故に対して動作しないようにして
いるので、保護区間内での交直変換器周辺の地絡事故や
直流回路3の高圧側の地絡事故に対しても動作しないこ
とになる。このことから、第1の実施の形態における保
護継電装置6は交直変換器1のアーム短絡事故を選択的
に検出するものと言える。
【0028】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。図2は本発明の第2の実施の形態に係わる交直変換
器の保護継電装置のブロック構成図である。この第2の
実施の形態は、交流電流検出器4a、4b、4cよりも
交直変換器1側での事故だけを選択的に検出するように
したものである。
【0029】図2において、交直変換器1には変圧器2
を介して交流電圧が印加される。交直変換器1は交流電
力を直流電力に変換して直流回路3に直流電力を供給す
る。交流回路の3相の各相には、それぞれ交流電流検出
器4a、4b、4cが設けられ、一方、直流回路3の高
圧側には、高圧側に流れる直流電流Id1を検出する直
流電流検出器5aが設けられ、直流回路3の接地側に
は、接地側に流れる直流電流Id2を検出する直流電流
検出器5bが設けられている。
【0030】交流電流検出器4a、4b、4cで検出さ
れた各相の交流電流Ir、Is、It、高圧側直流電流
検出器5aで検出された高圧側直流電流Id1および接
地側直流電流検出器5bで検出された接地側直流電流I
d2は、保護継電装置6の和電流演算装置13にそれぞ
れ入力され、これらの和電流の絶対値|Ir+Is+I
t+Id1+Id2|が演算される。レベル判定器10
では、和電流演算装置13で演算された和電流が所定値
を超えたか否かを判定し、所定値を超えたときは交直変
換器1の保護指令信号を出力する。
【0031】ここで、交直変換器1が健全に運転してい
る場合には、和電流演算装置13の出力はゼロとなって
いる。交流電流検出器4a、4b、4c、高圧側直流電
流検出器5aおよび接地側直流電流検出器5bの合計5
つの電流検出器で囲まれる部分で地絡事故が発生した場
合に、この保護継電装置6は動作し保護指令信号を出力
する。5つの電流検出器で囲まれる部分の事故であって
も、アーム短絡事故の場合には動作しない。このよう
に、5つの電流検出器で囲まれる部分すなわち交直変換
器周辺の地絡事故を選択的に検出する。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1の本発明に
よれば、直流回路が接地されている電力系統で交直変換
器のアーム短絡事故を検出でき、また保護区間外での地
絡事故に対しては正不動作とすることができる。
【0033】また、請求項2の発明によれば、保護区間
内の交直変換器周辺の事故を選択的に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる交直変換器
の保護継電装置のブロック構成図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係わる交直変換器
の保護継電装置のブロック構成図。
【図3】従来の交直変換器の保護継電装置のブロック構
成図。
【符号の説明】
1…交直変換器、2…変圧器、3…直流回路、4…交流
電流検出器、5…直流電流検出器、5a…高圧側直流電
流検出器、5b…接地側直流電流検出器、6…保護継電
装置、7…絶対値演算装置、8…差電流演算装置、9…
最大値演算装置、10…レベル判定器、11…直流回路
接地点、12…事故発生点、13…和電流演算装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体スイッチング素子を用いた交直変
    換器の交流回路の各相電流を検出する交流電流検出器
    と、前記交直変換器の直流回路の接地側の直流電流を検
    出する接地側直流電流検出器と、前記交流電流検出器で
    検出された各相の交流電流の絶対値を演算する絶対値演
    算装置と、前記絶対値演算装置で演算された各相の交流
    電流絶対値のうちの最大値を演算する最大値演算装置
    と、前記最大値演算装置で演算された各相の交流電流絶
    対値の最大値と前記直流電流検出器で検出された直流電
    流との差電流を演算する差電流演算装置と、前記差電流
    演算装置で演算された差電流が所定値を超えたとき前記
    交直変換器の保護指令信号を出力するレベル判定器とを
    備えたことを特徴とする交直変換器の保護継電装置。
  2. 【請求項2】 半導体スイッチング素子を用いた交直変
    換器の交流回路の各相電流を検出する交流電流検出器
    と、前記交直変換器の直流回路の接地側の直流電流を検
    出する接地側直流電流検出器と、前記交直変換器の直流
    回路の高圧側の直流電流を検出する高圧側直流電流検出
    器と、前記交流電流検出器で検出された各相の交流電
    流、前記接地側直流電流検出器で検出された接地側直流
    電流および前記高圧側直流電流検出器で検出された高圧
    側直流電流の和電流の絶対値を演算する和電流演算装置
    と、前記和電流演算装置で演算された和電流が所定値を
    超えたとき前記交直変換器の保護指令信号を出力するレ
    ベル判定器とを備えたことを特徴とする交直変換器の保
    護継電装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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