JP2003528561A - 改良された電力サブステーション - Google Patents

改良された電力サブステーション

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JP2003528561A JP2001569959A JP2001569959A JP2003528561A JP 2003528561 A JP2003528561 A JP 2003528561A JP 2001569959 A JP2001569959 A JP 2001569959A JP 2001569959 A JP2001569959 A JP 2001569959A JP 2003528561 A JP2003528561 A JP 2003528561A
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks

Abstract

(57)【要約】 送電及び配電ネットワークに使用するためのサブステーション（１００）が提供される。このサブステーションは、少くとも１つの入力巻線（１１２，１１３）と少くとも１つの出力巻線（１１４〜１１７）、及び対応するソリッドステート入力スイッチングネットワーク（１０４）とソリッドステート出力スイッチングネットワーク（１０５）を有する絶縁高周波変圧器から成る。各ソリッドステート入力スイッチングネットワーク（１０４）は、送電ネットワークから入力電力波形を受け取り、高周波波形を変圧器の一次巻線に出力する複数の半導体スイッチングデバイスから成る。ソリッドステート出力スイッチングネットワーク（１０５）は、変圧器の二次巻線（１１４〜１１７）から高周波波形を受け取り、サブステーションから出力電力波形を出力する複数の半導体スイッチングデバイスから成る。入力波形から出力波形を創生するために入力及び出力スイッチングネットワーク（１０４，１０５）のスイッチングデバイスの作動を制御するための制御手段（１１０）が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力サブステーション（変電所、変電設備又は変電装置）の改良に
関し、特に、送電系統及び配電系統に使用するための電力サブステーション（以
下、単に「サブステーション」と称する）に関する。
【０００２】
【発明の背景】
重工業ユーザーにおいても、家庭のユーザーにおいても、電力消費量が年々増
大している。電気は発電所（パワーステーション）の中央部署で創生（発電）さ
れるので、電力を長い距離に亘って伝送（送電）し、かつ、分配（配電）するこ
とが必要とされる。
【０００３】 交流電源は、それを創生し、次いでそれを１つの電圧レベルから他の電圧レベ
ルに変換することが容易であるため、電力の伝送は、大抵の場合、交流ＡＣ電圧
及び電流を用いて行われるが、場合によっては、特に電力を非常に長い距離に亘
って伝送しなければならないような場合はＤＣ送電系統も用いられる。そのよう
なＤＣ送電系統の一例は、約５００ｋｖで送電される英国−フランス間のリンク
である。
【０００４】 ＡＣネットワークで電力を伝送するときの電圧は、効率を高めるために必然的
に非常な高圧である。英国では、架空送電線での送電は、１２８ｋｖ、１６０ｋ
ｖ、２２０ｋｖ及び２８０ｋｖの電圧で行われるのが一般的であるが、他の国で
は、行政による規定や歴史的な理由から様々な異なる電圧が用いられている。一
般に、送電は１５０ｋｖ以上の電圧で行われ、配電は１５０ｋｖより低い電圧で
行われる。この電圧レベルは、住宅の電圧（通常、三相で４００ｖ）より相当に
高いので、送電線から電力を引き出すとき高電圧から低電圧に変換する必要があ
る。
【０００５】 電力は、サブステーションで主送電線から取り出されるが、サブステーション
は、主として２つのカテゴリー、即ち、変圧器サブステーションとスイッチング
（切換え）サブステーションに分類される。
【０００６】 変圧器サブステーションの役割は、送電線ネットワークの超高電圧から工業団
地や住宅団地のような特定地域への発電及び配電に適する中間電圧へ変換するこ
とである。例えば、英国ではサブステーションは、通常、２２０ｋｖの入力電圧
を市街地への供給に適する６０ｋｖの出力電圧に変換することが要求される。サ
ブステーションは、通常、市街地の外に設置されており、ネットワーク送電線へ
の最初のタップ（取り出しポイント）として機能する。
【０００７】 スイッチングサブステーションの役割は、単に、配電ネットワークの一部分か
ら他の部分へ電力を差し向けることである。通常、その仕事は、環状配電ネット
ワークからタップを取ることである。スイッチングサブステーションは、一般に
、電圧を逓昇も逓降もさせない。
【０００８】 もちろん、サブステーションは、鉄道ネットワークへの電力の電送及び分配等
の他の役割を果たすこともできるが、一般に、すべてのサブステーションに共通
の特徴は、第１電圧で入力を受け取り、第２電圧で出力を供給することである。
それらの２つの電圧は、通常、高さが異なるが、高さは同じで、伝送遅延のため
に位相が異なる場合もある。
【０００９】 現在は、送電系統及び配電系統において高い電力レベルを維持することができ
ることから、ＡＣ電力の使用が最も一般的であり、ＡＣ電力を使用した場合、サ
ブステーションは、電圧を１つのレベルから他のレベルに変換するための単純な
変圧器を中心として建設することができる。これらのサブステーションは、故障
の場合に、変圧器を隔離して（切り離して）修理を実施することができるように
、回路遮断器（サーキットブレーカ）によって保護される。電力供給の継続を保
証するために、通常は２つの変圧器が並列に設けられ、各々変圧器が回路遮断器
（以下、単に「遮断器」とも称する）を介してネットワークに接続され、一方の
変圧器を通しての電力の伝送（送電）を維持した状態で他方の変圧器を完全に隔
離することができるようになされている。
【００１０】 変圧器からの出力電圧を微調整するために、通常、１つ又は複数のタップ切換
え器が設けられる。使用において、出力電圧が周期的にモニターされ、タップ切
換え器が動かされて適正な出力電圧が得られるまで変圧器巻線の１つ又は複数の
巻きが増減される。
【００１１】 融通性が限られていることの他に、変圧器依拠サブステーションのもう１つの
欠点は、変圧器設備が極めて大型になり、作動が精巧でないことである。
【００１２】 架空線を用いる送電ネットワークに特有の１つの問題は、架空線を通して送る
ことができる電力の量が架空線の状態（例えば、メンテナンス作業中）だけでな
く、天候状態によっても左右されることである。暑い天候では、架空線即ち送電
ケーブル（「送電線」又は単に「電線」又は「ケーブル」とも称する）が膨張し
、地面に向かって垂れ下がる。その結果、架空線を通して送ることができる電力
の量を減少させることになる。又、風のある日には、風がケーブルが発する熱を
放散させるのを助成するので、静穏な日よりも架空線を通して送ることができる
電力の量が増大する。受動変圧器に依拠する既知のサブステーションでは、送電
線を通る電力の流れ（電流）を最適化するには、そのような電流の変動を補償す
るために上流に追加の回路を設ける必要がある。
【００１３】 例えば、電流を最適化するのに用いることができるデバイスの１つとして、電
線インダクタンスの変化をバランスさせるために電線に可変リアクタンスを導入
するＶＡＲ補償器から成るデバイスがある。しかし、そのようなデバイスの追加
は、システムの複雑さを増大させ、設備コストを増大させることになる。
【００１４】
【発明の概要】 本発明の目的は、受動変圧器から成る既知のサブステーションの問題点の幾つ
かを克服する送電及び配電ネットワークに使用するためのサブステーションを提
供することである。
【００１５】 本発明の第１の側面においては、送電及び配電ネットワークに使用するための
サブステーションであって、 少くとも１つの入力巻線と少くとも１つの出力巻線を有する単相絶縁高周波変
圧器と、 複数の半導体スイッチング（切換え又は開閉）デバイスから成り、送電ネット
ワークから入力電力波形を受け取るための少くとも１つの入力ノードと、該変圧
器の一次巻線に接続された少くとも１つの出力ノードを画定するソリッドステー
ト高周波入力スイッチングネットワークと、 複数の半導体スイッチングデバイスから成り、該変圧器の二次巻線に接続され
ており、該サブステーションから出力電力波形を取り出すことができる少くとも
１つの出力ノードを画定する少くとも１つの出力側ソリッドステート高周波スイ
ッチングネットワークと、 前記入力ノードに印加された前記入力波形から前記出力ノードで前記出力波形
を創生するために前記入力スイッチングネットワーク及び出力スイッチングネッ
トワークの前記スイッチングデバイスの作動（開閉）を制御するための制御手段
と、 から成るサブステーションが提供される。
【００１６】 これによって、本発明は、既知の変圧器式サブステーションに代えて、入力波
形から出力波形を創生するように適当な半導体デバイスを操作する制御手段を備
えた半導体式サブステーションを提供する。
【００１７】 本発明に用いられるスイッチング回路及び変圧器に関連して用いられる「高周
波」という用語は、５０Ｈｚ等の通常の供給電力に対して高いという意味であり
、例えば約１ｋＨｚ以上の周波数を意味する。
【００１８】 このシステムは、スイッチの制御が、入力ノードに印加された電流及び、又は
電圧によって測定される、入力電線の電力の状態に従って行われるという点で能
動的である。
【００１９】 本発明のサブステーションは、１５０ｋｖより高い、又は１００ｋｖより高い
、あるいはおそらく１０ｋｖよりも高い入力電圧で作動するように構成すること
が好ましい。
【００２０】 制御手段は、入力電圧の状態をモニターし、その測定値に従ってスイッチング
デバイスのための制御信号を改変又は発生するようになされた測定手段を含むも
のとすることができる。
【００２１】 そのような能動制御システムの使用は、従来技術を上回るいろいろな利点を提
供する。第１に、それは、創生される出力電圧に対する制御を大幅に改善する。
従来の受動変圧器システムでは、出力電圧波形は、変圧器の巻数比によって入力
電圧に対して固定される。しかしながら、本発明のサブステーションでは、出力
は、そのような制限的な態様で変圧器の構造によって左右されることがない。実
際、１：１の巻数比でも使用可能であるが、電圧の変換は、スイッチングデバイ
スの作動だけに依存する。
【００２２】 入力側のスイッチングデバイスは、入力供給電源の各位相に対して少くとも１
つの入力ノードを有するブリッジ回路を含むものとすることができる。通常、三
相配電ネットワークに３つの入力ノードが設けられる。入力スイッチングデバイ
スは、タンク回路を構成する共振素子を含むものとすることができ、そのスイッ
チング回路はタンク回路内に電流を維持する働きをする。
【００２３】 本発明においては、変圧器は単相変圧器とすることが好ましい。これに対して
、従来技術の受動システムでは、変圧器は、各入力位相ごとに変圧器位相を有し
ていなければならない。従って、三相入力供給電源に対しては、三相変圧器が必
要とされる。
【００２４】 単相変圧器が設けられた場合、制御手段は、変圧器の入力側には単一の実質的
に正弦曲線の波形が創生され、変圧器の出力側の半導体スイッチングデバイスは
変圧器の出力から異なる位相の１つ又は複数の波形を再構成するように作動され
るように半導体スイッチングデバイスのスイッチング（開閉）を制御する構成と
することができる。
【００２５】 最も好ましい実施形態では、制御手段は、入力電圧の波形とは独立した少くと
も１つの出力波形を創生するように半導体スイッチングデバイスを制御する構成
とする。その場合、ノイズのある入力波形からきれいな波形を創生することがで
きる。これは、受動変圧器サブステーションを用いたのでは達成できない。なぜ
なら、受動変圧器サブステーションは、入力のノイズを出力波形に忠実に再生す
るからである。
【００２６】 半導体スイッチングデバイスは、スイッチングデバイスの１つ又は複数個、又
は変圧器、又は制御手段が故障した場合は、電力が変圧器を通して伝送されない
ように変圧器に対して配置することができる。これは、フェールセーフ構成とし
て機能する。一実施形態では、すべてのスイッチングデバイスを同一の状態に強
制的に移動させ、入力波形を変圧器から隔離することによってフェールセーフモ
ードを達成することもできる。
【００２７】 本発明の制御手段は、少くとも入力スイッチングネットワークの半導体スイッ
チングデバイスを、サブステーションの入力インピーダンスを供給線の供給イン
ピーダンスにマッチさせるような態様に制御する構成とすることができる。それ
によって、供給線からの電力伝送を最大限にし、受動変圧器依拠システムによっ
て同様の結果を得るためには必要とされる別個のＶＡＲ補償器を設ける必要性を
排除することができる。
【００２８】 ソース（供給源）インピーダンスは、制御手段の制御により半導体スイッチン
グデバイスの１つ又は複数個のスイッチ（開閉）状態を変更することによってリ
アルタイムで制御することができる。入力（ソース）インピーダンスをモニター
するためのモニター手段を設けることができ、制御手段は、このモニター手段に
応答して作動するようにすることができる。
【００２９】 制御手段は、又、入力波形とは位相が異なる出力波形を創生するように半導体
スイッチングデバイスを制御する構成とすることができる。その場合、制御手段
は、例えば出力波形を負荷の需要にマッチさせるために、出力の位相を時間の経
過とともに徐々に変更させるように構成することができる。
【００３０】 更に高度の実施形態では、電流ドレインが優先最大限を超えた場合、創生され
る出力電圧を低下させるように構成された制限手段を設けることができる。この
制限手段は、過剰な負荷電流が引き出された場合、電圧を一時的に低下させるた
めに用いることができる。この制限手段は、負荷によって引き出される出力電流
をモニターするためのモニター手段と、その電流が閾値を越えた場合出力電圧を
低下させるように半導体スイッチングデバイスに印加される制御信号を改変する
ための信号改変手段とで構成することができる。
【００３１】 いろいろな制限制御を達成するために、システムの高度化の度合（精巧度）を
変えることができる。一実施形態においては、負荷によって引き出される（消費
される）電流の所定定度合の変化率に応答して制御信号を変更することができる
。それによってこのシステムをフューズの機能に似せることができる。
【００３２】 本発明のソリッドステートサブステーションは、配電ネットワークの幾つかの
新規な構成を提供するのに用いることができる。
【００３３】 従って、本発明の第２の側面によれば、送電及び配電ネットワークであって、 発電機からの電力を伝送するための送電線と、 該送電線に接続された、上記第１の側面によるサブステーションと、 該サブステーションから負荷へ電力を供給するために該サブステーションの出
力に接続された１つ又は複数の配電線と、 から成る送電及び配電ネットワークが提供される。
【００３４】 ここで、「負荷」とは、モータや炉などの直接的負荷、あるいは他のサブステ
ーション、あるいは他のネットワークの一部分のことをいう。
【００３５】 負荷は、発電機からの交流電圧を伝送するための第２送電線を備えている場合
があり、その場合、サブステーションは、その制御手段が、（第２送電線を含む
）第２ネットワークに供給するために第２ネットワークの電圧の位相と同相の出
力波形を創生するようにスイッチングデバイスのスイッチング（開閉）を制御す
るように構成することができる。従って、供給源からの電力を分かち合うために
互いに位相の異なる、あるいは、周波数さえも異なる２つのネットワークを共通
の供給源に容易に接続することができる。
【００３６】 少くとも２つのサブステーションを供給線と出力負荷との間に並列に接続する
ことができる。それによって、一方のサブステーションが故障した場合、一方の
サブステーションを修理のためにネットワークから切り離し、その間他方のサブ
ステーションの作動を継続することができる。
【００３７】 各サブステーションの上流に回路遮断器を設けることができ、それによって、
サブステーションを送電線から隔離する（切り離す）ことができる。
【００３８】 ネットワークは、消費者向け送電及び配電ネットワークによって構成すること
ができる。この送電線は、例えば１４５ｋｖ又はその前後、又はおそらく２２０
ｋｖ又はそれより高い電圧を供給することができる。
【００３９】 負荷は、３６ｋｖ、又はおそらく２０ｋｖ、又はそれらの値のどちらよりも高
い電圧で作動するものであってよい。
【００４０】 あるいは別法として、上記ネットワークは、電気鉄道システムのための供給ネ
ットワークを構成するものとすることもできる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図を参照して本発明の好ましい実施形態を例として説明する。 図１に示された従来技術のサブステーション１は、１４５ｋｖの電圧の波形を
搬送する２本の入力三相送電線２ａ，２ｂと、家庭用供給ネットワークへ配電す
るための３６ｋｖの電圧の４本の三相出力線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの間に接続
されている。
【００４２】 図１の左側部分を参照して説明すると、２本の入力送電線２ａと２ｂは、スパ
ー線１０によって互いに接続されており、各スパー線（以下、単に「スパー」と
も称する）１０は、中央タップ１３と、該中央タップ１３と各入力送電線２ａ，
２ｂとの間に設けられた２つの断路器（電気アイソレータ）１１，１２を備えて
いる。断路器１１と１２は、中央タップ１３を両方の送電線２ａ，２ｂから完全
に隔離する（切り離す）ために両方共に開放させる（即ち、非導通にする）こと
ができる。あるいは、中央タップ１３を送電線２ａ，２ｂのどちらか一方に接続
するために一方の断路器を閉成する（即ち、導通にする）ことができる。
【００４３】 中央タップ１３は、供給線即ち入力線２０の、三相変圧器２１の入力側への取
り出しポイントを構成する。変圧器２１の、やはり三相の出力端は、スパー２２
を介して４本の三相出力線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに接続されている。
【００４４】 変圧器２１を修理又は交換のために供給線２０隔離することができるように変
圧器２１と中央タップ１３との間に回路遮断器２３と断路器２４が直列に接続さ
れている。
【００４５】 変圧器２１の下流にも、変圧器２１を出力線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから隔離
することができるように別の回路遮断器２５が設けられている。もちろん、平常
稼働中は、回路遮断器２３，２５は、電流を変圧器２１の巻線を通して通流させ
るように閉成されている。
【００４６】 更なる保護を与えるために、各出力線３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、それぞれの
回路遮断器２６，２７，２８，２９を介して変圧器２１に接続されている。
【００４７】 スパート、中央タップと、変圧器と、回路遮断器／断路器の組立体とそっくり
同じものが、図１の右側部分にも設けられ、２つの並列接続回路が形成されてい
る。この構成（２つの並列接続回路）は、一方の変圧器の作動が停止された場合
にも、電力供給の継続を可能にするために必要とされる。
【００４８】 図に示されるように、１４５ｋｖの供給源電圧に対して、各変圧器２１が３６
ｋｖに逓降させる場合、変圧器２１は、通常、６０〜９０ＭＶＡ（メガワット）
の電力を扱うことができなければならない。従って、変圧器は極めて大きなサイ
ズとなる。
【００４９】 本発明の原理によれば、図１に示された従来技術のサブステーションに代わる
改良されたサブステーションが提供される。本発明のサブステーション１００は
、図２に示されている。図２において、三相電流を搬送する接続部分は、３本の
細い平行斜線で示されている。
【００５０】 図２のサブステーションの基本的な構成は、２つの（左右の）同じ変圧器回路
を有しているという点に関する限り図１のものと同じである。本発明のサブステ
ーションの主要な相異は、三相変圧器を用いる受動システムではなく、各変圧器
回路が高周波数、例えば約１ｋＨｚ以上の周波数のスイッチング回路に接続され
た単相変圧器１０１を備えていることである。説明を簡略にするために、このス
イッチング回路の左半分だけについて説明する。図１の構成部品と同様な部品は
、同じ参照符号で示されている。
【００５１】 単相変圧器１０１は、それぞれ入力スイッチング回路１０６，１０４に接続さ
れた２つの入力巻線即ち一次巻線１１２，１１３と、それぞれ出力スイッチング
回路１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄに接続された出力巻線即ち二次巻
線１１４，１１５，１１６，１１７を有する。出力スイッチング回路１０５ａ，
１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、それぞれ、出力負荷線３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄに接続されている。サブステーションの信頼性を高め、各負荷への電力供給管
理の融通性を高めるために、それぞれ対応するスイッチング回路に接続された数
個の二次巻線を用いることができる。送電線２ａ，２ｂから変圧器１０１への供
給線２０は、入力スイッチング回路１０４の入力ノード１０３に接続される。実
際の実施においては、三相送電線に対して、入力スイッチング回路１０４には３
つの入力ノード１０３が必要とされる。使用において、変圧器１０１の入力即ち
一次巻線１１２又は１１３は、それぞれの巻線１１２又は１１３に適正な波形を
創生させるように制御される入力スイッチング回路１０６又は１０４によって駆
動される。この波形は、出力即ち二次巻線１１４〜１１７内に複製され、出力ス
イッチング回路１０５ａ〜１０５ｄは、それらの出力ノード１０７に目標の出力
波形を創生させるように制御される。
【００５２】 入力スイッチング回路１０４，１０６及び出力スイッチング回路１０５は、各
々、ブリッジを形成するように接続された、例えばＩＧＢＴのような半導体スイ
ッチングデバイスのネットワーク（回路網）を構成する。
【００５３】 図３は、入力スイッチング回路１０４のための適当なスイッチングネットワー
クの一例を示す。この入力スイッチング回路１０４は、電力コンバータを構成す
るものであり、半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５及びＳ
Ｗ６が、ＤＣリンク電圧（ＶＤＣ）と三相５０Ｈｚ、ＡＣ波形との間に二方向電
力を流すことができるようにする可逆整流器を構成する。これらのスイッチの作
動は、慣用の高周波パルス幅変調（ＰＷＭ）法を用いてマーク対スペース比可変
方形波が創生されるようになされ、それらの電圧レベルはＤＣリンク電圧によっ
て設定される。これらの電圧レベルの平均が、ＡＣフィルターインダクタＬ１，
Ｌ２，Ｌ３の一端に印加される電圧を規定する。この整流器回路は供給電力だけ
を基準とするので、ＰＷＭ作用によって創生される３つの電圧の平均は、三相供
給電力の平均電圧に等しくなければならない。ＰＷＭ作用によって創生される３
つの電圧は、ＡＣ供給電力に対して、同周波数で、可変振幅及び位相の三相５０
Ｈｚ正弦波となる。この振幅及び位相は、インダクタＬ１，Ｌ２，Ｌ３を通る電
流の大きさ及び位相を規定するように制御される。ＰＷＭ創生電圧を供給電力の
電圧より進ませるか、遅らせるかを制御することにより、電力を供給源へ通すか
、供給源から引き出すかを制御する。同様にして、供給電力の電圧に対するＰＷ
Ｍ創生電圧の大きさが、適用される力率修正度を決定する。そのようなコンバー
タの制御は、慣用技術であり、これを実施する方法の詳細な説明については、Ｉ
ＥＥ会報、Ｐａｒｔ Ｃ，第１４０巻、Ｎｏ．４、１９９３年７月刊行に掲載さ
れたショーダー、メータの「最新静止ＶＡＲ補償装置のベクトル解析と制御」と
題する論文、及び、ＩＥＥ会報、電力応用部，第１４６巻、Ｎｏ．５、１９９９
年９月刊行に掲載されたバラス、ケイドの「間接的電圧検出を用いたＰＷＭ整流
器」と題する論文を参照されたい。フィルターキャパシタＣ１の値は、ＡＣ供給
電圧源の不均衡電圧に起因する、ＤＣリンク電圧中の１００Ｈｚ電圧調和成分を
最少限にするように設定しなければならない。
【００５４】 半導体スイッチＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ９，ＳＷ１０は、高周波変圧器１０１を
通して二方向電力を流すことができる完全４四分円ブリッジ回路を構成する。電
力ソース（電源）を、他のソースが存在する場合、それらの他のソースとと並列
に高周波変圧器へ供給するには、該変圧器と直列関係に何らかのリアクタンスが
存在していなければならない。変圧器は、別個の部品を必要しないだけのある程
度の自己インダクタンスを有している。２対のスイッチＳＷ７，ＳＷ８；ＳＷ９
，ＳＷ１０は、各々、時間とともに変位する方形波を創生するために高周波ＰＷ
Ｍを用いる。２つの方形波間の変位の度合が、変圧器に印加される波形の振幅（
大きさ）を規定する。変圧器に電力を印加する数個の電力源が存在する場合、電
力の流れ（流量）は、変圧器電圧とブリッジスイッチングによって導出される電
圧との位相関系によって規定される直列インダクタＬ４に印加される電圧によっ
て決定される。この動作は、産業応用に関するＩＥＥＥ会報、第２８巻、Ｎｏ．
６，１９９２年１１／１２月に掲載された「高電力複動ＤＣ−ＤＣコンバータの
性能特性」と題するケラルワラ、ガスコイン、ディバン、ブラウマンの論文に記
載されている動作に類似しているので、詳細はその論文を参照されたい。この文
献に記載された構成では、変圧器の両側にコンバータが配置され、それらのコン
バータ間の位相遅延を用いてスイッチングの動作の改善が図られる。又、プレス
マン著「電力供給のスイッチング設計」マグローヒル、ＩＳＢＮ０−０７−０５
２２３６−７、１９９８年刊には、本発明に用いることができるその他のいろい
ろ型式の電力コンバータが、記載されている。
【００５５】 別法として、又、好ましくは、スイッチング回路１０４は、２０００年３月１
８日付で出願された英国特許願ＧＢ０００６５１３．６号の優先権を主張した本
出願人の国際特許出願（ＰＣＴ）の図２を参照して説明されているような共振マ
トリックスコンバータとすることができる。上記国際特許出願に記載された例は
、モータ電力供給のための例であるが、その原理は、本出願のケースにも等しく
適用することができる。
【００５６】 再び、図２を参照して説明すると、出力線３ａ〜３ｄの三相出力は、目的の位
相及び周波数の波形を「再構成」するように出力スイッチング回路１０５ａ〜１
０５ｄ内のソリッドステートスイッチングネットワークを制御するために、パル
ス幅変調（ＰＷＭ）を用いて単相変圧器波形から再構成される。各出力スイッチ
ング回路１０５は、入力スイッチング回路１０４の鏡像とすることができるので
、必要に応じて異なる電圧及び電流定格とすることを除いて、これ以上の説明を
要さない。又、出力波形の形状を整形するために既知の平滑回路が設けられる。
【００５７】 図２に符号Ｅで示されるように、本発明のこの実施形態では、バックアップＤ
Ｃエネルギー蓄積又は供給の手段を設けることが提案される。電力エレクトロニ
クスに用いられるＤＣエネルギー蓄積の最も一般的で信頼できる形態は、少量な
いし中程度の量のエネルギー蓄積のためのキャパシタに依存するものであるか、
あるいは、大容量エネルギーのためのバッテリーに依存するものであるが、燃料
電池もバックアップ供給源として用いることができる。そのようなバックアップ
エネルギーシステムは単相変圧器１０１の二次巻線１１２を介して作動させるの
が便利であり、エネルギー蓄積デバイスＥへの電流の流入量及び蓄積デバイスか
らの電流の流出量を調整する必要がある。従って、エネルギー蓄積デバイスＥは
、入力スイッチング回路１０６を介して変圧器１０１にインタフェース接続され
る。スイッチング回路１０６は、例えば、２０００年３月１８日付で出願された
英国特許願ＧＢ０００６５１３．６号の優先権を主張した本出願人の国際特許出
願（ＰＣＴ）の図１を参照して説明されているようなＤＣ−ＡＣ高周波インバー
タから成るものとすることができる。
【００５８】 あるいは別法として、入力スイッチング回路１０６は、図４に示されるように
構成することもできる。この構成では、変圧器１０１とエネルギー蓄積デバイス
Ｅ（図ではバッテリーとして示されている）との間に二方向電力流を流すことが
できるように慣用の完全４四分円ブリッジ回路が用いられている。この回路は、
図３を参照して説明した完全４四分円ブリッジ回路と同じ態様で作動するので、
改めて説明する必要はない。
【００５９】 図２に戻って説明すると、入力スイッチング回路１０４，１０６及び出力スイ
ッチング回路１０５は、制御装置１１０から発せられ、制御線１１１を通して送
られる制御信号によって制御される。制御装置１１０は、制御信号を発生する中
央演算処理装置（ＣＰＵ）から成る。この処理装置は、適当な制御プログラムか
らの命令と、入力線２０を通って入力スイッチング回路１０４へ流れる電流と電
圧を測定する測定デバイスＤから線１０２を通して送られる信号によって表され
る送電線２ａ，２ｂの電力供給の状態とに応じて適正な信号を創生する。測定デ
バイスＤは、例えば、それ自体は周知である電圧・電流変成器（「変圧器」と総
称される）から成るものとすることができる。
【００６０】 制御装置１１０のための制御プログラムは、変圧器１０１と同じローカル電力
ネットワークに給電する他の電力ソースが存在する場合、ネットワークの電力の
安定性を助成するように出力線３ａ〜３ｄの電流及び、又は電圧を調整するため
に、自然サンプリングモード又はスライディングモード制御等の周知のＰＷＭ法
を用いることができる。ここで、発電のために用いられる同期機は、本来的に他
の発電ソースと同期して作動することに留意されたい。そのような同期機又はそ
れが接続されている電力システムに何らかの位相攪乱が生じた場合、同期機の慣
性によって抵抗される、平衡状態を回復しようとする強い力が働く。しかしなが
ら、電力ネットワークが大型になり、複雑化すると、この回復力の性質が、異な
る発電機及び負荷が相互に作用する態様に因り阻害される傾向がある。この点、
本発明の場合、そのような回復力及び慣性が存在せず、位相ロックが電子的に制
御されるので、本発明のサブステーションは、それが接続される電力伝送及び分
配システムの動的安定性に悪い影響を及ぼすことがない。
【００６１】 エネルギー蓄積デバイスＥの使用を必要とする場合の一例として、時に起こる
ことがある、送電線２ａ，２ｂの供給電圧波形に短い（例えば、半サイクルまで
の）断絶が生じた場合を想定すると、そのような断絶（ブレーク）は、測定デバ
イスＤによって制御装置１１０に信号で通報され、制御装置１１０は、対応する
一次巻線１１３に波形を創生しないように適当な制御信号によって入力スイッチ
ングデバイス１０４を切り換えることができ、それと同時に、出力スイッチング
デバイス１０６も切り換えて蓄積デバイスＥ（キャパシタ列）から電力の短い（
短時間の）バーストを供給させ、サイクルの欠落部分を埋めることができる。平
常作動が再開されたならば、このキャパシタ列Ｅは、送電線２ａ，２ｂから供給
線２０及び一次巻線１１３を通して取り出されたエネルギーを用いて再充電する
ことができる。
【００６２】 単相高周波変圧器と組み合わせてソリッドステート高周波入力及び出力スイッ
チング回路を設けることにより、大きな作用効果が達成される。それらの利点の
幾つかを以下に説明する。
【００６３】 （１）整合シンクインピーダンス制御 入力スイッチング回路１０４のようなコンバータ回路の入力インピーダンスは
、コンバータによって引き出された入力電流をコンバータに印加される電圧と対
比させる尺度となる。先に述べたように、３つの位相の電圧及び電流は、各々、
「スライディングモード制御」と称される技法によって表すことができる。即ち
、３つの位相の各々の振幅が、二次元空間に単一の回転ベクトルとしてマップさ
れる。ここで、平衡三相系の場合はゼロとなるはずの、第３の数字が創生される
ことに留意すべきである。電圧及び電流のベクトルが互いに重なる場合は、コン
バータ回路の入力インピーダンスは抵抗性であり、電流が電圧より前に進んでい
る場合は、入力インピーダンスは並列ＲＣ（抵抗−キャパシタンス）ネットワー
クとみなすことができる。電流は、伝送系のインダクタンスのために電圧より遅
れる自然の傾向がある。そのために、コンバータの端子電圧を低下させ、従って
、これを補償するようにソース電圧に対する電流の関係を規定する直接的な方法
によって伝送損（送電損）を減少させることができる。それは、本発明によれば
、各スイッチデバイスのための制御信号を適切に選択することによって簡単に達
成することができる。
【００６４】 上述した本出願人の国際特許出願（ＰＣＴ）の図２に示された回路を考察する
と、スイッチングデバイスがブリッジの形に接続されており、入力インダクタの
電流を規定された態様で調整するようにブリッジ回路のスイッチング（開閉）を
制御することを必要とする。３アームブリッジを有する三相ＡＣシステムを考え
てみると、このインバータの半サイクルごとにそれらのスイッチングデバイスの
スイッチの組合せとして８つの組合せが可能である。スイッチ（開閉）状態は、
「タンク回路」の共振作動を維持するとともに、インダクタンス他の電流を調整
するために、共振回路の半サイクルごとにゼロ電圧に達したとき切り換えること
ができる。（タンク回路は、上記国際特許出願の図２に示され共振マトリックス
コンバータの出力端を通る共振ＬＣネットワークである。）入力電圧Ｖｓが半サ
イクル期間中にごく僅かしか変化しないと仮定すると、インダクタの電流の変化
は、理論的には下式
【数１】によって与えられる。
【００６５】
【数１】
【００６６】 上式
【数１】において、Ｖは、スイッチ状態に応じて、ピークタンク回路電圧
の＋Ｖｒか、−Ｖｒのいずれかである。電流の変化をスイッチ状態の８つの組合
せについてベクトル空間にマップすれば、六角形として６つの値が得られ、２つ
のスイッチ状態は、六角形の中央ですべて「高」又はすべて「低」を表す。六角
形の向きは、空間内の電圧の位置に関係し、六角形の大きさは、入力インダクタ
Ｌｓの大きさに関係する。これは、任意の特定のスイッチ状態を選択したとき、
その結果得られる電流の変化が基準電流値を最少限の誤差でもって追跡するのに
充分であるように選択することができる。値が大きすぎると、電流に生じる変化
が基準電流値を追跡するのに充分に大きい変化とならず、反対に、値が小さすぎ
ると、各工程において電流に生じる変化が過度になり、入力側に高いレベルの電
流リップルが生じる。
【００６７】 （２）フェールセーフの電力保護 高周波変圧器による隔離を用いることの利点は、中間周波数が上昇すると、一
次巻線と二次巻線の間に伝送されることがあるかとエネルギーが減少することで
ある。即ち、一次側のコンバータ回路１０４をスイッチ動作をしないように停止
することによって、変圧器１０１の一次巻線から二次巻線へ流れるエネルギーを
無視しうる程度にすることができ、それによって、フェールセーフの回路遮断器
動作が得られる。既知の回路遮断器システムでは、電流の遮断を始動するには何
らかのアクションを起こさなければならないので、遮断器が正常に動作するかど
うかについて常に疑念がつきまとう。本発明によれば、電流の遮断は、何らかの
アクションを起こさせないことによって実行される。これは、アクションを開始
することより本質的に信頼性が高い。更に、この方式は、「フェールセーフ」と
することができる。即ち、１群の選択された信号のうちのどれか１つでも欠落す
れば、コンバータの動作を確実に禁止することができる。
【００６８】 システム保護のモードは、サブステーションシステム自体に損傷が惹起される
おそれがある場合のモードと、サブステーションが給電しているシステムに損傷
が惹起されるおそれがある場合のモードに分けることができる。電力の伝送は高
い信頼性を有していなければならないので、電力供給は、変圧器１０１の二次側
においていろいろなサブかいろに分けられる。出力スイッチング回路１０５ａ〜
１０５ｄは、常態では電力の流れを制御し、電力の流れを遮断するために入力ス
イッチング回路１０４を使用するのは、コンバータシステム自体内にのみ発生す
るような破滅的な故障の場合だけである。
【００６９】 これらのコンバータが作動する態様は、それが給電している回路内に存在する
最大限の電流に耐えるように定格付けされていることを意味する。それは、Ｒ．
Ｍ．Ｓ．電流負荷に基づくシステムの定格電流よりはるかに高いレベルにある。
負荷は、すべて、変圧器結合されており、１つの変圧器が最初にスイッチオンさ
れたとき、一瞬の間、不平衡な給電を行って飽和状態になり、高い過渡的単一方
向電流を流すことがある。しかし、これは、通常、数サイクル以内に収まる。重
要なことは、制御装置１１０に組み込まれた給電保護機能が、この過渡的現象の
発生と故障電流とを識別することができることである。通常、関数∫ｉ２ｄｔ（
ｉは負荷から引き出された電流）が許容レベルを超えて上昇するかどうかを判定
することによって、過渡的過負荷と故障電流とを識別する。かくして、下記の保
護モードを提供することができる。
【００７０】 １．変圧器１０１の二次側の出力スイッチング回路１０５ａ〜１０５ｄから引き
出された電流が変圧器の一次側の入力スイッチング回路１０４，１０６の最大定
格を越えた場合、制御装置１１０は、入力スイッチング回路を作動禁止にするこ
とができ、二次側へのそれ以上の電力伝送を阻止する。
【００７１】 ２．負荷からの電流が出力スイッチング回路１０５ａ〜１０５ｄの定格を越え
た場合、あるいは、入力スイッチング回路１０４に対して設定されたレベルより
低く設定されたレベルに達したとき、制御装置１１０は、電流を最大限レベル以
内に維持するように出力電圧を減少させることができる。この状態が過度の時間
（例えば、１００ｍｓを超える時間）継続すると、出力スイッチング回路を作動
禁止にしなければならない。
【００７２】 関数∫ｉ２ｄｔ（ｉは負荷から引き出された電流）の結果が許容レベル超えて
上昇した場合、出力スイッチング回路１０５ａ〜１０５ｄを作動禁止にしなけれ
ばならない。このレベルは、負荷システムのＲ．Ｍ．Ｓ．定格の電流レベルを表
すように設定することができ、標準短時間の過度電流が負荷システムを作動させ
ることがないように充分に高いレベルとしなければならない。
【００７３】 ここに開示した実施形態は、本発明を限定することを企図したものではなく、
他のいろいろな実施形態が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、電力伝送及び分配ネットワークに使用するための従来技術の受動サブ
ステーションの概略図である。
【図２】 図２は、供給ネットワークに使用するための本発明によるサブステーションの
概略図である。
【図３】 図３は、図２のコンバータ１０４を具体化するための１つの態様を示す概略図
である。
【図４】 図４は、図２のインバータ１０６を具体化するための１つの態様を示す概略図
である。
【符号の説明】
１ サブステーション ２ａ，２ｂ 入力三相送電線、入力送電線、送電線 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 三相出力線、出力線、出力負荷線 １０ スパー線、スパー １１ 断路器 １３ 中央タップ ２０ 供給線、入力線 ２１ 三相変圧器、変圧器 ２２ スパー ２３，２５ 回路遮断器 ２４ 断路器 ２６，２７，２８，２９ 回路遮断器 １００ サブステーション １０１ 単相変圧器、変圧器、高周波変圧器 １０２ 線 １０３ 入力ノード １０４ インバータ １０４ 入力スイッチング回路、入力スイッチングデバイス、コンバータ回路、
コンバータ １０４，１０６ 入力スイッチング回路 １０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ 出力スイッチング回路、出力スイッ
チングデバイス １０６ 入力スイッチング回路、インバータ １０７ 出力ノード １１０ 制御装置 １１１ 制御線 １１２，１１３ 一次巻線 １１４，１１５，１１６，１１７ 二次巻線 ２００、Ｅ エネルギー蓄積手段、エネルギー蓄積デバイス、キャパシタ列 Ｃ１ フィルターキャパシタ Ｄ 測定デバイス Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ インダクタ、フィルターインダクタ Ｌ４ インダクタ Ｌｓ 入力インダクタ ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５ 半導体スイッチ ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ９，ＳＷ１０ 半導体スイッチ Ｖｓ 入力電圧
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年７月１５日（２００２．７．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１５】 前記サブステーションの上流に回路遮断器と断路器が設け
られ、該サブステーションの下流に断路器が設けられていることを特徴とする請
求項１２〜１４のいずれか１項に記載の送電及び配電ネットワーク。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１０月３０日（２００２．１０．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】 図に示されるように、１４５ｋｖの供給源電圧に対して、各変圧器２１が３６
ｋｖに逓降させる場合、変圧器２１は、通常、６０〜９０ＭＶＡ（メガボルトア
ンペア）の電力を扱うことができなければならない。従って、変圧器は極めて大
きなサイズとなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】 図２に符号Ｅで示されるように、本発明のこの実施形態では、バックアップＤ
Ｃエネルギー蓄積又は供給の手段を設けることが提案される。電力エレクトロニ
クスに用いられるＤＣエネルギー蓄積の最も一般的で信頼できる形態は、少量な
いし中程度の量のエネルギー蓄積のためのキャパシタに依存するものであるか、
あるいは、大容量エネルギーのためのバッテリーに依存するものであるが、燃料
電池もバックアップ供給源として用いることができる。そのようなバックアップ
エネルギーシステムは単相変圧器１０１の一次巻線１１２を介して作動させるの
が便利であり、エネルギー蓄積デバイスＥへの電流の流入量及び蓄積デバイスか
らの電流の流出量を調整する必要がある。従って、エネルギー蓄積デバイスＥは
、入力スイッチング回路１０６を介して変圧器１０１にインタフェース接続され
る。スイッチング回路１０６は、例えば、２０００年３月１８日付で出願された
英国特許願ＧＢ０００６５１３．６号の優先権を主張した本出願人の国際特許出
願（ＰＣＴ）の図１を参照して説明されているようなＤＣ−ＡＣ高周波インバー
タから成るものとすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】 エネルギー蓄積デバイスＥの使用を必要とする場合の一例として、時に起こる
ことがある、送電線２ａ，２ｂの供給電圧波形に短い（例えば、半サイクルまで
の）断絶が生じた場合を想定すると、そのような断絶（ブレーク）は、測定デバ
イスＤによって制御装置１１０に信号で通報され、制御装置１１０は、対応する
一次巻線１１３に波形を創生しないように適当な制御信号によって入力スイッチ
ングデバイス１０４を切り換えることができ、それと同時に、入力スイッチング
デバイス１０６も切り換えて蓄積デバイスＥ（キャパシタ列）から電力の短い（
短時間の）バーストを供給させ、サイクルの欠落部分を埋めることができる。平
常作動が再開されたならば、このキャパシタ列Ｅは、送電線２ａ，２ｂから供給
線２０及び一次巻線１１３を通して取り出されたエネルギーを用いて再充電する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送電及び配電ネットワークに使用するためのサブステーショ
    ンであって、 少くとも１つの入力巻線と少くとも１つの出力巻線を有する単相絶縁高周波変
    圧器と、 複数の半導体スイッチングデバイスから成り、送電ネットワークから入力電力
    波形を受け取るための少くとも１つの入力ノードと、前記変圧器の一次巻線に接
    続された少くとも１つの出力ノードを画定するソリッドステート高周波入力スイ
    ッチングネットワークと、 複数の半導体スイッチングデバイスから成り、前記変圧器の二次巻線に接続さ
    れており、該サブステーションから出力電力波形を取り出すことができる少くと
    も１つの出力ノードを画定する少くとも１つのソリッドステート高周波出力スイ
    ッチングネットワークと、 前記入力ノードに印加された前記入力波形から前記出力ノードで前記出力波形
    を創生するために前記入力スイッチングネットワーク及び出力スイッチングネッ
    トワークの前記スイッチングデバイスの作動を制御するための制御手段と、 から成るサブステーション。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記入力スイッチングネットワークに印加
    された電流及び、又は電圧に従って前記入力スイッチングネットワーク及び出力
    スイッチングネットワークの前記半導体スイッチングデバイスを制御する構成と
    されていることを特徴とする請求項１に記載のサブステーション。
  3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記入力ノードに流入してくる電力を感知
    するように配置された測定手段から電力状態表示信号を受け取るように接続され
    ており、該制御手段は、該電力状態表示信号の変化に応答して前記入力スイッチ
    ングネットワーク及び出力スイッチングネットワークに信号を発出して該入力ス
    イッチングネットワーク及び出力スイッチングネットワークの半導体スイッチン
    グデバイスのスイッチングを制御する構成とされていることを特徴とする請求項
    １又は２に記載のサブステーション。
  4. 【請求項４】 前記入力スイッチングデバイスは、入力供給電源の各位相に
    対して少くとも１つの入力ノードを有するブリッジ回路を含むことを特徴とする
    請求項１〜３のいずれか１項に記載のサブステーション。
  5. 【請求項５】 前記制御手段は、 前記変圧器の一次側には単一の実質的に正弦曲線の波形が創生されるように前
    記入力スイッチングネットワークの半導体スイッチングデバイスを制御し、 前記変圧器の二次側の波形から異なる位相の１つ又は複数の出力波形を再構成
    するように前記出力スイッチングネットワークの半導体スイッチングデバイスを
    制御する構成とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
    のサブステーション。
  6. 【請求項６】 前記各制御手段は、入力電圧の波形とは独立した少くとも１
    つの出力波形を創生するように前記半導体スイッチングデバイスを制御する構成
    とされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のサブステー
    ション。
  7. 【請求項７】 前記各半導体スイッチングデバイスは、前記スイッチングデ
    バイスの１つ又は複数個、又は前記変圧器、又は前記制御手段が故障した場合は
    、電力が該変圧器を通して伝送されないように該変圧器に対して配置されている
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のサブステーション。
  8. 【請求項８】 前記制御手段は、少くとも前記入力スイッチングネットワー
    クの半導体スイッチングデバイスを、該サブステーションの入力インピーダンス
    を供給線のソースインピーダンスにマッチさせるような態様に制御する構成とさ
    れていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のサブステーショ
    ン。
  9. 【請求項９】 前記制御手段は、前記半導体スイッチングデバイスの１つ又
    は複数個のスイッチ状態を変更し、それによって前記ソースインピーダンスをリ
    アルタイムで制御する構成とされていることを特徴とする請求項８に記載のサブ
    ステーション。
  10. 【請求項１０】 電流ドレインが所定のレベルを超えた場合、創生される最
    大出力電圧を低下させるように構成された制限手段を含むことを特徴とする請求
    項１〜９のいずれか１項に記載のサブステーション。
  11. 【請求項１１】 送電及び配電ネットワークであって、 発電機からの電力を伝送するための送電線と、 該送電線に接続された、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のサブステーシ
    ョンと、 該サブステーションから負荷へ電力を供給するために該サブステーションの出
    力に接続された１つ又は複数の配電線と、 から成る送電及び配電ネットワーク。
  12. 【請求項１２】 前記負荷は、発電機からの交流電圧を伝送するための第２
    送電線を備えており、前記サブステーションの前記制御手段は、前記第２送電線
    を含む第２ネットワークに供給するために該第２ネットワークの電圧の位相と同
    相の出力波形を創生するように前記スイッチングデバイスのスイッチングを制御
    する構成とされていることを特徴とする請求項１１に記載の送電及び配電ネット
    ワーク。
  13. 【請求項１３】 前記サブステーションは、前記供給線と出力負荷との間に
    並列に接続された２つの変圧器とそれらの変圧器に対応する入力スイッチングネ
    ットワーク及び出力スイッチングネットワークから成ることを特徴とする請求項
    １１又は１２に記載の送電及び配電ネットワーク。
  14. 【請求項１４】 前記サブステーションの上流に回路遮断器と断路器が設け
    られ、該サブステーションの下流に断路器が設けられていることを特徴とする請
    求項１４，１５又は１６に記載の送電及び配電ネットワーク。
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