JP2011055685A - 超電導直流き電システム、および故障検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】保護継電器11内の故障選択検出部12はΔI形の故障選択検出部であり、故障検知情報交換部13は、隣接(き電線101を通して対向)する他の変電ポスト(他の直流変電所またはき電区分所)の保護継電器11と、故障検知情報の交換を行う。故障論理判定部14は、自身の故障選択検出部12で検出された故障検知情報と、対向するポストの保護継電器11から受信した故障検知情報とを比較し、一致するかどうかを判定する。そして、一致すると判定した場合に、トリップ信号を生成して、連携する直流遮断器112等をトリップさせる。
【選択図】図2
Description
これにより、き電線に超電導線を用いた直流き電システムにおいて、き電線に故障電流が流れる場合に、不要に多数のき電区間がき電停止されること抑止できる。
これにより、前項で述べた不要動作を防止する機能を実現するとともに、故障点の位置を標定するロケータとしての機能を兼ねることができる。位置標定の精度は、保護継電器の内部時計を同期させることで向上させることができる。
これにより、変電所の直近短絡故障など大電流かつ大電流突進率の故障に求められる高速保護を実現するとともに、通常の故障電流に対しては、故障区間を判定して必要な区間のみの保護を行うことができる。
(4)また、本発明の超電導直流き電システムにおいては、保護継電器内の故障選択検出部により、第1の範囲の範囲内の故障電流が所定の方向に流れた場合に故障検知情報を出力し、故障検知情報交換部により、隣接する直流変電所内の保護継電器との間で故障検知情報を交換する。そして、故障論理判定部により、故障選択検出部から出力される故障検知情報と、故障検知情報交換部から得られる隣接する直流変電所における故障検知情報とを基に、故障が当該保護継電器の保護対象とするき電区間の内部または外部で発生したかを判定し、故障が保護継区間内で発生したと判定した場合に直流遮断器にトリップ信号を出力する。
これにより、超電導線を用いたき電線に直流電圧をき電する場合に、変電所の直近短絡故障など大電流かつ大突進率の故障電流に対しては、直流遮断器によりき電線を高速に分離して保護を行うとともに、通常の故障電流に対しては、隣接する保護継電器間で故障検知情報を交換することにより故障区間を判定して保護を行うことができる。このため、このため、不要に多数のき電区間がき電停止されること抑止できる。
これにより、保護継電器により、故障が保護対象区間の内部または外部で発生したかを判定することができる。このため、保護継電器により不要な保護動作(不要動作)が行われることを抑止できる。
これにより、直流変電所およびき電区分所において、故障区間のみき電停止されるため、停電範囲を必要最小限にすることができる。
これにより、本発明の超電導直流き電システムおいて使用される保護継電器を、従来から使用され実績のあるΔI形故障選択継電器の技術を利用して構成することができる。
これにより、本通信線は実績のある技術を利用して構築することができる。
図1は、本発明の超電導直流き電システムにおける保護方式について説明するための図である。図に示すように、本実施形態の超電導直流き電システムでは、各直流変電所(SS)およびき電区分所(SP)のそれぞれに、直流遮断器111〜118と保護継電器201A〜208Aとが単線ごとに2組ずつ配置される。例えば、直流変電所102Aには、直流遮断器111と保護継電器201Aの組と、直流遮断器112と保護継電器202Aの組とが配置される。そして、それぞれの保護継電器201Aと202Aにより、き電線101に流れる異なる方向(回線)の電流を検出するように構成されている。複線や複々線であって、上下一括き電方式を採用していない場合には、同様の直流遮断器と保護継電器の構成がそれぞれの線路ごとに構成される。
従って、図1に示す例では、き電線101に設けられている保護継電器202Aとこの保護継電器202Aに隣接して対向する保護継電器203Aにおいてのみ故障検出論理(故障検出電流が流れる方向)が一致する。したがって、この故障検出論理が一致することにより、保護継電器202Aからトリップ信号bを出力して、直流遮断器112をトリップ(開放)させる。また同様に、保護継電器203Aからトリップ信号aを出力して、直流遮断器113をトリップさせる。これにより、き電線101における直流遮断器112と113で区分されるき電区間が故障区間として分離される。
また、この自動遮断領域Bにおけるき電線の開放を行う際、通信を用いた故障論理判定を行う必要がないため、従来の直流き電システムと同様に、直流高速度遮断器の選択特性(多くの場合、インダクタンスと抵抗の直列回路を2つ並列に接続することで選択性を実現している)を用いる構成としてもよい。この場合、き電線の保護は直流高速度遮断器とパイロット継電方式の故障選択継電器及び連絡遮断装置によって行う構成となり、機器構成として従来システムと同様になる。
これにより、き電線に超電導線を用いた直流き電システムにおいて、き電線に故障電流が流れる場合に、故障区間を判定して保護を行うことができ、不要に多数のき電区間で給電が停止されること抑止することができる。
これにより、変電所の直近短絡故障など大電流かつ大電流突進率の故障電流が流れる場合は、故障区間の判定を行うことなく、故障区間を高速で分離し保護を行おこなうことができる。
Claims (9)
- き電線として超電導線を使用し、沿線に配置される複数の直流変電所により前記き電線に直流電圧を給電する超電導直流き電システムであって、
前記各直流変電所の送出部に設けられ、当該直流変電所が前記き電線に出力する電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の測定値を基に、前記各直流変電所から前記き電線に対するき電の停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
電流の変化値と当該電流値の変化率を示す電流突進率とによって予め設定される第1の範囲の電流変化が前記電流検出器により検出された場合に、隣接する各直流変電所に流れる電流の方向との論理演算に基づいて、当該直流変電所間を故障区間として判定し、当該故障区間における前記き電線へのき電を受け持つ直流変電所からのき電を停止させる、
ことを特徴とする超電導直流き電システム。 - 前記制御部は、
隣接する直流変電所に流れる前記電流の方向が同一の場合、当該直流変電所に挟まれたき電区間を前記故障区間とすることを特徴とする請求項1に記載の超電導直流き電システム。 - 前記制御部は、
第2の範囲の電流が前記電流検出器により検出された場合に、当該電流が流れるき電区間を故障区間と判定し、
前記第1の範囲は、電流変化の大きさが第1の電流値以上であり、かつ前記電流突進率が第1の電流突進率以上の領域であり、
前記第2の範囲は、前記第1の範囲に含まれる領域であって、
電流変化の大きさが第2の電流値以上であり(第2の電流値>第1の電流値)、かつ電流の変化率を示す電流突進率が第2の電流突進率以上の領域である(第2の電流突進率>第1の電流突進率)、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の超電導直流き電システム。 - 前記各直流変電所には、
き電区間を接続または分離すると共に、当該直流変電所が給電を受け持つき電区間のき電線に給電または給電停止を行うための直流遮断器と、
前記給電を受け持つき電区間のき電線に流れる故障電流を検出して前記直流遮断器へトリップ信号を出力する保護継電器と、
を備え、
前記保護継電器は、
前記第1の範囲の故障電流が流れる場合に、該第1の範囲の故障電流が流れたことを検知すると共に該故障電流の方向性を判別し、前記第1の範囲の故障電流が所定の方向に流れた場合に故障検知情報を出力する故障選択検出部と、
隣接する直流変電所内の保護継電器との間で前記故障検知情報を交換する故障検知情報交換部と、
前記故障選択検出部から出力される故障検知情報と、前記故障検知情報交換部から得られる隣接する直流変電所における故障検知情報とを基に、故障が当該故障継電器の保護対象とする区間の内部または外部で発生したかを判定し、内部で発生したと判定した場合に前記直流遮断器にトリップ信号を出力する故障論理判定部と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の超電導直流き電システム。 - 前記各直流変電所には、単線ごとにあるいは上下線を一括して、
一方の側に隣接する直流変電所に向かう第1のき電線に接続される第1の直流遮断器と、
前記第1のき電線に流れる故障電流を検出する第1の保護継電器と、
他方の側に隣接する直流変電所に向かう第2のき電線に接続される第2の直流遮断器と、
前記第2のき電線に流れる故障電流を検出する第2の保護継電器と、
を備え、
前記第1の保護継電器は、前記一方の側に隣接する直流変電所内の第2の保護継電器と故障検知情報の交換を行い、
前記第2の保護継電器は、前記他方の側に隣接する直流変電所内の第1の保護継電器と故障検知情報の交換を行う、
ことを特徴とする請求項4に記載の超電導直流き電システム。 - 前記直流変電所に加えて直流遮断器を有するき電区分所に前記保護継電器が設備され、
前記保護継電器内の故障検知情報交換部は、
隣接する直流変電所またはき電区分所との間で、前記故障検知情報を交換する、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の超電導直流き電システム。 - 前記直流遮断器がトリップ動作した際に、隣接する直流変電所またはき電区分所の直流遮断器を開放させるための連絡遮断装置を有する、
ことを特徴とする請求項4に記載の超電導直流き電システム。 - 前記保護継電器内の故障選択検出部は、
故障電流の方向性を判別すると共に、所定の方向に流れる電流の変化率を検出して故障を判定するΔI形故障選択継電器により構成される、
ことを特徴とする請求項4から請求項7のいずれかに記載の超電導直流き電システム。 - き電線として超電導線を使用し、沿線に配置される複数の直流変電所により前記き電線に直流電圧を給電する超電導直流き電システムにおける故障検出方法であって、
前記各直流変電所の間のき電線に流れる電流を電流検出器により検出する電流検出手順と、
前記電流検出器の測定値を基に、前記各直流変電所におけるき電の停止を判定する制御手順と、
を含み、
前記制御手順により、
電流の変化値と当該電流の変化率を示す電流突進率とによって予め設定される第1の範囲の電流が前記電流検出器により検出された場合に、隣接する各直流変電所間に流れる電流の方向の論理に基づいて、当該直流変電所間を故障区間として判定し、当該故障区間における前記き電線へのき電を受け持つ直流変電所からのき電を停止させる、
ことを特徴とする故障検出方法。
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