JP2012050163A - Protective device of power conversion device - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To discriminate an internal short circuit from a commutation failure which is an abnormality with an external cause, with a simple device configuration.SOLUTION: In a protective device of a power conversion device, an AC side of a first converter is connected to a first AC system, and an AC side of a second converter is connected to a second AC system. A DC reactor is provided to a DC circuit between the first converter and the second converter, and one of the converters is operated as a forward converter while the other converter is operated as a reverse converter. Current of the first AC system and current of the second AC system are compared with a DC current reference value respectively. Based on positiveness or negativeness of its differential current, the abnormality of the power converter is determined as an internal short circuit or as a commutation failure.

Description

本発明は、電力変換装置の保護装置に係り、特に内部異常と外部起因の異常を判別することができる電力変換装置の保護装置に関する。   The present invention relates to a protection device for a power conversion device, and more particularly to a protection device for a power conversion device that can discriminate between an internal abnormality and an abnormality caused by the outside.

電力変換装置は、種々の分野で種々の構成のものが使用されているが、本発明が適用される電力変換装置は、順変換器と逆変換器を備え、これらの変換器の間に直流回路を形成する型式のものである。係る電力変換装置を採用するシステムとしては、電力系統の直流送電システム、揚水発電システムの揚水始動装置などがある。   Although power conversion devices having various configurations are used in various fields, a power conversion device to which the present invention is applied includes a forward converter and an inverse converter, and a direct current is interposed between these converters. It is the type that forms the circuit. As a system that employs such a power conversion device, there are a direct current power transmission system of a power system, a pumping starter of a pumped storage power generation system, and the like.

図2に、順変換器と逆変換器を備える電力変換装置を適用した一例として、揚水発電システムの揚水始動装置の構成を示す。この図で、1はR、S、Tの3相の電力系統、2は始動変圧器である。他方、6は発電電動機であり、その回転軸にポンプ水車9が直結されている。なお、発電電動機6側をU、V、Wの3相の交流系統とする。10は、電力系統1と発電電動機6の間に設けられた電力変換装置であり、順変換器3と、逆変換器5と、直流回路上の直流リアクトル4から構成される。   In FIG. 2, the structure of the pumping start apparatus of a pumped-storage power generation system is shown as an example to which the power converter device provided with a forward converter and an inverse converter is applied. In this figure, 1 is a three-phase power system of R, S, and T, and 2 is a starting transformer. On the other hand, 6 is a generator motor, and a pump turbine 9 is directly connected to a rotating shaft thereof. The generator motor 6 side is a three-phase AC system of U, V, and W. Reference numeral 10 denotes a power conversion device provided between the power system 1 and the generator motor 6, and includes a forward converter 3, an inverse converter 5, and a DC reactor 4 on a DC circuit.

この装置構成によれば、揚水発電システムの揚水始動にあたり、順変換器3によって電力系統1の交流電力を直流に変換し、この直流は、直流リアクトル4によって平滑化されたのち逆変換器5に入力される。逆変換器5は駆動対象である発電動動機6の回転速度に応じた周波数の交流電力を供給する。なお、順変換器と逆変換器を備える電力変換装置を、揚水発電システムの揚水始動装置に適用したものとして、非特許文献1が知られている。   According to this device configuration, at the start of pumping of the pumped storage power generation system, the AC power of the power system 1 is converted to DC by the forward converter 3, and this DC is smoothed by the DC reactor 4 and then passed to the inverse converter 5. Entered. The inverse converter 5 supplies AC power having a frequency corresponding to the rotational speed of the generator motive 6 to be driven. Non-Patent Document 1 is known as an application of a power conversion device including a forward converter and an inverse converter to a pumping starter of a pumped storage power generation system.

順変換器3及び逆変換器5には、サイリスタ、IGBTなどの半導体スイッチが使用され、例えばサイリスタを直列接続して上下のアームを形成し、上下アーム間を交流系統の各相に接続する。また、アーム両端を直流回路に接続する。さらに、電力変換装置の制御、保護の目的で、電力変換装置の両側の交流電流が変流器CTA、CTBにより検知され、使用される。   For the forward converter 3 and the inverse converter 5, semiconductor switches such as thyristors and IGBTs are used. For example, thyristors are connected in series to form upper and lower arms, and the upper and lower arms are connected to each phase of the AC system. Also, both ends of the arm are connected to a DC circuit. Furthermore, for the purpose of controlling and protecting the power converter, the alternating current on both sides of the power converter is detected and used by the current transformers CTA and CTB.

なお、以下の説明において、順変換器3及び逆変換器5を構成する半導体スイッチに言及する場合があるが、3相アーム接続された個々の半導体スイッチは、順変換器3と逆変換器5を表す記号(3、5)、交流相を表す記号(UVW、RST)、上アームと下アームを区別する記号(1、2)で組み合わされた3桁の記号で区別して表記するものとする。   In the following description, the semiconductor switches constituting the forward converter 3 and the inverse converter 5 may be referred to, but the individual semiconductor switches connected to the three-phase arm are represented by the forward converter 3 and the inverse converter 5. Symbols (3, 5) representing AC, symbols (UVW, RST) representing AC phases, and symbols (1, 2) for distinguishing the upper arm and lower arm are distinguished and represented by a three-digit symbol. .

電力変換装置においては、主に半導体スイッチを使用することに付随して、各種の異常状態を惹起する。これは例えば内部短絡であり、外部起因の異常である転流失敗である。先の非特許文献1には、電力変換装置両側の交流電流を入力し、その差電流により異常検出することが示されている。また、特許文献1には、変換器の交流側電流とアーム電流を入力として転流失敗を検出するものが開示されている。   In a power converter, various abnormal states are caused mainly in association with the use of a semiconductor switch. This is an internal short circuit, for example, commutation failure that is an abnormality caused by the outside. The previous Non-Patent Document 1 shows that an alternating current on both sides of the power converter is input and an abnormality is detected by the difference current. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a method for detecting a commutation failure using an AC side current and an arm current of a converter as inputs.

特開昭62−262670号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-262670

雑誌「日立評論」2007年2月号「東京電力株式会社神奈川発電所向け525MVA発電動動機・サイリスタ始動装置の運転開始」Magazine "Hitachi Review" February 2007 "Start of operation of 525 MVA power generation motive and thyristor starter for Tokyo Electric Power Company's Kanagawa Power Station"

電力変換装置における異常状態のうち、内部短絡の場合は速やかにシステム停止すべきであるが、外部起因の異常である転流失敗では多くの場合に交流の数サイクルのうちに回復する可能性が高いことから必ずしもシステム停止しなくてもよい。   Of the abnormal states in the power converter, the system should be shut down quickly in the case of an internal short circuit, but in many cases, commutation failure, which is an abnormality caused by the outside, may recover within several AC cycles. It is not always necessary to stop the system because it is expensive.

仮に、揚水始動途中でシステム停止と判断した場合には、運転シーケンスによって装置を停止させていたため、途中まで加速させた発電動動機を、その後は自然減速させることになる。ついで、完全停止後、装置を再び使用するのは、疑われる内部異常がないのを確認した後であり、それまでは運用できないことになり、揚水の機会喪失の点で電力系統の運用に悪影響を与えると共に、現象の特定にも時間を要するという問題があった。   If it is determined that the system is stopped during the pumping start, the apparatus is stopped by the operation sequence, so that the power generation motive that has been accelerated halfway is naturally decelerated thereafter. Then, after the complete shutdown, the equipment is used again after confirming that there are no suspected internal abnormalities, and until then it will not be possible to operate, adversely affecting the operation of the power system in terms of lost pumping opportunities. In addition, there is a problem that it takes time to identify the phenomenon.

また、システム停止してしまうと、揚水発電システムの揚水始動装置の事例では、始動の初期に戻って交流系統や電力変換装置などの電気回路操作、ポンプ水車などの機械系或いは水系の操作をやり直す必要があり、この意味においても多大の時間と労力を要することになる。   Also, if the system is shut down, in the case of the pumping starter of the pumped storage power generation system, the operation returns to the initial stage and the electric circuit operation such as the AC system and the power converter, the mechanical system such as the pump turbine, or the water system operation is performed again. In this sense, too much time and labor are required.

このため、望ましくは内部短絡と外部起因の異常である転流失敗を区別して、それぞれに適した事後対策としたいが、特許文献1あるいは非特許文献1では、これらを明確に区別することができない。   For this reason, it is desirable to distinguish between internal short circuit and commutation failure, which is an abnormality caused by the outside, and to adopt post-measures suitable for each. However, in Patent Document 1 or Non-Patent Document 1, these cannot be clearly distinguished. .

図4は、内部短絡を発生したときの事故様相を示す図であり、例えば順変換器3において、半導体スイッチ3R1と3T2が導通しているタイミングで半導体スイッチ3S1が内部短絡を生じたものとする。この場合には、始動変圧器2のR相から半導体スイッチ3R1、3S1を介して始動変圧器2のS相に至る短絡回路が形成される。   FIG. 4 is a diagram illustrating an accident situation when an internal short circuit occurs. For example, in the forward converter 3, it is assumed that the semiconductor switch 3S1 has an internal short circuit at the timing when the semiconductor switches 3R1 and 3T2 are conductive. . In this case, a short circuit is formed from the R phase of the starting transformer 2 to the S phase of the starting transformer 2 via the semiconductor switches 3R1, 3S1.

これに対し、外部起因の異常である転流失敗は、順変換器3や逆変換器5における何らかの理由により、直流電流Idの転流がうまくいかずに上下の半導体スイッチが同時にONする状態となる現象である。この転流失敗は、特に半導体スイッチがサイリスタの場合にしばしば問題となるが、「外部起因の一過性の異常である」とされる理由は、転流失敗が、以下の2つの経緯により発生し、その後復旧して再度運転継続できることが多いことによる。   On the other hand, commutation failure that is an abnormality caused by the outside is a state in which the upper and lower semiconductor switches are simultaneously turned on because the commutation of the direct current Id is not successful due to some reason in the forward converter 3 and the reverse converter 5. It is a phenomenon. This commutation failure is often a problem especially when the semiconductor switch is a thyristor, but the reason why it is considered as “a transient abnormality caused by the outside” is due to the following two circumstances. However, it is often possible to recover after that and continue operation again.

まず第1の場合は、電力系統1に擾乱が発生した場合である。例えば、電力系統への落雷などによって地絡が生じると、電力系統の電圧は正常時に比べて低下する。この異常状態は一時的であるのが普通で、通常は地絡発生点の両端の遮断器を開くなどによって事故点が除去され、電圧は数サイクルで回復する。しかし、電圧が低下している期間は、順変換器にとっては、その転流電圧が不足する状態になるため、正常な転流ができずに転流失敗に至る場合がある。   First, the first case is when a disturbance occurs in the power system 1. For example, when a ground fault occurs due to a lightning strike to the power system, the voltage of the power system is lower than that during normal operation. This abnormal condition is usually temporary. Usually, the fault point is removed by opening the circuit breakers at both ends of the ground fault occurrence point, and the voltage is recovered in several cycles. However, since the commutation voltage is insufficient for the forward converter during the voltage drop period, normal commutation may not be achieved and commutation may fail.

また、第2の場合は、逆変換器の点弧指令の元になる同期信号が雑音などによって変動する場合である。同期信号が変動し、逆変換器の半導体スイッチに対する点弧指令が遅れた場合、それまで導通状態だった半導体スイッチを消弧させるための逆電圧の期間が不足する場合がある。その場合は、当該半導体スイッチが消弧できず、次に順電圧が印加したタイミングで再び導通状態になる。この再導通は制御による導通ではないため、制御によって点弧された他の半導体スイッチとの間で直流回路を短絡する状態を生じる。   The second case is a case where the synchronization signal that is the basis of the ignition command of the inverse converter fluctuates due to noise or the like. When the synchronization signal fluctuates and the ignition command for the semiconductor switch of the inverse converter is delayed, the reverse voltage period for extinguishing the semiconductor switch that has been in a conductive state may be insufficient. In that case, the semiconductor switch cannot be extinguished, and becomes conductive again when the forward voltage is applied next. Since this re-conduction is not conduction by control, the DC circuit is short-circuited with another semiconductor switch fired by control.

第1、第2の場合とも、結果として到達する状態は、図5のような転流失敗(図の例では逆変換器5での上下アーム短絡、5V1−5V2間)であり、異常な通電状態ではあるが装置の内部異常ではない。また、その原因となる事象は装置外に起因した一過性のものである場合がある。従って、交流系統の電圧が安定し、あるいは同期信号の雑音が無くなれば、旧に復して安定に転流動作を再開することができる。   In both the first and second cases, the state to be reached as a result is a commutation failure as shown in FIG. 5 (in the example shown in the figure, the upper and lower arms are short-circuited in the reverse converter 5, between 5V1 and 5V2), and abnormal energization Although it is in a state, it is not an internal abnormality of the device. In addition, the event that causes the problem may be a temporary event caused by the outside of the apparatus. Therefore, when the voltage of the AC system is stabilized or the noise of the synchronization signal is eliminated, the commutation operation can be stably resumed after returning to the old one.

これらの異常事象に対し、特許文献1あるいは、非特許文献1の技術は、それぞれ転流失敗、内部短絡を検知できる。しかし、電力変換装置の両側の交流電流の差を監視する非特許文献1の方式では、図5の転流失敗も、図4の内部短絡も、交流電流の差が発生しているという計測事象においては同じであり、結果的には内部短絡と判断してしまう。   With respect to these abnormal events, the technique of Patent Document 1 or Non-Patent Document 1 can detect commutation failure and internal short circuit, respectively. However, in the method of Non-Patent Document 1 that monitors the difference between the alternating currents on both sides of the power conversion device, the measurement event that the difference in alternating current occurs in both the commutation failure in FIG. 5 and the internal short circuit in FIG. Is the same, and as a result, it is determined as an internal short circuit.

交流電流と各アーム電流を使用する特許文献1の方式では、それ自体では内部短絡と区別できない(短絡が原因で同じ事象が発生していても区別できない)ので、他の内部短絡検出手段との組み合わせで総合的に判断する必要がある。   In the method of Patent Document 1 that uses an AC current and each arm current, it cannot be distinguished from an internal short circuit by itself (it cannot be distinguished even if the same event occurs due to a short circuit). It is necessary to judge comprehensively by combination.

以上のことから、本発明においては簡便な装置構成で内部短絡と外部起因の異常である転流失敗を区別することができる電力変換装置の保護装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a protection device for a power conversion device that can distinguish between an internal short circuit and an external commutation failure with a simple device configuration.

上記課題の解決のために本発明の電力変換装置の保護装置は、第1の交流系統に第1の変換器の交流側が接続され、第2の交流系統に第2の変換器の交流側が接続され、第1の変換器と第2の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられ、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、第1の交流系統の電流と第2の交流系統の電流を、それぞれ直流電流基準値と比較し、その差電流の正負により、電力変換装置の異常を内部短絡と転流失敗に判別する。   In order to solve the above problems, the protection device for a power converter according to the present invention is configured such that the AC side of the first converter is connected to the first AC system, and the AC side of the second converter is connected to the second AC system. In a power conversion apparatus in which a DC reactor is provided in a DC circuit between the first converter and the second converter, and one of the converters operates as a forward converter and the other converter operates as an inverse converter. The current of the first AC system and the current of the second AC system are respectively compared with the DC current reference value, and the abnormality of the power converter is determined to be an internal short circuit and a commutation failure based on the sign of the difference current.

なお、交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、直流回路に設けた直流変流器の出力を用いる。   In addition, the output of the direct current transformer provided in the direct current circuit is used as the direct current reference value to be compared with the current of the alternating current system.

また、第1の交流系統に接続された第1の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するとともに、交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、直流電流整定値を用いる。   In addition, the first converter connected to the first AC system controls the DC current of the DC circuit to the set value to a constant value, and sets the DC current reference value as a DC current reference value to be compared with the AC system current. Use the value.

上記課題の解決のために本発明の電力変換装置の保護装置は、第1の交流系統に第1の変換器の交流側が接続され、第2の交流系統に第2の変換器の交流側が接続され、第1の変換器と第2の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられ、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、第1の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第1の減算回路と、第2の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第2の減算回路と、第1の減算回路の出力の正負を判断して第1の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第1の比較回路と、第2の減算回路の出力の正負を判断して第2の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第2の比較回路とを備える。   In order to solve the above problems, the protection device for a power converter according to the present invention is configured such that the AC side of the first converter is connected to the first AC system, and the AC side of the second converter is connected to the second AC system. In a power conversion apparatus in which a DC reactor is provided in a DC circuit between the first converter and the second converter, and one of the converters operates as a forward converter and the other converter operates as an inverse converter. A first subtraction circuit for obtaining a difference between the absolute value of the maximum value of the current of the first AC system and the DC current reference value; and an absolute value of the maximum value of the current of the second AC system and the DC current reference value A second subtraction circuit for obtaining a difference, a first comparison circuit for determining whether the output of the first subtraction circuit is positive or negative and discriminating and determining a commutation failure and an internal short circuit of the converter on the first AC system side; Determine whether the output of the second subtractor circuit is positive or negative and identify the commutation failure and internal short circuit of the converter on the second AC system side. And a second comparator circuit to determine.

なお、交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、直流回路に設けた直流変流器の出力を用いるのがよい。   In addition, it is good to use the output of the direct current transformer provided in the direct current circuit as a direct current reference value compared with the electric current of an alternating current system.

上記課題の解決のために本発明の電力変換装置の保護装置は、第1の交流系統に第1の変換器の交流側を接続し、第2の交流系統に第2の変換器の交流側を接続し、第1の変換器と第2の変換器の間の直流回路に直流リアクトルを設け、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転し、第1の交流系統に接続された第1の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するようにされた電力変換装置において、交流系統の電流と直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であるときに、その交流系統に接続された変換器の内部短絡と判断し、交流系統の電流が0となるときに、その交流系統に接続された変換器の転流失敗と判断する。   In order to solve the above problems, the protection device for a power converter according to the present invention connects the AC side of the first converter to the first AC system, and connects the AC side of the second converter to the second AC system. And a DC reactor is provided in the DC circuit between the first converter and the second converter, one of the converters is operated as a forward converter, and the other converter is operated as an inverse converter. In the power converter configured to control the DC current of the DC circuit to its set value constantly by the first converter connected to the AC system, the current of the AC system and the set value of the DC current are compared, When the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that an internal short circuit has occurred in the converter connected to the AC system, and when the AC system current becomes zero, the commutation of the converter connected to the AC system Judge as failure.

なお、交流系統の電流と直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であることを判別するときに、その差の大きさに応じた時限特性を持たせるのがよい。   When comparing the current of the AC system and the set value of the DC current and determining that the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is preferable to provide a time characteristic according to the magnitude of the difference.

なお、内部短絡と判断したときに装置停止し、転流失敗と判断したときにその回復を待って運転再開する。   When it is determined that the internal short circuit has occurred, the apparatus is stopped. When it is determined that the commutation has failed, the operation is resumed after the recovery.

本発明によれば、内部事故と転流失敗を区別可能となるためシステムを停止させる必要がない。異常が判別できるため揚水始動の機会を失することを防止することが可能となる。   According to the present invention, since it is possible to distinguish between an internal accident and a commutation failure, there is no need to stop the system. Since it is possible to determine the abnormality, it is possible to prevent losing the opportunity to start pumping.

内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の第1の実施例を示す図。The figure which shows the 1st Example of the protective device which distinguishes an internal short circuit and commutation failure. 順変換器と逆変換器を備える電力変換装置の適用例を示す図。The figure which shows the application example of a power converter device provided with a forward converter and an inverse converter. 電力変換装置と、その保護装置が必要とする入力電流を示す図。The figure which shows the input current which a power converter device and its protection device require. 順変換器側内部短絡を発生したときの事故様相を示す図。The figure which shows the accident aspect when the forward converter side internal short circuit generate | occur | produced. 逆変換器側転流失敗を発生したときの事故様相を示す図。The figure which shows the accident aspect when the reverse converter side commutation failure generate | occur | produces. 正常運転時の各部電流波形を示す図。The figure which shows each part current waveform at the time of normal driving | operation. 正常運転時の、図1回路の各部信号を示す図。The figure which shows each part signal of the circuit of FIG. 1 at the time of normal driving | operation. 順変換器側内部短絡時の各部電流波形を示す図。The figure which shows each part current waveform at the time of a forward converter side internal short circuit. 順変換器側内部短絡時の図1回路の各部信号を示す図。The figure which shows each part signal of the circuit of FIG. 1 at the time of a forward converter side internal short circuit. 逆変換器側転流失敗時の各部電流波形を示す図。The figure which shows each part current waveform at the time of a reverse converter side commutation failure. 逆変換器側転流失敗時の図1回路の各部信号を示す図。The figure which shows each part signal of the circuit of FIG. 1 at the time of reverse converter side commutation failure. 運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせを示す図。The figure which shows the combination of a driving | running state, abnormality classification, or an abnormal location. 図12の各ケースにおける図1各部の信号を示す図。The figure which shows the signal of each part of FIG. 1 in each case of FIG. 横軸に電流IAをとり、電力系統側変換器の異常領域を示した図。The figure which took the electric current IA on the horizontal axis and showed the abnormal area | region of the electric power system side converter. 縦軸に電流IBをとり、発電動動機側変換器の異常領域を示した図。The figure which took the electric current IB on the vertical axis | shaft and showed the abnormal area | region of the generator motive side converter. 図14と図16の異常領域を重ね合わせた図。FIG. 17 is a diagram in which the abnormal regions in FIG. 14 and FIG. 16 are superimposed. 内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の第2の実施例を示す図。The figure which shows the 2nd Example of the protective device which distinguishes an internal short circuit and commutation failure. 図17の比較回路C1の出力領域を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an output region of the comparison circuit C1 of FIG. 図17の比較回路C2の出力領域を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an output region of the comparison circuit C2 of FIG. 図17の比較回路C3の出力領域を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an output region of the comparison circuit C3 of FIG. 図17の比較回路C4の出力領域を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an output region of the comparison circuit C4 of FIG. 図17の比較回路C5の出力領域を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an output region of the comparison circuit C5 of FIG. 図17のアンド回路AND1の出力領域を示す図。The figure which shows the output area | region of AND circuit AND1 of FIG. 図17のアンド回路AND2の出力領域を示す図。The figure which shows the output area | region of AND circuit AND2 of FIG. 図17のアンド回路AND3の出力領域を示す図。The figure which shows the output area | region of AND circuit AND3 of FIG. 内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の第3の実施例を示す図。The figure which shows the 3rd Example of the protective device which distinguishes an internal short circuit and commutation failure. 図19の判定器の時限特性を示す図。FIG. 20 is a diagram illustrating a time characteristic of the determiner in FIG. 19. 本発明の保護装置を採用するときの運転シーケンスを示す図。The figure which shows the driving | operation sequence when employ | adopting the protection apparatus of this invention. 転流失敗検出時の休止後の運転再開を示す図。The figure which shows the driving | operation restart after a stop at the time of commutation failure detection.

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明においては、電力変換装置両端の交流電流の差電流ではなく、各交流電流と直流電流の基準値との差信号の正負をそれぞれ評価する。この場合に、比較の対象とする直流電流の基準値を直流回路から導出した直流電流とする実施例を図3に、第1の実施例としてあげている。直流電流の基準値を、変換器を直流電流一定制御するときの電流整定値とする実施例を図17、図18に、第2、第3の実施例としてあげている。   In the present invention, not the difference current between the alternating currents at both ends of the power converter, but the positive / negative of the difference signal between each alternating current and the reference value of the direct current is evaluated. In this case, an embodiment in which the reference value of the direct current to be compared is a direct current derived from a direct current circuit is shown in FIG. 3 as the first embodiment. Examples in which the reference value of the direct current is a current set value when the converter is controlled at a constant direct current are shown in FIGS. 17 and 18 as second and third embodiments.

図3は、電力変換装置と、この保護のために本発明の第1の実施例に係る保護装置が必要とする入力信号を示す図である。電力変換装置の構成は、図2と同じであるが、その保護のために変流器CTAから、順変換器3側の交流電流IA(I、I、I)を取り込み、変流器CTBから、逆変換器5側の交流電流IB(I、I、I)を取り込む。さらに本発明の第1の実施例では、直流変流器CTDを設けて、直流電流IDを入力としている。 FIG. 3 is a diagram showing an input signal required by the power conversion device and the protection device according to the first embodiment of the present invention for this protection. The configuration of the power conversion device is the same as that in FIG. 2, but for the protection, the AC current IA (I R , I S , I T ) on the forward converter 3 side is taken in from the current transformer CTA, and the current is converted. AC current IB (I U , I V , I W ) on the inverse converter 5 side is taken in from the converter CTB. Furthermore, in the first embodiment of the present invention, a direct current transformer CTD is provided, and a direct current ID is input.

図1は、2組の交流電流IA(I、I、I)、IB(I、I、I)と、1つの直流電流IDを用いて、内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の一実施例を示している。この図で、MXAは、順変換器側交流電流IA(I、I、I)の最大値を検出する第1の最大値検出回路、MXBは、逆変換器側交流電流IB(I、I、I)の最大値を検出する第2の最大値検出回路であり、ABA、ABBはその絶対値を求める絶対値回路である。 FIG. 1 shows an internal short circuit and commutation failure using two sets of alternating currents IA (I R , I S , I T ), IB (I U , I V , I W ) and one DC current ID. 1 shows an embodiment of a protective device to be distinguished. In this figure, MXA is forward converter side AC current IA (I R, I S, I T) the first maximum value detection circuit for detecting a maximum value of, MXB is inverter-side alternating current IB (I U , I V , I W ) is a second maximum value detection circuit for detecting the maximum value, and ABA and ABB are absolute value circuits for obtaining the absolute value.

MN1とMN2は、それぞれ最大値検出回路の出力を正入力、直流電流IDを負入力とする第1と第2の減算回路であり、C10、C11、C12、C13は、減算回路出力の正負により出力を与える比較回路である。比較回路C10、C11、C12、C13の出力を、それぞれX、Y、X、Yとする。比較回路C10、C12は、その入力が正(交流電流IAまたはIBの最大値が、直流電流IDよりも大きい)時に、出力X、Xを「1」とし、比較回路C11、C13は、その入力が負(交流電流IAまたはIBの最大値が、直流電流IDよりも小さい)時に、出力Y、Yを「1」とする。 MN1 and MN2 are first and second subtraction circuits, respectively, in which the output of the maximum value detection circuit is a positive input and the direct current ID is a negative input, and C10, C11, C12, and C13 are determined by the positive / negative of the subtraction circuit output It is a comparison circuit that provides an output. The outputs of the comparison circuits C10, C11, C12, and C13 are X R , Y R , X I , and Y I , respectively. When the inputs of the comparison circuits C10 and C12 are positive (the maximum value of the alternating current IA or IB is larger than the direct current ID), the outputs X R and X I are set to “1”, and the comparison circuits C11 and C13 are When the input is negative (the maximum value of the alternating current IA or IB is smaller than the direct current ID), the outputs Y R and Y I are set to “1”.

以下、図1回路の動作について説明するが、ここではまず、始動変圧器2側から発電動動機6側に電力を供給している前提で説明する。さらに、本発明の以後の説明においては、変換器3が(順変換器として作動するときも、また逆変換器として作動するときも)直流回路の直流電流をその整定値Idに一定制御しているという前提で説明する。また、正常運転時と、順変換器側内部短絡と、逆変換器側転流失敗に分けて、それぞれのときの動作を順次説明する。   Hereinafter, the operation of the circuit of FIG. 1 will be described. Here, the description will be made on the assumption that electric power is supplied from the starting transformer 2 side to the generator motivator 6 side. Furthermore, in the following description of the present invention, the converter 3 (when operating as a forward converter or when operating as an inverse converter) controls the DC current of the DC circuit to its set value Id. The explanation is based on the assumption that Further, the operation at each time will be described in order by dividing into normal operation, forward converter side internal short circuit, and reverse converter side commutation failure.

なお、回生運転状態においては発電動動機6側から始動変圧器2側に電力供給する。また、順変換器側転流失敗や、逆変換器側内部短絡など、種々の組み合わせがありうる。ここでは、これらの運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせに応じた詳細な動作説明は、上記ケースでの説明完了後に纏めて図12を用いて行うことにする。   In the regenerative operation state, electric power is supplied from the generator motive 6 side to the starting transformer 2 side. Moreover, there may be various combinations such as forward converter side commutation failure and reverse converter side internal short circuit. Here, detailed operation explanations according to these operating states, abnormality types, or combinations of abnormal parts will be collectively performed using FIG. 12 after the explanation in the above case is completed.

まず、正常に始動変圧器2側から発電動動機6側に電力を供給している場合について、入力とした各部電流波形を図6に示している。図6に示す通り、各交流電流IA、IBは、変流器CTA側が電力系統1の周波数、変流器CTB側が発電動動機6の回転速度に各々同期しているため、一般には異なる周波数となる。しかし、その電流は共通の直流電流の転流の結果として流れるものであるため、波高値はIdであり同一値となる。この波高値Idは、一般には順変換器の電流制御機能により定められる直流電流整定値である。また、3相の各電流は、正負に変化するが、ある相から変換器に流入(例えばこれを正方向とする)した電流が、他の相から流出(この場合、負方向)するという関係にあり、常に3相のうちの2相で通流している。   First, FIG. 6 shows each part current waveform as an input when the power is normally supplied from the starting transformer 2 side to the generator motive 6 side. As shown in FIG. 6, the AC currents IA and IB are generally different in frequency because the current transformer CTA side is synchronized with the frequency of the power system 1 and the current transformer CTB side is synchronized with the rotational speed of the generator motivator 6. Become. However, since the current flows as a result of commutation of the common direct current, the peak value is Id, which is the same value. This peak value Id is a DC current settling value generally determined by the current control function of the forward converter. In addition, each current of the three phases changes to positive and negative, but the current that flows into the converter from one phase (for example, the positive direction) flows out from the other phase (in this case, the negative direction) It is always flowing in two of the three phases.

この結果、図6の任意のタイミングt1で各交流電流の総和をとっても、0である。つまり、順変換器側交流電流IA(I、I、I)の和、逆変換器側交流電流IB(I、I、I)の和が0である。また、順変換器側交流電流IA(I、I、I)の最大値、逆変換器側交流電流IB(I、I、I)の最大値、また直流電流値IDは同一値であり、これがIdである。なお、通常の装置では、直流電流の大きさは順変換器における電流制御機能により決定された一定値Idとされる。 As a result, even if the sum of the alternating currents is taken at an arbitrary timing t1 in FIG. That is, the sum of the forward converter side AC currents IA (I R , I S , I T ) and the sum of the reverse converter side AC currents IB (I U , I V , I W ) are zero. Further, the forward converter side AC current IA (I R, I S, I T) Maximum value of inverter side AC current IB (I U, I V, I W) a maximum value of, also the DC current value ID is It is the same value and this is Id. In a normal device, the magnitude of the direct current is set to a constant value Id determined by the current control function in the forward converter.

図7は、このときの図1回路の各部信号の大きさを図示したものであり、図6の波形のタイミングt1での状況を示している。この場合に、改めて説明するまでもなく、最大値検出回路MXA、MXBの出力、絶対値回路ABA、ABBの出力並びに、直流電流IDの大きさは、共にIdなる大きさ(同一値)である。この結果、減算回路MN1、MN2の出力が0となり、比較回路C10、C11、C12、C13の出力も0である。   FIG. 7 illustrates the magnitude of the signal of each part of the circuit of FIG. 1 at this time, and shows the situation at the timing t1 of the waveform of FIG. In this case, the output of the maximum value detection circuits MXA and MXB, the output of the absolute value circuits ABA and ABB, and the magnitude of the direct current ID are both the same value (Id), without needing to be described again. . As a result, the outputs of the subtraction circuits MN1 and MN2 are 0, and the outputs of the comparison circuits C10, C11, C12, and C13 are also 0.

正常時に図6のような関係が成立していることを利用すると、この回路を用いて順変換器3と逆変換器5の間の回路異常を検出することができる。図4の順変換器3側内部短絡事故の場合について説明する。但し、図4においては、順変換器3で半導体スイッチ3R1と3T2が導通していたときに、半導体スイッチ3S1が短絡して、短絡電流Icが始動変圧器R相、半導体スイッチ3R1、3S1始動変圧器S相の経路で流れたものである。   Using the fact that the relationship as shown in FIG. 6 is established at the normal time, it is possible to detect a circuit abnormality between the forward converter 3 and the inverse converter 5 using this circuit. The case of the forward converter 3 side internal short circuit accident of FIG. 4 will be described. However, in FIG. 4, when the semiconductor switches 3R1 and 3T2 are conducting in the forward converter 3, the semiconductor switch 3S1 is short-circuited, and the short-circuit current Ic is the starting transformer R phase, the semiconductor switches 3R1, 3S1 starting transformer. It flowed in the path of the vessel S phase.

この状態での各部電流波形を図8に示すように、内部短絡発生時点t1以降、順変換器側の変流器CTAでは、急増する短絡電流IA=Ic(−Ic)が、R相と、S相に観測される。またこのとき、順変換器3は、その出力である直流電流Idの制御が不能となるのでIDは0となる。従って逆変換器5の出力電流も0となる。これを図8に示しており、内部短絡発生時点t1以後のt2時点での図1回路の各部回路信号を図9に示す。   As shown in FIG. 8, the current waveform of each part in this state is as follows. In the current transformer CTA on the forward converter side after the internal short-circuit occurrence time t1, the rapidly increasing short-circuit current IA = Ic (−Ic) Observed in the S phase. At this time, the forward converter 3 becomes unable to control the direct current Id as its output, so that the ID becomes 0. Accordingly, the output current of the inverse converter 5 is also zero. This is shown in FIG. 8, and FIG. 9 shows circuit signals of the respective parts of the circuit of FIG. 1 at time t2 after time t1 when the internal short circuit occurs.

図9において、時刻t2では、I=Ic、I=−Icとなり、それ以外の電流は全て0であることから、減算回路MN1の出力がIcとなり、比較回路C10の出力X=1となる。 In FIG. 9, at time t2, I R = Ic, I S = −Ic, and all other currents are 0. Therefore, the output of the subtraction circuit MN1 becomes Ic, and the output X R = 1 of the comparison circuit C10 It becomes.

図5で説明した逆変換器5のスイッチング素子の転流失敗によるV相アーム短絡のときの各部電流は図10のようになる。つまり、順変換器3側では、従前と同じタイミングで変換動作を行うことができ、転流動作を継続する。逆変換器5側では、アーム短絡により発電動動機6側に電流が流れない。図10のタイミングt1での図1回路各部信号は図11のようになる。   The respective currents when the V-phase arm is short-circuited due to the commutation failure of the switching element of the inverse converter 5 described in FIG. 5 are as shown in FIG. That is, on the forward converter 3 side, the conversion operation can be performed at the same timing as before, and the commutation operation is continued. On the reverse converter 5 side, current does not flow to the generator motive 6 side due to the arm short circuit. FIG. 11 shows the signals of the respective parts of the circuit in FIG. 1 at the timing t1 in FIG.

図11に示すように、時刻t1では、I=Id、I=−Idとなり、直流電流IDは、Idである。それ以外の電流は全て0であることから、減算回路MN2の出力が−Icとなり、比較回路C12の出力Y=1となる。 As shown in FIG. 11, at time t1, I R = Id and I T = −Id, and the direct current ID is Id. Since all other currents are 0, the output of the subtraction circuit MN2 becomes −Ic, and the output Y I of the comparison circuit C12 becomes 1.

図1回路の動作について、正常運転時と、順変換器側内部短絡と、逆変換器側転流失敗について説明した。この結果は、正常運転時では、全ての比較回路が出力せず、順変換器側内部短絡では比較回路C10が、逆変換器側転流失敗では比較回路C13がそれぞれ出力を与えた。このことから推測できるように、この図1回路は、逆変換器側内部短絡では比較回路C12が、順変換器側転流失敗では比較回路C11が出力を与えるように機能する。   The operation of the circuit of FIG. 1 has been described for normal operation, forward converter side internal short circuit, and reverse converter side commutation failure. As a result, all the comparison circuits did not output during normal operation, and the comparison circuit C10 provided an output when the forward converter side internal short circuit occurred, and the comparison circuit C13 provided an output when the reverse converter side commutation failed. As can be inferred from this, the circuit of FIG. 1 functions so that the comparison circuit C12 provides an output in the case of an internal short circuit on the reverse converter side, and the comparison circuit C11 provides an output in the case of a forward converter side commutation failure.

なお、先に運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせに応じた複数の状態が存在することを述べたが、これらの組み合わせを図12に示している。   In addition, it has been described above that there are a plurality of states corresponding to the combination of the operating state, the abnormality type, or the abnormal part, and these combinations are shown in FIG.

図12の横は、左側に揚水始動運転状態、右側に回生運転状態、中央に正常状態といった運転状態を示している。また、これらの運転状態のうち、揚水始動運転状態と回生運転状態は、それぞれ内部短絡と、転流失敗といった異常種別により細分されている。更に、縦は電力系統側と発電動動機側といった異常個所を示している。これが、運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせに応じた複数の状態であり、それぞれにA乃至Iの記号を付して区別している。   The side of FIG. 12 shows the operation state such as the pumping start operation state on the left side, the regenerative operation state on the right side, and the normal state on the center. Moreover, among these operation states, the pumping start operation state and the regenerative operation state are subdivided by abnormality types such as internal short circuit and commutation failure, respectively. Further, the vertical lines indicate abnormal points such as the power system side and the power generation motivation side. This is a plurality of states depending on the operating state, abnormality type, or combination of abnormal parts, and they are distinguished by attaching symbols A to I respectively.

以下、想定される全ての組み合わせにおいて、図1に示す本発明の第1の実施例回路が正しく動作して、簡便な装置構成で内部短絡と転流失敗を区別することができることについて詳細に説明する。但し、順変換器の点弧角は90度以下、逆変換器の点弧角は90度以上とする。なお、IAは電力系統側の交流電流、IBは発電動動機側の交流電流、IDは直流回路の直流電流であり、Idは直流電流整定値とする。   Hereinafter, it will be described in detail that the circuit of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 operates correctly and can distinguish between an internal short circuit and a commutation failure with a simple device configuration in all possible combinations. To do. However, the firing angle of the forward converter is 90 degrees or less, and the firing angle of the reverse converter is 90 degrees or more. Note that IA is an AC current on the power system side, IB is an AC current on the generator motivation side, ID is a DC current of the DC circuit, and Id is a DC current settling value.

A:正常状態(始動、回生状態のいずれも含む)
始動段階における正常状態の動きについては、図6で各部電流を、図7で各部信号の大きさを説明済みである。要するに、各部電流は全て、直流電流の整定値Idとなり、減算回路MN1、MN2に差分信号が発生しない。回生状態の正常状態の動きも全く同じであるので説明を省略する。
A: Normal state (including both start and regenerative states)
Regarding the movement of the normal state in the starting stage, the current of each part has been described with reference to FIG. In short, all the currents of the respective parts become the DC current settling value Id, and no difference signal is generated in the subtraction circuits MN1 and MN2. Since the movement in the normal state of the regenerative state is also the same, the description is omitted.

B:始動段階で電力系統側変換器に発生した内部短絡
図4で事象を、図8で各部電流を、図9で各部信号の大きさを説明済みである。要するに、IA(電源側の交流電流)は、直流電流整定値Id以上のIcに増大し、他の電流は、全て0となる。この結果、減算回路MN1に正の差分信号が発生して比較回路C10が出力(X=1)する。
B: Internal short circuit occurred in power system side converter at start-up stage FIG. 4 describes the event, FIG. 8 shows each part current, and FIG. 9 explains each part signal magnitude. In short, IA (AC current on the power supply side) increases to Ic equal to or higher than the DC current set value Id, and all other currents become zero. As a result, a positive difference signal is generated in the subtraction circuit MN1, and the comparison circuit C10 outputs (X R = 1).

C:始動段階で電力系統側変換器に発生した転流失敗
この場合は、電力系統側の交流電流IAがアーム間短絡により、瞬時に0になる。また、順変換器は電流制御機能を担っているために、順変換器がその異常で電流制御機能を失うことにより、発電動動機側の交流電流IBと、直流電流IDも0へと減衰する。
C: Commutation failure generated in the power system side converter in the starting stage In this case, the AC current IA on the power system side instantaneously becomes 0 due to the short circuit between the arms. In addition, since the forward converter has a current control function, when the forward converter loses the current control function due to its abnormality, the alternating current IB and the direct current ID on the generator motivation side also attenuate to zero. .

このとき、発電動動機側の交流電流IBと、直流電流IDが0へと減衰する理由について説明する。まず、発電動動機6は変換装置側からの電力供給を喪失したが、回転が止まったわけではないので、逆起電力が発生している。また、この状態では逆変換器は発電動動機6の回転数に応じた転流動作を継続しており、かつ順変換器側にアーム短絡による直列回路が形成されている。この結果、発電動動機6を電源とし、逆変換器、アーム間短絡点により閉回路を形成し、発電動動機6の逆起電力による電流が減衰しながら流れ続けることになる。この逆起電力による電流は、アーム間短絡部を通って巡回し、変流器CTBとCTDにより計測される。   At this time, the reason why the alternating current IB on the generator motivation side and the direct current ID are attenuated to 0 will be described. First, the generator motivation 6 lost the power supply from the conversion device side, but the rotation does not stop, so a counter electromotive force is generated. Moreover, in this state, the reverse converter continues the commutation operation according to the rotation speed of the generator motivator 6, and a series circuit is formed on the forward converter side by an arm short circuit. As a result, the generator motivation 6 is used as a power source, a closed circuit is formed by the reverse converter and the short circuit point between the arms, and the current due to the counter electromotive force of the generator motivator 6 continues to flow while being attenuated. The current due to the counter electromotive force circulates through the short circuit between the arms and is measured by the current transformers CTB and CTD.

図1回路の減算回路MN2では、この減衰電流は打ち消され差分として現れないが、減算回路MN1では負の信号として抽出される。この結果、比較回路C11が出力(Y=1)を与える結果となる。 In the subtraction circuit MN2 of FIG. 1, this attenuation current is canceled and does not appear as a difference, but is extracted as a negative signal in the subtraction circuit MN1. As a result, the comparison circuit C11 provides an output (Y R = 1).

なお、上記の例においては、逆変換器側の交流系統に発電動動機が設置され、ここから逆起電力による減衰電流が流入するとしたが、直流送電システムの場合には電源が存在するので、上記と同じルートで不定の電流(異常様相により電流値が定まり、一義的に決定されない)が流入し、同様の判断結果に至ることは言うまでもない。   In the above example, the generator motivation is installed in the AC system on the reverse converter side, and the attenuation current due to the back electromotive force flows from here, but in the case of a DC power transmission system, there is a power source. It goes without saying that an indefinite current (current value is determined by an abnormal aspect and is not uniquely determined) flows in through the same route as described above, resulting in the same determination result.

D:始動段階で発電動動機側変換器に発生した内部短絡
この場合、順変換器は健全である。逆変換器は、その一部で内部短絡を生じているが、変換器としては点弧動作を継続できている。このため、順変換器側から流入する電流は、その電流制御機能により整定値Idに保持され、逆変換器の点弧動作により形成された上下のアームを介して循環する。この電流は、IA=ID=Idとして検知される。一方、逆変換器は逆変換動作中であるため、発電動動機と短絡点との間で短絡電流が生じる。短絡電流は過大な電流とはならないが、この時にIBとして検知される電流値Ieは直流電流整定値Idよりも大きな値である。
D: Internal short circuit generated in the generator-motive side converter at the starting stage In this case, the forward converter is sound. The reverse converter has an internal short circuit in a part thereof, but the ignition operation can be continued as the converter. For this reason, the current flowing from the forward converter side is held at the set value Id by its current control function and circulates through the upper and lower arms formed by the ignition operation of the reverse converter. This current is detected as IA = ID = Id. On the other hand, since the reverse converter is performing the reverse conversion operation, a short-circuit current is generated between the power generation motive and the short-circuit point. Although the short-circuit current does not become an excessive current, the current value Ie detected as IB at this time is a value larger than the DC current set value Id.

この結果、図1回路の減算回路MN1では、この電流は打ち消され差分として現れないが、減算回路MN2ではIeがIdよりも大きいために正の信号として抽出され、比較回路C12が出力(X=1)を与える結果となる。 As a result, in the subtraction circuit MN1 of FIG. 1, this current is canceled and does not appear as a difference, but in the subtraction circuit MN2, since Ie is larger than Id, it is extracted as a positive signal, and the comparison circuit C12 outputs (X I = 1).

E:始動段階で発電動動機側変換器に発生した転流失敗
図5で事象を、図10で各部電流を、図11で各部信号の大きさを説明済みである。要するに、IA(電源側の交流電流)と直流電流IDにはIdが流れるが、発電動動機側の交流電流IBは、全て0となる。この結果、減算回路MN2に負の差分信号が発生して比較回路C13が出力(Y=1)する。
E: Commutation failure generated in the generator-motive-motor-side converter in the starting stage FIG. 5 illustrates the event, FIG. 10 illustrates each part current, and FIG. 11 illustrates the magnitude of each part signal. In short, Id flows in IA (AC current on the power supply side) and DC current ID, but the AC current IB on the generator motivation side is all zero. As a result, a negative difference signal is generated in the subtraction circuit MN2, and the comparison circuit C13 outputs (Y I = 1).

以上により、始動段階での全ての組み合わせのときの動作、判定結果を説明したが、図13にそれぞれの事例での各部信号の大きさ並びに判定結果を示すように、全ての事例が正しく判別されていることが理解できる。   As described above, the operations and determination results for all combinations in the starting stage have been described. However, as shown in FIG. 13, the magnitude of each part signal in each case and the determination results are correctly determined. I can understand that.

次に、発電動動機側の変換器を順変換器とし、電力系統側の変換器を逆変換器として作動せしめて、発電動動機側から電力系統側に電力を送る、いわゆる回生運転時における動作並びに判定結果を事例F、G、H、Iに従い説明する。但し、直流回路の直流電流制御機能は、始動段階と同様に、電力系統側の変換器が担っているものとする。   Next, the operation at the time of so-called regenerative operation is performed by operating the converter on the generator motivation side as a forward converter and operating the converter on the power system side as an inverse converter to send power from the generator motivation side to the power system side. The determination results will be described according to cases F, G, H, and I. However, the DC current control function of the DC circuit is assumed to be carried by the converter on the power system side, as in the starting stage.

F:回生段階で電力系統側変換器に発生した内部短絡
このとき、逆変換動作をしている電力系統1側変換器3では、内部短絡により電流制御機能が失われ、短絡点に短絡電流が流れるが、直前まで逆変換運転をしていたため事例Bのような大電流にはならないが増大する。このときの短絡電流をIcとする。一方、順変換動作をしている発電動動機側変換器では、直流側に回路が形成されるために順変換動作により電流Ieを流し込む。このときの電流は、電力系統側変換器の電流制御機能が失われているため、そのときの回路条件などにより定まる。
F: Internal short circuit generated in the power system side converter at the regeneration stage At this time, in the power system 1 side converter 3 performing the reverse conversion operation, the current control function is lost due to the internal short circuit, and the short circuit current is generated at the short circuit point. Although it flows, it does not become a large current as in the case B because the reverse conversion operation has been performed until just before, but increases. Let the short-circuit current at this time be Ic. On the other hand, in the generator-motive-motor-side converter performing the forward conversion operation, a circuit is formed on the direct current side, so that the current Ie is fed by the forward conversion operation. Since the current control function of the power system side converter is lost, the current at this time is determined by the circuit conditions at that time.

この結果、電力系統側電流IA=Ic、直流回路電流ID=Ie、発電動動機側電流IB=Ieがそれぞれ検知される。このとき、図1保護回路の減算回路MN2は、その入力が同一値(Ie)となり、差分が発生しない。減算回路MN1にはIc+Ieが生じており、Icよりも大きいためにこの値は正となり、比較回路C10が出力(X=1)する。 As a result, power system side current IA = Ic, DC circuit current ID = Ie, and generator motivation side current IB = Ie are detected. At this time, the input of the subtraction circuit MN2 of the protection circuit in FIG. 1 becomes the same value (Ie), and no difference is generated. Ic + Ie is generated in the subtraction circuit MN1, and since it is larger than Ic, this value becomes positive and the comparison circuit C10 outputs (X R = 1).

G:回生段階で電力系統側変換器に発生した転流失敗
このとき、逆変換動作をしていた電力系統1側変換器3では、転流失敗により形成されたアーム短絡により逆変換運転が行えず、電流IA=0となる。一方、発電動動機6側変換器5は、順変換動作をしており、ケースCと同様に発電動動機6から直流回路に向かう電流Ieが流れる。なお、電流Ieは電流制御されたものではないので、このときの回路条件により定まる。
G: Commutation failure generated in the power system side converter in the regeneration stage At this time, the power system 1 side converter 3 that was performing the reverse conversion operation can perform the reverse conversion operation due to the arm short circuit formed by the commutation failure. First, the current IA = 0. On the other hand, the generator-motive 6-side converter 5 performs a forward conversion operation, and a current Ie from the generator-motive 6 toward the DC circuit flows as in the case C. Since the current Ie is not current controlled, it is determined by the circuit conditions at this time.

この結果、電力系統側電流IA=0、直流回路電流ID=Ie、発電動動機側電流IB=Ieがそれぞれ検知される。このとき、図1保護回路の減算回路MN2は、その入力が同一値(Ie)となり、差分が発生しない。減算回路MN1には−Ieが生じており、比較回路C11が出力(Y=1)を与える。 As a result, power system side current IA = 0, DC circuit current ID = Ie, and generator motivation side current IB = Ie are detected. At this time, the input of the subtraction circuit MN2 of the protection circuit in FIG. 1 becomes the same value (Ie), and no difference is generated. -Ie is generated in the subtraction circuit MN1, and the comparison circuit C11 provides an output (Y R = 1).

H:回生段階で発電動動機側変換器に発生した内部短絡
この場合の様相はケースDとほぼ同様となる。まず、電力系統側変換器は逆変換動作を行っているが、電流制御機能を有するために、直流電流IDをその設定値Idとすべく作動している。また発電動動機側変換器は、順変換動作をしており、短絡電流Icを供給する。
H: Internal short-circuit generated in the generator-motive side converter at the regeneration stage In this case, the appearance is almost the same as in Case D. First, the power system side converter performs an inverse conversion operation, but since it has a current control function, it operates to set the DC current ID to the set value Id. The generator-motive side converter performs a forward conversion operation and supplies a short-circuit current Ic.

この結果、電力系統側電流IA=Id、直流回路電流ID=Id、発電動動機側電流IB=Icがそれぞれ検知される。このとき、図1保護回路の減算回路MN1は、その入力が同一値(Id)となり、差分が発生しない。減算回路MN2にはIc−Idが生じているが、短絡電流Icのほうが大きいため正となり、比較回路C12が出力(X=1)を与える結果となる。 As a result, power system side current IA = Id, DC circuit current ID = Id, and generator motivation side current IB = Ic are detected. At this time, the input of the subtraction circuit MN1 of the protection circuit in FIG. 1 becomes the same value (Id), and no difference is generated. Although Ic−Id is generated in the subtraction circuit MN2, the short circuit current Ic is larger and thus becomes positive, and the comparison circuit C12 gives an output (X I = 1).

I:回生段階で発電動動機側変換器に発生した転流失敗
この場合の様相はケースEとほぼ同様となる。まず、電力系統側変換器は逆変換動作を行っているが、電流制御機能を有するために、直流電流IDをその設定値Idとすべく作動し、転流失敗によるアーム短絡点を閉回路とする回路に電流IA=Idを流す。また発電動動機側変換器は、順変換動作をしているがアーム短絡により閉回路を形成しないために電流は流れない。
I: Commutation failure generated in the power generation motive side converter at the regeneration stage In this case, the appearance is almost the same as in Case E. First, the power system side converter performs reverse conversion operation, but since it has a current control function, it operates to set the DC current ID to the set value Id, and the arm short circuit point due to the commutation failure is closed circuit. A current IA = Id is passed through the circuit to be operated. The generator-motive side converter performs forward conversion, but no current flows because it does not form a closed circuit due to an arm short circuit.

この結果、電力系統側電流IA=Id、直流回路電流ID=Id、発電動動機側電流IB=0がそれぞれ検知される。このとき、図1保護回路の減算回路MN1は、その入力が同一値(Id)となり、差分が発生しない。減算回路MN2には−Idが生じており、比較回路C13が出力(Y=1)する。 As a result, power system side current IA = Id, DC circuit current ID = Id, and generator motivation side current IB = 0 are detected. At this time, the input of the subtraction circuit MN1 of the protection circuit in FIG. 1 becomes the same value (Id), and no difference is generated. -Id is generated in the subtraction circuit MN2, and the comparison circuit C13 outputs (Y I = 1).

以上により、回生段階での全ての組み合わせのときの動作、判定結果を説明したが、図13にそれぞれの事例での各部信号の大きさ並びに判定結果を示すように、全ての事例が正しく判別されていることが理解できる。   As described above, the operations and determination results for all combinations in the regeneration stage have been described. However, as shown in FIG. 13, the magnitude of each part signal in each case and the determination results are all correctly determined. I can understand that.

以上、図1に示す第1の実施例によれば、運転状態、異常種別と、異常箇所によらず、全ての組み合わせにおいて正しく異常判別することができる。図1の実施例においては、直流電流変流器CTDを用いてこれを実現したが、次に直流電流変流器CTDを用いない手法について説明する。   As described above, according to the first embodiment shown in FIG. 1, it is possible to correctly determine abnormality in all combinations regardless of the operation state, abnormality type, and abnormality location. In the embodiment of FIG. 1, this is realized by using a DC current transformer CTD. Next, a method not using the DC current transformer CTD will be described.

そのために、まず図13の結果について詳細検討すると、以下のようなことが明らかになる。まず、図13のうち、ケースAの正常状態と、電力系統1側の変換器3での異常ケースB、C、F、Gについてみると、電力系統側の変換器3に流れる電流IAは、ケースごとに次のように整理できる。ここで、電力系統側の変換器3というのは、先に説明したように直流回路の直流電流をその整定値Idに一定制御している変換器のことである。このように、ここでは一定電流制御している端子側の交流電流に着目した評価をしようとしている。
正常運転時(ケースA):IA=Id(直流電流整定値)
転流失敗時(ケースC、G):IA=0
内部短絡時(ケースB、F):IA=Ic(短絡電流)
このことは、電力系統1側の変換器3に流れる電流IAが、Idまたは0以外の値を取るとき、それは内部短絡であるということを意味する。つまり、IAが所定の値(0か、直流電流整定値Id)であることが検知できれば、それ以外の値をとる内部短絡と区別ができるということになる。
For this reason, the following will become clear when the results of FIG. 13 are first examined in detail. First, in FIG. 13, regarding the normal state of case A and the abnormal cases B, C, F, and G in the converter 3 on the power system 1 side, the current IA flowing through the converter 3 on the power system side is Each case can be organized as follows. Here, the converter 3 on the power system side is a converter that controls the DC current of the DC circuit to the set value Id as described above. As described above, the evaluation is focused on the AC current on the terminal side that is controlled at a constant current.
During normal operation (Case A): IA = Id (DC current setting value)
When commutation fails (cases C and G): IA = 0
Internal short circuit (cases B and F): IA = Ic (short circuit current)
This means that when the current IA flowing through the converter 3 on the power system 1 side takes a value other than Id or 0, it is an internal short circuit. That is, if it can be detected that IA is a predetermined value (0 or DC current set value Id), it can be distinguished from an internal short circuit that takes other values.

ここで、検出値が直流電流整定値Idあるいは0であることを検出するときに、ある程度の検出幅を持たせることはよく行われることであるが、ここでは直流電流整定値Idの検出のために±ε、0の検出のためにδの検出幅を考えてみる。   Here, when it is detected that the detected value is the DC current set value Id or 0, it is often performed to have a certain detection range, but here, for detecting the DC current set value Id. Consider the detection width of δ for detecting ± ε, 0.

図14は、横軸に電流IAをとって、上記の関係を記述したものであり、0から検出幅δの範囲が、電力系統1側変換器3の転流失敗検出範囲R1である。また同様に、直流電流整定値Idから±εの範囲が電力系統側変換器の正常運転検出範囲R2である。従って、この範囲以外が内部短絡時における短絡電流の検出範囲R3とすることができる。   FIG. 14 shows the above relationship with the current IA on the horizontal axis, and the range from 0 to the detection width δ is the commutation failure detection range R1 of the power system 1 side converter 3. Similarly, the range of ± ε from the DC current set value Id is the normal operation detection range R2 of the power system side converter. Therefore, a range other than this range can be set as a short-circuit current detection range R3 at the time of an internal short circuit.

上記と同じ解析を、図13のうち、ケースAの正常状態と、発電動動機6側の変換器5での異常ケースD、E、H、Iについて試みると、発電動動機6側の変換器5に流れる電流IBは、ケースごとに次のように整理できる。ここで、発電動動機1側の変換器5というのは、直流回路の直流電流をその整定値Idに一定制御していない側の変換器(相手側が一定電流制御している)のことである。
正常運転時(ケースA):IB=Id(直流電流整定値)
転流失敗時(ケースE、I):IB=0
内部短絡時(ケースD、H):IB=Ic、Ie
このことは、発電動動機6側の変換器5に流れる電流IBについてみても、Idまたは0以外の値を取るとき、それは内部短絡であるということを意味する。つまり、IBが所定の値(0か、直流電流整定値)であることが検知できれば、それ以外の値をとる内部短絡と区別ができるということになる。
When the same analysis as described above is attempted for the normal state of case A and the abnormal cases D, E, H, and I in the converter 5 on the generator motive 6 side in FIG. 13, the converter on the generator motive 6 side The current IB flowing through 5 can be organized as follows for each case. Here, the converter 5 on the generator motivation 1 side is a converter on the side where the DC current of the DC circuit is not controlled to be constant at its settling value Id (the other party is controlling the constant current). .
During normal operation (Case A): IB = Id (DC current setting value)
When commutation fails (cases E and I): IB = 0
Internal short circuit (cases D and H): IB = Ic, Ie
This means that when the current IB flowing through the converter 5 on the power generation motivator 6 side also takes a value other than Id or 0, it is an internal short circuit. That is, if it can be detected that IB is a predetermined value (0 or a direct current set value), it can be distinguished from an internal short circuit that takes other values.

ここでも、検出値がIdであることを検出するために±ε、0の検出のためにδの検出幅を考えてみる。   Again, let us consider the detection width of δ for detecting ± ε and 0 for detecting that the detected value is Id.

図15は、縦軸に電流IBをとって、上記の関係を記述したものであり、0から検出幅δの範囲が、発電動動機側変換器の転流失敗検出範囲R4である。また同様に、直流電流整定値Idから±εの範囲が発電動動機側変換器の正常運転検出範囲R5である。従って、この範囲以外が内部短絡時における短絡電流の検出範囲R6とすることができる。   FIG. 15 describes the above relationship with the current IB on the vertical axis, and the range from 0 to the detection width δ is the commutation failure detection range R4 of the generator-motive side converter. Similarly, the range of ± ε from the DC current set value Id is the normal operation detection range R5 of the generator-motive side converter. Therefore, a range other than this range can be set as a short-circuit current detection range R6 at the time of an internal short circuit.

この図1回路の検出システムでは、電力系統側変換器3で一定電流制御をするため電力系統側変換器側が異常になると、発電動動機側変換器の電流も非正規の値となる。逆に電力系統側変換器側が健全であればIDとIAは、Idに維持される。以上の検討結果から、仮に、図14の電力系統側変換器正常の領域R2の中に、図15を組み込む形で二つの図を集約すると図16となる。   In the detection system of FIG. 1, when the power system side converter side becomes abnormal because the power system side converter 3 performs constant current control, the current of the generator-motive side converter also becomes an irregular value. Conversely, if the power system side converter side is healthy, ID and IA are maintained at Id. From the above examination results, if FIG. 15 is integrated into the region R2 in which the power system side converter is normal in FIG.

図16は、横軸に電力系統側の電流IA、縦軸に発電動動機側の電流をとり、かつIA側を主体にして、二次元表示した図であり、D0は正常領域、D1は電力系統側変換器転流失敗領域、D2は電力系統側変換器内部短絡領域、D3は発電動動機側変換器の転流失敗領域、D4は発電動動機側変換器の内部短絡領域を意味している。   FIG. 16 is a two-dimensional display with the current axis IA on the power system side on the horizontal axis and the current on the generator motivation side on the vertical axis, with the IA side as the main component, where D0 is the normal region and D1 is the power System side converter commutation failure area, D2 means power system side converter internal short circuit area, D3 means commutation failure area of generator motivator side converter, D4 means internal short circuit area of power generator motivator side converter Yes.

図14、図15、図16の図示から明らかなように、交流電流IA、IBの大きさが0か、あるいはIdであることがわかれば、(直流変流器CTDから直流電流を検出し、入力しなくても)電力系統側変換器3と発電動動機側変換器5の双方についての転流失敗領域と、内部短絡領域と、正常領域とを区別可能である。直流電流の検出値を使用しなくても、その整定値のみで領域区分に必要な情報が得られている。   As is apparent from the illustrations of FIGS. 14, 15 and 16, if the magnitudes of the alternating currents IA and IB are 0 or Id, the direct current is detected from the direct current transformer CTD, The commutation failure region, the internal short-circuit region, and the normal region can be distinguished for both the power system side converter 3 and the generator-motive side converter 5 (without input). Even if the detected value of the direct current is not used, the information necessary for the area division can be obtained only by the set value.

本発明の第2の実施例においては、以上の解析と知見に基づいて保護装置の回路構成を行うものであり、その例を図17に示す。第2の実施例である図17が、第1の実施例である図1と本質的に相違するのは、交流電流IA、IBは交流変流器CTA、CTBからの検出電流であるが、それ以外のものは所定の設定値(固定値)として予め与えられたものであることである。特に、直流電流整定値Idを使用して直流電流変流器CTDを使用しない点において、明確に相違している。   In the second embodiment of the present invention, the circuit configuration of the protection device is performed based on the above analysis and knowledge, and an example thereof is shown in FIG. The second embodiment shown in FIG. 17 is essentially different from the first embodiment shown in FIG. 1 except that the alternating currents IA and IB are detected currents from the alternating current transformers CTA and CTB. Others are those given in advance as predetermined set values (fixed values). In particular, there is a clear difference in that the DC current setpoint Id is used and the DC current transformer CTD is not used.

図17の考え方は、要するに入力電流IA、IBが、図16の各領域のどこに位置するかを判別したものであり、5つの比較回路Cの成立する領域とその意味は以下の通りである。   The idea of FIG. 17 is to determine where the input currents IA and IB are located in each area of FIG. 16, and the areas where the five comparison circuits C are established and their meanings are as follows.

比較回路C1:変流器CTAからの電流IAが、設定値δよりも小さい領域であり、図18aに示すように、図14のR1,図16のD1に相当する。この出力は、電力系統側変換器の転流失敗を意味する。   Comparison circuit C1: Current IA from current transformer CTA is a region smaller than set value δ, and corresponds to R1 in FIG. 14 and D1 in FIG. 16, as shown in FIG. 18a. This output means the commutation failure of the power system side converter.

比較回路C2:変流器CTBからの電流IBが、設定値δよりも小さい領域であり、図18bに示すように、図15のR4に相当する。この出力は、発電動動機側変換器の転流失敗を意味する。   Comparison circuit C2: Current IB from current transformer CTB is a region smaller than set value δ, and corresponds to R4 in FIG. 15 as shown in FIG. 18b. This output means the commutation failure of the generator-motive side converter.

比較回路C3:変流器CTAからの電流IAと直流電流整定値Idとの差(MN4)の絶対値が、設定値εよりも大きい領域であり、図18cに示すように、図14のR2以外の全領域である。この領域は、電力系統側変換器の異常を示す全ての領域である。   Comparison circuit C3: The absolute value of the difference (MN4) between the current IA from the current transformer CTA and the DC current set value Id is larger than the set value ε. As shown in FIG. 18c, R2 in FIG. All areas except This area is all areas showing an abnormality of the power system side converter.

比較回路C4:変流器CTAからの電流IAと直流電流整定値Idとの差(MN4)の絶対値が、設定値εよりも小さい領域であり、図18dに示すように、図14のR2領域である。この領域は、電力系統側変換器の正常領域を意味する。   Comparison circuit C4: The absolute value of the difference (MN4) between the current IA from the current transformer CTA and the DC current set value Id is smaller than the set value ε, and as shown in FIG. 18d, R2 in FIG. It is an area. This area means a normal area of the power system side converter.

比較回路C5:変流器CTBからの電流IBと直流電流整定値Idとの差(MN4)の絶対値が、設定値εよりも大きい領域であり、図18eに示すように、図15のR5以外の全領域である。この領域は、発電動動機側変換器の異常を示す全ての領域である。   Comparison circuit C5: The area where the absolute value of the difference (MN4) between the current IB from the current transformer CTB and the DC current set value Id is larger than the set value ε, and as shown in FIG. All areas except This area is all areas showing an abnormality in the generator-motive side converter.

図17回路の各比較回路Cは、上記の状態にて出力する。これらの比較回路の出力は、否定回路NOT,あるいはアンド回路ANDを用いた論理回路により最終的に短絡或いは、転流失敗の検出信号とされる。以下、各異常検出信号の検出論理について説明する。   Each comparison circuit C in FIG. 17 outputs in the above state. The outputs of these comparison circuits are finally detected as a short circuit or commutation failure detection signal by a logic circuit using a NOT circuit NOT or an AND circuit AND. Hereinafter, the detection logic of each abnormality detection signal will be described.

交流系統側転流失敗:Y
比較回路C1の出力をそのまま、交流系統側転流失敗検出信号Yとして利用する。
AC system commutation failure: Y R
As the output of the comparator circuit C1, utilized as the AC mains commutation failure detection signal Y R.

交流系統側内部短絡:X
比較回路C3の動作領域(図18c)から、図18aの領域D1を除外して、領域D2でのみ動作する図18fの領域とする。否定回路N1とアンド回路AND1により、領域D2を得る。
AC system side internal short circuit: X R
The region D1 of FIG. 18a is excluded from the operation region of the comparison circuit C3 (FIG. 18c), and the region of FIG. 18f that operates only in the region D2 is obtained. The region D2 is obtained by the negative circuit N1 and the AND circuit AND1.

発電動動機側転流失敗:Y
比較回路C2の出力(図18bの領域)をそのまま発電動動機側変換器の転流失敗検出信号とすると、IBがほぼ零となっているのでこの原因が交流側変換器異常のためなのか、発電機側の転流失敗などによるものかが区別できないことから、交流系統側変換器が正常であること(図18d)の一致条件で発電動動機側変換器の転流失敗検出信号とする。この一致は、アンド回路AND2で求め、この結果の動作領域は図18gのように表される。この領域は、図16のD3である。
Power generation motive side commutation failure: Y I
If the output of the comparison circuit C2 (region of FIG. 18b) is used as the commutation failure detection signal of the generator-motive side converter as it is, IB is almost zero, so whether this is due to the abnormality of the AC side converter, Since it cannot be distinguished whether it is due to the commutation failure on the generator side or the like, the commutation failure detection signal of the generator-motive side converter is used under the matching condition that the AC system side converter is normal (FIG. 18d). This coincidence is obtained by the AND circuit AND2, and the resulting operation area is represented as shown in FIG. This region is D3 in FIG.

発電動動機側内部短絡:X
ここでは最終的に図18hの領域D4で動作するものとしたい。このために、比較回路C5の領域(図18d)と比較回路C4(図18e)の領域の一致を取ることでD0領域を除外し、さらに、アンド回路AND2の反転出力との一致をとることで、D3領域を除外する。アンド回路AND3は、これらの信号の一致を取ることで、領域D0,D3を除外して領域D4のみとする。
Power generation motive side internal short circuit: XI
Here, it is assumed that the operation finally takes place in the region D4 in FIG. 18h. For this purpose, the D0 region is excluded by matching the region of the comparison circuit C5 (FIG. 18d) and the region of the comparison circuit C4 (FIG. 18e), and further, by matching with the inverted output of the AND circuit AND2. , D3 region is excluded. The AND circuit AND3 excludes the areas D0 and D3 by taking the coincidence of these signals so that only the area D4 is obtained.

以上、図17の本発明の第2の実施例においては、直流電流変流器CTDを使用せず、電流整定値を用いて判別する方式としたが、さらに図19の本発明の第3の実施例においては、異常事象の判別のために過渡現象を利用する。過渡現象の利用は、図19の判定器J1、J2で行う。   As described above, in the second embodiment of the present invention shown in FIG. 17, the DC current transformer CTD is not used, and the determination is made using the current set value. However, the third embodiment of the present invention shown in FIG. In the embodiment, a transient phenomenon is used for discrimination of an abnormal event. The use of the transient phenomenon is performed by the determiners J1 and J2 in FIG.

図19の考え方も、要するに入力電流IA、IBが、図16の各領域のどこに位置するかを判別したものであり、2つの比較回路Cと、2つの判定器Jと、否定回路N3の成立する領域とその意味は以下の通りである。なお、結論を先に言うと、2つの判定器J1、J2はそれぞれ比較回路C3,C5と同じ領域で出力するものであり、否定回路N3は比較回路C4に相当する。   The idea of FIG. 19 also determines where the input currents IA and IB are located in each region of FIG. 16, and the establishment of two comparison circuits C, two determination devices J, and a negative circuit N3. The following areas and their meanings are as follows. In conclusion, the determination units J1 and J2 output in the same region as the comparison circuits C3 and C5, respectively, and the negation circuit N3 corresponds to the comparison circuit C4.

比較回路C1:変流器CTAからの電流IAが、設定値δよりも小さい領域であり、図18aに示すように、図14のR1,図16のD1に相当する。この出力は、電力系統側変換器の転流失敗を意味する。   Comparison circuit C1: Current IA from current transformer CTA is a region smaller than set value δ, and corresponds to R1 in FIG. 14 and D1 in FIG. 16, as shown in FIG. 18a. This output means the commutation failure of the power system side converter.

比較回路C2:変流器CTBからの電流IBが、設定値δよりも小さい領域であり、図18bに示すように、図15のR4に相当する。この出力は、発電動動機側変換器の転流失敗を意味する。   Comparison circuit C2: Current IB from current transformer CTB is a region smaller than set value δ, and corresponds to R4 in FIG. 15 as shown in FIG. 18b. This output means the commutation failure of the generator-motive side converter.

判定器J1:変流器CTAからの電流IAと直流電流整定値Idとの差(MN4)を入力とする。あとで詳細に説明するが、判定器J1は、この差が大きいことを時限判定し、差の大きさで定まる所定時間後に出力する。出力までに時間遅れを生じるものの、この出力は基本的に図18cに示すように、図14のR2以外の全領域である。この領域は、電力系統側変換器の異常を示す全ての領域である。   Judgment device J1: The difference (MN4) between the current IA from the current transformer CTA and the DC current set value Id is input. As will be described in detail later, the determiner J1 determines that this difference is large and outputs it after a predetermined time determined by the magnitude of the difference. Although there is a time delay until the output, this output is basically the entire region other than R2 in FIG. 14, as shown in FIG. 18c. This area is all areas showing an abnormality of the power system side converter.

否定回路N3:判定器J1の出力領域を否定したものであり、これは図18dに示すように、図14のR2領域である。この領域は、電力系統側変換器の正常領域を意味する。   Negation circuit N3: The output region of the determiner J1 is negated, and this is the R2 region of FIG. 14, as shown in FIG. 18d. This area means a normal area of the power system side converter.

判定器J2:変流器CTBからの電流IBと直流電流整定値Idとの差(MN4)を入力とする。あとで詳細に説明するが、判定器J1は、この差が大きいことを時限判定し、差の大きさで定まる所定時間後に出力する。出力までに時間遅れを生じるものの、この出力は基本的に図18eに示すように、図15のR5以外の全領域である。この領域は、発電動動機側変換器の異常を示す全ての領域である。   Judger J2: The difference (MN4) between the current IB from the current transformer CTB and the DC current set value Id is input. As will be described in detail later, the determiner J1 determines that this difference is large and outputs it after a predetermined time determined by the magnitude of the difference. Although there is a time delay until the output, this output is basically the entire region other than R5 in FIG. 15, as shown in FIG. 18e. This area is all areas showing an abnormality in the generator-motive side converter.

図19回路の各部の回路は、上記の状態にて出力する。この出力は、図17の各比較回路Cの出力領域と全く同じ領域であり、時限特性を持たせている点のみが相違する。   The circuit of each part of the circuit in FIG. 19 outputs in the above state. This output is the same as the output area of each comparison circuit C in FIG. 17, and is different only in that it has a time characteristic.

これらの回路の出力は、その後段の否定回路NOT,あるいはアンド回路ANDを用いた論理回路により最終的に短絡或いは、転流失敗の検出信号とされる。その結果導かれる結論は、図17で説明したとおりであるので、以後の動作説明を省略する。   The outputs of these circuits are finally detected as a short circuit or commutation failure detection signal by a negative circuit NOT in the subsequent stage or a logic circuit using an AND circuit AND. Since the conclusion derived as a result is the same as that described with reference to FIG.

以下、判定器Jの機能について詳細に説明する、このうち、まず判定器J1の入力は、変流器CTAからの電流IAと直流電流整定値Idとの差(MN4)である。この入力は、交流系統側変換器の内部短絡を判別する目的で使用されるものであり、内部短絡時の過渡現象を図8に示したように、内部短絡により、短絡電流が増大して流れる。図12、図13に示す分類では、これはケースB,Fに相当する。   Hereinafter, the function of the determiner J will be described in detail. Of these, the input of the determiner J1 is first the difference (MN4) between the current IA from the current transformer CTA and the DC current set value Id. This input is used for the purpose of discriminating the internal short circuit of the AC system side converter. As shown in FIG. 8, the transient phenomenon at the time of the internal short circuit causes the short circuit current to increase and flow. . In the classification shown in FIGS. 12 and 13, this corresponds to cases B and F.

また判定器J2の入力は変流器CTBからの電流IBと直流電流整定値Idとの差(MN6)である。この入力は発電動動機側変換器の内部短絡を判別する目的で使用されるものであり、内部短絡により、短絡電流が増大して流れる。図12、図13に示す分類では、これはケースD,Nに相当する。これらの事象では、短絡電流の大きさが一義的に個定値に定まらず、過渡現象を伴う。   The input of the judgment device J2 is a difference (MN6) between the current IB from the current transformer CTB and the DC current set value Id. This input is used for the purpose of determining an internal short circuit of the generator-motive side converter, and the short circuit current increases due to the internal short circuit and flows. In the classification shown in FIGS. 12 and 13, this corresponds to cases D and N. In these events, the magnitude of the short-circuit current is not uniquely determined to be a fixed value, and is accompanied by a transient phenomenon.

図20は、この過渡現象を捕らえて異常判定するものであり、横軸に短絡異常発生からの時間、縦軸に入力した差電流の大きさ(IA−Id)あるいは、(IB−Id)を取っている。   FIG. 20 is for determining an abnormality by capturing this transient phenomenon. The horizontal axis represents the time from the occurrence of a short circuit abnormality, and the vertical axis represents the magnitude of the difference current (IA-Id) or (IB-Id). taking it.

このうち、差電流(IA−Id)を入力する判定器J1についてみると、例えば交流系統側変換器の内部短絡により、図8あるいは図12のケースDに示したように交流電流IAが過大となり、ΔI1=IA−Id>0が生じたとする。判定器J1は、生じたΔIの大きさと自身の時限特性f1により、ΔI1発生からt1後に出力を発生する。特性f1を図20のように右下がりとしておく(反限時特性を持たせる)ことで、発生したIAが大きければ出力は短時間に出力し、Idに近い値ならば遅く出力する。この特性は回路健全部が有する過電流耐量に応じて決定する。   Of these, regarding the determination device J1 that inputs the difference current (IA−Id), for example, due to an internal short circuit of the AC system side converter, the AC current IA becomes excessive as shown in case D of FIG. 8 or FIG. , ΔI1 = IA−Id> 0 occurs. The determiner J1 generates an output t1 after the generation of ΔI1 based on the magnitude of ΔI generated and its own time characteristic f1. By setting the characteristic f1 to the right as shown in FIG. 20 (providing an inverse time characteristic), the output is output in a short time if the generated IA is large, and the output is delayed if the value is close to Id. This characteristic is determined according to the overcurrent withstand capability of the circuit sound part.

また例えば、発電動動機側変換器の内部短絡により、図12ケースHに示したようにIBが過少となり、ΔI2=IB―Id<0が生じたとする。判定器J2は上述と同様にtc後に出力を発生する。図20の0以下の特性f2を一定時間の遅延か、それに近い特性としておけば、装置起動時の電流立ち上がりでのIIB<Idの期間の誤動作を回避しつつ、過大にならないままにとどまっている短絡電流の検出を行なうことができる。   Further, for example, it is assumed that, due to an internal short circuit of the generator-motive side converter, IB becomes insufficient as shown in Case H of FIG. 12, and ΔI2 = IB−Id <0 occurs. The determiner J2 generates an output after tc as described above. If the characteristic f2 of 0 or less in FIG. 20 is set to a delay of a certain time or a characteristic close to it, the malfunction during the IIB <Id period at the current rising at the time of starting the apparatus is avoided, and it does not become excessive. Short circuit current can be detected.

図19の第3の実施例において、他の論理回路部分の動作は、今までの説明で容易に理解できることであり、その説明を省略するが、図20のような判定器Jを用いれば、真に装置の停止が必要な内部短絡と、運転係属が可能な転流失敗とに区別することが可能となる。   In the third embodiment of FIG. 19, the operation of the other logic circuit portions can be easily understood in the above description, and the description thereof is omitted. However, if a determiner J as shown in FIG. It is possible to distinguish between an internal short circuit that really needs to be stopped and a commutation failure that can be suspended.

図21は、上記した第1乃至第3の実施例により異常検知した場合の運転シーケンスを示したものであり、まずステップS100で異常検知した場合、ステップS101でその種別を判別し、内部短絡であればステップS102において直ちに装置停止する。転流失敗であればステップS103において一時休止状態とし、回復後にステップS104において運転を再開する。   FIG. 21 shows an operation sequence in the case where an abnormality is detected according to the first to third embodiments. First, when an abnormality is detected in step S100, the type is determined in step S101, and an internal short circuit is detected. If there is, the apparatus immediately stops in step S102. If the commutation has failed, the operation is temporarily suspended in step S103, and the operation is resumed in step S104 after the recovery.

図21の通りとしておくことで、電力変換装置を完全に停止することなく運転できる。即ち、例えば発電動動機の加速中であれば、図22のように、一時的な休止区間を経過するなどの後に加速を再開できる。   By making it as FIG. 21, it can drive | operate, without stopping a power converter device completely. That is, for example, if the power generation motivation is being accelerated, the acceleration can be resumed after a temporary stop period has elapsed as shown in FIG.

本発明は、交流系統間に設けられた電力変換装置に広く活用することができる。   The present invention can be widely used for power conversion devices provided between AC systems.

1:電力系統
2:始動変圧器
3:順変換器
4:直流リアクトル
5:逆変換器
6:発電動動機
CTA,CTB:変流器
CTD:直流変流器
9:ポンプ水車
10:電力変換装置
Id:直流電流整定値
IA:電力系統側交流電流
IB:発電動動機側交流電流
ID:直流電流
MX:最大値検出回路
AB:絶対値回路
MN:減算回路
C:比較回路
J:判定器
1: Power system 2: Start transformer 3: Forward converter 4: DC reactor 5: Reverse converter 6: Generator motivation CTA, CTB: Current transformer CTD: DC current transformer 9: Pump turbine 10: Power converter Id: DC current settling value IA: Power system side AC current IB: Generator-motive side AC current ID: DC current MX: Maximum value detection circuit AB: Absolute value circuit MN: Subtraction circuit C: Comparison circuit J: Determinator

Claims (8)

第1の交流系統に第1の変換器の交流側が接続され、第2の交流系統に第2の変換器の交流側が接続され、前記第1の変換器と前記第2の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられるとともに、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、
第1の交流系統の電流と第2の交流系統の電流を、それぞれ直流電流基準値と比較し、その差電流の正負により、電力変換装置の異常を内部短絡と転流失敗に判別することを特徴とする電力変換装置の保護装置。
The AC side of the first converter is connected to the first AC system, the AC side of the second converter is connected to the second AC system, and between the first converter and the second converter. In the power conversion device in which a DC reactor is provided in the DC circuit and one of the converters is operated as a forward converter and the other converter is operated as an inverse converter,
The current of the first AC system and the current of the second AC system are respectively compared with the DC current reference value, and the abnormality of the power converter is determined to be an internal short circuit and commutation failure by the positive / negative of the difference current. A protective device for a power conversion device.
請求項1に記載の電力変換装置の保護装置において、
前記交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、前記直流回路に設けた直流変流器の出力を用いることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
In the protection apparatus of the power converter device of Claim 1,
An apparatus for protecting a power converter, wherein an output of a DC current transformer provided in the DC circuit is used as a DC current reference value to be compared with a current of the AC system.
請求項1に記載の電力変換装置の保護装置において、
第1の交流系統に接続された第1の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するとともに、前記交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、前記直流電流整定値を用いることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
In the protection apparatus of the power converter device of Claim 1,
The first converter connected to the first alternating current system controls the direct current of the direct current circuit to a constant value thereof, and sets the direct current setting as a direct current reference value to be compared with the current of the alternating current system. A protective device for a power converter, characterized by using a value.
第1の交流系統に第1の変換器の交流側が接続され、第2の交流系統に第2の変換器の交流側が接続され、前記第1の変換器と前記第2の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられるとともに、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、
第1の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第1の減算回路と、第2の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第2の減算回路と、前記第1の減算回路の出力の正負を判断して第1の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第1の比較回路と、前記第2の減算回路の出力の正負を判断して第2の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第2の比較回路とを備えることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
The AC side of the first converter is connected to the first AC system, the AC side of the second converter is connected to the second AC system, and between the first converter and the second converter. In the power conversion device in which a DC reactor is provided in the DC circuit and one of the converters is operated as a forward converter and the other converter is operated as an inverse converter,
A first subtraction circuit for obtaining a difference between the absolute value of the maximum value of the current of the first AC system and the DC current reference value; and an absolute value of the maximum value of the current of the second AC system and the DC current reference value A second subtraction circuit for obtaining a difference; and a first comparison circuit for discriminating and determining a commutation failure and an internal short circuit of the converter on the first AC system side by judging whether the output of the first subtraction circuit is positive or negative And a second comparison circuit that judges whether the output of the second subtracting circuit is positive or negative and discriminates and judges the commutation failure and internal short circuit of the converter on the second AC system side. Device protection device.
請求項4に記載の電力変換装置の保護装置において、
前記交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、前記直流回路に設けた直流変流器の出力を用いることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
In the protection apparatus of the power converter device of Claim 4,
An apparatus for protecting a power converter, wherein an output of a DC current transformer provided in the DC circuit is used as a DC current reference value to be compared with a current of the AC system.
第1の交流系統に第1の変換器の交流側を接続し、第2の交流系統に第2の変換器の交流側を接続し、前記第1の変換器と前記第2の変換器の間の直流回路に直流リアクトルを設け、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転し、第1の交流系統に接続された第1の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するようにされた電力変換装置において、交流系統の電流と前記直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であるときに、その交流系統に接続された変換器の内部短絡と判断し、交流系統の電流が0となるときに、その交流系統に接続された変換器の転流失敗と判断することを特徴とする電力変換装置の保護装置。   The AC side of the first converter is connected to the first AC system, the AC side of the second converter is connected to the second AC system, and the first converter and the second converter are connected to each other. A direct current reactor is provided in the direct current circuit, one of the converters is operated as a forward converter, the other converter is operated as an inverse converter, and the first converter connected to the first alternating current system is used to In a power converter that is configured to control the DC current to its set value constantly, the current of the AC system is compared with the set value of the DC current, and when the difference is a predetermined value or more, the AC system A protection device for a power conversion device, characterized in that it is determined as an internal short circuit of a connected converter, and when the current of the AC system becomes 0, it is determined that commutation of the converter connected to the AC system has failed. . 請求項6に記載の電力変換装置の保護装置において、
交流系統の電流と前記直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であることを判別するときに、その差の大きさに応じた時限特性を持たせたことを特徴とする電力変換装置の保護装置。
In the protection apparatus of the power converter device of Claim 6,
Compared with the current of the AC system and the set value of the DC current, and when it is determined that the difference is equal to or greater than a predetermined value, it has a time characteristic according to the magnitude of the difference Protection device for the conversion device.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の電力変換装置の保護装置において、
内部短絡と判断したときに装置停止し、転流失敗と判断したときにその回復を待って運転再開することを特徴とする電力変換装置の保護装置。
In the protection apparatus of the power converter device in any one of Claims 1 thru | or 7,
A protection device for a power converter, characterized in that when the internal short-circuit is determined, the device is stopped, and when it is determined that the commutation has failed, the operation is resumed after the recovery.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111239471A (en) * 2020-01-19 2020-06-05 华南理工大学 Commutation failure protection method and device, computer equipment and storage medium
CN113933619A (en) * 2021-09-10 2022-01-14 南方电网科学研究院有限责任公司 Commutation failure detection method and device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111239471A (en) * 2020-01-19 2020-06-05 华南理工大学 Commutation failure protection method and device, computer equipment and storage medium
CN111239471B (en) * 2020-01-19 2021-02-19 华南理工大学 Commutation failure protection method and device, computer equipment and storage medium
WO2021143793A1 (en) * 2020-01-19 2021-07-22 华南理工大学 Commutation failure protection method and apparatus, computer device, and storage medium
CN113933619A (en) * 2021-09-10 2022-01-14 南方电网科学研究院有限责任公司 Commutation failure detection method and device
CN113933619B (en) * 2021-09-10 2024-01-12 南方电网科学研究院有限责任公司 Commutation failure detection method and device

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