JP2015219237A - 高電圧直流送電システムの避雷器検証装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高電圧直流送電システム、特に、高電圧直流送電システムの避雷器検証方法を提供すること。【解決手段】高電圧直流送電システム内の避雷器を検証する避雷器検証装置は、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する絶縁設計部と、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデル内の避雷器のために、選択された避雷器仕様を満たす避雷器モデルを生成する避雷器モデリング部と、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルにおいて前記避雷器モデルをシミュレーション試験して、避雷器シミュレーション試験結果を出力するシミュレーション試験部と、避雷器特性試験結果を獲得し、避雷器特性試験結果と避雷器シミュレーション試験結果とを比較する比較部と、前記避雷器特性試験結果と前記避雷器シミュレーション試験結果との比較に基づいて、前記避雷器の検証結果を出力する結果出力部とを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、高電圧直流送電（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；以下、ＨＶＤＣとする）システムに関する。特に、本発明は、ＨＶＤＣシステムの避雷器検証方法に関する。
ＨＶＤＣシステムは、高電圧直流を介して電気を遠くへ送る。
一般に、ＨＶＤＣシステムは、加工線路や海底ケーブルを利用して電気を伝達する。
ＨＶＤＣシステムは、投資費用が少ないという点、ケーブル長に限界がないという点、及び電力送信損失が少ないという長所によって、多く活用されている。
ＨＶＤＣシステムは、高電圧直流を介して電気を伝達するので、検証された避雷器の使用を必要とする。しかしながら、ＨＶＤＣシステムが変わるごとに避雷器の検証が再度行われなければならず、ＨＶＤＣシステムの設計値が避雷器の検証に反映されないという問題点がある。特に、実際に、システムに採用するときには、各セクション別、電圧変動別に避雷器を再び設計しなければならないという面倒さが存在する。
本発明が解決しようとする一課題は、避雷器検証の便宜性を提供し避雷器検証の面倒さを除去する避雷器検証装置及び方法を提供することである。
本発明の高電圧直流送電システム内の避雷器を検証する避雷器検証装置は、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する絶縁設計部と、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデル内の避雷器のために、選択された避雷器仕様を満たす避雷器モデルを生成する避雷器モデリング部と、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルにおいて前記避雷器モデルをシミュレーション試験して、避雷器シミュレーション試験結果を出力するシミュレーション試験部と、避雷器特性試験結果を獲得し、避雷器特性試験結果と避雷器シミュレーション試験結果とを比較する比較部と、前記避雷器特性試験結果と前記避雷器シミュレーション試験結果との比較に基づいて、前記避雷器の検証結果を出力する結果出力部とを備える。
本発明によれば、避雷器検証の便宜性を提供し、かつ避雷器検証の面倒さを除去することのできる避雷器検証装置及び方法を提供することができる。
本発明の実施の形態による高電圧直流送電（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＨＶＤＣ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）システムを示す。 本発明の実施の形態によるモノポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す。 本発明の実施の形態によるバイポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す。 本発明の実施の形態による変圧器と３相バルブブリッジとの結線を示す。 本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の動作方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの避雷器検証装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの避雷器検証装置の動作方法を示すフローチャートである。
以下、本発明と関連した実施の形態について図面を参照してより詳細に説明する。以下の説明において使用される構成要素の末尾に用いられる用語「パート」、「モジュール」及び「部」は、明細書作成の容易さだけが考慮されて付与または混用されるものであって、それ自体で互いに区別される意味または役割を有するものではない。
図１は、本発明の実施の形態による高電圧直流送電システムを示す。
図１に示すように、本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステム１００は、発電パート１０１、送電側交流パート１１０、送電側直流変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側直流変電パート１０５、需要側交流パート１７０、需要パート１８０、及び制御パート１９０を備える。送電側直流変電パート１０３は、送電側変圧器パート１２０、送電側交流−直流コンバーターパート１３０を備える。需要側直流変電パート１０５は、需要側直流−交流コンバーターパート１５０、需要側変圧器パート１６０を備える。
発電パート１０１は、３相の交流電力を生成する。発電パート１０１は、複数の発電所を備えることができる。
送電側交流パート１１０は、発電パート１０１が生成した３相交流電力を送電側変圧器パート１２０と送電側交流−直流コンバーターパート１３０とを備えるＤＣ変電所に伝達する。
送電側変圧器パート１２０は、送電側交流パート１１０を送電側交流−直流コンバーターパート１３０及び直流送電パート１４０から隔離する（ｉｓｏｌａｔｅ）。
送電側交流−直流コンバーターパート１３０は、送電側変圧器パート１２０の出力に相当する３相交流電力を直流電力に変換する。
直流送電パート１４０は、送電側の直流電力を需要側に伝達する。
需要側直流−交流コンバーターパート１５０は、直流送電パート１４０により伝達された直流電力を３相交流電力に変換する。
需要側変圧器パート１６０は、需要側交流パート１７０を需要側直流−交流コンバーターパート１５０と直流送電パート１４０から隔離する。
需要側交流パート１７０は、需要側変圧器パート１６０の出力に相当する３相交流電力を需要パート１８０に提供する。
制御パート１９０は、発電パート１０１、送電側交流パート１１０、送電側直流変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側直流変電パート１０５、需要側交流パート１７０、需要パート１８０、送電側交流−直流コンバーターパート１３０、需要側直流−交流コンバーターパート１５０のうち、少なくとも一つを制御する。特に、制御パート１９０は、送電側交流−直流コンバーターパート１３０と需要側直流−交流コンバーターパート１５０内の複数のバルブのターンオン及びターンオフのタイミングを制御できる。このとき、バルブは、サイリスターまたは絶縁ゲート両極性トランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）に該当できる。
図２は、本発明の実施の形態によるモノポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す。特に、図２は、単一の極の直流電力を送電するシステムを示す。以下の説明では、単一の極は、陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｅ）と仮定して説明するが、これに限定されるものではない。
送電側交流パート１１０は、交流送電ライン１１１と交流フィルタ１１３とを備える。
交流送電ライン１１１は、発電パート１０１が生成した３相の交流電力を送電側直流変電パート１０３に伝達する。
交流フィルタ１１３は、直流変電パート１０３が利用する周波数成分以外の残りの周波数成分を伝達された３相交流電力から除去する。
送電側変圧器パート１２０は、陽極のために、一つ以上の変圧器１２１を備える。陽極のために、送電側交流−直流コンバーターパート１３０は、陽極直流電力を生成する交流−陽極直流コンバーター１３１を備え、この交流−陽極直流コンバーター１３１は、一つ以上の変圧器１２１に各々対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３１ａを備える。
１つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−陽極直流コンバーター１３１は、交流電力を利用して６個のパルスを有する陽極直流電力を生成できる。このとき、その一つの変圧器１２１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
２つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−陽極直流コンバーター１３１は、交流電力を利用して１２個のパルスを有する陽極直流電力を生成できる。このとき、２つのうち、１つの変圧器１２１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、残りの一つの変圧器１２１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
３つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−陽極直流コンバーター１３１は、交流電力を利用して１８個のパルスを有する陽極直流電力を生成することができる。陽極直流電力のパルスの数が多いほど、フィルタのコストを低くすることができる。
直流送電パート１４０は、送電側陽極直流フィルタ１４１、陽極直流送電ライン１４３、需要側陽極直流フィルタ１４５を備える。
送電側陽極直流フィルタ１４１は、インダクターＬ１とキャパシタＣ１とを備え、交流−陽極直流コンバーター１３１が出力する陽極直流電力を直流フィルタリングする。
陽極直流送電ライン１４３は、陽極直流電力の送信のための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地（接地）が利用できる。このＤＣライン上には、一つ以上のスイッチが配置されることができる。
需要側陽極直流フィルタ１４５は、インダクターＬ２とキャパシタＣ２とを備え、陽極直流送電ライン１４３を介して伝達された陽極直流電力を直流フィルタリングする。
需要側直流−交流コンバーターパート１５０は、陽極直流−交流コンバーター１５１を備え、陽極直流−交流コンバーター１５１は、一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａを備える。
需要側変圧器パート１６０は、陽極のために、一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａに各々対応する一つ以上の変圧器１６１を備える。
１つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、陽極直流−交流コンバーター１５１は、陽極直流電力を利用して６個のパルスを有する交流電力を生成できる。このとき、その一つの変圧器１６１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
２つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、陽極直流−交流コンバーター１５１は、陽極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成できる。このとき、２つのうち、１つの変圧器１６１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、残りの一つの変圧器１６１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
３つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、陽極直流−交流コンバーター１５１は、陽極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成できる。交流電力のパルスの数が多いほど、フィルタのコストを低くすることができる。
需要側交流パート１７０は、交流フィルタ１７１と交流送電ライン１７３とを備える。
交流フィルタ１７１は、需要パート１８０が利用する周波数成分（例えば、６０Ｈｚ）以外の残りの周波数成分を、需要側直流変電パート１０５が生成する交流電力から除去する。交流送電ライン１７３は、フィルタリングされた交流電力を需要パート１８０に伝達する。
図３は、本発明の実施の形態によるバイポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す。特に、図３は、２個の極の直流電力を送電するシステムを示す。以下の説明では、２個の極は、陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｅ）と陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｏｌｅ）であると仮定して説明するが、これに限定されるものではない。
送電側交流パート１１０は、交流送電ライン１１１と交流フィルタ１１３とを備える。
交流送電ライン１１１は、発電パート１０１が生成した３相の交流電力を送電側変電パート１０３に伝達する。
交流フィルタ１１３は、変電パート１０３が利用する周波数成分以外の残りの周波数成分を、伝達された３相交流電力から除去する。
送電側変圧器パート１２０は、陽極のための一つ以上の変圧器１２１を備え、陰極のための一つ以上の変圧器１２２を備える。送電側交流−直流コンバーターパート１３０は、陽極直流電力を生成する交流−陽極直流コンバーター１３１と、陰極直流電力を生成する交流−陰極直流コンバーター１３２とを備え、交流−陽極直流コンバーター１３１は、陽極のための一つ以上の変圧器１２１に各々対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３１ａを備え、交流−陰極直流コンバーター１３２は、陰極のための一つ以上の変圧器１２２に各々対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３２ａを備える。
陽極のために、１つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−陽極直流コンバーター１３１は、交流電力を利用して６個のパルスを有する陽極直流電力を生成できる。このとき、その一つの変圧器１２１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
陽極のために、２つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−陽極直流コンバーター１３１は、交流電力を利用して１２個のパルスを有する陽極直流電力を生成できる。このとき、２つのうち、１つの変圧器１２１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、残りの一つの変圧器１２１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
陽極のために、３つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−陽極直流コンバーター１３１は、交流電力を利用して１８個のパルスを有する陽極直流電力を生成できる。陽極直流電力のパルスの数が多いほど、フィルタのコストを低くすることができる。
陰極のために、１つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−陰極直流コンバーター１３２は、６個のパルスを有する陰極直流電力を生成できる。このとき、その一つの変圧器１２２の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
陰極のために、２つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−陰極直流コンバーター１３２は、１２個のパルスを有する陰極直流電力を生成できる。このとき、２つのうち、１つの変圧器１２２の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有することもでき、残りの一つの変圧器１２２の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Δ状の結線を有することもできる。
陰極のために、３つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−陰極直流コンバーター１３２は、１８個のパルスを有する陰極直流電力を生成できる。陰極直流電力のパルスの数が多いほど、フィルタのコストを低くすることができる。
直流送電パート１４０は、送電側陽極直流フィルタ１４１、送電側陰極直流フィルタ１４２、陽極直流送電ライン１４３、陰極直流送電ライン１４４、需要側陽極直流フィルタ１４５、需要側陰極直流フィルタ１４６を備える。
送電側陽極直流フィルタ１４１は、インダクターＬ１とキャパシタＣ１とを備え、交流−陽極直流コンバーター１３１が出力する陽極直流電力を直流フィルタリングする。
送電側陰極直流フィルタ１４２は、インダクターＬ３とキャパシタＣ３とを備え、交流−陰極直流コンバーター１３２が出力する陰極直流電力を直流フィルタリングする。
陽極直流送電ライン１４３は、陽極直流電力の送信のための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地が利用できる。このＤＣライン上には、一つ以上のスイッチが配置されることができる。
陰極直流送電ライン１４４は、陰極直流電力の送信のための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地が利用できる。このＤＣライン上には、一つ以上のスイッチが配置されることができる。
需要側陽極直流フィルタ１４５は、インダクターＬ２とキャパシタＣ２とを備え、陽極直流送電ライン１４３を介して伝達された陽極直流電力を直流フィルタリングする。
需要側陰極直流フィルタ１４６は、インダクターＬ４とキャパシタＣ４とを備え、陰極直流送電ライン１４４を介して伝達された陰極直流電力を直流フィルタリングする。
需要側直流−交流コンバーターパート１５０は、陽極直流−交流コンバーター１５１と陰極直流−交流コンバーター１５２とを備え、陽極直流−交流コンバーター１５１は、一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａを備え、陰極直流−交流コンバーター１５２は、一つ以上の３相バルブブリッジ１５２ａを備える。
需要側変圧器パート１６０は、陽極のために、一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａに各々対応する一つ以上の変圧器１６１を備え、陰極のために一つ以上の３相バルブブリッジ１５２ａに各々対応する一つ以上の変圧器１６２を備える。
陽極のために、１つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、陽極直流−交流コンバーター１５１は、陽極直流電力を利用して６個のパルスを有する交流電力を生成できる。このとき、その一つの変圧器１６１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
陽極のために、２つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、陽極直流−交流コンバーター１５１は、陽極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成できる。このとき、２つのうち、１つの変圧器１６１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、残りの一つの変圧器１６１の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
陽極のために、３つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、陽極直流−交流コンバーター１５１は、陽極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成できる。交流電力のパルスの数が多いほど、フィルタのコストを低くすることができる。
陰極のために、１つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、陰極直流−交流コンバーター１５２は、陰極直流電力を利用して６個のパルスを有する交流電力を生成できる。このとき、その一つの変圧器１６２の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
陰極のために、２つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、陰極直流−交流コンバーター１５２は、陰極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成できる。このとき、２つのうち、１つの変圧器１６２の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Ｙ状の結線を有しても良く、残りの一つの変圧器１６２の１次側コイルと２次側コイルとは、Ｙ−Δ状の結線を有しても良い。
陰極のために、３つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、陰極直流−交流コンバーター１５２は、陰極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成できる。交流電力のパルスの数が多いほど、フィルタのコストを低くすることができる。
需要側交流パート１７０は、交流フィルタ１７１と交流送電ライン１７３とを備える。
交流フィルタ１７１は、需要パート１８０が利用する周波数成分（例えば、６０Ｈｚ）以外の残りの周波数成分を、需要側直流変電パート１０５が生成する交流電力から除去する。交流送電ライン１７３は、フィルタリングされた交流電力を需要パート１８０に伝達する。
図４は、本発明の実施の形態による変圧器と３相バルブブリッジとの結線を示す。
特に、図４は、陽極のための２個の変圧器１２１と陽極のための２つの３相バルブブリッジ１３１ａとの結線を示す。陰極のための２個の変圧器１２２と陰極のための２つの３相バルブブリッジ１３２ａとの結線、陽極のための２個の変圧器１６１と陽極のための２つの３相バルブブリッジ１５１ａとの結線、陰極のための２個の変圧器１６２と陰極のための２つの３相バルブブリッジ１５２ａとの結線、陽極のための１個の変圧器１２１と陽極のための１つの３相バルブブリッジ１３１ａ、陽極のための１個の変圧器１６１と陽極のための１つの３相バルブブリッジ１５１ａとの結線などは、図４の実施の形態から容易に導き出すことができるので、その図面と説明は省略する。
図４において、Ｙ−Ｙ状の結線を有する変圧器１２１を上側変圧器、Ｙ−Δ状の結線を有する変圧器１２１を下側変圧器、上側変圧器に接続する３相バルブブリッジ１３１ａを上側３相バルブブリッジ、下側変圧器に接続する３相バルブブリッジ１３１ａを下側３相バルブブリッジと呼ぶことにする。
上側３相バルブブリッジと下側３相バルブブリッジとは、直流電力を出力する２個の出力端である第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２とを有する。
上側３相バルブブリッジは、６個のバルブＤ１−Ｄ６を備え、下側３相バルブブリッジは、６個のバルブＤ７−Ｄ１２を備える。
バルブＤ１は、第１出力端ＯＵＴ１に接続するカソードと上側変圧器の２次側コイルの第１端子に接続するアノードとを有する。
バルブＤ２は、バルブＤ５のアノードに接続するカソードとバルブＤ６のアノードに接続するアノードとを有する。
バルブＤ３は、第１出力端ＯＵＴ１に接続するカソードと上側変圧器の２次側コイルの第２端子に接続するアノードとを有する。
バルブＤ４は、バルブＤ１のアノードに接続するカソードとバルブＤ６のアノードに接続するアノードとを有する。
バルブＤ５は、第１出力端ＯＵＴ１に接続するカソードと上側変圧器の２次側コイルの第３端子に接続するアノードとを有する。
バルブＤ６は、バルブＤ３のアノードに接続するカソードを有する。
バルブＤ７は、バルブＤ６のアノードに接続するカソードと下側変圧器の２次側コイルの第１端子に接続するアノードとを有する。
バルブＤ８は、バルブＤ１１のアノードに接続するカソードと第２出力端ＯＵＴ２に接続するアノードとを有する。
バルブＤ９は、バルブＤ６のアノードに接続するカソードと下側変圧器の２次側コイルの第２端子に接続するアノードとを有する。
バルブＤ１０は、バルブＤ７のアノードに接続するカソードと第２出力端ＯＵＴ２に接続するアノードとを有する。
バルブＤ１１は、バルブＤ６のアノードに接続するカソードと下側変圧器の２次側コイルの第３端子に接続するアノードとを有する。
バルブＤ１２は、バルブＤ９のアノードに接続するカソードと第２出力端ＯＵＴ２に接続するアノードとを有する。
次は、図５と図６を参照して、ＨＶＤＣシステムの絶縁設計方法を説明する。
図５は、本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の構成を示すブロック図である。
図５に示すように、本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置３００は、システム分析部３１０、第１絶縁モデリング部３２０、絶縁レベル算定部３３０、第２絶縁モデリング部３４０、要求耐電圧算定部３５０、基準耐電圧算定部３６０、定格絶縁レベル算定部３７０、第３絶縁モデリング部３８０、及び絶縁検証部３９０を備える。
システム分析部３１０は、ＨＶＤＣシステム１００を分析して（Ｓ１０１）、ＨＶＤＣシステム１００の過電圧及び定格電圧を算出する。
第１絶縁モデリング部３２０は、算出された過電圧及び算出された定格電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００をモデリングして、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成する。
絶縁レベル算定部３３０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行って（Ｓ１０４）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適した絶縁協調耐電圧を決定する。
第２絶縁モデリング部３４０は、ＨＶＤＣシステム１００の実際運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態との差をＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルに適用して（Ｓ１０６）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正してＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成する。
要求耐電圧算定部３５０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧を算定する。基準耐電圧算定部３６０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定する。
定格絶縁レベル算定部３７０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を満たす定格絶縁レベルを算定する。
第３絶縁モデリング部３８０は、ＨＶＤＣシステム１００の区分されたセクションでのインピーダンス変化に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを修正して、修正された絶縁モデルを生成する。
絶縁検証部３９０は、ＨＶＤＣシステム１００の修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満たすかどうかを検証する。
図６は、本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の動作方法を示すフローチャートである。
システム分析部３１０は、ＨＶＤＣシステム１００を分析して（Ｓ１０１）、過電圧及び定格電圧を算出する（Ｓ１０２）。システム分析部３１０は、分類されたストレス電圧、算定される過電圧保護レベル、及び絶縁特性のうち、少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００を分析して、過電圧及び定格電圧を算出することができる。
第１絶縁モデリング部３２０は、算出された過電圧及び算出された定格電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００をモデリングして、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成する（Ｓ１０３）。
絶縁レベル算定部３３０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行って（Ｓ１０４）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適した絶縁協調耐電圧を決定する（Ｓ１０５）。このとき、絶縁レベル算定部３３０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁特性、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデル上のデータの統計的分布、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの入力データの不正確性、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの構成要素の結合に影響を与える要因のうち、少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行って、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適した絶縁協調耐電圧を決定できる。
第２絶縁モデリング部３４０は、ＨＶＤＣシステム１００の実際運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態との差をＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルに適用して（Ｓ１０６）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正してＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成する（Ｓ１０７）。第２絶縁モデリング部３４０は、ＨＶＤＣシステム１００の実際運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態との差及び絶縁協調耐電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正して、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成できる。このとき、ＨＶＤＣシステム１００の実際運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態との差は、ＨＶＤＣシステム１００の環境要素の差、ＨＶＤＣシステム１００の構成要素の試験の差、ＨＶＤＣシステム１００の製品特性の偏差、ＨＶＤＣシステム１００のインストール状態の差、ＨＶＤＣシステム１００の運転寿命の差、ＨＶＤＣシステム１００の安全のために考慮しなければならない安全ファクターのうち、少なくとも一つを含むことができる。ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルは、環境要素及び汚染度を考慮した絶縁モデルに該当できる。
要求耐電圧算定部３５０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧を算定する（Ｓ１０９）。
基準耐電圧算定部３６０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定する（Ｓ１１１）。基準耐電圧算定部３６０は、試験状態、試験変換要素、電圧範囲のうち、少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定できる。
定格絶縁レベル算定部３７０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を満たす定格絶縁レベルを算定する（Ｓ１１３）。このとき、定格絶縁レベルは、ＨＶＤＣシステム１００の一つ以上の位置の電圧値及び距離値を含むことができる。
第３絶縁モデリング部３８０は、ＨＶＤＣシステム１００の区分されたセクションでのインピーダンス変化に基づいて、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを修正して、修正された絶縁モデルを生成する（Ｓ１１５）。このとき、区分されたセクションは、送電側交流パート１１０、送電側変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側変電パート１０５、需要側交流パート１７０、送電側変圧器パート１２０、送電側交流−直流コンバーターパート１３０、需要側直流−交流コンバーターパート１５０、需要側変圧器パート１６０のうち、少なくとも一つを含むことができる。
絶縁検証部３９０は、ＨＶＤＣシステム１００の修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満たすかどうかを検証する（Ｓ１１７）。
次は、図７と図８を参照して、ＨＶＤＣシステムの避雷器検証方法を説明する。
図７は、本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの避雷器検証装置の構成を示すブロック図である。
避雷器検証装置５００は、絶縁設計部５１０、避雷器モデリング部５２０、シミュレーション試験部５３０、比較部５４０、及び結果出力部５５０を備える。
絶縁設計部５１０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成する。
避雷器モデリング部５２０は、選択された避雷器仕様を満たす避雷器モデルを生成する。
シミュレーション試験部５３０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルにおいて避雷器モデルをシミュレーション試験して、避雷器シミュレーション試験結果を出力する。
比較部５４０は、避雷器特性試験結果と避雷器シミュレーション試験結果とを比較して、避雷器特性試験結果が避雷器シミュレーション試験結果の許容範囲内で満たすかどうかを検討する。
結果出力部５５０は、避雷器の検証結果を出力する。
図８は、本発明の実施の形態によるＨＶＤＣシステムの避雷器検証装置の動作方法を示すフローチャートである。
絶縁設計部５１０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成する（Ｓ３０１）。絶縁設計部５１０は、図５の構成要素を備えることもでき、図６に示されているように、絶縁モデルを生成することもできる。上述のように、絶縁設計部５１０は、ストレス電圧分類、過電圧保護レベル算定、絶縁特性、統計分布、環境要素、運転寿命、安全要素、絶縁協調耐電圧、基準耐電圧、定格絶縁レベルのうち、少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成できる。
避雷器モデリング部５２０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデル内の避雷器の仕様の選択のためのユーザ情報を獲得する（Ｓ３０３）。
避雷器モデリング部５２０は、選択された避雷器仕様を満たす避雷器モデルを生成する（Ｓ３０５）。避雷器モデリング部５２０は、落雷インパルス（ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｉｍｐｕｌｓｅ）、スイッチングインパルス（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｉｍｐｕｌｓｅ）、ファーストフロントウェーブインパルス（Ｆａｓｔ Ｆｒｏｎｔ ｗａｖｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ）、スローフロントウェーブインパルス（Ｓｌｏｗ Ｆｒｏｎｔ ｗａｖｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ）、一時的過電圧（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）のような一つ以上の避雷器特性に基づいて、選択された避雷器仕様を満たす避雷器モデルを生成できる。
シミュレーション試験部５３０は、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルにおいて避雷器モデルをシミュレーション試験して、避雷器シミュレーション試験結果を出力する（Ｓ３０７）。
比較部５４０は、避雷器特性試験結果を獲得する（Ｓ３０９）。このとき、避雷器特性試験結果は、絶縁抵抗、漏れ電流、動作開始電圧、落雷制限電圧、長時間衝撃電流、部分放電、落雷耐電圧、大電流動作のような一つ以上の避雷器特性の試験結果を含むことができる。
比較部５４０は、避雷器特性試験結果と避雷器シミュレーション試験結果とを比較して、避雷器特性試験結果が避雷器シミュレーション試験結果の許容範囲内で満たすかどうかを検討する（Ｓ３１１）。
結果出力部５５０は、避雷器特性試験結果と避雷器シミュレーション試験結果との比較に基づいて、避雷器の検証結果を出力する（Ｓ３１３）。避雷器特性試験結果が避雷器シミュレーション試験結果の許容範囲内で満たすと、結果出力部５５０は、肯定的な結果を出力できる。避雷器特性試験結果が避雷器シミュレーション試験結果の許容範囲内で満たさないと、結果出力部５５０は、否定的な結果を出力しうる。
実施の形態によれば、避雷器特性モデリングをしてＨＶＤＣシステムの設計値を考慮した避雷器検証が行われることができる。
実施の形態によれば、各セクション別、電圧変動別に避雷器の再設計の面倒さが減少できる。
本発明の一実施の形態によれば、前述した方法は、プログラムが記録された媒体にプロセッサが読むことのできるコードとして具現化することが可能である。プロセッサが読むことのできる媒体の例には、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置などがあり、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した送信）の形態により具現化されることも含む。
上述の実施の形態は、説明された構成と方法が限定されて適用されるものではなく、実施の形態は、多様な変形がなされることができるように各実施の形態の全てまたは一部を選択的に組合わせて構成することもできる。
１００ ＨＶＤＣシステム
１０１ 発電パート
１０３ 送電側直流変電パート
１０５ 需要側直流変電パート
１１０ 送電側交流パート
１１１，１７３ 交流送電ライン
１１３，１７１ 交流フィルタ
１２０ 送電側変圧器パート
１２１，１２２、１６１，１６２ 変圧器
１３０ 送電側交流−直流コンバーターパート
１３１ 交流−陽極直流コンバーター
１３１ａ、１３２ａ、１５１ａ、１５２ａ ３相バルブブリッジ
１３２ 交流−陰極直流コンバーター
１４０ 直流送電パート
１４１ 送電側陽極直流フィルタ
１４３ 陽極直流送電ライン
１４４ 陰極直流送電ライン
１４５ 需要側陽極直流フィルタ
１４６ 需要側陰極直流フィルタ
１５０ 需要側直流−交流コンバーターパート
１５１ 陽極直流−交流コンバーター
１５２ 陰極直流−交流インバーター
１６０ 需要側変圧器パート
１７０ 需要側交流パート
１８０ 需要パート
１９０ 制御パート
３００ 絶縁設計装置
３１０ システム分析部
３２０ 第１絶縁モデリング部
３３０ 絶縁レベル算定部
３４０ 第２絶縁モデリング部
３５０ 要求耐電圧算定部
３６０ 基準耐電圧算定部
３７０ 定格絶縁レベル算定部
３８０ 第３絶縁モデリング部
３９０ 絶縁検証部
５００ 避雷器検証装置
５１０ 絶縁設計部
５２０ 避雷器モデリング部
５３０ シミュレーション試験部
５４０ 比較部
５５０ 結果出力部

Claims (8)

  1. 高電圧直流送電（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ， ＨＶＤＣ）システム内の避雷器を検証する避雷器検証装置であって、
    前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する絶縁設計部と、
    前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデル内の避雷器のために、選択された避雷器仕様を満たす避雷器モデルを生成する避雷器モデリング部と、
    前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルにおいて前記避雷器モデルをシミュレーション試験して、避雷器シミュレーション試験結果を出力するシミュレーション試験部と、
    避雷器特性試験結果を獲得し、前記避雷器特性試験結果と前記避雷器シミュレーション試験結果とを比較する比較部と、
    前記避雷器特性試験結果と前記避雷器シミュレーション試験結果との比較に基づいて、前記避雷器の検証結果を出力する結果出力部と、
    を備える避雷器検証装置。
  2. 前記避雷器モデリング部は、落雷インパルス（ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｉｍｐｕｌｓｅ）、スイッチングインパルス（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｉｍｐｕｌｓｅ）、ファーストフロントウェーブインパルス（Ｆａｓｔ Ｆｒｏｎｔ ｗａｖｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ）、スローフロントウェーブインパルス（Ｓｌｏｗ Ｆｒｏｎｔ ｗａｖｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ）、一時的過電圧（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ＯｖｅｒＶｏｌｔａｇｅ）のうち、少なくとも一つに基づいて、前記選択された避雷器仕様を満たす避雷器モデルを生成する、請求項１に記載の避雷器検証装置。
  3. 前記避雷器特性試験結果は、絶縁抵抗、漏れ電流、動作開始電圧、落雷制限電圧、長時間衝撃電流、部分放電、落雷耐電圧、大電流動作のうち、一つ以上の試験結果を含む、請求項１に記載の避雷器検証装置。
  4. 前記避雷器特性試験結果が前記避雷器シミュレーション試験結果の許容範囲内で満たすと、前記結果出力部は、肯定的な結果を出力し、
    前記避雷器特性試験結果が前記避雷器シミュレーション試験結果の前記許容範囲内で満たさないと、前記結果出力部は、否定的な結果を出力する、請求項１に記載の避雷器検証装置。
  5. 前記絶縁設計部は、
    前記ＨＶＤＣシステムの過電圧及び前記定格電圧に基づいて前記ＨＶＤＣシステムをモデリングして、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを生成する第１絶縁モデリング部と、
    前記絶縁基本モデルの絶縁算定を行って、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの機能遂行に適した絶縁協調耐電圧を決定する絶縁レベル算定部と、
    前記絶縁協調耐電圧に基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを修正して、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する第２絶縁モデリング部と、
    を備える、請求項１に記載の避雷器検証装置。
  6. 前記絶縁設計部は、
    前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの基準耐電圧を満たす定格絶縁レベルを算定する定格絶縁レベル算定部と、
    前記ＨＶＤＣシステムの区分されたセクションでのインピーダンス変化に基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを修正して、修正された絶縁モデルを生成する第３絶縁モデリング部と、
    前記ＨＶＤＣシステムの修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満たすかどうかを検証する絶縁検証部と、
    をさらに備える、請求項５に記載の避雷器検証装置。
  7. 前記ＨＶＤＣシステムの区分されたセクションは、
    前記ＨＶＤＣシステムの送電側交流パート、送電側変電パート、直流送電パート、需要側変電パート、需要側交流パート、送電側変圧器パート、送電側交流−直流コンバーターパート、需要側直流−交流コンバーターパート、需要側変圧器パートのうち、少なくとも一つを備える、請求項６に記載の避雷器検証装置。
  8. 第２絶縁モデリング部は、前記ＨＶＤＣシステムの実際運転状態と前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの状態の差及び絶縁協調耐電圧に基づいて前記ＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを修正して、前記ＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する、請求項５に記載の避雷器検証装置。
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