JP2017192179A - 直流保護継電システム - Google Patents

Abstract

【課題】事故電流の誤検出を防止できる直流保護継電システムを提供する。【解決手段】複数の交直変換器１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂの間で、送電経路としてケーブルのみを使用する第１のモードと、送電経路の一部として地中を使用する第２のモードとを切り替えて送電する直流送電系統１００において、発生した事故電流を検出する検出部２１０と、検出部２１０が事故電流を検出した場合に、送電を停止させるトリップ信号を出力するトリップ出力部２２０と、第２のモードの送電経路に、地中を介して事故電流が流れる状態にあることを判定する判定部２３０と、判定部２３０が、地中を介して事故電流が流れる状態にあると判定した場合に、トリップ出力部２２０の機能をロックするロック部２４０とを有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、直流送電系統を保護する直流保護継電システムに関する。

近年、電力の損失が少なく、ケーブル数を抑えることができる直流送電が、遠隔地間の交流系統や周波数の異なる交流系統の連系等に利用されている。例えば、２つの単位直流送電系統を正側と負側の２極に区分して、各単位直流送電系統の中性線に相当する線路を帰線として別々に設けた双極直流送電系統が提案されている。このような双極直流送電系統では、２つの単位直流送電系統を選択的に運転又は停止することにより、電力需要に応じて送電電力を調整することができる。

特開平１１−１８２７８号公報

しかしながら、上記のような双極直流送電系統では、２極の帰線としてのケーブルを別々に設ける必要があり、設備にコストがかかる。これに対処するため、海底等の地中を帰線として利用することにより、帰線のケーブルを省略した直流送電系統が提案されている。

このような直流送電系統は、２極の一方のみを運転する際には、２極の一方の本線とともに、他方の本線を帰線として利用することにより、ケーブルのみを使用した送電が可能となる。また、大電力を要するために２極を同時に運転する場合、ケーブルに異常が生じた場合などには、地中を帰線として利用する送電が可能となる。

かかる直流送電系統においては、地絡等の事故電流を検出して送電を停止させる直流保護継電システムが設けられている。この直流保護継電システムは、複数の保護継電装置を有し、各保護継電装置は、それぞれが管理する直流送電系統の一部の領域の事故電流を検出する。

しかし、地中を帰線として利用していない場合でも、地絡等の事故電流は地中を流れる。このため、地中を中性線として利用する領域を管理している保護継電装置は、他の領域で地絡事故が発生したにもかかわらず、地中を流れる事故電流を検出し、送電を停止させる動作をしてしまう場合があった。

本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、事故電流の誤検出を防止できる直流保護継電システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の実施形態である直流保護継電システムは、複数の交直変換器の間で、送電経路としてケーブルのみを使用する第１のモードと、送電経路の一部として地中を使用する第２のモードとを切り替えて送電する直流送電系統において、事故電流を検出する検出部と、前記検出部が事故電流を検出した場合に、前記送電を停止させるトリップ信号を出力するトリップ出力部と、前記第２のモードの送電経路に、地中を介して事故電流が流れる状態にあることを判定する判定部と、前記判定部が、地中を介して事故電流が流れる状態にあると判定した場合に、前記トリップ出力部の機能をロックするロック部と、を有する。

実施形態が適用される直流送電系統を示す結線図である。 実施形態の直流保護継電システムを示すブロック図である。 実施形態の直流保護継電装置を示すブロック図である。 直流送電系統の第１のモードでの運転状態を示す結線図である。 第１のモードでの運転中に地絡が発生した状態を示す結線図である。 第１のモードでの運転中に転流失敗が発生した状態を示す結線図である。 第２のモードでの運転状態を示す結線図である。 第２のモードと第１のモードとの切り替え時を示す結線図である。 ロック部によるロックの条件の一例を示す表である。

［第１の実施形態］
［直流送電系統］
本実施形態の適用対象となる直流送電系統１００は、図１に示すように、複数の交直変換器１１Ａ、１１Ｂの間、１２Ａ、１２Ｂの間で、直流送電を行う系統である。

直流送電系統１００は、後述する中性線となる電極部１２０に対して、正側となる単位直流送電系統１０１、負側となる単位直流送電系統１０２を有する。一対の交直変換器１１Ａ、１１Ｂは、正側の単位直流送電系統１０１を構成し、一対の交直変換器１２Ａ、１２Ｂは、負側の単位直流送電系統１０２を構成している。

交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂは、交流を直流に又は直流を交流に変換する変換器である。交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂは、複数のバルブデバイスを組み合わせて、各バルブデバイスの通電タイミングを切り替えることにより、直流を交流に変換し又は交流を直流に変換する。バルブデバイスは、一方向に電流を流す半導体素子であり、例えば、光パルスにより点弧するサイリスタを用いる。

交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂは、それぞれ過電流保護器１１１Ａ、１１２Ａ、１１１Ｂ、１１２Ｂを介して接地されている。過電流保護器１１１Ａ、１１２Ａ、１１１Ｂ、１１２Ｂは、過電流を地面に逃がすアレスタである。

交直変換器１１Ａ、１２Ａの設置場所と、交直変換器１１Ｂ、１２Ｂの設置場所は、例えば、海を挟んだ遠隔地である。本実施形態では、交直変換器１１Ａ、１２Ａを送電側、交直変換器１１Ｂ、１２Ｂを受電側とする。つまり、交直変換器１１Ａ、１２Ａは交流を直流に変換し、交直変換器１１Ｂ、１２Ｂは直流を交流に変換する。なお、送電側、受電側は、交直変換器１１Ａ、１２Ａが直流を交流に変換し、交直変換器１１Ｂ、１２Ｂが交流を直流に変換することにより逆にすることも可能である。

交直変換器１１Ａ、１２Ａは、その設置場所に延長された交流系統ＳＡに、変圧器２１Ａ、２２Ａを介して接続されている。交直変換器１１Ｂ、１２Ｂは、その設置場所に延長された交流系統ＳＢに、変圧器２１Ｂ、２２Ｂを介して接続されている。変圧器２１Ａ、２２Ａ、２１Ｂ、２２Ｂは、交流系統ＳＡ、ＳＢとの間で、電圧の昇降により連系を行う変換器用変圧器である。

なお、交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂは、それぞれ図示しない制御部により制御される。制御部は、後述する保護継電装置２００、制御装置３００との間で情報の送受信を行い、交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂの動作を制御する。例えば、制御部は、トリップ信号の受信に応じて、交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂを停止させる。また、交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂが起動しているか否かの状態情報を保護継電装置２００、制御装置３００に出力する。

このような直流送電系統１００は、送電経路としてケーブルのみを使用する第１のモードと、送電経路の一部として地中を使用する第２のモードとを切り替えて送電することができる。このための構成を、以下に説明する。

まず、単位直流送電系統１０１においては、交直変換器１１Ａ、１１Ｂの正側が、ケーブルである本線３０Ａを介して、相互に接続されている。単位直流送電系統１０２においては、交直変換器１２Ａ、１２Ｂの負側が、ケーブルである本線３０Ｂを介して、相互に接続されている。

一方、交直変換器１１Ａにおける本線３０Ａと反対端、交直変換器１１Ｂにおける本線３０Ａと反対端は、正側の本線３０Ａの電位に対して基準電位となる中性線を構成する電極部１２０に接続されている。また、交直変換器１２Ａにおける本線３０Ｂと反対端、交直変換器１２Ｂにおける本線３０Ｂと反対端も、負側の本線３０Ｂの電位に対する基準となる中性線を構成する電極部１２０に接続されている。

電極部１２０は、送電経路の一部として地中を使用する領域である。電極部１２０は、送電側電極部１２１Ａ、受電側電極部１２１Ｂを有する。送電側電極部１２１Ａ、受電側電極部１２１Ｂは、それぞれ電極１２２Ａ、１２２Ｂ、断路器１２３Ａ、１２３Ｂ、変流器１２４Ａ、１２４Ｂを有する。

電極１２２Ａは送電側において、電極１２２Ｂは受電側において、それぞれ地中に挿入された導電性の部材である。電極１２２Ａは、断路器１２３Ａを介して、上記のように交直変換器１１Ａ、１２Ａにケーブルで接続されている。電極１２２Ｂは、断路器１２３Ｂを介して、上記のように交直変換器１１Ｂ、１２Ｂにケーブルで接続されている。

断路器１２３Ａ、１２３Ｂは、非通電時又は無負荷時に電路を開閉する開閉装置である（以下、断路器は同様である）。変流器１２４Ａ、１２４Ｂは、送電側電極部１２１Ａ、受電側電極部１２１Ｂの通電電流を計測する検出器である（以下、変流器は同様である）。送電側電極部１２１Ａにおける電極１２２Ａ、断路器１２３Ａ及び変流器１２４Ａは、それぞれ一対が並列に設けられている。受電側電極部１２１Ｂの電極１２２Ｂ、断路器１２３Ｂ及び変流器１２４Ｂも、それぞれ一対が並列に設けられている。

送電側電極部１２１Ａと交直変換器１１Ａ、１２Ａとの間のケーブルは、遮断器１２５Ａにより開閉可能に設けられ、さらに、遮断器１２６Ａを介して接地されている。遮断器１２５Ａ、遮断器１２６Ａは、通電時に電路を開閉可能な開閉装置である（以下、遮断器は同様である）。受電側電極部１２１Ｂと交直変換器１１Ｂ、１２Ｂとの間のケーブルには断路器１２８が設けられ、さらに、遮断器１２６Ｂを介して接地されている。遮断器１２６Ａ、１２６Ｂと接地面の間には変流器１２７Ａ、１２７Ｂが設けられている。

本線３０Ａ、本線３０Ｂとの間には、両者を接続するバイパス経路３１、３２が、送電側と受電側にそれぞれ設けられている。バイパス経路３１、３２には、それぞれ正側に断路器３３Ａ、３４Ａ、負側に断路器３３Ｂ、３４Ｂが設けられている。

送電側電極部１２１Ａと交直変換器１１Ａ、１２Ａとの間のケーブルは分岐して、バイパス経路３１に接続されている。この分岐したケーブルには、断路器１３１、遮断器１３２が設けられている。受電側電極部１２１Ｂと交直変換器１１Ｂ、１２Ｂとの間のケーブルは分岐して、バイパス経路３２に接続されている。この分岐したケーブルには、断路器１３３、１３４が設けられている。送電側のみ遮断器１２５Ａ、１２６Ａ、１３２を用いているのは、コスト面で有利なためである。

以上のような直流送電系統１００において、第１のモードは、交直変換器１１Ａと１１Ｂとの間で、本線３０Ａを本線として、本線３０Ｂを帰線として直流送電を行うことに相当する（図４参照）。また、交直変換器１２Ａと１２Ｂとの間で、本線３０Ｂを本線として、本線３０Ａを帰線として直流送電を行うことも、第１のモードに相当する。

一方、第２のモードは、交直変換器１１Ａと１１Ｂとの間で、本線３０Ａを本線として、電極部１２０を帰線として直流送電を行うことに相当する（図７参照）。また、交直変換器１２Ａと１２Ｂとの間で、本線３０Ｂを本線として、電極部１２０を帰線として直流送電を行うことも、第２のモードに相当する。

なお、直流送電系統１００には、上記で説明した以外にも、適宜、遮断器、断路器、過電流保護器、変流器、リアクトル等が設置されているが、説明を省略する。

［直流保護継電システム］
上記のような直流送電系統１００を保護対象とする本実施形態の直流保護継電システムを、図２及び図３を参照して説明する。なお、直流保護継電システムは、基本的には、保護継電装置２００により構成されている。但し、ネットワークＮを介して接続された制御装置３００Ａ、３００Ｂ、監視装置４００Ａ、４００Ｂの一部を含めて、直流保護継電システムを構成する場合もある。

［保護継電装置］
保護継電装置２００は、図２に示すように、直流送電系統１００における各部に保護動作を行わせる装置である。保護継電装置２００は、交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂを保護領域とする装置、中性線である電極部１２０を保護領域とする装置、本線３０Ａ、３０Ｂを保護領域とする装置等が、それぞれ設けられている。これらの保護継電装置２００は、それぞれの保護領域の変流器等からの検出信号、交直変換器、遮断器等からの状態情報を専用の通信線を介して受信して、保護動作を行う。また、保護継電装置２００は、ネットワークＮを介して、後述する制御装置３００Ａ、３００Ｂ、監視装置４００Ａ、４００Ｂと情報を送受信可能に設けられている。

以下、中性線、つまり電極部１２０のうち、受電側電極部１２１Ｂを保護するための保護継電装置２００Ｂを、図３を参照して説明する。なお、送電側電極部１２１Ａを保護するための保護継電装置２００Ａは、少なくとも以下の検出部２１０、トリップ出力部２２０を有していることで、保護継電装置２００Ｂと共通している。

保護継電装置２００Ｂは、検出部２１０、トリップ出力部２２０、判定部２３０、ロック部２４０、警報指示部２５０、遅延部２６０、送受信部２７０を有する。検出部２１０は、外部から入力された情報に基づいて、事故電流を検出する。例えば、上記の変流器１２４Ｂ、１２７Ｂから入力された検出値が、所定のしきい値である整定値を超えた場合に、事故電流を検出する。なお、ここでいう事故電流は、検出部２１０が事故として検出する電流であり、正常な運転時に流れる電流であっても、事故として検出される可能性のあるものを含む。また、地絡電流には限定されず、後述する転流失敗により流れる電流も含む。

トリップ出力部２２０は、検出部２１０が事故電流を検出した場合に、トリップ信号を出力する。トリップ信号は、直流送電系統１００による送電を停止させる信号である。トリップ信号による送電の停止は、これを受信した交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂの各制御部が、交直変換器１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂを停止させることにより行う。

判定部２３０は、第２のモードの送電経路に、地中を介して事故電流が流れる状態にあることを判定する。判定部２３０による判定は、受電側電極部１２１Ａを保護するための保護継電装置２００Ａからの情報、第２のモードでの送電中であることを示す情報等に基づいて行う。

より具体的には、判定部２３０は、以下のような場合に、地中を介して事故電流が流れる状態にあると判定する。

（１）遮断器１２５Ａが閉状態にある場合
遮断器１２５Ａが閉状態となっていると、電極部１２０による地中を介した送電が可能となり、事故電流であると誤検出される可能性がある電流が流れる。遮断器１２５Ａは、保護継電装置２００Ｂが保護する領域とは別の保護継電装置２００Ａが保護する領域に存在する。このため、遮断器１２５Ａの開閉状態を示す状態情報は、保護継電装置２００Ａから制御装置３００Ａが取得し、ネットワークＮを介して保護継電装置２００Ｂに入力される。

（２）遮断器１２６Ａが閉状態にある場合
遮断器１２６Ａが閉状態となっていると、過電流が電極部１２０に流れ込む可能性がある。遮断器１２６Ａは、保護継電装置２００Ａが保護する領域に存在する。このため、遮断器１２６Ａの開閉状態を示す状態情報は、保護継電装置２００Ａから制御装置３００Ａが取得し、ネットワークＮを介して保護継電装置２００Ｂに入力される。

ロック部２４０は、判定部２３０が、地中を介して事故電流が流れる状態にあると判定した場合に、トリップ出力部２２０の機能をロックする。つまり、第２のモードの送電経路に、地中を介して事故電流が流れる状態にある場合には、トリップ出力部２２０はトリップ信号を出さない。

警報指示部２５０は、検出部２１０が事故電流を検出した場合に、警報の出力を指示する。警報の出力を指示する信号は、ネットワークＮを介して、監視装置４００に送信される。この警報指示部２５０による警報の出力の指示は、ロック部２４０のロックの対象とすることができる。つまり、警報指示部２５０による警報の出力の指示を出さない設定とすることができる。

但し、警報指示部２５０に対するロックは、トリップ出力部２２０のロックとは設定を変えることができる。例えば、第２のモードによる送電中は、トリップ信号の出力と同様に警報の出力指示を出さないが、その他の場合においては警報の出力指示を出す設定することができる。

遅延部２６０は、トリップ出力部２２０によるトリップ信号の出力、警報指示部２５０による警報指示の出力を、所定時間遅延させるタイマである。例えば、警報指示部２５０の警報指示を出力するタイミングよりも、トリップ出力部２２０によるトリップ信号の出力のタイミングを遅延させることができる。

送受信部２７０は、ネットワークＮを介して、状態情報、トリップ信号、警報指示等の情報を送受信する。

［制御装置］
制御装置３００Ａ、３００Ｂは、各保護継電装置２００の情報をネットワークＮを介して収集して、より上位のシステム又は制御装置３００Ａ、３００Ｂ同士で送受信を行う装置である。本実施形態においては、特に、送電側の制御装置３００Ａと受電側の制御装置３００Ｂとの間で情報を送受信することにより、送電側の保護継電装置２００Ａと受電側の保護継電装置２００Ｂとが情報を送受信することができる。

［監視装置］
監視装置４００Ａ、４００Ｂは、ネットワークＮを介して制御装置３００Ａ、３００Ｂから入力される情報に基づいて、直流送電系統１００の状態を監視する装置である。監視装置４００Ａは送電側、監視装置４００Ｂは受電側に設置される。

監視装置４００Ａ、４００Ｂは、それぞれ図示はしないが、入力部、出力部を有する。入力部は、処理の選択や指示を入力する手段である。出力部は、直流系統１００の状態を出力する手段である。

入力部としては、キーボード、マウス、タッチパネル、スイッチ等、現在又は将来において利用可能な入力装置を含む。本実施形態では、入力部は、トリップ信号の出力指示を入力することができる。入力部から、トリップ信号の出力指示の入力があった場合には、ロック部２４０によるロックがあっても、トリップ出力部２２０からトリップ信号が出力される。つまり、例えば、入力部からトリップ信号の出力を指示する入力がなされた場合、全てに優先して警報、トリップ信号が出力される設定としてもよい。

出力部としては、表示装置、プリンタ、スピーカ、ブザー等、現在又は将来において利用可能なあらゆる出力装置を含む。例えば、出力部は、図１に示したような結線図を、機器の状態、充電部等を識別できるように表示する。また、本実施形態では、出力部は、警報指示部２５０の警報指示を受けて、表示装置の表示画面及びスピーカの音声により警報を出力する。

上記の保護継電装置２００、制御装置３００Ａ、３００Ｂ、監視装置４００Ａ、４００Ｂは、ＣＰＵを含むコンピュータにより構成され、プログラムをメモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶部に記憶しており、プログラムに従ってＣＰＵが演算することにより、各部に必要な処理を行う。演算に必要な各種の情報も、記憶部に記憶される。記憶部には、レジスタ、揮発性のメモリのように、処理に一時的に使用される媒体も含まれる。例えば、検出部２１０の整定値、判定部２３０の判定基準、ロック部２４０のロックの設定、遅延部２６０の遅延時間等を記憶する。

［動作］
以上のような本実施形態の動作を、図１〜図３に加えて、図４〜図８を参照して説明する。なお、図４〜図８において、網掛け部分が通電部分であり、太線の矢印が電流の方向を示す。図５〜図８において、円で囲んだ変流器が事故電流を検出する箇所である。

［第１のモード運転時］
第１のモードでの運転について説明する。なお、以下の説明は、正側の単位直流送電系統１０１による第１のモードの運転である。まず、基本的には、断路器１２３Ａ、１２３Ｂ、１２８、１３１、１３３、１３４は閉状態にある。第１のモードでの運転時には、断路器３３Ａ、３３Ｂを開状態として、断路器３４Ａ、３４Ｂ、遮断器１３２を閉状態とする。

これにより、図４に示すように、交流系統ＳＡからの交流を交直変換器１１Ａにより直流に変換した電力が、バイパス経路３１、本線３０Ｂ、バイパス経路３２、本線３０Ａという送電経路で、交直変換器１１Ｂに供給される。交直変換器１１Ｂにおいては、供給された直流電力を交流に変換して、交流系統ＳＢに供給する。なお、負側の単位直流送電系統１０２による第１のモードの運転は、上記と逆にバイパス経路３１、本線３０Ａ、バイパス経路３２、本線３０Ｂという送電経路となるが、説明は省略する。

［第１のモードでの地絡事故］
このような第１のモードでの運転時に、図５に示すように、本線３０Ｂに地絡事故が発生した場合、事故電流は、地絡点から受電側電極部１２１Ｂに流れ込む。このため、受電側の保護継電装置２００Ｂの検出部２１０が、地絡電流を検出するので、トリップ出力部２２０がトリップ信号を出力する。トリップ信号は、送受信部２７０により制御装置３００Ａ、３００Ｂに送信され、制御装置３００Ａ、３００Ｂは、直交変換器１１Ａ、１１Ｂを制御している制御部に直交変換器１１Ａ、１１Ｂの停止を指示する。これにより、送電が停止する。

［第１のモードでの転流失敗］
第１のモードでの運転時に、転流失敗が発生した場合について説明する。転流失敗は、以下のような状態を言う。例えば、送電側の直交変換器１１Ａ（他の直交変換器も同様）を構成する各サイリスタバルブは、光パルスによって点弧すると、その時点から電流を流さなくなる。直交変換器１１Ａは、光パルスによって、各サイリスタバルブの点弧のタイミングをずらすことにより、直流を作り出している。光パルスはｍｓｅｃ単位の非常に短時間で制御されているので、光パルスが出ないタイミングが生じる場合がある。このようなタイミングが存在すると、サイリスタバルブによって形成される波形が崩れて、過大な大電流が流れてしまう状態が生じる。この状態が転流失敗である。

このような転流失敗が発生した場合、図６に示すように、アレスタによる過電流保護器１１１Ａは、サイリスタバルブが壊れないように、過電流を逃がす。しかし、電流が非常に大きい場合、アレスタも破壊されてしまう可能性がある。このため、転流失敗があった場合、直交変換器１１Ａの制御部からの状態情報に基づいて、保護継電装置２００Ａは、開状態にある遮断器１２６Ａを閉じる。すると、過電流が地面に流れるので、流れ切ったところで、遮断器１２６Ａを開く。これにより、第１のモードによる送電の回路が復活する。

ところが、遮断器１２６Ａを閉じることにより地面に流れた事故電流が、地中を介して受電側電極部１２１Ｂに流れ込むと、受電側の保護継電装置２００Ｂが誤動作して、トリップ信号を出力し、送電自体を止めてしまう場合がある。

本実施形態においては、受電側の保護継電装置２００Ｂの判定部２３０が、制御装置３００Ａから取得した遮断器１２６Ａの状態情報により、遮断器１２６Ａが閉状態にあると判定した場合に、ロック部３４０がトリップ出力部３２０のトリップ信号の出力をロックする。このため、たとえ受電側の電極部１２１Ｂに事故電流が流れ込んでも、送電自体が停止することはない。

［第２のモードでの運転時］
本線３０Ａ、３０Ｂのいずれかがケーブル工事などのために停止する必要がある場合、第２のモードで運用する必要がある。例えば、本線３０Ｂを帰線として用いることができない場合、遮断器１３２を開状態として、遮断器１２５Ａを閉状態とする。これにより、図７に示すように、本線３０Ａのケーブルを本線とし、送電側電極部１２１Ａ、受電側電極部１２１Ｂ及びその間の地中を帰線として、送電を行うことができる。

このように、遮断器１２５Ａを閉状態とした場合に受電側電極部１２１Ｂに流れ込む電流を、保護継電装置２００Ｂの検出部２１０が検出した場合、これを事故電流として、トリップ出力部２２０がトリップ信号を出力してしまい、送電を停止してしまう場合がある。

しかしながら、実際に地絡事故が発生した場合の電流は、全てが受電側電極部１２１Ｂに流れ込むわけではないので、整定値は地絡電流よりも小さな値としておかなければ、地絡電流を検出できない。このため、第２のモードとした場合の正常な電流値が、整定値を超えている場合、遮断器１２５Ａを閉状態とすると、このときに流れる電流が地絡電流であるとして誤動作してしまう可能性がある。

本実施形態では、保護継電装置２００Ｂの判定部２３０が、制御装置３００Ａからの状態情報により、遮断器１２５Ａが閉状態にあると判定した場合に、ロック部２４０がトリップ出力部２２０のトリップ出力をロックする。このため、たとえ受電側電極部１２１Ｂに電流が流れ込んでも、送電自体が停止することはない。

［第２のモード及び第１のモードの切替時］
第２のモードから第１のモードへ切り替える場合、先に充電部分の遮断器１２５Ａを開くことはできないため、遮断器１３２を閉じてから、遮断器１２５Ａを開くという手順を経る。このため、図８に示すように、切り替えるまでの中間の段階で、遮断器１３２と遮断器１２５Ａの両方が閉じているという状態が生じる。この場合、第２のモードの状態を維持しながら、第１のモードになるという状況となり、この場合にも、受電側電極部１２１Ｂに流れ込む電流によって、上記と同様の誤動作が発生する可能性がある。

本実施形態では、判定部２３０が、制御装置３００Ａから取得した状態情報に基づいて、遮断器１２５Ａ、遮断器１３２が閉状態にあると判定した場合に、ロック部２４０がトリップ出力部２２０のトリップ出力をロックする。このため、たとえ受電側の電極部１２１Ｂに正常な電流が流れ込んでも、送電自体が停止することはない。

［警報の出力］
警報指示部２５０は、第１のモードでの運転中に、検出部２１０が事故電流を検出した場合に、警報の出力の指示を監視装置４００に出力する。すると、監視装置４００の出力部に警報が出力される。この警報は、表示装置の画面上に警報を知らせる表示をするとともに、スピーカから音声を出力する。

なお、このような警報の出力とともに、上記のようにトリップ出力がなされると、送電が停止する。但し、遅延部２６０により、警報の出力よりもトリップ信号の出力を遅延させる設定とすることもできる。つまり、検出部２１０が事故電流を検出したときに、即座に停止するのではなく、警報だけを出しておいて、オペレータの判断で順次、入力部を用いてトリップさせて行く。

但し、警報指示部２５０による警報指示の出力は、第２のモードによる送電中は、ロック部２４０によってロックされる。これにより、第２のモードによる送電中は、検出部２１０の検出による送電停止にはならず、警報も出力されない。

また、第１のモードでの転流失敗、第２のモード及び第１のモードの切り替え時については、警報はロックしない。このため、この場合には、トリップ信号の出力はされないが、警報が出力される。オペレータは、警報によって何等かの異常があるか否かを判断して、異常であれば入力部を用いて強制的にトリップ信号を出力させることができる。

［装置異常］
さらに、判定部２３０が、制御装置３００Ａ、３００Ｂ、ネットワークＮの通信装置の状態情報の取得、キープアライブ等のヘルスチェックにより、装置に異常があったと判定した場合にも、ロック部２４０は、トリップ信号の出力をロックする。この場合にも、警報指示部２５０は警報の出力を指示する。この場合にも、オペレータは警報により何等かの異常があったことを知ることができるので、状況に応じて入力部を用いてトリップ信号を出力させることができる。

なお、正側の本線３０Ａ、負側の本線３０Ｂ、交直変換器１１Ａ、１１Ｂの状態情報に基づいて、いずれが動作しているかを判定して、正側の警報、トリップを出力するか、負側の警報、トリップを出力するかを決めることができる。

［作用効果］
以上のような本実施形態では、複数の交直変換器１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂの間で、送電経路としてケーブルのみを使用する第１のモードと、送電経路の一部として地中を使用する第２のモードとを切り替えて送電する直流送電系統１００において、発生した事故電流を検出する検出部２１０と、検出部２１０が事故電流を検出した場合に、送電を停止させるトリップ信号を出力するトリップ出力部２２０と、第２のモードの送電経路に、地中を介して事故電流が流れる状態にあることを判定する判定部２３０と、判定部２３０が、地中を介して事故電流が流れる状態にあると判定した場合に、トリップ出力部２２０の機能をロックするロック部２４０とを有する。

このため、事故ではない電流が地中を介して流れた場合に、検出部２１０が事故電流であると判定して、トリップ出力部２２０がトリップ信号を出力することによる誤動作を防止できる。

また、判定部２３０は、直流送電系統１００における開閉装置の状態情報に基づいて判定を行う。開閉装置の開閉状態は明確であるため、正確な判定が可能となる。特に、本実施形態では、検出部２１０、トリップ出力部２２０を有する保護継電装置２００Ａ、２００Ｂが、直流送電系統１００における送電側と受電側にそれぞれ設けられ、一方の保護継電装置２００Ｂが、判定部２３０及びロック部２４０を有し、判定部２３０は、他方の保護継電装置２００Ａが保護対象とする遮断器１２５Ａ、１２６Ａの状態情報に基づいて、判定を行う。他の保護継電装置２００Ａが管理する遮断器１２５Ａ、１２６Ｂの情報に基づいて、ロックの有無を制御して、誤動作を防止することができる。

遮断器１２５Ａ、１２６Ｂの状態情報は、ネットワークＮを介して入力される情報である。電流ゼロ点のない直流送電系統１００のトリップは、一般的な交流系統の遮断動作のように瞬時に行われるものではないため、情報通信用の汎用のネットワーク等を介した情報の送受信を利用した制御であっても実現できる。このため、送電側と受電側とが遠隔地にある場合のように、各保護継電装置２００同士での通信線を用意することが困難な場合であっても、容易且つ低コストで実現できる。

また、検出部２１０が事故電流を検出した場合に、警報の出力を指示する警報指示部２５０を有する。このため、ロックしたために送電停止に至らない場合であっても、オペレータは警報により事故電流の検出を知ることができるので、確認の上、必要な対応をすることができる。

また、トリップ出力部２２０によるトリップ信号の出力を遅延させる遅延部２６０を有する。このため、トリップ信号が出力される場合であっても、警報に対してトリップ信号の出力を遅らせることができるので、送電停止に至る前にオペレータが確認した上で、原因を除去して送電停止に至ることを防止できる。

さらに、ロック部２４０によるロックの有無にかかわらず、トリップ信号の出力指示を入力する入力部を有する。このため、ロック部２４０によりトリップ信号の出力がロックされている場合であっても、オペレータが確認の上、必要であれば入力部から指示を入力して、強制的に送電を停止させることができる。以上のようなトリップ信号と警報のロックの設定を簡単にまとめた表を、図９に示す。

［他の実施形態］
本実施形態は、上記の態様には限定されない。
（１）判定部２３０による判定のための開閉装置の情報は、遮断器１２５Ａ、１２６Ａの状態情報には限らない。断路器１３３、１３４のいずれか一方が開の場合には、第２のモードによる運転時であるため、トリップ信号をロックしてもよい。

（２）単位直流送電系統１０１、単位直流送電系統１０２のいずれを正側とするか負側とするかは自由である。このため、一方を第１極の直流送電系統、他方を第２極の直流送電系統と読んでもよい。上記の実施形態では、第１極が正側、第２極が負側となっている。

（３）保護継電装置２００、制御装置３００Ａ、３００Ｂ、監視装置４００Ａ、４００Ｂは、コンピュータを所定のプログラムで制御することによって実現できる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、上記のような各部の処理を実現するものである。このため、上記の処理を実行する方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体も、実施形態の一態様である。また、ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。

（４）保護制御装置２００Ａ、２００Ｂの制御装置３００Ａ、３００Ｂ、監視装置４００Ａ、４００Ｂの構成の全部又は一部を、共通のコンピュータで実現することもできる。

（５）ネットワークＮは、情報の送受信が可能な伝送路（伝送回線）を広く含む。伝送路としては、有線若しくは無線のあらゆる伝送媒体を適用可能であり、どのようなＬＡＮやＷＡＮを経由するかは問わない。通信プロトコルについても、現在又は将来において利用可能なあらゆるものを適用可能である。なお、上記の実施形態は、上記のように、汎用のネットワークを用いて情報を送受信して、保護制御を行うことができることに利点がある。

（６）以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１Ａ、１１Ｂ 交直変換器
１２Ａ、１２Ｂ 交直変換器
２１Ａ、２１Ｂ 変圧器
２２Ａ、２２Ｂ 変圧器
３１、３２ バイパス経路
３３Ａ、３３Ｂ 断路器
３４Ａ、３４Ｂ 断路器
１００ 直流送電系統
１０１ 単位直流送電系統
１０２ 単位直流送電系統
１１１Ａ、１１１Ｂ 過電流保護器
１１２Ａ、１１２Ｂ 過電流保護器
１２０ 電極部
１２１Ａ 送電側電極部
１２１Ｂ 受電側電極部
１２２Ａ、１２２Ｂ 電極
１２３Ａ、１２３Ｂ 断路器
１２３Ａ、１２４Ｂ 変流器
１２５ 遮断器
１２６Ａ、１２６Ｂ 遮断器
１２７Ａ、１２７Ｂ 変流器
１２８、１３１、１３３、１３４ 断路器
２００、２００Ａ、２００Ｂ 保護継電装置
２１０ 検出部
２２０ トリップ出力部
２３０ 判定部
２４０ ロック部
２５０ 警報指示部
２６０ 遅延部
２７０ 送受信部
３００Ａ、３００Ｂ 制御装置
４００Ａ、４００Ｂ 監視装置
Ｎ ネットワーク
ＳＡ、ＳＢ 交流系統

Claims (7)

1. 複数の交直変換器の間で、送電経路としてケーブルのみを使用する第１のモードと、送電経路の一部として地中を使用する第２のモードとを切り替えて送電する直流送電系統において、発生した事故電流を検出する検出部と、
   前記検出部が事故電流を検出した場合に、前記送電を停止させるトリップ信号を出力するトリップ出力部と、
   前記第２のモードの送電経路に、地中を介して事故電流が流れる状態にあることを判定する判定部と、
   前記判定部が、地中を介して事故電流が流れる状態にあると判定した場合に、前記トリップ出力部の機能をロックするロック部と、
   を有することを特徴とする直流保護継電システム。
2. 前記判定部は、前記直流送電系統における開閉装置の状態情報に基づいて、前記判定を行うことを特徴とする請求項１記載の直流保護継電システム。
3. 前記検出部及び前記トリップ出力部を有する保護継電装置が、前記直流送電系統における送電側と受電側にそれぞれ設けられ、
   少なくとも一方の保護継電装置が、前記判定部及び前記ロック部を有し、
   前記判定部は、他方の保護継電装置が保護対象とする開閉装置の状態情報に基づいて、前記判定を行うことを特徴とする請求項２記載の直流保護継電システム。
4. 前記開閉装置の状態情報は、ネットワークを介して入力される情報であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の直流保護継電システム。
5. 前記検出部が事故電流を検出した場合に、警報の出力を指示する警報指示部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の直流保護継電システム。
6. 前記トリップ出力部によるトリップ信号の出力を遅延させる遅延部を有することを特徴とする請求項５記載の直流保護継電システム。
7. 前記ロック部によるロックの有無にかかわらず、前記トリップ信号の出力指示を入力する入力部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の直流保護継電システム。

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