JP2019050694A - 直流送電システム、直流送電システム用制御装置、直流送電システム用制御プログラムおよび直流送電システム制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスの対象となる直流回路以外の周辺の直流線路が停止することなく運転される直流送電システム、直流送電システム用制御装置、直流送電システム用制御プログラムおよび直流送電システム制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置５は、順に第１の開閉器２２、第２の開閉器２３を遮断する断路制御を行い、第３の開閉器４２を遮断するとともに、電力変換部３を電力供給源８から遮断し、直流回路２の直流線路２１、電力変換部３に充電された電荷を放電させる放電制御を行い、第１の開閉器２２を導通させるとともに、電力変換部３を電力供給源８に導通させ、直流回路２の直流線路２１を充電する充電制御を行い、第２の開閉器２３および第３の開閉器４２を導通させる接続制御を行う。
【選択図】図１

Description

本実施形態は直流電力を送電するための直流送電システム、直流送電システム用制御装置、直流送電システム用制御プログラムおよび直流送電システム制御方法に関する。

直流電力を送電する直流送電システムにおいて、事故が発生した電力供給線を、他の電力供給線から遮断するシステムが知られている。この種のシステムは、事故が発生した電力供給線を遮断する遮断器と、電流の異常を検出し遮断器を遮断するための制御信号を送信する制御装置を備える。

特開２０１７−１１９９２公報 特開２０１７−１１９１６公報

従来の直流送電システムは、直流線路等の事故発生時に、システム全体を一旦停止し、事故の除去を行った後に、システム全体を再起動することが必要とされた。直流線路は、線間等に浮遊容量を有する。この浮遊容量が充電されていない直流線路を、他の充電された直流線路に接続することは、過電流が流れ大変危険である。このため、事故が発生した直流線路を充電した後に、他の充電された直流線路に接続することが望ましい。

しかしながら、事故が発生した直流線路を充電するためには、一般に数時間程度要すると考えられている。事故が発生した直流線路が充電されるまでの時間、事故が発生した直流線路のみならず周辺の直流線路までもが停止することは、不都合であった。事故が発生した直流線路、つまりメンテナンスの対象となる直流回路以外の周辺の直流線路は、停止することなく運転されることが望ましい。

本実施形態は、メンテナンスの対象となる直流回路以外の周辺の直流線路が停止することなく運転される直流送電システム、直流送電システム用制御装置、直流送電システム用制御プログラムおよび直流送電システム制御方法を提供することを目的とする。

本実施形態の直流送電システムは次のような構成を有することを特徴とする。
（１）電力供給源から出力された電力を直流電力に変換する電力変換部。
（２）直流線路と、前記直流線路の一方に接続された前記電力変換部と前記直流線路とを導通または遮断する第１の開閉器と、前記直流線路の他方に接続された他の電力系統と前記直流線路とを導通または遮断する第２の開閉器と、を有する直流回路。
（３）前記電力変換部と他回路とを導通または遮断する第３の開閉器。
（４）前記第１の開閉器、前記第２の開閉器、前記第３の開閉器の開閉制御を行う制御装置。

前記制御装置は、順に
Ａ、前記第１の開閉器、前記第２の開閉器を遮断する断路制御
Ｂ、前記第３の開閉器を遮断するとともに、前記電力変換部を前記電力供給源から遮断し、前記直流回路の前記直流線路、前記電力変換部に充電された電荷を放電させる放電制御
Ｃ、前記第１の開閉器を導通させるとともに、前記電力変換部を前記電力供給源に導通させ、前記直流回路の前記直流線路を充電する充電制御
Ｄ、前記第２の開閉器および前記第３の開閉器を導通させる接続制御
を行う。

また、上記の各制御を実行する直流送電システム用制御装置、直流送電システム用制御プログラムおよび直流送電システム制御方法も本実施形態に含まれる。

第１実施形態にかかる直流送電システムの構成を示す図 第１実施形態にかかる直流送電システムの制御手順を示す図 第１実施形態にかかる直流送電システム用制御プログラムのフローを示す図 第１実施形態にかかる変換器の構成を示す図 他の実施形態にかかる直流送電システムの構成を示す図

［第１実施形態］
［１−１．構成］
図１を参照して本実施形態の一例としての直流送電システム１について説明する。

直流送電システム１は、電力供給源８にて発電された電力を、一旦電力変換部３にて直流に変換し直流回路２にて送電するシステムである。ウインドファーム等により発電された電力は、長距離の送電が必要とされる。送電に使用される電力線のインダクタンスやキャパシタンスの影響で、交流電力による長距離の送電は電力の損失が大きくなる。そこで長距離の送電には、直流電力による送電が使用される。

直流送電システム１は、直流回路２、電力変換部３、直流回路４、制御装置５を有する。

本実施形態において、同一構成の装置や部材が複数ある場合にはそれらについて同一の番号を付して説明を行い、また、同一構成の個々の装置や部材についてそれぞれを説明する場合に、共通する番号にアルファベットの添え字を付けることで区別する。

（電力供給源８）
電力供給源８は、電力を供給するための発電機や変電器等により構成される。電力供給源８は、例えば風力発電機により構成される。風力発電機としての電力供給源８は、風力により受風扇が回転し、受風扇に接続された交流発電機が回転することにより発電し、三相の交流電力を出力する。出力される三相の交流電力の周波数は、風力により回転する受風扇の回転周波数となる。風力発電機としての電力供給源８の出力は、接続線により電力変換部３に接続される。風力発電機としての電力供給源８は、風量の多い洋上に設置される。

（電力変換部３）
電力変換部３は、交流電力を直流電力に変換する装置である。電力変換部３は、変換器３１、開閉器３２、電流制限回路３３、電流電圧検出装置３４により構成される。電力変換部３は、電力供給源８近傍の配電室等に配置される。電力変換部３は、電力供給源８から出力された交流電力を直流電力に変換し直流回路２および直流回路４に出力する。変換器３１、開閉器３２、電流制限回路３３は、電気的に直列に接続される。

開閉器３２は、ガス遮断器のような電流開閉装置等により構成される。開閉器３２は、入力側が電力供給源８に、出力側が電流制限回路３３に接続される。開閉器３２は、後述する制御装置５により遮断または導通を制御され、開路状態または閉路状態となる。

開閉器３２は、閉路状態となり電力供給源８から出力された電力を、電流制限回路３３を介し変換器３１に出力する。また、開閉器３２は、開路状態となり電力供給源８から出力された電力を、電流制限回路３３を介し変換器３１に出力しない。開閉器３２は、制御装置５による放電制御時に、開路状態とされる。

電流制限回路３３は、電流制限抵抗３３１と開閉器３３２が、電気的に並列に接続された回路により構成される。電流制限回路３３は、入力側が開閉器３２に、出力側が変換器３１に接続される。電流制限回路３３の開閉器３３２は、制御装置５により遮断または導通を制御され、開路状態、閉路状態となる。

電流制限回路３３の開閉器３３２が開路状態のとき、開閉器３２を介し電力供給源８から出力された電力は、電流制限抵抗３３１により電流が制限されて、変換器３１に入力される。また、電流制限回路３３の開閉器３３２が閉路状態のとき、開閉器３２を介し電力供給源８から出力された電力は、電流が制限されずに、変換器３１に入力される。開閉器３３２は、制御装置５による充電制御時に、開路状態とされる。

変換器３１は、交流電力を直流電力に変換する交流直流変換装置である。図４に、変換器３１の構成を示す。変換器３１は、複数のスイッチング素子により構成されたスイッチング回路である。変換器３１は、入力側が開閉器３２、電流制限回路３３を介し電力供給源８に接続される。変換器３１は、電力供給源８から出力された三相の交流電力をスイッチングにより整流し、直流電力に変換し出力する。変換器３１は、後述する制御装置５により、動作、停止を制御される。

変換器３１は、ハーフブリッジ変換器である。このため、スイッチングを行わない停止時にも直流電力を出力する。停止時に、変換器３１は、定電圧制御を行わず、単に電力供給源８からの交流電力が全波整流された脈流状の直流電力を出力する。

電流電圧検出装置３４は、電流トランスおよび電圧トランス等の電流電圧センサにより構成される。電流電圧検出装置３４は、変換器３１が出力した電流、電圧を検出しアナログ信号にて制御装置５に出力する。

（直流回路２）
直流回路２は、電力変換部３により直流電力に変換された電力を送電する電力送電路である。直流回路２は、直流線路２１、開閉器２２、開閉器２３、放電回路２４、放電回路２５により構成される。開閉器２２が、請求項における第１の開閉器に、開閉器２３が、請求項における第２の開閉器に相当する。

直流回路２は、入力側が電力変換部３に、出力側が他の直流系統に接続される。直流回路２は、電力供給源８としての洋上の風力発電機が備えられた送変電所と、陸上の受変電所の間の海中等に配置される。

開閉器２２は、ガス遮断器のような電流開閉装置等により構成される。開閉器２２は、入力側が電力変換部３に、出力側が直流線路２１に接続される。開閉器２２は、後述する制御装置５により遮断または導通を制御され、開路状態または閉路状態となる。

開閉器２２は、閉路状態となり電力変換部３から出力された電力を、直流線路２１に出力する。また、開閉器２２は、開路状態となり電力変換部３から出力された電力を、直流線路２１に出力しない。開閉器２２は、制御装置５による断路制御時に開路状態とされ、充電制御時に閉路状態とされる。

直流線路２１は、電力変換部３から出力された直流電力を、開閉器２２を介して受電し、開閉器２３を介し他の直流系統に搬送する電力供給線である。直流線路２１は、入力側が開閉器２２を介して電力変換部３に、出力側が開閉器２３を介し他の直流系統に接続される。直流線路２１は、洋上の風力発電機１が備えられた送変電所と、陸上の受変電所の間の海中等に配置される。

開閉器２３は、入力側が直流線路２１に、出力側が他の直流系統に接続される。開閉器２３は、後述する制御装置５により遮断または導通を制御され、開路状態または閉路状態となる。

開閉器２３は、閉路状態となり電力変換部３から出力された電力を、他の直流系統に出力する。また、開閉器２３は、開路状態となり電力変換部３から出力された電力を、他の直流系統に出力しない。開閉器２３は、制御装置５による断路制御時に開路状態とされ、接続制御時に閉路状態とされる。

放電回路２４は、抵抗器２４２と開閉器２４１が、電気的に直列に接続された回路により構成される。放電回路２４は、開閉器２２に接続された直流線路２１の端部と大地との間に、接続される。放電回路２４の開閉器２４１は、制御装置５により遮断または導通を制御され、開路状態、閉路状態となる。

放電回路２４の開閉器２４１が閉路状態のとき、直流線路２１に充電された電荷が抵抗器２４２を流れ放電する。また、放電回路２４の開閉器２４１が開路状態のとき、直流線路２１に充電された電荷は抵抗器２４２を流れ放電しない。開閉器２４１は、制御装置５による放電制御時に開路状態とされ、充電制御時に閉路状態とされる。

放電回路２５は、抵抗器２５２と開閉器２５１が、電気的に直列に接続された回路により構成され、直流線路２１の他の直流系統に接続された端部と大地との間に、接続される。

放電回路２５の開閉器２５１が閉路状態のとき、直流線路２１に充電された電荷が抵抗器２５２を流れ放電する。開閉器２５１は、制御装置５による放電制御時に開路状態とされ、充電制御時に閉路状態とされる。

放電回路２４または２５が請求項中の放電回路に相当し、放電回路２４の開閉器２４１または放電回路２５の開閉器２５１が請求項中の第４の開閉器に相当する。

（直流回路４）
直流回路４は、電力変換部３により直流電力に変換された電力を送電する電力送電路である。直流回路４は、直流線路４１、開閉器４２により構成される。開閉器４２が、請求項における第３の開閉器に相当する。

直流回路４は、入力側が電力変換部３に、出力側が他の直流系統に接続される。他の直流系統には、他の発電機により発電された電力が供給されており、直流回路４は、他の直流系統から供給される直流電力も搬送する。

開閉器４２は、ガス遮断器のような電流開閉装置等により構成され、入力側が電力変換部３に、出力側が直流線路４１に接続される。開閉器４２は、後述する制御装置５により遮断または導通を制御され、開路状態または閉路状態となる。開閉器４２は、制御装置５による放電制御時に開路状態とされ、接続制御時に閉路状態とされる。

直流線路４１は、電力変換部３から出力された直流電力を、他の直流系統に搬送する電力供給線である。直流線路４１は、他の直流系統からの電力も搬送する。

（制御装置５）
制御装置５は、マイクロコンピュータ及びその周辺装置により構成される。制御装置５は、作業者が電力監視を行う電力監視室等に配置される。制御装置５は、複数の開閉器２２、２３、２４１、２５１、３２、３３２、４２の開閉制御および変換器３１の動作制御を行う。

制御装置５は、操作部５１、記憶部５２、表示部５３、検出部５４、報知部５５、出力部５６、演算部５７を有する。

操作部５１は、表示部５３に設けられたタッチパネル式のスイッチにより構成される。操作部５１は、出力側が演算部５７に接続される。操作部５１は、遮断または投入の対象となる所望の開閉器が、作業者により選択され入力される。操作部５１は、入力された遮断または導通の対象となる開閉器を示す識別信号を演算部５７に出力する。

記憶部５２は、半導体メモリやハードディスクのような記憶媒体にて構成される。記憶部５２は、予め設定された電力系統および開閉器２２、２３、２４１、２５１、３２、３３２、４２の配置を記憶する。また、記憶部５２は、開閉器２２、２３、２４１、２５１、３２、３３２、４２の現在の開閉状態を記憶する。記憶部５２は、演算部５７により、データ読出しが制御される。

表示部５３は、液晶パネルのような表示装置にて構成される。表示部５３は、記憶部５２に記憶された電力系統および開閉器２２、２３、３２、３３２、４２および変換器３１の制御手順を表示する。表示部５３は、演算部５７により、表示が制御される。

検出部５４は、電流および電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路により構成される。電流電圧検出装置３４から出力された変換器３１の電流および電圧に関するアナログ信号を受信し、デジタル信号に変換し演算部５７に出力する。

報知部５５は、警報ランプまたはスピーカにより構成される。報知部５５は、作業者が作業を行う配電室に配置される。報知部５５は、演算部５７により制御され、直流回路２に地絡等の事故が検出された場合に、表示または音声にて作業者に警報を出力する。

出力部５６は、シリアル信号の送受信回路により構成される。出力部５６は、開閉器の導通、遮断を制御する信号および変換器の動作停止を制御する信号をシリアル信号にて出力する。出力部５６は、一方が演算部５７に、他方が開閉器２２、２３、２４１、２５１、３２、３３２、４２および変換器３１に接続される。出力部５６は、複数の開閉器２２、２３、２４１、２５１、３２、３３２、４２の導通、遮断を制御する信号および変換器３１の動作停止を制御する信号を出力する。

演算部５７は、ＣＰＵ回路により構成される。演算部５７は、後述するコンピュータプログラムを内蔵する。演算部５７は、操作部５１、記憶部５２、表示部５３、検出部５４、報知部５５、出力部５６に接続され、これらの制御を行う。

［１−２．作用］
次に、本実施形態の直流送電システム１の動作の概要を図１〜４に基づき説明する。

図２に、直流送電システム１の制御手順を示す。また、図３に、制御装置５の演算部８に内蔵された制御プログラムのフロー図である。演算部８は、図２および図３に示された手順にて各部の制御を行う。

（正常運転時）
直流回路２の直流線路２１に異常がなく、正常に運転されている場合、開閉器２２、２３、３２、３３２、４２は、閉路状態である。開閉器２４１、２５１は、開路状態である。また、変換器３１は、動作状態である。

電力供給源８は、例えば風力発電機により構成され、三相の交流電力を電力変換部３に出力する。電力供給源８から出力された交流電力は、閉路状態の開閉器３２および開閉器３３２を介し、変換器３１に入力される。

変換器３１は、交流電力を直流電力に変換し出力する。変換された直流電力は、直流回路４および直流回路２に入力される。

直流回路４において、入力された直流電力は、閉路状態の開閉器４２を介し直流線路４１により他の直流系統に搬送される。なお、他の直流系統は、別の電力供給源に接続されており、直流線路４１は、他の直流系統から電力供給されることができる。

直流回路２において、入力された直流電力は、閉路状態の開閉器２２および開閉器２３を介し、直流線路２１により他の直流系統に搬送される。

（異常発生時）
次に直流回路２の直流線路２１に異常が発生した場合について説明する。ステップＳ０１が断路制御に、ステップＳ０２〜ステップＳ０４が放電制御に、ステップＳ０５〜ステップＳ０７が充電制御に、ステップＳ０８〜ステップＳ０９が接続制御に相当する。制御装置５は、表示部５３に、図１に示す電力系統および図２に示す開閉器２２、２３、３２、３３２、４２および変換器３１の制御手順を表示する。

（ステップＳ０１：開閉器２２および開閉器２３を遮断する）
直流回路２の直流線路２１に、地絡等の異常が発生した場合、開閉器２２および開閉器２３は、制御装置５により遮断を指示され開路状態となる。制御装置５は、直流回路２の直流線路２１の異常を検知し、出力部５６から開閉器２２および開閉器２３に遮断を指示する制御信号を送信する。

制御装置５から遮断を指示する制御信号を受信した開閉器２２および開閉器２３は、開路状態となり、直流線路２１は他の回路から電気的に遮断される。開閉器２２および開閉器２３が開路状態とされた時に、作業者により直流線路２１の地絡等の事故を除去する作業が行われる。なお、開閉器２２および開閉器２３に内蔵または隣接された地絡検出器（図中不示）により、開閉器２２および開閉器２３が遮断され開路状態となるようにしてもよい。

（ステップＳ０２：変換器３１を停止させる）
作業者による直流線路２１の地絡等の事故を除去する作業の完了後に、制御装置５は、出力部５６から変換器３１に停止を指示する制御信号を送信する。直流線路２１の地絡等の事故を除去する作業が完了した旨のコマンドは、作業者により操作部５１を介し制御装置５に入力される。制御装置５から停止する制御信号を受信した変換器３１は、スイッチングによる整流動作を停止する。

変換器３１は、ハーフブリッジ変換器である。このため、スイッチングを行わない停止時にも直流電力を出力する。停止時に、変換器３１は、定電圧制御を行わず、単に電力供給源８からの交流電力が全波整流された脈流状の直流電力を出力する。変換器３１のスイッチングによる整流動作の停止は、変換器３１および直流線路２１の放電の準備のために行われる。

（ステップＳ０３：開閉器３２および開閉器４２を遮断する）
次に、開閉器３２および開閉器４２は、制御装置５により遮断を指示され開路状態となる。制御装置５は、出力部５６から開閉器３２および開閉器４２に遮断を指示する制御信号を送信する。

電力変換部３において、制御装置５から遮断を指示する制御信号を受信した開閉器３２は、開路状態となり、変換器３１は、電力供給源８から電気的に遮断される。直流回路４の開閉器４２および直流回路２の開閉器２２は開路状態であるので電力変換部３の変換器３１は、他の回路から電気的に遮断される。

直流回路４において、制御装置５から遮断を指示する制御信号を受信した開閉器４２は、開路状態となり、直流線路４１は、電力変換部３から電気的に遮断される。直流回路４の直流線路４１は、一方が開閉器４２に、他方が他の直流系統に接続される。他の直流系統には、他の発電機により発電された電力が供給されており、直流線路４１は、他の直流系統から電力が供給される。このため、開閉器４２が遮断され開路状態となっても直流線路４１は、停電しない。

放電制御における直流回路２の電荷を放電させる放電時間、および充電制御における直流回路２に電荷を充電する充電時間は長時間となる。しかし、開閉器４２が遮断されることにより、メンテナンスの対象とならない直流回路４は、直流回路２から電気的に遮断される。直流回路４を直流回路２から電気的に遮断することにより、直流回路４の長時間の停止を避ける。

（ステップＳ０４：直流線路２１および変換器３１を放電させる）
次に、直流線路２１は、制御装置５に制御され電荷を放電する。直流線路２１は、直流線路であり、線間の浮遊容量等に電荷が充電されている。安全確保のため、他の直流系統との再接続時には、この充電された電荷が放電されていることが望ましい。

直流線路２１の放電は、放電回路２４、放電回路２５の一方または両方を用いて行われる。以下に放電回路２４、放電回路２５の両方を用いて放電が行われる場合について説明する。制御装置５は、出力部５６から放電回路２４の開閉器２４１および放電回路２５の開閉器２５１に導通を指示する制御信号を送信する。

放電回路２４において、制御装置５から導通を指示する制御信号を受信した開閉器２４１は、閉路状態となり、抵抗器２４２を介し直流線路２１に充電された電荷を放電する。放電回路２５において、制御装置５から導通を指示する制御信号を受信した開閉器２５１は、閉路状態となり、抵抗器２５２を介し直流線路２１に充電された電荷を放電する。

直流線路２１の放電完了後に制御装置５は、出力部５６から放電回路２４の開閉器２４１および放電回路２５の開閉器２５１に遮断を指示する制御信号を送信する。これにより放電回路２４の開閉器２４１および放電回路２５の開閉器２５１は開路状態となる。

なお上記では、放電回路２４または２５により直流線路２１の電荷を放電するものとしたが、放電回路によらずに、自然放電により直流線路２１の電荷を放電するものであってよい。

一方、変換器３１の放電は、自然放電により行われる。変換器３１は、コンデンサを有する回路であり、このコンデンサ等に電荷が充電されている。安全確保のため、他の直流系統との再接続時には、この充電された電荷が放電されていることが望ましい。変換器３１の放電量は、直流線路２１に比較し少ないと考えられる。このため、変換器３１の放電は、直流線路２１の放電時間中に完了する。変換器３１の放電量が多い場合、制御装置５は、変換器３１の放電完了まで待機する。

（ステップＳ０５：開閉器３３２を遮断し開閉器２２を導通する）
次に、開閉器３３２は、制御装置５により遮断を指示され開路状態となる。また、開閉器２２は、制御装置５により導通を指示され閉路状態となる。制御装置５は、出力部５６から開閉器３２に遮断を指示する制御信号を送信する。制御装置５は、出力部５６から開閉器２２に導通を指示する制御信号を送信する。

電力変換部３において、制御装置５から遮断を指示する制御信号を受信した開閉器３３２は、開路状態となり、電力供給源８から供給される電力が電流制限抵抗３３１により制限される。

直流回路２において、制御装置５から導通を指示する制御信号を受信した開閉器２２は、閉路状態となり、直流線路２１は、電力変換部３と電気的に導通となる。直流回路２の直流線路２１は、一方が開閉器２２に、他方が開閉器２３に接続される。現段階では、開閉器２３は開路状態であり他の直流系統から遮断されている。開閉器３３２の遮断および開閉器２２の導通は、直流線路２１の充電の準備のために行われる。

（ステップＳ０６：開閉器３２を導通する）
次に、開閉器３２は、制御装置５により導通を指示され閉路状態となる。制御装置５は、出力部５６から開閉器３２に導通を指示する制御信号を送信する。

電力変換部３において、制御装置５から導通を指示する制御信号を受信した開閉器３２は、閉路状態となり、電力変換部３は、電力供給源８と電気的に導通となる。その結果、電力供給源８から供給された電力が電流制限抵抗３３１により制限され、変換器３１に入力される。

変換器３１は、スイッチングによる整流動作を停止しており、定電圧制御を行わず、単に電力供給源８からの交流電力が全波整流された脈流状の直流電力を出力する。変換器３１から出力されたこの直流電力は、開閉器２２を介し直流線路２１に供給され、直流線路２１の充電が開始される。

（ステップＳ０７：地絡を検出したかの判断を行う）
次に、制御装置５は、直流線路２１の地絡検出を行う。変換器３１は、直流電力を出力し直流線路２１を充電している。このとき変換器３１から出力される充電電流または充電電圧を、電流電圧検出装置３４は検出する。電流電圧検出装置３４により検出された充電電流または充電電圧に関する信号は、検出部５４を介し制御装置５に入力される。制御装置５は、直流線路２１を充電している変換器３１から出力される充電電流または充電電圧を観測し直流線路２１の地絡の有無を検出する。

制御装置５は、直流線路２１への充電電圧の上昇速度、充電電流の変化に基づき直流線路２１の地絡の有無の判断を行う。つまり予め定められた時間内に、充電電圧が定められた電圧以上にならない場合に、地絡があると判断される。または、予め定められた時間内に、充電電流が定められた電流以下にならない場合に、地絡があると判断される。

直流線路２１に地絡があると判断された場合（ステップＳ０７のＹＥＳ）、ステップＳ１１に移行し、再び開閉器２２が遮断される。また、直流線路２１に地絡があると判断された場合、制御装置５は、報知部５５を介し作業者に、表示または音声にて地絡がある旨の警報を出力する。一方、直流線路２１に地絡がないと判断された場合（ステップＳ０７のＮＯ）、ステップＳ０８に移行し接続制御を行う。

（ステップＳ０８：開閉器３３２を導通する）
次に、開閉器３３２は、制御装置５により導通を指示され閉路状態となる。制御装置５は、出力部５６から開閉器３２に導通を指示する制御信号を送信する。

電力変換部３において、制御装置５から導通を指示する制御信号を受信した開閉器３３２は、閉路状態となり、変換器３１は、電力供給源８と電気的に導通となる。その結果、電力供給源８から供給された電力が電流制限抵抗３３１により制限されず、変換器３１に入力される。

（ステップＳ０９：変換器３１を動作させる）
次に、制御装置５は、出力部５６から変換器３１に動作を指示する制御信号を送信する。制御装置５から動作を指示する制御信号を受信した変換器３１は、スイッチングによる整流動作を開始する。

（ステップＳ１０：開閉器４２および開閉器２３を導通する）
次に、開閉器４２および開閉器２３は、制御装置５により導通を指示され閉路状態となる。制御装置５は、出力部５６から開閉器４２および開閉器２３に導通を指示する制御信号を送信する。前記制御装置５は、直流線路２１の他方に接続された他の直流系統の電圧を観測し、直流線路２１の電圧が他の直流系統の電圧に等しくなったと判断した場合に、開閉器２３に導通を指示する制御信号を送信する。

直流回路４において、制御装置５から導通を指示する制御信号を受信した開閉器４２は、閉路状態となり、直流線路４１は、電力変換部３と電気的に導通する。

直流回路２において、制御装置５から導通を指示する制御信号を受信した開閉器２３は、閉路状態となり、直流線路２１は、他の直流系統と電気的に導通する。
以上が、直流送電システム１の動作の概要である。

［１−３．効果］
（１）本実施形態によれば、制御装置５は、順に、
Ａ、第１の開閉器２２、第２の開閉器２３を遮断する断路制御、
Ｂ、第３の開閉器４２を遮断するとともに、電力変換部３を電力供給源８から遮断し、直流回路２の直流線路２１、電力変換部３に充電された電荷を放電させる放電制御、
Ｃ、第１の開閉器２２を導通させるとともに、電力変換部３を電力供給源８に導通させ、直流回路２の直流線路２１を充電する充電制御、
Ｄ、第２の開閉器２３および第３の開閉器４２を導通させる接続制御、
を行うので、メンテナンスの対象となる直流回路以外の周辺の直流線路が停止することなく運転される直流送電システム、直流送電システム用制御装置、直流送電システム用制御プログラムおよび直流送電システム制御方法を提供することができる。

本実施形態によれば、放電制御時に第３の開閉器４２が遮断されるので、メンテナンスの対象とならない直流回路４が停止されることなく直流回路２に対し放電制御および充電制御が行われる。直流回路２の電荷を放電させる放電時間、および直流回路２に電荷を充電する充電時間は長時間となる。このため、直流回路２の停止時間は長時間となる。直流回路２に対する放電制御時に第３の開閉器４２が遮断され、メンテナンスの対象とならない直流回路４が直流回路２から電気的に遮断されるので、直流回路４の長時間の停止を避け、メンテナンスの対象となる直流回路２に対し充放電を行うことができる。

（２）本実施形態によれば、直流線路２１の少なくとも１か所に、抵抗器２４２に接続された第４の開閉器２４１を有する放電回路を有し、放電制御時に、第４の開閉器２４１が導通とされ、直流線路２１が放電されるので、直流線路２１の放電時間を短くすることができる。その結果、直流線路２１の停止時間を短くすることができる。

（３）本実施形態によれば、充電制御時に、直流線路２１の地絡の有無の判断を行い、地絡があると判断した場合に、第１の開閉器２２を遮断するので、直流線路２１に地絡等の異常の有無を判断することができ、直流線路２１に異常がない場合に周辺の系統に接続されるため安全な直流送電システムを提供することができる。

地絡があると判断した場合に、第１の開閉器２２が遮断されるので、直流線路２１がメンテナンスの対象とならない周辺の回路から遮断され、直流線路２１のメンテナンス作業を安全に行うことができる。

地絡があると判断した場合に、第１の開閉器２２が遮断されるので、メンテナンスの対象とならない周辺の回路の長時間の停止を避けることができる。

（４）本実施形態によれば、制御装置５は、直流線路２１への充電電圧の上昇速度、充電電流の変化の少なくとも一つに基づき直流線路２１の地絡の有無の判断を行うので、簡単な装置により直流線路２１の地絡の検出を行うことができる。

（５）本実施形態によれば、充電制御時に、制御装置５は、直流線路２１の他方に接続された他の電力系統の電圧を観測し、直流線路２１の電圧が、他の電力系統の電圧に等しくなったと判断した場合に、第２の開閉器２３を導通させるので、直流線路２１の接続時に過大な突入電流が流れることを軽減でき、安全な直流送電システムを提供することができる。

（６）本実施形態によれば、電力変換部３は、ハーフブリッジ変換器３１により構成され、充電制御時に、電力変換部３のハーフブリッジ変換器３１は、停止した状態で、電力供給源８から出力された電力を直流電力に変換し出力するので、既存のハーフブリッジ変換器により直流送電システムを構成することができる。

（７）本実施形態によれば、電力変換部３は電流制限抵抗３３１を有し、充電制御時に、電力変換部３は電流制限抵抗３３１を介した電流を出力するので、直流線路２１の充電制御時に過大な電流が流れることを防止することができ安全な直流送電システムを構成することができる。

［他の実施形態］
変形例を含めた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って、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、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、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの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。以下は、その一例である。

（１）上記実施形態では、電力供給源８は風力発電機としたが、電力供給源８はこれに限られない。電力供給源８は、太陽光発電装置等の他の発電装置であってもよい。

（２）上記実施形態では、電力変換部３は交流電力を直流電力に変換する装置としたが、電力変換部３はこれに限られない。電力変換部３は、直流電力を直流電力に変換する装置であってもよい。

（３）上記実施形態では、放電回路２４または２５は直流線路２１の端部に配置されるものとしたが、放電回路２４または２５の配置箇所は、直流線路２１の任意の箇所であってよい。

（４）上記実施形態では、放電回路２４または２５により直流線路２１の電荷を放電するものとしたが、放電回路によらずに、自然放電により直流線路２１の電荷を放電するものであってよい。

（５）上記実施形態では、電流電圧検出装置３４は、変換器３１から出力された電流および電圧を検出し、検出部５４は、電流および電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換し出力するものとしたが、電流電圧検出装置３４は、変換器３１から出力された電流または電圧の一方を検出し、検出部５４は、電流電圧検出装置３４により検出された電流または電圧の一方のアナログ信号をデジタル信号に変換し出力するものであってもよい。

（６）上記実施形態では、出力部５６は、シリアル信号を送受信するものとしたが、パラレル信号またはステータス信号を送受信するものであってもよい。

（７）上記実施形態では、直流送電システム１は、メンテナンスの対象となる直流回路として、一つの直流回路２を有するものとしたが、メンテナンスの対象となる直流回路は、複数であってもよい。図５に、メンテナンスの対象となる直流回路として、直流回路２ａ〜２ｎのｎ個の直流回路２を有する直流送電システム１を示す。直流回路２ａ〜２ｎは同等の構成である。

直流送電システム１が、複数の直流回路２ａ〜２ｎを有する場合、予め定めた順にて複数の直流回路２に対し、充電制御を行うことが望ましい。また、複数の直流回路２ａ〜２ｎに対し同時に放電制御を行うことが望ましい。

直流回路２を複数備え、予め定めた順にて複数の直流回路２に対し充電制御を行うことにより、複数の直流回路２ごとに充電を行うことができ安全な直流送電システムを構成することができる。また、複数の直流回路２ａ〜２ｎに対し同時に放電制御を行うことにより、直流回路２ａ〜２ｎの放電を順に行うより放電時間を節約することができる。このため複数の直流回路２の停止時間を短縮することができる。

また、直流回路２を複数備え、予め定めた順にて複数の直流回路２に対し充電制御を行うことにより、複数の直流回路２ごとに地絡の検出を行うことができ、地絡のある直流回路２を周辺の回路から遮断することができ、より安全な直流送電システムを構成することができる。

１・・・直流送電システム
２，２ａ，２ｂ，２ｎ・・・直流回路
３・・・電力変換部
４・・・直流回路
５・・・制御装置
８・・・電力供給源
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｎ・・・直流線路
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｎ・・・開閉器
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｎ・・・開閉器
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｎ・・・放電回路
２４１，２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｎ・・・開閉器
２４２，２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｎ・・・抵抗器
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｎ・・・放電回路
２５１，２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｎ・・・開閉器
２５２，２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｎ・・・抵抗器
３１・・・変換器
３２・・・開閉器
３３・・・電流制限回路
３３１・・・電流制限抵抗
３３２・・・開閉器
３４・・・電流電圧検出装置
４１・・・直流線路
４２・・・開閉器
５１・・・操作部
５２・・・記憶部
５３・・・表示部
５４・・・検出部
５５・・・報知部
５６・・・出力部
５７・・・演算部

Claims (11)

1. 電力供給源から出力された電力を直流電力に変換する電力変換部と、
   直流線路と、前記直流線路の一方に接続された前記電力変換部と前記直流線路とを導通または遮断する第１の開閉器と、前記直流線路の他方に接続された他の電力系統と前記直流線路とを導通または遮断する第２の開閉器と、を有する直流回路と、
   前記電力変換部と他回路とを導通または遮断する第３の開閉器と、
   前記第１の開閉器、前記第２の開閉器、前記第３の開閉器の開閉制御を行う制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、順に
   前記第１の開閉器、前記第２の開閉器を遮断する断路制御、
   前記第３の開閉器を遮断するとともに、前記電力変換部を前記電力供給源から遮断し、前記直流回路の前記直流線路、前記電力変換部に充電された電荷を放電させる放電制御、
   前記第１の開閉器を導通させるとともに、前記電力変換部を前記電力供給源に導通させ、前記直流回路の前記直流線路を充電する充電制御、
   前記第２の開閉器および前記第３の開閉器を導通させる接続制御、
   を行う直流送電システム。
2. 前記直流回路は、前記直流線路の少なくとも１か所に、抵抗器に接続された第４の開閉器を有する放電回路を有し、前記放電制御時に、前記制御装置により前記第４の開閉器が導通とされ、前記直流線路が放電される、
   請求項１に記載の直流送電システム。
3. 前記制御装置は、充電制御時に、直流線路の地絡の有無の判断を行い、地絡があると判断した場合に、前記第１の開閉器を遮断する、
   請求項１乃至２のいずれか１項に記載の直流送電システム。
4. 前記制御装置は、前記直流線路への充電電圧の上昇速度、充電電流の変化の少なくとも一つに基づき前記直流線路の地絡の有無の判断を行う、
   請求項３に記載の直流送電システム。
5. 前記充電制御時に、前記制御装置は、前記直流線路の他方に接続された他の電力系統の電圧を観測し、前記直流線路の電圧が前記他の電力系統の電圧に等しくなったと判断した場合に、前記制御装置は、第２の開閉器を導通させる、
   請求項４に記載の直流送電システム。
6. 前記電力変換部は、ハーフブリッジ変換器により構成され、前記充電制御時に、前記電力変換部のハーフブリッジ変換器は、停止した状態で、前記電力供給源から出力された電力を直流電力に変換し出力する、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の直流送電システム。
7. 前記電力変換部は電流制限抵抗を有し、前記充電制御時に、前記電力変換部は前記電流制限抵抗を介した電流を出力する、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の直流送電システム。
8. 前記直流回路を複数備え、予め定めた順にて前記複数の直流回路に対し前記充電制御を行う、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の直流送電システム。
9. 電力供給源から出力された電力を直流電力に変換する電力変換部と、
   直流線路と、前記直流線路の一方に接続された前記電力変換部と前記直流線路とを導通または遮断する第１の開閉器と、前記直流線路の他方に接続された他の電力系統と前記直流線路とを導通または遮断する第２の開閉器と、を有する直流回路と、
   前記電力変換部と他回路とを導通または遮断する第３の開閉器と、
   を有する直流送電システムにおいて、
   前記第１の開閉器、前記第２の開閉器、前記第３の開閉器の開閉制御を行う制御装置であって、
   前記制御装置は、順に
   前記第１の開閉器、前記第２の開閉器を遮断する断路制御、
   前記第３の開閉器を遮断するとともに、前記電力変換部を前記電力供給源から遮断し、前記直流回路の前記直流線路、前記電力変換部に充電された電荷を放電させる放電制御、
   前記第１の開閉器を導通させるとともに、前記電力変換部を前記電力供給源に導通させ、前記直流回路の前記直流線路を充電する充電制御、
   前記第２の開閉器および前記第３の開閉器を導通させる接続制御、
   を行う直流送電システム用制御装置。
10. 電力供給源から出力された電力を直流電力に変換する電力変換部と、
    直流線路と、前記直流線路の一方に接続された前記電力変換部と前記直流線路とを導通または遮断する第１の開閉器と、前記直流線路の他方に接続された他の電力系統と前記直流線路とを導通または遮断する第２の開閉器と、を有する直流回路と、
    前記電力変換部と他回路とを導通または遮断する第３の開閉器と、
    を有する直流送電システムにおいて、
    前記第１の開閉器、前記第２の開閉器、前記第３の開閉器の開閉制御を行う直流送電システム用制御プログラムであって、
    前記直流送電システム用制御プログラムは、順に
    前記第１の開閉器、前記第２の開閉器を遮断する断路制御ステップ、
    前記第３の開閉器を遮断するとともに、前記電力変換部を前記電力供給源から遮断し、前記直流回路の前記直流線路、前記電力変換部に充電された電荷を放電させる放電制御ステップ、
    前記第１の開閉器を導通させるとともに、前記電力変換部を前記電力供給源に導通させ、前記直流回路の前記直流線路を充電する充電制御ステップ、
    前記第２の開閉器および前記第３の開閉器を導通させる接続制御ステップ、
    を実行する直流送電システム用制御プログラム。
11. 電力供給源から出力された電力を直流電力に変換する電力変換部と、
    直流線路と、前記直流線路の一方に接続された前記電力変換部と前記直流線路とを導通または遮断する第１の開閉器と、前記直流線路の他方に接続された他の電力系統と前記直流線路とを導通または遮断する第２の開閉器と、を有する直流回路と、
    前記電力変換部と他回路とを導通または遮断する第３の開閉器と、
    を有する直流送電システムにおいて、
    前記第１の開閉器、前記第２の開閉器、前記第３の開閉器の開閉制御を行う直流送電システム制御方法であって、
    直流送電システム制御方法は、順に
    前記第１の開閉器、前記第２の開閉器を遮断する断路制御、
    前記第３の開閉器を遮断するとともに、前記電力変換部を前記電力供給源から遮断し、前記直流回路の前記直流線路、前記電力変換部に充電された電荷を放電させる放電制御、
    前記第１の開閉器を導通させるとともに、前記電力変換部を前記電力供給源に導通させ、前記直流回路の前記直流線路を充電する充電制御、
    前記第２の開閉器および前記第３の開閉器を導通させる接続制御、
    を行う直流送電システム制御方法。
    
    

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