JP3085386B2 - 自励式変換器システムおよびその制御方法 - Google Patents
自励式変換器システムおよびその制御方法Info
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- JP3085386B2 JP3085386B2 JP02073331A JP7333190A JP3085386B2 JP 3085386 B2 JP3085386 B2 JP 3085386B2 JP 02073331 A JP02073331 A JP 02073331A JP 7333190 A JP7333190 A JP 7333190A JP 3085386 B2 JP3085386 B2 JP 3085386B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/30—Reactive power compensation
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自励式変換器システムおよびその制御方法
に係り、特に直流回路に直流コンデンサを有する自励式
変換器システムおよびその制御方法に関する。
に係り、特に直流回路に直流コンデンサを有する自励式
変換器システムおよびその制御方法に関する。
従来の装置は、「直流送電用制御保護システムの開発
について」（S58年電気学会全国大会Ｓ−10−３−２）
にあるように、他励式変換器についての制御保護方式で
あり、他励式変換器は、直流回路に大容量の直流コンデ
ンサを有しておらず、制御保護方式としては、直流コン
デンサの放電抑制等、自励式変換器の制御保護方式につ
いては論じられていなかつた。
について」（S58年電気学会全国大会Ｓ−10−３−２）
にあるように、他励式変換器についての制御保護方式で
あり、他励式変換器は、直流回路に大容量の直流コンデ
ンサを有しておらず、制御保護方式としては、直流コン
デンサの放電抑制等、自励式変換器の制御保護方式につ
いては論じられていなかつた。
上記従来技術は、他励式変換器を対象とした制御保護
技術であり、直流回路に大容量コンデンサを有し、直流
コンデンサに蓄えられたエネルギーを用いる電圧形自励
式変換器の制御保護方式については配慮がされておら
ず、自励式変換器の有効な制御保護方式ではないという
問題点があつた。
技術であり、直流回路に大容量コンデンサを有し、直流
コンデンサに蓄えられたエネルギーを用いる電圧形自励
式変換器の制御保護方式については配慮がされておら
ず、自励式変換器の有効な制御保護方式ではないという
問題点があつた。
本発明の目的は、直流系事故時に直流コンデンサの放
電電流を過電流リレーにより検出し、直流スイッチを開
路することで高速に直流コンデンサの放電抑制動作を行
い、かつ事故後に直流系に過電圧が発生することを防止
して、自励式変換器の安全確実な保護動作を行うことに
ある。
電電流を過電流リレーにより検出し、直流スイッチを開
路することで高速に直流コンデンサの放電抑制動作を行
い、かつ事故後に直流系に過電圧が発生することを防止
して、自励式変換器の安全確実な保護動作を行うことに
ある。
上記目的を達成するために、自己消弧形サイリスタ素
子から成る整流ブリッジ回路と、該整流ブリッジ回路に
接続された直流回路の経路に配置され半導体スイッチ素
子により構成される直流スイッチと、前記直流回路の高
圧側と低圧側間に配置された直流コンデンサとを備えた
自励式変換器システムにおいて、前記直流コンデンサか
らの過電流を検出する過電流リレーと、該過電流リレー
が過電流状態を検出した場合に前記直流スイッチを開路
する制御装置とを備え、前記直流スイッチが開路された
後は無効電力制御を行うことを特徴としたものである。
子から成る整流ブリッジ回路と、該整流ブリッジ回路に
接続された直流回路の経路に配置され半導体スイッチ素
子により構成される直流スイッチと、前記直流回路の高
圧側と低圧側間に配置された直流コンデンサとを備えた
自励式変換器システムにおいて、前記直流コンデンサか
らの過電流を検出する過電流リレーと、該過電流リレー
が過電流状態を検出した場合に前記直流スイッチを開路
する制御装置とを備え、前記直流スイッチが開路された
後は無効電力制御を行うことを特徴としたものである。
また、上記目的を達成するために、自己消弧形サイリ
スタ素子から成る整流ブリッジ回路と、該整流ブリッジ
回路に接続された直流回路の経路に配置され半導体スイ
ッチ素子により構成される直流スイッチと、前記直流回
路の高圧側と低圧側間に配置された直流コンデンサとを
備えた自励式変換器システムの制御方法において、前記
直流コンデンサから出力される過電流を検出し、該過電
流を検出した後に前記直流スイッチを開路し、前記直流
スイッチが開路された後は無効電力制御を行うことを特
徴としたものである。
スタ素子から成る整流ブリッジ回路と、該整流ブリッジ
回路に接続された直流回路の経路に配置され半導体スイ
ッチ素子により構成される直流スイッチと、前記直流回
路の高圧側と低圧側間に配置された直流コンデンサとを
備えた自励式変換器システムの制御方法において、前記
直流コンデンサから出力される過電流を検出し、該過電
流を検出した後に前記直流スイッチを開路し、前記直流
スイッチが開路された後は無効電力制御を行うことを特
徴としたものである。
直流回路に設置された直流スイツチは、直流コンデン
サ回路に設置された過電流リレーの動作により、高速に
開制御され、直流系事故時に直流コンデンサの放電を高
速に抑制するように動作するため、直流事故時の直流コ
ンデンサ放電を最小にすることができる。そして、直流
系事故継続中は変換器は制御系動作によって無効電力制
御を行っているため、交流系統側の安全性を高めること
を実現していると共に、直流スイッチを開路した時に、
事故電流のエネルギーが直流コンデンサに流れ込んで直
流回路に過電圧が発生してしまう問題点を、無効電力制
御を行うことで直流コンデンサに過大な電流エネルギー
が流入することを防ぎ、過電圧発生の抑制を行ってい
る。
サ回路に設置された過電流リレーの動作により、高速に
開制御され、直流系事故時に直流コンデンサの放電を高
速に抑制するように動作するため、直流事故時の直流コ
ンデンサ放電を最小にすることができる。そして、直流
系事故継続中は変換器は制御系動作によって無効電力制
御を行っているため、交流系統側の安全性を高めること
を実現していると共に、直流スイッチを開路した時に、
事故電流のエネルギーが直流コンデンサに流れ込んで直
流回路に過電圧が発生してしまう問題点を、無効電力制
御を行うことで直流コンデンサに過大な電流エネルギー
が流入することを防ぎ、過電圧発生の抑制を行ってい
る。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図，第３
図，第４図，第５図により説明する。
図，第４図，第５図により説明する。
第１図は、本発明の一実施例の構成図を示す。第１図
において10,12,14,16,18,20は、変換器を構成する自己
消弧形サイリスタ素子である。11,13,15,17,19,21は、
自己消弧形サイリスタ素子と逆並列に接続された自己消
弧形サイリスタ素子の転流動作に必要なダイオードであ
る。30は、事故時の電流抑制のために設けられた直流リ
アクトル、40は、電圧形自励式変換器に必要な直流コン
デンサ、51,52は、直流スイツチを構成する、自己消弧
形サイリスタ素子とダイオードである。60は直流送電線
を示し、70は交流系と自励式変換器を接続する連系用変
圧器、80は、主しや断器、90は交流送電線を示す。100
は、直流コンデンサ回路に設けられた直流コンデンサ放
電電流検出用の高速直流過電流リレー、200は、直流高
圧回路に設けられた高速直流過電流リレーである。300
は、交流系統側に設置された不足電圧リレー600は、各
リレー動作信号により変換器及び直流スイツチを制御す
る制御保護装置である。
において10,12,14,16,18,20は、変換器を構成する自己
消弧形サイリスタ素子である。11,13,15,17,19,21は、
自己消弧形サイリスタ素子と逆並列に接続された自己消
弧形サイリスタ素子の転流動作に必要なダイオードであ
る。30は、事故時の電流抑制のために設けられた直流リ
アクトル、40は、電圧形自励式変換器に必要な直流コン
デンサ、51,52は、直流スイツチを構成する、自己消弧
形サイリスタ素子とダイオードである。60は直流送電線
を示し、70は交流系と自励式変換器を接続する連系用変
圧器、80は、主しや断器、90は交流送電線を示す。100
は、直流コンデンサ回路に設けられた直流コンデンサ放
電電流検出用の高速直流過電流リレー、200は、直流高
圧回路に設けられた高速直流過電流リレーである。300
は、交流系統側に設置された不足電圧リレー600は、各
リレー動作信号により変換器及び直流スイツチを制御す
る制御保護装置である。
第１に第１図に示した構成の自励式変換器システムに
おいて、第２図400で示した地点での直流短絡事故事の
動作について説明する。400の地点で直流短絡が発生す
ると、第２図500に示すように直流コンデンサから短絡
点に向つてコンデンサの放電電流が流れるとともに、同
図510で示すように、交流系より、自己消弧形サイリス
タ素子と逆並列に接続されたダイオードを介して直流短
絡点に事故電流が供給される。この状態であると時間経
過と供に、直流コンデンサのエネルギーは放出され、更
に、交流系からの事故電流供給により、事故継続とな
る。以下本発明での各部動作を第３図により説明する。
第３図401で示すポイントで直流短絡が発生した場合、
同図501の実線で示す直流コンデンサ放電電流が第２図5
00で示した向きに流れる。また、第２図510で示した電
流は、第３図511で示した形で流れ始める。このとき、
直流コンデンサ回路に設置した高速直流過電流リレー
は、第３図503で示されるリレー検出感度を501のコンデ
ンサ放電電流が越えた点402において動作開始する。
おいて、第２図400で示した地点での直流短絡事故事の
動作について説明する。400の地点で直流短絡が発生す
ると、第２図500に示すように直流コンデンサから短絡
点に向つてコンデンサの放電電流が流れるとともに、同
図510で示すように、交流系より、自己消弧形サイリス
タ素子と逆並列に接続されたダイオードを介して直流短
絡点に事故電流が供給される。この状態であると時間経
過と供に、直流コンデンサのエネルギーは放出され、更
に、交流系からの事故電流供給により、事故継続とな
る。以下本発明での各部動作を第３図により説明する。
第３図401で示すポイントで直流短絡が発生した場合、
同図501の実線で示す直流コンデンサ放電電流が第２図5
00で示した向きに流れる。また、第２図510で示した電
流は、第３図511で示した形で流れ始める。このとき、
直流コンデンサ回路に設置した高速直流過電流リレー
は、第３図503で示されるリレー検出感度を501のコンデ
ンサ放電電流が越えた点402において動作開始する。
このリレー動作により制御系動作し、第３図403で示
すポイントで直流スイツチが開制御されるとともに、直
流AVR制御が使用となり、更にそれまで使用とされてい
たAPR（定電力制御）が不使用となる。この動作によ
り、第３図501及び、511で示す事故時の各電流は、しや
断され501の放電電流は無くなり、511の直流側電流は、
直流AVRで制御される制御量で制御される。直流スイツ
チが動作した403の点以降の事故復旧の404までの間は、
AQR（無効電力一定制御）が、直流コンデンサのエネル
ギーを用いて可能となるため、この間の交流系の無効電
力制御が、直流事故中も可能となる。直流系事故が復旧
すると、405の点において直流スイツチが閉制御される
とともに、直流AVR制御が不使用となり、APR制御が使用
となつて事故前の送電電力レベルに変換器を制御する。
すポイントで直流スイツチが開制御されるとともに、直
流AVR制御が使用となり、更にそれまで使用とされてい
たAPR（定電力制御）が不使用となる。この動作によ
り、第３図501及び、511で示す事故時の各電流は、しや
断され501の放電電流は無くなり、511の直流側電流は、
直流AVRで制御される制御量で制御される。直流スイツ
チが動作した403の点以降の事故復旧の404までの間は、
AQR（無効電力一定制御）が、直流コンデンサのエネル
ギーを用いて可能となるため、この間の交流系の無効電
力制御が、直流事故中も可能となる。直流系事故が復旧
すると、405の点において直流スイツチが閉制御される
とともに、直流AVR制御が不使用となり、APR制御が使用
となつて事故前の送電電力レベルに変換器を制御する。
以上のような動作が無い場合には、第３図502で示す
ようなコンデンサ放電電流が流れ、やがてコンデンサ内
のエネルギーは失われてしまい、変換器運転が不可能と
なる。また、交流系よりの電流は、第３図512のように
流れつづけ、事故除去が困難となり、事故継続時間が長
くなる。第３図において、401点から402点までの時間T0
は、事故発生から、リレー整定レベルまで、コンデンサ
放電電流が立上がるに要する時間であり、リレーの感度
を上げる事により、時間を短くする事ができる。402点
から403点までの時間T1は、リレーの動作時間を含め
た、直流スイツチの制御時間であり、高速サンプリング
のデジタル形制御装置を用いれば、電気角で30度（50Hz
ベースで1.67msec）で制御することができる。第３図40
4点から、405点までの時間T3は、事故復旧確認時間であ
る。
ようなコンデンサ放電電流が流れ、やがてコンデンサ内
のエネルギーは失われてしまい、変換器運転が不可能と
なる。また、交流系よりの電流は、第３図512のように
流れつづけ、事故除去が困難となり、事故継続時間が長
くなる。第３図において、401点から402点までの時間T0
は、事故発生から、リレー整定レベルまで、コンデンサ
放電電流が立上がるに要する時間であり、リレーの感度
を上げる事により、時間を短くする事ができる。402点
から403点までの時間T1は、リレーの動作時間を含め
た、直流スイツチの制御時間であり、高速サンプリング
のデジタル形制御装置を用いれば、電気角で30度（50Hz
ベースで1.67msec）で制御することができる。第３図40
4点から、405点までの時間T3は、事故復旧確認時間であ
る。
第２に、第４図450で示したポイントでの交流系地絡
故障時の動作を第４図，第５図により説明する。第４図
450で交流系地絡事故が発生した場合同図520で示得した
事故電流が、ONしている自己消弧形サイリスタ素子10を
通つて交流系事故点に向つて流れる。自己消弧形サイリ
スタ素子は、変換器制御動作により、順次ONされていく
ため、事故継続期間中は、常に直流系より交流系に向け
て事故電流が供給される。この場合の各部動作を第５図
により説明する。第２図450で交流系事故が発生する
と、第５図521で示した事故電流が直流側より交流側へ
流れる。これとほぼ同時に、交流側電圧は、第５図524
で示すように、定格電圧から低下し、同図455で示す不
足電圧リレー動作レベル以下まで低下する。交流系地絡
事故が発生した場合、前述のように直流過電流521と、
交流電圧低下524の現象が発生するが、交流電圧の低下
と、直流過電流の動きは、第５図に示したタイミング、
453と、455のように、リレーの検出原理からも、直流過
電流現象の方が先に現われる。
故障時の動作を第４図，第５図により説明する。第４図
450で交流系地絡事故が発生した場合同図520で示得した
事故電流が、ONしている自己消弧形サイリスタ素子10を
通つて交流系事故点に向つて流れる。自己消弧形サイリ
スタ素子は、変換器制御動作により、順次ONされていく
ため、事故継続期間中は、常に直流系より交流系に向け
て事故電流が供給される。この場合の各部動作を第５図
により説明する。第２図450で交流系事故が発生する
と、第５図521で示した事故電流が直流側より交流側へ
流れる。これとほぼ同時に、交流側電圧は、第５図524
で示すように、定格電圧から低下し、同図455で示す不
足電圧リレー動作レベル以下まで低下する。交流系地絡
事故が発生した場合、前述のように直流過電流521と、
交流電圧低下524の現象が発生するが、交流電圧の低下
と、直流過電流の動きは、第５図に示したタイミング、
453と、455のように、リレーの検出原理からも、直流過
電流現象の方が先に現われる。
本発明のシステムによれば、第５図453で示した、事
故の直流電流が、高速直流過電流リレーの整定レベルを
超えた所で動作し、このリレー動作により、454で示し
たポイントで変換器が高速停止される。
故の直流電流が、高速直流過電流リレーの整定レベルを
超えた所で動作し、このリレー動作により、454で示し
たポイントで変換器が高速停止される。
その後、455の点での不足電圧リレーが動作し、変換
器停止動作によつて事故電流が減少し、直流過電流リレ
ーが復帰しても、この不足電圧リレー動作信号により、
変換器の再起動動作をロツクする。従つて、事故継続中
は、変換器は停止したままの状態となる。その後、第５
図456で示す点で交流側事故復旧すると、交流系統電圧
は、457の点で不足電圧リレー動作レベル以上となり、
定格電圧に回復する。不足電圧検出リレー（UVリレー）
は、457の点で、復帰し、変換器は、ある、事故復旧確
認時間T8をおいた後457の点で再起動され運転状態とな
る。以上の動作は、各リレー動作信号を、第１図600で
示した制御装置内にロジツクとして組込んだことにより
に実現される。この様な制御保護動作は、交流側の不足
電圧リレーだけでも実現できるが、不足電圧リレーの動
作時間は、直流過電流リレーの動作にくらべ遅いため、
直流主回路に加わる過電流時間が長くなり、また直流側
に影響をおよぼさない交流系事故時にも誤動作して、停
止させることがあり好ましくない。本方式のような保護
動作が無い場合は、第５図522で示すような過電流が直
流側に流れることになる。
器停止動作によつて事故電流が減少し、直流過電流リレ
ーが復帰しても、この不足電圧リレー動作信号により、
変換器の再起動動作をロツクする。従つて、事故継続中
は、変換器は停止したままの状態となる。その後、第５
図456で示す点で交流側事故復旧すると、交流系統電圧
は、457の点で不足電圧リレー動作レベル以上となり、
定格電圧に回復する。不足電圧検出リレー（UVリレー）
は、457の点で、復帰し、変換器は、ある、事故復旧確
認時間T8をおいた後457の点で再起動され運転状態とな
る。以上の動作は、各リレー動作信号を、第１図600で
示した制御装置内にロジツクとして組込んだことにより
に実現される。この様な制御保護動作は、交流側の不足
電圧リレーだけでも実現できるが、不足電圧リレーの動
作時間は、直流過電流リレーの動作にくらべ遅いため、
直流主回路に加わる過電流時間が長くなり、また直流側
に影響をおよぼさない交流系事故時にも誤動作して、停
止させることがあり好ましくない。本方式のような保護
動作が無い場合は、第５図522で示すような過電流が直
流側に流れることになる。
本発明によれば、以上説明したように構成されている
ので以下に記載されるような効果を奏する。
ので以下に記載されるような効果を奏する。
直流回路に設置された直流スイツチは、直流コンデン
サ回路に設置された過電流リレーの動作により、高速に
開制御され、直流系事故時に直流コンデンサの放電を高
速に抑制するように動作するため、直流事故時の直流コ
ンデンサ放電を最小にすることができる。そして、直流
系事故継続中は変換器は制御系動作によって無効電力制
御を行っているため、交流系統側の安定性を高めること
を実現していると共に、直流スイッチを開路した時に、
事故電流のエネルギーが直流コンデンサに流れ込んで、
直流回路に過電圧が発生する問題点を、無効電力制御を
行うことで直流コンデンサに過大な電流エネルギーが流
入することを防ぎ、過電圧発生の抑制を行うことが可能
になる。
サ回路に設置された過電流リレーの動作により、高速に
開制御され、直流系事故時に直流コンデンサの放電を高
速に抑制するように動作するため、直流事故時の直流コ
ンデンサ放電を最小にすることができる。そして、直流
系事故継続中は変換器は制御系動作によって無効電力制
御を行っているため、交流系統側の安定性を高めること
を実現していると共に、直流スイッチを開路した時に、
事故電流のエネルギーが直流コンデンサに流れ込んで、
直流回路に過電圧が発生する問題点を、無効電力制御を
行うことで直流コンデンサに過大な電流エネルギーが流
入することを防ぎ、過電圧発生の抑制を行うことが可能
になる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示した図、第２図
は、直流短絡時の故障電流現象を説明した図、第３図
は、直流短絡時の本発明の動作説明図、第４図は、交流
系事故時の事故現象を示した図、第５図は交流系事故時
の本発明の動作説明図である。 100……直流コンデンサ回路に設置した高速直流過電流
リレー、200……直流高速側に設置した高速直流過電流
リレー、300……不足電圧リレー、600……制御装置。
は、直流短絡時の故障電流現象を説明した図、第３図
は、直流短絡時の本発明の動作説明図、第４図は、交流
系事故時の事故現象を示した図、第５図は交流系事故時
の本発明の動作説明図である。 100……直流コンデンサ回路に設置した高速直流過電流
リレー、200……直流高速側に設置した高速直流過電流
リレー、300……不足電圧リレー、600……制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常盤 幸生 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１ 号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 鈴木 健一 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１ 号 東京電力株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−53133（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−180832（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 7/122 H02H 7/16 H02J 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】自己消弧形サイリスタ素子から成る整流ブ
リッジ回路と、該整流ブリッジ回路に接続された直流回
路の経路に配置され半導体スイッチ素子により構成され
る直流スイッチと、前記直流回路の高圧側と低圧側間に
配置された直流コンデンサとを備えた自励式変換器シス
テムにおいて、前記直流コンデンサからの過電流を検出
する過電流リレーと、該過電流リレーが過電流状態を検
出した場合に前記直流スイッチを開路する制御装置とを
備え、前記直流スイッチが開路された後は無効電力制御
を行うことを特徴とした自励式変換器システム。 - 【請求項２】自己消弧形サイリスタ素子から成る整流ブ
リッジ回路と、該整流ブリッジ回路に接続された直流回
路の経路に配置され半導体スイッチ素子により構成され
る直流スイッチと、前記直流回路の高圧側と低圧側間に
配置された直流コンデンサとを備えた自励式変換器シス
テムの制御方法において、前記直流コンデンサから出力
される過電流を検出し、該過電流を検出した後に前記直
流スイッチを開路し、前記直流スイッチが開路された後
は無効電力制御を行うことを特徴とした自励式変換器シ
ステムの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02073331A JP3085386B2 (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 自励式変換器システムおよびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02073331A JP3085386B2 (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 自励式変換器システムおよびその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03277121A JPH03277121A (ja) | 1991-12-09 |
| JP3085386B2 true JP3085386B2 (ja) | 2000-09-04 |
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ID=13515079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02073331A Expired - Fee Related JP3085386B2 (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 自励式変換器システムおよびその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085386B2 (ja) |
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1990
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