JP6033043B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、交流電力と直流電力を相互に変換する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter that converts AC power and DC power into each other.

自励式直流送電における変換素子にＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることにより、高速に電流の送電方向を変化させることが可能である。また、自励式直流送電において、直流主回路に設けられた直流コンデンサにより電力を充電し、放電することにより、交流電力及び直流電力の相互変換が行われる。   By using an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) as a conversion element in self-excited direct current power transmission, it is possible to change the current transmission direction at high speed. In self-excited DC power transmission, AC power and DC power are mutually converted by charging and discharging power with a DC capacitor provided in a DC main circuit.

自励式直流送電において、直流系統側の過電流事故の検出時、運転を継続すると変換器が過電圧に耐えられず故障を起こしてしまうため、直ぐに変換器の運転を停止させ、交流遮断器を切る必要がある。自励式直流送電は電圧形変換回路の構成を有するため、直流回路の地絡及び短絡は過電流の様相となる。直流系統事故時、直流コンデンサからの短絡電流と、交流系統側からの事故電流とが流れる。交流系統側からの事故電流については、交流遮断器により高速に遮断する必要がある。   In self-excited DC power transmission, when an overcurrent accident is detected on the DC system side, if the operation is continued, the converter cannot withstand the overvoltage, causing a failure, so the converter operation is immediately stopped and the AC circuit breaker is turned off. There is a need. Since the self-excited direct current power transmission has a configuration of a voltage source conversion circuit, a ground fault and a short circuit of the direct current circuit are in an overcurrent state. When a DC system fault occurs, a short-circuit current from the DC capacitor and an accident current from the AC system side flow. Accident current from the AC system side must be interrupted at high speed by an AC circuit breaker.

これに関し、例えば、電圧型自励式変換器の保護装置が、直流線路の事故だけでなく、直流コンデンサや変換器近傍の直流回路の事故の場合にも、直流コンデンサから放電される事故電流、および交流系統から供給される事故電流を遮断する技術が知られている（特許文献１）。ここでは、自己消弧形半導体素子を用いた変換器を直流コンデンサとで構成される自励式変換器について、保護装置は、直流コンデンサと電気的に直列に設けられたスイッチと、直流コンデンサの電流経路に設けられた過電流リレーの検出出力に基づいてスイッチの開閉を制御する制御手段とを備え、直流回路事故時に直流コンデンサから放電される事故電流を遮断する。   In this regard, for example, the protective device of the voltage type self-excited converter is not only an accident of the DC line, but also an accident current discharged from the DC capacitor in the case of an accident of a DC capacitor or a DC circuit near the converter, and A technique for interrupting an accident current supplied from an AC system is known (Patent Document 1). Here, for a self-excited converter in which a converter using a self-extinguishing semiconductor element is composed of a DC capacitor, the protection device includes a switch provided in series with the DC capacitor, and a current of the DC capacitor. Control means for controlling opening and closing of the switch based on the detection output of the overcurrent relay provided in the path, and shuts off the fault current discharged from the DC capacitor in the event of a DC circuit fault.

特開２００１−１７８１４８号公報JP 2001-178148 A

しかしながら、このような保護装置は、交流系統の事故を判断することはできない。従って、過電流検出時には直流系統の事故か交流系統の事故かに関わらず変換器を停止させることになる。変換器を停止させてしまうと、変換器の再起動に時間がかかり、直流系統と交流系統の連系をする上で問題となる。   However, such a protective device cannot determine an AC system accident. Therefore, at the time of detecting the overcurrent, the converter is stopped regardless of whether the accident is in the DC system or the AC system. If the converter is stopped, it takes time to restart the converter, which causes a problem in connecting the DC system and the AC system.

上記課題を解決するために、本発明の一態様である電力変換装置は、交流系統及び直流系統の間に設けられる電力変換装置であって、前記交流系統に接続された交流遮断器と、前記交流遮断器に接続され、交流電力及び直流電力を相互に変換する変換器と、前記変換器及び前記直流系統に並列に設けられた直流コンデンサと、前記交流遮断器及び前記変換器の間の交流電流を測定する交流電流センサと、前記直流コンデンサ及び前記直流系統の間の直流電流を測定する直流電流センサと、前記交流電流の測定結果及び前記直流電流の測定結果に基づいて、前記交流遮断器及び前記変換器を制御する制御部と、備える。前記制御部は、前記交流電流の測定結果に基づいて、前記交流系統及び前記直流系統の何れかにおける系統事故が発生したか否かを判定し、前記系統事故が発生したと判定された場合、前記交流電流の測定結果及び前記直流電流の測定結果に基づいて、前記系統事故の原因が前記直流系統及び前記交流系統の何れであるかを判定する。   In order to solve the above problems, a power conversion device according to an aspect of the present invention is a power conversion device provided between an AC system and a DC system, the AC circuit breaker connected to the AC system, and A converter connected to the AC circuit breaker and converting AC power and DC power to each other, a DC capacitor provided in parallel to the converter and the DC system, and an AC between the AC circuit breaker and the converter An AC current sensor for measuring current; a DC current sensor for measuring DC current between the DC capacitor and the DC system; and the AC circuit breaker based on the measurement result of the AC current and the measurement result of the DC current. And a controller for controlling the converter. The controller determines whether or not a system fault has occurred in either the AC system or the DC system based on the measurement result of the AC current, and if it is determined that the system fault has occurred, Based on the measurement result of the alternating current and the measurement result of the direct current, it is determined whether the cause of the system fault is the direct current system or the alternating current system.

本発明の一態様である電力変換装置は、系統事故時にその原因を高速に判定し、原因に応じた対処を行うことができる。   The power converter device which is 1 aspect of this invention can determine the cause at high speed at the time of a system | strain accident, and can perform the countermeasure according to the cause.

図１は、本発明の実施例である電力変換装置の構成を示す。FIG. 1 shows a configuration of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２は、自励式直流送電システムの構成を示す。FIG. 2 shows a configuration of the self-excited direct current power transmission system. 図３は、直流系統事故時の潮流方向を示す。FIG. 3 shows the flow direction when a DC system fault occurs. 図４は、直流系統事故時の状態の時間変化を示す。FIG. 4 shows the time change of the state at the time of a DC system fault. 図５は、交流系統事故時の潮流方向を示す。FIG. 5 shows the tidal direction at the time of an AC system fault. 図６は、交流系統事故時の状態の時間変化を示す。FIG. 6 shows the time change of the state at the time of AC system failure. 図７は、実施例１の制御部の構成を示す。FIG. 7 illustrates a configuration of the control unit according to the first embodiment. 図８は、実施例２の制御部の構成を示す。FIG. 8 illustrates a configuration of the control unit according to the second embodiment.

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以下、本発明の実施例である電力変換装置と、それを用いる自励式直流送電システムとの構成について説明する。   Hereinafter, the structure of the power converter device which is an Example of this invention and the self-excited direct-current power transmission system using the same is demonstrated.

図１は、本発明の実施例である電力変換装置の構成を示し、図２は、自励式直流送電システムの構成を示す。この自励式直流送電システムは、交流系統１１１ａ、電力変換装置１１３ａ、直流系統１１４、電力変換装置１１３ｂ、交流系統１１１ｂ、監視制御装置１１５を有する。交流系統１１１ａ、１１１ｂの夫々は発電機や負荷等を含む。交流系統１１１ａには電力変換装置１１３ａが接続されており、交流電力と直流電力を相互に変換する。電力変換装置１１３ａには直流系統１１４を介して電力変換装置１１３ｂが接続されており、直流電力と交流電力を相互に変換する。電力変換装置１１３ｂには交流系統１１１ｂが接続されている。監視制御装置１１５は、交流系統１１１ａ、電力変換装置１１３ａ、直流系統１１４、電力変換装置１１３ｂ、交流系統１１１ｂの監視及び制御を行う。また、監視制御装置１１５は、事故（系統事故）が除去された場合、その除去を示す信号を電力変換装置１１３ａ、１１３ｂへ送信する。また、監視制御装置１１５が電力変換装置１１３ａ、１１３ｂの夫々の直流電圧を制御することにより、交流系統１１１ａから交流系統１１１ｂへ、又は交流系統１１１ｂから交流系統１１１ａへ送電を行うことできる。   FIG. 1 shows a configuration of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration of a self-excited DC power transmission system. This self-excited DC power transmission system includes an AC system 111a, a power conversion device 113a, a DC system 114, a power conversion device 113b, an AC system 111b, and a monitoring control device 115. Each of AC systems 111a and 111b includes a generator, a load, and the like. A power converter 113a is connected to the AC system 111a and converts AC power and DC power to each other. A power converter 113b is connected to the power converter 113a via a DC system 114, and converts DC power and AC power to each other. The AC system 111b is connected to the power converter 113b. The monitoring control device 115 monitors and controls the AC system 111a, the power conversion device 113a, the DC system 114, the power conversion device 113b, and the AC system 111b. Moreover, when the accident (system fault) is removed, the monitoring control device 115 transmits a signal indicating the removal to the power conversion devices 113a and 113b. In addition, the supervisory control device 115 controls the direct current voltages of the power converters 113a and 113b, so that power can be transmitted from the AC system 111a to the AC system 111b or from the AC system 111b to the AC system 111a.

電力変換装置１１３ａは、交流遮断器（ＡＣＣＢ：AC Circuit Breaker）３、変圧器４、交流電流センサ（ＣＴ：Current Transformer）５、変換器３３、直流電流センサ（ＤＣＣＴ：DC Current Transformer）８、直流コンデンサ３１、制御部３２を有する。交流系統１１１ａには交流遮断器３が接続されている。交流遮断器３には変圧器４が接続されており、交流電力を変圧する。変圧器４の二次側には交流電流センサ５が接続されており、三相交流の各相の電流を測定する。交流電流センサ５には変換器３３が接続されており、交流電力と直流電力を相互に変換する自励式変換器である。変換器３３の直流側には並列に直流コンデンサ３１が接続されており、充放電を行う。直流コンデンサ３１の正極には直流電流センサ８が接続されており、直流電流を測定する。直流電流センサ８には直流系統１１４が接続されている。変換器３３は、交流電流センサ５の各相に接続されたＩＧＢＴ６、７を有する。ＩＧＢＴ６は直流コンデンサ３１の正極（非接地側）に接続される。ＩＧＢＴ７は直流コンデンサ３１の負極（接地側）に接続される。ＩＧＢＴ６、７の夫々は、他の自己消弧素子であっても良い。制御部３２は、電力変換装置１１３ａの各部を制御する。制御部３２がＩＧＢＴ６、７を制御することにより、電流の方向を変化させる。電力変換装置１１３ｂは、電力変換装置１１３ａと同様の構成を有する。   The power converter 113a includes an AC circuit breaker (ACCB) 3, a transformer 4, an AC current sensor (CT) 5, a converter 33, a DC current sensor (DCCT: DC Current Transformer) 8, and a direct current. A capacitor 31 and a control unit 32 are included. The AC circuit breaker 3 is connected to the AC system 111a. A transformer 4 is connected to the AC circuit breaker 3 to transform AC power. An alternating current sensor 5 is connected to the secondary side of the transformer 4 and measures the current of each phase of the three-phase alternating current. A converter 33 is connected to the AC current sensor 5 and is a self-excited converter that converts AC power and DC power to each other. A DC capacitor 31 is connected in parallel to the DC side of the converter 33 to charge and discharge. A direct current sensor 8 is connected to the positive electrode of the direct current capacitor 31 and measures direct current. A DC system 114 is connected to the DC current sensor 8. Converter 33 has IGBTs 6 and 7 connected to each phase of AC current sensor 5. The IGBT 6 is connected to the positive electrode (non-grounded side) of the DC capacitor 31. The IGBT 7 is connected to the negative electrode (ground side) of the DC capacitor 31. Each of the IGBTs 6 and 7 may be another self-extinguishing element. The control unit 32 controls each unit of the power conversion device 113a. The control unit 32 controls the IGBTs 6 and 7 to change the direction of current. The power conversion device 113b has the same configuration as the power conversion device 113a.

以下の説明においては、事故時、直流系統１１４に対して交流系統１１１ａの反対側に位置する相手端の交流系統１１１ｂは正常であるとする。   In the following description, it is assumed that the counterpart AC system 111b located on the opposite side of the AC system 111a with respect to the DC system 114 is normal in the event of an accident.

以下、直流系統事故時の電力変換装置１１３ａの動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the power converter 113a at the time of a DC system fault will be described.

図３は、直流系統事故時の潮流方向を示す。直流系統１１４内の直流系統事故箇所Ａにおける直流系統事故時、交流電流センサ５は交流系統１１１ａからの電流１１だけを検出する。一方、直流電流センサ８は電流１１に加えて直流コンデンサ３１により放出される電流１２も検出する。その為、直流系統事故時、直流電流センサ８に基づく直流電流のレベルは、交流電流センサ５に基づく交流電流のレベルより高くなる。   FIG. 3 shows the flow direction when a DC system fault occurs. At the time of a DC system fault at the DC system fault location A in the DC system 114, the AC current sensor 5 detects only the current 11 from the AC system 111a. On the other hand, the DC current sensor 8 detects the current 12 emitted by the DC capacitor 31 in addition to the current 11. For this reason, the level of the direct current based on the direct current sensor 8 becomes higher than the level of the alternating current based on the alternating current sensor 5 at the time of the DC system failure.

図４は、直流系統事故時の状態の時間変化を示す。この図は、交流電流センサ５における交流電圧ＶＡ、直流電流センサ８における直流電圧ＶＤ、交流電流センサ５における交流電流ＩＡ、直流電流センサ８における直流電流ＩＤ、直流電流ＩＤから交流電流ＩＡを減じた値（ＩＤ−ＩＡ）を示す。時刻ＴＤＡは、直流系統事故箇所Ａにおける直流回路の地絡の時刻である。時刻ＴＤＢは、交流遮断器３により交流系統１１１ａ及び変圧器４の間が切断された時刻である。時刻ＴＤＣは、監視制御装置１１５から事故の除去が通知され、交流遮断器３を閉じ、直流コンデンサ３１の充電を開始する時刻である。時刻ＴＤＤは、直流コンデンサ３１の充電が完了し、変換器３３が動作開始し、交流電流ＩＡ及び直流電流ＩＤが立ち上げられる時刻である。交流電圧は、直流系統事故の影響を受けずに通常の電圧を維持する。直流電圧は、ＴＤＡにおける事故後、電圧低下する。ここで制御部３２が変換器３３のＩＧＢＴブロックを行うことにより、変換器３３は停止する。このＩＧＢＴブロックによりＩＧＢＴ６、７はオフになる。また、直流電圧は、ＴＤＣの事故除去後、直流コンデンサ３１の充電を行うことにより、ＴＤＤで正常値まで復帰する。交流電流は、ＴＤＡにおける事故時に過電流となり、ＴＤＢにおける交流遮断器３の遮断により低下する。直流電流は、ＴＤＡにおける事故後、過電流となり、ＴＤＢにおけるＩＧＢＴブロック後、低下する。直流系統事故時、直流電流ＩＤと交流電流ＩＡの両方が過電流となるが、このとき直流電流ＩＤが交流電流ＩＡより大きくなる。   FIG. 4 shows the time change of the state at the time of a DC system fault. In this figure, the alternating current IA is subtracted from the alternating current voltage VA in the alternating current sensor 5, the direct current voltage VD in the direct current sensor 8, the alternating current IA in the alternating current sensor 5, the direct current ID in the direct current sensor 8, and the direct current ID. The value (ID-IA) is indicated. The time TDA is the time of the ground fault of the DC circuit at the DC system fault location A. Time TDB is the time when the AC circuit 111 a and the transformer 4 are disconnected by the AC circuit breaker 3. The time TDC is a time when the removal of the accident is notified from the monitoring control device 115, the AC circuit breaker 3 is closed, and charging of the DC capacitor 31 is started. Time TDD is the time when charging of the DC capacitor 31 is completed, the converter 33 starts operating, and the AC current IA and the DC current ID are raised. The AC voltage is maintained at a normal voltage without being affected by the DC system fault. The DC voltage drops after an accident in TDA. Here, when the control unit 32 performs the IGBT block of the converter 33, the converter 33 stops. The IGBTs 6 and 7 are turned off by this IGBT block. Further, the DC voltage is restored to a normal value by TDD by charging the DC capacitor 31 after removing the TDC accident. The AC current becomes an overcurrent at the time of an accident in TDA, and decreases due to the AC circuit breaker 3 being interrupted in TDB. The direct current becomes an overcurrent after an accident in TDA, and decreases after an IGBT block in TDB. At the time of a DC system fault, both the DC current ID and the AC current IA are overcurrents. At this time, the DC current ID is larger than the AC current IA.

以下、交流系統事故時の電力変換装置１１３ａの動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the power converter 113a at the time of an AC system failure will be described.

図５は、交流系統事故時の潮流方向を示す。交流系統１１１ａ内の交流系統事故箇所Ｂにおける交流系統事故時、交流電流センサ５は直流コンデンサが放出する電流１３を検出する。この時、直流電流センサ８は正常である相手端の交流系統１１１ｂから電力を受け取り、電圧及び電流を維持する。その為、交流系統事故時、交流電流センサ５に基づく交流電流のレベルは、直流電流センサ８に基づく直流電流のレベルより高くなる。   FIG. 5 shows the tidal direction at the time of an AC system fault. When the AC system fault occurs at the AC system fault location B in the AC system 111a, the AC current sensor 5 detects the current 13 released by the DC capacitor. At this time, the DC current sensor 8 receives power from the normal AC system 111b at the other end, and maintains the voltage and current. Therefore, the level of the alternating current based on the alternating current sensor 5 becomes higher than the level of the direct current based on the direct current sensor 8 when the AC system fault occurs.

図６は、交流系統事故時の状態の時間変化を示す。この図は、交流電圧ＶＡ、直流電圧ＶＤ、交流電流ＩＡ、直流電流ＩＤ、ＩＤ−ＩＡを示す。時刻ＴＡＡは、交流系統１１１ａにおける交流回路の地絡の時刻を示す。時刻ＴＡＢは、交流遮断器３により交流系統１１１ａ及び変圧器４の間が切断された時刻を示す。時刻ＴＡＣは、監視制御装置１１５から事故の除去が通知され、交流遮断器３を閉じる時刻である。交流電圧は、ＴＡＡにおける事故と同時に低下するが、ＴＡＣにおける事故除去後、元の定格まで復帰する。直流電圧は、事故時に一瞬動揺するが、相手端の交流系統１１１ｂが正常である場合、交流系統１１１ｂから電力供給が行なわれることにより、維持される。また、直流電圧は、事故時と事故除去後に交流系統１１１ａと再接続する時において、過電流抑制制御により維持される。交流電流は、ＴＡＡにおける事故直後、一時的に過電流となり、電流値は低下する。また、交流電流は、事故除去後、定格の電流値まで復帰する。直流電流は、事故後のＴＡＢにおいて交流系統１１１ａに流れないため過電流にならずに低下する。また、相手端の交流系統１１１ｂが正常である場合、交流系統１１１ｂからの充電により直流電圧が維持されるため、直流電流は、低下したまま維持される。また、直流電流は、ＴＡＣにおける事故除去後、交流遮断器３を閉じ、電力変換装置１１３ａが交流系統１１１ａと連系を行なうことにより、定格まで復帰する。交流系統事故時の直流電流と交流電流を比較すると、交流電流だけが過電流となる。   FIG. 6 shows the time change of the state at the time of AC system failure. This figure shows AC voltage VA, DC voltage VD, AC current IA, DC current ID, ID-IA. Time TAA indicates the time of ground fault of the AC circuit in AC system 111a. The time TAB indicates the time when the AC system 111 a and the transformer 4 are disconnected by the AC circuit breaker 3. Time TAC is a time when the removal of the accident is notified from the monitoring control device 115 and the AC circuit breaker 3 is closed. The AC voltage decreases at the same time as the accident at TAA, but returns to the original rating after the accident at TAC is removed. The DC voltage fluctuates for a moment in the event of an accident, but when the counterpart AC system 111b is normal, power is supplied from the AC system 111b and is maintained. Further, the DC voltage is maintained by overcurrent suppression control at the time of the accident and when reconnecting to the AC system 111a after the accident is removed. The AC current temporarily becomes overcurrent immediately after the accident in TAA, and the current value decreases. The AC current returns to the rated current value after the accident is removed. The direct current does not flow to the alternating current system 111a in the TAB after the accident, and therefore does not become an overcurrent and decreases. Further, when the counterpart AC system 111b is normal, the DC voltage is maintained by charging from the AC system 111b, so the DC current is maintained in a lowered state. In addition, the DC current is restored to the rated value by closing the AC circuit breaker 3 and removing the accident in the TAC, and the power converter 113a is connected to the AC system 111a. When the direct current and the alternating current at the time of an AC system fault are compared, only the alternating current becomes an overcurrent.

このように、交流系統１１１ａの事故時、一方の交流系統１１１ａの電力がなくても他方の交流系統１１１ｂが健全なら直流コンデンサ３１は充電される。即ち、交流系統事故時、一時的な交流過電流を検出し、且つ相手端の交流系統１１１ｂが正常である場合、電力変換装置１１３ａは、正常な交流系統１１１ｂから電流を取り込み、直流電圧を確保できる。これにより、電力変換装置１１３ａの機器耐量を超える電流や電圧が生じなければ、電力変換装置１１３ａは停止することなく運転継続が可能である。そのために、制御部３２は、事故の原因が直流系統１１４及び交流系統１１１ａの何れであるかを高速に判断する。交流系統１１１ａの事故の除去後、電力変換装置１１３ａを交流系統１１１ａに再連系する。   In this way, at the time of an accident in the AC system 111a, the DC capacitor 31 is charged if the other AC system 111b is healthy even if there is no power in one AC system 111a. That is, in the event of an AC system failure, when a temporary AC overcurrent is detected and the counterpart AC system 111b is normal, the power converter 113a captures a current from the normal AC system 111b to ensure a DC voltage. it can. Thereby, if the electric current and voltage exceeding the apparatus tolerance of the power converter device 113a do not arise, the power converter device 113a can continue the operation without stopping. Therefore, the control unit 32 determines at high speed whether the cause of the accident is the DC system 114 or the AC system 111a. After the accident of the AC system 111a is removed, the power converter 113a is reconnected to the AC system 111a.

図７は、実施例１の制御部３２の構成を示す。制御部３２は、交流電流判定部４１と、事故箇所判定部４２と、遮断器制御部４４と、変換器制御部４５と、通信部４６とを有する。   FIG. 7 illustrates a configuration of the control unit 32 according to the first embodiment. The control unit 32 includes an alternating current determination unit 41, an accident location determination unit 42, a circuit breaker control unit 44, a converter control unit 45, and a communication unit 46.

交流電流判定部４１は、交流電流センサ５の出力に基づいて交流電流が過電流であるか否かを判定する。交流電流判定部４１は、絶対値計算部（ＡＢＳ）１４、１５、１６と、高値選択部（ＨＶＧ）１７と、レベル判定部１８とを有する。絶対値計算部１４、１５、１６は、交流電流センサ５から３線の測定結果を夫々取得し、絶対値計算を行う。高値選択部１７は、絶対値計算部１４、１５、１６の計算結果の中で最も高い値を選択して交流電流レベルＬＩＡとする。これにより、三相交流電流の大きさを測定することができる。なお、交流電流レベルＬＩＡは、交流電流センサ５を流れる交流電流の振幅であっても良い。レベル判定部１８は、例えば比較器であり、交流電流レベルＬＩＡが予め定められた交流電流レベル閾値ＴＨＡを超えるか否かを判定する。これにより、交流電流判定部４１は、交流電流レベルＬＩＡが交流電流レベル閾値ＴＨＡを超えた場合、直流系統１１４及び交流系統１１１ａの何れかで系統事故が発生したと判定する。   The alternating current determination unit 41 determines whether the alternating current is an overcurrent based on the output of the alternating current sensor 5. The alternating current determination unit 41 includes absolute value calculation units (ABS) 14, 15, 16, a high value selection unit (HVG) 17, and a level determination unit 18. The absolute value calculators 14, 15, and 16 obtain the 3-wire measurement results from the AC current sensor 5, respectively, and perform absolute value calculation. The high value selection unit 17 selects the highest value among the calculation results of the absolute value calculation units 14, 15, and 16 as the alternating current level LIA. Thereby, the magnitude of the three-phase alternating current can be measured. The alternating current level LIA may be the amplitude of the alternating current flowing through the alternating current sensor 5. The level determination unit 18 is a comparator, for example, and determines whether or not the AC current level LIA exceeds a predetermined AC current level threshold THA. Thereby, the alternating current determination part 41 determines with the system fault having generate | occur | produced in either the direct current | flow system 114 or the alternating current system 111a, when the alternating current level LIA exceeds the alternating current level threshold value THA.

事故箇所判定部４２は、レベル判定部１９と、ＡＮＤ処理部２０と、ＡＮＤ処理部２１とを有する。レベル判定部１９は、例えば比較器であり、直流電流センサ８の測定結果である直流電流レベルＬＩＤを取得し、直流電流レベルＬＩＤが予め定められた直流電流レベル閾値ＴＨＤを超えるか否かを判定する。ＡＮＤ処理部２０は、レベル判定部１９の判定結果と、レベル判定部１８の判定結果とのＡＮＤ演算を行い、この演算結果が真であれば、事故が直流系統事故であると判定する。これにより、交流電流が過電流であり、かつ直流電流が過電流である場合、制御部３２は、事故が直流系統事故であると判定する。ＡＮＤ処理部２０は、レベル判定部１９の判定結果の否定と、レベル判定部１８の判定結果とのＡＮＤ演算を行い、この演算結果が真であれば、事故が交流系統事故であると判定する。これにより、交流電流が過電流であり、かつ直流電流が過電流でない場合、制御部３２は、事故が交流系統事故であると判定する。   The accident location determination unit 42 includes a level determination unit 19, an AND processing unit 20, and an AND processing unit 21. The level determination unit 19 is, for example, a comparator, acquires a DC current level LID that is a measurement result of the DC current sensor 8, and determines whether the DC current level LID exceeds a predetermined DC current level threshold THD. To do. The AND processing unit 20 performs an AND operation on the determination result of the level determination unit 19 and the determination result of the level determination unit 18, and determines that the accident is a DC system fault if the calculation result is true. Thus, when the alternating current is an overcurrent and the direct current is an overcurrent, the control unit 32 determines that the accident is a direct current system fault. The AND processing unit 20 performs an AND operation on the determination result of the level determination unit 19 and the determination result of the level determination unit 18, and determines that the accident is an AC system fault if the calculation result is true. . Thereby, when the alternating current is an overcurrent and the direct current is not an overcurrent, the control unit 32 determines that the accident is an alternating current system fault.

事故が直流系統事故であると判定された場合、遮断器制御部４４は、交流遮断器３を開き、変換器制御部４５へ変換器３３の動作停止を指示する。この指示を受けた変換器制御部４５は、変換器３３の動作を停止させる。通信部４６が、監視制御装置１１５等から事故が除去されたことを示す信号を受信した場合、遮断器制御部４４は、交流遮断器３を閉じることにより、変換器３３を交流系統１１１ａに連系させ、直流コンデンサ３１の充電を開始する。直流コンデンサ３１の充電が完了すると、遮断器制御部４４は、変換器制御部４５へ変換器３３の動作開始を指示する。この指示を受けた変換器制御部４５は、変換器３３の動作を開始させる。変換器制御部４５は、ＩＧＢＴ６、７を制御することにより、変換器３３を動作させる。   When it is determined that the accident is a DC system fault, the circuit breaker control unit 44 opens the AC circuit breaker 3 and instructs the converter control unit 45 to stop the operation of the converter 33. Upon receiving this instruction, the converter control unit 45 stops the operation of the converter 33. When the communication unit 46 receives a signal indicating that the accident has been removed from the monitoring control device 115 or the like, the circuit breaker control unit 44 closes the AC circuit breaker 3 to connect the converter 33 to the AC system 111a. The charging of the DC capacitor 31 is started. When the charging of the DC capacitor 31 is completed, the circuit breaker control unit 44 instructs the converter control unit 45 to start the operation of the converter 33. Upon receiving this instruction, the converter control unit 45 starts the operation of the converter 33. The converter control unit 45 operates the converter 33 by controlling the IGBTs 6 and 7.

事故が交流系統事故であると判定された場合、遮断器制御部４４は、交流遮断器３を開き、変換器３３の動作を継続させる。通信部４６が、監視制御装置１１５等から事故が除去されたことを示す信号を受信した場合、遮断器制御部４４は、交流遮断器３を閉じることにより、変換器３３を交流系統１１１ａに連系させる。   When it is determined that the accident is an AC system accident, the circuit breaker control unit 44 opens the AC circuit breaker 3 and continues the operation of the converter 33. When the communication unit 46 receives a signal indicating that the accident has been removed from the monitoring control device 115 or the like, the circuit breaker control unit 44 closes the AC circuit breaker 3 to connect the converter 33 to the AC system 111a. Make it.

本実施例の制御部３２は、交流電流レベルＬＩＡと交流電流レベル閾値ＴＨＡを比較することにより、系統事故が発生したか否かを高速に判定することができる。これにより、系統事故の発生時、交流遮断器３は、交流系統１１１ａ及び変圧器４の間を切断することができる。本実施例の制御部３２は、系統事故が発生したと判定された場合に、直流電流レベルＬＩＤと直流電流レベル閾値ＴＨＤを比較することにより、系統事故の原因が直流系統１１４であるか交流系統１１１ａであるかを高速に判定することができる。   The control unit 32 of the present embodiment can determine at high speed whether a system fault has occurred by comparing the AC current level LIA and the AC current level threshold THA. Thereby, the AC circuit breaker 3 can disconnect between the AC system 111a and the transformer 4 when a system fault occurs. When it is determined that a system fault has occurred, the control unit 32 according to the present embodiment compares the DC current level LID with the DC current level threshold THD to determine whether the cause of the system fault is the DC system 114 or the AC system. Whether it is 111a can be determined at high speed.

これにより、事故が交流系統事故であると判定された場合、変換器３３の動作を継続させることができる。変換器３３が動作を継続することにより、事故除去後に電流が定格に到達するまでの時間を短縮することができる。また、事故が直流系統事故であると判定された場合、電力変換装置１１３ａを停止させ、故障を防ぐことができる。   Thereby, when it is determined that the accident is an AC system accident, the operation of the converter 33 can be continued. By continuing the operation of the converter 33, it is possible to shorten the time until the current reaches the rating after the accident is removed. Moreover, when it is determined that the accident is a DC system accident, the power converter 113a can be stopped to prevent a failure.

なお、絶対値計算部１４、１５、１６と、高値選択部１７とが、交流電流判定部４１ではなく、交流電流センサ５に設けられても良い。   The absolute value calculation units 14, 15, 16 and the high value selection unit 17 may be provided in the AC current sensor 5 instead of the AC current determination unit 41.

以下、別の制御部３２を用いる実施例について説明する。   Hereinafter, an embodiment using another control unit 32 will be described.

図８は、実施例２の制御部３２の構成を示す。実施例２の制御部３２において、実施例１の制御部３２の要素の同一物又は相当物である要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施例の制御部３２は、事故箇所判定部４２に代えて事故箇所判定部４２ｂを有する。事故箇所判定部４２ｂは、レベル判定部１９に代えて減算部２３と、正負判定部２２を有する。   FIG. 8 illustrates a configuration of the control unit 32 according to the second embodiment. In the control part 32 of Example 2, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same thing of the element of the control part 32 of Example 1, or an equivalent, and the description is abbreviate | omitted. The control unit 32 according to the present embodiment includes an accident location determination unit 42 b instead of the accident location determination unit 42. The accident location determination unit 42 b includes a subtraction unit 23 and a positive / negative determination unit 22 instead of the level determination unit 19.

減算部２３は、直流電流センサ８からの直流電流レベルＬＩＤと、高値選択部１７からの交流電流レベルＬＩＡとを取得し、直流電流レベルＬＩＤから交流電流レベルＬＩＡを減じる。正負判定部２２は、例えば比較器であり、減算部２３の演算結果が正であるか否かを判定する。ＡＮＤ処理部２０は、正負判定部２２の判定結果と、レベル判定部１８の判定結果とのＡＮＤ演算を行い、この演算結果が真であれば、事故が直流系統事故であると判定する。これにより、交流電流が過電流であり、かつ直流電流レベルＬＩＤが交流電流レベルＬＩＡを超える場合、制御部３２は、事故が直流系統事故であると判定する。ＡＮＤ処理部２０は、正負判定部２２の判定結果の否定と、レベル判定部１８の判定結果とのＡＮＤ演算を行い、この演算結果が真であれば、事故が交流系統事故であると判定する。これにより、交流電流が過電流であり、かつ直流電流レベルが交流電流レベルより低い場合、制御部３２は、事故が交流系統事故であると判定する。   The subtracting unit 23 acquires the DC current level LID from the DC current sensor 8 and the AC current level LIA from the high value selecting unit 17, and subtracts the AC current level LIA from the DC current level LID. The positive / negative determination unit 22 is, for example, a comparator, and determines whether the calculation result of the subtraction unit 23 is positive. The AND processing unit 20 performs an AND operation on the determination result of the positive / negative determination unit 22 and the determination result of the level determination unit 18, and determines that the fault is a DC system fault if the calculation result is true. Thereby, when the alternating current is an overcurrent and the direct current level LID exceeds the alternating current level LIA, the control unit 32 determines that the accident is a direct current system fault. The AND processing unit 20 performs an AND operation on the determination result of the positive / negative determination unit 22 and the determination result of the level determination unit 18, and determines that the accident is an AC system fault if the calculation result is true. . Thereby, when the alternating current is an overcurrent and the direct current level is lower than the alternating current level, the control unit 32 determines that the accident is an alternating current system fault.

本実施例の制御部３２は、系統事故が発生したと判定された場合に、直流電流レベルと交流電流レベルを比較することにより、系統事故の原因が直流系統１１４であるか交流系統１１１ａであるかを高速に判定することができる。   When it is determined that a system fault has occurred, the control unit 32 of the present embodiment compares the DC current level with the AC current level, thereby causing the system fault to be the DC system 114 or the AC system 111a. Can be determined at high speed.

以上の実施例で説明された技術は、次のように表現することができる。
（表現１）
交流系統及び直流系統の間に設けられる電力変換装置であって、
前記交流系統に接続された交流遮断器と、
前記交流遮断器に接続され、交流電力及び直流電力を相互に変換する変換器と、
前記変換器及び前記直流系統に並列に設けられたコンデンサと、
前記交流遮断器及び前記変換器の間の交流電流を測定する交流電流センサと、
前記コンデンサ及び前記直流系統の間の直流電流を測定する直流電流センサと、
前記交流電流の測定結果及び前記直流電流の測定結果に基づいて、前記交流遮断器及び前記変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記交流電流の測定結果に基づいて、前記交流系統及び前記直流系統の何れかにおける系統事故が発生したか否かを判定し、前記系統事故が発生したと判定された場合、前記交流電流の測定結果及び前記直流電流の測定結果に基づいて、前記系統事故の原因が前記直流系統及び前記交流系統の何れであるかを判定する、
電力変換装置。
（表現２）
前記系統事故が発生したと判定された場合、前記制御部は、前記交流遮断器に遮断を指示し、前記交流遮断器は、前記交流系統及び前記変換器の間を遮断する、
表現１に記載の電力変換装置。
（表現３）
前記系統事故の原因が前記直流系統であると判定された場合、前記制御部は、前記変換器の動作を停止させ、
前記系統事故の原因が前記交流系統であると判定された場合、前記制御部は、前記変換器の動作を継続させる、
表現２に記載の電力変換装置。
（表現４）
前記制御部は、前記交流電流の測定結果に基づいて、前記交流電流のレベルが所定の交流電流レベル閾値より高いか否かを判定し、前記交流電流のレベルが前記交流電流レベル閾値より高いと判定された場合に、前記系統事故が発生したと判定する、
表現３に記載の電力変換装置。
（表現５）
前記系統事故が発生したと判定された場合、前記制御部は、前記直流電流の測定結果に基づいて前記直流電流のレベルが所定の直流電流レベル閾値より高いか否かを判定し、
前記直流電流のレベルが前記直流電流レベル閾値より高いと判定された場合、前記制御部は、前記系統事故の原因が前記直流系統であると判定する、
表現４に記載の電力変換装置。
（表現６）
前記系統事故が発生したと判定された場合、前記制御部は、前記直流電流の測定結果に基づいて前記直流電流のレベルが前記交流電流のレベルより高いか否かを判定し、
前記直流電流のレベルが前記交流電流のレベルより高いと判定された場合、前記制御部は、前記系統事故の原因が前記直流系統であると判定する、
表現４に記載の電力変換装置。
（表現７）
前記変換器は、自己消弧素子を有する自励式変換器である、
表現１乃至６の何れか一項に記載の電力変換装置。
（表現８）
前記交流電力は、三相交流電力である、
表現７に記載の電力変換装置。
（表現９）
前記交流遮断器及び前記変換器の間に設けられ、前記交流電力を変圧する変圧器を更に備え、
前記交流電流センサは、前記変圧器及び前記変換器の間の前記交流電流を測定する、
表現８に記載の電力変換装置。 The techniques described in the above embodiments can be expressed as follows.
(Expression 1)
A power converter provided between an AC system and a DC system,
An AC circuit breaker connected to the AC system;
A converter connected to the AC circuit breaker for converting AC power and DC power to each other;
A capacitor provided in parallel with the converter and the DC system;
An alternating current sensor for measuring an alternating current between the alternating current breaker and the converter;
A direct current sensor for measuring a direct current between the capacitor and the direct current system;
Based on the measurement result of the alternating current and the measurement result of the direct current, a control unit that controls the alternating current breaker and the converter;
With
The controller determines whether or not a system fault has occurred in either the AC system or the DC system based on the measurement result of the AC current, and if it is determined that the system fault has occurred, Based on the measurement result of the alternating current and the measurement result of the direct current, it is determined whether the cause of the system fault is the direct current system or the alternating current system.
Power conversion device.
(Expression 2)
When it is determined that the system fault has occurred, the control unit instructs the AC circuit breaker to interrupt, and the AC circuit breaker interrupts between the AC system and the converter.
The power conversion device according to expression 1.
(Expression 3)
When it is determined that the cause of the system fault is the DC system, the control unit stops the operation of the converter,
When it is determined that the cause of the system fault is the AC system, the control unit continues the operation of the converter,
The power conversion device according to Expression 2.
(Expression 4)
The control unit determines whether the level of the alternating current is higher than a predetermined alternating current level threshold based on the measurement result of the alternating current, and if the level of the alternating current is higher than the alternating current level threshold When it is determined, it is determined that the system fault has occurred.
The power conversion device according to expression 3.
(Expression 5)
When it is determined that the system fault has occurred, the control unit determines whether the level of the DC current is higher than a predetermined DC current level threshold based on the measurement result of the DC current,
When it is determined that the level of the DC current is higher than the DC current level threshold, the control unit determines that the cause of the system fault is the DC system.
The power conversion device described in Expression 4.
(Expression 6)
When it is determined that the system fault has occurred, the control unit determines whether the level of the DC current is higher than the level of the AC current based on the measurement result of the DC current,
When it is determined that the level of the DC current is higher than the level of the AC current, the control unit determines that the cause of the system fault is the DC system.
The power conversion device described in Expression 4.
(Expression 7)
The converter is a self-excited converter having a self-extinguishing element.
The power converter according to any one of expressions 1 to 6.
(Expression 8)
The AC power is three-phase AC power.
The power converter according to Expression 7.
(Expression 9)
A transformer provided between the AC circuit breaker and the converter and transforming the AC power;
The alternating current sensor measures the alternating current between the transformer and the converter;
The power conversion device according to expression 8.

３：交流遮断器、 ４：変圧器、 ５：交流電流センサ、 ８：直流電流センサ、 ３１：直流コンデンサ、 ３２：制御部、 ３３：変換器、 ４１：交流電流判定部、 ４２、４２ｂ：事故箇所判定部、 ４４：遮断器制御部、 ４５：変換器制御部、 ４６：通信部、 １１１ａ：交流系統、 １１１ｂ：交流系統、 １１３ａ：電力変換装置、 １１３ｂ：電力変換装置、 １１４：直流系統、 １１５：監視制御装置
3: AC circuit breaker, 4: Transformer, 5: AC current sensor, 8: DC current sensor, 31: DC capacitor, 32: Control unit, 33: Converter, 41: AC current determination unit, 42, 42b: Accident Location determination unit 44: Circuit breaker control unit 45: Converter control unit 46: Communication unit 111a: AC system 111b: AC system 113a: Power conversion device 113b: Power conversion device 114: DC system 115: Supervisory control device

Claims (7)

交流系統及び直流系統の間に設けられる電力変換装置であって、
前記交流系統に接続された交流遮断器と、
前記交流遮断器に接続され、交流電力及び直流電力を相互に変換する変換器と、
前記変換器及び前記直流系統に並列に設けられた直流コンデンサと、
前記交流遮断器及び前記変換器の間の交流電流を測定する交流電流センサと、
前記変換器及び前記直流コンデンサの接続点と前記直流系統との間の直流電流を測定する直流電流センサと、
前記交流電流の測定結果及び前記直流電流の測定結果に基づいて、前記交流遮断器及び前記変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記交流電流の測定結果に基づいて、前記交流系統及び前記直流系統の何れかにおける系統事故が発生したか否かを判定し、前記系統事故が発生したと判定された場合、前記直流電流の測定結果に基づいて、又は、前記交流電流の測定結果及び前記直流電流の測定結果に基づいて、前記系統事故の原因が前記直流系統及び前記交流系統の何れであるかを判定し、
前記系統事故が発生したと判定された場合、前記制御部は、前記交流遮断器に遮断を指示し、前記交流遮断器は、前記交流系統及び前記変換器の間を遮断し、
前記系統事故の原因が前記直流系統であると判定された場合、前記制御部は、前記変換器の動作を停止させ、
前記系統事故の原因が前記交流系統であると判定された場合、前記制御部は、前記変換器の動作を継続させる、
電力変換装置。 A power converter provided between an AC system and a DC system,
An AC circuit breaker connected to the AC system;
A converter connected to the AC circuit breaker for converting AC power and DC power to each other;
A DC capacitor provided in parallel with the converter and the DC system;
An alternating current sensor for measuring an alternating current between the alternating current breaker and the converter;
A DC current sensor for measuring a direct current between the converter and the DC system and the connection point of the DC capacitor,
Based on the measurement result of the alternating current and the measurement result of the direct current, a control unit that controls the alternating current breaker and the converter;
With
The controller determines whether or not a system fault has occurred in either the AC system or the DC system based on the measurement result of the AC current, and if it is determined that the system fault has occurred, based on the measurement result of the DC current, or based on the measurement result of the measurement result of the alternating current and the DC current, to determine the cause of the system fault which of the DC system and the AC system ,
When it is determined that the system fault has occurred, the control unit instructs the AC circuit breaker to interrupt, the AC circuit breaker interrupts between the AC system and the converter,
When it is determined that the cause of the system fault is the DC system, the control unit stops the operation of the converter,
When it is determined that the cause of the system fault is the AC system, the control unit continues the operation of the converter,
Power conversion device. 前記制御部は、前記交流電流の測定結果に基づいて、前記交流電流のレベルが所定の交流電流レベル閾値より高いか否かを判定し、前記交流電流のレベルが前記交流電流レベル閾値より高いと判定された場合に、前記系統事故が発生したと判定する、
請求項１に記載の電力変換装置。 The control unit determines whether the level of the alternating current is higher than a predetermined alternating current level threshold based on the measurement result of the alternating current, and if the level of the alternating current is higher than the alternating current level threshold When it is determined, it is determined that the system fault has occurred.
The power conversion device according to claim 1 . 前記系統事故が発生したと判定された場合、前記制御部は、前記直流電流の測定結果に基づいて前記直流電流のレベルが所定の直流電流レベル閾値より高いか否かを判定し、
前記直流電流のレベルが前記直流電流レベル閾値より高いと判定された場合、前記制御部は、前記系統事故の原因が前記直流系統であると判定する、
請求項２に記載の電力変換装置。 When it is determined that the system fault has occurred, the control unit determines whether the level of the DC current is higher than a predetermined DC current level threshold based on the measurement result of the DC current,
When it is determined that the level of the DC current is higher than the DC current level threshold, the control unit determines that the cause of the system fault is the DC system.
The power conversion device according to claim 2 . 前記系統事故が発生したと判定された場合、前記制御部は、前記直流電流の測定結果に基づいて前記直流電流のレベルが前記交流電流のレベルより高いか否かを判定し、
前記直流電流のレベルが前記交流電流のレベルより高いと判定された場合、前記制御部は、前記系統事故の原因が前記直流系統であると判定する、
請求項２に記載の電力変換装置。 When it is determined that the system fault has occurred, the control unit determines whether the level of the DC current is higher than the level of the AC current based on the measurement result of the DC current,
When it is determined that the level of the DC current is higher than the level of the AC current, the control unit determines that the cause of the system fault is the DC system.
The power conversion device according to claim 2 . 前記変換器は、自己消弧素子を有する自励式変換器である、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の電力変換装置。 The converter is a self-excited converter having a self-extinguishing element.
The power converter device as described in any one of Claims 1 thru | or 4 . 前記交流電力は、三相交流電力である、
請求項５に記載の電力変換装置。 The AC power is three-phase AC power.
The power conversion device according to claim 5 . 前記交流遮断器及び前記変換器の間に設けられ、前記交流電力を変圧する変圧器を更に備え、
前記交流電流センサは、前記変圧器及び前記変換器の間の前記交流電流を測定する、
請求項６に記載の電力変換装置。 A transformer provided between the AC circuit breaker and the converter and transforming the AC power;
The alternating current sensor measures the alternating current between the transformer and the converter;
The power conversion device according to claim 6 .
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